海水淡化也會產生環境汙染!淡水危機應該如何解決?

海水淡化也會產生環境汙染！淡水危機應該如何解決？

 Connor Feng • 2019-02-09 21:25:25　來源：前瞻網　E2690G0

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不斷增長的人口和緊張的供水使許多地方的人們(包括中東，澳大利亞，加利福尼亞和中國)將海洋和其他鹹水水域視為飲用水的新來源。但海水淡化廠是能源密集型企業，它會產生的潛在環境危害廢物，稱為濃鹽水(由濃鹽和化學殘留物組成)，這些濃鹽水會被傾倒入海洋，注入地下或在陸地上蔓延。

儘管存在生態威脅，但我們「沒有對濃鹽水進行全面評估——例如我們生產了多少濃鹽水，」聯合國大學水資源，環境與健康研究所助理主任Manzoor Qadir說。因此，他和他的同事計算出了生產濃鹽水的數量，並且發現它比海水淡化行業之前的粗略估計值要高出50%。事實上，這個數量的濃鹽水足夠每年以30釐米的深度覆蓋整個佛羅裡達了。

Qadir說，海水淡化廠生產的濃鹽水多少取決於其水源——例如海水還是半鹹水(半水)——以及它所採用的技術類型。反滲透技術(將水推入膜中以過濾出鹽)是目前使用最廣泛的技術，它生產了世界上69%的淡化水。當使用的是海水時，它平均產生42%的水和58%的濃鹽水，「回收率」為0.42。另外兩種被稱為「加熱」技術的方法是通過將水加熱成為蒸汽來分離鹽，產生全球佔比約25%的淡化水——以及更多的濃鹽水廢物。一種稱為「多級閃蒸」的淡化過程回收率僅為0.22。

由於濃鹽水排放沒有全面的報告，Qadir和他的同事們研究了科學文獻中各種水類型和海水淡化技術組合的回收率。他們還研究了進入和流出小型工廠的水中的鹽含量，這些數據可以在這些小型工廠中找到。從這些數據點中，他們能夠計算出全球80%以上的淡化水的平均回收率。他們發現，與人們通常假設淨化每升淡水會產生一升濃鹽水不同，海水淡化的平均比例接近1.5比1。研究人員這份受到聯合國支持的研究於12月在《Science of the Total Environment》雜誌上發表。

將鹽扔回到海洋似乎不是一個環境問題。人們傾向於認為，「這是海水，它就是從那裡來的，誰在乎呢?」加州獨立水研究組織太平洋研究所的研究主任希瑟·庫利(Heather Cooley)說。人們的這種態度可能就是人們對濃鹽水在特定地點的排放影響研究很少的原因。但是，一些總體影響仍然很明顯。

根據2012年的一篇集中討論海水淡化中心：阿拉伯海灣(又名波斯)的論文指出，使用加熱技術從工廠中排放出來的濃鹽水可能會比海水更熱;這可能會「對海洋生物造成致命的影響，並可能導致物種組成和數量產生持久的變化」。另一方面，使用反滲透技術的工廠則沒有太大的熱影響。

化學品——尤其是對許多生物來說可以致死的氯——通常都會在排放前被中和。但濃鹽水廢物可能含有清潔化學品殘留物、反應副產物和設備腐蝕產生的重金屬。總部位於以色列的IDE Technologies(海水淡化技術的主要供應商)銷售和營銷副總裁Miki Tramer表示，這些化學品——至少來自該公司自己的工廠——的影響可以忽略不計。他說，在排放之前，這些化學品已經經過處理，廢水也經過了稀釋，因此含量非常少。他指出，「這不是將化學品成桶地倒入水裡。」然而，不同的海水淡化技術會在濃鹽水中產生不同程度的化學汙染。

甚至就連海水淡化行業也同意濃鹽水是一個問題。由於它比海水重，所以除非它被稀釋過，濃鹽水傾向於向其排放的沿海區域底部沉澱。過量的鹽會降低水中的溶解氧水平，使海底的動物窒息。目前的技術是在排放之前減少濃鹽水中的廢物或者將廢物中的汙染物提取出來並用於商業用途——但這樣做的成本通常很高，使得這種做法變得不現實。相反，工廠會使用其他策略來減少損害。

一種這樣的替代方案涉及將工廠建在洋流強的地方，這會有助於分散濃鹽水，但這並不總是可行的。例如，阿拉伯海灣灘比較淺，缺乏強大的洋流，並且由於上遊水壩以及該地區的人們將飲用水和灌溉用水轉移，淡水進入非常緩慢，此外阿拉伯海灣也是石油和天然氣行業鹽水排放的「容器」。所以，由於這些因素，海灣的海水現在比典型的海水還要鹹約25%，其熱點是其常規鹽度的兩倍或三倍。除了傷害海洋生物之外，極端鹽度也使得淡化海水變得更加困難和昂貴。紅海和地中海的海水也在變得越來越鹹。

一些工廠在排放時濃鹽水的時候努力使濃鹽水能夠更好地混合到海洋，工廠有的通過使用多個排放出口將其散布在更大的海域中，有的工廠通過加壓廢水流來分散它。最近在澳大利亞雪梨海水淡化廠進行的一項為期六年的研究發現，其壓力擴散器減低了排放廢鹽水的沿海地區的過量鹽度。但是異常快速的海水流動使得遊動緩慢的物種幼蟲——例如管蟲，花邊珊瑚和海綿——不能在廢水排放區域生活繁衍。研究的主要作者，新南威爾斯大學生物、地球與環境科學學院的高級研究員Graeme Clark說，同時，在高速水流條件下生活繁衍的物種——例如藤壺和雙殼類動物——的數量則增加了。該研究表明，減少極端海水鹽度危害的嘗試可以改變生活在排放區的物種的組成。考慮到水動力變化的影響，他說：「對於該行業來說，這是一個教訓，」不過，他補充說，這些影響與「高鹽度的毒性效應」相比沒那麼「險惡」。

世界上許多工廠使用的另一種方法是在排放之前將鹽水與用於冷卻附近發電廠的海水混合在一起。但是在1月份發表的一份關於聖地牙哥附近卡爾斯巴德工廠的一項研究中，研究人員發現，濃鹽水排放區的鹽度依然超過了允許的水平，並且鹽水羽流延伸到了海岸以外禁止的地方。

Cooley說，加利福尼亞州聖巴巴拉的海水淡化廠使用的一個相關方法更值得懷疑，它將濃鹽水廢物與淨化後的廢水混合在一起來將其稀釋。「我們可以淨化和重複使用(汙水)，」她說。「但對我來說，在這些汙水裡面放入一堆鹽，然後將它排放進海洋裡，衝出去再稀釋掉裡面的鹽分對我來說沒有多大意義。」

Cooley說，在許多乾旱地區，與用於減少鹽分相比，廢水再利用可能是最佳的選擇。加利福尼亞州、亞利桑那州和新加坡都是這一領域的先驅，它們將處理後的廢水用於農作物和景觀灌溉以及飲用水。Cooley指出，保護是另一個經常被忽視的解決供水減少問題的方法。一些供水系統因為洩漏原因而失去了超過一半的水。例如，相比於儘快將雨水分流，城市地區也可以擴大植被領域來保存更多的雨水。

Cooley說，在一些地方，海水淡化仍然可能發揮作用，但人們應該在耗盡更便宜、能源密集程度更低、對環境更友好的選擇之後才考慮海水淡化。

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