WEBVTT

00:00:00.873 --> 00:00:02.817
我在威斯康星州北部长大，

00:00:02.841 --> 00:00:06.650
很自然地与密西西比河
产生了亲密的连结。

00:00:07.167 --> 00:00:08.341
小时候，

00:00:08.365 --> 00:00:12.512
我会和姐姐比赛谁能最先拼写出

00:00:12.536 --> 00:00:16.250
“M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i（密西西比）”。

00:00:17.115 --> 00:00:18.679
上小学时，

00:00:18.703 --> 00:00:23.244
我学到了早期的探险家
以及他们的冒险，

00:00:23.268 --> 00:00:27.078
马奎特和朱莉特，以及他们是
如何通过五大湖，密西西比河

00:00:27.102 --> 00:00:30.171
及其支流，发现了美国中西部，

00:00:30.195 --> 00:00:33.395
并将到墨西哥湾的贸易路线画成了地图。

00:00:34.466 --> 00:00:35.910
在读研究生时，

00:00:35.934 --> 00:00:38.395
我很幸运，密西西比河正好

00:00:38.419 --> 00:00:40.823
就在我所在的明尼苏达大学

00:00:40.847 --> 00:00:42.914
研究实验室窗外。

00:00:43.680 --> 00:00:47.080
在那五年期间，
我有机会认识了密西西比河，

00:00:47.425 --> 00:00:49.742
我发掘了它无与伦比的特质，

00:00:49.766 --> 00:00:52.861
可能某一刻它会将河岸淹没，

00:00:52.885 --> 00:00:55.186
不久后，

00:00:55.210 --> 00:00:57.410
干燥的河岸线又清晰可见了。

NOTE Paragraph

00:00:58.218 --> 00:01:00.980
今天，作为一位物理有机化学家，

00:01:01.004 --> 00:01:03.035
我致力于利用我所学，

00:01:03.059 --> 00:01:06.245
来保护像密西西比河这样的河流，

00:01:06.269 --> 00:01:09.399
避免因为人类的活动，
而造成河流盐分升高。

00:01:10.374 --> 00:01:11.279
因为

00:01:11.279 --> 00:01:15.920
盐分会污染淡水河流。

00:01:16.422 --> 00:01:22.264
淡水河流的盐分含量只有 0.05 %，

00:01:22.677 --> 00:01:25.700
盐分在这个范围内的水可以安全饮用。

00:01:26.296 --> 00:01:30.276
但地球上大部分的水来自我们的海洋，

00:01:30.300 --> 00:01:34.322
而海洋的盐含量超过 3%，

00:01:34.346 --> 00:01:37.506
如果饮用海水，你很快就会生病。

00:01:38.427 --> 00:01:43.061
所以若要将地球上所有的海水

00:01:43.085 --> 00:01:46.363
和河流水量相比较，

00:01:46.387 --> 00:01:49.331
假设我们把海水放进

00:01:49.355 --> 00:01:52.133
奥运标准游泳池中，

00:01:52.157 --> 00:01:56.523
那么地球上的河流水量
就相当于一加仑。

00:01:57.095 --> 00:02:00.007
所以不难想到，
这是弥足珍贵的资源。

NOTE Paragraph

00:02:00.031 --> 00:02:02.864
可是我们有把它当作
珍贵的资源来对待吗？

00:02:02.888 --> 00:02:05.157
或者，我们对待它的方式，
就像对待铺在大门口的

00:02:05.181 --> 00:02:08.394
老式地毯，顶多用来擦擦鞋？

00:02:09.244 --> 00:02:13.403
把河流当作老地毯会导致严重的后果，

00:02:13.427 --> 00:02:14.627
我们来看看。

00:02:15.022 --> 00:02:19.022
我们来看看一茶勺的
盐会有什么影响，

00:02:19.530 --> 00:02:21.794
如果我们在一个装满
海水的奥运会标准泳池中

00:02:21.818 --> 00:02:25.260
加入一勺盐，

00:02:25.284 --> 00:02:27.550
海水依然是海水，

00:02:28.085 --> 00:02:30.315
但是再加进同样一茶勺的盐

00:02:30.339 --> 00:02:33.331
到一加仑干净河水中，

00:02:33.355 --> 00:02:36.402
一下子整罐水就因太咸而无法饮用。

00:02:37.149 --> 00:02:38.371
重点是因为，

00:02:38.395 --> 00:02:44.061
相比海洋，河流的水太稀少了，

00:02:44.085 --> 00:02:46.704
它很容易受到人类活动的影响，

00:02:46.728 --> 00:02:49.461
而我们需要小心地保护河流。

NOTE Paragraph

00:02:50.117 --> 00:02:52.482
最近，我通过调查文献，

00:02:52.506 --> 00:02:55.585
了解了全世界各地的河流健康问题，

00:02:55.609 --> 00:02:58.839
我完全预期会在水源稀少，

00:02:58.863 --> 00:03:03.736
以及重度工业发展区看到“生病”的河流。

00:03:03.760 --> 00:03:06.627
我的确在中国北部和印度看到了。

00:03:07.736 --> 00:03:12.146
但让我意外的是，
在一篇 2018 年最新的文章中，

00:03:12.170 --> 00:03:16.734
提到在全美有 232 个河流抽样站点，

00:03:16.758 --> 00:03:19.321
对美国各地河流抽样，

00:03:19.345 --> 00:03:21.000
这些站点显示，

00:03:21.024 --> 00:03:24.515
在 37% 的地方发现盐度超标。

00:03:25.204 --> 00:03:26.926
更让人惊讶的是，

00:03:26.950 --> 00:03:29.783
盐度增加最多的站点

00:03:29.807 --> 00:03:32.712
在美国东部，

00:03:32.736 --> 00:03:34.767
而不是干旱的西南部。

00:03:35.480 --> 00:03:38.101
这篇文章的作者推测，

00:03:38.125 --> 00:03:42.854
原因可能是因为当地使用
盐来应对道路结冰问题，

00:03:43.751 --> 00:03:46.349
另一个可能来源是

00:03:46.373 --> 00:03:49.506
含盐的工业废水。

NOTE Paragraph

00:03:50.084 --> 00:03:55.382
如你所见，人类的活动
可能让干净的河流变成

00:03:55.406 --> 00:03:57.906
更像是海水的水。

00:03:57.930 --> 00:04:01.413
所以我们必须尽快行动起来。

00:04:02.231 --> 00:04:04.056
我有一项提议。

NOTE Paragraph

00:04:04.942 --> 00:04:09.251
我们可以采取一个
三步计划预防河流污染，

00:04:09.275 --> 00:04:14.335
如果工业水的排放者
能采取这个预防步骤，

00:04:14.359 --> 00:04:18.533
我们就可以让河流更安全。

00:04:18.899 --> 00:04:21.310
此内容包括，第一，

00:04:21.334 --> 00:04:23.823
导入水回收和再利用的方法，

00:04:23.847 --> 00:04:27.810
从而减少河流取水。

00:04:28.403 --> 00:04:29.561
第二，

00:04:29.585 --> 00:04:33.593
我们必须将盐分
从工业水中提取出来，

00:04:33.617 --> 00:04:37.132
再利用到其他地方。

00:04:37.695 --> 00:04:41.760
第三，我们要将目前

00:04:41.784 --> 00:04:44.839
使用岩盐的消费者转变成

00:04:44.863 --> 00:04:49.447
使用回收盐的消费者。

00:04:49.942 --> 00:04:53.418
这三个步骤的处理方法已在实施，

00:04:53.442 --> 00:04:56.381
中国北部和印度正在

00:04:56.405 --> 00:04:58.568
采用这一机制来补救河流。

00:04:59.123 --> 00:05:00.647
但我提出的意见是，

00:05:00.671 --> 00:05:04.877
要用这个预防机制
来保护我们的河流，

00:05:04.901 --> 00:05:07.435
这样就不需要事后再补救。

00:05:08.159 --> 00:05:11.595
好消息是，我们可以使用薄膜技术

00:05:11.619 --> 00:05:13.000
来实现。

NOTE Paragraph

00:05:13.532 --> 00:05:16.762
这种薄膜可以把盐和水分离开。

00:05:17.593 --> 00:05:20.728
薄膜在很多年前就已存在，

00:05:20.752 --> 00:05:25.714
采用的是聚合材料，
依据体积来进行物质分离，

00:05:25.738 --> 00:05:28.029
也可以依据电荷来做分离。

00:05:28.371 --> 00:05:31.895
用来将盐和水分离的薄膜，

00:05:31.919 --> 00:05:34.942
通常是根据电荷来做分离。

00:05:34.966 --> 00:05:37.569
这些薄膜本身带有负电荷，

00:05:37.593 --> 00:05:40.434
能协助排斥溶解盐中

00:05:40.458 --> 00:05:42.525
带负电荷的氯离子。

00:05:43.974 --> 00:05:48.426
我刚才提到，这些薄膜
在很多年前就有了，

00:05:48.450 --> 00:05:55.433
目前，它们每分钟能
净化两千五百万加仑的水。

00:05:55.457 --> 00:05:57.372
甚至更多。

00:05:57.770 --> 00:05:59.170
但是它们能做的远不只这些。

NOTE Paragraph

00:06:00.254 --> 00:06:04.952
这些薄膜是以渗透原理为基础的。

00:06:05.421 --> 00:06:10.426
渗透是我们身体中
会发生的自然过程——

00:06:10.450 --> 00:06:12.268
和细胞的工作原理有关。

00:06:12.292 --> 00:06:15.714
渗透作用就是有两个不同的空间，

00:06:15.738 --> 00:06:19.316
将两种不同浓度的盐溶液分开，

00:06:19.340 --> 00:06:21.410
一份是低盐度，

00:06:21.434 --> 00:06:23.504
另一份是高盐度。

00:06:23.528 --> 00:06:27.562
将两个空间隔开的是
一张半渗透性的薄膜。

00:06:27.871 --> 00:06:30.307
在自然渗透的过程中，

00:06:30.331 --> 00:06:34.341
水会很自然的通过薄膜，

00:06:34.365 --> 00:06:36.286
从低盐份浓度的地方

00:06:36.310 --> 00:06:38.778
流动到高盐度浓度的地方，

00:06:38.802 --> 00:06:41.309
直到两边的浓度达到平衡。

NOTE Paragraph

00:06:42.437 --> 00:06:46.112
逆渗透作用则是逆转这个过程。

00:06:46.136 --> 00:06:48.260
为了实现逆转，

00:06:48.284 --> 00:06:53.138
我们就要施加压力
给高浓度的那一端，

00:06:53.162 --> 00:06:56.741
这么做就能让水往反方向流动。

00:06:57.130 --> 00:07:00.559
高浓度的那一端含盐量会增加，

00:07:00.583 --> 00:07:01.963
浓度更高，

00:07:01.987 --> 00:07:05.983
而低浓度那一端
则会变成净化过的水。

00:07:06.436 --> 00:07:11.253
利用逆渗透方法，
我们可以把 95%

00:07:11.277 --> 00:07:15.879
的工业用水转化为干净的水，

00:07:15.903 --> 00:07:20.116
只留下 5% 高浓度的盐混合物。

00:07:21.022 --> 00:07:24.339
而这 5% 高盐浓度的混合物

00:07:24.363 --> 00:07:25.513
并非废物。

00:07:25.879 --> 00:07:28.581
科学家也研发出了改造过的薄膜，

00:07:28.605 --> 00:07:32.948
让某些盐可以通过，

00:07:32.972 --> 00:07:34.122
而其他的不行。

00:07:34.939 --> 00:07:36.273
使用这些薄膜，

00:07:36.297 --> 00:07:39.395
也就是我们熟知的纳米过滤膜，

00:07:39.419 --> 00:07:42.752
这 5% 的高浓度溶液，

00:07:42.776 --> 00:07:46.267
就能被转化成纯盐溶液，

00:07:46.863 --> 00:07:51.934
所以，总的来说，
有了逆渗透技术和纳米薄膜，

00:07:51.958 --> 00:07:54.434
我们就能把工业废水

00:07:54.458 --> 00:07:58.228
转化成水和盐，

00:07:58.633 --> 00:08:00.247
这样一来，

00:08:00.271 --> 00:08:04.668
就能实现河流保护机制
的第一和第二步。

NOTE Paragraph

00:08:05.557 --> 00:08:10.160
我曾向一些工业水
使用者介绍了这个机制，

00:08:10.184 --> 00:08:12.871
通常得到的反馈是，

00:08:12.895 --> 00:08:15.561
“不错啊，但是谁会要我的盐呢？”

00:08:16.014 --> 00:08:19.014
这就是为什么第三步很关键，

00:08:19.038 --> 00:08:22.818
我们必须要将使用岩盐的消费者，

00:08:22.842 --> 00:08:25.548
转化为使用回收盐的消费者，

00:08:26.080 --> 00:08:28.707
那么这些消费者是谁呢？

00:08:29.056 --> 00:08:31.326
2018 年，

00:08:31.350 --> 00:08:36.249
我发现美国消费盐的人当中 43%

00:08:36.273 --> 00:08:39.519
都是把盐用在防止道路结冰上。

00:08:40.289 --> 00:08:43.553
39% 是化学工业在使用。

NOTE Paragraph

00:08:43.577 --> 00:08:46.410
我们来看看这两种应用。

00:08:46.927 --> 00:08:49.934
我很震惊，

00:08:49.958 --> 00:08:53.117
在 2018 年到 2019 年冬季，

00:08:53.141 --> 00:08:56.094
一百万吨的盐被用在

00:08:56.118 --> 00:09:00.161
宾夕法尼亚州的道路上。

00:09:01.315 --> 00:09:03.114
一百万吨的盐足以

00:09:03.138 --> 00:09:06.338
装满三分之二的帝国大厦。

00:09:07.030 --> 00:09:10.802
也就是说从地球上
开采出了一百万吨的盐，

00:09:10.826 --> 00:09:12.524
用于我们的道路，

00:09:12.548 --> 00:09:16.490
接着这些盐就
被冲刷进了我们的河流。

00:09:17.625 --> 00:09:21.022
所以我的提议是，至少我们可以

00:09:21.046 --> 00:09:24.666
从含盐的工业废水中提取那些盐，

00:09:24.690 --> 00:09:27.102
避免这些盐进入我们的河流，

00:09:27.126 --> 00:09:30.180
把它们使用在我们的道路上。

00:09:30.204 --> 00:09:32.954
这样至少在春季融冰之时，

00:09:32.978 --> 00:09:35.728
出现高盐度的径流时，

00:09:35.752 --> 00:09:38.006
我们的河流状况会更好，

00:09:38.030 --> 00:09:40.577
可以有强的抵抗能力。

NOTE Paragraph

00:09:42.053 --> 00:09:43.434
身为一名化学家，

00:09:43.458 --> 00:09:47.568
更让我激动的机会是

00:09:47.592 --> 00:09:52.274
把循环盐导入化学工业这个概念。

00:09:53.052 --> 00:09:57.449
氯碱工业是个理想的对象，

00:09:58.028 --> 00:10:01.498
它是环氧树脂的来源，

00:10:01.522 --> 00:10:04.376
也是聚氨酯和各种溶剂，

00:10:04.400 --> 00:10:08.040
以及我们日常生活中
许多实用产品的来源。

00:10:08.593 --> 00:10:12.928
该产业使用氯化钠盐
作为主要的原材料。

00:10:13.934 --> 00:10:16.236
所以我的想法是——

00:10:16.260 --> 00:10:18.649
首先，我们先来谈谈线性经济。

NOTE Paragraph

00:10:18.673 --> 00:10:22.006
在线性经济中，
人们从一个矿里找盐，

00:10:22.030 --> 00:10:24.085
它会经历这个氯碱过程，

00:10:24.109 --> 00:10:26.069
被制成基本的化学物质，

00:10:26.093 --> 00:10:28.831
接着又被转换成其他新的产品，

00:10:28.855 --> 00:10:30.788
或者更有功能性的产品，

00:10:31.300 --> 00:10:33.982
但在转换过程中，

00:10:34.006 --> 00:10:37.815
通常都会重新
生成盐，算是副产品，

00:10:37.839 --> 00:10:40.237
这些盐也会进入工业废水。

00:10:41.402 --> 00:10:46.497
所以，我们可以导入循环，

00:10:46.521 --> 00:10:51.371
从工厂回收工业废水中

00:10:51.395 --> 00:10:52.815
的水和盐，

00:10:52.839 --> 00:10:56.910
再把它送到氯碱处理的前端。

00:10:58.388 --> 00:10:59.594
这就是循环盐。

NOTE Paragraph

00:10:59.936 --> 00:11:02.078
那么这会有多大的影响呢？

00:11:02.420 --> 00:11:04.849
让我举个例子。

00:11:04.873 --> 00:11:08.359
全世界的环氧丙烷有 50%

00:11:08.383 --> 00:11:10.835
是通过氯碱过程制作出来的，

00:11:11.379 --> 00:11:16.616
也就是全球每年总共生产

00:11:16.640 --> 00:11:18.849
约五百万吨的环氧丙烷。

00:11:19.768 --> 00:11:23.926
那么，从地球开采的五百万吨盐，

00:11:23.950 --> 00:11:27.839
通过氯碱过程转换成环氧丙烷，

00:11:27.863 --> 00:11:29.553
在这个过程中，

00:11:29.577 --> 00:11:33.801
五百万吨的盐最后会进入废水中。

00:11:34.547 --> 00:11:36.031
五百万吨的盐

00:11:36.055 --> 00:11:39.452
足以填满三个帝国大厦，

00:11:39.794 --> 00:11:41.794
那还只是一年的量。

00:11:42.157 --> 00:11:47.696
这样大家就可以了解到
为什么循环盐

00:11:47.720 --> 00:11:51.637
可以帮助我们的河流
抵御过多的盐排放。

NOTE Paragraph

00:11:52.446 --> 00:11:54.035
各位可能会纳闷，

00:11:54.059 --> 00:11:58.049
“哦，天呐，很多年
以前就有这些薄膜了，

00:11:58.073 --> 00:12:02.178
为什么大家都不去做
废水循环利用呢？

00:12:02.741 --> 00:12:04.772
根本原因就是，

00:12:04.796 --> 00:12:07.709
做废水再利用需要资金。

00:12:08.114 --> 00:12:09.700
其次，

00:12:09.724 --> 00:12:12.886
在这些区域水的价值被低估了，

00:12:13.323 --> 00:12:15.244
没有及时进行循环再利用。

00:12:15.244 --> 00:12:19.783
如果我们不规划淡水的可持续性，

00:12:19.807 --> 00:12:22.164
就将要面临严重的后果。

00:12:22.188 --> 00:12:25.340
可以问问世界上最大的化学品制造商，

00:12:25.364 --> 00:12:29.027
去年，他们因为德国莱茵河水位过低，

00:12:29.051 --> 00:12:33.040
遭受了 2 亿 8 千万美金的损失，

00:12:33.995 --> 00:12:37.855
也可以问问南非开普敦的人民，

00:12:37.879 --> 00:12:42.077
他们遇到了一年比一年严重的干旱，
让所有储存的水被耗尽，

00:12:42.101 --> 00:12:45.368
甚至被限制冲马桶，以节省水源。

NOTE Paragraph

00:12:46.292 --> 00:12:48.077
所以我们可以看到，

00:12:48.101 --> 00:12:50.315
现在我们有解决办法，那就是薄膜，

00:12:50.339 --> 00:12:54.766
用这个方法可以得到纯净水，

00:12:54.790 --> 00:12:57.004
得到纯盐，

00:12:57.028 --> 00:12:59.172
一石二鸟。

00:12:59.196 --> 00:13:02.433
为未来的世代，保护我们的河流吧。

NOTE Paragraph

00:13:02.734 --> 00:13:03.893
谢谢。

NOTE Paragraph

00:13:03.917 --> 00:13:06.611
（掌声）