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作者： 记者 倪伟波综合报道 来源： 发布时间：2016-11-16 18:59:10
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水资源短缺，一直是中国乃至全世界共同面临的挑战。
据统计，全世界有半数以上的国家和地区缺乏饮用水，特别是经济欠发达的发展中国家，目前已有约70%的人口喝不上清洁水；世界已有将近80%的人口受到水荒的威胁。我国人均淡水为世界人均水平的四分之一，属于缺水国家。
联合国秘书长潘基文曾警告：“水资源稀缺预示着未来冲突将增加。人口增加和气候变化都会让水危机恶化。随着全球经济的增长，水资源短缺会日益严重。以后还会有更多的冲突出现。”
为了缓解严峻的水资源形势，除了优先节水，治理水污染等措施外，世界各国纷纷转向非传统水资源的开发。例如，以色列的城市废水利用达到90%，日本则在亚洲领先一步利用城市雨水，促进城市雨水的资源化，不仅集雨自给，还向阿拉伯国家出口雨水。
对于拥有地球上五分之一的人口、却仅仅拥有7%淡水资源的中国而言，如何满足由经济和人口增长带来的巨大需求，是中国人必须面对的问题。
早在2002年，一项宏大的水资源调配项目——“南水北调工程”正式开工建设。该项目通过东、中、西三大渠道系统将长江丰沛的水资源输往干旱少雨的北方，横穿长江、淮河、黄河、海河四大流域。全程1430公里的这一项目，中线一期工程于2014年12月12日正式通水，北京天津等地的居民就能享受由其带来的种种切身福利。
据介绍，一期工程总调水规模448亿立方米，供水面积达145万平方公里，受益人口4.38亿人。然而，正当我们为项目可能从此缓解水资源需求而喜悦的同时，刊登在《美国国家科学院学报》上的一份来自英国东英吉利大学的研究报告却毫不客气地给这一工程“泼了冷水”。
东英吉利大学称，该校编制了首份中国各省水资源转移和再分配的全面数据。数据表明，目前的水资源调整和输送不足以根除水资源供给压力。对于这一结论，来自利兹大学水研究中心的蒂洛森表示赞同：“鉴于经济和人口的持续增长，即便未来农业和工业用水效率提高，中国的调水工程可能依然难以满足需求。”
既然“南水北调”不足以解决华北地区水资源短缺的所有问题，还有其它办法能让华北地区“解渴”吗？
从长远发展来看，海水淡化便以其经济、清洁和可持续等优势，从众多办法中脱颖而出。
淡化海水 深耕海洋
海水，是一种重要的非传统水资源。从海水中提取淡水，并将海水淡化产生的浓海水用于制盐及提取钾、溴、镁等元素就是海水淡化。海水淡化水可以用于生产、生活和生态等多方面。
目前，世界范围的海水淡化大多集中在沙特、以色列等中东国家，但美国、日本和欧洲国家为了保护本国的淡水资源，也竞相发展海水淡化产业。特别是以色列和美国等国，还将海水淡化产业列入国家发展计划。
让我们来看以色列，从20世纪60年代开始，以色列就着手研究海水淡化技术，并在1999年制定了“大规模海水淡化计划”。目前，以色列已掌握海水淡化和废水利用的世界尖端技术，它不仅拥有世界上规模最大的海水淡化设施，也是世界最先进的海水淡化技术输出国。
在中国，早在20世纪50年代就开展了海水淡化研发，经过国家“六五”到“十五”科技攻关计划的支持，技术和装置都有了较大提高，基本具备了产业化条件。
“十一五”期间，国家进行了工程示范，海水淡化产业得到了快速的发展。到了“十二五”期间，海水淡化被提升到了战略性新兴产业的地位。
在我国《海水淡化产业发展“十二五”规划》中明确提出，淡化水作为水资源的重要补充和战略储备，要纳入水资源统筹规划和调配。到 2015 年，我国海水淡化产能达到 220万立方米／日以上，海水淡化对解决海岛新增供水量的贡献率达到50%以上，对沿海缺水地区新增工业供水量的贡献率达到 15%以上。
海水是不可多得的资源，不仅可以为化工业提供原材料，而且海水淡化可以很好地解决地下水缺失、农业灌溉水缺乏等问题，对降低耗能、确保水资源安全至关重要。可以说，海水淡化技术未来将成为一种“刚需”。
海水淡化“压力山大”
海水淡化是用水紧张地区的解决之道，而且按照目前缺水的现状，发展海水淡化似乎应该是众望所归的事情。然而，成本高、产能落后、供水难等现实问题却让海水淡化身陷两难之境。
首先，能源密集的特性会使海水淡化的成本高昂。目前国际上海水淡化的成本大多在0.67至2.5美元/立方米之间，最低可以达到0.5美元/立方米；而我国海水淡化的成本一般在5至8元/立方米。
“说白了，海水淡化技术就是能源换水源的技术，将海水变为淡水，自然受到能源价格波动的影响。除中东地区国家外，其它国家和地区都面临相同的成本问题。”国家海洋局如是解释。
通常，海水淡化产水成本主要由投资成本、运行维护成本和能源消耗成本构成。其中，能源成本占据总成本的一半。在我国，能源价格一向偏高；而且海水淡化设备利用率偏低，已建的大型项目利用率较低，折算到吨水上的投资折旧、设备维护费用较高；此外，北方海域海水水温较低、污染重，处理成本也会相应增加。
难以承受的成本之重，注定了海水淡化一路走来的艰辛。
再来看看海水淡化目前的产能。来自官方统计数据显示，2006年至2010年，中国的海水淡化产能每年增长近70%。然而经过最初的迅猛发展后，中国并未能实现到2015年使日淡化海水产能达到220万立方米的目标。
据近日国家海洋局发布的《2015全国海水利用报告》（不含港澳台）显示，海水淡化方面，截至去年底已建成海水淡化工程121个，日产水规模100.88万吨。
在日淡化海水产能与目标相差悬殊的情况下，却出现了大量海水淡化装置的长期闲置，产能无处安放的尴尬。
“我们的一期海水淡化项目已建成，产能为20万吨/日，而实际产水量不足7万吨/日，产能利用率不到35%。”天津北疆电厂海水淡化办公室主任李虎曾这样无奈地表示。
可就在国内一些海水淡化装置被“打入冷宫”之时，一些国外企业却开始抢分淡化海水的“地盘”。据国际脱盐协会（IDA）统计，截至2014年9月，全球淡化工程规模已达8528万吨，近10年来年均增长率保持在8%以上。其中，海水淡化的60%用于市政用水，解决了2亿多人的用水问题；26%的淡化水用于工业，其余为灌溉、旅游、军事用水等。
与之相比，中国则主要将淡化的海水用于工业领域，市政用水往往难以涉足。即便在最早开始大规模发展海水淡化的天津，淡化海水至今仍未大规模挤进市政管网。
据统计，2013年，天津市总供水量中海水淡化量为0.31亿立方米，约占全市城市建成区（市区、塘沽、汉沽、大港）总供水量的3%，其中只有一小部分接入生活用水。
“除非大部分淡化后的海水能够进入市政供水系统，否则中国的整个海水淡化产业就不可能获得快速的发展。”上海电气海水淡化部门的高级工程师范志峰（音译）说，“但是目前事实并非如此。”
而且，对海水淡化的需求常常会随着地表水和地下水的年度波动而增长和衰减，需求带来的不确定变化会直接导致未来的项目被一再搁置。对此，天津大学膜科学与海水淡化技术重点实验室主任王志感同身受。
“每当遭遇干旱时，地方官员和企业就会过来找我们并告诉我们，‘我们想要淡化海水’。”王志无奈地说，“但如果第二年雨量充沛，他们就会将这种想法抛诸脑后。”
技术创新 长路漫漫
经过50多年的研究，我国已经掌握了反渗透海水淡化技术和低温多效蒸馏海水淡化技术，在技术上取得了长足的进步。然而目前国内大型海水淡化工程仍主要使用国外技术。
据统计，目前全国已投建的海水淡化工程特别是万吨级以上工程多采用国外技术，反渗透海水淡化的核心材料和关键设备，如海水膜组器、能量回收装置、高压泵及一些化工原材料等主要依赖进口，按工程设备投资价格比，国产化率不到50%。
另据2012年中国官方发布的文件显示，在中国登记的756项与海水淡化有关的专利中，只有15%的自主知识产权属于中国。
“基础研究不足，具有自主知识产权的关键技术较少，设备制造及配套能力较弱”，这是业界人士的共识。由于海水淡化是一项技术驱动型产业，中国政府已要求国内淡化设备中的本土创新至少达到70%。
当前，国外技术垄断国内海水淡化装备市场的格局正在被逐步击破。在反渗透海水淡化关键设备中，我国目前的技术正紧跟国际水平，有些已经达到了国际先进水平。
不过就彻底为中国“解渴”而言，海水淡化仍然是一条漫长的征程。■
《科学新闻》 (科学新闻2016年9月刊 科学传播)
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