地球/5h. 地球濒危湖泊与淡水资源的限制
地球上的湖泊正在慢慢消失，包括犹他州最大的天然湖泊——大盐湖。湖泊为淡水流动提供了一个区域性基准面，捕捉大气降水。**大气降水**是指来自降雨和降雪形式的降水的水。这包括来自湖泊、河流和冰川融化的水，它们都间接地起源于降水。大气降水需求量很大，特别是在30°至40°纬度之间的干旱沙漠地区，那里的水资源短缺是一个主要问题。美国一些最大和发展最快的城市都位于这些西南沙漠地区，包括凤凰城、拉斯维加斯、洛杉矶、丹佛和盐湖城。这些城市及其周围的农业地区都依赖于新鲜的水供应。
美国西南部的城市发展导致了许多将淡水引向城市并防止水流入海洋或咸水湖的项目，因为如果不进行昂贵的海水淡化处理，这些水将无法再用于饮用或农业。此类截取淡水的最极端的例子之一是为洛杉矶市中心供水的引水系统的发展。在过去的一百年里，洛杉矶市从科罗拉多河盆地、欧文斯谷和菲瑟河盆地的水系中截取了大量的水。欧文斯谷干涸湖床的故事讲述了如何通过人工运河系统将水输送到城市，但随后导致欧文斯湖干涸。到20世纪40年代，欧文斯湖完全干涸，在过去50年里，由于南加州用水量增加，其他天然湖泊也缩小了，包括莫诺湖、索尔顿海和内华达州的沃克湖，其水位已降至历史最低水平。犹他州的大盐湖水位下降到一个多世纪前（1840年代约翰·弗里蒙特绘制大盐湖地理位置时）湖泊水位的35%。当时，犹他湖几乎与沿着约旦河的大盐湖相连，湖中有六个岛屿。如今，大盐湖仅仅是其昔日规模的一小部分，自1980年代初（当时水位较高，径流较多）以来，湖泊水位急剧下降。
大盐湖由三条主要河流供水：北部的熊河、东部的韦伯河和南部的约旦河。大盐湖位于一个低洼盆地，被称为大盆地，该盆地横跨犹他州西部的大部分地区延伸到内华达州边界。大约25000年前，这个巨大的盆地曾经完全被一个名为邦纳维尔湖的巨大湖泊所覆盖，该湖泊延伸到凯什谷，并向北流入爱达荷州的蛇河谷。如今，该湖泊没有任何外部排水系统，水在干燥的气候下会蒸发。这个干涸的湖床留下了大量的盐沉积物，形成了盐滩，这些盐滩在广阔的大盆地平坦地形上绵延数英里，只有从贫瘠景观中突出的地堑山脉打破了这种单调。很少有植物能够忍受盐分，地面缺乏植被。来自西部的风暴将盐分和其他尘埃颗粒悬浮在空中，导致居住在盐滩和大盐湖干涸海岸线的人们出现呼吸健康问题。湖泊水位下降的主要原因是修建水坝和将水引出湖泊。这包括普罗沃上方的迪尔溪水库、帕克城附近的乔丹内尔水库和奥格登附近的派恩维尤水库，这些水库截取淡水用于盐湖城都市区的市政饮用水和农业。
大盐湖的困境并非孤立事件，地球上许多其他咸水湖也因淡水需求增加而萎缩。地球上咸水湖消失的一些最显著的例子可以在横跨哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦边界的亚洲咸海中找到。咸海曾经是地球上第四大湖泊，覆盖面积达26300平方英里（大约相当于西弗吉尼亚州的大小），但在2009年，湖泊缩小到仅2600平方英里，仅为其先前面积的10%。这种减少是由于通过运河和水坝将淡水引向两国边境之间农业作物地区的缘故。乌尔米耶湖位于伊朗，自2000年以来，其湖泊水位也急剧下降，水被用于灌溉农作物，导致该国北部形成干涸的湖床。随着人口的增长，淡水成为一种宝贵但有限的资源。
淡水中溶解的盐分比海水少，但也含有一些溶解的分子。雨水往往呈酸性，pH值在6到7之间，这是由于大气中二氧化碳溶解形成**碳酸**造成的。溪流往往可以通过缓冲作用使其pH值保持在6到8之间，但总的来说，淡水往往比海水酸性更强，海水的pH值高于8。这种低pH值导致淡水能够溶解**碳酸钙**形成碳酸氢盐和钙离子。碳酸钙在岩石中含量丰富，尤其是石灰岩。淡水将碳酸钙溶解成碳酸氢根离子和钙离子的能力导致了硬水和软水的形成。**硬水**含有更多的碳酸氢根离子和钙离子，以及镁离子，这会导致管道、水龙头和浴缸中出现白色的钙碳酸盐结垢。它也使肥皂难以冲洗掉。**软水**含有较少的碳酸氢根离子和钙离子，更容易将肥皂从皮肤上冲洗掉。通常，房屋会配备软水器，去除一些这些离子，使水在清洁和淋浴时更容易使用。通常，淡水在流经富含石灰岩和其他富含碳酸钙的岩石的区域时会变硬。由于其较低的pH值，淡水会溶解石灰岩中的碳酸钙，从而产生一种称为岩溶作用的现象。**岩溶作用**是指水溶解岩石并在岩石上产生不规则表面的过程，如果持续多年，最终会在地下形成洞穴和岩洞。
世界上大部分的淡水资源都储存在地下，水占据着岩石颗粒之间的空隙。孔隙度是指岩石内部空间的多少。例如石灰岩经过岩溶作用后，就被认为具有高孔隙度，因为岩石内部有许多空间可以容纳水。渗透率是指岩石内部空间的连通性。如果岩石具有高渗透率，水就能够很容易地在岩石内部空间之间流动。含水层是一种既具有高孔隙度又具有高渗透率的岩层，允许水轻松流动并占据岩层内部的空间。水井通常挖到含水层，以提取这种地下淡水资源。地下水位是地下可以找到水的动态水平，它会根据季节和当地降水量而发生很大变化。含水层在补给期间得到充实，降雨或融雪渗入这些地下岩层，或者水沿着河流或湖泊下方的区域流过这些区域。当这些含水层向流动的溪流或河流供水时，就会发生排泄，通常发生在含水层在峡谷或河流切割处露出地面的裂缝处，形成泉水。泉水是指任何由于排泄而从地表涌出的地下水流。
这种隐藏的地下淡水资源是一个重要的资源，需要了解，因为从这些区域排放淡水通常在水位下降和水井干涸之前都不会被注意到。这种地下淡水资源可能会受到污染，使其不适合饮用。淡水可能会富含硫酸盐和氯化物，尤其是在干旱地区，富含硫的硫化氢与埋藏的有机碳和盐类（如氯化钠和钾盐）积聚，导致有毒或令人作呕的苦味水。废水（来自石油和天然气开采或铀矿开采）的地下处置也会污染地下水，并可能通过含水层进入河流和湖泊。受污染的地下水的清理极其困难且成本很高。
水质是一个重要问题，也是大多数人习以为常的问题，直到他们没有清洁饮用水来源时才会意识到。 李安·沃尔特斯就是其中之一，她有两个蹒跚学步的双胞胎和一个十几岁的儿子，她认为2014年她在密歇根州家里的饮用水是安全的。美国水龙头里的水通常被认为是健康的饮用水，并且通常认为它会经过检测以确保其安全，但密歇根州在2014年初面临着严峻的经济状况，弗林特市正在寻求节省资金，并将水源从休伦湖改为弗林特河。流经该市的弗林特河将为该市节省大量资金，因为他们不再需要支付休伦湖水源的费用。当地的弗林特河含有淡水，其pH值较低，且比休伦湖水源的水更软（碳酸钙含量更低），但也含有更多的氯化物（来自冬季撒在结冰街道上的氯化钠）和细菌。更换已经完成，但没有进行饮用水检测以查看更换是否对市民饮用安全。几个月来，弗林特市水龙头的水被观察到变色。升高的氯化物与输送饮用水到该市各个社区的旧铅管发生反应。市民开始抱怨水尝起来很糟糕。他们向公职人员抱怨，担心水不再安全饮用。市政府官员辩称正在进行检测，并且水是安全的，但住在附近的李安·沃尔特斯并不信服。作为一名医疗技术员，她接受过科学训练，并开始收集她所在社区的水样。她将这些样本送往马克·爱德华兹在弗吉尼亚理工大学进行检测，他专门研究水质，特别是水如何被铅管污染。沃尔特斯收集的水样的检测结果表明饮用水中铅含量极高。氯化物是一种腐蚀性元素，会与金属（如铅）发生氧化反应，通常在通过铅管时会从饮用水中去除，以防止腐蚀。这些旧管道因饮用水中的氯化物而溶解产生的过量铅正在缓慢地毒害密歇根州的数千人。水中的铅（Pb）会被身体的不同器官吸收，导致胃肠道、神经肌肉和神经系统症状。它还会导致儿童的生长发育问题，例如严重的学习障碍。李安·沃尔特斯和马克·爱德华兹关于密歇根州水污染的研究发表后，另一位名叫莫娜·汉娜-阿提莎的科学家对基于从密歇根州弗林特市儿童收集的血样的电子医疗记录进行了一项后续研究。她在《2015年美国公共卫生杂志》上发表了她的科学研究结果，证明密歇根州儿童体内铅含量很高。研究结果揭示了民选官员为了节省纳税人的钱而将水从一个来源转移到另一个来源，然后掩盖了这种变化对水质报告的影响的阴谋。如果李安·沃尔特斯没有通过收集水样进行检测并将这些样本送往外部实验室进行检测来进行初步研究，那么这一发现可能不会被发现。科学是任何人都可以并且应该做的事情，它是一种检验和重新检验任何假设的有效方法，在弗林特水危机事件中，对水的重新检测挽救了密歇根州人们的生命。2018年，李安·沃尔特斯被授予戈德曼环境奖，并且从那时起一直致力于倡导安全饮用水。
| 上一页 | 当前页 | 下一页 |
|---|---|---|