高中地球科學/人類與水資源
- 瞭解人類如何用水。
- 討論每種用水方式消耗了多少水。
- 解釋消耗性用水和非消耗性用水之間的區別。
- 討論人類今天面臨的三大最嚴重問題，包括淡水短缺、缺乏安全飲用水和水汙染。
- 討論為什麼人類面臨水資源短缺。
- 討論水資源短缺如何導致同一水源邊界州和國家之間的爭端甚至戰爭。
- 解釋為什麼五分之一的人口無法獲得安全飲用水。
- 描述疾病與接觸不安全飲用水之間的關係。
- 加州淡水供應的來源是什麼？
所有生命形式都需要水才能生存。作為人類，我們需要飲用水，或者需要從我們吃的食物中獲得水。我們還用水進行農業、工業、家庭用途和娛樂活動。水不斷地在環境中迴圈和再迴圈。
我們使用水的某些方式會消耗大量水，然後這些水會流失到生態系統中，而我們使用水的某些方式對水資源的需求較少。瞭解水的迴圈和補充方式非常重要，尤其是在我們尋找節水方法時。
目前，農業用水量最大。考慮不同的灌溉方法和灌溉作物的最佳時間可以改善這種情況。農業、種植作物和飼養牲畜消耗了全球人類用水量的三分之二以上。
當水被使用但未被回收時，這種用水被稱為消耗性用水。這些水會流失到生態系統中。當多餘的水被捕獲或回收時，它被稱為非消耗性用水。隨著我們邁向更可持續的未來，我們要確保儘可能多地使用非消耗性用水。
地球上所有生命最重要的東西是什麼？不是黃金或鑽石。是水！從最小的細菌到最大的樹木，地球上所有生命形式都依賴於水才能生存。作為人類，如果沒有飲用水或從我們吃的食物中獲得水，我們就無法生存幾天。
除了我們基本的生存用水需求外，人們還使用淡水進行農業、工業和家庭需求。在世界各地，不同的社群還將水用於多種休閒和環境活動。
哪種人類活動用水量最大？不是淋浴、洗澡、洗碗或其他家庭用水。平均而言，農業消耗了全球人類用水量的三分之二以上。工業和家庭用水分別佔 15%。休閒用水和環境用水分別佔 1%。 （參見圖 21.1）
有些用水方式不會消耗水。當你游泳時，你就不會消耗湖裡的水。當你爬出來時，水仍然在湖裡。在某些情況下，水可以被回收利用。例如，你用來刷牙或洗澡的水可以透過你的家庭管道和排水系統收集，然後淨化並重新分配以供重複使用。這些都是非消耗性用水量的例子。透過迴圈利用水，我們最終減少了總體用水量。
與之前的例子不同，灑水器被稱為消耗性，因為大部分水會以蒸發的方式流失到空氣中。這些流失的水無法捕獲並重復使用。
你有沒有見過巨大的灑水器給大片的農田澆水（圖 21.2）？如果你見過，試著想象一下給一塊田地澆水需要多少水，與洗個澡或洗個澡相比。你可能會驚訝地發現，農業消耗了全球人類用水量的三分之二以上 (69%)。
兩種最流行的灌溉方法是高架灑水器和溝渠灌溉。溝渠灌溉系統就是溝渠：將水從水源輸送到田地的溝渠。農民經常選擇這些方法，因為它們比較便宜。不幸的是，它們也是浪費水的。大約 15% 到 36% 的水永遠不會到達作物，因為它們蒸發到空氣中或以徑流的形式流失。當雨水或灌溉水沒有被土壤吸收時，通常會沖走寶貴的土壤。
放棄灌溉對於大多數農民來說不是一種選擇。一個住在沙漠等乾旱地區的農民需要灌溉才能種植作物。一個住在潮溼地區的農民會使用灌溉來種植更多作物或種植更賺錢的作物。在某些情況下，農民可以選擇種植與該地區自然降雨量相匹配的作物。
農民可以不放棄灌溉，而是透過選擇更有效的灌溉方法（例如滴灌（圖 21.3））來減少用水量。這種灌溉系統使用管道和軟管將少量的水直接輸送到每株植物或樹木根部的土壤中。它比灑水器和溝渠更節約用水，因為幾乎所有的水都直接進入土壤和植物根部。
你可能想知道為什麼任何農民都不會切換到高效的灌溉方法，因為這樣可以節省大量的水。有兩個原因。首先，滴灌和其他高效的灌溉方法比溝渠和灑水器更昂貴。其次，在一些國家（例如美國），政府支付了用於農業的用水的大部分成本。由於農民不必支付他們用水量的全部價格，因此他們沒有經濟上的理由或動力來減少用水量。
水產養殖是指如果你要養殖魚類、貝類、藻類或水生植物（圖 21.4），你可能會進行的農業型別。這是一種農業實踐，養殖生活在水中的動植物。隨著來自湖泊、河流和海洋的魚類供應減少，人們從水產養殖獲得的魚類越來越多。養殖魚類而不是捕魚是增加食物資源的另一種方式。下次你經過雜貨店的魚類展示區時，請尋找“農場養殖”魚類的標籤。這些魚是在水產養殖環境中養殖的。
一些最有效的水產養殖生產發生在沿海地區的溼地。河流和溪流將富含營養物質的水帶入這些溼地，因此魚類和其他動物生命繁榮。當養殖大量動植物群落時，充足的營養供應非常重要。當我們增加這些地區的動植物數量時，我們需要謹慎對待排放到沿海水域的廢物。只要我們保持沿海水域的良好狀況，水產養殖就可以被認為是非消耗性用水。
工業用水約佔全球用水量的 15%。工業包括使用水來冷卻裝置的發電廠，以及使用水進行化學處理的煉油廠（圖 21.5）。工業還在許多製造過程中使用水。從完全不同的角度來看用水，水力發電廠建在河流和溪流沿岸以發電。這是一種非常有效且非消耗性的用水方式。
從你早上醒來開始，數一數你在家裡使用水的次數（圖 21.6）。你需要統計你喝的水、烹飪用水、洗澡用水、沖廁所用水，甚至澆花用水。你會驚訝地發現，你一天中使用水的次數有多頻繁。你有沒有想過沒有水的生活？美國是一個發達國家。在發達國家，人們每天使用大量的水。生活在欠發達國家的人們比美國人使用的水要少得多。在全球範圍內，家庭或個人用水估計佔全球用水量的 15%。
一些家庭用水被認為是非消耗性用水，因為水在汙水系統中被回收、處理並返回到地表水供水系統中重新使用。用灑水器澆灌草坪是一個例外。就像農場上的噴灌一樣，庭院灑水器是消耗性用水，會消耗大量的水。
我們都有很多方法可以減少我們在家裡使用水的量。五金店出售節水型家用產品，比如滴灌系統來澆灌草坪和花園、低流量淋浴噴頭和低流量馬桶。你還能在家裡用哪些其他方法來減少用水量？
哪些運動需要用水？游泳、釣魚和划船都是很容易想到的例子（圖 21.7）。你認為打高爾夫球需要用水嗎？實際上確實需要，因為我們給高爾夫球場灌溉，以保持球場的美觀和綠色！大多數休閒活動使用的水量都很低：不到我們使用總水量的 1%。
大多數休閒用水是非消耗性用水。這包括游泳、釣魚和划船。我們可以游泳、釣魚和划船，而不會減少水資源。打高爾夫球的情況並非如此，它是最大的休閒用水消費者。高爾夫球場需要大量的水。用於高爾夫球場的水通常是消耗性用水，因為大部分水都損失到蒸發、土壤和徑流中。
環境用水包括為野生動物創造棲息地的活動，例如建造湖泊和魚梯，以幫助魚類產卵（圖 21.9）。大多數環境用水是非消耗性用水；它們比休閒用水消耗的水更少。
內華達山脈和其他山脈為縱橫交錯的河流提供水源，這些河流縱橫交錯整個州。許多河流匯聚到中央谷北部薩克拉門託河和南部聖華金河（圖 21.9）。幾乎所有這些河流都被大壩攔蓄，有些河流甚至被多次攔蓄，以向州內城市和農田提供電力和水。
地下水也是加州重要的水源。在正常年份，約 40% 的州水資源來自地下水。在乾旱年份，這一比例可能會上升到 60% 或更高。最大的地下水庫位於中央谷，數千年的積雪融水滋養了這些含水層。在許多地方，每年使用的地下水量遠遠超過含水層補給量。這些地區普遍出現地表沉降。
儘管這些水源豐富，但該州龐大的人口和巨大的農業景觀給水資源供應帶來了壓力。加州的水權複雜而有爭議。雖然約 75% 的水資源位於該州北部的三分之一地區，但最大的用水量（約 80%）卻位於該州南部的三分之二地區。除了州內分水專案外，科羅拉多河也是重要的水源，加州必須與其他五個州和墨西哥分享該河流的水資源。未來幾十年，美國西部水資源的分配將成為討論的熱門話題。
- 人類用水可以分為五個類別。這些用途按地球上總用水量從大到小的順序排列
- 農業（69%）
- 工業用水（佔全球用水的 15%）
- 家庭和個人用水（佔全球用水的 15%）
- 休閒用水（不到 1%）
- 環境用水（不到 1%）
- 儘管加州擁有來自地表河流和地下水的豐富水資源，但該州仍存在一些水權問題，這些問題將在未來很長一段時間內都將至關重要。
- 描述三種消耗最多淡水的用水方式。
- 解釋為什麼人類只能將不到地球上所有水的 1% 用於自己的需求。
- 列出人類用水量在過去一個世紀中大幅增加的兩個原因。
- 描述水資源短缺的四個後果。
- "水比黃金更寶貴" 這句話是什麼意思？
- 描述為什麼有些用水方式被稱為消耗性用水。
- 描述滴灌系統，以及為什麼它比用灑水器灌溉更節水。
- 描述為什麼乾旱地區比溼潤地區更容易受到乾旱的影響。
- 加州淡水資源的來源是什麼？
- 消耗性
- 用水方式，即水因蒸發而“損失”。
- 滴灌
- 管道和管子，將少量水直接輸送到土壤根部。
- 激勵
- 採取特定行動的經濟利益。
- 非消耗性
- 不會“消耗”水資源的用水方式。
- 淡水怎麼會比黃金或鑽石更有價值？
- 哪種人類活動消耗的水量超過所有其他活動的總和？
- 為什麼不是所有農民都使用滴灌和其他節水灌溉方法？
- 如何最好地利用水過濾和海水淡化技術，為每個人提供安全飲用水？