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談談為什么要搞海水淡化
來源:海洋世界傳播 作者:海邊思源 2020/2/11
關鍵詞:海水淡化工程 海水脫鹽 蒸餾法
國際氣象節(jié)談海水淡化？
是的，沒跑題，耐住性子，看看分析——
因為全球氣候變化
根據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）的說法，現(xiàn)在有大量證據(jù)表明氣候系統(tǒng)變暖是毫無疑問的。
目前全球平均溫度比一個世紀前高了0.74℃，聽起來可能并不太多。
然而，在世界的許多地區(qū)，這個微小的變化足以改變降雨強度和持續(xù)時間，使得夏季更干燥、更悶熱，湖泊蒸發(fā)得更快，從而引發(fā)更多的干旱，對全球淡水供應也將產生越來越大的影響。
那么，我們的水會不會用完呢？
許多人會說：胡說！我們的地球被稱為“藍色星球”。而且大多數(shù)水在被消耗后還會自然再生，怎么可能會用完呢？
然而，根據(jù)聯(lián)合國的數(shù)據(jù)，到2025年，將有18億人面臨“絕對缺水”的局面，全球三分之二的人口可能面臨淡水供應緊張或限制。
首先，地球上大約97%的水是咸的，并不適合農業(yè)或人類飲用。此外，絕大多數(shù)的淡水都被凍在極地冰囊里，其余大部分都在土壤中，或者在地下深處，無法獲取，可供人類和其他所有陸地生命飲用的淡水少得可憐。
不幸的是，隨著全球氣溫升高，氣候變暖，飲用水和灌溉用水的需求量都將增加。在20世紀，人類對淡水的消耗增加了9倍，而以前由雨水自然灌溉的農作物則需要采用人工灌溉。
中國有多缺水？
我國水資源總量為2.8萬億立方米，居世界第6位，但人均水資源量只是世界人均水資源量的四分之一，每畝耕地水量也只有世界平均值的三分之二，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。
中國水資源的時空分布很不均勻，就空間分布來說，長江流域及其以南地區(qū)，水資源約占全國水資源總量的80％，但耕地面積僅為全國的36％左右，黃河、淮河、海河流域，水資源只有全國的8％，而耕地則占全國的40％。
中國用全球7％的水資源養(yǎng)活了占全球21％的人口，據(jù)有關部門預測，中國缺水的高峰將在2030年出現(xiàn)，那時人口將達到16億，全國實際可利用水資源量接近合理利用水量上限，水資源開發(fā)難度極大，若不采取有效措施，屆時因缺水造成的損失將更加巨大。
海水淡化真的不錯！
據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，目前有超過20億人得不到生活所需的干凈淡水，這也是導致每年200萬人死亡的間接原因，而這些人很多卻都生活在具有漫長海岸線的國家。
常識告訴我們，人是不能喝海水的，但是生活在海里的生物卻有其獨特的“海水淡化裝置”。
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魚在吃東西的時候，部分海水就會隨食物進入腹中。但魚的皮膚表層、口腔黏膜、鰓以至所有細胞的膜都存在一種半滲透薄膜，可以讓含鹽量低的水向含鹽量高的水那一邊滲透，直至兩邊含鹽量相等為止。
魚體中的含鹽量比海水低，因此魚體中的水會自動向體外滲出。為了補償滲出的水并且保持體內一定的含鹽量水平，魚鰓里的排鹽細胞可以把大量的鹽分從血液中不間斷地提取出來，隨同黏液以高濃度狀態(tài)傳至鰓腔里，再流出體外。
紅樹林也有著類似的適應能力，比如真紅樹（屬于紅樹科）通常生長在海水淹沒最嚴重的沿海環(huán)境中，它們的根具備天然的海水淡化功能，可以通過專門的過濾器將水吸收到體內。這種方式使真紅樹可以選擇哪些分子可以進入體內，哪些需要被過濾掉。在這個系統(tǒng)的加持下，99%的鹽分在根部就會被過濾掉。
我們怎么進行海水淡化？
目前人們已研究出了多種海水淡化方法，比較常用的實現(xiàn)海水脫鹽的方法主要有三種：蒸餾法、冷凍法和反滲透法。
蒸餾法是最古老的海水淡化方法，工藝較成熟。首先把海水加熱到100℃，使海水冒出水蒸氣，然后讓那些不含鹽分的水蒸氣通過特別的管子跑到專門預備的冷凝裝置里。到了那里，水蒸氣變成了一滴滴小水珠，這些小水珠聚集在一起就成了淡水。蒸餾法簡單但耗時，而且得到的淡水十分有限，所消耗的能源也特別多。
蒸餾法
為了減少能源消耗，人們創(chuàng)造了水電聯(lián)產這種把發(fā)電與海水淡化結合為一體的、更為先進的辦法。這種方法是把大中型海水淡化廠與火力發(fā)電廠相結合，利用電廠余熱作為淡化裝置的主要能源。這樣，海水淡化的成本便大為降低。
那冷凍法是怎樣的呢？我們知道，含鹽的液體是不易結冰的，海水雖然是咸的，但它依然會結冰，人們對此疑惑不解。后來，人們嘗試著把海水冰凍，發(fā)現(xiàn)海水不但會結冰，而且結出的冰并不咸。原來當海水不完全凝結時，它會分成幾乎不含鹽的冰和濃縮的鹽水。人們把冰從鹽水中分離出來，便是冷凍法。
冷凍法
把海水變淡的另一個主要方法是反滲透法。反滲透法是用一個特殊結構的膜來過濾咸水。這種膜和平常有孔的過濾器不同，它是沒有孔的。其原理是對咸水施加足夠的壓力，鹽分等水合離子留了下來，而水卻能穿過膜，變成人們生活所需要的淡水。
反滲透海水淡化原理
中國目前的海水淡化產業(yè)發(fā)展如何？
近日，自然資源部海洋戰(zhàn)略規(guī)劃與經(jīng)濟司發(fā)布《2018年全國海水利用報告》。
據(jù)統(tǒng)計，截至2018年底，全國已建成海水淡化工程142個，產水規(guī)模120.17萬噸/日，新增海水淡化工程5個，新增規(guī)模1.25萬噸/日，最大海水淡化工程規(guī)模為20萬噸/日，主要采用反滲透和低溫多效蒸餾海水淡化技術。
材料改進才是未來
縱觀人類歷史可以清楚地發(fā)現(xiàn)，材料進步往往意味著時代的更迭。大約40年前，我們憑借只有4000字節(jié)內存的計算機將人類送上月球；40多年后的今天，一部智能手機日常就能處理640億字節(jié)的數(shù)據(jù)，這要歸功于材料科學的巨大進步。
海水是純凈水、鹽和其他礦物質的混合物。當海水經(jīng)過反滲透時，水被推著穿過一個濾膜，純凈水送往一個方向，而鹽分子則送往另一個方向。依然存留的被隔離含鹽爛泥成為濃鹽水，被送回到大海，也可使用同一過程將礦物質或其他不要的物質從原水中分離。
但是，不管分離的微粒是什么，基本的因素是濾膜。
海水淡化技術近年來發(fā)展迅猛，在各個領域都有不小的創(chuàng)新進展。然而，即使薄膜材料取得重大改進，反滲透過程仍需消耗大量新能源。如果要在產生能源的同時確保全球變暖不會加劇，能源生產所需的材料需要取得巨大突破。通過改進相關材料，光伏、太陽熱能、風能等可再生能源均可受益。也許更為重要的是，通過運用先進材料大幅改進電池技術，使能源得以有效儲存和釋放，也讓可再生能源取代傳統(tǒng)能源指日可待。
自然資源在不斷消耗，人類社會對自然資源的需求卻在不斷增長，由此引發(fā)了種種全球挑戰(zhàn)，這要求我們必須在諸多技術和社會領域持續(xù)創(chuàng)新，才有可能盡量減少緊急事件。對于大多數(shù)最為緊迫的問題，材料改進是前景廣闊的解決方案之一。
原標題:國際氣象節(jié)，談談為什么要搞海水淡化
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