水是不是可再生資源? 地球上的水會用完嗎?

2018-08-01 · 電力實事

　　地球上儘管水資源豐富，總量大約為13.51億立方千米，但是97.47%為海洋水。淡水資源不足百分之三。而這不到百分之三的淡水資源之中，又有1.76%以冰川的形式在兩極或者高山之上，很難被利用，又有大量的淡水資源深埋於地下。

　　江河湖泊等地面水資源總量大約只佔淡水總量的0.36%，只有大約23萬立方千米。

　　因此可被人類直接利用的淡水資源是有限的

　　大自然中水是不斷迴圈的。在太陽能和地球表面熱能的作用下，地球上的水不斷被蒸發成為水蒸氣，進入大氣，而水蒸氣遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以降水的形式落到地面，這個週而復始的過程，稱為水迴圈。

　　現在倡導節約用水，是因為可供飲用的水因受到汙染而減少的緣故，而且淡水分佈極為不均，並不是因為水的總量在減少。另外，地球上的海洋麵積佔有總面積的四分之三，雖說海水不能直接飲用，但海水也是大自然水迴圈的一部分，而且淡化海水在有些地方得當了廣泛應用，只是成本較高。

　　地球上的水是不斷地迴圈轉化的，並以液態、固態、氣態在各個地區相互轉換，但總體數量是不會減少的，從另一個角度來看，可能水的總量還會增加，為什麼呢？因為地球的引力每年會捕獲大約10億噸來自外太空的碎片，彗星、小行星，這些天外來客每年都能給地球帶來上億噸的水資源。

　　地球上的水存在十分廣泛，可以說地球上的水存在於整個地球的地上，地下，天空，生物，植物，動物的所有物質方方面面之內。地球上的所有物質，如果失去了水的維繫，都將土崩瓦解，煙消雲散。雖然地球上適於人類，動物，植物生存的淡水存在著危機，但人類也在不斷的探索，尋找著各種化解危機的方法。隨著科技的不斷髮展和進步，人類遲早會找到化解淡水危機的大門。如果地球不會遭受到來自宇宙其它災難的侵襲，光是人類使用，地球上的水是不會使用枯竭的。

　　既然地球有著大理的江河湖海，而且地球水資源在不斷增加。為什麼有些地區卻天天喊著水資源匱乏呢？這其實就是一個關於水資源汙染問題，雖地球有著很多的人，大量的水並不能應用比如海水，最近的這些年人類的生產作業活動，產生了很多有毒廢水，並且排放到到江河湖海，所以很多的水資源遭到破壞導致無法飲用，這些受汙染甚至不適合農用灌溉及工業再次利用。所以才會水資源匱乏。

地球上的水會被天然消耗，因為大氣中氫、氧和水蒸氣可能逃逸出地球，造成水以及形成水的元素的流失。但對於地球來說，這個流失的速率非常低，因此地球基本上保持了水分。不像火星和金星，基本上已經被吹乾了。

但地球上的水是否能夠被稱為“不可再生資源”這個問題還值得商榷。這裡我們得先了解地球上的水是從哪裡來的？或者說，怎麼來的？

上圖：太陽系各大含水天體的表面海洋水量對比。實際上地球的水並不算多。

看看地球與附近其他岩石行星相比，最惹眼的差別就是水。那麼，地球上70％的表面是如何被這種必不可少的生命成分所覆蓋的呢？

這個問題實際上也是科學界激辯論的問題。

有兩種流行的理論：

一種是地球形成時就有太初水，因為氣體和塵埃星雲（稱為原初太陽星雲）中將會有冰，最終形成太陽並在大約45億年前形成地球。根據這種理論，這些太初水仍留在地球上，不僅僅以地表水的形式存在，而且還可能透過地球的地幔層進行迴圈。從這種理論來看，地球的水似乎是幾乎不可再生的。

第二種理論認為，地球、金星、火星和水星與原始太陽星雲的距離足夠近，以至於它們中的大部分水都會被熱量蒸發掉。這些行星在岩石中幾乎沒有水形成。以地球為例，當形成月球在某行星與原始地球碰撞發生時，會導致更多的水蒸發到太空。在這種情況下，海洋不是由天然形成的，而是由富含冰的小行星（稱為碳質球粒隕石）提供的。但從這種理論來看，隕石是常有的，那麼地球上的水可以隨時從小行星當中獲得，雖然量不大，但“收入”還是有的。

科學家可以透過觀察自然界中存在的兩種氫同位素或具有不同中子數量的氫同位素的比率來跟蹤地球水的起源。一種是普通氫，其原子核中只有一個質子，另一種是氘，也稱為“重”氫，它具有一個質子和一箇中子。

地球海洋中氘與氫的比率似乎與小行星非常接近，小行星通常富含水和其他元素，例如碳和氮，而彗星不同。（小行星是繞太陽執行的小型岩石體，而彗星則主要由冰構成，有時被稱為髒雪球，它們釋放出氣體和灰塵，被認為是太陽系形成過程中的殘餘物。

上圖：隕石EET 83309包含蛋白石的微小碎片，這些蛋白石需要水才能形成。在此反向散射電子影象中，一個狹窄的蛋白石邊緣圍繞著明亮的金屬礦物包裹體。

科學家們還發現了隕石中的蛋白石，這些蛋白石起源於小行星（它們很可能是從小行星上脫落的碎片）。由於蛋白石需要水才能形成，因此這一發現是水從太空岩石中流出的另一個跡象。上述兩個證據將有利於水的小行星的起源。另外，氘在太陽能系統中的聚集分佈的位置往往比氫更遠，因此在太陽系外部區域形成的水往往富含氘。

最重要的是，與木星、土星、天王星和海王星的冰衛星，甚至是與太陽系的那些大型氣體行星相比，行星內部岩石所容納的水（相對於其質量）相對較少。這個事實支援這樣的想法，即太陽系內圈系統中的水蒸發了，而外圈系統中的水沒有蒸發。地球也是如此，但如果水在地球上蒸發了，則必須從默寫其他地方進行補充，否則地球就會被太陽風“吹乾”。小行星就是可靠的“水源”。並且事實表明富含水的小行星在系統的外圍很豐富。

更多支援證據來自於2007年發射的NASA DAWN航天器，它在穀神星和灶神星上發現了水的跡象，穀神星和灶神星是位於火星和木星之間的主要小行星帶中的兩個最大的天體。

上圖：這張來自美國國家航空航天局（NASA）的“黎明”探測器的穀神星的偽彩色影象突出顯示了整個矮行星表面物質的差異。

但情況不是這樣的？

英國格拉斯哥大學的行星科學家Lydia Hallis認為，地球早期存在的氫比現在少。氫同位素的比率發生了變化，因為在地球的早期歷史中，來自太陽的輻射加熱了氫和氘。氫更輕，更可能飛到外太空，留下更多的氘。

另外，在最近幾年中，更新的模型似乎表明地球形成時會保留大量的水，而且海洋存在的時間可能比任何人想象的都要長。

哈利斯和她的同事研究了加拿大古代岩石（地球上一些最古老的岩石）中的氫同位素比。同位素比看起來不像小行星，而更像人們希望從該地區的早期太陽星雲中獲得的水——這些最古老的岩石中的普通氫更多，氘更少。但是目前我們的海洋中氫氘比例看起來更像是小行星。這似乎表明最近幾十億年發生了一些變化。該研究於2015年發表在《科學》雜誌上。

如果地球的海洋是由我們自己星球上的水而不是小行星形成的，那麼這將為行星科學家解決一些問題。

為什麼地球似乎首先擁有這麼多的水。

為什麼一旦地球具有固體表面，生命就這麼快地出現了，而眾所周知生命是需要水的。

除了Hallis的工作外，其他科學家還研究瞭如何內部水是如何迴圈的。2014年，俄亥俄州立大學地球科學副教授溫迪·潘內羅（Wendy Panero）和博士生傑夫·皮格特（Jeff Pigott）提出了一種理論，即地球的水迴圈是由內部的水（地幔岩石中的水）和地表水構成的整個系統構成的。透過板塊構造，水一直在供給我們的海洋。他們研究了石榴石，發現它可以與另一種稱為林伍德巖的礦物一起發生作用，將水輸送到地球內部，這些水隨後會隨著地幔物質的迴圈而上升。

上圖：水的地幔迴圈。

使情況複雜化的是，這些假設都不是互斥的。小行星可以為地球輸送水，而有些水則可能來自地球內部。問題是各自貢獻了多少“水分”？！

仍然是未解之謎。

瞭解了這些，仍然不能完全回答地球上的水是否是“不可再生”的。但起碼我們大致知道了為什麼地球上的海洋能夠繁榮幾十億年。這個現狀是自然的常態，但確實地球生命的幸運。

讓我們珍惜水資源吧，再過幾十年有可能水比油還要貴。

為什麼說水是不可再生資源呢？主要是因為地球的總水量是一定的，不能透過其它辦法創造出新的水來（可以透過氫氣氧氣燃燒來獲得水，但是量太少，對地球水的用量來水可以忽略不計）。當地球的水是一定的，又不能創造出新的水來，一旦人類把地球的水汙染了，那麼就沒有新的水來補充了，人類就只能看著汙染的水渴死了。所以說水是不可再生資源。

目前地球上的江河湖海已經都被人類汙染了，隨著水資源的不斷汙染，地球上可被人類利用的乾淨的水資源越來越少，而人類的數量卻在不斷攀升，平均下來人均可利用的水資源少的可憐。這就是目前水資源短缺的現狀。

保護水資源是刻不容緩的事情，等到真的把水資源汙染到不可挽回的時候，說什麼都晚了，因為水資源是不可再生的。

保護水資源要兵分兩頭，一頭全人類要節約用水，一頭要加大汙水的治理。

希望人類儘快可以做到合理使用水資源，使得水迴圈達到良性迴圈。希望人類的明天更加美好。

因為海水經過蒸發而升到空中，變成雲霧，然後雲霧又化成雨水，返回到地面，或大海，總是這樣迴圈不斷，所以海水不會枯竭的

水是迴圈在生的資源，由於地球的質量大有萬有引力的存在，還被大氣層的包裹，地球上的水只會增加而不會減少，因為會有含水隕星不斷補充。

地球上海洋佔了70%海水鹽分比較高不能飲用，可供飲用的淡水去很稀少。水資源總體上在可見的未來都是一個恆定的量，但是有限的淡水資源由於，過度使用，汙染，這個會造成水源危機。

我們使用的過的水，比如日常生活用水，工業生產用水，被汙染之後需要送到汙水處理廠，進行沉澱，過濾，暴氧，消毒，然後排入河道稀釋進入大迴圈，著再次利用，或者直接蒸發進入大氣迴圈，不管是乾淨的飲用水還是我們使用過的汙水，總量還是那麼多。

問題是我們的使用量增速太快，汙染的太多，迴圈產出的乾淨水跟不上汙染水產生的速度。

比如我們抽取地下水灌溉飲用之後，透過蒸發，滲透，降雨，再次經過土壤岩層過濾重新進入地下水，問題是我們抽的太快，自然補充的太慢跟不上，於是就出現了地下漏斗地下水資源枯竭，地表水又被汙染不能使用。

合理的利用水資源，最起碼要讓水體可以達到使用和補給平衡，這是實現可持續發展的最重要一步。

發展節水農業，汙水處理之後的中水再利用，雨汙分離之後雨水再次利用，適當的提高水價利用價格槓桿來調控，都是有效的措施。