把沙漠變成綠洲

2020-11-26 大科技雜誌社

杜拜的秘密

毫無疑問,杜拜是一個耀眼的沙漠綠洲。30多年前,這裡還是一片人跡罕至的沙漠,只有仙人掌、風滾草和蠍子的身影,但卻轉瞬間高樓林立,奢華無邊。現在它不僅有世界上最高的杜拜塔,還有面積達到22500平方米的室內滑雪勝地和世界上最大的室內冰雪公園。置身於今日的杜拜,你很難想像自己實際上是處在一個沙漠地區。

可是,杜拜其實是個沒有任何淡水資源的地方,這裡沒有地表水,蓄水層也非常稀薄,是世界上降雨量最低的地區之一。那滋養杜拜的生命之水來自何處呢?完全來自海水。不僅僅是杜拜,阿聯所有的水都是由海灣地區眾多的海水淡化工廠淡化而來的。正是淡化的海水給這裡的沙漠城市帶來了勃勃生機。

如今,隨著人類對淡水資源的需求越來越多,地球上的淡水資源日趨緊張,尤其是一些區域的淡水短缺現象更加嚴重。或許有人問,各大洋裡儲存海水無數,我們為什麼不多淡化一點海水呢?因為海水淡化成本很高——鹽很易溶於水,將它們分離很困難,淡化海水所需的能源和技術價格不菲。杜拜在生產淡水方面的花銷甚至超過了生產汽油的花費。而生產淡水的同時,大量的二氧化碳也被排放進了大氣層。在地球上所有的國家裡,杜拜人的平均碳消耗最多,是美國人的兩倍以上。因此,杜拜綠洲並不像它看起來的那麼「綠色」。

不僅如此,因為杜拜擴張得太快,而且又極度奢華,所以導致耗水量巨大。雖然海水淡化是補充淡水資源的不錯選擇,但也要支付環境成本。如何處理分離出來的高濃度鹽水是個不容忽視的問題,但杜拜因為擴張太快,而其汙水設施卻沒有跟上去。為了省事,卡車司機們經常只是鑽個水道口,把未經處理的汙水直接倒入大海。在杜拜最著名的一家酒店的角落裡,你可以看到,排洩物就漂浮在海灘之上。

未來的海水淡化

然而,儘管淡化海水存在經濟和環境障礙,可這項工程正變得越來越有吸引力,因為其他的水源在日益枯竭:地下水利用過度,我們再也負擔不起更多水壩造成的經濟和環境壓力,附近的河流都在被我們榨乾。

雖說淡化海水的成本很昂貴,但是究竟有多少呢?其實這很難準確估計。海水含鹽量不同、地域不同、勞動力不同、土地價格和能源成本的不同,這些因素都會對成本產生很大影響。海水淡化成本低的每立方可能不到1美元、高了卻2美元還不止。而如果是從附近河流或者地下取水,成本能大幅下降到十幾美分。不過,最近尋找新水源與海水淡化的成本差距在不斷降低。

目前,從海水中提取淡水主要有兩種方法:熱蒸餾法和薄膜滲透法。熱蒸餾法就是把海水煮沸後,水分蒸發再凝結就形成淡水,而鹽分會保留下來;薄膜滲透法也稱為反滲透法:用半透膜將海水裡的鹽分和水分分開。目前,薄膜滲透法更加普遍,因為這種技術價格更廉價。

那麼,通過利用陽光和海水,我們能夠減少淡化海水帶來的汙染、把沙漠變成真正可以自養的綠洲嗎?是的,但要考慮周到,以儘可能地減少各方面的損耗。像杜拜那樣只靠消耗淡化海水來維持並不是長久之計,我們需要更綠色的綜合方法。讓我們來看看卡達最先進的實驗工廠吧,它會給我們很好的啟示。

卡達的「綠色王國」

與杜拜一樣,阿拉伯國家卡達也同屬於熱帶沙漠氣候,糧食和蔬菜極度缺乏,只能靠外地調運。不過,如今科學家正在利用當地環境開始種植糧食和蔬菜了。在卡達的海岸邊,有一個科學實驗工廠,工廠裡有很多溫室,這些溫室將成為沙漠裡糧食和蔬菜種植中心。

溫室並不是什麼新鮮事物,冬天裡為我們供應反季節蔬菜的就是溫暖如春的溫室。可是,在卡達,溫室不再是溫的,而是涼的、溼潤的。走進這兒的溫室,你會發現,儘管室外酷熱難耐,但溫室裡面卻涼爽宜人,溫度比外部要低10℃左右。更了不起的,是這裡的設備完全沒有消耗額外的淡水和電力資源,維持溫室運作的能量全部依靠太陽和海水。

你會看到,溫室的前方,迎著風有一層層蜂巢式卡片搭起的屏障,因為有海水不斷注入,所以它一直是溼的,能冷卻並加溼外部進入溫室的空氣,猶如在外界與溫室間築起了一面「冷卻牆」。注入屏障的海水接下來進入太陽能蒸餾器,被蒸餾成淡水後可以直接對植被進行灌溉——只要有太陽和海水,溫室裡的植物就會欣欣向榮,而中東地區最不缺的就是這兩樣。

當然,這個溫室可不僅僅是一個高效的溫室,它還能帶動對環境的改造。由於溫室周圍的小氣候涼爽,空氣溼潤,之前不常見的沙漠植物已經在這裡安家。未來,溫室周圍的土壤不再貧瘠,時機成熟時,這裡還要種植樹木,樹木又對氣候起到了調節作用,使氣候更加溫暖溼潤。那樣一來,我們就會最終獲得真正意義上的綠洲。

那麼,對於海水蒸餾後分離出來的高濃度鹽水,這家實驗工廠又是怎麼處理的呢?直接排入海裡肯定不行,因為高濃度鹽水會給海洋生物造成傷害。有很大一部分高濃度鹽水可以直接排到實驗室,供科學家們實驗用,讓他們尋找更耐鹽的植被。而對於另外的一部分高濃度鹽水,我們可以從中提取出有益的鹽分,比如氯化鈉、石膏和碳酸鈣等,這些都具有潛在的商業價值。

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    說到沙漠,那可是全世界都頭疼的一個問題。一無是處用來評價沙漠再適合不過了。一兩千年前的西域古國那是何等的繁榮富強。如今這裡卻變成了大片的沙漠,荒蕪人言。沙漠變綠洲變成了無數人的一個夢。前段時間我國科學家已志堅先生便研發出了一項新科技。
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