才金玲，刘 洁，王 雨，李金洋，肖骊锟

(天津市卤水化工与资源生态化利用重点实验室，天津科技大学 化工与材料学院，天津 300457)

海盐资源开发是我国中长期科技发展战略的优先发展领域。《全国海洋经济发展“十三五”规划》中涉盐内容提出：(1)渤海湾沿岸及海域积极发展海盐化工。(2)推进海洋产业优化升级，科学规划原盐生产布局，加快盐田改造。重点发展海洋精细化工，加强系列产品开发和精深加工。推进“水—电—热—盐田生物—盐—盐化”一体化，形成一批重点海洋化学品和盐化工产业基地。(3)加强海洋生态文明建设方面，围绕海洋盐业领域，继续开展循环利用示范。天津地处渤海湾，有丰富的滩涂资源和良好的自然环境条件，如地势平坦、海滩宽广、风力大、降水少、光照充足、蒸发量大。这些得天独厚的条件使天津成为重要的海盐产地[1]。

1 产业现状

近年来，随着经济发展和城市建设的需要，盐田面积不断流失，大量转化为水产养殖用地和建设用地[2]。以天津市滨海新区的天津市长芦海晶集团有限公司和天津市长芦汉沽盐场有限责任公司为例，盐田面积由1984年的471 km2缩减到2016年的373 km2[3]。伴随着盐田面积的减少，原盐产量也随之大幅降低。1984年以前年产海盐300多万t。2016年两企业产能已降至170万t[1]。盐田面积的缩减和原盐产量的降低，直接影响天津的支柱化工产品 “两碱” 工业的发展。为保证原盐及“两碱”可持续发展，急需建立相应的策略。

2 盐田微生物对海盐生产的影响

海盐生产是通过在海边修筑盐田，将海水引入，并靠太阳能和风能等将海水逐渐浓缩至氯化钠结晶的过程。海盐生产过程中，盐田串联排列，卤水流经不同的盐池，不断蒸发，最终在结晶池形成盐晶。不同盐度的盐池形成独特的物理化学条件和微生物群落结构，构成独特生态系统[4-5]。盐田生态系统的状态直接影响海水制盐工艺的关键因素，国内外的有关研究表明良性循环的盐田生态有利于盐业生产。

盐田微生物活跃于不同盐度的盐池，直接影响海盐生产过程[4,6-7]。卤水中的微生物主要包括微藻、卤虫和嗜盐菌等组成[8-9]。(1)微藻主要存在于较低盐度的盐池中。微藻能够通过光合作用产生有机物，为其他生物提供能源[10]；同时卤水中的光合细菌、微藻和一些嗜盐古菌积累光合色素，增加太阳能吸收，提高盐水温度及卤水蒸发量，进而促进海盐生产。盐场底部的微藻在盐田底部形成微生物垫，主要由盐藻、石囊藻、鞘丝藻等组成[4-5,8]。(2)卤虫主要分布于中级盐度盐池中。主要以微藻和有机碎屑为食，间接消耗淡化浓海水中的氮磷，具有重要的生态意义。(3)嗜盐菌主要分布在高盐度盐池中，分为嗜盐细菌和嗜盐古菌两大类。嗜盐菌能够分解卤水中的有机质，净化卤水，有利于提高盐的品质；嗜盐微生物细胞膜上的色素，可提高卤水对太阳能的吸收能力，加快卤水蒸发速率，有利于提高盐的产量。高盐度盐池尤其是结晶池对盐产和盐质的影响更加显著。另外，由于结晶池卤水量小，容易调控。因此，深入研究结晶池中嗜盐菌对海盐生产的影响机制，对海盐生产具有重要的意义。

3 微生物影响海盐生产的机制

海盐生产过程实际就是氯化钠结晶过程。结晶也是相变过程，晶相的形成需要经过“成核”和“生长”两个过程。对于无机盐溶液，液相中晶核的出现与溶液中的溶质离子分布结构密切相关。研究发现，液态的结构从整体来说，排列是无规则的。溶液中每个离子都在时刻快速运动着，任一瞬间的极微小的任一空间内，各运动单元的位置、速度、能量也都在不断且迅速的变化着[11]。晶体生长是体系中晶核或晶种以过饱和度为推动力不断长大的现象，最终晶体产品质量如粒度、纯度和光滑度等均与晶体生长的过程有着直接的联系。

生物影响结晶是指通过生物的特定部位，在有机物质的控制或影响下，将离子态金属离子转变为固相的过程。生物影响结晶主要分为生物控制结晶和生物诱导结晶。生物控制结晶主要是指微生物在其细胞特定位置，经过生物有机质的影响控制来将溶液中的离子固结为结晶。生物诱导结晶是微生物通过新陈代谢作用引起周围环境物理化学性质变化而形成晶体的过程。

当前国内外在微生物氯化钠矿化研究方面存在可利用菌株资源少，应用面窄等缺点，如主要研究了枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等细菌的生物矿化作用，并且集中在研究结晶细菌对Ca的结晶作用，即在矿物岩石修复方面的作用，而在氯化钠结晶领域的研究相对不足[26-28]。

4 结语

海盐生产中，氯化钠晶体的结晶过程是在比较复杂的条件下进行的，饱和卤水成分、结晶过程动力学条件的提供和维持以及晶体生长环境条件等，都是重要的影响因素。而它们自身又受众多因素影响，复杂多变。如果提高海盐晶体质量，就需要深入研究这些条件，弄清影响机理、变化规律及控制方法。