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10亿人所依赖的地表水已无法再生,如何为地球补水?

作者:   文章来源:第一财经网站   发表时间:2015-08-28    点击量:
    “地球的资源足够为全人类所用吗?”在各式建筑争奇斗艳的米兰世博园中,塔楼式的瑞士馆并不显眼,但写在外墙上的这句话,却一针见血地指出了全人类面临的问题:科技发展、经济增长、人口激增,都需要地球资源的支持。如今,土地、生物、能量等自然资源,都出现了不同程度的短缺,而最突出,也是直接影响人类生存和发展的,莫过于水资源日益枯竭。

  水,本是地球为数不多的可再生资源,现在,一些科学家否认了这种观点。全球合作遥感科学与技术中心教授查理斯·弗罗斯马蒂(Charles Vrsmarty)就发出了这样的警告:“我们发现,水危机已经到了临界点。目前,约有10亿人所依赖的地表水,无法作为可再生水源使用。”

  据统计,目前全球约有45亿人的居住地周围50公里以内的水源被污染,或者日渐枯竭。农业生产排入海洋的氮类物质在河流入海口制造的“死亡水域”超过200个。在一些地区,地下水已经被抽空,导致海水侵入地层,地下水变咸之后无法继续使用,居民不得不背井离乡。

  事实上,水资源枯竭还会引发一系列连锁反应,首当其冲的就是粮食安全问题。在欧洲,由于粮食生产和农业灌溉的需要,很多地表水资源也逐渐干涸,无法持续为人类正常供水。联合国报告称:到2025年,世界上将有一半人口生活在缺水地区。同时,随着人口数量进一步增长,到2050年,全球必须多生产50%的食物才能养育地球上的所有人。

  保护水资源已经成为迫在眉睫的事情。那么,以“滋养地球,生命能源”(Feeding the Planet, Energy for Life)为主题的2015年米兰世博,将会给人们带来什么样的启发?科学家和技术人员能拿出什么样的解决之道?

未来,“海上农场”可能会利用太阳能,将海水蒸馏,淡化成淡水,配合相应的营养成分,甚至可以替代土壤,成为农作物的培养基
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  未来,“海上农场”可能会利用太阳能,将海水蒸馏,淡化成淡水,配合相应的营养成分,甚至可以替代土壤,成为农作物的培养基

  海水淡化的难题

  海水淡化是环境专家和农业专家在米兰世博会提出的重要解决方案之一。在主题展示区之一的“未来食物区”中,人们可以看到一种名为“海上农场”的新型农业栽培装置。虽然只是一个雏形,但这种漂浮在海上的种植系统,利用太阳能,能将海水经过蒸馏系统,直接淡化成能耕种、滋养植物的淡水,配合相应的营养成分,甚至可以替代土壤,成为农作物的培养基。据媒体报道,西班牙、中国香港等国家和地区也正在积极筹谋海上农场项目,在海水淡化技术和更新农业生产方式上双管齐下。

  地球表面被70%的海水覆盖,一旦海水被人类科技便捷地转化成淡水资源,在很大程度上,可以缓解水资源枯竭和污染的问题。在世博会的其他展馆内,人们也可以看到科学家对海水资源开发的新动向。

  阿联酋馆的沙墙中镶嵌了数十米长的3D触屏,以互动的方式介绍该国应对水资源的策略。由于地处地球回归线,阿联酋气候炎热干燥,是典型的热带沙漠气候,年均降水量100毫米,蒸发量却超过3500毫米,97%以上的土地是荒漠和盐碱地。为弥补水源的不足,政府投入巨资在阿布扎比、迪拜和沙迦等地建造大型海水淡化厂,铺设大口径的供水管道,将淡化水输至各个城市。

  为了涵养当地的植物,阿联酋的科学家采用了节水型的滴灌技术,通过滴灌网络直接将水输送到植物根部,既缩短淡水灌溉植物的距离,又避免水在运移过程中因为蒸发而流失,大大减少了水分蒸发比率,提高了淡水资源的利用率。此外,当地农业专家还用水管把海水引入100多公里外的沙漠低洼地,造出数个巨大的人工湖,发展海水养殖业。

  但关键的问题是,在阿联酋,每栽活一棵树的平均成本为120美元,输水管每十年就必须更换。有专家估算,当地每公顷土地滋养的费用超过1万美元,未来,阿联酋至少还将为此投入数百亿美元。阿联酋在海水淡化和植被养护方面的做法未免“土豪”,并不是所有国家和地区都能推广和效仿。不过,中国科学院植物研究所副研究员李银心认为:“也许有一天,当技术足够成熟时,海水淡化的成本能像生产自来水一样廉价。”
未来,“海上农场”可能会利用太阳能,将海水蒸馏,淡化成淡水,配合相应的营养成分,甚至可以替代土壤,成为农作物的培养基
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以色列场馆外墙上的“垂直花园”,种满了水稻、小麦和玉米等农作物,以及绿色植物

  都市农业的秘密

  对水资源的保护无非开源和节流,按照目前的技术,开源的成本尚待降低,那么在节流上,人类又会展现出怎么样的智慧?

  以“未来的农田”为主题的以色列馆,为人们提供了另一种思路。在长70米、高12米的场馆外墙上,种满了水稻、小麦和玉米等农作物,以及绿色植物的“垂直花园”格外引人注目。负责设计以色列馆的建筑师大卫·纳夫(David Knafo)介绍说:“这座独特的"花园"设计,旨在展示以色列在农业科技、应对干旱等领域的先进技术。”以色列也是一个缺水的中东国家,南部沙漠占国土面积60%,年降水量不到200毫米。

  大卫所在的建筑设计事务所与专业种植技术公司绿墙(Greenwall)合作,设计的这种“垂直花园”,其核心技术垂直种植技术,以及节水型灌溉的滴灌技术,已经发展得相当成熟,谷歌、微软等公司都使用了绿墙的种植技术在墙面上栽种植物。配合滴灌技术,“垂直花园”只需要1500升水就能生产出1公斤水稻,而传统方法需水量是3000升。“垂直花园”让住在高楼大厦的都市居民,也可以用少量的水和土壤种植粮食和蔬菜。

  事实上,英国、法国,以及中国台湾都有相应的“垂直花园”种植技术。比如,位于英国伦敦维多利亚车站附近的一座建筑大厦,新建了一座高达20.7米的“垂直花园”。整个墙面种植了1万多株蕨类植物和草本植物。“花园”所用的16吨土壤,能够存储1万升水。

  如今,这座“垂直花园”不但成为伦敦观光旅游的新亮点,在每年多雨的夏季,收集从楼顶上落下的雨水,在滋养植物生长的同时,也解决了大厦因为多雨天气可能遇到的渗水等问题。有植物专家建议,无论是干旱还是多雨的城市,都应该推广这种都市农业种植技术,不但可以节约淡水,还可以通过植物和农作物调节城市水资源,防治洪涝灾害。