海水淡化是什么?它如何影响环境?beplay体育官网电脑

海水淡化是通过去除盐分和其他矿物质将海水转化为饮用水的过程。尽管海水淡化的基本形式自古以来就被使用，但直到20世纪中期，工业规模的海水淡化方法才广泛应用于全球水不安全的沿海社区。今天，150多个国家的大约3亿人每天从大约2万个海水淡化厂获得水。

地球上只有2.5%的地表水是淡水，其中只有一小部分是可用的，适合人类消费。随着气候变化的加剧，海水淡化提供了替代饮用水和灌溉来源。然而，它也有重大的环境影响。beplay体育官网电脑新兴技术可以帮助减轻这些影响，但海水淡化是在满足人类对淡水资源日益增长的需求和这一过程加剧的环境问题之间的权衡。beplay体育官网电脑

工艺与技术

纵观历史，人们使用了各种蒸馏和过滤的方法来补充淡水供应。但直到20世纪中期，海水淡化才成为一个大规模的工业过程，能够向主要人口中心供水。今天，广泛使用的海水淡化有三种基本类型:膜技术、热技术(蒸馏)和化学工艺。目前，膜技术和热技术是最常用的海水淡化方法。

热蒸馏

热脱盐包括将水煮沸直到蒸发，留下盐。水蒸气，现在是无盐的，然后通过冷凝被重新收集。大规模实现这一目标所必需的热能来自蒸汽发生器、废热锅炉或从发电站涡轮机中提取蒸汽。

最流行的热技术之一是多级闪蒸(MFS)，这是一种建造和操作相对简单，但耗能极高的设备。今天，根据国际水协会的说法，MSF海水淡化在中东地区最为普遍，那里丰富的化石燃料资源使这种方法可行。

膜分离

膜脱盐的基本技术包括应用高压迫使盐水通过几个微小的半透膜。这些膜允许水通过，但不允许溶解的盐通过。这听起来很简单，但却是一项非常耗能的工作。最常见的膜工艺是反渗透，最早在20世纪50年代开发，在20世纪70年代商业化。这是目前中东和北非以外使用最广泛的脱盐方式。

beplay体育官网电脑环境效益和后果

海水淡化是一项重要技术，可用于支持靠近咸水源地的干旱、易干旱社区的水安全和恢复能力含盐的水。通过减少对地下水、河流和湖泊等淡水资源的需求，海水淡化可以帮助保护依赖于这些水资源的栖息地。

尽管价格昂贵，但海水淡化通常是当地可靠的清洁水源，不仅供人类使用，还可用于农业。农村缺水地区的小规模海水淡化设施有助于确保一些最脆弱社区的水安全。大型设施可以在确保城市居民获得安全可靠的饮用水方面发挥重要作用。海水淡化的应用可能会在未来几年扩大气候变化加剧干旱并导致淡水资源的数量和质量不断下降。

但是海水淡化并非没有缺点。最大的担忧是它的能源足迹，产生和释放回海洋的废水量，以及在这一过程两端对海洋生物的有害影响。随着越来越多的设施投入使用，社区寻求更适应气候变化的水供应，海水淡化不会消失。新技术可能会减少一些对环境的影响。beplay体育官网电脑

能源使用

绝大多数海水淡化厂仍然使用化石燃料。这意味着海水淡化会导致温室气体排放和气候变化恶化。然而，可再生能源的海水淡化设施确实存在，但到目前为止主要是这样只限于小规模作业．人们正在努力使其更加普遍和更具成本效益。最近的证据表明，可再生能源的海水淡化几乎可以在任何有海水或半咸水的地方工作。

太阳能、风能和地热已经为新的海水淡化设施提供了可行的能源选择，太阳能是可再生海水淡化厂最常见的能源来源。在能源产量波动时期，替代风能和太阳能等可再生能源的混合方法可能提供更高的可靠性。利用海洋能源进行海水淡化是另一个新兴的研究领域。

此外，正在开发的一些技术旨在提高海水淡化的能源效率。正向渗透是一项显示出前景的新兴技术。另一种方法是使用低温热脱盐，在较低的温度下将水蒸发以减少能源消耗，然后将其重新以液体形式存在。像这样的低能源密集型技术可能与可再生能源很好地结合在一起，正如国家可再生能源实验室探索用地热能为低温热脱盐提供动力的这项研究所详细描述的那样。

对海洋生物的影响

用于海水淡化的一半以上的海水最终都变成了含盐废水，与净化过程中添加的有毒化学物质混合在一起。高压射流将这些废水冲回海洋，威胁到海洋生物。

最近的一项研究发现，废水中盐水的含量比之前估计的多50%。将废水排入海洋的标准差别很大。在一些地区，特别是阿拉伯湾、红海、地中海和阿曼湾，海水淡化厂经常聚集在一起，不断地向浅海倾倒温暖的排放物。这会提高海水温度和盐度，降低整体水质，对沿海海洋生态系统产生不利影响。

最初的海水摄入也会给海洋生物带来风险。从海里取水会导致鱼类、幼体和浮游生物的死亡，因为它们被不经意地拉进了海水淡化厂。每年，数以百万计的鱼类和无脊椎动物被吸进海水淡化设施，并被困在进水屏幕上。那些足够小的颗粒通过筛管进入系统，并在化学盐水处理过程中死亡。

设计上的改变可能会减少在这一过程中杀死的海洋生物的数量，包括使用更大的管道放慢喝水的速度这可以让鱼在被困之前游出来逃跑。新技术可以减少流向海洋的废水量，并更有效地分散这些废物，以减轻对海洋生物的影响。但这些干预措施只有在被采纳并得到适当执行的情况下才能发挥作用。

更多的数据，更好的标准

用可再生能源为海水淡化系统供电，以及建造减轻对海洋生物潜在危害的设施，都需要投资于研究，以更好地了解环境影响，并利用这些数据制定更好的设计和运营工厂的法规。beplay体育官网电脑一个有用的例子来自加利福尼亚，它颁布了海水淡化修正案对其海洋水质控制计划。该法案要求在全州范围内对海水淡化设施进行一致的审批，要求满足特定的选址、设计和操作标准，以最大限度地减少对海洋生物的危害。

益处大于环境影响吗?beplay体育官网电脑

根据联合国的数据，约有23亿人生活在水资源紧张的国家。40亿人——接近世界人口的三分之二——每年至少有一个月经历严重的水资源短缺。随着干旱加剧和淡水枯竭，这些数字可能还会增加。

水资源管理者和政策制定者知道，海水淡化不是水安全的唯一解决方案。它太贵了，而且也不能保证源源不断的淡水供应不会对不断增长的全球人口造成环境影响。beplay体育官网电脑相反，它必须与智能节水技术相结合，以防止农业、住宅、采掘和工业部门的浪费。投资于节约用水代表了一种环境成本低得多的替代策略。beplay体育官网电脑

世界各地缺水的城市正在展示如何通过限制使用和创新策略(如灰水回收和废水回用)的结合来实现水资源保护。例如，2021年，内华达州的拉斯维加斯实施了一项永久禁止装饰草该市对用水的几项限制之一，因为其主要水源米德湖的水位已降至危险的低水平。同时，该地区的水区采用高科技的废水处理工艺来处理净化污水和污水供当地高尔夫球场、公园和企业重复使用，并将一部分清洁水返回米德湖供未来使用。

人类将需要使用书本上的每一个技巧——还有一些我们还没有想到的技巧——来确保为不断增长的人口提供安全稳定的水供应。新的海水淡化技术肯定会是其中之一，但海水淡化必须与强有力的、一致的标准和执法相结合，以确保成本不会超过收益。