即使拥有地球海洋中的所有水,我们通过淡化水满足的人类用水需求也不到百分之零点五。* 我们目前每年使用大约960立方英里(4,000立方公里)的淡水,总体来说水资源足够使用。但是,区域性的短缺问题日益严重。
那么,为什么我们不淡化更多的水来缓解短缺和日益增长的水资源冲突呢?
问题在于,淡化水需要大量的能源。盐非常容易溶解在水中,形成强大的化学键,这些键很难断裂。能源和淡化水技术都很昂贵,这意味着淡化水的成本可能相当高。
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很难给淡化水定一个确切的美元数字——这个数字因地而异,取决于劳动力和能源成本、土地价格、财务协议,甚至水的含盐量。从海洋中生产一立方米(264加仑)的淡化水,成本可能从略低于1美元到超过2美元不等。这大约相当于美国两个人通常一天在家中的用水量。
但是,如果将水源切换到河流或含水层,一立方米水的成本可能会骤降至10到20美分,而农民通常支付的费用更少。
这意味着使用当地淡水仍然几乎总是比淡化海水更便宜。然而,这种价格差距正在缩小。例如,在加利福尼亚州这样的地方,通过寻找新的水源或建造新的水坝来满足不断增长的需求,每立方米水的成本可能高达60美分。
而且有时这些传统的“获取”水的方式不再可用。因此,预计这一成本数字将继续上升,这就是为什么加利福尼亚州现在正在认真考虑淡化,以及为什么佛罗里达州坦帕市决定建造美国最大的淡化厂的原因。
国际海水淡化协会表示,截至2007年,全球约有13,000家海水淡化厂在运营。他们每天泵出约147亿加仑(556亿升)的饮用淡水。许多这样的工厂都在沙特阿拉伯等国家,那里的石油能源便宜,但水资源稀缺。
那么,如何利用能源将盐与水分离呢?
分离盐水中的键有两种基本方法:热蒸馏和膜分离。热蒸馏涉及热:煮沸水会使其变成蒸汽——留下盐分——然后通过冷却将其收集并凝结回水。
最常见的膜分离类型称为反渗透。海水被迫通过半透膜,将盐与水分离。由于该技术通常比热蒸馏需要更少的能量,因此大多数新工厂(如坦帕的工厂)现在都使用反渗透。
淡化也有环境成本。海洋生物可能会被吸入淡化厂,杀死小型海洋生物,如幼鱼和浮游生物,从而扰乱食物链。此外,还有如何处理分离出来的盐的问题,这些盐以非常浓缩的盐水形式残留。将这种超咸的水泵回海洋可能会损害当地的海洋生物。减少这些影响是可能的,但这会增加成本。
尽管存在经济和环境障碍,但随着我们耗尽其他来源的水,淡化变得越来越有吸引力。我们过度抽取地下水,我们已经建造了比经济和环境所能承受的更多的水坝,并且我们已经利用了几乎所有可用的河流。
必须做更多的工作来更有效地利用我们现有的水资源,但随着世界人口的增加和水资源的减少,经济形势可能很快会转向支持淡化。
太平洋研究所是一家位于加利福尼亚州奥克兰的非营利性智库,致力于解决世界的水资源需求。该组织在2006年的一份题为“海水淡化,略带保留”的报告中深入审查了这些问题。彼得·格莱克还在2000年撰写了一本名为《世界之水》的书,他和他的同事在书中探讨了海水淡化和其他主题。