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第2章 水危机敲响了警钟(1)

生命离不开水,没有食物人可以活 1周或更多,但没有水,有可能连 3天都活不了。植物离开水更是无法生存,所以水是地球赋予人类最宝贵的财富。可是现如今我们最宝贵的财富正在悄悄远离我们。所以,保护水资源迫在眉睫!

§§§第一节水危机来了

水是充满神奇的,水的世界是一个什么样的世界?它来自哪里,它是“天外来客”吗?

宇航员从遥远的空间回望家乡,蔚蓝色的地球飘浮在浩瀚的宇宙之中,壮美无比。虽然我们还没有机会坐在飞船中欣赏生我们养我们的星球的美丽身姿,但我们可以从宇宙旅行者的镜头中,或者借助地球的微缩模型——地球仪,来仔细地审视这个如梦如幻的星球。

仔细地欣赏这个美丽的星球,我们会惊奇地发现,在美丽的月球的陪伴下,地球被鲜艳的蓝色所包围,那蓝色就是生养我们的水的“颜色”,可以毫不夸张地说,地球是一个美轮美奂的“水球”。

好奇的你也许会问,我们受到水的恩赐,但这哺育生命的“圣水”来自何方,它与地球同龄吗,它是“天外来客”吗?如果是,它来自何方?

如果不是,那么地球之水又是如何诞生的呢?

关于地球水的来源,科学家们对此进行了长期不懈的研究,遗憾的是到目前为止,还没有标准答案。据统计,有关水的起源假说有 30多种,综合各种看法,可以简要地概括为“自产说”和“天外来客说”。

“自产说”也就是学术界所说的内源说,该学说认为,地球是由星际物质聚合而成的,地球形成初期,既没有大气,也没有臭氧层,最初的物质逐步沉淀形成了岩石(目前已经知道的最古老的岩石有近 40亿岁,位于格陵兰岛)。地球火山爆发频繁,喷发出大量的气体,其中包括大量的氢气和氧气,在某种因素的催化下氢气和氧气发生化学反应,从而生成水。由于当时地球温度很高,那时的水是以水蒸气的形式存在,飘浮在地球的上空。随着时间的推移,地球温度逐渐降低,水蒸气冷却变成了液态的水,地球上最初的液态水就形成了。

“天外来客说”即是外源说,该学说认为,地球之水是“天外来客”,是地球外的朋友送给地球的珍贵礼物。美国物理学家认为,地球上的水是从天外落下的“黑雪球”融化形成的。其依据是,根据对火星探测卫星“探索者 1号”1981~ 1986年收集的数据分析,发现了穿过大气层的空洞,推断这些空洞是黑雪球造成的。估计“黑雪球”每块有 100吨,每年有 1000万块落下,落下的冰块在接近地球时破碎变成水蒸气,再经过冷空气时凝结成冰落到地球上。“雪球”究竟来自哪里?它是来自太空携带有水的彗星和小行星撞击地球时形成的。最新研究结果表明,利内亚尔彗星是在离木星轨道不远的地方形成的,其冰块彗星在炙热的阳光下变成蒸汽。据科学家们推测,这颗彗星含水 33亿千克,如果浇洒在地球上,可形成一个大湖泊。美国航空航天局专家约翰·玛玛说:“它们落到地球上时像是雪球,而不是像小行星撞击地球。因此,这种撞击是软撞击,受到破坏的只是大气层的上层。”天文学家认为,在太阳系刚刚形成时有不少类似利内亚尔这样的彗星落到地球上。

无论地球之水来自天外还是地球内部,都存在着这么一个问题:地球之水“芳龄”究竟有多大?科学家们对此进行了探索。世界权威杂志《自然》刊登了来自澳大利亚地质学家研究的成果,研究表明,地球与水的存在有先后之别,先有地球,后有水,地球中的水“水龄”为 44亿年,比地球实际年龄 45亿年少了 1亿年。也就是说在地球诞生后的 1亿年内,地球并没有水。没有水的地球是什么样子,我们可以充分发挥自己的想象力去遐想、去探索。

地球之水

大气圈、水圈、岩石圈和生物圈组成地球的表层系统,水圈为该系统的重要组成部分。

地球表层的水体以气态、液态或固态的形式存在,主要由海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、土壤水、地下水及大气水等水体组成覆盖地球表层的水圈。地球的表面面积约为 5.1亿平方千米,其中水覆盖面积约占 71%,陆地面积约占 29%。分布在大陆上的水包括地表水和地下水,各占余下的一半左右。在全球水的总储量中,淡水仅占2.53%,其余均为咸水。

地球上的总水量约为 13.86亿立方米,其中海洋水约为 13.38亿立方米,约占地球总水量的 96.54%,折合水深 3700米。湖泊、河流、沼泽中的总水量约为 19万立方米,占地球总水量的 0.014%,是与人类最为密切的淡水资源;大陆冰川总量约为 2406万立方米,约占全球总水量的 1.74%,为地球上最多的淡水资源,但难以开发利用;地下水总储量为 2340万立方米,其中淡水 1053万立方米,占全球总水量的 0.76%,也是淡水资源的主要来源之一;另外大气总水量约 1.29万立方米,仅占全球总水量的 0.0009%,虽然数量不多,但活动能力却很强;地球生物水总量约为 0.112万立方米。由此可见,在全球 13.86亿立方米的总水量中,可以被人类利用的水资源只占一小部分。

水圈是地球外圈中作用最为活跃的一个圈层,也是一个连续不规则的圈层。它与大气圈、生物圈和地球内圈的相互作用,直接关系到人类活动的表层系统的演化。水圈也是外动力地质作用的主要介质,是塑造地球表面最重要的角色。

水体存在方式不同,其作用方式也有比较大的差别,按照水体存在的方式可以将水圈划分为海洋、河流、地下水、冰川、湖泊 5种主要类型。

水圈中的水上界可达大气对流层顶部,下界至深层地下水的下限。包括大气中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物体内的水。

各种水体参加大小水循环,不断交换水量和热量。水圈中大部分水以液态形式储存于海洋、河流、湖泊、水库、沼泽及土壤中,部分水以固态形式存在于极地的广大冰原、冰川、积雪和冻土中,水汽主要存在于大气中,三者常通过热量交换而部分相互转化。

人类大规模的活动对水圈中水的运动过程有一定的影响。大规模地砍伐森林、大面积地荒山造林、大流域地调水、大面积地排干沼泽、大量抽用地下水等,都会促使水的运动和交换过程发生相应变化,从而影响地球上水分循环的过程和水量平衡的组成。人类的经济繁荣和生产发展也都依赖于水。如水力发电、灌溉、航运、渔业、工业和城市的发展,无不与水息息相关。

地球水圈在太阳辐射和重力的作用下,以蒸发、降水和径流方式进行着周而复始,互相交换,不断更新的运动过程。地球上的水之所以能够循环,内因是水的三态转化特性。外因和动力则是太阳辐射和地心引力的作用。大的水循环是从海洋蒸发开始的,蒸发的水汽风行云移,输送到地球的各个角落,一部分可以深入到大陆的内部;一部分还留在海洋的上空。在适当的条件下,水汽凝结而形成降水,降到大陆上的雨雪,经植物截留、地面汇流、土壤入渗等环节,转化为地表径流和地下径流,通过河流与地下途径流回海洋,这种统一、巨大的,连续不断的动态系统,是水循环的基本模式。

实际上在水循环过程中,由于蒸发、水汽输送、凝结降水、入渗和径流过程是复杂的和交错进行的,因而地球上的水循环又可以分为外循环(或大循环)和内循环(小循环)。由海洋蒸发的水汽进入大气,被气流带到大陆上空,遇冷凝结,成云致雨,降落到地面上。其中有一部分经蒸发回到大陆上空,一部分经汇流进入河川回注到海洋,还有一部分渗入土壤后以地下水的形式也回归到海洋,这种海陆间的水循环路径称为外循环或大循环。而海洋和陆地本身的水,经蒸发、凝结、降水,还回到海洋和陆地上,这种水循环叫做内循环或小循环。海洋上的叫海洋小循环,陆地上的称为内陆小循环。在水分大循环过程中,虽然主要表现为海洋向大陆输送水汽,大陆向海洋注入径流,但海陆间的水汽交换不是单方面的,从海洋蒸发的水汽借助于气流吹向大陆,由大陆蒸发的水汽也随气流吹往海洋,无非是前者比后者大些和多些罢了。据计算,两者之差只占海洋总蒸发量的9%。

水循环是地球上最重要的物质大循环之一,它深刻地影响着地理环境结构和自然界发生的一系列物理、化学、生物学过程。水循环将地球上的各种水体组合成统一、连续的水圈,并成为海陆联系的纽带和巨大的物质流及能量流,使地表获得的太阳辐射能得以重新分配,形成了各种水热组合的自然带。水循环使陆地上的水成为再生性的资源,成为淡水的最主要的来源,周而复始地供应陆地生物和人类社会对淡水的需求。

地球上的水循环,从长期看,大体上是不变的:就是从海洋蒸发出来并向陆地输送的水分,经过在陆地上空凝结降雨,再通过地面汇流以地表和地下径流的形式回到海洋。根据物质不灭定律,对于任何地区任何时段内的来水量,应当等于出水量与区域蓄水变量之和。即在水循环过程中,水量的收支应当平衡,这就是著名的水量平衡原理。利用这一原理,可以定量地分析和计算任何地区任何时段水循环的组成要素。根据联合国教科文组织 1978年公布的全球最新水循环和水量平衡成果和数据,全球每年从海、陆蒸发进入大气圈的水量为57.7万立方千米,每年也有相同的水量以降水的形式回到海洋和陆地,完成全球的水量平衡过程。

全球每年约有 115.4万立方千米的水参与世界的水循环过程,其中蒸发量的 87%和降水量的 79%,发生在由海洋及其上空大气耦合形成的海洋一大气系统中,即参与全球水循环总水量的83%,是在海洋一大气系统中进行的;全球总蒸发量的13%和总降水量的21%,是发生在陆地及其上空大气组成的陆地一大气系统中,即参与全球水循环总水量的17%,是在陆地及其上空进行的。陆地一大气系统水循环的水量,虽远小于海洋一大气系统中的水循环水量,但其过程及是连接海洋一大气系统和陆地一大气其在水循环中的作用,却比海洋一大系统水循环的纽带,水循环陆面过程气系统中的水循环复杂和重要得多。的主要功能,是将陆地上的水汇集起水循环的陆面过程和大气过程,来并输送到海洋。

水是生命之源,那么你知道水对我们人类有多大意义吗?下面认识一下水对人体的重要性。

1.生命的纽带——水在人体内的分布

在人的身体中,大部分是水。具体水的比例占人体比重的多少,这与人的年龄、性别和身体状况都有密切的关系。实验证明:脑组织大约含有85%的水,血液大约含有 90%的水,所以,人体细胞和体液的主要组成部分是水。体内的水分主要与蛋白质、脂肪或碳水化合物相结合,形成胶体状态。在人体的总体水量中,细胞体液成分大约占一半,而剩下的则是细胞外液,主要包括细胞间液、血浆,它们的存在为维持身体内环境水和电解质的平衡起到了非常重要的作用。

2.水对人体的重要性

水是人体各种生理活动必不可少的成分,因为水可以溶解各种营养物质。人体摄入的脂肪和蛋白质等只有在胶体状态中的水中才能被溶解和吸收。水在人体中的细胞和血管不断运动,最后把氧气和营养物质输送到组织细胞,再把代谢废物排出体外。总之,水是生命的纽带,人的各种代谢和生理活动都离不开水。

一般情况下,在日常生活中人喝的水与体内的水分消耗量是平衡的。据统计,人体一天所排出的尿量约有1500毫升,再加上从粪便、呼吸过程中或是从皮肤所蒸发的水,总共消耗水分大约是 2500毫升,而人体每天能从食物中和体内新陈代谢中补充的水分只有 1000毫升左右。因此,正常人每天至少需要喝 1500毫升水,大约 8杯。

喝水有什么好处呢?首先它可以促进新陈代谢、消化吸收,也可运输营养物质。其次是排泄废物,利于通大便。再次有解热降温润滑关节、肌肉和器官的功能,保持皮肤湿润。最后,喝水对老年人有增加元气、利尿的好处。

一般正常人喝太多水对健康不会有太大的影响,最多只是造成排尿量增多,引起生活上的不便。

但是对于患有一些病症的人,喝水量的多少必须特别注意,比如水肿病人、心脏功能衰竭的病人、肾衰竭的病人都不宜喝水过多,因为喝水太多会加重心脏和肾脏负担,容易导致病情加剧。这些人该喝多少水,应视病情接受医生的具体建议而定。而对于中暑、膀胱炎、便秘和皮肤干燥等疾病患者,多喝水则可缓解病情。

此外,人在感冒发烧时也应多喝水,因为体温上升会使水分流失,多喝水可以起到降低体内体温、防止水分流失过多的作用。

3.身体缺水带来的疾病

在日常生活中,当人生病的时候,很少有人能够想到是因为体内缺水造成的。如果我们体内过度缺水,但通过喝茶、咖啡、酒或者是饮料来补充水分,不仅达不到效果,而且还使身体状况越来越糟。虽然不可否认,茶、咖啡和工业化生产的饮料也含有大量水,还含有一些对身体有益的物质,但茶、咖啡和工业饮料里含有大量脱水因子,这些脱水因子进入身体后,不仅让进入身体的水迅速排出,而且还会带走体内原本储备的水,这就是我们越喝茶和咖啡就越想小便的原因。

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