2023-09-30 阅读次数:1191次
科学研究表明,在16-23℃的气温下,如果没有饮用水,一般来说,人类只能存活10天,如果处在36℃的高温下,则仅能存活3天。那么如何在野外获取水源,保障饮用水正常供给呢?
植物来帮忙
有些植物富含水分,是野外求生的救命稻草。在修筑中印公路的最初阶段,新三十八师的一个连队被敌军围困,野外缺少饮用水成了战士们最大的生存难题。他们把树藤砍断成斜形,在藤的断面中心钻一小孔,倒置放入容器,树藤中的水就一滴滴地滴入容器。一根小臂粗的树藤,一天可滴下三斤左右的清水(如图1),但是这种救命植物可遇不可求,只能解决少数情况下的水源危机。
图1 树藤取水
在野外,还有一种获取饮用水的方法:将塑料袋套在叶子浓密的树枝上,扎紧袋口,就会慢慢出现水珠。原理很简单:植物叶子内含有水分,叶片上有很多气孔,叶子中的水分从气孔蒸发变为水蒸气(汽化过程),水蒸气遇冷的塑料袋液化为水。
过滤天然水源
在野外,遇有河流、池塘等水源,最好选择煮开后饮用。在缺少加热器具的情况下,过滤很重要。可利用常见材料制作简易过滤器,(1)容器:帆布袋、聚乙烯塑料袋、易拉罐等可以充当容器;(2)滤芯:在容器底部铺一层细砾石,再铺一层沙子或者细砾石,一层木炭粉,如此重复铺多次,层数越多越好;容器底部钻些小孔,把水倒入容器,即可收集过滤后的净水。但要注意,这并不能完全过滤掉水中的有毒物质和细菌。
空气取水
空气中蕴含的水分,会在温度较低的器物壁面凝结成水珠。晨露的形成就是这个原理(如图2)。
图2 晨露
国内外科研机构也在致力于研究电力驱动的空气取水装置,预计可满足10-100人的日常饮水需求(如图3-图5)。
图3 压缩制冷图
图4 半导体制冷(由于采用直流电,可采用太阳能光伏发电驱动)
图5 (a)冷凝式:需要采用电驱动(b)吸附式:无需消耗能源
空气取水装置吸附式:间歇式取水,受太阳辐射及空气条件影响大
现有空气取水装置的性能比较(如图6):一般来说,压缩制冷空气取水装置取水量大;半导体制冷空气取水装置可采用太阳能光伏驱动,适合单人使用;吸附式空气取水装置取水量较小,但可采用太阳能驱动,无需额外消耗电能。
图6 空气取水装置性能比较
图片来源
图2 晨露来源:Stable Diffusion绘制
图3 压缩制冷图来源:Abdulghani A. Al-Farayedhi, Nasiru I. Ibrahim, P. Gandhidasan. Condensate as a water source from vapor compression systems in hot and humid regions. Desalination 349 (2014) 60–67.
图4 半导体制冷图来源:Raghied Mohammed Atta. Solar Water Condensation Using Thermoelectric Coolers.International Journal of Water Resources and Arid Environments 1(2): 142-145, 2011
图5 空气取水装置图来源:J.Y. Wang, J.Y. Liu, R.Z. Wang , L.W. Wang. Experimental investigation on two solar-driven sorption based devices to extract fresh water from atmosphere. Applied Thermal Engineering 127 (2017) 1608–1616.
图6 空气取水装置性能比较图来源:R. Tu, Y.H. Hwang. Reviews of atmospheric water harvesting technologies[J]. Energy. 2020, 201, 117630.
供稿:北京科技大学土木与资源工程学院教授涂壤(入选北京市科协2022-2024年度青年人才托举工程) 、研究生李明
审核:刘晓华
编辑:王晓童