今年初我国西南地区遭受了大面积的旱灾令人扼腕,而1、2月份环渤海地区的海冰灾害也让人记忆犹新。可否让有害的冰变成有用的水?我国科学家的研究已取得重大突破,可说居世界领先水平。 据国家海洋环境监测中心海洋环境动力研究室主任陈伟斌介绍,海冰淡化是1995年由现任的北京师范大学副校长史培军等人提出来的新概念,而这一概念是国际上属首创。它提出的背景是中国北方缺水,这种情况在经济发达的环渤海地区尤其严重。 海冰由固体淡水冰晶与液体盐水卤胞所构成,是固、液两相共存的复合体。海冰淡化其实就是实现淡水冰晶与盐水卤胞的分离过程。研究人员根据海冰的内部结构特征,先后提出了微波法、混合法、挤压法、重力法、离心法等海冰脱盐方法。经反复实验,专家认为按现有技术水平和能力,可用于大规模海冰淡化工程的脱盐方法是海冰重力脱盐和海冰离心脱盐两种方法。 天然优势助推海冰淡化 冬天自然冻结后,渤海海域海冰盐度可降至6‰至8‰之间;对渤海海冰淡化水的检测结果令科研人员十分惊奇。 陈伟斌说,从技术层面上来讲,海水淡化有一种方法本身也要靠海水冻结,由于它需要几次冻结,成本高、耗能也高,加上设备复杂,因此没有像蒸馏法、膜技术法、电渗析法那样成为海水淡化的主流方法。在正常情况下,渤海海域海水的盐度在32‰左右,但在冬天自然冻结后,这里海冰的盐度在6‰至8‰之间,低的时候可以降至4‰至6‰,不需任何手段就能自动将大部分盐分去除掉,剩下的盐分则可通过技术层面解决。目前,海冰淡化成本已下降为每立方米5元左右,充分显示出海冰作为淡水资源进行产业化开发利用的可行性。今后,随着规模的扩大和技术的逐步成熟,其成本有可能进一步降低。 那么,渤海作为我国污染严重地区之一,由渤海海冰淡化出来的淡水品质是否存在问题,可不可用?为此,作为水质检测权威部门的国家海洋环境监测中心专门进行了化验,化验结果令科研人员十分惊奇:与我国地表淡水资源的国家标准的34项指标相比,利用渤海海冰产出的淡化水除氯离子、硫酸根离子超标外,其他均符合地表水标准,而这两项超标指标并非因污染造成,而是天然水质本身的原因,完全可通过淡化技术予以解决。由此表明,海水结冰过程是个净化的过程。实验证明,海冰脱盐后可达到水库、河流等地表水一类水标准。 海冰淡化工艺流程 海冰淡化从工艺上来说,包括采集、输送、脱盐、存储等四大流程。海冰采集分为岸边采集和海上采集两种形式,海冰输送分为传动输送和气动输送两种形式。 目前研究人员根据海冰微结构特点,利用离心原理对冰体内的卤水胞进行分离,利用控温方法扩充冰内的盐水通道,攻克了海冰固态淡化的关键技术,自主研制出了海冰离心脱盐机、海冰控温冻融脱盐装置、海冰重力脱盐装置、海冰融水反渗透脱盐设备,完成了从海冰采集、输送到脱盐、存储的完整工艺过程,获得的海冰淡水盐度为2‰以下,达到国家水源地的水质标准。 每年的11月中下旬到翌年的3月下旬是渤海的结冰期,平均冰期约为120天左右。其中辽东湾冰期最长,大约140多天。科研人员据此测算,环渤海地区储存的海冰正常年份平均可开采量100亿立方米(淡水转化率为90%),而这还只是一次性资源的利用。相关研究表明,海冰经开采后还会再生长,如果按年平均生长4次至5次计算,其可利用资源量更加可观。这对于经济发达、人口众多,而又严重缺水的环渤海地区来说,其作用和影响可想而知。 令人高兴的是,经过近10年的努力,我国开展的海冰淡化技术研究已取得重大突破,可以让海冰变害为利,成为北方急需的淡水资源。这样既可缓解环渤海地区的缺水问题,又能减轻海冰灾害带来的危害。(记者闫平)
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