如果你口渴了，到海边来一杯清凉的海水怎么样？不，不要把这个玩笑当真！人类是不能喝海水的。但是，海水可以转化成淡水，这个过程被称为海水淡化，它在世界各地越来越多地被用来为人们提供淡水。虽然世界许多地区有或可以获得充足的饮用淡水，但是还有许多地区（如荒漠、干旱地区，内陆无水区），淡水非常短缺。而且，随着人口的持续增长，淡水短缺将更频繁地发生。在某些地区，人们正饮用由海水转化而来的淡水。
便携式充气太阳能蒸馏器。它可以放在海水、河流和池塘中使用，在短期至中期提供饮用淡水。带包装尺寸为32厘米×27厘米×7厘米，重1.2千克 / www.solarwaterstill.co.uk
将海水转化为淡水必须克服的“简单”障碍是去除海水中的溶解盐。这似乎就像在大锅里煮沸海水，再收集水蒸气并将其冷凝成淡水（蒸馏）一样简单。其他方法也是可用的。但这些技术流程必须能大规模进行，才能满足大群体的需要。而且，目前的流程成本高昂、能源密集，涉及大规模设施。
煮沸水壶里面的海水，收集水蒸气并将其冷凝成淡水（蒸馏）/Ellie Thomas，survival-mastery.com
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海水的含盐量
海水含有大量的溶解盐。水中溶解盐的质量分数曾经用“ppm（百万分之几）”表示。“水中溶解盐的含量为10000 ppm”表示水的质量的1%来自溶解盐（溶解盐的质量分数为1%）。
海水中溶解盐的质量分数约为3.5%。
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全球对淡水的需求
淡水资源的稀缺和对额外供水的需求在世界许多干旱地区已经成为至关重要的问题，而且将变得越来越重要。许多干旱地区根本没有河流、湖泊等地表水形式的淡水资源，可能只有有限的地下水资源。随着含水层中的水越来越多地被提取出来，一些地下水变得越来越咸。大自然利用太阳能将海水蒸发，产生雨水。雨水是地球上淡水的主要来源。
根据国际脱盐协会（IDA）2019年的数据，全球有超过3亿人从海水淡化厂获取淡水。美国最大的海水淡化厂——卡尔斯巴德（Carlsbad）海水淡化厂位于加利福尼亚州。它生产了周边地区约310万人使用的淡水的10%，其成本约为其他水源的2倍。至2019年，美国加利福尼亚州有11家海水淡化厂，另有10家海水淡化工厂建设计划已被提出。世界上最大的海水淡化厂——索里克（Sorek）海水淡化厂位于以色列特拉维夫以南，每天生产约52万立方米的饮用水。相比之下，卡尔斯巴德海水淡化厂每天生产约19万立方米的水。
2015年，美国一些州的公共水源就已包括经过处理以减少溶解盐的淡化海水或微咸地下水。据报道，美属维尔京群岛、得克萨斯州、佛罗里达州和马萨诸塞州每天共抽取约2.7万立方米的咸水补充公共水源；佛罗里达州、加利福尼亚州、得克萨斯州、弗吉尼亚州、堪萨斯州和犹他州每天共抽取100万立方米的咸水用于公共供水。
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海水淡化的另一种方法：反渗透
盐水脱盐的另一种方法是“反渗透（reverse osmosis）”。简单来说，就是含有溶解盐分子的水被迫通过半透膜（本质上是一个过滤器），其中较大的盐分子不会通过膜孔，但较小的水分子会通过。
反渗透是淡化盐水的有效手段，但它比其他方法更昂贵。随着未来价格的下降，使用反渗透装置淡化海水可能会变得更加普遍。
位于西班牙巴塞罗那的反渗透海水淡化厂/AP Photo/Emilio Morenatti
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海水淡化水的用途
我们想到海水淡化时，倾向于关注饮用淡水。其实，淡化海水不仅是为家庭/市政用途生产的。海水淡化还能为农业灌溉提供淡水，用于对水质要求高的工艺，如使用锅炉的工艺，以避免水垢积聚。海水淡化还可以用于药品、半导体、硬盘等的制造。
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海水淡化不是现代科学
蒸馏脱盐是人类最早的水处理方法之一，至今仍常用。在古代，许多地区的人在船上使用蒸馏的方法将海水转化为饮用水。如今，世界上许多干旱地区的海水淡化厂将海水转化为饮用水，并处理被天然和非天然污染物污染的水。蒸馏可能是能最大限度减少污染物，并最广泛使用的一种水处理技术。
在自然界中，这一基本过程负责水循环。太阳提供能量，使水从湖泊、海洋和溪流等蒸发。水蒸气与较冷的空气接触，重新凝结形成露水或雨水。通过使用替代的加热源和冷却源，可以人工模拟这一过程，并且可以使它比在自然界中进行得更快。
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既然淡水如此稀缺，为什么我们看不到更多海水淡化厂？
我们没有看到更多海水淡化厂的主要原因是这些工厂的运营成本高昂。盐很容易溶解在水中，需要大量的能量来破坏化学键，能源消耗增加了工厂的运营成本。海水淡化技术的成本也很高。
有时，环境保护是阻碍海水淡化厂建设的一个因素。2022年，在加利福尼亚州亨廷顿海滩建造一座海水淡化厂的计划发布之后，加利福尼亚州海岸委员会拒绝了建造该厂的投标，原因是担心水价上涨、海洋生物受到危害以及对已经居住在工业区附近的贫困家庭造成负面影响。按项目计划所说，海水淡化厂每天将抽取约38万立方米的海水，对其中的1/2进行脱盐，然后将另1/2作为更咸的盐水排放回去。这种做法遭到该地区居民的反对。
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你自己的“海水淡化厂”
还记得本文最初的那张“便携式充气太阳能蒸馏器”的照片吗？如果你发现自己在沙漠中需要喝水，也可以应用与该设备相似的原理。
制作一个简单的“太阳能蒸馏器”。它利用太阳的热量进行蒸馏过程，在塑料薄膜等物体上形成水蒸气（见下图）。在蒸馏器内使用咸水或新鲜植物会产生潮湿的空气，塑料薄膜让空气被太阳加热。潮湿的空气将凝结在塑料薄膜的下表面。由于表面张力，水滴会贴着塑料薄膜向低处汇聚，滴落到容器中。
制作简易“太阳能蒸馏器”：在地上挖一个坑（确保坑底有一点海水或地下水）。在坑的底部放一个碗，用来收集冷凝水。用塑料布盖住坑（可以用石头或其他重物将其固定在坑上），确保塑料布的最低部分悬在碗上方。这样放置一晚，早上就可以从碗里收集冷凝水 / theoutdoorchamp.com
FACTS
据估计，世界上约30%的灌溉区存在土壤盐碱化问题，修复成本非常高。根据IDA的数据，2015年6月，全球共有18426家海水淡化厂在运营，每天生产8680万立方米的海水淡化水，为3亿多人提供用水。
海水淡化水最重要的用户在中东（主要是沙特阿拉伯、科威特、阿拉伯联合酋长国、卡塔尔和巴林），其使用量约占全球产能的70%；北非（主要是利比亚和阿尔及利亚）约占全球产能的6%。
在工业化国家中，美国是海水淡化水的重要用户之一，特别是在加利福尼亚州和佛罗里达州的部分地区。2015年，加利福尼亚州总用水量的约11%来自海水和含盐地下水。
本文翻译自www.usgs.gov网站文章“Desalination”，原作者“Water Science School”，翻译整理：员外。翻译仅供交流研究之用。
文中部分图片版权来源不详，无法与著作权人一一取得联系，未能及时支付稿酬，在此表示由衷的歉意。有关著作权人可与我们联系。
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