海水淡化|海水取之不尽用之不竭，为什么人类还面临水资源短缺的4个原因
图文自来水博士
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地球水源分布
水是生命之源 。 地球约有75%的面积被水覆盖 ， 水是地球上最丰富的资源 。 然而 ， 在地球水资源中 ， 97%都是海水 ， 0.5%是苦咸水 ， 这些盐水是不能为人类直接利用 。 剩下的2.5%水资源才是淡水 ， 但这些淡水资源大约有三分之二都封锁在冰山或永久性山地积雪中(Geise 2010) 。 陆地上 ， 淡水湖和河流的水量占地球的总水量不到1% 。
在人类的淡水使用中 ， 70%的淡水用于农业灌溉 ， 20%用于工业生产 ， 仅有10%才是居民家用(Geise 2010) 。 可以见得 ， 我们日常的饮食起居能用到的水非常少 。
因为我们大多数人都生活在城市 ， 自来水便宜且方便易得 ， 所以我们很难意识到水资源短缺的严重性 。 但是 ， 世界上有很多地方 ， 水资源匮乏 ， 无法获得安全健康的饮用水 ， 更别说自来水 。 据估计 ， 全世界10%的人口没有安全的饮用水 。 世界卫生组织统计数据表明 ， 每年约有160万人死于腹泻 ， 皆因无法获得安全且消过毒的饮用水(WHO 2004) 。
安全健康的饮用水是生命之本 。 水的重要性可见一斑 。
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世界各地淡水资源分布不均衡
国际原子能机构研究表明 ， 全球有23亿人（世界人口的1/3）生活在用水紧张的地区(郭久亦2016) 。 中东干旱地区的国家、亚洲的印度和巴基斯坦、北非的半干旱地区以及南美洲的墨西哥和智利等等都是极度缺水的国家 。
中国和俄罗斯的首都北京与莫斯科都被列为“极度缺水” ， 但这两个国家并非如此 。 美国很多地方不缺水 ， 但美国的加州却是十分缺水的地区 ， 农业灌溉已经让加州的地下水位不断下降 。
南非沿海城市开普敦 ， 曾经是南非的绿色运动前线城市 。 可是 ， 在2018年出现严重缺水 ， 政府不得不断水 ， 居民常常没有自来水 ， 无法正常洗澡做饭 ， 差点出现全城停止供水的“零水日”(Day Zero) 。 因为在2015到2018年间 ， 开普敦经历了百年来最严重的旱灾 。 幸运的是 ， 在2018年6月 ， 老天下雨了 ， 开普敦才幸免于这场“零水日”的灾难 。
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海水淡化成本高 ， 不如污水循环利用
我们一直有一个问题 ， 竟然地球上有那么多海水 ， 为什么不用海水淡化来解决人类的水资源短缺？开普敦作为一个沿海城市 ， 为什么没有用海水淡化来解决旱灾呢？原因有很多 ， 我们下面来探讨一下 。
1951年到1961年 ， 美国南部和西部遭受了长达十年的干旱 。 陶氏化学公司的科学家们面对德州一望无际的大海 ， 提出了与我们相同的问题：为什么不海水淡化呢？1961年6月21日 ， 美国总统肯尼迪就为全美第一座海水淡化厂揭幕 。 海水淡化从此成为人类解决水资源危机的希望 。
海水淡化的技术主要有两种：热蒸馏和反渗透膜 。 热蒸馏的能耗是反渗透膜的10-100倍 ， 因此 ， 越来越少被使用 。 热蒸馏主要被中东国家使用 ， 因为他们石油能源充足 ， 有足够的能量用来热蒸馏 。
反渗透膜是当前最常用的海水淡化技术 。 随着科技的发展 ， 反渗透膜性能不断提高 ， 反渗透海水淡化的能耗不断降低 。 目前 ， 科学家已将海水淡化的能耗降低到约每立方米水耗2度电 ， 非常接近其极限能耗(每立方米水耗1.6度电) ， 但即使这样 ， 海水淡化的能耗依然很高 。
其实 ， 海水淡化还不如将我们的生活污水经过处理后循环利用 。 研究表明 ， 海水淡化的碳排放量是污水循环利用的3倍 。 另外 ， 反渗透膜海水淡化会产生大量的浓缩液 ， 需要排放 ， 能产生较大的环境污染 。 因此 ， 海水淡化生产的自来水价格是由污水回用生产的自来水价格的2到3倍 。 所以 ， 很多地方提倡污水循环利用 。 在非常缺水的美国加州橙县 ， 就建有一座全世界最大的污水回用自来水厂 。
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