中国海冰淡化技术世界领先 可用海冰资源极丰富

　　今年1月以来环渤海地区的海冰成灾让人记忆犹新，而如今我国西南地区正在大面积蔓延的旱灾令人扼腕。如果能让有害的冰变成有用的水？……听上去这似乎是个笑谈。然而，最新的研究表明，经过近10年的努力，我国开展的海冰淡化技术研究已取得重大突破，居世界领先水平。这一重大突破在当今世界水资源日益紧缺的背景下，显得尤为引人注目。海冰淡化技术，不仅可以让海冰变害为利，而且有望使我国环渤海地区变为巨大的“水碗”。

　　即将“破茧化蝶”顽疾仍待突破

　　海冰淡化，渤海湾有望成北方淡水库

　　北京师范大学教授顾卫和国家海洋环境监测中心海洋环境动力研究室主任陈伟斌等专家告诉《经济参考报》记者，海冰淡化技术目前已经进入产业化前期的关键设备研制和综合实验阶段，尽管离产业化应用已为时不远，但仍面临重重困难，亟待政府和企业支持。相关人士呼吁，应尽快推动渤海海冰淡化的产业化进程，使海冰资源真正成为环渤海地区的巨大“水碗”。

　　海冰淡化技术全球领先

　　专家认为，开发海冰作为淡水资源这一成果在世界上首次完成了陆基海冰采集、脱盐、存储和海冰水的农业应用实验，具有原始创新性，达到国际领先水平，为沿海地区社会经济可持续发展提供技术支撑，是我国科技工作者根据中国国情开展的原始性创新研究，它不仅为增加我国淡水资源、土地资源的战略储备开辟了新路，还提出了化灾害为资源的科研新理念。

　　《经济参考报》记者2月下旬和3月初，曾两次前往辽宁瓦房店市西阳乡将军石渔港，看到了正在实验中的海冰淡化实验装置，只见采冰船在岸边采集冰块，蜿蜒的冰块传输系统自海边引出，一支引向一所硕大的蓄冰池，一支引向离心脱盐机。

　　据国家海洋环境监测中心海洋环境动力研究室主任陈伟斌介绍，海冰淡化是1995年由现任的北京师范大学副校长史培军等人提出来的新概念，而这一概念是国际上属首创。它提出的背景是中国北方缺水，这种情况在经济发达的环渤海地区尤其严重。

　　2000年前后，海冰淡化这一全新的概念得到了时任国务委员宋健的鼓励和支持，海冰淡化研究作为一个探索性项目开始走上科研舞台。2001年以来，在国家“863项目”的支持下，北京师范大学、国家海洋环境监测中心、天津大学、国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所、大连理工大学等单位联合开展了一些探索性的工作，在海冰淡化研究方面取得了重要进展。

　　据专家介绍，在近两三年的冬季，研究团队在河北黄骅基地和辽宁瓦房店基地开展了海冰淡化中间实验，完成了海冰从采集、输送到脱盐、存储的完整工艺过程，获得的海冰淡水盐度为2‰以下，达到国家水源地的水质标准。目前研制出的岸边采集设备每小时可采海冰200立方米，海上采集设备每小时可采海冰1000立方米。

　　至于海冰淡化后的储存问题，技术人员也想好了途径：一、可以利用现有的淡水库；二、可以向海洋要地方，在海湾建淡水库；三、可以在海上建橡胶水库，这种方式方便、灵活，建成后可以移动，哪里缺水就移到哪里。

　　产业化之路仍存桎梏

　　《经济参考报》记者在采访中了解到，目前海冰淡化即将“破茧化蝶”，但在产业化实验过程中遭遇重重困难，影响了这项创新性项目的进展。

　　记者了解到，海冰淡化在产业化道路上遇到的障碍主要集中在以下几方面：

　　首先是体制上，创新性项目需要创新性体制扶持。据陈伟斌和顾卫等专家介绍，尽管海冰淡化项目前期曾受到国家科技部等部门的大力支持，且该项目现在已经发展到了科技和工业的结合点———即将应用阶段，但体制上出现了断层，既得不到科研部门的支持，也得不到产业部门的支持，使这个创新性项目目前遇到了许多困难。专家指出，最大的瓶颈是没有实验基地。近两年来，为了找到一个理想的实验基地，他们四处奔波，先后在河北黄骅和辽宁瓦房店建立了两个临时性基地，不仅花费了大量租金，还要自己修路、通电，困难重重。由于场地是租用的，设备是临时的，给项目进展带来很大困难。

　　第二个困难是缺少后续资金支持。由于尚处于实验阶段，技术没有完全成熟，一些企业想投资却又怕担风险，而国家当初的扶持资金目前已经捉襟见肘，导致实验经费不足。相关研究及技术人员迫切希望得到有关政府部门和企业家的大力支持。

　　第三，尽管社会各界对海冰淡化的认识已经从最初的质疑到目前的逐步认可，但总体上说了解还不多，认识还不足，需要引起全社会的重视。

　　鞍钢方面表示出浓厚兴趣

　　专家指出，我国为解决北方水资源短缺问题而采取的南水北调等手段只涉及到水资源再分配问题，并没有提高水资源总量。要解决资源总量问题，就只有向海洋要淡水。目前，已有企业对海冰淡化表现出兴趣。

　　环渤海地区是全球有冰海区沿岸经济最发达地带，也是我国北方最重要的经济地区。但20世纪90年代以来，随着环渤海地区经济的飞速发展，人口的急剧增加，淡水资源紧缺已成为制约这一地区社会经济可持续发展的严重障碍。按照联合国年人均淡水量在500立方米以下就是缺水地区的标准，环渤海地区的人均资源量仅有100立方米至300立方米的大连、营口、盘锦、葫芦岛、唐山、天津、黄骅、威海、龙口等港口城市，均为淡水资源严重匮乏城市。

　　目前，环渤海地区是我国海冰资源丰富地区，海冰淡化这个环保、低碳的公益性科研项目已经进入研究的关键阶段，“破茧化蝶”已经为时不远，但许多工程问题有待解决，相关机构希冀社会各界伸出援手，为我国水资源开发利用领域做出有益贡献。

　　顾卫向记者透露，目前，辽宁省正在加快沿海经济带发展，而海冰淡化是经济可持续发展的一项重要支柱。他说，鞍钢集团在辽宁营口鲅鱼圈建有分厂，每天用水缺口在2 .5万吨左右，目前他们已经与其进行洽谈，鞍钢方面表现出浓厚的兴趣。

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　　海冰淡化水用途甚广

　　海冰淡化水开采前景广阔，其应用前景更是被专家看好。据介绍，海冰淡化水可以广泛应用于工业、农业等众多领域。

　　目前的研究结果表明，海冰水在滩涂盐碱地改良工程中有着非常广泛的应用前景。在渤海湾沿岸，有着广阔的冲积平原，这里地下水埋藏浅、盐度高，土壤盐碱化严重，大部分土地是只能生长芦苇和盐生植物的盐碱滩，土地利用率低、农业产出少、农民生活比较困难。研究团队在河北黄骅基地开展的海冰水农业利用研究中，提出了挖浅池、筑台田、覆海冰、洗盐碱的海冰水利用及盐碱地改良模式，可以在两年左右时间里，将盐碱地改造为宜农、宜牧、宜林的良田，使种植业、养殖业与旅游业有机结合，既可以增加我国耕地资源的战略储备，又可以为环渤海沿岸地区的发展建设大面积城郊服务型农业生产基地，还可以为营造海岸防护林或滨海生态林提供林业用地。

　　海冰淡化工艺流程

　　海冰淡化从工艺上来说，包括采集、输送、脱盐、存储等四大流程。海冰采集分为岸边采集和海上采集两种形式，海冰输送分为传动输送和气动输送两种形式。

　　目前研究人员根据海冰微结构特点，利用离心原理对冰体内的卤水胞进行分离，利用控温方法扩充冰内的盐水通道，攻克了海冰固态淡化的关键技术，自主研制出了海冰离心脱盐机、海冰控温冻融脱盐装置、海冰重力脱盐装置、海冰融水反渗透脱盐设备，完成了从海冰采集、输送到脱盐、存储的完整工艺过程，获得的海冰淡水盐度为2‰以下，达到国家水源地的水质标准。

　　海冰由固体淡水冰晶与液体盐水卤胞所构成，是固、液两相共存的复合体。海冰淡化其实就是实现淡水冰晶与盐水卤胞的分离过程。研究人员根据海冰的内部结构特征，先后提出了微波法、混合法、挤压法、重力法、离心法等海冰脱盐方法。经反复实验，专家认为按现有技术水平和能力，可用于大规模海冰淡化工程的脱盐方法是海冰重力脱盐和海冰离心脱盐方法。

　　海冰重力脱盐是利用海冰内部存在的卤管，经过自然升温过程使浓卤水沿重力方向自然排出，从而实现淡水冰晶与卤水的分离。这种基于自然能源利用的脱盐方法，能耗较少、成本低廉、环境友好，脱盐率可达到85%以上，便于沿岸大规模海冰淡化工程使用。

　　海冰离心脱盐是利用海冰内部固体淡水冰晶与液体浓卤水相间分布的特点，通过剖分过程和旋转过程，使浓卤水沿离心力方向被强制排出，从而实现淡水冰晶与浓卤水胞的分离。海冰离心脱盐虽然需消耗电能，但设备移动性强，脱盐率可达到95%以上，便于工厂化大规模海冰淡化。目前研制的海冰离心脱盐设备每小时可处理5吨海冰，脱盐后的海冰盐度为1.5‰左右，效果显著。

　　渤海污染不影响海冰淡化水质

　　陈伟斌、顾卫等专家认为，环渤海地区储存的海冰正常年份平均可开采量100亿立方米，资源丰富。而科学实验证明，海冰脱盐后可达到水库、河流等地表水一类水标准，这表明渤海污染不会影响海冰淡化后的水质。

　　可利用海冰资源极为丰富

　　据测算，环渤海地区储存的海冰正常年份平均可开采量100亿立方米(淡水转化率为90%)，而这还只是一次性资源的利用。

　　渤海是我国的内海，在辽宁省、河北省、天津市、山东省之间，基本上为陆地所环抱，仅东部以渤海海峡与黄海相通，面积77000平方公里，平均深度18米。渤海周围有三个主要海湾：北面的辽东湾、西面的渤海湾、南面的莱州湾。辽东半岛和山东半岛犹如伸出的双臂将其合抱，构成首都北京的海上门户。

　　环渤海地区可利用海冰资源极为丰富。据相关科研人员介绍，由于大陆河川大量淡水注入，渤海海水中的盐度是中国近海中最低的，加之海湾的地形较为闭塞，海水交流性较弱，渤海因而成为世界上纬度最低的结冰地区。每年冬季，在欧亚大陆冬季风及寒潮的作用下，海水会出现冻结，形成海冰。渤海海冰分为固定冰和流冰两大类，它们是由平整冰、重叠冰、堆集冰、冰脊和冰丘等组成。一般情况下，平整冰的厚度约为20厘米至30厘米。渤海海冰主要从西部和西北部海域生成，在海面风和潮流的作用下不断向东南漂移，形成渤海独特的海冰资源输运特点。

　　每年的11月中下旬到翌年的3月下旬是渤海的结冰期，平均冰期约为120天左右。其中辽东湾冰期最长，大约140多天。科研人员据此测算，环渤海地区储存的海冰正常年份平均可开采量100亿立方米(淡水转化率为90%)，而这还只是一次性资源的利用。相关研究表明，海冰经开采后还会再生长，如果按年平均生长4次至5次计算，其可利用资源量更加可观。这对于经济发达、人口众多，而又严重缺水的环渤海地区来说，其作用和影响可想而知。

　　天然优势助推海冰淡化

　　冬天自然冻结后，渤海海域海冰盐度可降至6‰至8‰之间；对渤海海冰淡化水的检测结果令科研人员十分惊奇。

　　陈伟斌说，从技术层面上来讲，海水淡化有一种方法本身也要靠海水冻结，由于它需要几次冻结，成本高、耗能也高，加上设备复杂，因此没有像蒸馏法、膜技术法、电渗析法那样成为海水淡化的主流方法。在正常情况下，渤海海域海水的盐度在32‰左右，但在冬天自然冻结后，这里海冰的盐度在6‰至8‰之间，低的时候可以降至4‰至6‰，不需任何手段就能自动将大部分盐分去除掉，剩下的盐分则可通过技术层面解决。目前，海冰淡化成本已下降为每立方米5元左右，充分显示出海冰作为淡水资源进行产业化开发利用的可行性。今后，随着规模的扩大和技术的逐步成熟，其成本有可能进一步降低。

　　那么，渤海作为我国污染严重地区之一，由渤海海冰淡化出来的淡水品质是否存在问题，可不可用？为此，作为水质检测权威部门的国家海洋环境监测中心专门进行了化验，化验结果令科研人员十分惊奇：与我国地表淡水资源的国家标准的34项指标相比，利用渤海海冰产出的淡化水除氯离子、硫酸根离子超标外，其他均符合地表水标准，而这两项超标指标并非因污染造成，而是天然水质本身的原因，完全可通过淡化技术予以解决。由此表明，海水结冰过程是个净化的过程。实验证明，海冰脱盐后可达到水库、河流等地表水一类水标准。

　　海冰淡化有很重要的现实需求

　　□闫平

　　随着我国南、北各地用水量的不断增加，最终将可能会出现调到渤海周围地区的淡水分配量很难得到保证的情况。因此，如何在环渤海地区开发新的淡水资源，不仅是非常重要的科学研究，更有非常重要的现实需求。

　　今年1月以来，我国环渤海地区发生的30年一遇的海冰灾害，给这一地区造成了数十亿元的经济损失，使海冰一时间成了人们关注和议论的焦点。实际上，这些在普通人眼里有百害而无一利的海冰，却可以通过淡化成为不可多得的战略性淡水资源，造福于社会，利国利民。

　　环渤海地区作为我国北方地区通向海洋的门户，是我国政治、经济、文化和教育的中心地区，政治经济战略地位十分重要。环渤海地区以渤海为地理中心，包括辽宁、河北、山东、北京、天津等三省二市，是我国北方的重要经济地带，同时也是我国河网最不发达的地区之一。

　　由于工农业生产和人民生活的用水量日益增加，淡水资源匮乏已成为制约我国国民经济进一步发展、人民生活水平迅速提高以及经济社会可持续发展的重要因素。我国人均占有淡水资源量仅为世界的1/4，而环渤海地区的人均水资源拥有量又不到全国的1/5。由于淡水资源严重短缺，在这一地区，尤其是市区超采地下水，形成大范围漏斗，局部地区地面沉降，甚至出现海水入侵，城市及工业发展的需水量已经超过当地水资源承受能力，需从外地大量调水。

　　国家为了解决这一地区的缺水问题，已经先后实施了引滦济津和引黄济津工程，目前正在实施南水北调工程的建设。这些工程虽然能在一定程度上暂时缓解个别大城市和部分地区的用水紧张局面，然而这种长距离调水措施只是对我国的淡水资源进行重新再分配，从我国的淡水总量上看并未增加。从长远的观点看，随着国民经济的发展，南、北各地用水量也会不断增加，最终将可能会出现调到渤海周围地区的淡水分配量很难得到保证的情况。因此，在环渤海地区开发新的淡水资源，是非常重要的科学问题，更是现实问题。

　　令人高兴的是，经过近10年的努力，我国开展的海冰淡化技术研究已取得重大突破，可以让海冰变害为利，成为北方急需的淡水资源。这样既可缓解环渤海地区的缺水问题，又能减轻海冰灾害带来的危害。

　　众所周知，渤海海冰是我国重要的海洋灾害之一，它封锁港口、堵塞航路、冻结船舶、破坏海上采油平台，给港口设施、海上交通和海洋生产造成严重威胁。如果能把海冰作为一种资源进行合理利用，将会成为抵御海冰破坏的新手段，为渤海海域海上防灾减灾工作开辟新途径。

　　然而，尽管目前此项技术已完成了实验室研究，进入产业化前期的关键设备研制和综合实验阶段，离产业化应用已经不远，但仍然面临实验基地和资金等方面的重重阻碍。社会各界应当对于这项新生事物予以更多的支持和关注，使其尽快破除障碍，实现产业化，为环渤海地区经济社会的可持续发展发挥更大作用。