变灾害为资源——海冰淡化攻关取得重要进展

国家海洋局北海预报中心1月30日预测，受1月31日至2月1日中等强度冷空气影响，渤海和黄海北部海冰冰情将略有发展。未来5天，辽东湾浮冰最大外缘线为40海里至50海里，平整冰厚一般为10厘米至20厘米，最大35厘米；渤海湾浮冰最大外缘线为5海里至15海里，莱州湾和黄海北部浮冰最大外缘线均在10海里至20海里之间。

“辽东湾海冰发展速度相对前一阶段减慢，但还未进入消融阶段，仍维持在比较严重的程度。”国家海洋环境监测中心海洋环境动力研究室主任陈伟斌研究院刚刚随破冰船出海归来，对海冰灾害忧心忡忡。据陈伟斌介绍，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。1936年、1947年、1969年的渤海大冰封，都曾造成重大经济损失和人员伤亡事故，抵御海冰破坏，成为渤海海域海上防灾减灾的重要工作之一。

事实上，海冰既是自然灾害，也是一种自然资源。一同前往辽东湾勘察海冰灾情的北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室博士、教授顾卫认为，当务之急是科学利用海冰，变灾害为资源，使之快速进入产业化进程。“海冰淡化这一课题目前经过10几年的公关，目前已经有了可供产业化的技术成果。”据介绍，以北京师范大学史培军教授为首席科学家，由北京师范大学、国家海洋环境监测中心、天津大学、大连理工大学、国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所、中国农业科学研究院、中国科学院等单位组成的科研团队，在科技部、国家自然科学基金委员会、发改委、教育部、海洋局等部门的支持下，从2000年起，先后在国家863计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家科技支撑计划项目、国家高新技术产业化项目、教育部重点项目中，拨出专项资金资助海冰作为淡水资源的开发利用研究，在科研人员近十年的努力下，海冰淡化研究已经取得了重要进展。

研究发现，海水冻结后会出现淡水冰晶与盐水卤胞相互分离现象，大量盐分被排出冰体，使得海冰的盐度远远低于海水的盐度。渤海海水的盐度为28—31‰，而渤海海冰的盐度仅为8—11‰，最低可达到4—6‰。科研团队经过理论研究、实验室实验和现场实验，最终确定了可用于大规模海冰淡化工程的脱盐方法：海冰重力脱盐和海冰离心脱盐。海冰重力脱盐是利用海冰内部存在的缝隙，通过堆放过程和控温过程，使浓卤水沿重力方向自然排出，从而实现淡水冰晶与浓卤水胞的分离。这种基于自然能源利用脱盐方法，效果显著、成本低廉、环境友好、脱盐率可达到85%以上，脱盐后水的盐度可降到2‰以下，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胞相间分布的特点，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。海冰离心脱盐虽然要消耗电能，但设备移动性强，脱盐率可达到95%以上，便于海上大规模海冰淡化工程使用。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。

科研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试验，完成了海冰从采集、输送到脱盐、存储的完整工艺过程，海冰淡水盐度为2‰以下，达到国家有关生活用水的水质标准，淡化成本为每立方米5元，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。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。

顾卫表示，海冰淡化后的水可以在工业、农业、城市生活等众多领域得以利用。目前的研究结果表明，海冰水在滩涂盐碱地改良工程中有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。科研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，可以在两年左右的时间里，把盐碱地改造为宜农、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，又可以为天津等地滨海新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。

“简单地破冰不能根除海冰灾害，而海冰淡化则可科学用好海冰，变灾为利。”陈伟斌说，根据卫星遥感资料、海岸雷达监测资料和海上及沿岸冰调资料，按最低保证率估算，近20年来渤海海冰可探明储量为13—60亿立方米，其中轻冰年约为13—20亿立方米，常冰年为20—40亿立方米，重冰年为40—60亿立方米。距海岸20公里范围内的海冰可开采量为10—30亿立方米，考虑到海冰再生周期，海冰资源的潜在储量为30—200亿立方米。而环渤海沿岸，大连、营口、盘锦、葫芦岛、唐山、天津、黄骅、威海、龙口等港口城市，均为淡水资源比较匮乏的城市，在这些城市附近应建成海冰水库，利用海冰淡化技术为经济社会发展提供新的淡水资源。