维生物质的循环与物质环境.PPT

自然的經濟 2001 第五章維生物質的循環與物質環境 鄭先祐 生態主張者 Ayo 工作室 維生物質的循環 雨天被視為壞天，但假若都不下雨，就會沒有生命。 農人重視雨水，但當天氣不符合他們的農作物時，也是會抱怨。 十九世紀作家John Ruskin說，事實上並沒有壞天氣，指有各種不同的好天氣。 甚至是暴風雨也對環境有益，如果人們不要堅持在洪氾區或太靠近岸區建築，那麼它們所造成的損害就不會那麼嚴重。 水文循環 水的循環，或稱為水文循環(hydrological cycle) (如同圖1)。 據估計，密西西比河谷的雨水有90%是來自海洋。 每年於陸地上的降雨量，其中有20%是流進海洋，有80%是補充地表或地下水庫。 但由於舖路、鑿溝、填平沼澤、壓實土壤、砍伐樹林，而造成地面逕流增加，減少水滲入土壤與地下的量。 圖1. 水文循環的過程，分成上坡環和下坡環，靠著太陽能驅動的上坡環，以及釋放能量的下坡環。 11.3 水的循環是生態体系元素循環的範例。 全球水量的分佈 全球水量估計有 1,400,000,000 km3， 海洋有 1,350,000,000 km3 (佔97%)。 冰層有 27,500,000 km3 地下水有 8,200,000 km3 河流水有 40,000 km3 陸域雨量有 111,000 km3 海洋雨量有 385,000 km3 全球水量的 residence time 全球水份的evaporation量，約可吸收陽光射入地球總能量的四分之一。 約是每年1021 KJ 大氣的水蒸氣之平均residence time是2週(1/26年)。 液態水的residence time則是高達2,800年。 地下水是最易受威脅傷害的 乾淨水源的供應已經被認識到於未來25年間，將可能成為危害所有人類生存安全的最關鍵因素。 而且，在河川之下，或在我們腳下的地下水之命運，是不同於在「地表」(surface)的水。 不同於一般人的相信，新的研究結果顯示「地下水是最易受威脅傷害的」。 同時，「密西西比河」的地面和地下水量的比率並不是「獨特的」，全球淡水資源有97%是貯存於地下水岩層。 過時的觀點 文明的早期，「地表水」是唯一的淡水來源。 當時全球人口還不到目前的千分之一，人口聚集在河川平原，且河水都相當乾淨。 我們可能仍然認為「地表水」是淡水的主要來源。 所以我們很容易誤認污染問題主要就發生在「地表水」，認為河川和溪流的污染才會危害我們的健康，以及洪水和水生傳染病才是人類的主要殺手。 地下水的污染往往是無法回復的 然而，於近百年來，全球人口成長4倍，且河川水源愈來愈受污染和耗減，人們依靠抽取地下水的量急速攀升，因此我們已經有可怕的重大發現。 相對於一般的印象，至少山泉和井水(地下水)是乾淨的，我們發現這些水也已經遭受廣泛的污染。 而且，不同於河川，地下水的污染往往是無法回復的(irreversible)。 地下水的補注，極為緩慢 另一個潛在影響因素就是：相對於地表水，地下水的自然更新週期是非常的緩慢。 雖然有些地下水岩層自然補注相當快速，但地下水源自然更新週期平均是1,400年，而河川卻只要20年。 所以我們這一代抽取的地下水，將須要好幾個世代去補注。 抽取上來的水或許可以快速蒸發進入大氣，再形成雨水回到地面(大部份的雨水是落入海洋)，但仍須要數百年才能進入地下水層，補注已經被抽取出的水量。 流動緩慢，污染累積 而且，因為地下水在地層間的流動，如同冰河的緩慢，地下水層間的污染將會持續的累積。 河川可將污染衝刷進入海洋，但地下水層如同污染槽，長年的累積，因此將會逐漸減少可供應人類使用的乾淨水量。 地下水，已經受到影響 於水資源危機的認知上，一般最大的錯誤觀念或許就是，假設我們站立的大地和地下都是堅固的、不會改變的和穩定的。 正如氣候變遷的來臨，警醒我們面對在我們頭上的空氣已經成為於巨大轉變中多種力量角逐的競技場；水資源的危機也已經讓我們瞭解到(雖然可能是緩慢的)地下水是整個水循環體系的一部份，介於大地、地表水、天空和海洋之間。 玩弄天地，將自食惡果 就在前幾年，「Columbia」大學的科學家「Wallace Broecker」為顯現人類的活動已經影響到大氣，就提出警告「大氣體系是一隻生氣的野獸，而我們正用樹枝在戳牠。」 同樣的警告，也適用到我們腳下的體系。假若我們持續的挖洞，要它吞食我們的廢棄物，並要索淡水回報，我們可能是在玩弄一個沒有人想要的惡果。 Box免費的乾淨用水 到達地球表