增加供水的现实选择

最近的技术进步使得从海水和地下水中去除盐分成为美国部分地区增加供水的现实选择,而海水淡化在满足美国未来的水需求方面可能会有一席之地国家研究委员会.然而,为了更好地了解和减少海水淡化对环境的影响,并找到进一步降低成本和能源消耗的方法,需要有稳定资金的协调研究工作。

撰写该报告的委员会主席、纽约波茨坦克拉克森大学(Clarkson University)教授艾米·k·詹德(Amy K. Zander)说:“目前,海水淡化对环境影响的不确定性是其广泛使用的一个重大障碍,对这些影响以及减少它们的方法的研究应该是当务之急。“找到降低成本的方法也应该是一个目标。致力于这些目标的协调研究工作可以使海水淡化成为一些面临水资源短缺的社区更实际的选择。”

超过97%的地球水——海水和微咸地下水——因为太咸而不能用作饮用水或农业用水。在美国,由于一些地区面临水资源短缺和对现有淡水供应的争夺,人们对海水淡化的兴趣有所增长。尽管海水淡化产生的水仍不到美国用水的0.4%,但在2000年至2005年期间,美国的海水淡化能力增长了约40%,现在每个州都有海水淡化厂。大多数人使用一种叫做“反渗透”的方法,将水通过一层膜来分离出大部分的盐。

该报告建议,由白宫科学和技术政策办公室规划和协调联邦海水淡化研发,并在现有海水淡化研发项目的水平上提供资金——大约每年2500万美元。目前,针对海水淡化的联邦研究还没有一个总体的战略方向,这是由许多机构进行的,目标各不相同。它还严重依赖专项拨款,这是不稳定的资金来源;从2006年到2007年,联邦基金减少了近60%。与此同时,私营部门似乎为美国的大部分海水淡化研究提供了资金。报告说,公共部门和私营部门都可以为拟议的研究议程作出贡献。

环境研究应该是最高优先事项

报告说,海水淡化对环境的影响仍然存在很大的不确定性。有限的研究表明,海水淡化对环境的危害可能比许多其他补充水的方法(如从敏感的生态系统中转移淡水)要小,但在没有进一步研究的情况下无法得出明确的结论。

研究人员应该调查鱼类和其他生物在不同环境下被困在盐水摄入系统中的程度,并寻求减轻这种和其他影响的方法。研究还应检查在河流或海洋中处理脱盐后残留的浓缩盐的长期生态影响,这是一种常见的做法。此外,应该对新的海水淡化工厂进行环境评估,包括在工厂开始运行之前和之后进行生态监测。该报告说,研究结果应该与现有的数据综合起来,用于指导未来的决策。

海水淡化也引起了人们对温室气体的担忧,因为它消耗大量的能源。例如,海水反渗透法使用的能源是传统地表水处理法的10倍左右,而且在大多数情况下比其他增加供水的方法使用更多的能源。报告称,研究人员应该研究整合替代能源的方法,如太阳能、风能或潮汐,以降低海水淡化产生的排放。

研发需要降低成本和能源消耗

最近技术的进步降低了海水淡化的成本和能源需求,这在过去是非常高的。与此同时,其他增加供水的方法变得更加昂贵,这使得海水淡化更具竞争力。该报告称,寻找进一步降低成本的方法应该是研究努力的另一个目标。

开发具有成本效益和环境可持续的方法来处理盐精矿应该是一个优先事项。处理这些废物的费用因地点而异,而且普遍上升。特别是内陆工厂,几乎没有成本效益高和环境可持续的处理方法。

报告说,使用于反渗透的膜具有更强的渗透性可以进一步降低海水淡化的能源消耗和成本,改善水的预处理以去除可能阻碍膜效率的沉淀物也可以。然而,即使有了改进的技术,反渗透所使用的能源可能也不能比目前的水平减少15%以上。使用其他脱盐方法可能会更大幅度地降低能源成本,这些方法可以利用其他工业过程中剩余的低品位热量,否则这些热量就会被浪费掉。热脱盐就是这样一种方法,而且可能开发出其他新的方法。

报告指出,即使成本降低,在大多数情况下,节约用水或将水从一种用途转移到另一种用途仍比通过脱盐或其他方法加水成本更低。

这项研究是由美国开垦局和美国环境保护局赞助的。国家科学院、国家工程院、医学研究所和国家研究委员会组成了国家科学院。它们是根据国会章程提供科学、技术和健康政策建议的私营非营利性机构。研究委员会是国家科学院和国家工程院的主要运作机构。以下是委员会名册。

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