发展工农业需要消耗更多的水;城镇化、人口不断增加也需要更多的水;改善人民生活质量本身就意味着需要更多的水……

　　（文/张红平）我国是世界上水资源短缺的国家，特别是我国广大西北地区、水资源更为匮乏。近半个世纪以来，在全球气候不断变暖情况下，降雨量总体反而呈下降趋势。全球各地旱、涝等极端天气频繁，甚至同一地区旱、涝事件交替出现。前年，北美遭的大旱，导致世界玉米、大豆等粮价上涨。2010年，本不缺水的我国大西南，也出现几十年不遇的大旱，上千万人吃水难，旱情发展到每天需出动数十万解放军，专门为遥远山区群众送矿泉水。

　　未来，气候变化还很难预测。全球淡水资源分布又极不均匀，供需矛盾在干旱地区将会愈来愈突出。

　　水，制约着经济更快持续发展，特别是广大西北干旱地区，水资源若得不到有效解决，群众生活水平要想进一步提高将很困难。

　　解决水资源短缺，不外乎开源节流。20多年前，即1989年，我就发表过论文，《开发水资源新经——从空气中取水》，实质上，就是自然降水过程工厂化。我在论文中详细介绍，利用地面10米以下、冷恒温土层作冷源、建造大型冷凝房的方法，获得空气中的水。

　　这是地球上最后一个水资源开发(已开发的有：地表水，地下水，海水淡化，人工降雨等)。

　　这一发明提出后，在当时未能引起有关方面的重视，加之我本人力量有限，未能变成现实。

　　2008年11月，我突然从媒体报道中看到：加拿大科学家抢先了一步，根据我提出的这个原理，已生产出空气造水机，并准备在国际发明展中展出，把这一发明变成了现实。

　　当时，据美国《卫报》报道：由生态发明家组成的加拿大公司“第四元素”，声称找到了全球日益恶化的水资源短缺问题解决之道，利用他们发明的空气造水机，从无限的未被利用的资源——空气中，“变”出生命源泉水。在美国《连线》杂志编缉们相信“水车”将改变这个世界。

　　一、大气中有取之不尽、用之不竭之水

　　水与水汽的形式存在大气中，它由海洋、河流、陆地、各种植物表面蒸发而来。大气中能容纳多少水汽是由温度、压力所决定的。在标准大气压下，一立方米空气中在不同温度下，水汽最大含量见下表一(即空气处于饱和时的含水量)。

       表一：在标准大气压下，一立方米空气中在不同温度下的最大含水量

    在大气层中，水汽含量变化很大，按容积计算其变化范围在0—4%之间，大约为1.3X1013吨，是地球上所有江、河总水量的8倍。而每年从整个地球上可蒸发到大气中的水汽为5X1014吨。因此从某种意义上来讲，大气中的水可称是“取之不尽、用之不竭”。

　　二、怎样才能使大气中的这么多的水汽凝结成供我们使用的水呢?

　　首先，从天空中下雨过程可以看出：当有某种作用力使低空未饱和空气抬升，空气中温度就会下降(一般情况下，每上升100米温度可下降1℃)。当下降到气块饱和温度时(即露点温度)，由于空气中含有大量凝结核，于是，水汽就开始凝结成很小的水滴，并放出凝结潜热又增加气块温度，使气块继续上升，水滴也愈来愈大，当上升气流托不住时，水滴开始下降，当下降到地面时，就是人们常说的下雨。

　　在晴天无风的早晨，由于地面辐射冷却降温，同样，当地表空气温度降到露点温度以下时，空气中的水汽在地表和植物表面上开始凝结成小水珠，即人们常称的露水。以上两个实例不难看出，要使空气中的水汽凝结，主要要有冷源(目前有关制冷的方式方法已很成熟)。冷源的温度愈低，空气中的水汽能凝结成水就愈多。

　　三、空气造水机——人类的福音

　　我为了解决淡水资源匮乏问题，在自然降水的原理启发下，于2009年1月发明设计出“空气造水机”，并分别于2009年12月、2013年9月获国家知识产权局实用新型、发明专利。

此空气造水机：见示意图

　　包括引风单元，用于将空气引入至低温凝水单元;

　　低温凝水单元由制冷模块和凝水媒质模块组成。

　　其中所述的的制冷模块用于至少将凝水媒质模块表面的温度降低至预定温度，凝水媒质单元作为载体和凝结物将空气的水蒸气凝结。采用上述结构，通过引风单元将空气引至凝水媒质模块上，而由于凝水媒质模块上的温度已被制冷模块降低至凝结温度以下。因此，“热”空气中的水蒸气在遇到“低温”的凝水媒质块时，会在凝水媒质上产生凝结，从而产生凝结水。此设备整体具有结构简单、制造、使用方便，用途面广泛，不会带来新的生态环境问题等优点。

　　凝结水如果再经过净化消毒，则可直接作为饮用水。

　　本发明专利不但可以造水，而且能够产生干燥、凉爽的空气，在夏天还可以用来调整室内温度，这样造水和调室温两不误。因此，设备不但可以制成小型设备在家庭或办公室内用，也可用于大型商场或工矿企业。

　　2010年7月，由中国技术市场协会，组织有关专家对空气造水机发明进行了专家咨询。

　　此发明专利公布后，在多家媒体有过报道，多家杂志上有过简要介绍。在2010年第五届北京发明创新大赛获奖;2011年度获优秀专利奖等。

　　四、从空气中取水，是更加广泛缓解淡水资源极度匮乏地区缺水的新途径。

　　解决水资源短缺在开源方面：

　　1、目前我国一些干旱地区，地表水的利用率已经很高，发展潜力已不大。

　　2、地下水长期超量开采，有些地区已导致地下水位连年下降，地面下沉，甚至有些机井都干枯无水可抽。

　　3、近几年海水淡化工程，在沿海地区发展较快，但这也只能缓解沿海广大地区的缺水问题。

　　4、多年来全国各地气象部门实施人工增雨作业。但人工增雨作业必须在云层已具备降雨条件下才有效果，其人工增雨效果还有待进一步研究。

　　5、目前我国正在实施浩大的南水北调工程，其中东、中线工程已经过近10年的建设，可望今年年底能达到通水目的。这将大大缓解我国北方输水管线两岸广大地区的缺水现状。但远离输水管线山区和我国最缺水的广大西北地区仍享受不到。

　　而反观从空气中取水：它是采取就地取材，只要有空气的地方就可取到水(只是在不同地区、不同季节，空气中的含水量有所不同)。大到一个城市，小到一个家庭，无论身居地球任何角落都可进行。而且对周围环境不会带来新的生态问题。若我国能尽快采用此举措，必将大大弥补我国南水北调、海水淡化等不足，能更加广泛缓解广大北方群众生活用水不足。

　　从空气中取水，目前它的最大缺点就是成本高。到目前为止，包括我设计的空气造水机在内，据不完全统计，国内外制造出的各种从空气中取水装置，要获得一吨淡水，其成本都在200元以上，除特殊单位，在特殊情况下外，一般广大群众还难以接受，实用性还差。20多年前，我设计的是利用当地地中恒温土层作冷源，建造大型冷凝水房，其预估成本比现有各取水装置取水成本都要低很多。

　　要高度重视气候变化对我国带来的挑战;科研总要走在生产的前头;解决水资源短缺，是保证我国国民经济能否持续快速发展的重要条件之一。最近，习总书记在全国两院院士大会上更加强调：要实现中华民族伟大复兴的中国梦，科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂;我们正面对推进科技创新的历史机遇，机不可失，时不再来。

　　我这次写这份报告的主要目的是，望国家发改委、科技部把“从空气中取水”这一带有战略性，关系到人类生存的重大科研课题，能列入“我国十三五重大科研项目”计划中。就像上世纪五六十年代研发太阳能、风能、机器人那样，由国家层面立项投资组织。把任务下达到有关科研单位或有实力的有关企业承担。由他们组织科研人员攻关。因任何一项发明，开始都有些缺陷，都有一个在使用中不断改进完善的过程。太阳能等经过半个多世纪的研究使用改进，才达到今天各自能生产出系列产品，投放到国内外市场，最大限度的满足广大人民群众需求。

　　从目前国内外研发的进展来看，急需在以下3个方面攻关。

　　1、在现有的冷凝取水研究成果基础上，进一步改进各种取水装置，争取在3-5年内，把获得一吨水的成本降低到100元以内。到那时由空气取水，才有真正意义的使用价值。

　　2、我国最缺水的广大西北地区，冬季可是一个大的自然冷源。如何能储存这一大冷源作为夏天从空气中取水的冷源?若能攻克这个难关，那将会大大降低取水成本，充分利用自然条件，获得大量淡水。

　　3、进一步探索新的能从空气中取水的方式方法。

　　从空气中取水，必竟是我国发展带有战略意义，关系到人类生存之重大课题。要组织多门学科的研究人员集体攻关。关注这一重大课题。

　　南水北调、海水淡化、空气取水，应是我国目前解决水资源短缺开发中的三步曲。这三者各有优势，各地应因地制宜，互为补充。目前南水北调工程正在加快建设之中，海水淡化也在沿海地区不断扩大规模，现在轮到从空气中取水了。

　　我坚信，这一利国利民的大事是开辟解决水资源短缺的新的途径。随着全球淡水资源短缺的状况进一步加剧，空气中取水的重要性、紧迫性、必要性会更加凸出，一定能得到有力支持!