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第5章 认识神秘的海洋(5)

很早以前就有人设想把从南北极漂浮出来的冰山,拖到像中东那样干旱的地区海岸,作为淡水资源应用。近年来,就有块面积达2900平方千米,相当于卢森堡国那样大的冰山,从南极冰盖上脱离出来,其淡水储量达29亿吨,可供全世界每人约半吨水。

海底淡水是指自然界赋存于海底之下具有较大空隙度的地层或构造中的淡水资源,以及沿着这些含水地层或构造在海底的出口喷涌而成的海底淡水泉或者弥散型海底淡水泉。

在美国佛罗里达州和古巴之间,海面上有一个直径30米的淡水区,水色、温度与周围海水皆异,人称“淡水井”。在我国福建省古雷半岛东边,有个岛屿,距该岛500米的海面上也有一个淡水区,叫“玉带尔”。他们都是海底喷泉,因离岸不远,海底的含水构造都是和陆地含水构造相连的,喷出的淡水由陆地予以补给。像这样的“海泉”在美国发现200多处,在我国沿海地区的近海域也发现几十处。

2007年10月,在距离浙江舟山嵊泗县21千米的海洋上,成功打出了一口淡水井,每小时淡水喷涌量达到近120吨。经化验,虽然该井水中含的氯离子偏高些,但已经非常接近饮用水。经过处理后,这些淡水有望成为舟山居民生活用水的理想水源,而如果能把这些淡水运往缺水的嵊泗县,将从根本上解决8万多人的用水问题。

海水淡化

海水是海洋里最重要的自然资源,它本身就是取之不尽用之不竭的宝藏。在全世界发生淡水资源危机的情况下,如果能在浩瀚的咸海水中寻找到甘甜的淡水,这对我们来说,无疑是最为宝贵的财富。

在科学不发达的古代,人们就幻想着从大海中取得淡水。传说中,观音菩萨有一种神奇的本领:只要将手中的杨柳枝条轻轻一甩,咸成的海水就变成甘露了。今天,幻想已变成现实,世界上已有1亿人口喝上了淡化的海水。

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水,而剩下的则为含高盐的卤水的一种水处理技术。世界上第一个海水淡化工厂于1954年建于美国,现在仍在得克萨斯的弗里波特运转着。佛罗里达州基韦斯特市的海水淡化工厂是世界上最大的一个,它供应着城市用水。

海水淡化主要有蒸馏、冻结、反渗透、离子迁移、化学法等办法。有人估计,海水淡化可能是21世纪诞生出的一种新型的生产淡水的未来水产业。就目前科学技术水平而言,海水淡化的成本还是比较高。最简单的方法是蒸馏法,将水蒸发而盐留下,再将水蒸气冷凝为液态淡水。早在公元前4世纪,古希腊的科学家亚里士多德就通过实验发现,加热烧开的咸水所产生的水蒸气中不含盐分,冷凝而成的水珠不再有咸味。这个实验可以说是世界上最早的一次海水淡化实验。蒸馏法是迄今海水淡化的一种主要方法,在中东各国得到广泛使用。这个过程与海水逐渐变咸的过程是类似的,只不过人类要攫取的是淡水。蒸馏法的最大优点是一举两得:在获得淡水的同时,又可利用蒸汽发电,使电力和海水淡化联合发展。这种方法的缺点是造水的能耗和装置造价太高。实际上,在中东,用这种方法得到的淡水价格比石油价格贵得多。是名副其实的“水贵如油”。另一个海水淡化的方法是冷冻法,冷冻海水,使之结冰,在液态淡水变成固态的冰的同时,盐被分离了出去,像海冰—样。

两种方法都有难以克服的弊病。蒸馏法会消耗大量的能源,并在仪器里产生大量的锅垢,相反得到的淡水却并不多。这是一种很不划算的方式。冷冻法同样要消耗许多能源,得到的淡水却味道不佳,难以使用。

反渗透法是一种较好的海水淡化方式。这种方法利用半透膜来达到将淡水与盐分离的目的。在通常情况下,半透膜允许溶液中的溶剂通过,而不允许溶质透过。由于海水含盐高,如果用半透膜将海水与淡水隔开,淡水会通过半透膜扩散到海水的一侧,从而使海水一侧的液面升高,直到一定的高度产生压力,使淡水不再扩散过来。这个过程就是渗透。如果反其道而行之,要得到淡水,只要对半透膜中的海水施以压力,将海水压入反渗透膜,这种膜只允许海水中的水分子透过,而将绝大部分盐分子截住,就会使海水中的淡水渗透到半透膜外,而盐却被膜阻挡在海水中。这就是反渗透法。

反渗透法最大的优点就是节能,生产同等质量的淡水,它的能源消耗仅为蒸馏法的四十分之一。因此,从1974年以来,世界上的发达国家不约而同地将海水淡化的研究方向转向了反渗透法。

在新兴的反渗透法研究方兴未艾的时候,古老的蒸馏法也改弦易辙,重新焕发了青春。

常识告诉我们,水在常温常压下要加热到100摄氏度才沸腾,产生大量的水蒸气。传统的蒸馏法只考虑了通过升高温度获得水蒸气的方式,耗能巨大。而新的方法根据蒸发冷却的方式不同,分成多级闪蒸和多效蒸馏两种。其中,多级闪蒸是把经过适当加温的海水,送入人造的真空蒸馏室中,将热海水突然减压,海水中的淡水会在瞬间急速蒸发,全部变成水蒸气。许多压力逐渐降低的真空蒸馏室连接起来,就组成了大型的海水淡化工厂。如果海水淡化工厂与热电厂建在一起,利用热电厂的余热给海水加温,成本就更低了。目前世界最大规模:工程在沙特阿拉伯,日产45万吨;多效蒸馏是在蒸汽冷却的同时,持续蒸发进而得到淡水,代表性工程在西班牙,日产3.5万吨。

现在世界上的大型海水淡化工厂,大多采用新的蒸馏法。在西亚盛产石油的国度,往往土地“富得流油”,却打不出一口淡水井。水比油贵的现实,使海水淡化工厂如雨后春笋般出现在西亚的海岸线上。波斯湾沿岸地区,有些国家的淡化海水已经占到了本国淡水使用量的80%~90%。

我国研究海水淡化技术起始于20世纪50年代,经过40多年的发展,已组建了专门的海水淡化科研开发机构,形成了一批专门人才队伍,并掌握了反渗透法、蒸馏法等多项海水淡化技术。截至2006年底,中国日淡化海水能力接近15万吨,比上一年翻了一番。沿海地区正在不断扩大海水淡化和综合利用的生产规模。

因此接下来我国必须围绕制约海水淡化成本降低的关键问题,研发出具有自主知识产权的海水淡化新技术、新工艺、新装备和新产品,提高关键材料和关键设备的国产率,增强自主建设大型海水淡化工程的能力,以达到从。海水中取水。的目的。

地球村的危机

科技的发展,缩短了人们之间的距离,也使地球变得越来越小。人类面临着许多世界性的问题催化着全球意识的不断提升。

全球意识的形成,最初是以航海、探险、贸易甚至战争的形式开始的。

中国人早在汉代以前,就开辟了一条由沿海各港口通向世界的海上丝绸之路。这条不同凡响的海上贸易之路带来了中国古代的繁荣,也把发达的汉民族文化传向大洋彼岸的异国他乡。

亚历山大、成吉思汗、铁木儿等都曾掀起过汹涌而短暂的征服世界的浪潮。为了探索世界的尽头,人们还从事了大规模的海上冒险。在这一过程中,威金人曾经到达过美洲。15世纪,欧洲出现了资本主义萌芽,为了寻找财富和黄金,商人纷纷扬帆远征,海洋成了冒险家的乐园。由此开始,人类进入海洋时代。1521年,麦哲伦的环球旅行证实了大地为球形。

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