所謂“海底淡水”,指的是自然界賦存於海底之下、具有較大空隙度的地層或構造中的淡水資源,及其沿著這些含水地層或構造在海底的出口噴湧而成的海底淡水泉或滲泄而鹹的彌散型海底淡水泉。海底淡水資源的生成、聚集和保存需要一定的地質條件。原生的地表淡水需運移、過濾、儲存到海底之下有一定保護作用的蓋層地區才能保存。而新生代近岸區海平麵相對於陸棚邊緣的頻繁升降變化,正好為河口海底淡水的形成創造了良好的“生、運、濾、儲、蓋”的組合條件。
解決人類缺水的危機
人們每天打開水龍頭,自來水就嘩嘩地流出來,水價也很便宜,這往往使人們產生一個錯覺,以為水是很多的,是永遠不會匱乏的。世界上的樹木可能被砍光,煤和石油等化石燃料可能被燒完,金屬礦產也總有一天會被開采一空,這些危機很容易被人們所認識。可是若說淡水也出現危機,不少人會說你這是聳人聽聞。其實別的危機還不那麼迫切,淡水短缺卻是近在眼前的事。
有不少地方,缺水問題已經擺上領導者的議事日程,不少人已為淡水不足所苦了。
前蘇聯地理學家裏沃維奇經過20年的研究,計算出全球年平均降雨量為5.04×10的26次方立方毫米,其中396000立方千米降到海洋裏,混到海水中去了,其餘的部分又有61%被太陽蒸發,回到大氣中,成為水蒸氣,隻有40000立方千米的淡水或者處在地表的河流湖泊裏,或者流入地下成為補充的地下水。這些水中還有相當一部分直接流入大海,沒有利用。剩下的能儲存在湖泊、水庫和河流裏的隻有12000立方千米。其中又有1br3在人口稀少的地區白白放著,真正有用的僅有8000立方千米。淡水資源不多,分布又不均勻。目前世界上100多個國家和地區缺水,其中28個被列為嚴重缺水的國家和地區。預計再過20~30年,嚴重缺水的國家和地區將達46~50個,缺水人口將達28~33億人。
在國民經濟和人民生活中,淡水的位置很重要。農業灌溉是用水的第一大戶,每生產1塊麵包所需要的小麥要消耗70升水。每生產1公斤鋼需要700升水,製造1輛汽車需要40萬升水,生產1噸紙需要70萬升水。一個人要維持正常生活,每年需要水1500噸水。如果不未雨綢繆,采取節水措施,將來耗水量還要增加。
世界上的沙漠、草原國家十分幹旱,像西亞、北非的一些國家一直缺乏淡水。流經幾個國家的國際河流的淡水資源曆來是國際爭端的導火線,像印度和孟加拉為恒河、布拉馬普特拉河的水的分配就常有爭議。以色列占領戈蘭高地的目的之一就是控製約旦河的源頭。
我國也有廣闊的土地飽嚐缺水之苦。全國淡水分布很不均勻,南方多,北方少。華北、西北大片土地常常幹旱缺水,黃土高原上的居民和牲畜連飲水都有困難。
據統計,我國北方缺水區總麵積達58萬平方千米。全國500多座城市中,有300座城市缺水,每年缺水量達58億立方米。
水的問題已到了非解決不可的時候了。我國一方麵缺少淡水資源,另一方麵浪費水的現象很嚴重。以色列的農田用滴灌和噴灌,而我國大部分農田還是用大水漫灌,大部分水都白白浪費了,滲到地下還使土地退化。
同樣生產1噸鋼,發達國家用的水隻有我們的1br5。連城市抽水馬桶每次衝水的耗水也比國外的7升要高2升,隻這一件“小事”,每年就多用3000多億升寶貴的淡水,足以蓄滿30個1000萬立方米的水庫。這說明節約用水,是解決淡水危機的一條途徑。
解決淡水危機的另一條途徑是開源。我們知道海水占全地球總水量的97.5%,如果能充分利用海水代替淡水,或者從海水中提取淡水,那就可以解決水荒問題了。
所以我們說,人類最缺的是水,海洋中最寶貴的資源也許就是海水本身。
從苦鹹的海水中提取甘露
海水中含有氯化鈉等無機鹽,這些鹽類使海水變得又鹹又苦。渴時喝下去不但不能解渴,反而更會口幹舌燥。鹽類會和金屬起化學反應,使金屬受到腐蝕。鋼鐵尤其怕海水,完好的鋼材放在海水中,不用很長時間就被腐蝕得麵目全非。鋁在大氣中表麵會生成堅硬的氧化層,能保護內部,而在海水中,鋁的氧化層也喪失了保護力。真正能夠耐受海水浸泡的隻有鐵,不鏽鋼和銅合金也有一定的抗海水腐蝕的能力。海水受熱以後,一部分鹽會結晶出來,附著在容器表麵。海水中的附著生物,像藻類、軟體動物、甲殼動物和腔腸動物等也會長在通海水的管道和設備的壁上。這些附著物使這些設備傳熱能力大大降低,甚至被堵塞。
從苦鹹的海水中提取淡水的技術叫做海水淡化,也稱海水脫鹽。
古希臘羅馬時代有人做過海水淡化的嚐試,亞裏士多德用封閉的容器把海水燒開,發現水蒸氣裏沒有鹽分,把它冷凝就得到蒸餾水,是純淨的淡水。19世紀英國曾批準用蒸餾法製淡水的專利,在阿拉伯的亞丁灣海濱陸地上建造海水蒸餾器製造淡水,供給過往的船員。到2006年,世界上已有120多個國家和地區在應用海水淡化技術,全球海水淡化日產量約3775萬噸。
目前世界海水淡化裝置主要分布在沿海的幹旱地區、淡水供應困難的島嶼和沿海缺水的大工業城市。最集中的地區是以色列和沙特阿拉伯、科威特和阿拉伯聯合酋長國等,這些國家沒有河流,地下水也奇缺。過去靠用船從國外運來淡水。幸好這些國家有豐富的石油,有條件用石油當燃料蒸餾海水,解決淡水供應問題。
主要的海水淡化技術有蒸餾法、反滲透法和電滲析法。
蒸餾法實際上還是用亞裏士多德闡述的原理,把海水加熱使它汽化,再使蒸汽冷凝,得到淡水,剩下的濃鹽水另做它用。蒸餾法使水汽化與鹽分離,不管從多麼濃的海水中都能蒸餾出很純的淡水,一次成功,所以適合於直接淡化海水。現在已經能用這種技術建造大規模的海水淡化廠,是最重要的一種海水淡化方法。