海底淡水能为全球解渴吗？

李文

在地球的一些地方，水资源短缺已经呈现出非常危险的情况，在非洲的撒哈拉地区，连续的干旱已经夺去了上百万人的生命，很多良田化为荒漠。巴西的圣保罗是一个干旱严重的城市，一些市民在家里疯狂地开挖水井以获取地下水，而一些正在上学的孩子也不得不放弃刷牙的习惯，以节约用水。在美国加州持续了好几十年的干旱使上百万公顷的庄稼地闲置，造成成千上万人失业。

寻找新的淡水资源

科学家预测，全球大约有50万立方公里的淡水埋藏在近海岸的海床下面，这个数值比全球一年的蒸发量总和还要多。

伍兹霍尔海洋研究所的罗格·艾文和丹·理查德说，海底地下淡水在将来的某一天可能会被大规模地开采，以满足人类的需求。艾文和理查德正在调查位于美国新英格兰地区玛莎葡萄园岛近海岸大陆架的地下水存储情况，研究人员认为这一片海底淡水来源于近海岸陆地淡水下渗。

近海岸陆地的淡水如何到达海底成为海底淡水的？一种理论认为，近海岸的陆地淡水一直在向大陆架一侧入渗，时间久了就形成了海底地下淡水。另一种理论则认为，海底淡水来源于地球的冰川时代，当时的水平面低于大陆架，与大陆架相连接的海床在当时是暴露在外的陆地，冰川融化后的淡水存储于当时的陆地下，也就是现在的海床之下，当海平面上升，这些当时的陆地地下水成为海底淡水。艾文和理查德正期待着获取几百英尺（1英尺=0.3048米）以下的海底淡水样品，以确定其来源。从近海海底大陆架钻井取水样的任务由水文学家马克·普森完成，他是来自美国新墨西哥州采矿技术研究所的教授。“我认为这些海底淡水最终会被人类挖掘并且作为资源利用的。”艾文说，“如果这些淡水只是孤立的古冰川水源，一旦被开采使用，将会很快被耗尽，如果这是与大陆水体相连接的地下水源，则可能成为可更新的淡水资源”。

聚焦新英格兰

新英格兰是一个地理区域，包括美国东北部的六个州：缅因州、佛蒙特州、新罕布什尔州、马萨诸塞州、罗得岛州和康涅狄格州。科学家在20世纪70年代发现，该地区的近海岸96公里大陆架以内有淡水喷泉的存在，淡水喷泉的存在说明这里大陆架的下面埋藏着淡水。科学家后来发现，不仅是美国的新英格兰地区近海岸存在着海底淡水，在坦桑尼亚和印度尼西亚等地方的近海岸也存在着类似的情况。但是直到最近几年，科学家才开始关注新英格兰地区。2009年，理查德和美国地理调查局的同事们开始对新英格兰玛莎葡萄园岛近海岸的大陆架侵蚀情况进行研究，他们使用地震勘测的方法进行研究，包括使用超声波对海洋海床的结构进行标绘。科学家认为，大陆架侵蚀由消失已久的冰层造成，当冰川最终融化的时候，冰层会在大陆架的下面蓄积部分淡水，这部分大陆架后来变成了海床。但是，地震数据不足以告诉人们在大陆架下面的结构中到底蓄积了怎样的液体，是淡水还是海水，或者是两者的混合。因此，艾文和斯克里普斯海洋研究所的地理学家克里·基共同合作，增加了一种补充方法，以确定大陆架结构下的液体是不是淡水。他们所采用的技术被称为“控制源电磁感应”技术，使用该技术时，电磁波发生器由一个拖船载入大陆架上方的海面，向海底发射电磁波，电磁波的磁场穿过海底海床，根据电磁波所穿过的介质的不同，电磁波有可能会增强或者减弱，由于淡水是电流的不良导体，因此，通过使用“控制源电磁感应”技术，能够将海洋的咸水与其他类型的液体区分开来。通过使用以上技术，艾文在2015年确定了位于美国新泽西海岸的海底淡水，他说：“淡水的埋藏深度，与此前通过使用钻井的方法得到的结果一致。”

马克·普森说，使用“控制源电磁感应”技术探测淡水，将是近海岸淡水研究的一大进步。他认为，艾文的研究有重要意义，如果“控制源电磁感应”技术也能够应用于新泽西以外的海岸，那将是人类探索海洋淡水的一个革命性的进步。

巨大影响

确定新英格兰近海岸的海底淡水是一回事，了解它是如何存在的又是另外一回事。精确地找到它的起源，可以确定该海洋淡水是不是与大陆淡水相连，如果相连，那样就是一种可以更新的淡水资源，但如果是由数百万年前冰川融化形成的孤立水源，那也只是能够供人类使用一次的资源。“当时的大陆架暴露在外面，降雨通过透水层进入地下含水层，然后又被不透水层覆盖。”理查德说。

理查德认为新英格兰近海岸海洋淡水的发现很重要，但他对淡水对海洋化学的影响更感兴趣。评估表明，海底淡水比普通的河湖淡水的矿物质营养成分高出數十倍。如果海洋的地下存在着大量的有营养的淡水，将会对海洋生态系统带来重大的影响。“河水来源于空中的降雨，所以河水中不含有铁，”理查德说，“但是当淡水进入地下，它会吸收铁和其他营养成分，所以当海洋淡水流出的时候，它一定是富含营养的水源，可以为海洋生物提供营养。”这将会对海洋食物链和地球气候带来巨大的影响。营养物质能够催生海洋浮游生物的繁盛，将有助于将空气中的二氧化碳转变为海洋食物链中的有机碳，会减少大气中二氧化碳的含量。

薄弱信号

在海洋的一些地方，海床在淡水的上方形成了坚硬的壳。但是，这些壳并不是在任何地方都坚硬无比，总有一些薄弱的地方，正如薄弱的河堤容易决口一样，在一些海洋淡水上方壳比较薄弱的地方，海洋淡水还是容易冲破流出的。冲出的海洋淡水可能会破坏一些冰冻甲烷的化学平衡，造成甲烷呈现出气体状态，那会影响大陆架山脊陡峭地带地理构造平衡，可能会造成海底山体滑坡，甚至会引起海啸。“大陆架的外缘一直在发生着大的变化，”艾文说，“我们在对新英格兰近海岸大陆架的调查中，绘制了很多的地理结构，包括泥沙的突然跌落和大陆架的解体等。任何在大陆架表层下有液体流出的地方，都存在着渗漏，渗漏严重的地方，地理灾害发生的可能性就会增加，所以在寻找海洋淡水的研究方面，我们还需要进行一个额外的研究，那就是要看看这些存储海洋淡水的地质结构是不是薄弱？会不会产生上述的海啸效应一样的破坏？”

将海底打穿？

将新英格兰大陆架海底打穿，到达海底淡水存储的地方，需要穿越上百英尺的沙石，单口井的花费大约在400万美元。“这是一个巨大的花费，但是如果能够获取那里的水样，将是值得的，我们正期待有人赞助我们的研究。”理查德说。令理查德高兴的是，他正在得到越来越多的海洋研究项目，他认为研究的项目越多，能够用于海底淡水研究的资金也将会越多。他说，尽管新英格兰还不是一个最缺少淡水的地方，但是科学家感觉探测海床地下的奥妙，有可能解决日益紧张的全球淡水安全问题。endprint