1. 水是宝贵的自然资源
自然环境既是人类吸收基本生命物质的场所,又是为人类提供生产建设原料的基地。环境就是自然资源。根据自然资源的性质,它们大致可分为三类:
(1)生态资源(或称恒定资源)如阳光、气温、水分等,它们不以人类意志为转移。这类资源具有明显的地区性,如能因地制宜,充分利用,发挥所长,则可以永恒使用。
(2)生物资源如森林、草原、鸟、兽、鱼、虫、菌等动植物以及土壤。此类资源的特点具有再生机能,如合理利用,并给以科学管理或抚育,则不仅能持续利用,而且可以根据人类意志,有计划地繁殖扩大。
(3)矿物资源如煤、石油、矿石等。此类资源的储藏是有限的,基本上属于非再生资源。它们需要经过漫长的地质年代才能形成。如何采取综合措施,充分发挥各种物质的潜能,是合理利用此类资源的关键,亦是减少工业“三废”污染环境的预防措施,更可延长使用年限。
如果根据自然资源可提供的数量,它们又可分为下述三类:
(1)非再生资源(又称不可更新资源)如各种金属和非金属矿物、煤、石油等,此即上述分类中的矿物资源。
(2)可更新资源(又称可再生资源)指生物、水、土壤资源等,它们能在较短时间内再生产出来或循环再现。
(3)取之不尽的资源如风力等他们被利用后,不会导致某地区贮存量上的减少。
水是一种宝贵的自然资源,是自然界的基本要素,是人类和一切生物赖以生存的物质基础。水是可以更新的自然资源,通过自己的循环过程不断地复原。
2. 水圈和水资源
地球上海洋、河流、湖泊、冰川的水,地下水、大气水、土壤水和生物水,在地球周围形成了一个紧密联系,相互作用,又相互不断交换的水圈。水圈就是地球表面不连续的水壳。
地球上水的储量很大,估计约有139亿亿立方米(见表9—1),但其中参与全球水循环,逐年在陆地上可以得到恢复和更新的淡水资源,其数量却有限,估计约120万亿立方米,还不到全球总储水量的万分之一。这部分淡水与人类的关系最密切,并且具有经济利用价值,虽然在较长时间内,它可以保持平衡,但在一定时间、空间范围内,它的数量却是有限的,并不象人们所想象的那样可取之不尽、用之不竭。
在太阳能的推动下,地球上的水在不断循环变化。通过形态的变化,水在地球上起到热量输送和调节气候的作用。海洋和陆地间的水分交换是自然界水循环的主要联系,洋面上的水汽随气流进入陆地凝结而成降水到达地面后,部分蒸发返回大气,部分形成地面径流和地下径流,通过江河网及海岸排回海洋。这种不断往复的循环,使海洋中的水量在长时间内保持相对平衡。这部分逐年可以得到更替,在较长时间内又可以保持动态平衡的水量,就是目前通称的“水资源”。从图9—1可看出,由大气凝降到陆地的水的三分之二经过蒸腾、蒸发作用进入大气,余下三分之一是径流部分。
表9—1 地球上各种水的储量
全球动态平衡的循环水量,通常用水量平衡的方法估算。对此国外的专家曾多次作了计算。根据联合国1977年的资料:全球多年平均的降水量为1130毫米,蒸发量和降水量相等,因此全球动态平衡的循环水量为577万亿立方米。全球海洋上的蒸发量为1400毫米,降水量为1270毫米,蒸发超过降水量130毫米。全球陆地上的多年平均降水量为800毫米,蒸发量为485毫米,蒸发量小于降水量,因此产生了315毫米的径流。全球陆地上的多年平均径流量为47万亿立方米,其中地面径流约占69%,地下径流约占31%。但河川径流在地球上的分布十分不均匀,在适合于人类生活、生产和活动的地区,可以利用的水量仅占全部水量的三分之一左右。(www.xing528.com)
图9—1 生物圈的水循环(单位:万亿米3/年)
表9—2为地球上各种水的循环更替期。
表9—2 地球上各种水的循环更替期
从表9—2可以看出,除生物水外,以大气水和河川水的循环更替期为最短,这部分水不断得到更替,是在较长时间内可以保持动态平衡的淡水量。
3. 水的特殊物理性质
水的许多用途都与其特殊的物理性质有关:
(1)水的沸点高。要是没有这种性质,常温下水是一种气体,地球上就不可能有液态的水,也就没有海洋、湖泊、河流、植物或动物。
(2)所有液体中,水的蒸发热最大。这意味着只要蒸发一点点水,就需要大量能量。水的这种特性是太阳照到地球上的热能可以在全球得以分散的主要原因。大量的太阳能以热的形式贮存在被蒸发的海水中,然后转移到较冷的陆地上空;凝结成降水时,又释放出来,以调节气温。水的蒸发热高,还有利于人类只需蒸发少量水份即可维持体温,否则人要喝许多水方可满足蒸发的需要。
(3)水是热容最高的物质之一。这就是说,用给定的热量加热一定重量的水时,其温度升高不多。换言之,加热或冷却水都比其它物质要慢得多。水的这种性质制止了气温的大幅度变动,从而保护了生命机体免受气温突变的伤害,也有利于热电站和工业过程排热。
(4)水固态时的密度比液态时少。水温降至4℃时,水的密度最大;低于4℃以后,因体积膨胀,水的密度变小,所以冰能浮于水面。如果水从河,湖底部首先结冰,大多数水中生物就不可能存在,地球则永远处在冰河时期中。此外,水的这种性质,还会使水管爆裂;但也可用于无声爆破。
(5)水是最好的溶剂。它能溶解各种物质,因此营养物质才可能随水在动、植物体内输送;也才可能利用水冲洗各种脏物。但是,也正因为水有这种性质,而容易引起污染。
4. 水对人类和在环境中的重要作用
人类和水的关系非常密切,不论是生活或生产活动都离不开水这一宝贵的自然资源。水既是人体组成的基础物质,又是新陈代谢的主要介质;其含量占体重的2/3,为了维持生活,每人每天至少需要2—2.5升水,一般约需5升,加上卫生方面的用途,总共约需40~50升。在现代化城市中,生活用水量还要高很多倍,如巴黎每人每天耗水约450升,纽约和大阪约600升,华盛顿700升,芝加哥甚至达到824升左右。可见,水对人类生活多么重要,可以说,没有水就没有生命。
工农业生产对水的需用量更大。根据我国工业用水量定额(试行),电炉炼钢中每生产一吨钢需18—25立方米水;每生产一辆汽车需46立方米水;用草浆造纸每生产一吨纸需130—165立方米水;生产一吨粘胶长丝需656立方米水;生产一吨人造丝需2000—2100立方米水(包括空调及棉浆用水);单机60瓩火电站循环用水每小时2945—3926立方米;生产一吨维生素E需36万立方米水;我国华北地区种一亩蔬菜需25—35立方米水;种一亩小麦需40—50立方米水。随着世界人口的不断增长和工农业生产的迅速发展,人类对水的需求量日益增多。
为了保护环境,维持生态平衡也必须保持江河湖泊一定的流量,以满足鱼类和水生生物的生长、冲刷泥沙、冲洗农田盐分入海、保持水体自净能力和旅游等的需要。因此,水又是极其重要和不可缺少的环境要素。
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