海水淡化:動(dòng)物是我們的老師

高峰

生物體內(nèi)含量最多的是水，一切正常的生命活動(dòng)都是在水中進(jìn)行的，沒(méi)有水，養(yǎng)料不能吸收，廢物不能排出?？诳示褪潜砻魃矬w已經(jīng)失去一部分水，并刺激生物去補(bǔ)充水。

地球上的水并不少，海洋面積占地球總面積的71％，陸地面積僅占29％，而且其中還包括許多江河、湖泊、溪、澗等。地球上的水97.2％是海水，海水中含有復(fù)雜的化學(xué)成分，每升海水所含的各種離子、分子和化合物的總量（礦化度）在3克以上。因此，海水是不能喝的。海水非但苦澀、難以下咽，而且越喝越渴。所以，遠(yuǎn)航時(shí)必須帶足淡水。途中補(bǔ)充給養(yǎng)時(shí)，第一件事就是補(bǔ)足淡水。由于海水含有大量的鹽，就連用來(lái)灌溉農(nóng)作物都是不行的。生物體能直接利用的是礦化度每升小于1克的淡水，其主要分布在江河、湖泊、地下、高山積雪和冰川等，而這些僅占全球水總量的2.8％。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的飛快發(fā)展和人民生活需水量的日益增加，如果不注意節(jié)約用水，再肆意破壞水資源，那么，地球上淡水的危機(jī)就會(huì)到來(lái)。為了避免這種災(zāi)難的發(fā)生，人們一方面要節(jié)流，另一方面要開源。說(shuō)到開源，人們首先想到的當(dāng)然是海水淡化，設(shè)法將海水脫除鹽分變?yōu)榈Ｊ澜缟显S多國(guó)家都建立了海水淡化工廠，通常用的傳統(tǒng)方法是蒸餾法，使海水急速蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣冷凝后即成淡水。目前采用的一些新方法是從一些動(dòng)物身上得到啟示而研制成功的。

有一種海鳥叫信天翁，分布于太平洋，冬季也可見于我國(guó)東北及沿海各地。成熟的信天翁全身純白，僅翼端及尾端呈黑色，翅膀很長(zhǎng)，伸展開來(lái)，兩翅可達(dá)3.6米。它們能一連數(shù)月甚至成年在海上生活，累了在水面上歇息，餓了捕食海中的魚，喝的當(dāng)然是海水。它們只有在繁殖的時(shí)候才返回荒島和陸地。信天翁能喝海水當(dāng)然會(huì)引起人們的注意，人們急于了解它們是怎樣解決海水中的鹽分問(wèn)題。經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)信天翁的鼻部構(gòu)造與其他鳥類不同，它的鼻孔像管道，所以稱為管鼻類。在鼻管附近有去鹽腺，這是一種奇妙的海水淡化器。去鹽腺內(nèi)有許多細(xì)管與血管交織在一起，能把喝下去的海水中過(guò)多的鹽分隔離，并通過(guò)鼻管把鹽溶液排出。以后人們相繼發(fā)現(xiàn)許多海洋動(dòng)物都有把海水淡化的本領(lǐng)，如海燕、海鷗、海龜和海水魚等。

海水魚終生生活在海水里，喝的當(dāng)然是海水，而且全身都浸沒(méi)在海水中，它們又是如何解決海水中的鹽分問(wèn)題呢？人們當(dāng)然也不會(huì)放過(guò)對(duì)這一問(wèn)題的研究。一方面，海水魚必須大量吞飲海水，這樣體內(nèi)鹽分就會(huì)增加。那么，又如何解決這個(gè)矛盾呢？海水硬骨魚的鰓部有一種特殊的能分泌鹽類的細(xì)胞，這種細(xì)胞能把過(guò)多的鹽分排至體外；另一方面，海水硬骨魚腎臟的腎小球數(shù)量很少，腎小管重新吸收水的能力強(qiáng)，從而使排尿量減少到最低限度。

就現(xiàn)有的研究材料來(lái)看，這些海洋動(dòng)物雖然各有自己的海水淡化器官，能把喝進(jìn)去的海水鹽分排至體外，但是，這些“淡化器”基本上都是用細(xì)胞的半滲透膜來(lái)脫鹽淡化海水的，如口腔膜、內(nèi)腔膜、表皮膜和鰓微血管膜等，通常稱為生物膜。它們喝進(jìn)海水后，首先在口腔內(nèi)通過(guò)吸氣對(duì)腔內(nèi)不斷加壓，壓力差使一部分水滲過(guò)黏膜進(jìn)入機(jī)體內(nèi)，而大部分鹽則被阻隔在口腔內(nèi)，隨水流經(jīng)鰓裂或排泄道排到體外。人們根據(jù)這個(gè)道理，研制出反滲透膜海水脫鹽淡化裝置。對(duì)海水施加大于滲透壓的壓力，使海水中水分通過(guò)滲透膜，而鹽分則被隔在外面，從而得到淡水。

海水中的鹽分總有一些進(jìn)入體內(nèi)，通過(guò)泌鹽細(xì)胞的特殊功能，以自身微弱的生物電形成電磁場(chǎng)，把海水中的鹽類，如氯化鈉的兩種電離子分離，在電場(chǎng)的作用下，滲至膜外，而將水分留在機(jī)體內(nèi)。人們根據(jù)這個(gè)道理，研制出電滲析膜海水淡化器，在直流電場(chǎng)作用下，使海水中的鹽類分解成正、負(fù)離子，使它們分別通過(guò)陽(yáng)、陰滲透膜向正極和負(fù)極運(yùn)動(dòng)。然后，收集留在兩滲透膜中間的淡水。