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《科学24小时》

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向“龙宫”要淡水

2013-06-15 22:57:56

一个100 万人口的城市,每天消耗的生活用水达20 万吨,并以每年6%的速度递增着。一个大型钢铁基地,每天消耗淡水达几百万吨。联合国水资源委员会早在1977 3 月就向世界各国发出警报:石油危机之后的下一个危机便是淡水危机。

 

向“龙宫”要淡水

赵叶

希腊东南面的爱琴海中有一处涌泉,这里一昼夜就能流出100 万立方米的淡水。人们在涌泉周围用钢筋混凝土筑起一座大坝,利用涌泉灌溉周围300 平方千米的旱地。

又苦又咸的海水里真的可以涌出那一汪清泉吗?当然!人们已经发现了三种从海洋获取淡水的方法,向“龙宫”要淡水还真有可能解决地球上的淡水危机呢!

 

拖动的“淡水库”

冰山,是冰川在重力作用下断裂而漂流到海洋里的板块。如今地球表面有1550 多万平方千米的面积为冰川所覆盖,它约占陆地总面积的10%,占地球淡水总量的76%。据估计,南极分布着22 万座冰山,格陵兰岛每年可断裂出1.5 万座冰山。如果把南极的冰山拖到严重缺水的干旱地带,淡水紧张的局面便可迎刃而解。虽然冰川资源极其丰富,但是想要利用其中的淡水却非常困难。即便一座中小型的冰山,也有几亿吨或几十亿吨重,目前世界上最大的船只也很难拖运。如何将这一座座“淡水库”搬运到急需淡水的国家?美国发明家约瑟夫·科纳尔提出了一个最现实的想法:利用温差产生动力驱使冰山航行。他认为冰山底下的海水温度比冰山本身高11℃,这个温度足以把液态氟利昂变成气体。这样一来,受热膨胀的气体产生的压力就可以推动发动机,使冰山像轮船一样行驶起来。如果人们能在冰山里钻洞埋管,气态的氟利昂就可送入冰山深处,那里的低温将使氟利昂重新凝成液体,以继续循环使用。12 个氟利昂动力系统就可以推动一座小型冰山行驶。但如何解决冰山在推动过程中的融化消耗以及运抵目的地后如何获取淡水等问题,人们仍旧束手无策。

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日新月异的海水淡化技术

目前,海水淡化技术仍是科学家从海洋中获取淡水的不二之选。美国能源部的研究人员在进行海水热能转换的科研工作中,找到了将海水迅速变成淡水的方法。在试验中,他们把温度25℃左右的海洋表层海水抽入低压室内,由于低压室内的压力只有大气压力的1%,将有约1%的海水会急骤蒸发成蒸汽,依靠蒸汽驱使涡轮发电机发电。他们再从海平面以下800 米处抽取较冷的海水,使先前的蒸汽冷凝成淡水。如此一来,每小时可得到1500 升的淡水。一个1 万千瓦的海水发电厂,每天能生产2 千万升的淡水和足够的电力,供人们使用。

德国基尔大学应用物理研究所发明了一种更为简易的海水淡化技术。他们在地面砌一个水池,并垫上黑色塑料布,然后用透明的塑料薄膜搭一个“帐篷”。依靠太阳的能量使水池中的海水蒸发,并在塑料薄膜上凝结成水滴,淡水滴将会顺着薄膜流出。据德国科学家统计,一个4 立方米的水池,一天可生产20 升的淡水。

其实,海水的淡化过程和雨水的形成过程一样,只不过人们把大自然的缓慢过程浓缩在了人工装置中而已。目前,“蒸馏法”仍是淡化海水的主要方法,其淡化海水的总产量占整个海水淡化产量的86%。尽管世界各国都在进行海水淡化,但由于成本过高,它仍无法大规模投产。

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寻找海底淡水

拖运冰山困难重重,海水淡化成本高昂,地球的淡水危机是否真的很难解决?经过一个时期的探索,科学家们把目光投向了海底“龙宫”——从那里寻找淡水。

曾有一个日本捕鱼船队在阿根廷沿岸作业。正值阿根廷革命战争爆发,船队不能靠岸,只能在拉普拉塔河口外抛锚。几天过去了,船队的食物、淡水即将用尽,只好向阿根廷政府求救,很快阿根廷政府派出交通艇运来粮食、蔬菜,但没有淡水,并回电说:“贵船即在淡水区域之中。”船员们将信将疑地从大海中打上一筒水尝了尝,竟然真的是淡水,原来这是一个淡水区。

此后,人们利用遥感技术、红外航空摄影发现,日本东京湾一带、夏威夷岛附近浅海区、非洲刚果河河口处、黑海多瑙河河口,以及我国浙江省嵊泗附近、福建省漳浦古雷半岛附近等许多海域,都有淡水区。

这些海底淡水是怎么形成的?一些科学家提出了“渗透理论”,他们认为海底的淡水完全来自陆地。每年有33 万立方千米的海水变成水蒸汽,而后化作雨雪降落在陆地上,一部分渗入地下,遇到不透水的岩层,便形成了蓄水层,如果这蓄水层靠近大海,就有可能流入海底的岩层中。但是,“渗透理论”无法解释几千米下的海底淡水来自何方。随之,一种“岩浆理论”由奥地利的一位地质学家提出。他设想地球深处存在着“放气带”,那里每时每刻都释放出数量极为可观的气体,其中含有大量的氧气与氢气,这些氧气与氢气的相互结合,便形成了岩浆水(又称原生水)。据这一理论推算,地球内部有140 亿立方千米的地下水,约等于地球表面水量的十倍!还有一种“沉降理论”则认为深层地下水的起源与海底沉积物的沉积过程有关。海水中携带的大量泥沙,不断地在海底沉积,随着海底沉积物厚度日益增加,下层的沉积物在重力的作用下被压实,其中的水分就被挤压出来,被挤压的水又随沉积物的下降被带入地层的深处,从而形成了地下水。

根据这些理论,科学家们进一步研究,最终得出这样的结论:海底淡水主要属于沉降水和渗透水。

总之,海底有着极为丰富的淡水资源,它们不仅分布在浅海大陆架,在远离海岸120 千米、深达1000多米的海底都有它们的踪影。

人们渴望开发这丰富而洁净的海底淡水资源,随着科学技术的发展,向“龙宫”要淡水的日子绝不是梦。曾经,孙悟空来到“龙宫”向龙王借宝,如今,人们也要向龙王借淡水一用了。

 

相关链接

岩浆水:指来自最初熔融的深层岩石的水,岩浆中含有的或从岩浆中分化出来的水。它不是来自沉积岩层的水,也不是来自大气中的降水。

世界水日:联合国长期以来致力于解决因水资源需求上升而引起的全球性水危机。1993 1 18 日,第47 届联合国大会作出决议,确定每年的3 22 日为“世界水日”。

 



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