［关键词］海水淡化；浓盐水；海洋生态环境；影响分析

                      海水淡化因产品水质优良，可作为淡水资源的重要补充，成为解决我国沿海地区淡水短缺问题的重要方法，在部分海岛地区甚至是唯一的有效方法，成为近年来快速发展的新兴产业。我国海水淡化已建成项目全部分布在淡水资源短缺的城市和海岛，产品大多用于工业用水以及海岛地区生活用水，小部分汇入城市市政管网。山东省作为沿海缺水省份，人均淡水占有率不足全国的 1/6，大力发展海水淡化工程，在很大程度上缓解了工业生产、居民生活等方面的用水紧张问题。截至 2020 年底，全国现有海水淡化工程 135 个，已有规模超过 165万 t/d，其中山东省已有规模为 37.1 万 t/d，当年新建规模约 4.6 万 t/d，居全国首位；至2021 年 11 月，山东省已建成海水淡化工程 41 个，产能达 45.09 万 t/d。随着海水淡化产能的快速增加，以及国家对新兴产业绿色可持续发展的要求，浓盐水排放成为越来越受关注的问题，其对海洋环境的影响研究也成为一个新兴课题，吸引更多人的目光。因此，研究海水淡化浓盐水排海的生态环境影响，并提出合理的对策方法，对海水淡化产业的可持续发展具有重要作用。

                    1 国内外浓盐水排放现状和管理要求

                   1.1 国外浓盐水排放状况与管理

                      目前全球在营的海水淡化项目中，中东海湾国家和北非地区贡献了近六成产能，其中大多数国家将产生的浓盐水直接排入海洋，近 50%的浓盐水排入距海岸线 1 km 海域，近80%的浓盐水排入距海岸线 10 km 海域，目前暂无由于浓盐水排放入海造成重大环境破坏的报道。位于阿联酋的目前全球最大的海水淡化项目-阿布扎比塔维勒海水淡化项目产生的浓盐水直接进行了排放，排放并未造成污染。在浓盐水排放管理方面，仅有部分国家和地区对于浓盐水排放实行排放许可制度，提出了针对浓盐水排放影响范围、盐度等指标的具体规定。澳大利亚要求“排放口 50 m 范围内盐度增加值应小于 1.2，扩散 1 000 m 后增加值应在 0.8 之内”，在海水淡化工程开建前应进行严格的环境影响评价，规划减小环境影响的措施，以保护海洋环境和海洋生物多样性；以色列具有全球领先的海水淡化技术和企业，保护沿海环境法、防止陆源污染海洋法等多项法律法规文件对浓盐水直排做出规定，如：在海水淡化项目建造前，相关企业应使用最佳技术来设计排放方案，准备排污口环境监测计划和排放成分分析的预案，依照排放许可证进行排放，详细规定浓盐水排放条件，建议在排污口安装扩散装置，鼓励深海排放，指导排污口位置和排放管线设计等，以规范海水淡化项目的立项和营运期间的排放，促进该行业的绿色高质量发展；美国先后颁布了联邦、州、地方等各级法律，规定海水淡化企业产生的浓盐水要在深海或较大环流海域进行排放，并且需在排放口安装扩散器或采取其他排放措施对其稀释，如需在地表排放，必须取得“国家污染物排放消除体系”（NPDES）颁发的许可证。

                    1.2 国内浓盐水排放状况与管理

                       目前我国的海水淡化产业正处在快速发展阶段，国家相继出台《环境保护法》《海洋环境保护法》《防治海洋工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》等多部法律法规，要求加强对海洋环境的保护，防治和减轻海洋工程建设项目污染损害海洋环境。按照《全国海洋功能区划（2011—2020 年）》分析海水淡化用海与各个功能区的兼容性（表 1），除工业与城镇建设区外，海水淡化浓盐水的排放在港口航运区和矿产与能源区等特定区域的影响也是可以耐受的；《海水淡化浓盐水排放要求》（HY/T 0289—2020）以行业标准的形式规定了海水淡化装置排放浓盐水的一般规定、水质要求、检测方法、取样与监测频率，规定浓盐水排放口应安装排放装置以加快浓盐水的稀释与扩散，建议浓盐水与冷却海水、达到排放标准的污水等混合排放，确定了浓盐水排放水质要求。建有海水淡化工程的城市，以地方法规的形式对浓盐水排放做出了要求，例如青岛市要求胶州湾附近海域海水淡化浓盐水在海水交换良好的海域离岸达标排放，也可稀释后近岸排放，但稀释后的盐度不得超过胶州湾海水盐度。

                      2 浓盐水排放对生态环境的影响

                      2.1 不同工艺产生浓盐水的特点

                      海水淡化工艺主要分为膜法和热法，分别利用了反渗透与电渗析原理和蒸发原理。我国的海水淡化工程中使用较多的为膜法的反渗透技术和热法的低温多效蒸馏技术，两种技术的产能占全国产能的九成以上，部分海水淡化工程因地制宜地采用了热法的多级闪蒸技术。当海水淡化工程使用热法工艺进行生产时，需要利用热交换系统对原料海水进行加热，产生的浓盐水除盐度高以外，温度也较高，其中利用多级闪蒸工艺会产生温度为 70～90 ℃的浓盐水，利用低温多效蒸发工艺产生温度为 40 ℃〔11〕的浓盐水，此外铜合金、铝合金等材料的传热管容易遭到腐蚀，目前海水淡化项目中管阀、水泵等大量使用常见的奥氏体不锈钢，在海水中容易发生锈蚀，导致排放水中含有铝及铜、镍、铁等重金属离子。当使用膜法时，需要对原料海水添加试剂进行预处理，不需要加热，故浓盐水与原料海水温差不大，主要特点为盐度增大和含有预处理过程中添加的试剂及反应副产物。

                    2.2 对海水环境的影响

                    在使用热法进行海水淡化的过程中，产生的浓盐水会显著提高排放口附近海域的海水温度，从而造成一定的热污染。此外，海水温度上升将影响水中氧的溶解度，导致海水出现低氧甚至缺氧现象，间接对海洋环境产生不利影响。对于利用反渗透工艺的海水淡化厂，澳大利亚珀斯项目团队实时监测的结果表明，其排放的浓盐水对溶解氧无明显影响。目前，海水淡化技术的淡水产出率仍不高，膜法约为 30%～40%，热法约为 15%～50%，排放的浓盐水盐度约为原料海水的 1.3～1.7 倍。半封闭型海湾水体交换能力较差，直接排放的浓盐水会造成排放口附近海域盐度升高且分布不均，一定程度上影响海洋生态环境。

在使用热法进行海水淡化的过程中，热交换使用的传热管广泛使用铜合金、铝合金等材料，容易遭到腐蚀，导致排放的浓盐水中含有铝及铜、镍、铁等重金属离子，对海洋环境产生不利影响。铜对海洋环境的影响引起了广泛关注，J. W. OLDFIELD 等对排放浓盐水进行了监测，指出在海水淡化排放的浓盐水中，重金属铜浓度非常高，比天然海水高 1~2个数量级，此外，腐蚀产物中还有锌、铬、钼等金属污染物也会对海洋环境产生不利的影响。

                     2.3 对海洋生态的影响

                      热法造成的热污染可能导致严重的生态破坏，改变海洋生物的生理机能，影响海洋生物产卵、生长及幼虫孵化能力，改变海洋生态系统的生物多样性。研究发现，海水淡化排放浓盐水的盐度对海洋生物的影响最为直接。海洋原甲藻和塔玛亚历山大藻对盐度增高非常敏感，属盐度敏感藻种，当盐度达到 45.0 时，塔玛亚历山大藻细胞结构发生明显变化；当盐度达到 53.6 时，中肋骨条藻细胞结构受到破坏，这表明浓盐水会对海洋浮游植物的细胞形态和生长繁殖能力产生一定影响；王晓萌通过实验室和现场培养实验，结合非检测效应模型计算了浓盐水对胶州湾典型浮游植物的非检测效应浓度，初步将盐度 37.1 作为对胶州湾海洋环境具有明显影响的盐度基准，盐度＞37.1 将对胶州湾典型浮游植物生长产生明显抑制作用。

                       随铜含量较高的浓盐水排放入海，由于铜可与蛋白质结合，使浮游植物细胞中的酶失活，限制浮游植物对硝酸盐和硅酸盐的吸收和利用，影响其代谢、生长和繁殖。同时海水除浊过程中加入的铁盐和铝盐絮凝剂可能在浓海水中残留，含量过高将对海洋生物产生毒性效应；铁含量过高可使硅藻数量迅速增加而成为优势种〔23〕，影响生物群落结构。珀斯海水淡化厂项目团队对浮游幼虫的浓盐水毒性测试结果表明，在初始稀释区边缘，浓盐水稀释率达到 9.2∶1~15.1∶1 范围即可有效保护敏感物种，实际扩散器系统可使浓盐水稀释率达到45∶1。卷载效应对海洋生物的损害程度与生物体型、种群密度等有关，对浮游动物中桡足类和无节幼虫的伤害较大。Y. D. RUSO 等调查发现，浓盐水排放口附近海域的底栖生物群落单一，优势种由多毛类、甲壳类和软体类逐渐演变为线虫。金属离子通过扩散、沉积会被深海生物体吸收，最终在整个食物链中传递。

                       原标题：海水淡化浓盐水排海的环境影响与对策

                       原作者：齐延民，刘昕，王立明，孙珊