即使擁有地球海洋中的所有水,我們透過淡化水滿足的人類用水需求也不到百分之零點五。* 我們目前每年使用大約960立方英里(4,000立方公里)的淡水,總體來說水資源足夠使用。但是,區域性的短缺問題日益嚴重。
那麼,為什麼我們不淡化更多的水來緩解短缺和日益增長的水資源衝突呢?
問題在於,淡化水需要大量的能源。鹽非常容易溶解在水中,形成強大的化學鍵,這些鍵很難斷裂。能源和淡化水技術都很昂貴,這意味著淡化水的成本可能相當高。
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很難給淡化水定一個確切的美元數字——這個數字因地而異,取決於勞動力和能源成本、土地價格、財務協議,甚至水的含鹽量。從海洋中生產一立方米(264加侖)的淡化水,成本可能從略低於1美元到超過2美元不等。這大約相當於美國兩個人通常一天在家中的用水量。
但是,如果將水源切換到河流或含水層,一立方米水的成本可能會驟降至10到20美分,而農民通常支付的費用更少。
這意味著使用當地淡水仍然幾乎總是比淡化海水更便宜。然而,這種價格差距正在縮小。例如,在加利福尼亞州這樣的地方,透過尋找新的水源或建造新的水壩來滿足不斷增長的需求,每立方米水的成本可能高達60美分。
而且有時這些傳統的“獲取”水的方式不再可用。因此,預計這一成本數字將繼續上升,這就是為什麼加利福尼亞州現在正在認真考慮淡化,以及為什麼佛羅里達州坦帕市決定建造美國最大的淡化廠的原因。
國際海水淡化協會表示,截至2007年,全球約有13,000家海水淡化廠在運營。他們每天泵出約147億加侖(556億升)的飲用淡水。許多這樣的工廠都在沙烏地阿拉伯等國家,那裡的石油能源便宜,但水資源稀缺。
那麼,如何利用能源將鹽與水分離呢?
分離鹽水中的鍵有兩種基本方法:熱蒸餾和膜分離。熱蒸餾涉及熱:煮沸水會使其變成蒸汽——留下鹽分——然後透過冷卻將其收集並凝結回水。
最常見的膜分離型別稱為反滲透。海水被迫透過半透膜,將鹽與水分離。由於該技術通常比熱蒸餾需要更少的能量,因此大多數新工廠(如坦帕的工廠)現在都使用反滲透。
淡化也有環境成本。海洋生物可能會被吸入淡化廠,殺死小型海洋生物,如幼魚和浮游生物,從而擾亂食物鏈。此外,還有如何處理分離出來的鹽的問題,這些鹽以非常濃縮的鹽水形式殘留。將這種超鹹的水泵回海洋可能會損害當地的海洋生物。減少這些影響是可能的,但這會增加成本。
儘管存在經濟和環境障礙,但隨著我們耗盡其他來源的水,淡化變得越來越有吸引力。我們過度抽取地下水,我們已經建造了比經濟和環境所能承受的更多的水壩,並且我們已經利用了幾乎所有可用的河流。
必須做更多的工作來更有效地利用我們現有的水資源,但隨著世界人口的增加和水資源的減少,經濟形勢可能很快會轉向支援淡化。
太平洋研究所是一家位於加利福尼亞州奧克蘭的非營利性智庫,致力於解決世界的水資源需求。該組織在2006年的一份題為“海水淡化,略帶保留”的報告中深入審查了這些問題。彼得·格萊克還在2000年撰寫了一本名為《世界之水》的書,他和他的同事在書中探討了海水淡化和其他主題。
