地球上真的缺水嗎?我們人類賴以生存的這顆藍色星球,確切地說應該叫“水球”,因為它表面71%的面積被水所覆蓋,總面積達到3.6億平方公里,總體積達到13億8600萬立方千米。這樣看來,地球上并不缺水。
然而,人類概念中的缺“水”,指的是淡水。淡水是含鹽量小于0.5G/L的水。在地球上,淡水資源僅占全球總水量的2.53%,體積只有約3500萬立方千米。在這2.53%的淡水中,有87%的淡水是人類難以利用的兩極冰蓋、高山冰川和永凍地帶的冰雪。人類真正能夠利用的淡水資源只有江河湖泊以及地下水中的一部分,僅占地球總水量的0.325%,而且其在空間和時間上的分布還極不均勻。
而對于占全球總水量97.47%的海水,一直流傳著這樣一種說法:經常遠洋出海作業的船員,如果遇到淡水短缺,那么他就算是被渴死,也不會選擇喝海水。這是為什么呢?
在大航海時代,英國、荷蘭等海上強國的商船貨船每天都穿梭于四大洋之間,有時候遇到風暴、迷路等意外事故,船員們就會面臨缺水問題。面對這種情況,經驗豐富的船員會想盡一切辦法尋找水源、節約用水,到最后就算是被活活渴死,也不會直接飲用近在咫尺的海水。
而那些沒什么經驗的年輕船員,當渴到一定程度時就會大口大口地喝海水。在喝下大量海水之后,他們無一例外地在短時間內死去,這就是經驗不足的代價。
那么,船員們為什么會在喝下海水后死去呢?
這還要從人類特殊的身體器官功能說起。人類喝下的每一滴水,都要經過腎臟進行“過濾”。腎臟的基本功能是生成尿液,借以清除體內代謝產物和某些廢物、毒物,同時經重吸收功能保留水分及其他有用物質,如葡萄糖、蛋白質、氨基酸、鈉離子、鉀離子等,以調節水、電解質平衡及維護酸堿平衡。
腎臟的排泄功能其實是有限度的,通常排泄鹽的濃度不能超過2%,而海水的含鹽量高達3.5%(這意味著平均每一升海水中就含有35克的鹽)。如果直接飲用海水,不但會加重人體泌尿系統的負擔,而且為了排出飲用每百克海水攜帶的鹽分,人體還要額外補充75克的淡水才能把海水沖淡到2%。
如此一來,人體就要排出175克的水分。如果一個人喝下了海水,同時又沒有及時補充淡水,那么他就只能消耗體內原有的水分了。這就是船員在喝了大量海水后,最終脫水而亡的原因。
奇怪的是,很多常年在海上飛行的海鳥為什么就能直接喝海水呢?這是因為,海鳥體內有一種叫做排鹽腺的器官,排鹽腺就像人類使用的海水淡化裝置,能夠及時高效地排出體內多余的鹽分。
除了海鳥之外,地球上的一些植物也能夠直接“喝”下海水,尤其是那些常年棲息在海洋中的水生植物。有些生長在陸地上的農作物也可以直接用海水進行灌溉。科學研究表明,有些植物用海水灌溉后,不僅長勢更好,而且含糖量也提高了。比如用海水灌溉的苜蓿,產量比用淡水灌溉的增加了9倍之多。
除了鹽度過高,海水中還含有大量的微生物。每一毫升海水中大約含有100萬個微生物,其中包括一些真菌、細菌、古菌和病毒等。以病毒為例,科學家已經在海水中發現了近20萬種病毒。因此,對于人類來說,一旦喝下大量未經處理的海水,其后果無異于飲鴆止渴。
此外,海水中除了含有高濃度的鹽分,還含有很多金屬礦物元素。目前世界上已知的100多種元素,有80%都可以在海水中找到。其中,每一升海水中超過1毫克的元素主要包括氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等。但是,對于人類來說,海水中有些元素的濃度實在是太高了,它們遠遠超過了飲用水的衛生標準。如果大量飲用,就會導致某些元素過量進入人體,影響人體正常的生理功能,嚴重的還會引起中毒。
實際上,海水不是不喝,而是要在喝之前進行淡化和過濾。淡化過濾海水的方法有很多,比如反滲透法、離子分離法、沉淀法等。只不過,這些方法都需要專業的設備來支持,船員們在茫茫大海上不可能獲得這些專業設備。
對于海上的船員們來說,最簡單實用的方法莫過于蒸餾法。這種方法是先把海水加熱、煮沸,使海水產生蒸氣,再把蒸氣冷凝下來變成蒸餾水。在用蒸餾法制得的淡水中最好摻入少量(2%)的潔凈海水或者適量礦化劑,這樣水味可口,還補充了蒸餾水中缺少而人體所必需的無機鹽。
據估計,如果把海水中的所有鹽分都提取出來平鋪在陸地上,可以得到厚達153米的鹽層。海水中這么多的鹽分到底是從哪里來的呢?
在46億年前,地球剛剛誕生的時候,海水其實是淡水。但是在巖石和土壤中卻含有大量的鹽分,當陸地上的河流匯入大海時,就會把巖石和土壤中的鹽分也帶入海中,從而形成了海鹽。
海水在陽光的照射下,其表面溫度會逐漸升高,一部分海水被蒸發掉,但是海水中的鹽分卻不會被蒸發掉,它們被留在了海水中。這樣周而復始,海水中的含鹽量自然也就越來越高。
隨著人類用水量的急劇增加,以及海水淡化技術的日益成熟,未來解決人類水資源短缺問題的終極途徑很有可能就是對海水的淡化處理。