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谈谈为什么要搞海水淡化
来源:海洋世界传播 作者:海边思源 2020/2/11
关键词:海水淡化工程 海水脱盐 蒸馏法
国际气象节谈海水淡化？
是的，没跑题，耐住性子，看看分析——
因为全球气候变化
根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的说法，现在有大量证据表明气候系统变暖是毫无疑问的。
目前全球平均温度比一个世纪前高了0.74℃，听起来可能并不太多。
然而，在世界的许多地区，这个微小的变化足以改变降雨强度和持续时间，使得夏季更干燥、更闷热，湖泊蒸发得更快，从而引发更多的干旱，对全球淡水供应也将产生越来越大的影响。
那么，我们的水会不会用完呢？
许多人会说：胡说！我们的地球被称为“蓝色星球”。而且大多数水在被消耗后还会自然再生，怎么可能会用完呢？
然而，根据联合国的数据，到2025年，将有18亿人面临“绝对缺水”的局面，全球三分之二的人口可能面临淡水供应紧张或限制。
首先，地球上大约97%的水是咸的，并不适合农业或人类饮用。此外，绝大多数的淡水都被冻在极地冰囊里，其余大部分都在土壤中，或者在地下深处，无法获取，可供人类和其他所有陆地生命饮用的淡水少得可怜。
不幸的是，随着全球气温升高，气候变暖，饮用水和灌溉用水的需求量都将增加。在20世纪，人类对淡水的消耗增加了9倍，而以前由雨水自然灌溉的农作物则需要采用人工灌溉。
中国有多缺水？
我国水资源总量为2.8万亿立方米，居世界第6位，但人均水资源量只是世界人均水资源量的四分之一，每亩耕地水量也只有世界平均值的三分之二，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
中国水资源的时空分布很不均匀，就空间分布来说，长江流域及其以南地区，水资源约占全国水资源总量的80％，但耕地面积仅为全国的36％左右，黄河、淮河、海河流域，水资源只有全国的8％，而耕地则占全国的40％。
中国用全球7％的水资源养活了占全球21％的人口，据有关部门预测，中国缺水的高峰将在2030年出现，那时人口将达到16亿，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大，若不采取有效措施，届时因缺水造成的损失将更加巨大。
海水淡化真的不错！
据世界卫生组织估计，目前有超过20亿人得不到生活所需的干净淡水，这也是导致每年200万人死亡的间接原因，而这些人很多却都生活在具有漫长海岸线的国家。
常识告诉我们，人是不能喝海水的，但是生活在海里的生物却有其独特的“海水淡化装置”。
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鱼在吃东西的时候，部分海水就会随食物进入腹中。但鱼的皮肤表层、口腔黏膜、鳃以至所有细胞的膜都存在一种半渗透薄膜，可以让含盐量低的水向含盐量高的水那一边渗透，直至两边含盐量相等为止。
鱼体中的含盐量比海水低，因此鱼体中的水会自动向体外渗出。为了补偿渗出的水并且保持体内一定的含盐量水平，鱼鳃里的排盐细胞可以把大量的盐分从血液中不间断地提取出来，随同黏液以高浓度状态传至鳃腔里，再流出体外。
红树林也有着类似的适应能力，比如真红树（属于红树科）通常生长在海水淹没最严重的沿海环境中，它们的根具备天然的海水淡化功能，可以通过专门的过滤器将水吸收到体内。这种方式使真红树可以选择哪些分子可以进入体内，哪些需要被过滤掉。在这个系统的加持下，99%的盐分在根部就会被过滤掉。
我们怎么进行海水淡化？
目前人们已研究出了多种海水淡化方法，比较常用的实现海水脱盐的方法主要有三种：蒸馏法、冷冻法和反渗透法。
蒸馏法是最古老的海水淡化方法，工艺较成熟。首先把海水加热到100℃，使海水冒出水蒸气，然后让那些不含盐分的水蒸气通过特别的管子跑到专门预备的冷凝装置里。到了那里，水蒸气变成了一滴滴小水珠，这些小水珠聚集在一起就成了淡水。蒸馏法简单但耗时，而且得到的淡水十分有限，所消耗的能源也特别多。
蒸馏法
为了减少能源消耗，人们创造了水电联产这种把发电与海水淡化结合为一体的、更为先进的办法。这种方法是把大中型海水淡化厂与火力发电厂相结合，利用电厂余热作为淡化装置的主要能源。这样，海水淡化的成本便大为降低。
那冷冻法是怎样的呢？我们知道，含盐的液体是不易结冰的，海水虽然是咸的，但它依然会结冰，人们对此疑惑不解。后来，人们尝试着把海水冰冻，发现海水不但会结冰，而且结出的冰并不咸。原来当海水不完全凝结时，它会分成几乎不含盐的冰和浓缩的盐水。人们把冰从盐水中分离出来，便是冷冻法。
冷冻法
把海水变淡的另一个主要方法是反渗透法。反渗透法是用一个特殊结构的膜来过滤咸水。这种膜和平常有孔的过滤器不同，它是没有孔的。其原理是对咸水施加足够的压力，盐分等水合离子留了下来，而水却能穿过膜，变成人们生活所需要的淡水。
反渗透海水淡化原理
中国目前的海水淡化产业发展如何？
近日，自然资源部海洋战略规划与经济司发布《2018年全国海水利用报告》。
据统计，截至2018年底，全国已建成海水淡化工程142个，产水规模120.17万吨/日，新增海水淡化工程5个，新增规模1.25万吨/日，最大海水淡化工程规模为20万吨/日，主要采用反渗透和低温多效蒸馏海水淡化技术。
材料改进才是未来
纵观人类历史可以清楚地发现，材料进步往往意味着时代的更迭。大约40年前，我们凭借只有4000字节内存的计算机将人类送上月球；40多年后的今天，一部智能手机日常就能处理640亿字节的数据，这要归功于材料科学的巨大进步。
海水是纯净水、盐和其他矿物质的混合物。当海水经过反渗透时，水被推着穿过一个滤膜，纯净水送往一个方向，而盐分子则送往另一个方向。依然存留的被隔离含盐烂泥成为浓盐水，被送回到大海，也可使用同一过程将矿物质或其他不要的物质从原水中分离。
但是，不管分离的微粒是什么，基本的因素是滤膜。
海水淡化技术近年来发展迅猛，在各个领域都有不小的创新进展。然而，即使薄膜材料取得重大改进，反渗透过程仍需消耗大量新能源。如果要在产生能源的同时确保全球变暖不会加剧，能源生产所需的材料需要取得巨大突破。通过改进相关材料，光伏、太阳热能、风能等可再生能源均可受益。也许更为重要的是，通过运用先进材料大幅改进电池技术，使能源得以有效储存和释放，也让可再生能源取代传统能源指日可待。
自然资源在不断消耗，人类社会对自然资源的需求却在不断增长，由此引发了种种全球挑战，这要求我们必须在诸多技术和社会领域持续创新，才有可能尽量减少紧急事件。对于大多数最为紧迫的问题，材料改进是前景广阔的解决方案之一。
原标题:国际气象节，谈谈为什么要搞海水淡化
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