輸水拯救死海

段景頤

大量地陷洞遍布如今的死海岸邊，僅在以色列境內的死海岸邊就有約6000個地陷洞。死海水位下降是地陷洞大量出現的直接原因。20世紀70年代死海表面海拔為-389米，死海的水面離附近的公路不遠。然而今天，死海的表面海拔已下降到-427米，從岸邊到湖邊公路的距離超過1.5千米。缺水導致死海的面積大大縮小。

死海海平面下降后，大量鹽分被留在岸邊的土壤中，并脫水形成干燥的鹽晶。冬季幾次來勢兇猛的洪水滲入地下，干燥的鹽晶遇水后快速溶解在水中，滲入更深的地下。大量鹽晶從土壤中流失，這個過程將死海岸邊地面下的土壤一點點掏空，導致地表逐漸失去支撐，最終崩塌并形成地陷洞。

死海水位下降導致岸邊出現大量地陷洞。

“引紅濟死”

數百萬年前，非洲板塊和阿拉伯板塊互相擠壓運動，造就了死海這個地球上海拔最低的洼地。距今2萬年前，地球表面大部分被冰蓋覆蓋。當時的死海位于冰蓋之下，被稱為“利桑湖”，充斥著大量水，面積也遠超今天的死海。滄海桑田，利桑湖的面積越來越小，最終退化成加利利海、約旦河和死海。進入21世紀，死海面積不斷萎縮，這引起死海周邊國家的重視。

來自紅海的海水或許可以拯救死海。死海的沿岸國家——巴勒斯坦、以色列和約旦大部分國土都是沙漠，從古至今都嚴重缺水。2013年12月，三國簽訂了“紅海一死海輸水工程”的戰略合作協議，計劃建造總長約180千米的管道，將紅海水輸入死海。該工程既能穩定死海水位，也能通過海水淡化工廠的處理增加新的淡水來源。該工程被簡稱為“引紅濟死”，類似我國的“南水北調”工程。

經過多年可行性研究，科學家給出了三種可能方案。其中最優的一種是：在紅海北端的阿卡巴灣建設抽水站，從紅海抽上來的海水將順著管道爬升220米到達管道的最高處，然后再借助重力移動174千米，一路經過淡化工廠、水力發電廠等設施分流淡水，余下的含鹽鹵水最后匯人死海。預計到2054年，該項目可使死海的表面海拔上升至-416米。

這個龐大的工程涉及許多步驟。按計劃，第一階段每年將從紅海抽取4億立方米海水，并通過淡化工廠對海水進行淡化，每年可分離2.1億立方米淡水和1.9億立方米含鹽鹵水。淡水用于居民飲用水、發電及農業灌溉。鹵水繼續向北輸送，并最終匯入死海，實現穩定死海水面高度的目的。

死海可能變色

死海雖然叫海，卻是個湖。現在死海水面海拔只有-427米，湖床最深處海拔-800米。希伯來語（猶太民族的語言）中死海的字面意思是“鹽海”。死海的含鹽率最高達34%，其鹽度是大多數海洋海水的10倍左右。如果從死海中舀出1升水倒進鍋里熬煮，那么當水分完全蒸發后，鍋內會留下約250克鹽。如果有一天死海中的水被蒸發得一滴也不剩，那么死海湖盆中將留下370億噸鹽晶。這些鹽晶中30.5%是氯化鈉，其余為鎂鹽、鉀鹽和鈣鹽。

死海是全世界礦物質濃度最高的水體。而引紅濟死中海水淡化后產生的鹵水排放到死海里，會帶來什么結果？為了回答這個問題，以色列科學家將紅海水淡化后留下的鹵水與死海水按照不同比例、濃度和溫度進行混合。

幾個月的混合實驗讓科學家得出一個意外結論：鹵水混入死海后，死海可能從藍綠色變為白色。這是因為死海水體中富含鈣離子，紅海水體中富含硫酸根離子。兩者混合會生成白色的石膏（硫酸鈣）結晶，這些微小的白色顆粒會漂浮在死海的上層，或許會讓死海表面呈現白色。

引入紅海水也可能讓死海變紅。來自紅海的鹵水含鹽率只有7%，但死海水體的含鹽率高達34%。兩者混合將導致死海整體含鹽率下降，可能會讓死海變為紅色。為什么鹽度下降會讓鹽湖變紅呢？這是因為死海的高鹽含量本身不適合生物生存，但如果鹽度下降到25%，那么死海就會成為杜氏鹽藻的理想繁殖場所。杜氏鹽藻身處高鹽環境中時，其體內會產生大量胡蘿卜素，導致湖水整體變為紅色。美國猶他州的紅色大鹽湖就是杜氏鹽藻大量繁殖的結果。和威脅全球許多水體的赤潮不同，杜氏鹽藻大量繁殖不會嚴重影響生態。只不過，引入紅海鹵水后，藍綠色的死海可能再也無緣得見。

美國猶他大鹽湖的一湖兩色景觀。

水錘效應導致管道破損的例子。

管道風險

因為死海的平均鹽度是海水的近10倍，又因為死海位于沙漠地區，所以強烈的蒸發讓死海很容易析出鹽晶。這些粗糙的鹽晶對管道有很強的腐蝕性，并且會劃傷、割裂或堵塞管道。紅海海水淡化工廠的管道必須每三個月更換一次。修建管道選擇什么材料也很讓人頭痛：橡膠管易磨損，無法抵抗惡劣天氣，更換和維護費用還很貴;鋼管走線不夠靈活，且容易在管道內積累鹽晶;高密度聚乙烯管道的使用壽命過短。

長距離輸水還要解決水錘問題。突然關閉管道出水口時，雖然閥門處的水流停止，但還沒流至閥門的水依然處于運動狀態。這些運動中的水流會像錘子一樣撞擊閥門，產生高壓和沖擊波，發出巨大的撞擊聲和錘子敲擊股的噪聲，這就是長距離輸水管道中經常發生的水錘現象。如果設計上沒有考慮周全，那么水錘所產生的沖擊波對引紅濟死工程輸水管道的威脅將是難以想象的。

雖然死海是地球上陸地海拔最低的地方，但從紅海向北的前100千米管道的海拔將一路上升。這意味著這段管道的輸水泵需要耗費大量電能。此外，輸水管必須經過阿拉瓦山谷這個地震高發斷層，又增加了項目的不可控因素。

因為人類歷史上紅海和死海從未相連。所以誰也不知道紅海水灌人死海會帶來什么結果，也許屆時的死海不再是許多人記憶中的那一汪清波。

鹽指效應模擬圖。

破解死海“下雪”之謎

死海水體中下沉的“雪花”困擾了科學家十多年時間。從20世紀80年代初起，處于過飽和狀態的死海水體開始析出鹽品，也就是人們觀測到的死海“下雪”現象。不過，鹽晶為何只向下運動，而不是向上運動？這個問題一直得不到合理解釋。

影響水體密度的主要因素包括水體的溫度和鹽度：水中溶解的鹽分越多，或者水的溫度越低，水的密度就越大，反之則越小。夏季時，死海上層水體在強烈日照下，溫度大大超過下層水體，結果就是上層水和下層水的分層較為穩定。不過，這個看似穩定的系統具有欺騙性，因為溫度擴散的速度遠超鹽分擴散的速度。經過上下層水交界面的交換，一些飽和度低的下層冷水被加熱后上升。同時，上層的溫暖水在溫度下降后向下層移動。水的移動在交界面的上下方向都形成了名為“鹽指”的柱狀水流。

由于死海水體時刻都處于完全飽和狀態的邊緣，所以溫度只要稍有下降，水中的鹽分就會析出。向下移動的鹽指在遇到下層低溫水后溫度下降，導致其中溶解的鹽分析出，由此就形成了死海水下“下雪”的景觀。

死海鹽度為何如此高？

死海屬于終點湖。顧名思義，死海是地面徑流的終點。不過，雖然死海不斷有水分補充，但是地處沙漠邊緣的死海的蒸發速度很快。死海的年降水量約為3900萬立方米，而年蒸發量卻高達7.54億立方米。溶解在徑流中的礦物質最終都留在死海中，經年累月，就有了死海超高的鹽度。