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水的化學式:H2O
水是自然資源的重要組成部分,是所有生物的結構組成和生命活動的主要物質基礎。從全球範圍講,水是連接所有生態係統的紐帶,自然生態係統既能控製水的流動又能不斷促使水的淨化和循環。因此水在自然環境中,對於生物和人類的生存來說具有决定性的意義。
地球上的水資源,從廣義來說是指水圈內水量的總體。
海水是鹹水,不能直接飲用,所以通常所說的水資源主要是指陸地上的淡水資源,如河流水、淡水、湖泊水、地下水和冰川等。陸地上的淡水資源衹占地球上水體總量2.53%左右,其中近70%是固體冰川,即分佈在兩極地區和中、低緯度地區的高山冰川,還很難加以利用。目前人類比較容易利用的淡水資源,主要是河流水、淡水湖泊水,以及淺層地下水,儲量約占全球淡水總儲量的0.3%,衹占全球總儲水量的十萬分之七。據研究,從水循環的觀點來看,全世界真正有效利用的淡水資源每年約有9000立方千米。
地球上水的體積大約有 1 360 000 000 立方公裏。海洋占了1 320 000 000立方公裏(約97.2%);冰川和冰蓋占了25 000 000立方公裏(約1.8%);地下水占了13 000 000立方公裏(約0.9%);湖泊、內陸海,和河裏的淡水占了250 000 立方公裏(約0.02%);大氣中的水蒸氣在任何已知的時候都占了13 000立方公裏(約0.001%),也就是說,真正可以被利用的水源不到0.1%。 |
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水和水體是兩個不同的概念。純淨的水是由H2O分子組成,而水體則含有多種物質,其中包括懸浮物、水生生物以及基底等。水體實際上是指地表被水覆蓋地段的自然綜合體,包括河流、湖泊、沼澤、水庫、冰川、地下水和海洋等。水資源與人類的關係非常密切,人類把水作為維持生活的源泉,人類在歷史發展中總是嚮有水的地方集聚,並開展經濟活動。隨着社會的發展、技術的進步,人類對水的依賴程度越來越大。
水資源是世界上分佈最廣,數量最大的資源。水覆蓋着地球表面70%以上的面積,總量達15億立方千米;也是世界上開發利用得最多的資源。現在人類每年消耗的水資源數量遠遠超過其他任何資源,全世界用水量達3萬億噸。
地球上水資源的分佈很不均勻,各地的降水量和徑流量差異很大。全球約有三分之一的陸地少雨幹旱,而另一些地區在多雨季節易發生洪澇災害。例如在中國,長江流域及其以南地區,水資源占全國的82%以上,耕地占36%,水多地少.長江以北地區,耕地占64%,水資源不足18%,地多水少,共中糧食增産潛力最大的黃淮海流域的耕地占全國的41.8%,而水資源不到5.7%。 |
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中國水資源總量少於巴西、俄羅斯、加拿大、美國和印度尼西亞,居世界第六位。若按人均水資源占有量這一指標來衡量,則僅占世界平均水平的1/4,排名在第一百一十名之後。缺水狀況在中國普遍存在,而且有不斷加劇的趨勢。全國約有670個城市中,一半以上存在着不同程度的缺水現象。其中嚴重缺水的有一百一十多個。
中國水資源總量雖然較多,但人均量並不豐富。水資源的特點是地區分佈不均,水土資源組合不平衡;年內分配集中,年際變化大;連豐連枯年份比較突出;河流的泥沙淤積嚴重。這些特點造成了中國容易發生水旱災害,水的供需産生矛盾,這也决定了中國對水資源的開發利用、江河整治的任務十分艱巨。
1.水資源的利用與供需矛盾
中國地表水年均徑流總量約為2.7萬億立方米,相當於全球陸地徑流總量的5.5%,占世界第5位,低於巴西、前蘇聯、加拿大和美國。國還有年平均融水量近500億立方米的冰川,約8000億立方米的地下水及近500萬立方千米的近海海水。目前中國可供利用的水量年約1.1萬億立方米,而1980年中國實際用水總量已達5075億立方米,占可利用水資源的46%。
建國以來,在水資源的開發利用、江河整治及防治水害方面都做了大量的工作,取得較大的成績。
在城市供水上,目前全國已有300多個城市建起了供水係統,自來水日供水能力為4000萬噸,年供水量100多億立方米;城市工礦企業、事業單位自備水源的日供水能力總計為6000多萬噸,年供水量170億立方米;在7400多個建製鎮中有28%建立了供水設備,日供水能力約800萬噸,年供水量29億立方米。
農田灌溉方面,全國現有農田灌溉面積近7.2億畝,林地果園和牧草灌溉面積約0.3億畝有灌溉設施的農田占全國耕地面積的48%,但它生産的糧食卻占全國糧食總産量的74%。
防洪方面,現有堤防20萬多千米,保護着耕地5億畝和大、中城市100多個。現有大中小型水庫8萬多座,總庫容4400多億立方米,控製流域面積約150萬平方千米。
水力發電,中國水電裝機近3000萬千瓦,在電力總裝機中的比重約為29%,在發電量中的比重約為20%。
然而,隨着工業和城市的迅速發展,需水不斷增加,出現了供水緊張的局面。1984年196個缺水城市的統計,日缺水量合計達1400萬立方米,水資源的保證程度已成為某些地區經濟開發的主要製約因素。
水資源的供需矛盾,既受水資源數量、質量、分佈規律及其開發條件等自然因素的影響,同時也受各部門對水資源需求的社會經濟因素的製約。
中國水資源總量不算少,而人均占有水資源量卻很貧乏,衹有世界人均值的1/4(中國人均占有地表水資源約2700立方米,居世界第88位)。按人均占有水資源量比較,加拿大為中國的48倍、巴西為16倍、印度尼西亞為9倍、前蘇聯為7倍、美國為5倍,而且也低於日本、墨西哥、法國、前南斯拉夫、澳大利亞等國傢。
中國水資源南多北少,地區分佈差異很大。黃河流域的年徑流量衹占全國年徑流總量的約2%,為長江水量的6%左右。在全國年徑流總量中,淮、海河、灤河及遼河三流域衹分別約占2%、1%及0.6%。黃河、淮河、海灤河、遼河四流域的人均水量分別僅為中國人均值的26%、15%、11.5%、21%。
隨着人口的增長,工農業生産的不斷發展,造成了水資源供需矛盾的日益加劇。從本世紀初以來,到70年代中期,全世界農業用水量增長了7倍,工業用水量增長了21倍。中國用水量增長也很快,至70年代末期全國總用水量為4700億立方米,為建國初期的4.7倍。其中城市生活用水量增長8倍,而工業用水量(包括火電)增長22倍。北京市70年代末期城市用水和工業用水量,均為建國初期的40多倍,河北、河南、山東、安徽等省的城市用水量,到70年代末期都比建國初期增長幾十倍,有的甚至超過100倍。因而水資源的供需矛盾就異常突出。
由於水資源供需矛盾日益尖銳,産生了許多不利的影響。首先是對工農業生産影響很大,例如1981年,大連市由於缺水而造成損失工業産值6億元。在中國15億畝耕地中,尚有8.3億畝沒有灌溉設施的幹旱地,另有14億畝的缺水草場。全國每年有3億畝農田受旱。西北農牧區尚有4000萬人口和3000萬頭牲畜飲水睏難。其次對群衆生活和工作造成不便,有些城市對樓房供水不足或經常斷水,有的缺水城市不得不采取定時、限量供水,造成人民生活睏難。其三,超量開採地下水,引起地下水位持續下降,水資源枯竭,在27座主要城市中有24座城市出現了地下水降落漏鬥。
2.水利建設與洪澇災害
由於所處地理位置和氣候的影響,中國是一個水旱災害頻繁發生的國傢,尤其是洪澇災害長期睏擾着經濟的發展。據統計,從公元前206年至1949年的2155年間,共發生較大洪水1062次,平均兩年即有一次。黃河在2000多年中,平均3年兩决口,百年一改道,僅1887年的一場大水死亡93萬人,全國在1931年的大洪水中喪生370萬人。建國以後,洪澇災害仍不斷發生,造成了很大的損失。因此,興修水利、整治江河、防治水害實為國傢的一項治國安邦的大計,也是十分重要的戰略任務。
中國40多年來,共整修江河堤防20餘萬千米,保護了5億畝耕地。建成各類水庫8萬多座,配套機電井263萬眼,擁有6600多萬千瓦的排灌機械。機電排灌面積4.6億畝,除澇面積約2.9億畝,改良????鹼地面積0.72億畝,治理水土流失面積51萬平方千米。這些水利工程建設,不僅每年為農業、工業和城市生活提供5000億立方米的用水,解决了山區、牧區1.23億人口和7300萬頭牲畜的飲水睏難。而且在防禦洪澇災害上發揮了巨大的效益。
隨着人口的急劇增加和對水土資源不合理的利用,導致水環境的惡化,加劇了洪澇災害的發生。特別是1991年入夏以來,在中國的江淮、太湖地區,以及長江流域的其他地區連降大雨或暴雨,部分地區出現了近百年來罕見的洪澇災害。截至8月1日,受害人口達到2.2億人,傷亡5萬餘人,倒塌房屋291萬間,損壞605萬間,農作物受災面積約3.15億畝,成災面積1.95億畝,直接經濟損失高達685億元。在這次大面積的嚴重洪災面前,應該進一步提高對中國面臨洪澇災害嚴重威脅的認識,總結經驗教訓,尋找防治對策。
除了自然因素外,造成洪澇災害的主要原因有:
(1)不合理利用自然資源。尤其是濫伐森林,破壞水土平衡,生態環境惡化。如前所述,中國水土流失嚴重,建國以來雖已治理51萬平方千米,但目前水土流失面積已達160萬平方千米,每年流失泥沙50億噸,河流帶走的泥沙約35億噸,其中淤積在河道、水庫、湖泊中的泥沙達12億噸。湖泊不合理的圍墾,面積日益縮小,使其調洪能力下降。據中科院南京地理與湖泊研究所調查,70年代後期,中國面積1平方千米以上的湖泊約有2300多個,總面積達7.1萬平方千米,占國土總面積的0.8%,湖泊水資源量為7077億立方米,其中淡水2250億立方米,占中國陸地水資源總量的8%。建國以後的30多年來,中國的湖泊已減少了500多個,面積縮小約1.86萬平方千米,占現有湖泊面積的26.3%,湖泊蓄水量減少513億立方米。長江中下遊水係和天然水面減少,1954年以來,湖北、安徽、江蘇以及洞庭、鄱陽等湖泊水面因圍湖造田等縮小了約1.2萬平方千米,大大削弱了防洪抗澇的能力。另一方面,河道淤塞和被侵占,行洪能力降低,因大量泥沙淤積河道,使許多河流的河床擡高,減少了過洪能力,增加了洪水泛濫的機會。如淮河幹流行洪能力下降了3000立方米/秒。此外,河道被擠占,束窄過水斷面,也減少了行洪、調洪能力,加大了洪水危害程度。
(2)水利工程防洪標準偏低。中國大江大河的防洪標準普遍偏低,目前除黃河下遊可預防60年一遇洪水外,其餘長江、淮河等6條江河衹能預防10~20年一遇洪水標準。許多大中城市防洪排澇設施差,經常處於一般洪水的威脅之下。廣大江河中下遊地區處於洪水威脅範圍的面積達73.8萬平方千米,占國土陸地總面積的7.7%,其中有耕地5億畝,人口4.2億,均占全國總數的1/3以上,工農業總産值約占全國的60%。此外,各條江河中下遊的廣大農村地區排撈標 準更低,隨着農村經濟的發展,遠不能滿足目前防洪排澇的要求。
(3)人口增長和經濟發展使受災程度加深。一方面抵禦洪澇災害的能力受到削弱,另一方面由於社會經濟發展卻使受災程度大幅度增加。建國以後人口增加了一倍多,尤其是東部地區人口密集,長江三角洲的人口密度為全國平均密度的10倍。全國1949年工農業總産值僅466億元,至1988年已達24089億元,增加了51倍。近10年來,鄉鎮企業得到迅猛發展,東部、中部地區鄉鎮企業的産值占全國鄉鎮企業的總産值的98%,因經濟不斷發展,在相同頻率洪水情況下所造成的各種損失卻成倍增加。例如1991年太湖流域地區5~7月降雨量為600~900毫米,不及50年一遇,並沒有超過1954年大水,但所造成的災害和經濟損失都比1954年嚴重得多。
3.水體污染及其危害
水是最重要的天然溶劑。
(1)水體富營養化 水體富營養化是一種有機污染類型,由於過多的氮、磷等營養物質進入天然水體而惡化水質。施入農田的化肥,一般情況下約有一半氮肥未被利用,流入地下水或池塘湖泊,大量生活污水也常使水體過肥。過多的營養物質促使水域中的浮遊植物,如藍藻、硅藻以及水草的大量繁殖,有時整個水面被藻類覆蓋而形成“水花”,藻類死亡後沉積於水底,微生物分解消耗大量溶解氧,導致魚類因缺氧而大批死亡。水體富營養化會加速湖泊的衰退,使之嚮沼澤化發展。
海洋近岸海區,發生富營養化現象,使腰鞭毛藻類(如裸溝藻和夜光蟲等)等大量繁殖、密集在一起,使海水呈粉紅色或紅褐色,稱為赤潮,對漁業危害極大。近年來渤海北部和南海已多次發生。
(2)有毒物質的污染 有毒物質包括兩大類:一類是指汞、鎘、鋁、銅、鉛、鋅等重金屬;另一類則是有機氯、有機磷、多氯聯苯、芳香族氨基化合物等化工産品。許多酶依賴蛋白質和金屬離子的絡合作用才能發揮其作用,因而要求某些微量元素(例如錳、硼、鋅、銅、鉬、鈷等),然而,不合乎需要的金屬,例如汞和鉛,甚至必不可少的微量元素的量過多,如鋅和銅等,都能破壞這種蛋白質和金屬離子的平衡,因而削弱或者終止某些蛋白質的活性。例如汞和鉛與中樞神經係統的某些酶類結合的趨勢十分強烈,因而容易引起神經錯亂,如瘋病、精神呆滯、昏迷以至死亡。此外,汞和一種與遺傳物質DNA一起發生作用的蛋白質形成專一性的結合,這就是汞中毒常引起嚴重的先天性缺陷的原因。
這些重金屬與蛋白質結合不但可導致中毒,而且能引起生物纍積。重金屬原子結合到蛋白質上後,就不能被排泄掉,並逐漸從低劑量纍積到較高濃度,從而造成危害。典型例子就是曾經提到過的日本的水俁病。經過調查發現,金屬形式的汞並不很毒,大多數汞能通過消化道而不被吸收。然而水體沉積物中的細菌吸收了汞,使汞發生化學反應,反應中汞和甲基團结合産生了甲基汞(Hg-CH3)的有機化合物,它和汞本身不同,甲基汞的吸收率幾乎等於100%,其毒性幾乎比金屬汞大100倍,而且不易排泄掉。
有機氯(或稱氯化烴)是一種有機化合物,其中一個或幾個氫原子被氯原子取代,這種化合物廣泛用於塑料、電絶緣體、農藥、滅火劑、木材防腐劑等産品。有機氯具有2個特別容易産生生物纍積的特點,即化學性質極端穩定和脂溶性高,而水溶性低。化學性質穩定說明既不易在環境中分解,也不能被有機體所代謝。脂溶性高說明易被有機體吸收,一旦進入就不能排泄出去,因為排泄要求水溶性,結果就産生生物纍積,形成毒害。典型的有機氯殺蟲劑如DDT、六六六等,由於它們對生物和人體造成嚴重的危害已被許多國傢所禁用。
(3)熱污染 許多工業生産過程中産生的廢餘熱散發到環境中,會把環境溫度提高到不理想或生物不適應的程度,稱為熱污染。例如發電廠燃料釋放出的熱有2/3在蒸氣再凝結過程中散入周圍環境,消散廢熱最常用的方法是由抽水機把江湖中的水抽上來,淋在冷卻管上,然後把受熱後的水還回天然水體中去。從冷卻係統通過的水本身就熱得能殺死大多數生物。而實驗證明,水體溫度的微小變化對生態係統有着深遠的影響。
(4)海洋污染 隨着人口激增和生産的發展,中國海洋環境已經受到不同程度的污染和損害。
1980年調查表明,全國每年直接排入近海的工業和生活污水有66.5億噸,每年隨這些污水排入的有毒有害物質為石油、汞、鎘、鉛、砷、鋁、氰化物等。全國沿海各縣施用農藥量每年約有四分之一流入近海,約5萬多噸。這些污染物危害很廣,長江口、杭州灣的污染日益嚴重,並開始危及中國最大漁場舟山群島。
海洋污染使部分海域魚群死亡、生物種類減少,水産品體內殘留毒物增加,漁場外移、許多灘塗養殖場荒廢。例如膠州灣,1963~1964年海灣潮間帶的海洋生物有171種;1974~1975年降為30種;80年代初衹有17種。萊州灣的白浪河口,銀魚最高年産量為30萬千克,1963年約有10萬千克,如今已基本絶産。 |
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北京人口超2000萬 水資源承載已超極限
由此,在目前情況下,假定北京人口維持在1800萬左右,經濟增長平穩,産業結構沒有重大調整,長年降水量穩定,城市各種功能剛好可以勉強運行。
“就是在臨界點上。一旦遇上連續幹旱,情況就危急。所以人口不僅不能再增加,最好還要減少。從水資源承載力分析,北京人口應當在800萬左右最好。”
南水北調引水進北京推遲五年 京水資源壓力空前
南水北調引水進京規劃延後五年,這使原本水庫蓄水不足、地下水位下降的首都水資源承載能力經受着前所未有的壓力。這是北京市水務局局長程靜十日在北京舉行的節約用水大會上透露的。
北京中小學生近七成非京籍
在針對醫療保障體係的調研中發現,本市中小學中外地來京人員子女已占相當比例。據市教委統計,全市已占66.9%,一些區縣的比例更高。 |
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水資源
water resources
地球上目前和近期人類可直接或間接利用的水,是自然資源的一個重要組成部分。天然水資源包括河川徑流、地下水、積雪和冰川、湖泊水、沼澤水、海水。按水質劃分為淡水和鹹水。隨着科學技術的發展,被人類所利用的水增多,例如海水淡化,人工催化降水,南極大陸冰的利用等。由於氣候條件變化,各種水資源的時空分佈不均,天然水資源量不等於可利用水量,往往采用修築水庫和地下水庫來調蓄水源,或采用回收和處理的辦法利用工業和生活污水,擴大水資源的利用。與其他自然資源不同,水資源是可再生的資源,可以重複多次使用;並出現年內和年際量的變化,具有一定的周期和規律;儲存形式和運動過程受自然地理因素和人類活動所影響。
全球水儲量 儲存於地球的總儲水量約 1386×107億立方米,其中海洋水為1338×107億立方米,約占全球總水量的96.5%。在餘下的水量中地表水占1.78%,地下水占1.69%。人類主要利用的淡水約 35×107億立方米,在全球總儲水量中衹占2.53%。它們少部分分佈在湖泊、河流、土壤和地表以下淺層地下水中,大部分則以冰川、永久積雪和多年凍土的形式儲存。其中冰川儲水量約24×107億立方米,約占世界淡水總量的69%,大都儲存在南極和格陵蘭地區。
中國水資源 按1984年估計,中國江河平均年徑流量為271×102億立方米,次於巴西、蘇聯、加拿大、美國、印尼,居世界第6位。但人均徑流量衹有世界人均徑流量的四分之一,每畝耕地水量也衹有世界平均值的三分之二。中國水資源的時空分佈很不均勻。就空間分佈來說,長江流域及其以南地區,水資源約占全國水資源總量的80%,但耕地面積衹為全國的36%左右;黃、淮、海流域,水資源衹有全國的8%,而耕地則占全國的40%。從時間分配來看,中國大部分地區鼕春少雨,夏、秋雨量充沛,降水量大都集中在5~9月,占全年雨量的70%以上,且多暴雨。黃河和鬆花江等河,近70年來還出現連續11~13年的枯水年和7~9年的豐水年。中國地下水補給量約為 7718億立方米/年,其中長江流域最多,為2130億立方米/年。
人類需水量 隨着世界經濟的發展,人口不斷增長,城市日漸增多和擴張,各地用水量不斷增多。據聯合國估計,1900年,全球用水量衹有4000億立方米/年,1980年為30000億立方米/年,1985年為39000億立方米/年。預計到2000年,需水量將增加到60000億立方米/年。其中以亞洲用水量最多,達32000億立方米/年,其次為北美洲、歐洲、南美洲等。到2000年,中國全國需水量預計可到6814億立方米。其中最多為長江流域,達2166億立方米,其次為黃河流域和珠江流域。隨着生産的發展,不少地區和國傢水資源的供需矛盾正日益突出。
開發利用 水資源開發利用,是改造自然、利用自然的一個方面,其目的是發展社會經濟。最初開發利用目標比較單一,以需定供。隨着工農業不斷發展,逐漸變為多目的、綜合、以供定用、有計劃有控製地開發利用。現在各國都強調在開發利用水資源時,必需考慮經濟效益、社會效益和環境效益三方面。
水資源開發利用的內容很廣,諸如農業灌溉、工業用水、生活用水、水能、航運、港口運輸、淡水養殖、城市建設、旅遊等。防洪、防澇等屬於水資源開發利用的另一方面的內容。在水資源開發利用中,在以下一些問題上,還持有不同的意見。例如,大流域調水是否會導致嚴重的生態失調,帶來較大的不良後果?森林對水資源的作用到底有多大?大量利用南極冰,會不會導致世界未來氣候發生重大變化?此外,全球氣候變化和冰川進退對未來水資源的影響,人工降雨和海水淡化利用等,都是今後有待探索的一係列問題。它們對未來人類合理開發利用水資源具有深遠的意義。
(瀋燦□)
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- : Water Resources
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