小型海水淡化厂可使干旱的西部恢复生机

加州和美国西部其他地区正面临 1200 多年来最严重的干旱。这场干旱正在摧毁农业产业，并造成大规模野火的条件。IPCC 表示，气候变化很可能使干旱继续恶化。为了保持充足的淡水供应，该地区需要开发应对水位下降的技术解决方案。

幸运的是，加州有相当一部分土地位于海岸，这意味着解决干旱问题的一种方法是利用海水淡化技术将海水转化为淡水。然而，大型海水淡化厂需要数年时间才能投入运营，而且运营成本高昂（每英亩英尺海水近 3,000 美元）。此外，亚利桑那州和新墨西哥州等西部许多干旱地区并不位于海岸。

但加州大学圣克鲁斯分校环境研究教授布伦特·哈达德表示，海水淡化不仅仅是净化海水的一种选择。“[海水淡化]不仅可以改善咸水地下水，还可以改善受到化学物质甚至一些工业废物损害的农业地下水，”哈达德说。

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咸水是地下数百英尺深处的咸水，天然存在。美国各地都有咸水。美国的咸水比我们目前从井中抽取的地下水多出约 800 倍。

海水淡化的主要方法称为反渗透。利用高压将水推过膜，膜会捕获盐和其他矿物质，同时允许水通过。

尽管海水淡化潜力巨大，但哈达德表示，海水淡化厂的建设进展缓慢。加州目前有 12 座海水淡化厂。但他认为，有必要建设更多海水淡化厂来应对干旱。“还有其他选择，但在某些情况下，海水淡化将是最好的选择，”哈达德说。“我们真的需要保留所有选项来应对这些挑战。”

一位名叫彼得·菲斯克 (Peter Fiske) 的研究人员或许有解决方案。菲斯克是加州劳伦斯伯克利国家实验室国家水资源创新联盟 (NAWI) 和水能弹性研究所 (WERRI) 的主任。他表示，由于许可问题，建造一座海水淡化厂可能需要很多年的时间，而将如此多的水输送到很远的地方会耗费大量资金。他认为我们应该考虑一个更加分散的计划，即建造更多、更小的海水淡化厂。

“我们会发现，有很多小水源。我们需要小规模的海水淡化，”菲斯克说。“我们需要非常紧凑的海水淡化系统，从某种意义上说，我们需要很多小型处理包，而不是建造一个大型处理厂。”

菲斯克说，地下水和其他水源不像海水那么咸，因此淡化起来比较容易。他说，我们可以在西部各地建立小型水“洗衣机”，这些洗衣机很容易获得许可，建造速度很快，而且不必将水从其运营区域移出。大多数海水淡化厂都使用化石燃料，但近年来，核能已成为一种替代能源。菲斯克正在研究未来小型海水淡化机如何利用太阳能运行（一组中国和美国科学家此前已在 2020 年想出了如何使用被动太阳能为小型海水淡化厂供电的方法）。

“周围有很多脏水，我们可以反复利用。加利福尼亚州各地都有咸水地下水，”菲斯克说。

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菲斯克补充道，这一工艺不仅比目前的海水淡化厂更便宜，而且实际上可能带来丰厚利润。锂等元素可以在大部分地下水中找到，锂是手机和电动汽车电池所需的资源，可以提取后出售。美国地质调查局称，全国各地的饮用水源中都可以找到锂，尤其是西部依赖高地平原和格兰德河等含水层的地方。

他说，反渗透技术的技术改进也可以降低成本。“我们今天制造的反渗透膜比 20 年前的膜好得多，”菲斯克说。“它们只会越来越好。这些膜性能的每一次改进都会降低成本、降低能耗，并使水更容易制造。”

菲斯克补充道，有朝一日，个体农场和其他需要更好淡水供应的人也许能够从小型工厂生产自己的淡化水，从而更加可持续地获取当地水源。随着气候变化的加剧，让社区能够自力更生的想法——无论是在国家中部还是沿海地区——可能有助于让更多地方保​​持宜居。