海島淡水缺乏應(yīng)對(duì)策略范文
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《海洋經(jīng)濟(jì)雜志》2015年第一期
如上所述，自然區(qū)位等條件限制導(dǎo)致了絕大部分海島無(wú)法實(shí)現(xiàn)飲用水和生活用水自給。淡水、糧食需由大陸供應(yīng)，補(bǔ)給線(xiàn)長(zhǎng)，限制了島嶼人口數(shù)量的增加[13]。目前通過(guò)傳統(tǒng)方式，如開(kāi)采地下水、抽取河流水等已難以滿(mǎn)足海島現(xiàn)在及未來(lái)的淡水需求[14]。在極度缺乏淡水的情況下，經(jīng)過(guò)近十幾年的努力，這種狀況多有改善④[14]，在現(xiàn)代化的雨水收集設(shè)施、新增加的一次中途補(bǔ)給以及先進(jìn)的海水淡化設(shè)備的幫助下，讓淡水供給變得更加充裕[15]，卻沒(méi)有足夠的自給淡水無(wú)限量供應(yīng)。此外，由于南沙諸島等淡水匱乏⑤[16]，無(wú)法形成一個(gè)有效供給鏈，使得我國(guó)島上漁民只能望洋興嘆，對(duì)于維護(hù)我國(guó)海洋權(quán)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(wèn)題，但由于其過(guò)于“干凈”，同時(shí)缺乏基于大規(guī)模數(shù)據(jù)合理論證，長(zhǎng)期飲用對(duì)人體健康的影響仍值得重視和研究[18]。且我國(guó)淡化水主要為工業(yè)用途，尚未大規(guī)模進(jìn)入市政供水系統(tǒng)[18]。并且相對(duì)而言，其占地面積較大、成本高[19]的問(wèn)題無(wú)法靈活有效地應(yīng)對(duì)面積較小的島嶼的自然區(qū)位限制。除此之外，通過(guò)船舶運(yùn)輸?shù)M(jìn)行補(bǔ)給，具有運(yùn)輸高成本、補(bǔ)給不穩(wěn)定等問(wèn)題⑥。所以面對(duì)淡水匱乏，應(yīng)利用更為先進(jìn)的、更適應(yīng)在面積狹小的島礁開(kāi)展的造水技術(shù)，來(lái)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(fā)展需求。有鑒于此，本文提出基于空氣的取水技術(shù)是下一步亟需發(fā)展的方向，也是長(zhǎng)久解決我國(guó)南海缺水的關(guān)鍵所在。
2新綠色科技：風(fēng)力制水機(jī)
地球上的淡水含量?jī)H占全球總水量的2.53%，其中68.7%源于固體冰川。而人類(lèi)所能夠直接利用的淡水資源分布不均且日益稀缺。對(duì)于海島和沿海淡水匱乏地區(qū)而言，解決淡水供應(yīng)問(wèn)題的傳統(tǒng)方法包括交通運(yùn)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(wèn)題。而富含水蒸氣的空氣則無(wú)處不在，為空氣取水技術(shù)的廣泛運(yùn)用創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。空氣作為自然界水循環(huán)過(guò)程中水蒸氣存在的一種介質(zhì)，攜帶水蒸氣完成循環(huán)[20]。而空氣取水技術(shù)，簡(jiǎn)言之，即是通過(guò)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(xiàn)狀，必須結(jié)合我國(guó)海島的現(xiàn)實(shí)狀況，充分利用現(xiàn)有的科技，從空氣中提取水（fromairtowate）r———空氣制水。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，而風(fēng)力制水機(jī)為新的創(chuàng)造，主要通過(guò)風(fēng)力機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)熱泵（制冷），然后由熱泵將空氣中的水蒸氣制冷凝結(jié)成水，凈化過(guò)濾后，就可以直接用于飲用和灌溉[21]。就其工作原理而言，風(fēng)力制水機(jī)僅依賴(lài)當(dāng)?shù)氐臍鉁匾约翱諝庵械乃趾俊Ｒ虼耍谶\(yùn)用上幾乎不受限制。風(fēng)力制水機(jī)已經(jīng)在荷蘭[22]和科威特[23]成功實(shí)現(xiàn)造水（風(fēng)力制水機(jī)AW75荷蘭呂伐登地區(qū)產(chǎn)水?dāng)?shù)據(jù)如表1所示）。其也有別于之前通過(guò)風(fēng)力發(fā)電，然后通過(guò)電制水的技術(shù)。目前，中國(guó)已經(jīng)有一家公司申請(qǐng)了風(fēng)力制水機(jī)的實(shí)用新型專(zhuān)利[24]，某個(gè)體研究者也申請(qǐng)了直聯(lián)式風(fēng)力制水機(jī)專(zhuān)利⑦。其工作原理簡(jiǎn)單，濕度為50%的20℃空氣中，每千米空氣蘊(yùn)含7克左右的水；濕度為50%的30℃空氣中，儲(chǔ)藏近14克的水。風(fēng)力機(jī)迫使空氣流經(jīng)熱換器，使空氣制冷并凝結(jié)。當(dāng)溫度達(dá)至露點(diǎn)，將形成水滴并為蓄水倉(cāng)所收集。除了工作原理簡(jiǎn)單，風(fēng)力制水機(jī)還具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）占地面積小，對(duì)地域面積的要求極低；（2）環(huán)保且能夠持續(xù)利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響，不需要外部能源（電力），僅僅風(fēng)力就足夠⑧；（3）一個(gè)小型的風(fēng)車(chē)能為500~1000人⑨[26]的小村莊提供充足的飲用水；（4）適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)各種氣候和地質(zhì)環(huán)境———海島、荒漠、環(huán)境惡劣地區(qū)、水源已被污染的地區(qū)。當(dāng)然，風(fēng)力制水機(jī)因?yàn)槠涮厥饨Y(jié)構(gòu)，并不是適用于任何自然環(huán)境。當(dāng)氣溫低于15℃時(shí)，不能順利提取水；并且，較適合于少雨的地方[21]。
3我國(guó)海島應(yīng)用風(fēng)力制水機(jī)效益分析
我國(guó)海島眾多，承擔(dān)著我國(guó)發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，落實(shí)海洋戰(zhàn)略，維護(hù)海洋權(quán)益的重任。風(fēng)力制水機(jī)應(yīng)用于海島需要有比較明確的技術(shù)發(fā)展方向，將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
3.1技術(shù)發(fā)展方向海水淡化在我國(guó)已有較長(zhǎng)的歷史，有隸屬于國(guó)家海洋局的天津海水淡化與綜合利用研究所專(zhuān)門(mén)從事此方面的研究。據(jù)最新介紹⑩，各沿海城市將來(lái)會(huì)有一定比例的淡水供應(yīng)是來(lái)自海水淡化。由于其出產(chǎn)淡水規(guī)模大，應(yīng)用方面應(yīng)著重于在需求量大且地域面積并不緊張的地區(qū)進(jìn)行推廣，其中也包括面積較大的海島。而風(fēng)力制水機(jī)則可作為海水淡化技術(shù)的補(bǔ)充，在面積較小海島、地下水污染嚴(yán)重以及人均密度較低且缺水的農(nóng)村地區(qū)應(yīng)用，以保證可飲用淡水的供應(yīng)。風(fēng)力制水機(jī)與海洋淡化工程是相輔相成的技術(shù)，其目標(biāo)一致，但應(yīng)用區(qū)域卻各有不同。鑒于我國(guó)海水淡化當(dāng)下的主要功用為工業(yè)用水，因而使用海水淡化與風(fēng)力制水機(jī)的目標(biāo)群體也有所差別，海水淡化可以朝向工業(yè)用水為主、飲用水為輔的技術(shù)方向大力發(fā)展，而風(fēng)力制水機(jī)則可單純向保障人群飲用水安全的技術(shù)方向發(fā)展，形成差異化、共同發(fā)展的格局。
3.2效益分析
3.2.1成本競(jìng)爭(zhēng)方面的經(jīng)濟(jì)效益分析風(fēng)力制水機(jī)的占地面積小，適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)各種氣候和包括海島、荒漠、環(huán)境惡劣地區(qū)、水源已被污染的地區(qū)，制出的水可直接飲用，市場(chǎng)潛力巨大，但首先要考慮其市場(chǎng)化的可行性。本文具體針對(duì)海島，分析風(fēng)力制水機(jī)與陸地淡水供應(yīng)、海水淡化和船舶運(yùn)輸?shù)昂u自打井相比均具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。首先，陸地淡水供應(yīng)方面，以近岸大島平潭為例，其自身供水不足，主要從福清購(gòu)買(mǎi)淡水依靠海峽大橋運(yùn)輸補(bǔ)給，平均每噸水的價(jià)格為人民幣3元左右。價(jià)格相比而言具有優(yōu)勢(shì)，但需要注意的是，據(jù)筆者調(diào)查，平潭水務(wù)網(wǎng)線(xiàn)工程設(shè)備基本是20世紀(jì)80年代建成，到普通居民家中的水呈現(xiàn)有色狀態(tài)，可飲用的安全度存在疑問(wèn)。同時(shí)，平潭作為綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)、福建自貿(mào)區(qū)所在地，人口增加已成必然。現(xiàn)在的福清供水僅能滿(mǎn)足平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)主島的主城區(qū)供水，其它地方的供水并沒(méi)有保障。而作為飲用水，一般家庭都額外付費(fèi)加裝凈水器或直接購(gòu)買(mǎi)桶裝水（以每桶19升為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，價(jià)格12元至50元皆有）。辦公場(chǎng)所都不直接飲用自來(lái)水，飲用的是桶裝水或瓶裝水（以500毫升計(jì)算，每瓶大約1.5元至5元），因而單純以自來(lái)水出廠(chǎng)價(jià)格來(lái)計(jì)算飲用水成本，并不合理。此外，我國(guó)自來(lái)水價(jià)格由于管制原因，明顯低于市場(chǎng)應(yīng)有的價(jià)格。其次，海水淡化供應(yīng)方面，我國(guó)除了在沿海地區(qū)有海水淡化設(shè)施外，在很多海島上也有海水淡化設(shè)施，其中就包括我國(guó)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(lái)源。雖然我國(guó)海水淡化研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，但實(shí)際上，我國(guó)至今的海水淡化主要是工業(yè)用水，北京因?yàn)闃O端缺水，河北曹妃日產(chǎn)百萬(wàn)噸淡化海水項(xiàng)目于近期獲批，預(yù)計(jì)2019年開(kāi)始向北京輸水。同時(shí)長(zhǎng)期飲用淡化海水對(duì)于身體的影響還有待繼續(xù)觀察，此因素也進(jìn)而限制了海水淡化飲用的市場(chǎng)規(guī)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(fā)展有限公司的新產(chǎn)品“中鹽海露”海水淡化純凈水為例，其一般售價(jià)為每瓶3元（350毫升）。海水淡化作為飲用水來(lái)講，并不像看起來(lái)那樣擁有極高競(jìng)爭(zhēng)力。再者，船舶運(yùn)輸?shù)昂u自打井供應(yīng)方面，我國(guó)南沙群島中無(wú)天然淡水供應(yīng)的較小海島主要是通過(guò)雨水收集，更多是船舶運(yùn)輸方式補(bǔ)給淡水資源，其成本非常高，并且很不穩(wěn)定，申請(qǐng)船補(bǔ)水提前時(shí)間約為61天[29]。遇到惡劣天氣和突發(fā)事件，守島官兵就可能有生命危險(xiǎn)。而近岸島的自打井取淡水，適用范圍小，可供給人數(shù)也少，并且我國(guó)很多島嶼根本不適合提取地下水資源。相對(duì)而言，這兩種方式都不是解決海島保護(hù)與開(kāi)發(fā)要求的淡水供應(yīng)的長(zhǎng)久之計(jì)。而以風(fēng)力制水機(jī)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(duì)而言，對(duì)于一些海島，特別是要進(jìn)行開(kāi)發(fā)，需要保障海島居民飲水安全和生活品質(zhì)的海島，具有相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)風(fēng)力制水機(jī)屬于海洋綠色新科技，其技術(shù)還有很大的改良和提升空間。除了風(fēng)力驅(qū)動(dòng)之外，還可以采用太陽(yáng)能雙種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，法國(guó)WMS1000混合動(dòng)力風(fēng)力制水機(jī)在沒(méi)有風(fēng)的情況下，可以通過(guò)太陽(yáng)能發(fā)電驅(qū)動(dòng)制水，而這樣的混合動(dòng)力，使得風(fēng)力制水機(jī)在新疆、內(nèi)蒙古、北京、河北、山西、甘肅等內(nèi)地也具有市場(chǎng)。在剔除財(cái)政補(bǔ)貼的情況下，不同光照資源區(qū)，目前裝機(jī)規(guī)模0~50千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電成本在1.13~1.94元/千瓦時(shí)，在2015年將下降到0.74~1.28元/千瓦時(shí)，2020年將進(jìn)一步下降到0.58~1.00元/千瓦時(shí)[30]。各項(xiàng)成本的降低，意味著風(fēng)力制水機(jī)在混合動(dòng)力系統(tǒng)下的產(chǎn)水成本的降低。而且，國(guó)外對(duì)于太陽(yáng)能的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展并不比中國(guó)好，中國(guó)在此方面具有優(yōu)勢(shì)，換言之，中國(guó)對(duì)于風(fēng)力制水機(jī)的未來(lái)運(yùn)用占有較大優(yōu)勢(shì)，具備搶占國(guó)外市場(chǎng)的可能性。
3.2.2維護(hù)國(guó)家權(quán)益方面的效益分析我國(guó)南海權(quán)益維護(hù)已上升成為國(guó)家重要戰(zhàn)略，其中比較重要的就是維護(hù)我國(guó)的海島主權(quán)。作為“海洋憲法”的《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》并沒(méi)有對(duì)島嶼這一概念的面積大小有明確規(guī)定。只是在第121條第3款規(guī)定不能維持人類(lèi)居住或其本身的經(jīng)濟(jì)生活的巖礁，不應(yīng)有專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)或大陸架。對(duì)于南沙島礁中存在的半人工半自然的混合島礁，國(guó)際法并沒(méi)有明確界定其法律地位[31]。此時(shí)，如何快速完成島礁上改善居住環(huán)境建設(shè)，同時(shí)使其變得能維持人類(lèi)居住或其本身的經(jīng)濟(jì)生活，是極為重要的問(wèn)題。單純從GDP或績(jī)效考核來(lái)看，對(duì)于島嶼的各種建設(shè)經(jīng)濟(jì)成本巨大，但從島嶼主張經(jīng)濟(jì)專(zhuān)屬區(qū)、大陸架等權(quán)利獲得的社會(huì)效益等出發(fā)，這些投入意義重大。南沙諸島面積小，寸土寸金，風(fēng)力制水機(jī)應(yīng)是其經(jīng)濟(jì)計(jì)算之下解決生存和發(fā)展困難的優(yōu)先選擇。
4結(jié)論與建議
我國(guó)雖地大物博，但仍屬于淡水資源缺乏國(guó)家，人均淡水占有量?jī)H為世界人均的四分之一。且時(shí)空分布不均。600多座城市有400多個(gè)供水不足，嚴(yán)重缺水城市有110個(gè)。農(nóng)村約有3.6億人喝不上符合標(biāo)準(zhǔn)的飲用水[32]。這樣的情況在海島、地下水污染嚴(yán)重等地區(qū)更為嚴(yán)重，因而借助新技術(shù)解決面臨的問(wèn)題，顯得非常重要。海水淡化作為緩解沿海地區(qū)水資源匱乏的重要措施，發(fā)展勢(shì)頭迅猛。我國(guó)在海水淡化方面的政策扶持力度可觀，《海水利用專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》《海水利用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展計(jì)劃》《海水淡化科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》《國(guó)家海洋局關(guān)于促進(jìn)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見(jiàn)》《海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)》《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)》《浙江省海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》等相關(guān)規(guī)劃相繼。在各個(gè)層級(jí)、不同部門(mén)齊心合力推動(dòng)之下，在發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和政策法規(guī)促進(jìn)保障之下，我國(guó)海水淡化產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程逐步加快，其成本也從最初的基本無(wú)法接受到現(xiàn)在的可以逐步推廣。風(fēng)力制水機(jī)是除海水淡化以外，又一項(xiàng)極具潛力的新技術(shù)，應(yīng)用前景甚至可能比海水淡化更為廣闊，應(yīng)給予足夠的重視和支持，以期在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，極大的改善海島生活條件，實(shí)現(xiàn)維護(hù)我國(guó)海洋權(quán)益的目標(biāo)。就具體落實(shí)而言，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手。
4.1逐步糾正水價(jià)非正常低價(jià)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)淡水資源市場(chǎng)化配置由于特殊歷史和現(xiàn)實(shí)原因，我國(guó)淡水資源市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)價(jià)處于較低價(jià)格，且在供應(yīng)相對(duì)壟斷的情況下，政府一直強(qiáng)調(diào)利用工程增加淡水供應(yīng)，普通人無(wú)法親身直接感受到水資源的寶貴。在低價(jià)情況下，水資源除了被大量浪費(fèi)，還產(chǎn)生了很多額外成本。比如，由于現(xiàn)在很多飲用水水質(zhì)相比以前存在一定程度的下降，以北京一些酒店為例，已開(kāi)始區(qū)別可飲用水和一般水。增加了運(yùn)營(yíng)的成本，而各企業(yè)單位日常都購(gòu)買(mǎi)桶裝水，而非直接飲用自來(lái)水廠(chǎng)供水，在一定程度上這部分額外成本一直未納入水價(jià)計(jì)量之中。同時(shí)，鑒于水資源品質(zhì)的日益降低，家庭用的凈水設(shè)備已開(kāi)始大量裝備，以求保證水質(zhì)的可飲用。形成了低水價(jià)、低品質(zhì)、浪費(fèi)大，隱形成本不斷增加的中國(guó)特有局面。同時(shí)，在這樣的低水價(jià)之下，相關(guān)淡水資源綠色科技產(chǎn)品相對(duì)而言就顯得成本比較高，不具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性。而適時(shí)推動(dòng)淡水資源的市場(chǎng)化運(yùn)作，則顯得更為必要，在淡水實(shí)際成本居高的情況下，才有綠色科技應(yīng)用的市場(chǎng)保證。
4.2政府應(yīng)為風(fēng)力制水機(jī)提供政策支持，推動(dòng)其試點(diǎn)和推廣運(yùn)用由于市場(chǎng)暫時(shí)失靈，風(fēng)力制水機(jī)的市場(chǎng)受限，但其需求仍在，且對(duì)維護(hù)我國(guó)海洋權(quán)益和改善海島居民的落后基礎(chǔ)設(shè)施有極大的益處。我國(guó)在制定相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和政策法規(guī)中應(yīng)對(duì)這一新興科技給予足夠的重視，出臺(tái)相關(guān)政策法規(guī)推動(dòng)其試點(diǎn)和推廣，為我國(guó)海島及亟需淡水的地方提供新的選擇，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。比如，給予風(fēng)力制水機(jī)以海水淡化同樣的政策支持，在提及促進(jìn)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(bǔ)充包括風(fēng)力制水等其它技術(shù)應(yīng)加速推廣運(yùn)用試點(diǎn)。在新經(jīng)濟(jì)常態(tài)要求各地方主管部門(mén)應(yīng)出臺(tái)政策和投入資金支持創(chuàng)新，鼓勵(lì)包括風(fēng)力制水機(jī)在內(nèi)的海洋經(jīng)濟(jì)綠色科技的發(fā)展，領(lǐng)先一步，形成產(chǎn)業(yè)化，形成地方海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的支撐點(diǎn)。風(fēng)力制水機(jī)已是成熟的技術(shù)，在國(guó)外已經(jīng)成熟，可成套購(gòu)買(mǎi)。國(guó)內(nèi)有公司也已就相關(guān)技術(shù)申請(qǐng)了專(zhuān)利，但因無(wú)廣大市場(chǎng)保證和政策鼓勵(lì)，處于暫停狀態(tài)。各級(jí)政府部門(mén)應(yīng)在基礎(chǔ)設(shè)施專(zhuān)項(xiàng)資金中單列淡水資源新科技應(yīng)用經(jīng)費(fèi)，保障其推廣與運(yùn)用。只有在大力推廣的前提下，才存在產(chǎn)業(yè)化的可能性，同時(shí)降低購(gòu)買(mǎi)成本。
4.3以產(chǎn)業(yè)化為導(dǎo)向，開(kāi)放知識(shí)產(chǎn)權(quán)限制相關(guān)政府部門(mén)可以考慮與國(guó)內(nèi)擁有該項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)的公司合作，采取一年保底購(gòu)買(mǎi)若干臺(tái)風(fēng)力制水機(jī)設(shè)備措施，同時(shí)要求其積極“反向分析”國(guó)外成熟技術(shù)，推出新型、適用地域更為廣泛的產(chǎn)品，并且要求其在5~10年內(nèi)放棄專(zhuān)利權(quán)，使其他公司進(jìn)入風(fēng)力制水機(jī)行業(yè)，降低壟斷技術(shù)帶來(lái)的高成本，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力制水機(jī)產(chǎn)業(yè)化、低成本化。
作者：鄧云成 單位：國(guó)家海洋局海島研究中心