海底淡水—向海洋要淡水的又一个希望

形态多种多样

　　据悉，在全球13．84亿立方千米的水资源中，淡水资源约有3600万立方千米，仅为地球水资源总量的0．026％。而在淡水资源中，77％是极地冰山、冰川，22％是地下水，0.14％是飘浮在大气中的水蒸气，其余的在江河湖海中。
　　其实，很早以前就有人设想把从南北极漂浮出来的冰山拖到像中东那样干旱的地区作为淡水资源利用，比如1995年2月，一块面积达2900平方公里（相当一个卢森堡）的冰山从南极冰盖上脱离，其淡水储量达29亿吨，可供全世界每人约半吨水。不过，由于经济成本十分高昂，这一设想一直未能付诸实施。
　　目前，科学家已在海底发现了多处淡水资源，而且数量惊人，例如在希腊东南面的爱琴海海底有一处涌泉，一昼夜能流出100万立方米的淡水，那里的人们将泉水与海水分开，用冰冻水灌溉土地。
　　又比如在美国佛罗里达州和古巴之间的海面上有一个直径30米的淡水区，水色、温度与周围海水皆异，人称“淡水井”，每秒钟大约能喷出约四立方米的淡水。在我国福建省古雷半岛东边有个莱屿，距该岛500米的海面上也有一个淡水区，人称“玉带泉”。这些就是“海底喷泉”——因离岸不远，海底含水构造与陆地含水构造相连，喷出的淡水由陆地补给，由于地下水露头很低，在海面以下，所以水头压力很大，形成“海底喷泉”。专家分析，这种情况多存在于一些大河河口处，由第四纪晚更新世的下切古河道充填的沙砾层是与陆地连通的含水层，往往在活动断层穿过的地方形成淡水露头。像这样的“海底喷泉”在美国发现了200多处，在我国沿海地区的近海也发现几十处。
　　此外，在海底海相与陆相交互的地层中，陆相地层也有淡水层保存，它们一般与陆地含水构造不连通，也没有露头，成为封存的“化石淡水”。
　　近年来，俄罗斯海洋学家探测也表明，全球大洋底部淡水资源丰富，其蕴藏量约占海水总量的1/5。除了上述列举“海底淡水”的例子，墨西哥尤卡坦半岛，巴林附近的波斯湾，包括智利、夏威夷、关岛、美国萨摩亚群岛和澳大利亚在内的环太平洋多个地区，以及西班牙、法国、意大利、希腊、叙利亚、黎巴嫩、以色列和利比亚岸外的地中海等均发现淡水资源。
　　而据相关研究，我国第四大河流——珠江河口，其海底淡水资源的静储量在12亿-16 亿立方米，天然补给量每年可达40 万立方米。此外，我国还发现了大连湾“海中龙眼”泉、大黑石海底淡水泉、小拉树房淡水泉、粤东韩江河口南澳岛澳前湾海滩上的“宋皇井”、汕头南澳县深澳镇的“海泉群”、汕尾龟龄岛淡水泉、珠江口横琴岛海漫滩上的甘甜淡水、北海潮间带淡水泉等等。

成因尚不明确

    那么，海底淡水是从哪里来的呢？
　　中科院南海海洋研究所副研究员刘海龄认为，在很久以前的地质历史时期，现在的一些海底原来可能是陆地，陆地上众多的河流和湖泊为形成地下含水层创造了有利条件。在历经海陆变迁后，其中的水分可被原封不动地保存下来。根据麦克拉伦的“冰川控制说”，现今的大陆架是在第四纪冰期的低海平面时期大陆边缘陆地受侵蚀和堆积的产物。陆地水系通过地下含水层向大陆架海域或陆缘盆地边缘延伸，使地表淡水直接成为海底淡水的补给源，此即原生海底淡水。在地质历史中，海平面多次升降，造就多期规模巨大的埋藏古河道系统，形成多层原生海底淡水层。另一方面，海底含水层中的原积咸水在自然条件下，经地下水质点的弥散作用和对流作用可自发淡化成淡水，成为海底淡水的次生源。
　　近年来，各国科学家经过艰辛探索，提出不少试图解释“为什么咸涩的海洋中却蕴藏了丰富的淡水资源”的相关理论。渗透理论认为，海底淡水来自陆地。海洋中每年有33万立方千米的海水被蒸腾化为雨雪降到陆地上之后，一部分渗入地下，遇到不透水的岩层便形成蓄水层，如果蓄水层靠近大海，淡水就有可能透过海岸流入海底的岩层中。凝聚理论认为，地面上的淡水渗入海底只能达到一定界限，但实际上在这一界限以下仍有淡水，显然这些淡水不是来自陆地，而是空气中的水蒸气凝聚而成。岩浆理论认为，地球深处存在的放气带释放出数量惊人的气体，其中大量的氧气与氢气结合便形成了岩浆水。沉降理论则认为，地下水的起源与海底沉积物的沉积过程相联系，海水中携带的大量泥沙一层层地沉积在海底，下层的沉积物在重力的作用下把水分挤出来，被挤压的水又随沉积物的下降被带入地层深处，于是形成了地下水。
　　不过，截至目前，关于海洋中的淡水到底是如何形成的，科学界仍然没有统一的答案。

是否可以利用

　　既然海洋中存在大量的淡水资源，我们是否可以利用呢？
　　刘海龄介绍，当年，哥伦布率领的航行队就曾利用在奥里诺科河口海域中意外获得的淡水顺利解决了断水危机。1999年，法国纳菲雅水公司首次进行了从海底汲取淡水的试验。2003年，该公司在意大利芒冬和凡蒂米之间把一个不锈钢管固定在海床上，让海底36米深处的淡水沿管道喷出海面，而后再用管道输送上岸，水流可达每秒100升。这是世界上首次实现海底工业化取水。
　　2007年6月，中国煤炭地质总局水文地质局水文三队在浙江省舟山市嵊泗列岛海域成功打出我国第一口海底淡水井，每小时出水量达120立方米。早在上世纪80年代，地质专家就推断嵊泗海域可能存在长江古河道，海底有丰富的淡水资源。上世纪九十年代起，浙江省地矿厅就开始立项，在岛屿附近海域寻找和开发地下淡水。此举不仅开创了我国海底探水的先河，而且成为世界海底淡水开发史上的奇迹。
青岛海洋地质研究所的一位专家告诉记者，海底找淡水的确有难度，其海上作业投资大、工艺复杂，在地质学上还是一个新领域；但探测技术已是可行的，完全可以利用目前已相当成熟的浅地层高精度地球物理勘探技术进行海底含水地层构造调查，同时利用飞机红外线摄影等先进传感技术进行海面上的海底淡水泉高精度航空勘测。在开采上，既可以利用淡水和海水的密度差法进行对海底淡水泉的直接采集，也可用钻孔法直接钻取海底深处淡水层中的淡水，远比海上石油开采容易。
　　山东省海洋仪器仪表所的专家认为，利用海底淡水资源，虽然需要较大的成本投入，但比远距离地调用陆上淡水或海水淡化要低廉得多，在可持续利用方面也更具优势。寻找和利用新型的海底淡水资源是沿海可持续发展的首选方案。
　　在海水淡化已经呈规模化发展的今天，人们又将目光投向了海底淡水。当今世界陆地淡水资源日益紧缺的情况下，人们希望有一天这些深藏在海洋中的淡水资源都能够被人类利用起来，以弥补陆地淡水的严重不足。
　　前不久，我国“蛟龙号”5000米海试成功，标志着我国深海技术已经跻身世界前列。而这似乎正为解决海洋中的淡水利用问题带来了新的希望。