书城童书《水知识篇》(上)
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第10章 地球的“慢性病”(3)

会议当中还发生了一个小插曲:正当入会的科学家各抒己见进行热烈讨论时,突然一阵嘈杂声传入会场,人们不约而同地向门口看去,只见有人运来一个庞然大物,它光闪闪、亮晶晶,洁白无暇,下面醒目的大字写着:“献给会议的礼物”。

原来,这个庞然大物,是主张搬运冰山的人,用飞机从靠近北极附近的阿拉斯加运来了这块净重2175千克的小冰山。

震惊之余,有人马上提出疑义,他们认为,飞机运冰是不合算的。那么用船拖运冰山的成本如何呢?这是大多数与会者所关注的。

美国人在论文中计算表明,把每1200立方米的南极冰山运到加利福尼亚只需30美分,比建输水管便宜一半。而且冰山不但可以用来提取淡水,还可用来对付热污染。

澳大利亚离南极很近,自然对于利用南极冰山也有浓厚兴趣。他们说,把一座小型冰山拖到阿德莱市,就可供该市81万人用1年。如果运一座长17千米、宽10千米的冰山,则可供该市用30年!

这些计算结果,使与会者大为振奋。可是,归根结底还得落实到一个字上:运!于是,许多运冰山的具体方案相继出台。

运输冰山,首要的是选择恰当的冰山类型与大小。

南极冰山大约有5种类型:巨台状型、台状型、圆顶型、倾斜型和破碎型。为减少阻力和光照面积,应尽可能选择形状规则的类型。冰山的大小也要选得恰当。当然冰山体积越大获得的水量越多,但太大又会增加运输困难,而大小又得不到充分水量,所以选择中等冰山为宜。可是,南极海洋3800万平方千米,冰山22万座之多,从中选择合适的冰山,是非常困难的事。不过这也难不倒人们。有人提出利用人造卫星来选择冰山。先用卫星将南极冰山的照片一一拍摄下来,人们坐在室内看着照片,就可以尽情选择了。

南极冰山的体积和重量是惊人的,一般的长几百米、高出水面几十米,大一点的长几百千米。如此庞然大物,要拖它航行成千上万里,谈何容易!譬如,长1600米、宽300米、高170米的中等冰山,大约就有1亿吨重,用拖轮拖航,少说也得几十艘。即使这样,航速也是极其缓慢,从南极洲拖运至美国西海岸,历时将近1年。这样长的时间,必须要有油轮跟随及时加油,这又增加了一层麻烦。而且拖冰山的钢索会因摩擦生热,深深陷入冰中,会使冰山裂开。看来,拖航并不是良策。

为什么不能让冰山自己跑呢?美国发明家约瑟夫·科纳尔,提出了利用温差产生动力的原理驱使冰山自己航行。

约瑟夫说,利用冰山周围海水之间的温差,就可以把冰山推走,只要在冰山一端装上蒸汽涡轮推进器就行了。因为,冰山底下的海水温度要比冰山本身高11℃,这个温度已经足以把液态氟里昂变成气体了。受热膨胀的气体压力就可以把发动机推动,冰山也就会像一条轮船一样自己行驶前进了。

约瑟夫算了一笔账,他说,只要有12个氟里昂动力系统,由40名机组人员操作,就足以推动一座冰山行驶。

也有人提出与约瑟夫近似的办法,即在冰山尾部和两侧安装以原子能为动力的强力推进器,前面用少量船只引导,认为这是最经济的办法。

冰山过赤道或热带海域时,不是容易融化吗?那也有办法,倘若用涂有散热降温药物的塑料薄膜,为冰山裁剪一件衣裳,不就解决问题了吗?裁剪的时候,别忘了在中间部位开几个洞,好让这些部位的冰裸露出来,直接接受阳光的照射,逐渐融化,就等于在冰山上开凿了几个贮水池子。这样做既可节省塑料,又可缩短到目的地后融冰的时间,可谓一举两得。

冰山靠岸后,解决饮水问题不难,可用于灌溉仍需花费气力。有人设想让冰山自动灌溉。方法是在干旱地区建造巨大的水池,用管子将冰山水引入池中。水从池中蒸发形成云,云变厚变密,成为雨水降落下来,滋润田地,这比挖水渠节约得多。但从水池子里蒸发的水能落在什么地方呢?这却成了问题。亚利桑那大学一位教授指出,在亚利桑那州蒸发的水蒸气,在本州降落的可能性只有60%。可见,方法虽简单,见效并不易。

拖运南极冰山化淡水,尽管还处于论证阶段,尽管航程中横亘着艰难险阻。但是,随着陆地“水荒”的蔓延,人类终究会想方设法让南极冰山化甘泉,造福人类!

“闪蒸”海水贵如油

海水是诸多水源中资源最丰富、供应最稳定的水源,海水占地球总水量的97%以上,可称之为“取之不竭”,且较少受气候等因素的影响。但是,海水又苦又涩,无法直接饮用,如果海水能够淡化,那该多好。在高度发展的科学技术的帮助下,海水淡化已经变为现实,在一些地方,海水淡化的工厂已经投入运行。

在海水淡化方面,沙特阿拉伯已取得了不少经验。早在1928年,为解决吉达市居民的饮水问题,沙特阿拉伯就在那里建了两套蒸馏设备对海水进行淡化处理。尽管当时的设备较为简陋,但找到了解决水源问题的路子。

沙特阿拉伯海水淡化采用的技术是所谓的闪蒸法。

这种方法先将海水送入加热设备,加热到150℃,再送到扩容蒸发器,进行降压蒸发处理,使海水变成蒸汽,这些蒸汽被送入冷凝器凝结成水,再在得到的水中加入一些对人体有益的矿物质或低盐地下水,这样就得到了人们可以饮用的淡水。这一方法因所使用的设备、管道均用铜镍合金制成,所以成本很高,但可一举两得,即在获得淡水的同时,又可利用蒸汽带动蒸汽涡轮机发电。

沙特阿拉伯大规模进行海水淡化始于60年代。随着沙特阿拉伯石油工业的发展和经济多元化发展计划的实施,水的问题日益严重。为此,沙特阿拉伯政府在60年代初制定了两项计划,即解决严重缺水地区居民饮用水供应的短期计划和根据国家经济发展的远景目标在全国建立大型海水淡化厂的长远计划。随后,于1965年成立了海水淡化总公司,全面负责海水淡化工程的建设和实施。沙特阿拉伯海水淡化厂基本上是沿海湾和红海海岸建立的,接近工农业发展的重点地区,而且,各厂之间由管道相连,形成供水网络。80年代初,沙特阿拉伯第一个大型海水淡化联合企业在西部的吉达地区建成投产,不仅解决了西部地区的缺水问题,也解决了全国1/3地区的用电问题。紧接着又在东部的朱拜勒地区建立了世界最大的海水淡化工厂,日产淡化水13.18亿升,发电165万千瓦。同时还修建了世界上最长的直径为1.5米、长为466千米的海水淡化输送管道,将淡化水从东部送到首都利雅得及其附近地区。经过数十年的建设,沙特的海水淡化工程有了长足的进步,与1970年相比,淡化厂的数量由屈指可数的几个简陋的工厂发展到目前的23个大型的现代化工厂,产量一翻再翻,由1970年日产0.2273亿升淡化水增加到现在的23.64亿升,同时发电3600兆瓦。海水淡化事业的迅速发展,使沙特阿拉伯登上了“海水淡化王国”的宝座。长期令人苦恼的淡水问题得到了基本解决,但沙特阿拉伯没有满足于现有的成就。现在,6个新的采用现代最新技术设备建设的大型海水淡化工厂正在紧张施工,不久即将投入使用,届时沙特阿拉伯淡化厂的总日产水量将达到36.37亿升。

由于沙特阿拉伯基本解决了淡水资源的问题,农业发展非常迅速,耕种面积己达300多万公顷,粮食自给有余,早在1991年,就居世界小麦出口国的第6位。

尽管用闪蒸法进行海水淡化在中东产油国已得到普遍的应用,但是造水的能耗和装置的造价都不能使大多数地区所接受。实际上,用这种办法得到的淡水的价格要比石油的价格贵得多,在这里,真是“水贵如油”。

泰晤士河昨昔与今昔

泰晤士河是英国伦敦的主要河流,清澈的河水令人陶醉,然而在20世纪60年代初,这里却一度成了死河。造成这一局面的原因要追溯到100多年前的19世纪。那时,英国是资本主义国家中发迹最早的国家,首先发明了蒸汽机并得到广泛的应用,使泰晤士河两岸工厂林立,天空上黑烟滚滚,英国的现代工业显赫一时。

然而就在这时,污染也成了泰晤士河的一大社会问题。工厂污水日夜不停地排向河中,美丽的泰晤士河水变黑了,变臭了,几乎完全失去了魅力,人们爱吃的银鱼早已不知去向。1856年,伦敦成了“奇臭年”,泰晤士河的臭气使河岸上议会大厦内的议员们无法开会,议会不得不把浸泡过石灰水的床单挂在窗子上,以阻挡臭气的侵袭。1878年,英国“爱丽思公子”号游船沉没,人们发现死亡的640人中,大部分受到了污水的毒害。这一下舆论大哗,政府开始重视污水治理的问题。不久,河西岸建造了两家污水处理厂,这才使多年未见的银鱼重返旧地。

后来,由于伦敦人口膨胀和工业的大规模兴起,泰晤士河再次陷入污染之中。到了本世纪60年代初期,流经伦敦的河段里,河水黑乎乎的,一年内几乎有9个月水里不含一点氧气,除了鳝鱼,其他生物几乎绝迹,就连水鸟都没了踪影。夏天的傍晚,人们常被阵阵迎风扑来的臭气熏得头痛难忍。

在这种情况下,伦敦当局专门成立了一个治理泰晤士河的委员会,对泰晤士河的污染情况和污染源进行调查。

1961年公布了调查结果:污水79%来自工业和民用废水。

根子找到了,治理的目标也就定了下来。英国政府决定,第一步,使河水不再散发令人厌恶的臭气;第二步,不但使河水恢复到卫生状态,还要能在河里饲养鲟鱼。这后一个目标可以说是很高的,因为污染的环境是无法让鲟鱼存活的。

他们采用了双管齐下的办法。一方面建造两座大型污水处理工厂,日夜处理污水,让洁净的水流向河里。其中贝克登污水处理厂是当时欧洲最大的污水处理厂,每天处理后的净水达100万立方米。另一方面是制定法律,以法律的约束来控制污染,规定任何厂矿企业不得排放未经处理的废液、废水,一经发现违法者,除追究法律责任外,还要处以重罚。这样一来,沿河工厂的负责人不敢再随心所欲了,都把治理本单位的废水问题放到了重要的议事日程上。莫比尔公司为了控制污染,花了50万美元购置了充气装置,做到了排出的废水中不留一滴污油。

泰晤士木材公司一时没有污水处理的经费,干脆把用于发展生产的钱用来改善污水处理设备。如此精心治理了16年,终于使河水恢复到卫生状态,泰晤士河获得了新生。

泰晤士河今昔

如今的泰晤士河鱼虾成群,水鸟纷至沓来,每年冬季到泰晤士河越冬的水鸟超过1万只。国际水鸟研究局已把泰晤士河列为世界上重要的水鸟栖息地之一。目前的泰晤士河中鱼虾种类已近百种,甚至中国的螃蟹也在异国他乡的泰晤士河定居下来。

泰晤士河的治理,在世界上是相当有名的。在英国伦敦,城区人口有700万,面积约2000平方公里,居民用水和工业用水供应压力巨大。但伦敦城供水一直通畅、及时、充足,在1995年英国50年一遇的大旱之年,伦敦供水依然没有出现短缺,保证了居民生活和经济活动的正常运转。这些均是靠伦敦泰晤士供水公司、英国河流管理局和英国环境保护部三个单位相互协调和监督来保证的。泰晤士公司负责采水、向居民供水,并负责城市非工业污水处理;河流管理局审批供水公司的采水量和水源保护、监测以及水源的开发研究;环保部负责饮用水标准的制定和实施监督。此外,英国全国设有供水协会,伦敦有水资源顾问协会等等,这些都给人留下管理机制健全、使用合理、保护充分的深刻印象。

伦敦的水源主要是泰晤士河和部分地下水。泰晤士河长346公里,有6条主要支流,平均每天泰晤士公司向伦敦供水22.5亿升,其中90%取自泰晤士河及其支流李河。

该公司在泰晤士河岸建有11座水库,李河两岸有9座。20座水库总容量2000亿升。在伦敦北区还建有一蓄水容量4亿升的地下水库,共有14个泵站。秋冬季,伦敦雨量充沛,各水库均蓄满后,地下水库则利用泵站向地下注水。泰晤士公司在河流管理局和环保部的合理规划下,在取水量不影响泰晤士河流域生态和植被环境情况下,保证向伦敦供应充足、优质的水源。

泰晤士河达到今天的清洁程度实属不易。早在上个世纪,它还是一条有名的臭河,河水发黑,鱼虾灭绝。当时伦敦人取河水为生活用水,造成1849年的霍乱流行,1.4万人染病死去。1856年,河中的臭气使河岸上议会大厦内的议员们无法开会,不得不把浸泡过石灰的床单挂在窗子上以阻挡臭气。在此情形下,议会才通过决议,拨款治理泰晤士河。到本世纪50年代,泰晤士河才渐渐恢复生机。

目前河内有近50种鱼类,两岸酒家食肆林立,游客如云,给伦敦带来无限风光。今天的伦敦人对来之不易的清洁河水百般珍惜。

“画井解渴”的故事

古时候,当人们在茫茫大海上艰难地航行,面临着淡水告罄的威胁时,人们多么希望能有一个圆桶似的宝贝,只要将它往海里一放,那苦涩的海水就变成甘甜的淡水“咕咚咕咚”往上冒,让干渴的船员们喝个饱。最先提出这个大胆而美妙的设想的,是中国宋朝一个名叫周密的人。他写了本《癸辛杂谈》,书中描写了一个会造淡水的“宝贝”的故事。

故事说,有一家杂货店放着一个奇特的东西。说它像缸,可没有底;说它像烟囱,可又太大;而且它既非竹也非木,既非金属亦非砖石。有一天,一名海船商人路过此地,发现了这一奇物。他看了又看,摸了又摸,舍不得离去。店主走来,问商人买不买此物。商人忙说:“买!你要多少银子?”店主想敲竹杠,就说:“这是我家祖传宝物,非十两银不卖。”商人二话没说,付了银子,就叫人将奇物抬走。店主纳闷,问道:“你花那么多银子买此物何用?”商人告之:“此乃一宝物,名字叫‘海井’,是一口专造淡水的井。只要将它放到海里,不愁没有淡水喝。”说完,他又取出100两银,赠给店主。

随着科学技术的发展,今天人类已造出海水淡化机,将古人“画井解渴”的美好愿望变成了现实。

我们知道,海水含盐量太高,平均在千分之三十五左右,而日常生活用水的含盐量在万分之五左右,工农业用水的含盐量有的可以稍高一些,但也不能高于千分之三。要使海水像溪水那样甘甜爽口,就要脱掉海水中的盐分。脱盐,就是人们通常所说的“海水淡化”。