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中国水周|人类为水有多拼?科学家的节水“黑科技”

来源:科普中国网 发布时间:2025-03-26 

3月22日-3月28日是中国水周。3月22日,在“节水中国行·北京朝阳”主题宣传活动北京朝阳主会场,正式发布了“2024中国节水十大经典案例”,其中既有管理上的革新,也有技术上的进步。除此之外,你还知道哪些关于节水护水的方法呢?

01 给水库铺上“防晒衣”

2015年8月, 9600万个黑色空心高密度聚乙烯球在洛杉矶艾芬豪水库缓缓铺开,宛如给水库穿上了一层厚厚的“防晒衣”。这些直径10厘米的小球漂浮在水面上,能够有效阻挡阳光射入,每年可减少约115万立方米蒸发量。

然而,有专家经过计算后指出,至少要使用两个多月至两年半,才能让这些黑色塑料遮阳球发挥出理想的保护效果。而且,制造这些塑料球本身需要消耗25万-290万立方米水资源(具体取决于球的壁厚)。

此外,这些黑色塑料球可能会阻碍水体的氧气交换,导致水体缺氧,影响水生生物的生存。而且,这些塑料球在长期使用过程中可能会逐渐老化、破碎,对水库生态环境造成潜在威胁。不过,科学家们并未因此而气馁,他们正积极研发可生物降解材料,期待未来能为水库打造出既实用又环保的“防晒衣”。

02零能耗的“沙漠饮水机”

液态淡水不仅存在于江河湖海,还能以雾气形式悬浮空中。在极度干旱的秘鲁利马,人们将一种特殊的网挂在山坡上捕捉雾气,让细小的水滴凝结在网上,然后顺流而下到管道中收集起来。据统计,一张网一天就可以收集300至400升淡水,虽然不能直接饮用,但可以用来洗衣、洗澡、洗菜和煮沸后做饭。最神奇的是,这种装置无需电力,仅靠昼夜温差就能循环工作,堪称最节能的“沙漠饮水机”。如今,这种捕雾网已经在秘鲁、玻利维亚以及哥伦比亚的一些地区广泛应用。

2017年,美国加州大学伯克利分校研发了一种名为“waterseer”的空气取水装置。这个装置的使用方法十分简单,只需将其插入地面,然后利用上层空气与插入地面以下部分的温差来产生水分,就像空调机里产生的冷凝水一样。经过试验,WaterSeer每天收集的产量可达37升。有了它,那些地下水严重缺乏的地区,人们就能利用空气生产出安全可靠的饮用水,再也不用为喝水发愁了。

03 沙漠里的“海鲜奇迹”

以色列的大部分领土被内盖夫沙漠所覆盖,早在1970年,当地人在沙漠的地层中通过钻探寻找水源,结果发现了地热盐水。这种水不仅温度高,出水温度约为40℃,而且含盐度高于饮用水。科学家们经过试验,开发出了分级多次利用地热盐水的方法,他们将农业种植与水产养殖结合起来,先把地热盐水引入温室大棚,为种植的农作物保温,将其热量消耗掉一部分之后,再把冷却后的水按顺序分级流入不同的鱼塘,用来养殖不同品种、适宜不同生存环境的鱼类[5]。在这里,每一滴水都发挥到极致,真正实现了水资源的高效利用和循环利用。

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无人机拍摄的新疆温泉县的一处冷水鱼养殖基地。(新华社发/李强摄)

我国的新疆最近也凭海鲜火出了圈。近年来,人们通过科技创新和水资源综合利用,利用沙漠中丰富的地下盐碱水资源,在沙漠中建设养殖池塘,调节水质以模拟海洋环境,用循环水系统保持水质清洁,并根据海鲜的生长需求,合理调控光照、通风等环境条件,在峡谷和盐碱地里养出了螃蟹、大虾等多种海鲜产品,成就了一段沙漠戈壁中的渔业传奇。

04 人工干预向海洋要水

有时候,人们还会通过人工干预的方式改变水资源的流向,以合理调配水资源。不过,让河水改变流向,不仅需要具备改天换地的勇气,更需要精准无误的规划设计与实力雄厚的经费支持,若要取得成功绝非易事。例如,以含盐度高而著称的死海,水位仍在以大约每年1米的速度继续下降,为了拯救死海,曾有学者提出设想——从红海中抽水,经过淡化处理之后将淡水供当地人使用,再把盐水注入到死海。然而,因这项工程耗费巨大,还有可能对死海的生态环境造成破坏,时至今日依然未能实施。

人类与水的博弈,是科技与自然的碰撞,每一项技术创新的背后都隐藏着对自然的敬畏。我们只有在高效利用与生态保护间找到平衡,才能真正守护生命之源。