水是人类生存的头等重要物质,也是工农业生产和科学技术发展的必不可少的条件,随着现代化工业的发展和人口的不断增长,许多国家和地区的需水量已超过其天然淡水来源。

全球水量中,淡水仅占3．4％,淡水中有68．9％是固体的冰川水,真正可以利用的淡水资源,仅占地球水量的十万分之一．目前全世界60％的地区面临供水不足,约有四十多个国家12 亿人口在闹“水荒”．长期以来,人们把水看作是取之不尽,用之不竭的天授之物．事实上,世界的“水荒”正在不断地加深,威胁着人类的生存．根据水循环和水量平衡原理,水,这种可以再生的资源,其数量还是有限的．为了解决水荒,寻找淡水资源,许多国家采取了不少措施．目前,海水淡化技术已比较成熟,因此世界各国对海水淡化寄予了极大希望,预计21 世纪有可能成为沿海城市的主要淡水来源．海水最重要的资源中,主要是水．所谓海水淡化,就是除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程,又称海水脱盐。

海水淡化的方法很多,主要有蒸馏法、电渗析法、溶剂萃取法、水合物法及离子交换法等．目前,世界上采用的最主要的方法是蒸馏法。

我们知道,海水在阳光的照射下有强烈的蒸腾作用,蒸腾的水汽在天空遇冷便凝结成小水滴,小水滴再在一定的天气条件下形成降水——雨．海水又苦又咸而雨水却是不咸不苦的天然淡水．根据这个原理,科学家发明了蒸馏淡化法。

蒸馏法淡化海水的方法比较简单．将海水不断加热,使海水一直保持沸腾状态,高温海水进入保持真空的蒸发室,使海水在瞬间急速蒸发变成水蒸汽,水蒸汽通过冷凝器冷却后便凝结成淡水．通常,冷却水蒸汽是用冷的海水作为冷却剂,同时,水蒸汽冷凝时放出大量的热又可以用来加热海水。

用蒸馏法淡化海水,需要不断地给海水加热,这就要消耗大量的燃料,从经济上看,淡化海水的成本比较高．是否可以不用燃料就能淡化海水呢? 科学家又发明了利用太阳能作为海水蒸发的热源,把水蒸发后再冷却回收得到淡水的太阳能淡化法．还有利用电厂的低压蒸汽为热源的蒸馏法,通常称为热电造水。

冷冻法,就是降低海水的温度,使海水结成冰块,而让盐分留下来,再把冰融化,就可以得到淡水．据测算,冷冻法使海水淡化所需要的能量要比用蒸馏法使等量的海水淡化所消耗的能量少得多,所以冷冻法在某种意义上比蒸馏法更有前途。

电渗析法,是使用两种薄膜——阴离子交换膜和阳离子交换膜,通电以后,将水中的盐类分解成阴阳离子,分别通过两种薄膜跑到一边,剩下来的就是没有盐分的淡水。

反渗透法,是用一张特殊结构的渗透膜,它只让水通过而不让盐类溜走,这样一来,水和盐就分开了．反渗透法分离效果好,只要将一种半透膜分层安装在淡化器里,用压力泵不断地向淡化器内泵入海水,通过半透膜渗透出来的淡水汇集到出水口流出；通不过半透膜的咸水从另一个出水口流出,这样反渗透淡化器就可以连续工作了．这种反渗透淡化器可大可小,大的放在海边和海岛上,可以解决居民饮水；小的可以放在船舰上,解决船舰上人员的用水。

不过,反渗透淡化海水的关键是选择一种理想的半透膜．这种半透膜要求有足够的强度,要求它的溶解度小和抗腐蚀性强,在海水中长期使用不溶解、不变质．制造这样的半透膜成本是很高的,现在还在进一步研究改进,以提高制造渗透膜的工艺水平,扩大生产规模。

尽管海水淡化是解决世界“水荒”的一条途径,已经采用的淡化海水的方法各种各样,虽然各有所长,但成本都很高．因此,人类探索低成本淡化海水之路还相当艰辛．于是科学家们想到了地球上南极大陆和北冰洋中的冰川．这些来自大洋中的海冰和大陆冰川的冰是地球上的“固体淡水库”．它们在海流、洋流、风浪等自然力的作用下漂流开来．因此,科学家们认为融化冰山是取得淡水资源的最好途径。

据估计,南极每年约有104 万亿吨冰川成为冰山,如果把它们完全融化成淡水,那么,世界上平均每人每年可以得到三百多吨淡水,足以解决水荒带来的危机．法国科学家经考察认为,一座8500 万吨重的冰山,拖过印度洋,到红海后将冰山分成好几块,然后运到沙特阿拉伯的吉达港．用这种方法获得淡水,一立方米只需55 美分,而现在当地居民用水,一立方米需79 美分．1981年,法国成立了“国际冰山运输有限公司”,投资一亿美元,以实现这个计划．美国科学家研究认为,将南极冰山拖到美国加利福尼亚海岸融化成淡水,成本比淡化海水便宜得多．美国科学家还设计了一种方案: 用大型海洋拖轮把事先选好的冰山拖到南美洲的西南角,使它随洋流北上,当它经过秘鲁和厄瓜多尔海面时,再用拖轮把冰山拖入另一条洋流,继续北上,在夏威夷海面转往东,到达美国西海岸．经过计算表明,即使冰山拖运过程中融化了一半,每吨冰山融化后的淡水成本也只有二到四美分,与我们现在用的自来水成本差不多。

融化冰山获取淡水,说起来简单,做起来却很不容易．首先,南极海域是个气候多变的地区,狂风、巨浪、洋流、大旋涡等,会给拖运冰山造成很多困难．海浪的冲击会使冰山上产生很深的凹槽和洞穴,很容易使冰山在拖运中崩解；其次,冰山进入温暖水域以后,外层冰会发生融化使整座冰山失去平衡,左右摇晃,翻转打滚,给拖船带来极大的危险；再者,当冰山被拖到窄小的海峡后,还要进行解体作业,如此等等,这样看来融化冰山取得淡水也是很不易的．不过可以说,在人还没有发明廉价的海水淡化的方法之前,拖运冰山仍然是解决淡水不足的一条有希望的途径。

展望21 世纪,随着科学技术的飞速发展,科学家所有的设想都会成为现实,到那时,人类“水荒”问题一定会从根本上得到解决,人类会真正拥有用之不竭的淡水资源。