神奇的露水

隨著全球氣候變暖不斷加劇和人口迅速增長，水資源短缺已成為全球面臨的共同挑戰。就當前形勢而言，僅僅依靠自然降水已很難滿足人類生存和發展的需要。干旱災害正在呈現出常態化和全球蔓延化的新特點，人類抗旱防災的形勢十分嚴峻。

為應對全球干旱化加劇的嚴重挑戰，近年來人們對水資源的開發利用逐步走上了多措并舉之路，水利建設、人工增雨、保墑和雨水集流等措施已經在開發利用地表水、云水、土壤水等的過程中得到廣泛應用。作為地球上另一重要而珍貴的水資源，人們對露水的科學認識卻明顯不足，對其開發利用也一直沒有得到充分重視。

露水是什么

人類對露水的描述和認識由來已久。早在19世紀初，威爾斯就對露水形成進行了科學闡述。20世紀60年代，世界氣象組織對露水給出了一個正式定義：露水是指水汽通過輻射冷卻降溫至干凈空氣的露點以下而在某一表面形成的凝結物。我國學者綜合以往研究對露水所作的比較全面的定義為：露水是指在天氣晴朗、無風或微風的夜晚，貼近地面的空氣受地面長波輻射冷卻的影響而降溫到露點以下，所含水汽的過飽和部分在地面或地物表面上凝結而成的水珠。

自然界的露水只有在合適的條件下才能形成。一般，在晴天情況下露水比較容易形成。從時間上講，露水多出現在夜間或清晨，并且在春秋季節出現頻率更高一些。

露水資源知多少

我們的祖先很早就有利用露水的傳統，在深山中修心養性的道士和隱士們，常常采集自然界的露水作為生活飲用水，這也成為他們長壽的秘訣。在干旱半干旱區，如果大氣水汽條件合適，地表熱力條件一般更有利于露水的形成，露水有時能夠達到自然降水量的水平，在某些極端干旱地區它甚至是生態植被的唯一液態水分來源。據估算：在年平均降水量為100毫米多的甘肅民勤地區，其露水量可達到100～200毫米。同時，最近觀測試驗還證實：干旱地區平均露水量可以達到0.1毫米以上的量級；如果選擇了很理想的局地氣候和地理環境條件，露水最大的時候每日可達0.5毫米以上，甚至超過1毫米。由此可見，自然界的露水資源不僅比較豐富，而且開發利用潛力也比較巨大。

在國際上，法國、秘魯、以色列和德國等國家一直在發展露水資源開發利用技術，在加勒比海地區，露水已經作為飲用水源在生產生活中被廣泛收集利用。相對而言，我國對露水資源的開發利用只有很少一些嘗試性的試驗工作，豐富的降露水資源一直在白自流失。

特殊的生態意義

與自然降水相比，露水具有非常獨特的生態和氣候效應。首先，葉面露水可以直接被葉片吸收，能夠有效降低植被內部水分的虧缺，它往往要比植物從根部吸收的水分能更加及時地供植物生理所需。其次，露水的形成一般要比降水更均勻，能夠被土壤或植被葉面更加充分吸收，不會形成流失或過度浸泡等水資源浪費或水害。第三，露水更易于被植物根系吸收，其吸收利用效率要遠遠高于一般降水或灌溉水。第四，盡管露水量不一定很大，但它持續的時間要比降水長得多，發生的頻率也要比降水高得多，往往在植物水分極端損失后的關鍵時期能夠推遲葉片萎蔫，維持植物持續生存。第五，露水可以直接凝結在土壤表面或形成露滴滴落到土壤中，直接參與土壤和植物的水分平衡過程。

不僅如此，露水還是自然生態系統中昆蟲和小動物的重要水源，它對荒漠區微生態環境維持和固沙具有良好的作用，是土壤微生態系統的重要參與者和關鍵影響因素。

收集露水

在現實中，不僅可以有效利用露水，還可以通過改善或選擇局地氣候條件以及改造地表和地物特性等手段，來創造有利于露水資源形成的氣象條件及適宜的地表熱力和動力特性，以此來增加露水的形成量，達到開發的目的。實踐中，開發露水主要從選擇有利的氣候條件和開發最佳的露水凝結面兩個方面來入手。，

就局地氣候條件而言，在天空少云、空氣濕度較大、風速適中、近地層逆溫比較明顯、表面溫差較大時，露水形成率比較高。試驗表明，產生露水的理想氣候條件是：近地層大氣相對濕度大于90％，風速保持在1～2米／秒之間，地表溫度低于露點，近地層大氣保持向下的水汽輸送狀態，等等。就地理條件而言，平坦開闊的地形有利于表面冷卻和水汽輸送，露水比較容易形成。

同時，由于近地層大氣溫度和濕度的梯度分布很大，不同高度的冷卻效果和空氣水汽條件會有很大差別，露水收集裝置距離地面的高低程度也會影響露水的形成。研究結果證實，在某些高度上露水收集效果確實要更好一些。

對露水凝結面的動力、輻射、熱力和親水性的改進都會增加露水形成的效率，所以創新和改進露水凝結面是目前開發露水資源的主要技術發展方向之一，它比選擇局地氣候條件更主動，也更有效。

首先，對露水凝結面形態的改進是最為簡單易行的技術手段，制作開口寬闊、體態扁平、體形輕巧的露水收集器，并將其架到空中，就能獲得比自然狀態更多的露水量。其次，對露水凝結面熱力性質的改進也常用在新型露水收集器的設計中，它可以更顯著地改善凝結面的冷卻率，這對露水形成效率的提高比較明顯，一般適宜采用熱傳導性差和反照率較大的材質制作露水凝結面。第三，使用具有較好親水性的材料制作的露水凝結面也可以增加露水生產量。干凈、光滑的無機材料凝結面親水性最好。第四，可通過選擇最佳的凝結面傾角來有效增加露水量。比較分析認為，凝結面與水平面成30。角時的露水收集量最多。第五，通過改進露水凝結面的結構設計，也可以提高露水收集量。網狀結構由于具有充分的通風透氣性、最小的熱慣性和多向凝結的優點，是輻射冷卻效果最好、水汽條件最佳、凝結面積最有效的凝結面結構。

開發露水資源的新技術

目前，在實際應用中，以金屬網為凝結面制作的露水收集器對露水量的增強效果比較理想。這一裝置用細鐵絲編成直徑約1米的漏斗形金屬網，其中粗鐵絲做經線，細鐵絲做緯線，并用支架撐起金屬網，在金屬網漏斗下放置露水收集桶。為了更有效增加露水收集量，大金屬網內還可再套上小金屬網，或者把細鐵絲編成松針狀放在金屬網內，以增強表面輻射和增大凝結面積。

最近，人們開始嘗試應用納米技術和新型生化材料等更先進的技術來提高露水開發利用效果。比如，有人用納米尼龍纖維制成的無紡布網作露水收集器的凝結面，具有良好的效果。同時，還有人試驗在地表噴灑高科技生化材料，來增加地表的親水性，以達到提高露水量的作用。如果這種方法試驗成功，可以在廣大地區普遍推廣使用，其現實意義會更加巨大。

從發展趨勢看，未來的技術方向應該是將輻射冷卻效果好、親水性強的新材料與網狀結構和空中放置等多種技術優點相結合的集成技術，這也為人類抗御自然災害帶來新的希望。