高中地球科学/人类与水资源
- 了解人类如何用水。
- 讨论每种用水方式消耗了多少水。
- 解释消耗性用水和非消耗性用水之间的区别。
- 讨论人类今天面临的三大最严重问题，包括淡水短缺、缺乏安全饮用水和水污染。
- 讨论为什么人类面临水资源短缺。
- 讨论水资源短缺如何导致同一水源边界州和国家之间的争端甚至战争。
- 解释为什么五分之一的人口无法获得安全饮用水。
- 描述疾病与接触不安全饮用水之间的关系。
- 加州淡水供应的来源是什么？
所有生命形式都需要水才能生存。作为人类，我们需要饮用水，或者需要从我们吃的食物中获得水。我们还用水进行农业、工业、家庭用途和娱乐活动。水不断地在环境中循环和再循环。
我们使用水的某些方式会消耗大量水，然后这些水会流失到生态系统中，而我们使用水的某些方式对水资源的需求较少。了解水的循环和补充方式非常重要，尤其是在我们寻找节水方法时。
目前，农业用水量最大。考虑不同的灌溉方法和灌溉作物的最佳时间可以改善这种情况。农业、种植作物和饲养牲畜消耗了全球人类用水量的三分之二以上。
当水被使用但未被回收时，这种用水被称为消耗性用水。这些水会流失到生态系统中。当多余的水被捕获或回收时，它被称为非消耗性用水。随着我们迈向更可持续的未来，我们要确保尽可能多地使用非消耗性用水。
地球上所有生命最重要的东西是什么？不是黄金或钻石。是水！从最小的细菌到最大的树木，地球上所有生命形式都依赖于水才能生存。作为人类，如果没有饮用水或从我们吃的食物中获得水，我们就无法生存几天。
除了我们基本的生存用水需求外，人们还使用淡水进行农业、工业和家庭需求。在世界各地，不同的社区还将水用于多种休闲和环境活动。
哪种人类活动用水量最大？不是淋浴、洗澡、洗碗或其他家庭用水。平均而言，农业消耗了全球人类用水量的三分之二以上。工业和家庭用水分别占 15%。休闲用水和环境用水分别占 1%。 （参见图 21.1）
有些用水方式不会消耗水。当你游泳时，你就不会消耗湖里的水。当你爬出来时，水仍然在湖里。在某些情况下，水可以被回收利用。例如，你用来刷牙或洗澡的水可以通过你的家庭管道和排水系统收集，然后净化并重新分配以供重复使用。这些都是非消耗性用水量的例子。通过循环利用水，我们最终减少了总体用水量。
与之前的例子不同，洒水器被称为消耗性，因为大部分水会以蒸发的方式流失到空气中。这些流失的水无法捕获并重复使用。
你有没有见过巨大的洒水器给大片的农田浇水（图 21.2）？如果你见过，试着想象一下给一块田地浇水需要多少水，与洗个澡或洗个澡相比。你可能会惊讶地发现，农业消耗了全球人类用水量的三分之二以上 (69%)。
两种最流行的灌溉方法是高架洒水器和沟渠灌溉。沟渠灌溉系统就是沟渠：将水从水源输送到田地的沟渠。农民经常选择这些方法，因为它们比较便宜。不幸的是，它们也是浪费水的。大约 15% 到 36% 的水永远不会到达作物，因为它们蒸发到空气中或以径流的形式流失。当雨水或灌溉水没有被土壤吸收时，通常会冲走宝贵的土壤。
放弃灌溉对于大多数农民来说不是一种选择。一个住在沙漠等干旱地区的农民需要灌溉才能种植作物。一个住在潮湿地区的农民会使用灌溉来种植更多作物或种植更赚钱的作物。在某些情况下，农民可以选择种植与该地区自然降雨量相匹配的作物。
农民可以不放弃灌溉，而是通过选择更有效的灌溉方法（例如滴灌（图 21.3））来减少用水量。这种灌溉系统使用管道和软管将少量的水直接输送到每株植物或树木根部的土壤中。它比洒水器和沟渠更节约用水，因为几乎所有的水都直接进入土壤和植物根部。
你可能想知道为什么任何农民都不会切换到高效的灌溉方法，因为这样可以节省大量的水。有两个原因。首先，滴灌和其他高效的灌溉方法比沟渠和洒水器更昂贵。其次，在一些国家（例如美国），政府支付了用于农业的用水的大部分成本。由于农民不必支付他们用水量的全部价格，因此他们没有经济上的理由或动力来减少用水量。
水产养殖是指如果你要养殖鱼类、贝类、藻类或水生植物（图 21.4），你可能会进行的农业类型。这是一种农业实践，养殖生活在水中的动植物。随着来自湖泊、河流和海洋的鱼类供应减少，人们从水产养殖获得的鱼类越来越多。养殖鱼类而不是捕鱼是增加食物资源的另一种方式。下次你经过杂货店的鱼类展示区时，请寻找“农场养殖”鱼类的标签。这些鱼是在水产养殖环境中养殖的。
一些最有效的水产养殖生产发生在沿海地区的湿地。河流和溪流将富含营养物质的水带入这些湿地，因此鱼类和其他动物生命繁荣。当养殖大量动植物群落时，充足的营养供应非常重要。当我们增加这些地区的动植物数量时，我们需要谨慎对待排放到沿海水域的废物。只要我们保持沿海水域的良好状况，水产养殖就可以被认为是非消耗性用水。
工业用水约占全球用水量的 15%。工业包括使用水来冷却设备的发电厂，以及使用水进行化学处理的炼油厂（图 21.5）。工业还在许多制造过程中使用水。从完全不同的角度来看用水，水力发电厂建在河流和溪流沿岸以发电。这是一种非常有效且非消耗性的用水方式。
从你早上醒来开始，数一数你在家里使用水的次数（图 21.6）。你需要统计你喝的水、烹饪用水、洗澡用水、冲厕所用水，甚至浇花用水。你会惊讶地发现，你一天中使用水的次数有多频繁。你有没有想过没有水的生活？美国是一个发达国家。在发达国家，人们每天使用大量的水。生活在欠发达国家的人们比美国人使用的水要少得多。在全球范围内，家庭或个人用水估计占全球用水量的 15%。
一些家庭用水被认为是非消耗性用水，因为水在污水系统中被回收、处理并返回到地表水供水系统中重新使用。用洒水器浇灌草坪是一个例外。就像农场上的喷灌一样，庭院洒水器是消耗性用水，会消耗大量的水。
我们都有很多方法可以减少我们在家里使用水的量。五金店出售节水型家用产品，比如滴灌系统来浇灌草坪和花园、低流量淋浴喷头和低流量马桶。你还能在家里用哪些其他方法来减少用水量？
哪些运动需要用水？游泳、钓鱼和划船都是很容易想到的例子（图 21.7）。你认为打高尔夫球需要用水吗？实际上确实需要，因为我们给高尔夫球场灌溉，以保持球场的美观和绿色！大多数休闲活动使用的水量都很低：不到我们使用总水量的 1%。
大多数休闲用水是非消耗性用水。这包括游泳、钓鱼和划船。我们可以游泳、钓鱼和划船，而不会减少水资源。打高尔夫球的情况并非如此，它是最大的休闲用水消费者。高尔夫球场需要大量的水。用于高尔夫球场的水通常是消耗性用水，因为大部分水都损失到蒸发、土壤和径流中。
环境用水包括为野生动物创造栖息地的活动，例如建造湖泊和鱼梯，以帮助鱼类产卵（图 21.9）。大多数环境用水是非消耗性用水；它们比休闲用水消耗的水更少。
内华达山脉和其他山脉为纵横交错的河流提供水源，这些河流纵横交错整个州。许多河流汇聚到中央谷北部萨克拉门托河和南部圣华金河（图 21.9）。几乎所有这些河流都被大坝拦蓄，有些河流甚至被多次拦蓄，以向州内城市和农田提供电力和水。
地下水也是加州重要的水源。在正常年份，约 40% 的州水资源来自地下水。在干旱年份，这一比例可能会上升到 60% 或更高。最大的地下水库位于中央谷，数千年的积雪融水滋养了这些含水层。在许多地方，每年使用的地下水量远远超过含水层补给量。这些地区普遍出现地表沉降。
尽管这些水源丰富，但该州庞大的人口和巨大的农业景观给水资源供应带来了压力。加州的水权复杂而有争议。虽然约 75% 的水资源位于该州北部的三分之一地区，但最大的用水量（约 80%）却位于该州南部的三分之二地区。除了州内分水项目外，科罗拉多河也是重要的水源，加州必须与其他五个州和墨西哥分享该河流的水资源。未来几十年，美国西部水资源的分配将成为讨论的热门话题。
- 人类用水可以分为五个类别。这些用途按地球上总用水量从大到小的顺序排列
- 农业（69%）
- 工业用水（占全球用水的 15%）
- 家庭和个人用水（占全球用水的 15%）
- 休闲用水（不到 1%）
- 环境用水（不到 1%）
- 尽管加州拥有来自地表河流和地下水的丰富水资源，但该州仍存在一些水权问题，这些问题将在未来很长一段时间内都将至关重要。
- 描述三种消耗最多淡水的用水方式。
- 解释为什么人类只能将不到地球上所有水的 1% 用于自己的需求。
- 列出人类用水量在过去一个世纪中大幅增加的两个原因。
- 描述水资源短缺的四个后果。
- "水比黄金更宝贵" 这句话是什么意思？
- 描述为什么有些用水方式被称为消耗性用水。
- 描述滴灌系统，以及为什么它比用洒水器灌溉更节水。
- 描述为什么干旱地区比湿润地区更容易受到干旱的影响。
- 加州淡水资源的来源是什么？
- 消耗性
- 用水方式，即水因蒸发而“损失”。
- 滴灌
- 管道和管子，将少量水直接输送到土壤根部。
- 激励
- 采取特定行动的经济利益。
- 非消耗性
- 不会“消耗”水资源的用水方式。
- 淡水怎么会比黄金或钻石更有价值？
- 哪种人类活动消耗的水量超过所有其他活动的总和？
- 为什么不是所有农民都使用滴灌和其他节水灌溉方法？
- 如何最好地利用水过滤和海水淡化技术，为每个人提供安全饮用水？