海水淡化的利大於弊嗎？

位於迪拜阿拉伯灣海岸的現代化海水淡化廠。

海水淡化是通過去除鹽和其他礦物質將海水轉化為飲用水的過程。儘管從古代開始就使用了基本形式的海水淡化，但直到20世紀中期，工業規模的海水淡化方法才在世界各地水不安全的沿海社區得到廣泛應用。今天，150多個國家的大約3億人每天從大約2萬個海水淡化廠獲得水。

地球上只有2.5%的地表水是淡水，其中只有一小部分是可用的，適合人類消費隨著氣候變化的加劇，海水淡化為飲用水和灌溉提供了替代水源。然而，它也有重大的環境影響。新興技術可以幫助減輕其中的一些影響，但是海水淡化需要在滿足人類對淡水資源日益增長的需求和該過程加劇的環境問題之間進行權衡。

工藝與技術

技術員關閉海水淡化廠的閥門。

縱觀歷史，人們使用各種蒸餾和過濾的方法來補充淡水供應。但直到20世紀中期，海水淡化才成為一個大規模的工業過程，能夠向主要人口中心供水。今天，有三種基本的海水淡化技術被廣泛使用：膜技術、熱技術（蒸餾）和化學工藝。目前，膜技術和熱技術是最常用的脫鹽方法。

熱蒸餾

熱脫鹽包括將水煮沸直到蒸發，留下鹽。水蒸氣，現在是無鹽的，然後通過冷凝被收集起來。大規模實現這一目標所需的熱能來自蒸汽發生器、廢熱鍋爐或從發電站的渦輪機中提取蒸汽。

最流行的熱技術之一是多級閃蒸（MFS），這是一種建造和操作相對簡單的設備，但能耗極高。根據國際水協會的說法，如今，MSF海水淡化在中東地區最為普遍，那裡豐富的化石燃料資源使其成為可能。

膜分離

膜脫鹽的基本技術包括應用高壓迫使鹽水通過幾個微小的半透膜。這些膜允許水通過，但不允許溶解的鹽通過。這聽起來很簡單，但這是另一項非常耗能的工作。最常見的膜處理方法是反滲透，最早於20世紀50年代開發，並於20世紀70年代商業化。這是目前在中東和北非以外使用最廣泛的一種海水淡化技術。

環境效益及後果

海水淡化是支援靠近鹹水或微鹹水源的乾旱易發社區的水安全和恢復力的一項重要技術。通過減少對地下水、河流和湖泊等淡水資源的需求，海水淡化可以説明保護依賴這些水資源的棲息地。

雖然價格昂貴，但海水淡化通常是一種可靠的當地清潔水源，不僅供人類使用，也供農業使用。農村缺水地區的小型海水淡化設施可以幫助確保一些最脆弱社區的水安全。大型設施可以在確保城市居民獲得安全可靠的飲用水方面發揮重要作用。隨著氣候變化加劇乾旱並導致淡水資源的數量和品質下降，未來幾年海水淡化的使用可能會擴大。

但海水淡化並非沒有缺點。最大的擔憂是它的能源足跡，產生並排放回海洋的廢水量，以及在這一過程的兩端對海洋生物的有害影響。隨著越來越多的設施投入使用，社區尋求更適應氣候變化的水供應，海水淡化不會消失。新技術可能會減少一些對環境的影響。

能源使用

絕大多數海水淡化廠仍以化石燃料為動力。這意味著海水淡化會導致溫室氣體排放，加劇氣候變化。然而，可再生能源海水淡化設施確實存在，但到目前為止大多局限於小規模運營。正在努力使它們更普遍和更經濟有效。最近的證據表明，可再生能源的海水淡化幾乎可以在任何有海水或微鹹水的地方使用。

太陽能、風能和地熱已經為新的海水淡化設施提供了可行的動力，而太陽能是可再生能源海水淡化廠最常用的能源來源。替代風能和太陽能等可再生能源的混合方法可能在能源生產波動期間提供更高的可靠性。利用海洋能源淡化海水是另一個新興的研究領域。

此外，正在開發的一些技術旨在提高海水淡化的能源效率。正向滲透是一項新興技術。另一種方法是使用低溫熱脫鹽，即在較低溫度下蒸發水以減少能源消耗，然後將其以液體形式重新形成。美國國家可再生能源實驗室在一項研究中詳細介紹了利用地熱能為低溫熱脫鹽提供動力，像這樣的低能源密集型技術可能與可再生能源很好地結合在一起。

對海洋生物的影響

用於海水淡化的一半以上的海水最終變成了鹹水，其中混入了在凈化過程中添加的有毒化學物質。高壓噴射器將這些廢水衝回海洋，威脅著海洋生物。

最近的一項研究發現，廢水中的鹽水含量比以前估計的要多50%。將廢水排放回海洋的標準差別很大。在一些地區，特別是阿拉伯灣、紅海、地中海和阿曼灣，海水淡化廠經常聚集在一起，不斷地將熱排放到沿海淺水中。這會提高海水的溫度和鹽度，降低整體水質，對沿海海洋生態系統產生不利影響。

最初吸入的海水也會對海洋生物造成威脅。從海裡取水會導致魚類、幼蟲和浮遊生物的死亡，因為它們不經意地被拉進了海水淡化廠。每年，數以百萬計的魚類和無脊椎動物被吸入海水淡化設施，被困在進水螢幕上。那些小到能夠通過篩網的微粒進入系統，在化學鹽水處理過程中死亡。

設計上的改變可能會減少在這個過程中被殺死的海洋生物的數量，包括使用更大的管道來減緩水的攝入，這使得魚類在被困之前可以游出並逃脫。新技術可以減少流入海洋的廢水量，並更有效地分散這些廢物，以減輕對海洋生物的影響。但這些干預措施只有在得到採納和適當執行的情況下才能發揮作用。

邁向更多數據，更好標準

用可再生能源為海水淡化系統供電，以及建造能夠減輕對海洋生物潛在危害的設施，都需要在研究方面進行投資，以便更好地了解環境影響，並利用這些數據為設計和運營工廠制定更好的法規。一個有用的例子來自加利福尼亞州，該州在其海水品質控制計劃中頒布了《海水淡化修正案》。該法案要求在全州範圍內對海水淡化設施實施統一的審批程式，要求達到一定的選址、設計和操作標準，以盡量減少對海洋生物的危害。

好處大於環境影響嗎？

據聯合國統計，約有23億人生活在缺水國家。40億人——將近世界人口的三分之二——一年中至少有一個月嚴重缺水。隨著乾旱加劇和淡水枯竭，這些數位可能還會增加。

水資源管理者和政策制定者知道，海水淡化不是水安全的唯一解決方案。它太貴了，而且它不能保證淡水的無限供應，而不會對我們不斷增長的全球人口造成環境後果。相反，它必須與智慧節水技術相結合，以防止農業、住房、採掘和工業部門的浪費。投資節水是一種環境成本低得多的替代策略。

世界各地水資源匱乏的城市正在展示如何通過限制使用和創新策略（如中水回收和廢水再利用）相結合來實現節約用水。例如，2021年，內華達州的拉斯維加斯永久禁止種植裝飾性草坪，這是該市對用水施加的幾項限制之一，因為其主要水源米德湖的水位已達到危險的低水準。與此同時，該地區的水區使用高科技廢水處理工藝來凈化灰水和污水，供當地高爾夫球場、公園和企業再利用，並將部分清潔水返回米德湖供未來使用。

人類將需要使用書本上的每一個技巧——還有一些我們還沒有想到的技巧——來確保為不斷增長的人口提供安全、穩定的水供應。新的海水淡化技術當然是其中之一，但海水淡化必須與強有力的、一致的標準和執行相結合，以確保成本不會超過收益。