高中地球科學/保護水資源

教學目標

• 討論如何處理水以消除有害顆粒。
• 說明政府和國際組織可以採取哪些措施來減少水汙染。
• 描述幾種節約用水的途徑。

水處理

水處理的目的是使水適合用於飲用水、醫藥、農業和工業過程。

發達國家的人們很少受到水源性疾病和疾病的困擾，因為他們擁有完善的水處理系統來收集、處理和重新供應清潔水給他們的國民。許多發展中國家很少或沒有水處理設施。

水處理是指任何用於從水中去除不需要的汙染物的過程（圖 21.22）。水處理過程旨在減少有害物質，例如懸浮固體、需氧物質、溶解的無機化合物和有害細菌。理想情況下，水處理會產生對自然環境無害的液體和固體物質。

圖 21.22：大多數廢水處理設施透過使廢水流過一系列沉降容器來分離汙染物。在每個步驟中，固體和顆粒都會從水中分離出來。化學和生物製劑也用於去除任何剩餘的雜質。

水中可能含有數百種汙染物。並非所有處理過程都能去除所有這些顆粒，並非所有處理過的水都純淨到足以符合安全飲用水的標準。汙水處理是指任何從汙水或廢水中去除汙染物的過程。水淨化是指任何用於透過去除未經處理的水中的汙染物來生產人類飲用水的過程。淨化過程去除細菌、藻類、病毒和真菌、鐵和硫等令人不快的元素以及人為化學汙染物。

所採用的處理方法的選擇取決於被處理的廢水型別。大多數廢水透過一系列步驟進行處理，在每個步驟中逐漸淨化水。處理通常從分離固體和液體開始。然後，水可能被過濾或用氯處理。隨著每個後續步驟的進行，水中的汙染物更少，流出物越來越純淨。

減少水汙染

人們如何減少水汙染？誰對此負責？

人們有兩種方法來減少任何型別的汙染：我們可以阻止人們汙染水。而且，我們可以利用科學來清潔已經汙染的水中的汙染物。

政府可以

• 頒佈法律控制來自不同來源的汙染排放，例如工廠和農業。
• 頒佈法律要求汙染者清理他們汙染的水。
• 提供資金建設和運營水處理設施（併為改善水質技術的研究提供資金）。
• 教育公眾，教他們如何預防和清理水汙染。
• 執行法律。

聯合國和其他國際組織已經建立了組織來改善全球水質標準。一些國際組織向發展中國家提供技術和教育，幫助他們收集、處理和分配水。另一個優先事項是教育這些國家的人民，讓他們瞭解如何幫助改善他們使用的水的質量。

在美國，立法者通過了《清潔水法》，該法賦予美國環境保護署權力，為工業、農業和家庭用水制定水質標準（圖 21.23）。

圖 21.23：科學家透過對水進行取樣和研究水中的汙染物來控制水汙染。

最棘手的問題之一是執法，抓住任何不遵守水法規的人。科學家正在努力創造準確追蹤水汙染源的方法。監測（追蹤）方法使政府能夠識別、抓獲和懲罰違規者。

誰有責任減少水汙染？所有汙染水的人都有責任幫助清理水。這包括個人、社群、行業和農民。

以下只是一些您可以採取的保護水質的措施

• 為機油和家用化學品找到經批准的回收或處置設施，以確保這些物質不會最終進入水中。
• 謹慎使用草坪、花園和農場化學品。
• 立即修理汽車或船舶發動機洩漏。
• 將垃圾、寵物糞便、樹葉和草屑清理出排水溝和雨水排水管。

控制海洋汙染

圖 21.24：透過法規可以控制許多形式的海洋汙染，例如從船舶中抽取壓載水。

控制海水汙染和淡水汙染類似，但並不完全相同。我們可以嘗試阻止汙染者進一步汙染海洋，也可以要求汙染者清理他們造成的任何汙染。政府和國際機構可以頒佈法律、提供資金和執行法律，以防止和清理海洋汙染（圖 21.24）。

幾個國家和國際機構監測和控制海洋汙染。這些機構包括美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA)、美國環境保護署、美國農業部以及其他聯邦和州級機構。

當徑流汙染確實造成問題時，NOAA 科學家會幫助追蹤確切的原因並尋找解決方案。該組織也是許多致力於教育公眾如何防止海洋汙染的組織之一。

節約用水

隨著人口增長持續，節約用水將在全球範圍內變得越來越重要（圖 21.25）。然而，節約用水的具體方法可能在發展中國家和發達國家之間有所不同。

圖 21.25：低流量淋浴噴頭可以減少淋浴時使用的水量。

例如，一些發展中國家的人們用水量很少，因此透過減少個人用水量可能無法節省太多水。與此同時，在美國，可以透過尋找阻止過度用水的方法來節省大量的水。

在 2002 年地球峰會上，許多政府批准了一項行動計劃，以解決發展中國家水資源短缺和安全飲用水問題。該計劃的目標之一是到 2015 年將缺乏安全飲用水的人數減少一半。

發達國家有許多減少用水量的選擇。農民可以透過使用更高效的灌溉方法大幅減少用水量。人們還有許多機會透過低流量淋浴噴頭、節水馬桶以及滴灌等措施來減少個人和家庭用水需求。

在長期乾旱和其他水資源短缺期間，一些社群會對用水進行配給，並禁止一些用水量大的行為，例如白天給草坪澆水和沖洗人行道。通常需要立法來為個人提供減少用水量的激勵措施。

課程總結

• 許多技術可以用於節約用水以及預防和處理水汙染。然而，大多數發展中國家無力承擔收集、處理和分配水給國民所需的技術。
• 發展中國家可能能夠負擔水處理系統，但人們仍然需要激勵措施來採取節水措施。

複習題

1. 水處理和淨化的目的是什麼？
2. 政府和國際組織如何幫助減少水汙染？
3. 說出一個人可以做三件事來減少汙染。
4. 說出三種減少個人用水量的方法。

詞彙

汙水處理

任何從汙水或廢水中去除汙染物的過程。

水淨化

任何用於透過去除汙染物生產安全飲用水的過程。

需要考慮的要點

• 誰負責控制水汙染？
• 政府和國際組織可以採取什麼措施來控制汙染？
• 通常，在不花費資金處理和淨化水的情況下排放汙染水更便宜。什麼激勵措施可以促使工業控制水汙染？