海島淡水缺乏應對策略范文

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《海洋經濟雜志》2015年第一期

1我國海島現行淡水解決方式及不足

如上所述，自然區位等條件限制導致了絕大部分海島無法實現飲用水和生活用水自給。淡水、糧食需由大陸供應，補給線長，限制了島嶼人口數量的增加[13]。目前通過傳統方式，如開采地下水、抽取河流水等已難以滿足海島現在及未來的淡水需求[14]。在極度缺乏淡水的情況下，經過近十幾年的努力，這種狀況多有改善④[14]，在現代化的雨水收集設施、新增加的一次中途補給以及先進的海水淡化設備的幫助下，讓淡水供給變得更加充裕[15]，卻沒有足夠的自給淡水無限量供應。此外，由于南沙諸島等淡水匱乏⑤[16]，無法形成一個有效供給鏈，使得我國島上漁民只能望洋興嘆，對于維護我國海洋權益極為不利。另外，海水淡化在很大程度上緩解了淡水不足的問題，但由于其過于“干凈”，同時缺乏基于大規模數據合理論證，長期飲用對人體健康的影響仍值得重視和研究[18]。且我國淡化水主要為工業用途，尚未大規模進入市政供水系統[18]。并且相對而言，其占地面積較大、成本高[19]的問題無法靈活有效地應對面積較小的島嶼的自然區位限制。除此之外，通過船舶運輸淡水進行補給，具有運輸高成本、補給不穩定等問題⑥。所以面對淡水匱乏，應利用更為先進的、更適應在面積狹小的島礁開展的造水技術，來化解這一難題，以保證海島常住及非常住居民基本的生存和發展需求。有鑒于此，本文提出基于空氣的取水技術是下一步亟需發展的方向，也是長久解決我國南海缺水的關鍵所在。

2新綠色科技：風力制水機

地球上的淡水含量僅占全球總水量的2.53%，其中68.7%源于固體冰川。而人類所能夠直接利用的淡水資源分布不均且日益稀缺。對于海島和沿海淡水匱乏地區而言，解決淡水供應問題的傳統方法包括交通運輸和海水淡化兩種途徑[20]。但以上兩種方式，都未能解完全決缺水這一瓶頸問題。而富含水蒸氣的空氣則無處不在，為空氣取水技術的廣泛運用創造了基礎條件?？諝庾鳛樽匀唤缢h過程中水蒸氣存在的一種介質，攜帶水蒸氣完成循環[20]。而空氣取水技術，簡言之，即是通過一定的裝置，將空氣中的水分加以吸收利用。因此為改變淡水匱乏的現狀，必須結合我國海島的現實狀況，充分利用現有的科技，從空氣中提取水（fromairtowate）r———空氣制水。傳統的風力發電是利用風力帶動發電機發電，而風力制水機為新的創造，主要通過風力機葉片驅動熱泵（制冷），然后由熱泵將空氣中的水蒸氣制冷凝結成水，凈化過濾后，就可以直接用于飲用和灌溉[21]。就其工作原理而言，風力制水機僅依賴當地的氣溫以及空氣中的水分含量。因此，在運用上幾乎不受限制。風力制水機已經在荷蘭[22]和科威特[23]成功實現造水（風力制水機AW75荷蘭呂伐登地區產水數據如表1所示）。其也有別于之前通過風力發電，然后通過電制水的技術。目前，中國已經有一家公司申請了風力制水機的實用新型專利[24]，某個體研究者也申請了直聯式風力制水機專利⑦。其工作原理簡單，濕度為50%的20℃空氣中，每千米空氣蘊含7克左右的水；濕度為50%的30℃空氣中，儲藏近14克的水。風力機迫使空氣流經熱換器，使空氣制冷并凝結。當溫度達至露點，將形成水滴并為蓄水倉所收集。除了工作原理簡單，風力制水機還具有以下優勢：（1）占地面積小，對地域面積的要求極低；（2）環保且能夠持續利用，不會對環境帶來負面影響，不需要外部能源（電力），僅僅風力就足夠⑧；（3）一個小型的風車能為500~1000人⑨[26]的小村莊提供充足的飲用水；（4）適應能力強，能夠適應各種氣候和地質環境———海島、荒漠、環境惡劣地區、水源已被污染的地區。當然，風力制水機因為其特殊結構，并不是適用于任何自然環境。當氣溫低于15℃時，不能順利提取水；并且，較適合于少雨的地方[21]。

3我國海島應用風力制水機效益分析

我國海島眾多，承擔著我國發展海洋經濟，落實海洋戰略，維護海洋權益的重任。風力制水機應用于海島需要有比較明確的技術發展方向，將產生良好的經濟和社會效益。

3.1技術發展方向海水淡化在我國已有較長的歷史，有隸屬于國家海洋局的天津海水淡化與綜合利用研究所專門從事此方面的研究。據最新介紹⑩，各沿海城市將來會有一定比例的淡水供應是來自海水淡化。由于其出產淡水規模大，應用方面應著重于在需求量大且地域面積并不緊張的地區進行推廣，其中也包括面積較大的海島。而風力制水機則可作為海水淡化技術的補充，在面積較小海島、地下水污染嚴重以及人均密度較低且缺水的農村地區應用，以保證可飲用淡水的供應。風力制水機與海洋淡化工程是相輔相成的技術，其目標一致，但應用區域卻各有不同。鑒于我國海水淡化當下的主要功用為工業用水，因而使用海水淡化與風力制水機的目標群體也有所差別，海水淡化可以朝向工業用水為主、飲用水為輔的技術方向大力發展，而風力制水機則可單純向保障人群飲用水安全的技術方向發展，形成差異化、共同發展的格局。

3.2效益分析

3.2.1成本競爭方面的經濟效益分析風力制水機的占地面積小，適應能力強，能夠適應各種氣候和包括海島、荒漠、環境惡劣地區、水源已被污染的地區，制出的水可直接飲用，市場潛力巨大，但首先要考慮其市場化的可行性。本文具體針對海島，分析風力制水機與陸地淡水供應、海水淡化和船舶運輸淡水及海島自打井相比均具有市場競爭優勢。首先，陸地淡水供應方面，以近岸大島平潭為例，其自身供水不足，主要從福清購買淡水依靠海峽大橋運輸補給，平均每噸水的價格為人民幣3元左右。價格相比而言具有優勢，但需要注意的是，據筆者調查，平潭水務網線工程設備基本是20世紀80年代建成，到普通居民家中的水呈現有色狀態，可飲用的安全度存在疑問。同時，平潭作為綜合實驗區、福建自貿區所在地，人口增加已成必然。現在的福清供水僅能滿足平潭綜合實驗區主島的主城區供水，其它地方的供水并沒有保障。而作為飲用水，一般家庭都額外付費加裝凈水器或直接購買桶裝水（以每桶19升為計算標準，價格12元至50元皆有）。辦公場所都不直接飲用自來水，飲用的是桶裝水或瓶裝水（以500毫升計算，每瓶大約1.5元至5元），因而單純以自來水出廠價格來計算飲用水成本，并不合理。此外，我國自來水價格由于管制原因，明顯低于市場應有的價格。其次，海水淡化供應方面，我國除了在沿海地區有海水淡化設施外，在很多海島上也有海水淡化設施，其中就包括我國三沙市的較大海島，海水淡化成為這些海島飲用水的主要來源。雖然我國海水淡化研究和產業化發展迅速，但實際上，我國至今的海水淡化主要是工業用水，北京因為極端缺水，河北曹妃日產百萬噸淡化海水項目于近期獲批，預計2019年開始向北京輸水。同時長期飲用淡化海水對于身體的影響還有待繼續觀察，此因素也進而限制了海水淡化飲用的市場規模。海水淡化每噸成本5~8元[27]，而以江蘇豐海新能源淡化海水發展有限公司的新產品“中鹽海露”海水淡化純凈水為例，其一般售價為每瓶3元（350毫升）。海水淡化作為飲用水來講，并不像看起來那樣擁有極高競爭力。再者，船舶運輸淡水及海島自打井供應方面，我國南沙群島中無天然淡水供應的較小海島主要是通過雨水收集，更多是船舶運輸方式補給淡水資源，其成本非常高，并且很不穩定，申請船補水提前時間約為61天[29]。遇到惡劣天氣和突發事件，守島官兵就可能有生命危險。而近岸島的自打井取淡水，適用范圍小，可供給人數也少，并且我國很多島嶼根本不適合提取地下水資源。相對而言，這兩種方式都不是解決海島保護與開發要求的淡水供應的長久之計。而以風力制水機AW75型為例，其可飲用水制水成本為每升0.01歐元（約為人民幣0.07元）[21]，相對而言，對于一些海島，特別是要進行開發，需要保障海島居民飲水安全和生活品質的海島，具有相當的競爭優勢。同時風力制水機屬于海洋綠色新科技，其技術還有很大的改良和提升空間。除了風力驅動之外，還可以采用太陽能雙種動力驅動，法國WMS1000混合動力風力制水機在沒有風的情況下，可以通過太陽能發電驅動制水，而這樣的混合動力，使得風力制水機在新疆、內蒙古、北京、河北、山西、甘肅等內地也具有市場。在剔除財政補貼的情況下，不同光照資源區，目前裝機規模0~50千瓦的光伏發電系統發電成本在1.13~1.94元/千瓦時，在2015年將下降到0.74~1.28元/千瓦時，2020年將進一步下降到0.58~1.00元/千瓦時[30]。各項成本的降低，意味著風力制水機在混合動力系統下的產水成本的降低。而且，國外對于太陽能的產業化發展并不比中國好，中國在此方面具有優勢，換言之，中國對于風力制水機的未來運用占有較大優勢，具備搶占國外市場的可能性。

3.2.2維護國家權益方面的效益分析我國南海權益維護已上升成為國家重要戰略，其中比較重要的就是維護我國的海島主權。作為“海洋憲法”的《聯合國海洋法公約》并沒有對島嶼這一概念的面積大小有明確規定。只是在第121條第3款規定不能維持人類居住或其本身的經濟生活的巖礁，不應有專屬經濟區或大陸架。對于南沙島礁中存在的半人工半自然的混合島礁，國際法并沒有明確界定其法律地位[31]。此時，如何快速完成島礁上改善居住環境建設，同時使其變得能維持人類居住或其本身的經濟生活，是極為重要的問題。單純從GDP或績效考核來看，對于島嶼的各種建設經濟成本巨大，但從島嶼主張經濟專屬區、大陸架等權利獲得的社會效益等出發，這些投入意義重大。南沙諸島面積小，寸土寸金，風力制水機應是其經濟計算之下解決生存和發展困難的優先選擇。

4結論與建議

我國雖地大物博，但仍屬于淡水資源缺乏國家，人均淡水占有量僅為世界人均的四分之一。且時空分布不均。600多座城市有400多個供水不足，嚴重缺水城市有110個。農村約有3.6億人喝不上符合標準的飲用水[32]。這樣的情況在海島、地下水污染嚴重等地區更為嚴重，因而借助新技術解決面臨的問題，顯得非常重要。海水淡化作為緩解沿海地區水資源匱乏的重要措施，發展勢頭迅猛。我國在海水淡化方面的政策扶持力度可觀，《海水利用專項規劃》《海水利用標準發展計劃》《海水淡化科技發展“十二五”專項規劃》《國家海洋局關于促進海水淡化產業發展的意見》《海水淡化產業發展“十二五”規劃》《國務院辦公廳關于加快發展海水淡化產業的意見》《國務院關于加快發展節能環保產業的意見》《浙江省海水淡化產業發展“十二五”規劃》等相關規劃相繼。在各個層級、不同部門齊心合力推動之下，在發展戰略規劃和政策法規促進保障之下，我國海水淡化產業化進程逐步加快，其成本也從最初的基本無法接受到現在的可以逐步推廣。風力制水機是除海水淡化以外，又一項極具潛力的新技術，應用前景甚至可能比海水淡化更為廣闊，應給予足夠的重視和支持，以期在實現產業化的同時，極大的改善海島生活條件，實現維護我國海洋權益的目標。就具體落實而言，應從以下幾個方面著手。

4.1逐步糾正水價非正常低價現象，實現淡水資源市場化配置由于特殊歷史和現實原因，我國淡水資源市場購買價處于較低價格，且在供應相對壟斷的情況下，政府一直強調利用工程增加淡水供應，普通人無法親身直接感受到水資源的寶貴。在低價情況下，水資源除了被大量浪費，還產生了很多額外成本。比如，由于現在很多飲用水水質相比以前存在一定程度的下降，以北京一些酒店為例，已開始區別可飲用水和一般水。增加了運營的成本，而各企業單位日常都購買桶裝水，而非直接飲用自來水廠供水，在一定程度上這部分額外成本一直未納入水價計量之中。同時，鑒于水資源品質的日益降低，家庭用的凈水設備已開始大量裝備，以求保證水質的可飲用。形成了低水價、低品質、浪費大，隱形成本不斷增加的中國特有局面。同時，在這樣的低水價之下，相關淡水資源綠色科技產品相對而言就顯得成本比較高，不具有市場競爭性。而適時推動淡水資源的市場化運作，則顯得更為必要，在淡水實際成本居高的情況下，才有綠色科技應用的市場保證。

4.2政府應為風力制水機提供政策支持，推動其試點和推廣運用由于市場暫時失靈，風力制水機的市場受限，但其需求仍在，且對維護我國海洋權益和改善海島居民的落后基礎設施有極大的益處。我國在制定相關發展戰略規劃和政策法規中應對這一新興科技給予足夠的重視，出臺相關政策法規推動其試點和推廣，為我國海島及亟需淡水的地方提供新的選擇，促進相關產業的發展。比如，給予風力制水機以海水淡化同樣的政策支持，在提及促進海水淡化的公共政策文件中，除了明確提及海水淡化之外，補充包括風力制水等其它技術應加速推廣運用試點。在新經濟常態要求各地方主管部門應出臺政策和投入資金支持創新，鼓勵包括風力制水機在內的海洋經濟綠色科技的發展，領先一步，形成產業化，形成地方海洋經濟發展新的支撐點。風力制水機已是成熟的技術，在國外已經成熟，可成套購買。國內有公司也已就相關技術申請了專利，但因無廣大市場保證和政策鼓勵，處于暫停狀態。各級政府部門應在基礎設施專項資金中單列淡水資源新科技應用經費，保障其推廣與運用。只有在大力推廣的前提下，才存在產業化的可能性，同時降低購買成本。

4.3以產業化為導向，開放知識產權限制相關政府部門可以考慮與國內擁有該項專利技術的公司合作，采取一年保底購買若干臺風力制水機設備措施，同時要求其積極“反向分析”國外成熟技術，推出新型、適用地域更為廣泛的產品，并且要求其在5~10年內放棄專利權，使其他公司進入風力制水機行業，降低壟斷技術帶來的高成本，以實現風力制水機產業化、低成本化。

作者：鄧云成 單位：國家海洋局海島研究中心