水的滲透與滲透壓：海水淡化和溶解氧的滲透

我們都知道人無法直接依靠鹽水（海水）生存，而海里的魚類又是如何在海水中遨游生活的呢？

滲透與反滲透原理 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

海水魚的“海水淡化器”

這是因為海水動物們能利用自己身體上的細胞半滲透黏膜來脫鹽淡化海水，它們身體的口腔膜、內(nèi)腔膜和表皮膜等細胞膜都是“海水淡化器”。它們喝進海水后，首先在口腔內(nèi)通過吸氣不斷增壓，壓力差使一部分水滲過黏膜進入機體內(nèi)。而大部分鹽則被阻隔在口腔內(nèi)，可隨水流經(jīng)鰓裂或排泄道排到體外。

海水魚的水鹽平衡 （圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

海水脫鹽淡化

受到此機制的啟發(fā)，科學(xué)家們研制出反滲透海水脫鹽淡化裝置。其中一個關(guān)鍵的材料便是對物質(zhì)通過具有選擇性功能的半透膜。海水淡化所應(yīng)用的半透膜允許水分子通過，但不允許離子（例如Na+，Mg2+，Cl-等）或較大分子（例如葡萄糖，尿素等）通過。這樣在海水淡化的同時，也起到了水質(zhì)凈化的作用。

當(dāng)位于半透膜兩側(cè)的水溶液濃度不同時，在濃度梯度的作用下，低濃度溶液中的水會自發(fā)地通過半透膜滲透到高濃度溶液一側(cè)，這便是滲透過程。此時，兩側(cè)液面開始產(chǎn)生高度差，液面高度差產(chǎn)生的壓力會阻礙滲透過程的進行。當(dāng)高濃度溶液一側(cè)的液面不再升高，兩側(cè)溶液達到滲透平衡，此時高度差產(chǎn)生的額外壓力便是滲透壓。

如果對海水施加大于滲透壓的外加壓力，此時海水中水分會反向通過滲透膜，而鹽分則被半透膜阻隔無法通過。通過這個反滲透過程，半透膜的另一側(cè)便能收集到淡化的海水。半透膜對鹽的截留率可達到98%以上，我國的第一座反滲透海水淡化工程是1985年1月16日在西沙群島永興島建成的，產(chǎn)淡化水可以達到兩百噸。

大氣壓與溶氧量的關(guān)系。

空氣也有一定的氣壓，也存在一定的滲透壓。由于大氣壓力比水面的壓力高，空氣中的氧氣會隨著滲透壓透入到水中去，當(dāng)水中容納氧氣的量到達極限后，才會自動向外界大氣釋放。大氣中的氧氣在氣壓下通過水的表面向水中滲透，再通過水分子的運動向水的深處滲透，因此，水的上層的溶氧量總是大于水的深層區(qū)，底層大多是欠氧區(qū)域。

溶解氧跟空氣里氧的分壓、大氣壓、水溫和水質(zhì)有密切的關(guān)系，在20℃、100kPa下，純水里大約溶解氧9mg/L。溶解氧通常有兩個來源：一個來源是水中溶解氧未飽和時，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個來源是水中植物通過光合作用釋放出的氧。因此水中的溶解氧會由于空氣里氧氣的滲透溶入及綠色水生植物的光合作用而得到不斷補充。

（綜合匯編：劉文?。?