第七章

让人烦恼的水
近年来，水的污染和短缺问题越来越影响到人类的生活。工业和生活废水污染着我们有限的水源，人口爆炸和水资源的不平衡制约着人类发展。21世纪是水的世纪，人类应当携起手来，共同面对水带来的烦恼。
 
水土流失
人类对土地的利用，特别是对水土资源不合理的开发和经营，使土壤的覆盖物遭受破坏，裸露的土壤受水力冲蚀，流失量大于母质层育化成土壤的量，土壤流失由表土流失、心土流失而至母质流失，终使岩石暴露。
 我国古代的水土流失
从我国战国时期以后，随着铁农具的广泛使用和秦国经济中心向关中迁移，黄河流域与黄土高原的植被开始遭到破坏。由于黄河流域在很长一段时间内一直是中国文明的中心之地，加之以古代中国重农轻牧的现象，黄河流域植被破坏成为长期、大量的现象。
随着公元11世纪气候转冷的开始，伴随着中国经济中心的南迁，黄河流域的生态破坏开始减少，然而森林覆盖已经难以恢复到公元前3世纪的状况。随着植被的破坏，黄土高原开始受到黄河的侵蚀而被卷走大量的土壤，形成千沟万壑的地表形态。
据科学家研究，黄河发生变化有两方面的原因。
一是自秦朝以后，黄土高原气温转寒，暴雨集中。加上黄土本身结构松散，很容易受侵蚀和崩塌，助长了水土流失，使大量泥沙进入黄河。
二是人口迅速增长，无限制地开垦放牧，使森林毁灭，草原破坏，绿色的植被遭到严重破坏，黄土高原失去天然的保护层，引起严重的水土流失。
 黄河的危机
每年，黄河流域每平方千米就有4000吨宝贵的土壤被侵蚀掉，相当于一年破坏耕地550万亩。更严重的是，水土流失使土壤的肥力显著下降，造成农作物大量减产。越是减产，人们就越要多开垦荒地。越多垦荒，水土流失就更严重。这样，越垦越穷，越穷越垦，黄河中的泥沙也就更多，因而黄河决口、改道的次数也就越来越频繁。把黄河治理好，关键是要把泥沙管住，不能让它随心所欲地流入黄河。
 新中国采取的防治措施
新中国成立后，科学家们已经为治理黄河设计了方案。他们认为，黄土高原地区应坚持牧、林为主的经营方向。一定要保护好森林资源，使失去的植被尽快恢复。要使人人都明白这样一个道理：破坏森林是不折不扣的自杀行为；要合理规划利用土地，同时还要大量修筑水利工程。这样数管齐下，一定能防止水土流失，使黄河变清的梦想一定能成为现实。
治理水土流失，是我们必须长期坚持的一项基本国策。通过开展小流域综合治理，层层设防，节节拦蓄，增加地表植被，可以涵养水源，调节小气候，有效地改善生态环境和农业生产基础条件，减少水、旱、风沙等自然灾害，促进产业结构的调整，促进农业增产和农民增收。
 
工业化的副产品——水污染
随着工业进步和社会发展，水污染问题也日趋严重，成了世界性的头号环境治理难题。
早在18世纪，英国由于只注重工业发展，而忽视了水资源保护。大量的工业废水、废渣倾入江河，造成泰晤士河污染，基本丧失了利用价值，从而制约了经济的发展，同时也影响到人们的健康、生存。后来经过百余年治理，投资5亿多英镑，直到20世纪70年代，泰晤士河的水质才得到改善。
19世纪初，德国莱茵河也发生严重污染。德国政府为此运用严格的法律和投入大量资金致力于水资源保护。经过数十年不懈努力，在莱茵河流经的国家及欧盟共同合作治理下，才使莱茵河碧水畅流，达到饮用水标准。
近些年，水质恶化也困扰着美国人。一直以来，纽约市民以自来水质纯美而自豪，其他州的面包商甚至特地使用纽约市自来水以生产货真价实的纽约圈饼。然而，一次寄生虫侵入密尔沃基供水系统，造成100人死亡，40万人致病后，纽约市民每天生活在饮水不净的威胁下，水质问题备受关注。1998年，美国总统克林顿宣布了一项投资23亿美元的清洁水行动计划，治理美国已受污染40%的水域。
虽然人们已经认识到污染江河湖泊等天然水资源的恶果，并着手进行治理，但毕竟已经遭受了巨大的损失，虽已醒悟，但为时较晚。
水污染的三大污染源
水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，包括工业污染源、农业污染源和生活污染源三大部分。
工业废水是水域的重要污染源，具有量大、面积广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。据1998年中国水资源公报资料显示，这一年，全国废水排放总量共539亿吨（不包括火直电流冷却水），其中，工业废水排放量409亿吨，占69%。实际上，排污水量远远超过这个数，因为许多乡镇企业工业污水排放量难以统计。
农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。农药污水中，一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高；二是农药、化肥含量高。据有关资料显示，在1亿公顷耕地和220万公顷草原上，每年使用农药110.49万吨。中国是世界上水土流失最严重的国家之一，每年表土流失量约50亿吨，大量农药、化肥随表土流入江、河、湖、库，随之流失的氮、磷、钾营养元素，使2/3的湖泊受到不同程度富营养化污染的危害，造成藻类以及其他生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变化，从而致使水质恶化。
生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类。生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。据调查，我国每年生活污水排放量为184亿吨。
约有1/3的工业废水和90%以上的生活污水未经处理就排入水域。全国有监测的1200多条河流中，目前850多条受到污染；90%以上的城市水域也遭到污染，致使许多河段鱼虾绝迹，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占32.2%。污染正由浅层向深层发展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我们能够饮用和使用的水正在不知不觉地减少。
污染的水对人类和动植物的威胁
日趋加剧的水污染，已对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大障碍。据世界权威机构调查，在发展中国家，各类疾病有80%是因为饮用了不卫生的水而传播的，每年因饮用不卫生的水至少造成全球2000万人死亡。因此，水污染被称作“世界头号杀手”。
水体污染影响工业生产、增大设备腐蚀、影响产品质量，甚至使生产不能进行下去。水的污染，又影响人民生活，破坏生态，直接危害人的健康，损害很大。
（1）危害人的健康。水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，使人急性或慢性中毒。砷、铬、铵类等还可诱发癌症。被寄生虫、病毒或其他致病菌污染的水，会引起多种传染病和寄生虫病。
重金属污染的水，对人的健康均有危害。被镉污染的水、食物，人饮食后，会造成肾、骨骼病变；摄入硫酸镉20毫克，就会死亡；铅造成的中毒，引起贫血，神经错乱；六价铬有很大毒性，引起皮肤溃疡，还有致癌作用。
饮用含砷的水，会发生急性或慢性中毒。砷使许多酶受到抑制或失去活性，造成机体代谢障碍，皮肤角质化，引发皮肤癌。有机磷农药会造成神经中毒；有机氯农药会在脂肪中蓄积，对人和动物的内分泌、免疫功能、生殖机能均造成危害；稠环芳烃多数具有致癌作用；氰化物也是剧毒物质，进入血液后，与细胞的色素氧化酶结合，使呼吸中断，造成呼吸衰竭窒息死亡。
我们知道，世界上80%的疾病与水有关。伤寒、霍乱、胃肠炎、痢疾、传染性肝类是人类五大疾病，均由水的不洁引起。
（2）对工农业生产的危害。水质污染后，工业用水必须投入更多的处理费用，造成资源、能源的浪费。食品工业用水要求更为严格，水质不合格，会使生产停顿。这也是工业企业效益不高，质量不好的因素。农业使用污水，使作物减产，品质降低，甚至使人畜受害，大片农田遭受污染，降低土壤质量。海洋污染的后果也十分严重，如石油污染，造成海鸟和海洋生物死亡。
（3）水的富营养化的危害。在正常情况下，氧在水中有一定溶解度。溶解氧不仅是水生生物得以生存的条件，而且氧参加水中的各种氧化-还原反应，促进污染物转化降解，是天然水体具有自净能力的重要原因。含有大量氮、磷、钾的生活污水的排放，大量有机物在水中降解放出营养元素，促进水中藻类丛生，植物疯长，使水体通气不良，溶解氧下降，甚至出现无氧层，以致使水生植物大量死亡，水面发黑，水体发臭，形成“死湖”、“死河”、“死海”，进而变成沼泽。这种现象称为水的富营养化。富营养化的水臭味大、颜色深、细菌多，水质差，不能直接利用。
水体的自净
我国有句古话，叫“三尺以下水自清”，它形象地说明了水体的自净作用，是有科学道理的。譬如，从一个工厂的排污口沿着河流往下游方向走，可以看到河水由于污染而着上的颜色逐渐地由深变浅，最后浅到一点都见不着了为止，这便是河水自净在直观颜色上的一种反映。
我们所说的“水体的自净”，广而言之，就是指污染物质排入水体后，由于水体自身的物理、化学以及生物等方面的作用，从而导致水中的污染物质浓度下降，直至水体恢复到原有洁净程度的一种自然现象。
 水的几种自净方式
未经处理的生活污水和工业废水排入水体后，经过扩散、混合、稀释、蜕变、沉降、逸散等，水中污染物质的浓度下降了，这便是水体的物理自净，与当时当地的水文、地理、气候等因素有关。
水体的化学自净，是指污染物质的氧化、还原、吸附、凝聚等所引起的污染物质的浓度下降，其中以化学沉淀的作用最为关键。这里有三种情况需要分别说明：一是由于水温和pH等水质条件的改变，污染物质（如镉、铅等重金属）往往因溶解度降低而发生沉淀；二是一些污染物质被其他物质吸附而共同沉淀；三是一些污染物质与其他物质起化学反应而析出沉淀。
不过，水体的物理自净也好，化学自净也好，虽然都导致污染物质的浓度下降，但是污染物质的绝对数量，在水体中几乎没有减少。只有水体的生物自净，才能够起到减少污染物质绝对数量的特殊作用。
水体中的水生生物，在水体的生物自净中唱“主角”的当然是微生物。它们能在好气（水中含有足够的溶解氧）的条件下，将排入水体的有机物质，还有水生生物的尸体、碎片等，分解为二氧化碳、水，以及氮、磷等无机物质。而这些无机物质被水草、藻类吸收以后，又可以由营养物质变为水草、藻类的机体组分。显然，经过这么一个生化过程的“大弯弯”，水体中污染物质的绝对数量，自然而然便减少了许多。
可以这样说，只要水体不因排入过量的有机物质而出现富营养化，就是说，只要微生物氧化分解这些有机物质所消耗的溶解氧，尚能由大气及藻类的光合作用来补偿，水体便可视为一座天然的污水（废水）处理厂。
 人工处理污水
鉴于水体的自净进行得相当缓慢，而且能力有限，因此国家颁布了一些污染物质的排放标准，其目的无非是保护水体，不至丧失其自净能力。一旦这些污染物质超过了排放标准，“水体的自净”达不到自净的目的，就得对“水体的自净”进行人工强化，即采用污水（废水）处理的工艺和设施（包括与“水体的自净”类似的物理的、化学的和生物的工艺和设施）来对污水（废水）进行达标排放的处理了。
 
恼人的酸雨
 大自然对人类污染的报复
工业化和城市化不仅造成了水体的直接污染，而且排放出的有毒气体还间接导致了大气的变化，而不可避免的，大气中所含有的水分也受到了影响，进而就产生了意想不到的新问题。
酸雨就是水带给我们的又一个烦恼。1983年，在瑞典召开的有33个国家参加的国际会议上，瑞典农业大臣达尔格伦有一段话，还是很发人深省的。他说：“几十年来，我们一直把大气层作为垃圾箱，现在我们正在自食其果，这是一种无声的危机和悄悄而来的灾难。”
他这段话，由于既揭示了酸雨的成因，又指明了酸雨的危害，所以在与会代表中引起了较大的共鸣，也在世界各国激起了强烈的反响。
 酸雨的形成
酸雨在大气层中是怎样形成的，现在还是一个谜。因为，像火山爆发、森林火灾和有机物分解，能够产生酸性硫、氮氧化合物的自然过程，至今还没有弄清楚。
但是，大多数科学家认为，目前的问题可以追踪到发电厂、冶炼厂、化工厂和工业锅炉。正是它们把二氧化硫、氮氧化合物以及煤烟和汞、镉等有毒金属的微粒，直接或间接地排放到了大气之中。然后，这些微粒又被风刮、日照，并与雨滴结合，最终形成了酸雨。如此看来，酸雨就是一种溶有酸性污染物的雨，或者说就是一种呈雨状，从大气中降下来的酸性污染物。如果不呈雨状，而呈雪状、雾状，就不叫酸雨了，科学家们笼统称之为“酸性沉淀物”。
 酸雨的灾害
酸雨常常从原来排放的地方，飘散到几百千米，甚至几千千米之外，才降落到地面。很多科学家为了探明酸雨的行踪，使用了气球跟踪装置，千方百计地做实验，想找到它们在空中的运行路线，但是怎么也证明不了某一种酸雨来源于什么地方，只知道它的破坏性很大，“是生物圈内一种暗中为害的疟疾”。
酸雨降落到地面，会加剧土壤酸化，并引起土壤中钙、镁、钾、铝等离子的淋溶损失，造成植物的缺素症。土壤酸化的最大危害是土壤中的有机铝会游离成为活性铝，对植物能产生很大的毒性。
酸雨降落到农田，如果尚有烟气伴随，会导致上万亩水稻或小麦的幼苗萎黄枯死；会危害微生物的生长，影响有机物的降解；在特定的气象条件下，与其他污染及病虫害的交互作用，还会加剧对农作物的危害程度。
酸雨降落到江河、湖泊之中，会降低水体的pH，使流域土壤和底泥中的有毒金属溶于水以后，毒害水生生物。水体酸化还会导致水生生物的组成结构发生变化，使有根植物减少，使水生动物因得不到充足的饵料而灭族绝种。
酸雨降落到建筑物上，会腐蚀损坏钢铁和石头，使钢铁“像糖果融化一样地融掉”；使石头得上“石癌”，一块一块地变黑，乃至坍塌。
酸雨还会诱发人的各种疾病，增加婴儿的畸形率。一位瑞典科学家甚至说酸雨可能引起血癌。
目前，人类还没有办法清除整个大气层中现存的酸性污染物，唯一能做到的，就是努力减少形成酸雨物质的排放量，不再使大气层中的酸度进一步提高。譬如，在烟囱中安装高效率的排气脱硫装置，就是一项得力的举措。它既可减少硫的排放，又可回收大量的硫。
全球变暖导致海平面上升
 上升的海面
最近几十年，全球变暖导致海平面上升已经不是新闻了。人们从各种报刊、电视中都知道，由于人类活动排放了大量的温室气体，导致全球气温上升，进而融化了北极和南极的冰川，导致了海洋水位的升高，直接威胁到了沿海人类的安全。据科学家们估算，在未来50年内，地球的沿海地区，将有大片土地被淹没，很多小岛屿将消失。
中国国家海洋局公布的海洋监测数据表明，我国海平面继续呈明显上升趋势，1998年全国沿海大部分海区的海平面与1997年比，平均升高2.6厘米，而1997年比1996年平均升高为0.9厘米。我国海平面上升的平均速度为2.6毫米/年，这和最近几年全球海平面每年大约上升2毫米的大趋势是相一致的。
 海平面上升的成因
海平面上升是全球变暖造成的后果，而20世纪全球变暖则是人类大量使用煤炭、石油和天然气等矿物燃料，排放大量二氧化碳和甲烷等温室气体造成的。20世纪90年代全球气温比1886年升高了0.3～0.6℃。专家告诫说，如果增温趋势得不到控制的话，在今后100年内，全球平均气温还将会升高1.0～3.5℃。全球变暖造成海水增温。海水增温体积膨胀，海平面自然会上升。全球变暖使极地冰雪融化，也会造成海平面上升。联合国政府间气候组织预测说，到2100年，海平面将上升15～95厘米。
海平面上升是长期而缓慢的一种过程，其后果往往要经过几十年漫长时间的积累才能显现出来。作为人类来说，研究和了解海平面上升将造成哪些后果，采取必要的对策，才能使自己能够适应这种变化。
 危险的沿海地区
海平面上升会造成海岸线后退，淹没沿海低洼地带（特别是河口三角洲地带）的一些城镇和一些工程设施。海平面上升还会使一些海岛的面积减少；会造成咸水入侵内陆，使沿海的土地和农田盐碱化加重，并使沿海淡水水质恶化；会造成地下水位上升，影响沿海城市供排水系统，有的建筑物地基也会受到地下水位抬升的危害。
海平面上升会使海堤的高度变矮，使其抵挡风暴潮和波浪的能力降低，加重风暴潮带来的灾害。另外，海平面上升还使海岸侵蚀更趋严重。
海平面上升也有其有利的一面。它能使海产养殖面积增大，增加海产品的产量；港口的航道加深，港口的吞吐量加大，有利于航运业的发展。因此，沿海地区在制订本地区经济发展规划时，如果能够考虑到几十年后海平面上升可能产生的种种后果，则能未雨绸缪，兴利除害。
世界乃至于宇宙万物，无时无刻都处于变化之中，绝对不变之物是没有的，地球上的海洋也是如此。不仅海水的温度、海平面的高低等总在变化之中，就是海洋的大小、四大洋的面积也在变化。过去曾认为海洋是个封闭系统，而现在它正呈现缩小的趋势。
自从20世纪初德国科学家魏格纳提出的“大陆飘移假说”被板块构造理论证实后，地球上大陆飘移得到了科学界普遍的认同。根据测量，大西洋在扩张；太平洋在收缩；红海在不断扩大，而欧、非两洲之间的地中海正在不断地缩小。有人预言，几千万年后，红海将成为新的大洋，地中海将消失，太平洋也不再是最大的洋了。
海水污染后的悲剧——赤潮
 赤潮的形成
海洋广阔无边，其海水的容量也无可限量，而且，它还有相当强大的自我净化机制。但是，人类活动的影响，还是超出了它的承受范围。在这种情况下，赤潮就发生了。
赤潮是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色。
“赤潮”，被喻为“红色幽灵”，国际上也称其为“有害藻华”。赤潮又称红潮，是海洋生态系统中的一种异常现象。它是由海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。海藻是一个庞大的家族，除了一些大型海藻外，很多都是非常微小的植物，有的是单细胞植物。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同，海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。
一是大量赤潮生物集聚于鱼类的鳃部，使鱼类因缺氧而窒息死亡。
二是赤潮生物死亡后，藻体在分解过程中大量消耗水中的溶解氧，导致鱼类及其他海洋生物因缺氧死亡，同时还会释放出大量有害气体和毒素，严重污染海洋环境，使海洋的正常生态系统遭到严重破坏。
三是鱼类吞食大量有毒藻类，造成次生污染。
赤潮发生后，除海水变成红色外，海水的pH值也会升高，粘稠度增加，非赤潮藻类的浮游生物会死亡、衰减；赤潮藻也因爆发性增殖、过度聚集而大量死亡。
 治理赤潮的紧迫
赤潮是在特定环境条件下产生的，产生的因素很多，但其中一个极其重要的因素是海洋污染。大量含有各种含氮有机物的废污水排入海水中，促使海水富营养化，这是赤潮藻类能够大量繁殖的重要物质基础。国内外大量研究表明，海洋浮游藻是引发赤潮的主要生物。在全世界4000多种海洋浮游藻中有260多种能形成赤潮，其中有70多种能产生毒素。它们分泌的毒素有些可以直接导致海洋生物大量死亡；有些甚至可以通过食物链传递，造成人类食物中毒。
目前，世界上已有30多个国家和地区不同程度地受到过赤潮的危害，日本是受害最严重的国家之一。近十几年来，由于海洋污染日益加剧，我国赤潮灾害也有加重的趋势，由分散的少数海域，发展到成片海域，一些重要的养殖基地受害尤重。对赤潮的发生、危害予以研究和防治，涉及到生物海洋学、化学海洋学、物理海洋学和环境海洋学等多种学科，是一项复杂的系统工程。
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据统计，黄河拥有水资源只有580亿立方米。而黄河水因泥沙太多，每年16亿吨泥沙至少需200多亿立方米的水来冲刷，这样，黄河实际拥有的可利用水量每年只有300多亿立方米。
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据统计，全世界每年约有4200多亿立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5万亿立方米的淡水，这相当于全球径流总量的14%以上。
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我们在日常生活中，应当尽量减少生活污染排放，例如，合理、适量的使用洗衣粉、洗发液等洗涤液体，减少不必要的污染物。
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世界缺水、中国缺水、城市缺水，请节约用水。
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红色雨不是一种正常现象，但是也并不稀奇。因为这是大气受到污染所致，比如排放的工业二氧化氮、二氧化硫、一氧化氮，等等，这些硫化酸性物质就会与大气中的水汽形成红色的酸雨。世界上曾经有过这种现象。
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太平洋岛国图卢瓦是全球海平面上升的最初受害者。2001年11月15日，图卢瓦领导人在一份声明中说，他们对抗海平面上升的努力已告失败，并宣布他们将放弃自己的家园，举国移民新西兰。图卢瓦全国共有人口1.1万人。
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