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既然水資源如此珍貴 為什麼我們不能製造水

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水是生命之源,乾淨的飲用水,已經成為發達國家日益重要的問題,對其它欠發達國家而言,情況更是嚴重。幾個世紀以來,許多人口,尤其是貧困人口,很難獲得乾淨的飲用水。在某些地區,可能因為水源的原因,常常導致那裡的人們疾病纏身。

早在2006 年,聯合國發布的一份報告中估計,世界上有多達20%的人口無法獲得清潔的飲用水。這或許讓很多人思考一個問題:既然乾淨的飲用水如此重要,既然現在的情況這麼糟糕,為什麼我們不能製造水呢?

只要你讀過初中,你就知道水是由兩個氫原子和一個氧原子組成。看著這似乎是一個最基本的化學反應就能做到,為什麼我們不能將氫原子和氧原子組合在一起解決困擾全世界的水問題呢?從理論上講,這是可能的,但同時這也是一個非常危險的過程。

為了製造水,你必須先有氫原子和氧原子。然而將它們簡單的混合在一起是毫無作用的,你得到的依然是氫原子和氧原子。要想得到水,必須讓氫原子和氧原子的電子連接在一起,為了達到這個目的,我就就需要用瞬間爆發的能量才能做到。

由於氫氣是易燃氣體,同時氧氣也能支持燃燒,所以產生瞬間的能量爆發並不困難,而且這樣做成本也不高,可能僅僅需要一個小小的火花就能做到。你可能還看不見火焰,在一聲爆炸之後,氫原子和氧原子就結合在一起,水就產生了。

如果我們的實驗規模很大,產生的爆炸可能是致命的。這一過程類似於1937年5月6日完成跨大西洋的航行的飛艇興登堡號,為了讓自己懸浮飛行,興登堡號充滿了氫氣。在它降落的過程中,由於靜電或者其他原因引燃了氫氣,在周圍環境中氧氣的「幫助」下,發生了大爆炸,半分鐘之內興登堡號被毀於一旦。

這次爆炸產生了大量的水,但顯然不是我們期望的結果。

如果要製造出足夠的飲用水來滿足全球人口的需求,就需要一個非常危險且難以置信的大規模過程。隨著水變得越來越稀缺,更多的科學家投入到人工造水的研究當中。畢竟需求是發明之母,這項研究既有吸引力,又有挑戰性。

除了爆炸之外,還有更安全的方法可以製造水,而且有些項目正在進行中。接下來,讓我們了解那些試圖解決水資源危機的瘋狂的科學家,看看他們都在做什麼。

我們的周圍都有水,只是我們無法看到它。大家都知道,天氣狀況的不同,空氣中水蒸氣的含量就不同。當天氣炎熱潮濕時,水蒸氣可以占我們呼吸空氣的6%。而在寒冷乾燥的日子裡,水蒸氣的佔比只有0.07%。

水以水蒸氣的形式出現在空氣中,是水循環的一部分,是屬於地球的一個物理過程。簡單地說,水從河流,湖泊和海洋中被蒸發出來,充斥在空氣中。隨著水蒸氣逐漸上升,它們在大氣層的高處聚集成雲(實際上只是積聚的水蒸氣)。在雲中的水分達到飽和點後,就會形成雨滴傾瀉而下,重新回到河流,湖泊和海洋中。然後,一個新的水循環過程再次開始。

顯而易見,在水循環的過程中,有一段相對的靜默期和「乾旱」期。因此一些科學家突發奇想,為什麼我們要等?為什麼我們不能把水蒸氣直接從空中拉下來?

一位澳大利亞發明家惠森就是這樣做的,他發明了一種名為Whisson Windmill的機器,這台機器利用風力將水從大氣中收集出來。惠森表示,世界各地的底層空氣(1000米以內)中包含的水蒸氣大約有10000億升。作為水循環的一部分,這些水每隔幾個小時就被更換一次,因此來源豐富。

惠森的機器使用製冷劑來冷卻風機的葉片,他稱之為Max Water。這些葉片垂直放置而不是對角線放置,因此輕微的微風也會使葉片產生旋轉。空氣中的水蒸氣遇到冷卻的葉片產生冷凝,最終變成液態水。 惠森的機器每天可以從空中收集多達9800多升水。

對於惠森的機器來說,最大的調整不是他的發明背後的工程有多大工作量,而是尋找風險資本來支持它,到目前為止,支持他的人並不多。

另外兩位做出勇敢嘗試的科學家,喬納森賴特和大衛理查茲也製造出一台類似於惠森的機器,只不過它更像一台可摺疊的後拉式露營車,而不是風車。兩位科學家將這台機器取名為AquaMagic,它從周圍環境中吸入空氣,經過機器底部的冷凝管器使水蒸氣凝結,最終形成液態水。

AquaMagic目前每台售價約28000美元,它可以在24小時內製造出454升純凈水,而且它體積很小,特別適合被安裝到災難現場和沙漠地區。但它也有一個缺點,每天製造這麼多的水,會消耗大約46升柴油。正因為如此,惠森的機器(每台售價約43000美元)比AquaMagic更有優勢,它完全是綠色的,依靠風力就能工作,不需要額外的燃料。

說到大氣環境,很多人會問,為什麼我們要這麼麻煩的把空氣中的水收集起來?為什麼不能簡單粗暴(諸如人工降雨等手段)的讓雨水落下來?聽起來可能很牽強,但實際上這樣做可能會帶來災難性的後果,人為的操縱地球的水循環可能不是一個好主意。

在2008年北京奧運會期間,為了擁有一個晴朗的天空,相關部門實施了一個名為「雲播種」的防雨計劃。在奧運會開幕前幾天,大量的碘化銀被發射到空中,相關部門希望藉此舉措消除天空中的雲朵。其實中國最近幾十年來一直在這樣做,也取得了積極的成果。但在地球另一端的歐亞大陸,雲播種試驗卻並不順利。

二戰剛結束時,英國政府一直在尋找克制德軍的方法,畢竟二戰時納粹軍隊幾乎摧毀了英國。英國政府不停進行著各種嘗試,最後試圖利用天空製造出對英軍有利的條件。皇家空軍(RAF)開始嘗試雲播種(人工降雨)計劃,使雲層具備嚴重雷暴天氣的條件。英國人認為,這樣可以有效的牽制德軍,雖然事實確實如此,但後果卻非常糟糕。

進入21世紀,英國廣播公司(BBC)曾專門調查了二戰期間英軍實施的雲播種計劃。他們找到了一些當年參與「積雲行動」的飛行員和一些檔案資料。在行動中,英國皇家空軍飛行員飛到雲層上方,投下了大量的乾冰和鹽。30分鐘後,大雨傾盆而下,媒體都驚呼甚至祝賀英軍的計劃成功了。但就在從那時開始的一周內,洪水爆發,實驗區域的降水達到了正常降雨量的250倍。

一天之內,就有大約9000萬噸的水從天而降。洪水使很多樹被連根拔起,到處一片汪洋,無數房屋被毀,共有35名英國人因為這場洪水而喪失。事後英國國防部承認,在此次事件之前,該地區從未嘗試過雲播種。

中國和英國的歷史經歷,給大家展示了兩個不同結果的版本。中國成功的實施了一次雲播種計劃,給世人留下了一次完美的奧運記憶。而在英國,幾乎同樣的操作模式,卻給世人展示了與自然力量抗衡和人為干預帶來的嚴重後果。

總結:水是生命之源,對於人類來說無比珍貴;使用爆炸的方式產生水是不可行的,各種製造水的機器也不適合大規模生產;違背自然規律,人為操縱水循環過程也不可取;作為地球上有限的資源之一,節約用水才是目前的正確之選。

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