>
快捷搜索:

澳门新葡亰平台游戏:能源的宝藏,圈地运动

- 编辑:澳门新葡亰平台游戏 -

澳门新葡亰平台游戏:能源的宝藏,圈地运动

  海洋是水的王国,偌大的地球,70.8%的面积被水占领了,海水总体积是13.7亿立方公里。所以水是形成海洋的第一要素,没有水便没有海洋。水本身就是“宝”,就是一个无与伦比的“宝库”。据测量,这13.7亿立方公里的水中,含镁1800万亿吨,钾500万亿吨,碘930亿吨,铷1900亿吨,银5亿吨,金1000万吨,铀200亿吨..如果把海水中的氘(dāo重氢)氚(chuān超重氢)所蕴藏的能量,折算成石油,那么该有多少石油呢?那真会叫你大吃一惊,它将超过海水的总体积,这是一个多么大的宝库啊!在这个特大的“宝库”中,我们说四个宝:第一说水,第二说盐,第三说铀,第四说电,这都是最最宝贵的,可谓“宝中之宝”。

  尝过海水的人都知道,海水又咸又苦。这是什么原因呢?原来海水里溶解了大量的气体物质和各种盐类。如果我们分别盛一盆自来水和一盆海水,放在太阳下把它们晒干,就会发现,自来水晒干了,没剩下什么东西,海水晒干了,盆底上却留下一层白花花的盐。当然海盐并不是指我们每天食用的盐,它含有许多化学物质。但就是我们每天吃的食盐,它又被称为氯化钠的东西是海水里的主要成份。另外还有一种叫做氯化镁的东西,它是我们做豆腐用的主要成份。这是一种非常苦的东西。至于其他物质,海水里还有很多很多,但海水里有了氯化钠和氯化镁这两种基本的化合物,就变得又咸又苦。

核心提示:在人类发展的漫长历史中,海洋始终扮演着一个推波助澜的角色。早期的人类逐水而居,海洋成了必然的选择之一。早期生活在沿海地区的原始人类,最早和海洋发 中国水产门户网报道在人类发展的漫长历史中,海洋始终扮演着一个推波助澜的角色。早期的人类逐水而居,海洋成了必然的选择之一。早期生活在沿海地区的原始人类,最早和海洋发生接触,是他们最初在沿海滩涂采拾海贝、虾蟹和入海捕鱼,向海洋索取一些可以直接利用的资源。 其实,海洋中蕴藏着丰富的资源,食物仅仅是其中的一种。海洋中还有生物资源、矿物资源、动力资源、海水资源、化学资源、海洋土地资源、空间资源、旅游文化资源和生态环境资源等,而这些资源是人类未来社会进步和发展必不可少的。 生物资源 海洋拥有种类繁多的生物资源,可为人类提供丰富的营养和蛋白质。据科学家统计,海洋动物有20万种,其中动物有18万种,植物有2.5万种。18万种动物资源中有鱼类2.5万种,贝类有10万多种,许多海洋生物可供人类利用,其中鱼类中有捕捞价值的有几百种之多。专家估计,全世界每年捕捞量为2000万吨,20世纪70年代的最高峰为7000多万吨。实际上,海洋每年可向人类提供7千多万吨水产品,而不破坏海洋的自然生态平衡。此外,水产养殖业渐渐的兴起,也为人类提供大量的水产品。据中国2011年《中国渔业年鉴》统计:2010年全国水产品总产量5373万吨,其中海洋捕捞产量达1203.6万吨。足可见,海洋是人类食品的重要来源地。当然,在未来的人类发展和科学进步中,它的作用和地位将越来越重要。 矿物资源 海水本身就是取之不尽、用之不竭的宝藏。海水的总体面积是13.7亿立方公里。据专家统计,每一立方公里海水中含有食盐2700吨,氯化镁400吨、硫酸钾100吨。此外,还有80多种其他化学元素,陆地上发现的100多种化学元素已有80多种在海水中找到,有70多种已被人类所提取,仅铀的含量就有40亿吨以上,是陆地储量的4000倍。人类已利用现代科学手段从海水中提取了铀,铀不仅是国防工业的重要原料,也是核工业的重要原料。所以说海水是世界上最贵重的东西。 海底矿砂。矿砂对人类的发展有着重大价值。南部非洲是世界着名的金刚石产区,由于奥兰治河河水永不停息的搬运,使得西南非洲沿岸海底都有金刚石碎屑分布。在印度尼西亚到缅甸的海底有一条着名的锡石碎屑矿床。海底矿产的价格高、用途广,如金红石可以提取制造火箭和卫星的生金属钛,锆石中提取的锆可做核反应堆燃料棒的保护屏,独居石中的钍可做核反应堆的能源。据统计,目前世界总产量中大约有96%的锆石,90%的金刚石,98%的金红石,30%的钛铁石,80%的独居石,70%的锡砂,都来自于海底矿砂。中国是世界滨海砂矿种类较多的国家之一,矿种多达60多种,总探明储量达数亿吨,具有工业开采价值的主要有钛铁矿、锆石、金红石、磷钇矿、铌铁矿、钽铁矿及石英砂等。 锰结核。海底有很多金属锰结核。结核中含有30多种金属元素,其中铜、镍、钴、锰、钼都达到了工业利用品位。这种结核体对人类经济发展具有特殊的重要意义。据统计,它的总量约为3万亿吨,仅太平洋1800×104Km2的范围内,在表层1m厚的沉积物中,结核就有1万多亿吨。 富钴结壳。富钴结壳是一种生长在海底硬质基岩上的富含锰、钴、铂等金属元素的壳状沉积物,其中钴的含量特别高,高达2%,比锰结核中的钴平均含量高3~5倍。钴是战略物资,备受世界各国的重视。结壳往往产于水深不足2000m的半深水区,开发技术和成本都较锰结核低,是具有巨大经济潜力的深海金属矿产类型。 天然气水合物。天然气水合物是近20年发现的一种新型海底矿产资源。它是由碳氢气体和水分子结合而成的冰晶固体化合物。因95%以上的天然气水合物由96.5%的甲烷和3.5%的水在低温高压条件下被冻结成固相,故又称固态甲烷和甲烷水合物。冻结作用使天然气水合物的体积大大缩小,如果充分分解1m3的天然气水合物可释放出150m3的甲烷气。天然气水合物一般在温度小于4℃、有机质较丰富、压力较大的沉积物中形成。在温度小于10℃、压力大于10MPa的条件下,得以保持其固态海底以下数百米至1000m沉积层内的温、压条件,能使天然气水合物处于稳定的固体状态。 具有形成天然气水合物的海域大致为4×107K㎡,约占世界海洋总面积的10%。至1996年在世界海域已发现有57处产地,估计储量为1014~1015m3,是世界天然气探明储量的10多倍。专家预计,天然气水合物将是21世纪人类的新型能源。 磷矿石和海绿石磷矿石。这两种矿石又称磷钙土,是一种富含磷的海洋自生磷酸盐矿物,它是制造磷肥、生产纯磷和磷酸的重要原料。另外磷钙石常伴有含量高的铀、铈、镧等金属元素。据估计,海底磷钙石达数千亿吨,如利用其中10%即可供全世界几百年使用。 海绿石。海绿石是一种在海底生成的含水的钾、铁、铝硅酸盐自生矿物,一般呈浅绿、黄绿和深绿色,可以从中提取钾,也可用作净化剂、玻璃染色剂和绝热材料。 海底热液硫化物。海洋热液硫化物是富含铜、锌、金、银、锰、铁等多种金属元素的新型海底矿产资源,常与海底扩张中心热液体系相伴生,自60年代初首次在红海发现热液重金属泥以来,在世界海洋底已发现130多处海底热液活动区。其形成机理是:海水沿裂谷带张性断裂或裂隙向下渗透,被新生洋壳加热,形成高温海水。高温海水从玄武岩中淋滤出大量多种金属元素,当它们重返海底时与冷海水相遇,导致黄铁矿、黄铜矿、纤锌矿、闪锌矿等硫化物及钙、美硫酸盐的快速沉淀。高温热液自喷口涌出,矿物快速结晶,堆积成烟囱状。 动力资源 海水中有着巨大的动力资源,如它的潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能等,都是未来陆域化石燃料枯竭后,可利用的清洁、可再生能源。 专家估计,海洋石油的可采储量为1350亿吨。20世纪末,海洋石油产量达30亿吨,占世界石油总产量的50%。石油是重要的战略能源资源和化工制品原料,素有“黑色金子”和“工业血液”之称。中国沿海有广阔的大陆架,包括渤海、黄海的全部,东海的大部和南海的近岸地带,这里分布着许多中-新生代沉积盆地,沉积层厚达数千米,估计油气储量可达数百亿吨,目前中国近海已发现的大型含油气盆地有七个,分别是渤海盆地、南黄海盆地、东海盆地、台湾浅滩盆地、南海莺歌海盆地等。 空间资源 海洋是人类贸易往来和友好交往的交通要道。在航空事业发展之前,海运是世界隔洋往来的唯一通道。我国鉴真东渡日本、郑和七下西洋,意大利人哥伦布横渡大西洋,葡萄牙人麦哲伦环球航行等,都是以海洋作为通道的,这些以海洋为通道的友好交往活动,增进了各国的友谊和了解,促进了各国的经济、文化的交流和发展。由此可见,海洋是连接各国人民的纽带和桥梁。由于海运费用低、连续性强、隐蔽性好、便于大宗物品运输,直到现在,海运仍是大型货物运送所依赖的重要手段。据统计,世界贸易总量有近三分之二是由海上船舶运输的。因此海洋对各国经济发展起着重要的作用。 广东省海洋与渔业局李磊│文

  世界最大的盐库

中国水产门户网报道

  水(海水淡化)

  现在,人们在陆地上发现了100多种化学元素,其中有相当数量的已在海水中找到。科学家们预言,海洋面积比陆地面积大得多,海洋中蕴藏的化学物质一定比陆地还要多。

  尝过海水的人,都知道海水是又苦又咸的。那么人们会问:海水这种溶液中究竟含有什么元素呢?科学家经过测试,发现海水中含有八十多种元素,其化合物的种类则更多。海水中的元素含量是不同的,有的丰富,而有的微乎其微。氯、钠、镁、硫、钾、钙、溴、碳、锶和氟等11种元素的含量占海水中全部元素含量的99.8~99.9%,是海水中的主要元素。我们提到海水咸,是因为海水中含有很多氯化钠 (即平时吃的食盐);海水苦,其味主要来自氯化镁(“点”豆腐用的卤的主要成分)。

人类对海洋,始终是热爱又敬畏的。20世纪下半叶,随着深海开发技术的不断完善,人们越来越深入地探索着海洋底部无穷无尽的资源。石油、可燃冰、锰结核、热液硫化物……探索在进一步深入,争夺也越来越激烈。占有丰富海洋的渴望与探索生命起源的热情,使世界各国兴起了一轮“蓝色圈地运动”。

  汪洋大海水虽多,那是不能喝的,也不能灌溉土地。海上航行,一旦发生断水事件,那比遇上十级大风还要糟糕。据调查,地球上缺水的干旱地区和半干旱地区有5000万平方公里,占陆地面积34%。

  科学家们计算,在1立方公里的海水中,有2700多万吨氯化钠,320万吨氯化镁,220万吨碳酸镁,120万吨硫酸镁。如果把海水中的所有盐分全部提取出来,平铺在陆地上,那么陆地的高度可以增加 150米。假如海水全部被蒸干了,那么在海底将会堆积60米厚的盐层,盐的体积有2200多万立方公里,用它把北冰洋镇成平地还绰绰有余。

  食盐是人类普遍食用的调味品,是人体不可缺少的物质。据科学家统计,一个健康成年人每天要从各种饮食中吸收5~20克的盐分。这些盐分能维持人体血液的渗透压,促进血液的循环,保持新陈代谢的正常进行。

石油:最激烈的争夺

  随着人口的增加,经济事业的发展,供水量越来越大。全世界工农业生产用水和居民的生活用水,1900年是400立方公里,现在是3000立方公里,到21世纪需要6000立方公里。我国首都北京,现在有8个自来水厂,供水量比1949年增加了27倍,仍然满足不了各方面用水的需要。

  世界上的物质,各种各样,种类繁多。现在已经知道的物质就有几百万种。它们多半是由已经发现的100多种元素组成的。例如,我们每天吃的食盐,就是元素钠和氯组成的。同样,海水可以分为水和各种盐类,各种盐类又可以分解为各种元素。如我们常见的石膏,化学上叫硫酸钙,就可以分解为钙、硫和氧3种元素。那么,人类为了获得这些宝贵的元素,就得从海水中提取各种元素。从海中提取元素的方法很多,归纳起来,主要有4种。一种是按物质溶解度不同,用蒸发结晶的方法进行分离提取,如提取氯化钠和氯化镁等。二是直接在海水中或浓缩的海水中加入其他化学药品来吸附、沉淀或提取,如在海水中加入石灰乳,制取氢氧化镁。三是利用电解方法,利用脱去镁、钙、硫的浓缩海水进行电解制取烧碱、氯、氢等。四是利用离子交换法使海水中各元素直接分离出来。这4种方法可以单独采用,也可以互相结合使用。

  食盐也是基本的化学工业原料,纯碱、烧碱、制造肥皂、精炼石油、炼钢和炼铝、盐酸及化学肥料氯化铵等都是以海盐为原料的。可以说,在化学工业中,凡是用到钠和氯的产品,绝大多数都源于海盐。所以说盐不仅是人类生活的必需品,而且是化学工业之母。

“海洋蕴藏了全球超过70%的油气资源,海底的油气如同埋在地里的马铃薯一样等待我们去挖掘。”在2007年4月召开的第四届中国国际海洋石油天然气研讨会上,美国休斯敦大学石油化学及能源教授米切尔·伊科诺米季斯做了这样的开场白。

  1979年联合国水利会议上,有人大声疾呼:“水在不久以后,将成为一个严重的社会危机!”解决用水问题,就要开辟水源。既然地球上有70.8%水域面积,又何愁没有水用呢?原来海水是不能喝的,主要是因为含盐太多,海水平均含盐量3.5%,人喝了海水,不仅不能解渴,而且渴得更加厉害。含盐分的水进入体内,随即从肾脏变成尿排出体外,人体肾脏排泄盐的功能非常有限,最高不能超过2%。遇到高于这种浓度的情况,口便渴得不行,生理上要求补充淡水把留存体内的盐水稀释。如果喝100毫升海水,必须补充75毫升淡水去稀释,倘若没有淡水去稀释,人体机能自动把细胞里面的水挤出来,去稀释盐分,再排出体外。这样一来,你喝进去100毫升,排出去175毫升,岂不是得不偿失?不仅不能解渴,严重的还会出现脱水现象。如果人体失水11~20%,就会抽搐、耳聋、视觉模糊、精神紊乱,甚至死亡。所谓海水淡化,主要就是去掉海水中过多的盐分。16世纪英国女皇颁布一道嘉奖令,谁能想出廉价的淡化海水的办法,可以得1万英磅的奖赏。这道嘉奖令发布了快400年,仍没有人拿到这笔奖金。原因是海水淡化的方法虽多,但耗费都比较高,没有廉价的。

  化学元素在海水中的含量差别很大。人们为了方便,根据它含量的多少,大体上分为三类:每升海水中含有100毫克以上的元素,叫常量元素;含有1至100毫克的元素,叫微量元素;1毫克以下的元素,叫痕量元素。人们根据海水中元素的性质,又把它们分为金属元素和非金属元素两大类。金属元素如:钠、镁、钙、钾、钡、锶、铷等。非金属元素如:氯、溴、碘、硫等。

  我国拥有漫长的海岸线,沿海有许多海滩平坦、广阔,多晴朗干燥的天气,发展海盐生产有着极其有利的条件。因此,海盐产量居世界首位,而且利用海水制盐已有几千年的历史。相传海盐的制取起源于山东沿海。那里的居民在长期生活中发现海水煮干后遗留下来的白色粉末味咸而醇,以后逐渐形成了制盐业,生产的方式也由小规模的煮盐演变为大范围的晒盐。

世界水深500米或超过500米的深海油气勘探开发始于上个世纪70年代,至2002年底,已发现470亿桶石油。到2003年,海洋油气勘探水深已达3053米。据美国地质调查局和国际能源机构估计,全球深海区最终潜在石油储量有可能超过1000亿桶。2010年深海原油产量可达850万桶/日,可满足全球石油需求的9%。

  沙漠地带,水贵如油,人们曾用一种朽木作过滤器,可以得到少量的淡水,但是效果很不理想。

  海水中有的元素尽管含量很微小,但是由于海水量很大,所以总的储量却相当可观。比如海水中含有的黄金,每升水中仅含有0.000004毫升,但是,海水中金的总储量却有600万吨。如果把海水中的金全部提取出来,那么黄金就和现在的铝一样,变得非常平凡了。与海水中元素储量相比,人类从海水中提取的金属量是很少很少的。就拿现在世界上从海水中提取量最大的金属镁来说,每年的产量还不到一立方公里的海水中储量的十分之一。钠、钙、钾的产量只不过是海水总储量的三亿分之一。

  海岸地带,地势辽阔平坦,有大量的土地可以开辟为盐田,成为晒盐的巨大工厂。加之海滩是由细泥沙构成的不易漏水的淤泥质滩地,当地蒸发量大,降水少,阳光照射充足,干旱季节明显,那么取海水晒制成盐就更为有利了。

在国际石油和天然气价格持续居高不下的情况下,对石油的争夺已经不再局限于陆地和浅海,许多国家和大型油气公司都在向深海进军。深海石油战早已拉开序幕。

  1606年,西班牙船工用蒸馏器在大帆船上提炼出了淡水,开创了人工淡化海水的先例。但是,蒸馏水作饮水,一是太贵,二是不可久喝。我们平日喝的水,里面含有人体需要的硫酸钾、硫酸镁、碳酸氢钠等微量元素。蒸馏水成分单一,久喝有损健康。所以直至今天,大海行船,都是预先储足用水,就像储足煤、油、粮食一样,航行中缺水断水,可以电话通知补给船送来。补给船就像公路上的加油站,它的任务是专给来往船舰加油添水的。贵是贵一点,比海水淡化还是要合算些。

  就海中元素而言,人们现在提取量最多的还是海盐。大家知道,盐是人不可缺少的食用品,盐还是化学工业的基本原料,所以,人们称盐是“化学工业之母”。

  晒盐的露天工厂是由排列整齐的块块盐田组成的,一部分盐田是蒸发池,另一部分盐田是结晶池。海水纳入蒸发池后,经过风吹日晒,使海水中盐的浓度达到饱和,然后让海水进入结晶池继续蒸发,最后在池底结晶出晶莹雪白的食盐。有的沿海国家因地理、气候等条件不适合于盐田法制盐,研究发展了蒸馏法、电渗析法或冷冻法制盐工艺。总之世界各国盐的来源最主要的是大海。

中国科学院院士、同济大学教授汪品先在接受《环球》杂志采访时表示,目前世界各国在海底中争夺最激烈的资源就是石油。“2007年8月俄罗斯北极科考队出动深海潜水器,在北极点下潜至4000多米深的海底,安插俄罗斯国旗,这是为什么?德国宣称要造世界上最大的深海钻探船深入北极,这是为什么?加拿大、美国和丹麦都对北冰洋虎视眈眈,这又是为什么?主要还是为了争夺那里的深海石油。”

  现在已普遍采用低温蒸馏法淡化海水。大家知道,高山上煮东西,压力小,不到100℃水就开了。如果只有1/43个大气压,水温20℃就沸腾起来了。行船的废气废热用在低温蒸馏机上,便可得到廉价的淡水。

  海水含盐的浓度究竟有多大呢?一般情况下海水中各种盐类的总含量为30%~35‰。其中以食盐为主,到现在,人们已经采用科学的方法大量提取海盐。这些海盐供人们食用的只是很少的一部分。大部分还是作发展化学工业的原料。以食盐为原料,可以生产出许多不同用途的产品,把食盐溶液电解,就能得到烧碱、氯气和氢气等物质。把烧碱加入动植物油中,再放到锅里煮一下,就可以制出肥皂和甘油。植物纤维溶于烧碱后又可以生产出人造丝。氢气和氯气是制造盐酸的原料,将氢气在氯气中燃烧得到氯化氢,再将氯化氢溶于水中就是盐酸。盐酸的用途非常的大,合成橡胶、染料、制革、制药、化肥等的制造和生产,都需要大量使用盐酸。每生产1吨尼龙66就需要0.5吨多盐酸。在有二氧化碳和氨气的条件下,食盐还可以转化为纯碱。纯碱的用途也很大。生产1吨钢,需要10至15千克纯碱;生产1吨铝,需要0.5吨纯碱;化肥、造纸、纺织等工业也都需要大量的碱。

  许多国家在晒盐的同时,进行盐田卤水的综合利用,即由盐田卤水中回收镁化合物、卤化物和其他盐类的化学工艺。经过近一个世纪的研究发展,已相当成熟,在盐田附近建立了许多小型化工厂。然而每年用于晒盐的海水还不到两立方公里,晒盐后剩的卤水,仅占原海水体积的 1/62,且分散在世界上数以千计的盐田。因此,盐田卤水的综合利用,尚不能真正形成大规模的海洋化学工业。

到2003年底,全世界已经发现深水油气田328个,已投入开发的有75个,其中,墨西哥湾、巴西和西非是世界深海油气勘探和开发的“金三角”。

  海水淡化还有电渗析法、反渗析法、冷冻法。以上方法中,采用低温蒸馏法最普遍,占了90%以上。日本主要用反渗析法,最近一种低压、高流量、高脱盐率的反渗透膜研制成功,也可以获得廉价的淡水。

  电解食盐还可以得到金属钠。金属钠质地柔软,在喷气式飞机和舰艇材料的制造上都要用到它。金属钠的过氧化物对解决高山和水下缺氧问题还有独特的作用。它能把人们呼出的二氧化碳吸收,同时又能放出人们需要的氧气。这就能解决深海潜水员、潜艇舱内人员的缺氧问题。潜水员在水下作业就不必带有“长气管的面具”,可以在水下进行较长时间的活动。由此可见,食盐在化学工业上是何等重要。

  未来的粮仓

各国对深海石油的激烈争夺可以从墨西哥湾看出来。在这里,美国的石油开采公司已经向纵深地区迈进,钻探深度逐渐加大。2005年美国能源法案通过额外减免深水和超深水石油天然气开发的矿产开采费,为风险较大的墨西哥湾海上石油天然气开发提供了新的动力。仅在这一年,就有两个深水石油项目建成投产,另外还有6个油田正在开发之中。

  这个“廉价”,只是对过去而言,最早淡化海水,1公斤石油仅能生产35公斤淡水,现在1公斤石油可以生产300公斤淡水,当然可以算廉价,但比之自来水公司供应的水,那要贵7~10倍,所以英国女皇颁布的嘉奖令,至今仍有效,一直到目前,谁也没有去领这笔奖金。

  海水中含有大量的镁,它主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。大规模地从海水制取金属镁的工序并不复杂,将石灰乳加入海水,沉淀出氢氧化镁,注入盐酸,再转化成无水氯化镁,电解便可以得到金属镁。制造飞机和快艇的主要材料是铝镁合金。金属镁在这里起了重要作用。镁比铝还要轻,铝中

  生命离不开蛋白质。在茫茫的大海中,可供人类利用的极其丰富的各种生物资源,约有二十余万种,其中海洋动物16~17万种,还有3000~4000种海洋植物。

同时看中墨西哥湾的还有巴西石油公司。由于拥有开采本国海域深海石油的发达技术,巴西石油公司早已把目标转向国外。在2010年前,巴西石油公司将主要投入三个地区的石油开发,其中墨西哥湾海底油田处在第一位。

  海水淡化,都是在缺水无可奈何的情况下进行的,例如:中东干旱缺水的科威特和沙特阿拉伯,气候炎热,年平均温度33℃,夏季最高52℃,年降雨量37毫米,那里沙丘起伏,荒漠纵横,没有一处常年积水的江河湖泊,居民吃水用水,严加限制,工业用水更是困难之极。过去只好靠船载车拉,到国外去运水,现在已建成了许多淡化工厂,并将淡化的水储存在高耸入云、巍峨壮观的具有本民族艺术风格的水塔之中,保证居民的用水。

  “掺”上镁,就是制造飞机和快艇的既轻又坚固的材料。金属镁还可以做火箭的燃料。我们熟悉的信号弹、照明弹和燃烧弹,都要用到金属镁。近年来,金属镁在机械制造工业上,有代替钢、铝和锌等金属的趋势。有人说金属镁是金属中的“后起之秀”。这话不假,确实金属镁很有发展前途。

  无论是海洋动物资源,还是海洋植物资源都是人类的食物来源,海产品中的鱼、虾、贝及其他动物产品,不仅肉嫩、味美,而且营养丰富。它们含有大量的蛋白质、脂肪、维生素和钙、磷、铁、碘等物质元素,这些物质和元素都是人体必需的。如果人类能开发利用这些动植物资源,就能满足人类对蛋白质的需要。

另外,2007年3月,挪威石油已经得到墨西哥湾300个油气开采许可证;5月,日本石油公司和日本三菱公司宣布,将共同投资12亿美元购买位于墨西哥湾的一个油气田的股份;而由雪佛龙、壳牌和英国石油联合出资建设的超深海平台Perdido,将是墨西哥湾第一个超深海平台,计划在2010年投产。

  盐(海水制盐)

  地球上除石油废水、井盐苦卤、地下温泉等有少量的溴外,99%以上的溴都在海里,可以说溴是一种纯海洋物质,故有“海洋元素”之称。海水中溴含量约为65毫克/升,总储量达100万亿吨。

  科学家试验证明:人工繁殖海藻,一公顷海面就可以获得20吨蛋白质,相当于在陆地上种植40公顷大豆所提供的蛋白质。据统计,仅在世界近海水域,海藻的产量就比全世界小麦的产量高出20倍。

石油是现代社会经济得以维系的重要能源。只要对石油的需求源源不断,各国对深海石油的勘探和开发就会继续,对那些像“马铃薯”一样的油气的争夺只会愈演愈烈。

  人必须每天吃盐,才能维持体液的正常盐分。人的血清中含盐0.9%,所以浓度为0.9%的盐水叫做生理盐水,注射用的就是这种生理盐水。健康人每天需要补充10~12克盐。盐对人体的新陈代谢起着重要作用。胃液中的盐酸就是由盐产生的,盐酸不仅有帮助消化的作用,而且有杀菌作用,它能杀死随食物进入胃里的细菌。所以食盐不仅是重要调味品,也是人体正常生理活动所必不可少的物质。

  溴是一种重要的医用药品原料。大家熟悉的红药水,常用的青霉素、链霉素、普鲁卡因以及各种激素的生产都离不开溴。

  在南极人们又发现了大量的南极磷虾。这是一种不大的海虾,一般长4~6厘米,最长也只有九厘米左右。它们体色很美,呈透明的粉红色,腹部还有发光器,可以发出蓝色的光。这种虾虽然小,营养价值却很高。新鲜带壳的南极磷虾,含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类以及各种氨基酸,而且主要氨基酸的含量比牛肉、对虾还高。10克磷虾所含的蛋白质,相当于200克牛肉所含的量。磷虾味道也很鲜美,可以直接烹调菜肴,也可以用它制虾油、虾酱、虾糕等食品,而且还可治疗动脉硬化等疾病。这种虾的蕴藏量很大,有人估计有50亿吨,并且预计每年捕捞一亿吨到一亿五千万吨,对资源不会有什么影响。但是这种动物资源至今才被人类所开发利用。

可燃冰:未来的较量

  古代的人,缺少制盐的技术,面对含盐极富的大海,却没有盐吃。那些远离海洋的人,盐就是“宝”,是“宝中之宝”。公元六世纪,撒哈拉南部, 1两食盐可换1两黄金。阿比西尼亚曾以盐砖作通用货币,用3~5块盐砖能买回一个奴隶。古代有些国王就餐,盐便放在他的面前,同桌吃饭,只有王公贵族,才能坐在盐的附近。盐成了区分人的地位的标志。有些国家用盐支付工资,古罗马士兵领饷就是领盐。难怪英文“工资”(salary)一词是从“盐”(salt)演化来的。那时候,盐的特殊地位是我们今天无法想象的。人们随身带着一包盐,驱邪压惊,就像护身符一样,遇上不幸,就轻轻呼唤:“我要吃盐,我要吃盐。”就像今天念“南无阿弥陀佛”,或者“菩萨保佑”一样。如果有人不慎把盐罐子碰翻了,打碎了,那就预示着大祸将要临头。盐在工业上的用途很广,需要量更多。它是化学工业中纯碱、烧碱和盐酸的基本原料,生产化学肥料氯化铵离不开它,生产有机合成产品氯化乙烯、聚氯乙稀离不开它,生产氯丁橡胶也离不开它,凡是生产需要钠和氯的化学产品都离不开它。此外,肥皂工业、染料工业、铜铁工业、皮革业、陶瓷业等等都需要盐,所以人们称它“化学工业之母”、“生活生产之宝”。

  溴还有很多用处,用它制成的灭害药,可以消灭老鼠;杀虫剂,可以消灭害虫。在工业上它还可以用来精炼石油,制造染料。

  由此可见,海洋在未来将是人类食物的大仓库。

可燃冰的学名为“天然气水合物”,是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”,其中甲烷占80~99.9%,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油和天然气都要小得多,被称为“未来能源”。据科学家估计,世界上可燃冰矿藏中所含的有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍,可满足人类1000年的需求。可燃冰的稳定带处于500~700米水深以下的海底,水越深越稳定。

  我们说盐是“宝中之宝”,也许有的少年朋友会笑:1块钱买几斤,哪有这么便宜的“宝”?是的,工业发达的今天,盐是最便宜的,海水中的盐多的不得了,世界海洋平均盐度为35‰,1吨海水里面含了70斤盐,如果把所有海水中的盐提取出来覆盖在大陆上,那足有150米厚。但我们仍要称它是“宝中之宝”,因为它的用途、它对国计民生的意义实在太大,别的东西无法取代它。

  海水中碘的含量为0.06毫克/升,海洋中碘总储量共有930亿吨左右。这要比陆地上的储量还多。

  根据科学家们的调查和研究,海洋里有许许多多的动物和植物,每年繁殖的总量达几亿吨至几十亿吨。现在,人类每年只利用了其总量的2%左右。如果人类能在提高海洋动植物产量的同时,在不破坏生态平衡的条件下,对可利用的海域实行“耕作”,在海洋里兴办海洋农场,海洋就能成为浩瀚的高产的蛋白质生产基地,那么,海洋每年就可以向人类提供上百亿吨的食物。那时,人类再也不用为粮食而发愁了,粮荒矛盾就可以趋向缓和了。

汪品先院士谈到可燃冰时指出,尽管要开采埋藏于深海的可燃冰还面临着许多技术上的难题,因为这种矿藏哪怕受到最小的破坏,都足以导致甲烷气体的大量泄漏,造成海啸、海水毒化等灾害,但各国对这种未来能源的追求与争夺却并不亚于石油。

  从海中取盐,最普通的是采用太阳蒸发法,先把海水引入盐田,经过日晒风吹,盐分不断加大,变成苦卤,苦卤再晒,排除氧化铁、硫酸钙之类的杂质,析出盐分,使之成为氯化钠结晶,便得到海盐。还有采用其他方法的,如前苏联、瑞典这些高纬度国家采用冷冻法,日本因温度和降雨条件不利,不适宜用蒸发法,所以主要采用电渗析法。冷冻法和电渗析法既是海水淡化的方法,又是海水制盐的方法,两道工序一次完成,一箭双雕,利益倍增。我国海岸线长达 18000多公里,海滩平坦辽阔,有大量土地可以开辟为盐田,气候也适于晒盐,特别是渤海、黄海沿岸,降雨量少,蒸发量大,生产食盐,极为方便。

  碘是人体不可缺少的元素之一,如果缺少了它,人就会得一种“粗脖子”病。如果给病人适当服用含碘药剂,就可以防病。碘在尖端科学和军事工业生产上有重要用途。碘是火箭燃料的添加剂。在精制高纯度半导体材料锗、钛、硅时要用到碘。此外,碘在照相、橡胶、染料工业方面也都有着重要作用。

  海洋不仅是人类的蛋白质加工厂,也是人体所需的各种微量元素的宝库。自从人类发现碘以来,几乎在所有的海洋生物中都发现碘的存在,尤其在海藻中,海藻以高含碘量为其主要特征。

早在1992年,日本就开始关注可燃冰的勘探与开采。目前,它已经基本完成对周边海域的可燃冰调查与评估,钻探了7口探井,圈定了12块矿集区,并成功取得可燃冰样本。日本计划,在2010年对可燃冰进行商业性试开采。

  我国海水生产食盐的历史悠久,相传公元前4000多年夙沙氏就教人们煮海水为盐,从福建省发掘出土的古物中即有熬盐工具,证明早在仰韶时期,当地已用海水煮盐。春秋时期,管仲作了齐桓公的宰相,专设了盐官煮盐。大约到明朝永乐年间,开始废锅灶,建盐田,改火煮为日晒。

  随着现代电力工业的发展,利用核反应堆发电需要铀,同样,制造原子弹等核武器都离不开铀。科学家们测算出海水里的铀储量为60亿吨,是陆地上储量的4000多倍。我国有着辽阔富饶的海域,充分利用这一条件,从海水中提取铀与重水,是进一步扩大核原料的来源,加快我国现代化建设步伐的有力保障。

  我国内陆地区许多人患有甲亢病,根本原因就在于很少吃到含碘丰富的水产品,并且当地土壤中又极缺碘,如果能向人们提供大量含碘丰富的海藻加工食品,那里的甲亢病就可能得到缓解。同时还可以为国家节约数亿元用于进口碘化物的外汇。

1997年,以美国为首的国际深海钻探计划及其后继的大洋钻探计划,在10个深海地区发现了大规模天然气水合物聚集。一年后,美国把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划,计划到2015年进行商业性试开采。1999年,德国和美国科学家通过深潜观察和抓斗取样,在美国俄勒冈州岸外卡斯凯迪亚大陆边缘的海底沉积物中取到嘶嘶冒着气泡的白色水合物块状样品。

  我国过去多采用涨潮纳水,人工扒盐,手推车运等一套老办法,盐民十分辛苦。现在已经实现机械化生产,电力机械扬水,收盐机扒盐,水力管道运输,产量大大增加,年产量1000~1500万吨,居世界首位。我国还在盐场新建了一批化工厂,生产氯化钾、氯化镁、芒硝、溴素等多种产品,在综合开发、充分利用海水资源方面取得了好成绩。铀(海水提铀)原子弹是杀伤力最大的武器,它有冲击波、光辐射和放射性污染等多种破坏因素,它的威慑力量,足以使人胆战心惊。你知道那里面装的什么“炸药”吗?是铀。核潜艇的推进力量功率高达3万马力,潜航二三个月,航程可达20万海里,它用什么作动力呢?也是铀。功率巨大的核发电站,既不烧煤也不用油,它用什么做燃料呢?还是铀。铀裂变时能释放出巨大的能量,1公斤铀的能量等于2000~3000吨优质煤燃烧时所释放出来的能量。随着核武器与和平利用原子工业的飞速发展,对铀的需要量与日俱增。可是陆地上铀的贮量极其有限,据测试,有开采价值的总共不过100万吨。而海水里含铀浓度虽然不高,但海水极多极多,铀的总量相当可观,达45亿吨。如果能从海水中提炼铀,把这个“宝”取出来,造福人类,那该有多好啊!

  海洋是一个天然的聚宝盆,只要我们保护它,合理地开发它,它就会给人类极丰厚的报答。

  海洋是一座十分宏大的蛋白加工厂,它日夜不停地制造着人们急需的各种各样的蛋白质、脂肪、维生素、各种微量元素等产品,难道海洋生物资源真是“取之不尽,用之不竭”的吗?

2004年,为德美科学家获取可燃冰的德国“太阳号”驶入南海,完成中德合作项目。虽然没有如愿带回可燃冰样品,却在南海圈定出可燃冰钻探目标区。

  对海水中铀的研究,可以追溯到1935年,当时有人测定海水中的含铀量,但没有方法从海水中提取这含量极稀的铀。到70年代能源危机日趋严重,铀价上涨,铀生产国限制输出,那些缺铀国家,急于想扩大铀的来源,海水提铀的研究才被重视起来。许多国家相继成立了研究机构,制定了研究规划,采取了实际步骤,大力研究海水提铀的系统工程。

  海底石油和天然气

  从整个海洋生物资源角度分析,海洋生物具有延续物种的特点,只要外界环境适宜它们栖息、生长和繁殖,海洋生物就能生生不息,永无休止地繁衍下去。当然,在海洋生物进化的历史长河中,无数种类灭绝了,又有无数的种类兴盛了。我们现在能看到的许多被称为“活化石”的种类,就是生物进化过程的生动说明。

另外,印度等国也纷纷邀请美国和欧洲的勘探船前往该国附近水域,探测可燃冰的情况。

  海水提铀最大的困难是水中含量太稀,提铀成本太高,因此先要想出富集铀的办法。科学家曾研究一种萃取法,它是以磷酸二丁脂作萃取剂,在旋转的圆形萃取柱中与酸化的海水接触进行提铀,每20升海水可获60微克铀。这种方法技术上是可行的,但因溶剂耗费太大,生产困难。后来还研究了起泡分离法、生物富集法、吸附法等,都可以使水中微量的铀富集起来,但或因技术复杂,或因成本太高,或因机械强度不够,正式投入大规模生产条件还不成熟。但总有一天,而且不会太久,海水提铀工业化一定会实现。电(海水发电)海水中有电吗?这些电来自何处?能用来照明、开机器吗?我们说的海水中的电,不是电鳐、电鳗等海洋生物所发的电,也不是开采海下石油、天然气燃烧发的电,而是海水运动所产生的能量转换来的电。它同样可以照明、开机器,它是一种最廉价的电,一次投资,百年受用,取之不尽,用之不竭。

  大陆架是陆地在海中的延续,上面铺盖着亿万年来的沉积物。大陆架生物繁盛、蕴藏着极丰富的矿藏,是人类开发海底矿产的重要地区。我国渤海、黄海和东海的大陆架极其宽阔。这里与海岸带的矿产有很多相似之处,海绿石、磷灰石是这里的特产。此外还有橄榄石、磁铁矿、白铁矿、钛铁矿等,都是人类极需要的矿产。不过这一带最著名的还要数石油和天然气。

  所以,我们应该珍惜为人类提供丰富食品的海洋生物和有利于它们生存的海洋环境,不要轻易污染海洋,破坏海洋的生态平衡,这样,人类就可以有目的地、按计划利用和开发这一座宏大无比的蛋白加工厂,为人类提供更丰富、更优质的营养食品。

各国都在为未来的能源暗自使劲,积蓄力量。可以预见的是,一旦可燃冰开发技术成熟,争夺可燃冰的大战势必展开。

  当你伫立海边悬崖峭壁前,会看到汹涌澎湃的波涛,不停地冲打着岩石,溅起千尺浪花。大海好像有着使不完的劲,日复一日,年复一年,从早到晚,不停地拍打着,坚硬的岩石变得千疮百孔。人们作过测试:强波对1米长的海岸线所作的功,每年约10万千瓦小时,强波对每平方米石面冲击力可达20~30吨,最大可以超过60吨。飓风所掀起的大浪,可以把100吨重的岩石抛到20米高的地方,可以把万吨大船推上岸几百米远处。有人作过计算,波浪能量每秒钟为2.7×1012瓦,每年的波能总量为23万亿千瓦小时。海水运动包括水平运动和升降运动,海浪冲击只是水平运动,能量之大,已是惊人,而升降运动所产生的能量更无法估计。前面我们说过的潮汐能,全世界蕴藏着27亿千瓦,若利用起来,年发电可达12000亿度。在热带亚热带海区,太阳直射,90%的太阳能都被海水所吸收,海面温度高达25~30℃,而40米以下的水温只有5℃,这一温差,潜藏着巨大能量,据计算,海水温差能(又称海洋热能)蕴藏有500亿千瓦。

  一个国家要发展工农业生产,离开石油是不行的。石油被称为“工业的血液”。展望海底石油,前景远大。据科学家计算,全世界石油总储量为3000亿吨左右,海底石油将近1000亿吨。含油沉积盆地的总面积达1600万平方公里。本世纪50年代,人们开始开采海底石油和天然气,那时因受科学及开采设备的限制,从海底开采出的石油数量是很少的。但到了60年代,全世界约16%的石油和6%的天然气来自海洋。到了 80年代,世界上所拥有的石油有40%来自海底。

  海底药库

多种矿物质:“我们了解得还太少”

  首先提出温差发电方案的是法国物理学家德阿松瓦,第一个用事实证明可以发电的是他的两位学生克劳德和布射罗。

  我国沿海地区,许多地方都发现了丰富的石油和天然气。据海洋地质学家考察发现,台湾省及其附属岛屿钓鱼岛等,海底石油的蕴藏相当丰富,被认为是世界上少有的海洋油田之一。

  人们都知道深山老林里百草丛生、药材遍地,却很少有人晓得海洋也是人类取之不尽的医药宝库。你看那穿游如梭的鱼虾,在暗处闪烁着奇光异色、百态千姿的海藻珊瑚,它们就是地上人间的神农氏们遍尝过的百草。那么,在这个绚丽多彩、万物竞生的海洋里有哪些生物可供人医伤治病呢?让我们按照它们的家谱来简略地介绍一下吧。

在采访汪品先教授时,他反复强调:“我们现在所讲的深海资源,都是人类已经了解的。但我们对深海的了解,连十分之一都不到。有太多的资源是我们所不了解的,比如那些多种多样的矿物质。”

  1926年11月15日,在法兰西科学院大厅里,座无虚席,全部目光都集中到试验台两个烧瓶和连着一圈电线的小灯泡上。左边的烧瓶里放入冰块,并保持在0℃左右(模仿海洋深层水温)。当克劳德开动真空泵抽气机抽出左边烧瓶中的空气时,温水沸腾,水蒸汽吹动涡轮机旋转并带动发电机发电。一瞬间3个小灯泡同时发出耀眼的光芒,顿时激起全体观众一阵热烈的掌声。

  大陆架的地层常常是砂岩、页岩、石灰岩等构成的,这些都叫沉积岩。有些含有沉积岩层,在石油地质学上叫“储油构造”。通常,在储油构造的顶部是天然气,中间是石油,底部是水,找油就要先找这种构造。

  细菌是海洋里广泛生长的微生物,从表层到深海都有它们的踪迹。其数量之大,不亚于陆地。据统计,每立方厘米海水中就有100万个细菌。这些繁殖迅速、充满活力的微小生命很有希望成为新型抗菌素的重要来源。因为目前已有人从中提取出了头孢霉素,其杀菌力之强,能足以制服连青霉素也奈何不得的葡萄球菌!

目前人类对深海的大部分矿物资源还停留在了解与探索的阶段,真正的争夺还没有来到。曾经引发人们探索和开发热潮的矿物质有很多,最典型的是锰结核。

  为什么真空泵抽出烧瓶内的空气,温水就沸腾起来了呢?因为开动真空泵后,瓶里气压便降低,水的沸点也随之降低。实验表明,当水的压力只有大气压的1/25时,水的沸点只有28℃,水便迅速变为蒸汽。高速的蒸汽推动涡轮机转动,涡轮机又带动发电机,便发出电来。通过涡轮机的蒸汽进入左边的瓶子后,被瓶内冰块冷却而凝结成水,所以右边瓶中始终保持着低压,水也不断汽化。这虽然是一个小的试验,但它证明海水温差可以发电。1930年克劳德在古巴建立了世界上第一座水温差发电站,用事实展现出利用海洋热能的广阔前景。

  海底的储油构造,上面常被近代沉积物覆盖着,而且还隔着一层厚厚的海水,看不见摸不着,怎么找呢?我们知道,油和天然气都比水轻,它总是顺沿地层中的孔隙和裂缝往上移动。如果这种孔隙和裂缝一直延续到海底的表面,天然气或石油就能钻出缝隙跑到水面上来。如果它能不间断地冒出海面,这就叫“油苗”或“气苗”。这些现象就表明,这一带海域可能是储油构造。

  海洋里有上万种藻类,它们虽然结构简单,却含有极为丰富的钾、钙、磺等的无机盐和甘露醇、蛋白质、氨基酸、胶质、维生素等营养物质和医药有效成分。海藻类药物对多种疾病有很好的疗效。如海带、昆布可治高血压,石莼、浒苔、紫菜能显著降低胆固醇,鹧鸪菜煎剂广泛用于驱蛔虫、鞭虫,马尾藻的提取物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有抗菌活力,一些海藻则对胸腺炎、流感病毒有抑制作用。到目前为止,已证明可用于制取抗生素的海藻不下二三百种。科学家还认为,食用巨藻、海带和鹿角菜来预防放射性锶90引起的骨癌。

19世纪70年代,英国深海调查船“挑战”号在环球海洋考察中,首先发现了深海洋底的锰结核。锰结核平铺在海底,如同铺路的卵石。据初步调查,每平方米的海底约有60公斤的锰结核。锰结核中50%以上是氧化铁和氧化锰,还含有镍、铜、钴、钼等20多种元素。如果按照目前世界金属消耗水平来计算,仅太平洋底的锰结核储量,铜可供应600年,镍可供应15000年,锰可供应24000年,钴甚至可供应13万年。不仅如此,锰结核的增长很快,每年以1000万吨的速度在不断堆积,是人类取之不尽的“自生矿物”。

  海洋能发电,没有污染,建厂投产以后,长期为人类服务,这是一件大有可为的事业。从目前情形看,海洋温差发电最有发展前途;从技术条件看,潮汐发电、海浪冲击发电已普遍实施,进入商品化生产阶段。发达国家在利用海洋能发电方面各有侧重,美国侧重搞温差发电,英国侧重搞海浪冲击发电,日本侧重搞海浪和温差发电,法国、前苏联侧重搞潮汐发电。

  但是要开采海底石油和天然气,还是要有目的的经过地质调查、地球物理勘探等科学方法来确定海底储油层。

  海绵动物中的沐浴海绵质地柔韧,富有弹性,吸水性强,用来代替药棉,经久不坏、经济实惠。国外还从多种海绵中提取出了广谱抗菌物质和抗癌药。

其实,从发现锰结核到上个世纪中期,人们一直认为锰结核是运载锰矿石的船只沉没在某个海区而发生的偶然现象而已,很少有人去研究和打捞它。直到1959年,美国科学家约翰·梅罗认真分析了它的化学成分和储量,它才从深海走进人们的视野,并成为国际深海开发的大热门。

  海水中的“宝”,远不止这些。已知海水中含80多种元素,按理说都是“宝”,都可能提取,但毕竟含量稀少提取成本太高。第一次世界大战后,德国曾想在海水中提取黄金,以偿付战争赔款,终因耗费太多而作罢。如果我们能够把海水中的“宝”,都提取出来,人类的富有,将是难以设想的。海底下的“宝”海底下的宝更多,但因为有几千米深的海水,没有特殊设备,人是下不去的。目前只能选择最有价值的比较好开采的先开采,我们也只介绍三样。海底金属团(锰结核)大家听过“锰结核”这个名称吗?它是一种深海底矿产资源。它的外形像土豆,直径一般在1~25厘米之间,最大的直径1米,重几百公斤。颜色多是深棕色或土黑色,里面是层层密实的结核。因其中锰金属含量较高(15~ 30%),所以叫锰结核。其实叫“多金属结核”更确切一些,有的竟含几十种金属,因此人们又叫它“海底金属团”。海底金属团中最有提取价值的有四种:镍、铜、钴、锰。

  地质调查一般是通过沿岸地质构造调查和分析,以推断海底地质构造,并用回声测探仪或用航空摄影,来研究海底的地形特点和性质,必要时,要让潜水员潜入水下采集岩石标本。另外在调查船上除了安装地质调查设备外,还装有红外线气体分析仪,用来分析溶解在海水里的天然气,也可以发现气苗和油苗。

  腔肠动物中的水母、海葵、珊瑚都可药用。海蜇味咸、性平、有消痰行积、止带祛风之功,还可治小儿积滞和风疾丹毒。海边常见的一种海菊花又叫布局海葵,可用于痔疮、白带过多。珊瑚能治痢疾和痔疮,民间对此早有流传。

世界上锰结核含量最多的地区为太平洋北纬6°~20°,西经110°~180°之间,日本人称这个海区为“锰结核的银座”,美国人则称之为“世界海底锰之路”。

  锰结核是怎样形成的呢?至今还没有一致看法,有的说来自沉降海底动植物的遗体,有的说自海底火山爆发产生的火山岩石,有的说是河流将大陆上金属元素和沉积物带到海中经过自生化学沉积而形成的。

  地球物理勘探是研究和寻找海上石油的最基本方法。目前世界上一些主要油田构造,多是采用地震法找到的。利用人工地震产生弹性波,根据岩层对弹性波产生反射和折射的性质来了解海底沉积层的厚度和地质结构,便可以确定储油构造的分布情况。

  海蚯蚓 (沙蠋)是一种环节动物,它不仅形似陆地上的蚯蚓,而且与之有远亲关系。海蚯蚓的主要功能是解毒,常用于痈疮毒肿。

“黑烟囱”:生命的起源?

  早在1873年2月18日,美国“挑战者”号船环球考察时,就在北大西洋海底采到锰结核,但没有引起重视。1882年,瑞典“信天翁”号也对锰结核作过某些考察研究,也没有引起足够的重视。直到1959年美国科学家L·梅洛根据“挑战者”号和“信天翁”号等船的考察成果,测算出锰结核所含的金属成份和全世界海洋的大约储量,并提出这将成为铜、钴、镍等金属的新来源,锰结核的地位才愈趋升高,受到许多国家的青睐。现在已有8个跨国财团约100多家公司在从事锰结核的调查和开发。美国、日本、前苏联、德国、法国在这方面做的工作最多。通过大量调查测算,初步估计整个海底锰结核总储量达30000亿吨,以太平洋底最多,达17000亿吨,其中含镍164亿吨,铜88亿吨,钴58亿吨,锰4000亿吨,价值约60万亿美元,这是一个多么巨大的金属宝库啊!

  这些调查方法只能证明海底有没有储油构造,究竟这一构造层里有没有石油,还得靠钻探。钻探将油层构造中的岩芯一段段分析研究油层变化规律、分布情况都搞清楚了,就可以开采了。

  软体动物中的药用者是很多的,如海珍品鲍鱼,壳称石决明,是重要的中药,能治疗高血压、眩晕、夜盲症、外伤出血。味道鲜美的鲍鱼肉可调经、调便。红螺、肯螺、响螺、宝贝、贻贝、珍珠贝、牡蛎也有清热解毒、平肝明目的功效。蛤蜊油专治烫伤,蛤蜊粉是妇科良药。乌鱼骨(海螺蛸)和墨囊用于人体各部止血,具有特效,珍珠粉治鼻咽癌、子宫癌已初见成效。我国还成功地从短蛸和某些蛤类的组织中提取出抗肝癌、肉瘤的物质。

当然,海底矿物质不只锰结核,更多的矿物质不仅具有矿物资源意义,还具有生物和基因资源意义。

  太平洋中北纬6°~20°,西经110°~180°,面积1080万平方公里的区域,锰结核最富集,有的彼此连成一片,被称为“超级海底地毯”、“锰结核的银座”,如果把它们开采出来,可得镍2500万吨、铜1900万吨、钴420万吨、锰47000万吨,价值4120亿美元。不过,锰结核大多分布在4000~5000米深的海底,那里有高达400~500的大气压,如果没有特殊的设备,当然人是下不去的,就是采矿装置要放到那里去,也有许多特殊要求,因为承受这么高的大气压一般的装置在半路上都会成为废品,所以至今还处在试验阶段。美国“吉普赛矿工”专用船,已从9000米深的地方,每昼夜采到16000吨。从近几年的发展趋势来看,进入商品化开采和冶炼的日子为时不远了。

  油井钻成后,下好采油管,再用射孔弹把钢管穿透,使油层和井眼形成较大的压力差,天然气和石油就从地层流到井中,气体也开始从油中分离出来,并且随着压力的逐渐降低而大大膨胀。因此,一方面,天然气因本身不断地膨胀而推动石油向外流出;另一方面由于气体比石油轻,它就抢先上升到井口,喷射出来,在天然气上升时,它还挟带着石油喷出来。这一过程就像打开汽水瓶子的时候,溶解在汽水中的气体夹着泡沫状的汽水溢出瓶口一样。为了提高采油率,还要不断地向油层注水,水比油重,水注入油层后填补空隙,油被推到上层,压力越大,油就喷射出的多。

  每逢夏秋季节,鲜嫩的对虾、梭子蟹、青蟹、龙虾等陆续上市。这些人们日常食用的海产品可用来治疗伤痛、溃疡、脚癣、水肿等。有一种头戴盔甲、尾似利剑的甲壳动物,叫中国鲎(Hou),产于我国浙、闽、粤沿海。它全身无废物,肉可治脓疮、白内障,壳可用于跌打伤,内脏中的胆可治风癞疾。

热液硫化物受人们关注比锰结核要更晚一些。它主要出现在2000米水深的大洋中脊和断裂活动线上,是一种含有铜、锌、铅、金、银等多种元素的矿产资源。它是海水侵入海底裂缝,受地壳深处热源加热,溶解地壳内的多种金属化合物,再从洋底喷出的烟雾状的喷发物冷凝而成的,被形象地称为“黑烟囱”。

  海底金银库(热液矿床)

  最初在海上钻探石油时,钻机大都设在海岸上,斜着向海底钻井。这就不能向较远的海区发展。后来又发明了一种像码头一样的平台,将平台脚柱固定在海底。但平台造价高,在水深浪大,离岸远的海区也不宜使用。现在,人们普遍采用的是半潜式浮动平台。这种平台安装在浮箱上,工作时浮箱注入水后下沉,平台可以平稳地工作,移动时浮箱充气可以飘浮航行,这种平台性能极好。

  苔藓虫是一类群体生活的动物,在中药上称海浮子,是治疗老年慢性支气管炎的良药。

除了矿物质,这些“黑烟囱”让科学家们兴奋的更重要原因是,它的周围活跃着一个崭新的生物群落——热水生物,比如长达三米而无消化器官、全靠硫细菌提供营养的蠕虫,比如特殊的瓣鳃类生物等。它说明,地球上不仅有人们所习惯的在常温和有光的环境下通过光合作用生产有机质的“有光食物链”,还存在着依靠地热支持,在深海黑暗和高温高压的环境下,通过化合作用生产有机质的“黑暗食物链”。

  早在1948年瑞典“信天翁”号在红海发现有些地方海底温度高达40℃,那里的沉积物中含多种金属。1963年和1966年美国“发现者”号和“链”号在红海进行更详细的调查,证实了“信天翁”号调查结果,并把这种沉积物定名为金属软泥,它含有金、银、铜、锌、铁等金属。1973年~1974年,美国和法国联合用潜水器在大西洋中脊发现块状热液矿床。1978年美国、法国和墨西哥联合用深潜器在东太平洋好几处海底发现巨大块状热液矿床。其中一个矿体长1000米,宽200米,高35米。铁的平均含量35%,铜10%,矿床总量2500万吨,每吨价155美元,总计39亿美元。从此以后,各国纷纷出动,四处调查,前后在太平洋、大西洋和印度洋发现33处热液矿床。矿床总体积达3932万立方米。由于它们分布范围广,储量大,品位高,不仅含有铁、铜、铅、锌等金属,而且还有珍贵的稀有金属如金、银等,难怪被人们称为“海底金银库”。

  海上采油量大,成功率高。有的一口海上油井的开采储量比一口陆上油井的储量大好几倍。而且海底石油质量好,含硫率低,大多是低硫的轻质油。所以发展海上石油有极高的价值。

  棘皮动物中的一些品种如海参、海星、海胆、蛇尾也有药用价值。海参顾名思义是海中之参,蛋白质丰富,营养价值极高,既是海味珍品,又是高级滋补品。海星、海胆、蛇尾内有抗癌物质。海星还能治胃肠溃疡和癫痫。最近我国医药工作者发现从海星中提取的有效成分能使人体精子失去活力,可制成避孕新药。另外,用海星明胶代替血浆的研究也已获成功。

这种“黑暗食物链”的生存环境,很类似地球早期环境的极端高温环境。一些生物基因组的研究也发现,这些生物非常原始,接近所有生命的共同祖先。科学家们为此提出新的命题:生命是否就起源于“黑烟囱”的周围?

  海底热液矿床主要形成在大洋中的中脊——海底正在张开的裂谷处。这个地方,地壳最薄,熔融的岩浆从地球内部不断涌出,形成新的海洋地壳。这种地球内部来的物质既含有多种金属,又有很高温度,当它们接近海底表层时,海水通过细小的裂缝向下渗透,与地球内部来的高温物质发生化学反应,其中的金属被淋滤出来,形成富含金属的热液。这些热液从孔隙中喷射出来,成为一座座富含金属的烟筒状堆积体。喷出孔的寿命一般只有几年,喷出的高温热液与冷海水接触,温度便降低,其中被溶解的金属便沉淀海底堆积成矿。

  海底矿产

  人类利用海鱼制药已有很长历史了,鱼肝油就是从鲨鱼等海鱼脏提取的。鱼身上还可提取脑磷脂、卵磷脂、细胞色素C等药物。海马、海龙能壮阳补肾、舒筋活络、止血催产,是名贵中药。海水鱼中有200多种能分泌毒液。常听人说“拼死吃河豚(鲀)”,可见鲀鱼肉美,却有毒。尤其是春冬生殖产卵期间的个体毒性更烈,大有食而丧生之危险。然而正是这种毒可制成很好的局部麻醉剂。其他有些鱼类的毒素制成的麻醉药甚至比常规药剂的效能高20万倍。

另外,“黑烟囱”周围生物的多样性和生物密度也可以与热带雨林相媲美,目前新发现的生物种类已经达到了10个门类500多个种属。

  开发热液矿床比锰结核有更多的好处:

  深海矿产大都是沉积在两三千米深的地方,在深海海底大多是一种红棕色的颗粒极细的软泥沉积。这些软泥沉积物一般都含有一些浮游生物残骸。这种有机体残余的含量如超过软泥的 30%,就根据那种浮游生物的名称来命名,例如叫做抱球虫软泥,硅藻软泥等;如果有机体残余的含量小于30%的软泥就是所谓的红粘土了。

  海蛇、海龟都有滋补强壮作用。海蛇浸酒擦身可治风湿、产后风。玳瑁是治痘毒、疔疮的上等药材,海龟板可治结核、溃疡、肝硬变、咳喘等。

虽然对热液硫化物的探索和开发谈不上争夺,但各国科学家们都很明确,谁对“黑烟囱”的了解更多,谁就有可能在生物和基因科学中取得先机,谁就有可能揭开生命起源之谜。因此,对深海的进一步探索和了解,各国都不甘落后。

  ①热液矿床一般分布在水深只及锰结核一半的2500米处,矿体是立体的,凝聚在一起,分布密度比锰结核大1000倍。

  许多深海沉积物可以做为矿产利用,例如抱球虫软泥所含碳酸钙高达95%,是一种制造水泥的好原料。海洋底面积的50%都是这种软泥。所以,即使只用总量的10%来制造水泥,那么在平均厚度为100米的深海沉积中就可以开采出100万亿吨可用材料。

  海洋中的庞然大物——鲸以及海豹、海狮、海豚等海兽浑身是宝,它们的肉含丰富的脂肪和蛋白质,内脏可制维生素补剂,骨可制骨粉。尤其是抹香鲸,体内能产生一种叫龙诞香的分泌物,是名贵的香料,也是医治咳喘、气结、心腹痛的特效药。据研究,龙诞香和海豚油对某种癌变有抑制作用。此外,雄性海豹和海狗的生殖器俗称海狗肾,有补肾益精之功。不久前,我国医药部门以鲸、海豹的骨为原料,研制出疗效显著、安全无毒的风湿病新药,其有效率达90%以上。

“人类对深海的了解远远不及人类对太空的了解。”汪品先这样告诉《环球》杂志,“不过,一切都还刚刚开始。”也许有一天,人类对神秘深海的探索真的能发现失落的帝国亚特兰蒂斯,但了解才刚刚开始,争夺也才刚刚开始。“蓝色圈地运动”也许能和当年的“圈地运动”一样,给人类带来翻天覆地的变化——谁知道呢?

  ②形成热液矿床的过程只需几十年、几百年,而锰结核生长速度慢得很, 100万年才生长几毫米。

  红粘土覆盖了1亿多平方公里的海底,这种粘土沉积速度很慢,每1000年约增长半厘米厚。它含有50%的硅、20%的氧化铝,此外还有氧化铁、碳酸钙、碳酸镁、锰、镍、钴、钒和铜等。铜虽然只占0.2%,但也比陆上火成岩中铜的含量高10倍。如果按红粘土 100米厚计算,那么铜就可能有1万亿吨左右。

  明天的水源

南方渔网编辑:欧阳洋

  ③热液矿床主要形成于大洋中脊,据此,在长达8万公里、宽达数百公里的海岭上都有可能发现,开发前景大得很。锰结核分布虽广,但具有商业开发价值却只有1000多万平方公里。

  锰结核又叫锰矿瘤或锰团块,它是近年来才大量发现的著名的深海矿产。黄褐色的锰结核,外形像土豆,切开来看,一层层的又像葱头。这种结核体往往是以贝壳、珊瑚、鱼牙、鱼骨为核心,把其他物质聚集在周围。不过它的生产速度很缓慢,大约每1000年生长1毫米,有的甚至100万年才长4毫米。但锰结核是一种经济价值很高的矿产,它含锰、铁、镍、钻等20多种元素。科学家估计,它在太平洋的分布面积为1800万平方公里,含有炼锰钢用的锰4000亿吨,炼不锈钢用的镍164亿吨,炼超硬度钢的钴58亿吨,用途广泛的铜88亿吨。如果每年从太平洋提取100吨锰结核,便可提供给世界上需要的10%~12%的锰矿和12%~15%的钴矿。

  水是人类生存的头等重要物质,也是工农业生产和科学技术发展的必不可少的条件,随着现代化工业的发展和人口的不断增长,许多国家和地区的需水量已超过其天然淡水来源。

  ④热液矿床中含有锰结核所没有的金、银等贵重金属,铜的品位比锰结核约高10倍。而且冶炼比锰结核容易。

  磷灰石结核像鱼籽,也是一种沉积矿产。它大多蕴藏在大陆架的边缘以及深海底,也是人类需要开采的一种矿产。磷灰石主要用来制造磷肥。另外,磷也广泛用来生产火柴、玻璃、食品、纺织、照明器材、医药等。磷在海底的储量约达100亿吨。

  全球水量中,淡水仅占3.4%,淡水中有68.9%是固体的冰川水,真正可以利用的淡水资源,仅占地球水量的十万分之一。目前全世界60%的地区面临供水不足,约有四十多个国家12亿人口在闹“水荒”。长期以来,人们把水看作是取之不尽,用之不竭的天授之物。事实上,世界的“水荒”正在不断地加深,威胁着人类的生存。根据水循环和水量平衡原理,水,这种可以再生的资源,其数量还是有限的。为了解决水荒,寻找淡水资源,许多国家采取了不少措施。目前,海水淡化技术已比较成熟,因此世界各国对海水淡化寄予了极大希望,预计21世纪有可能成为沿海城市的主要淡水来源。

  总之,无论从技术上还是从经济上看,开发利用海底热液矿床均优于锰结核,所以有人称它为“深海采矿业中的佼佼者”。

  海底的沉积物中,还有许多更加富饶的元素,比如碘的含量就比海水中的含量大1000倍,铷 的含量也比海水中的多,金属镭的含量比整个陆地的蕴藏量还要大。

  海水最重要的资源中,主要是水。所谓海水淡化,就是除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程,又称海水脱盐。

  海底“黑金”(石油资源)

  此外,海底还蕴藏着大量的煤、铁。海洋学家估计,世界各大洋底下的铁矿总蕴藏量可能达到3000亿吨左右,所含纯铁不少于600亿吨。近年来,人们还发现海底蕴藏着大量的铀矿。

  海水淡化的方法很多,主要有蒸馏法、电渗析法、溶剂萃取法、水合物法及离子交换法等。目前,世界上采用的最主要的方法是蒸馏法。

  海洋深层有一种叫“黑金”的宝,开采这种“黑金”经济价值最大。它就是从海洋深层喷出来的石油。关于石油的称谓多着呢,有人称它“动力之源”,有人称它“机械之母”,有人称它“工业的血液”,可见它的地位和作用不同一般。石油不仅是制造汽油、煤油、柴油等燃烧物的原料,而且是制造合成纤维、人造橡胶、化肥、塑料、酒精的原料。天上飞的,地下跑的,厂里转的,都得用上它。可以这样说,从陆地到海洋,从地下到宇宙空间,从吃的到穿的,都有它一份功劳。真算得上“宝中之宝”了。

  1965年,美国海洋调查船“阿特兰蒂斯Ⅱ”号在红海进行海底调查时,发现在3个水深2000米以上的深渊里,水温高达60℃,盐度高达300‰。在深渊附近堆积着一种软软的、像泥一样的沉积物。他们取回这种沉积物,经化验分析后,使科学家兴奋不已:沉积物中竟含有大量的黄金、白银以及铜、铁等多种有用金属,科学家把这种沉积物叫作金属软泥。

  我们知道,海水在阳光的照射下有强烈的蒸腾作用,蒸腾的水汽在天空遇冷便凝结成小水滴,小水滴再在一定的天气条件下形成降水——雨。海水又苦又咸而雨水却是不咸不苦的天然淡水。根据这个原理,科学家发明了蒸馏淡化法。

  陆地上的石油储量有限,用一点少一点,按现在这个规模开采下去,有人估计,到2000年将用完全部储藏石油的87%,50年内可能全部用光。难怪许多国家都在喊能源危机,都在谋求别的出路。比如改用其他原料作动力,但无论如何,短时间内,石油还是不可缺少的。眼前的办法只有两个:一个叫节流,一个叫开源。节流就是节约能源,让每滴石油充分发挥作用;开源就是寻找新的油源,从地底深层取出更多的石油来。据法国石油研究所的估计,世界石油资源的极限数是10000亿吨,可采石油储量的极限数只有3000亿吨,其中海洋石油为1350亿吨,占总量45%。陆地上的石油已经开采得差不多了,而海洋石油的开采则方兴未艾。所以开采海洋石油,显得更为重要。

  1978年,科学家再一次在墨西哥近海海底发现多金属软泥时,人们明白在海底深处的金属软泥,是大自然赐给人类的真正“金银宝库”,于是,世界便掀起了一股寻找海底金矿的热潮。人们相继在太平洋、地中海、西印度洋等许多海域发现了多金属软泥。

  蒸馏法淡化海水的方法比较简单。将海水不断加热,使海水一直保持沸腾状态,高温海水进入保持真空的蒸发室,使海水在瞬间急速蒸发变成水蒸汽,水蒸汽通过冷凝器冷却后便凝结成淡水。通常,冷却水蒸汽是用冷的海水作为冷却剂,同时,水蒸汽冷凝时放出大量的热又可以用来加热海水。

  多金属软泥大多分布在水深2000到3000米的较浅的深海底,所以,开采起来比较方便。它的发展具有划时代的意义。当今许多国家正在集中力量,制定开采计划,要把海底金银宝库尽快打开。预计到21世纪初,这个目标就能实现。

  用蒸馏法淡化海水,需要不断地给海水加热,这就要消耗大量的燃料,从经济上看,淡化海水的成本比较高。是否可以不用燃料就能淡化海水呢?科学家又发明了利用太阳能作为海水蒸发的热源,把水蒸发后再冷却回收得到淡水的太阳能淡化法。还有利用电厂的低压蒸汽为热源的蒸馏法,通常称为热电造水。

  为什么深海底会有“金银宝库”呢?原来,多金属软泥分布在海底断裂地带。当地壳有了裂缝时,海水从裂缝向地层深处渗透,溶解了原来在岩浆中的盐和金属,变成了含矿的溶液。在地层深处的高温下,它们变得很热,又在高压下,他们沿着裂缝向上喷涌,遇到冷的海水,迅速沉淀下来,形成多金属软泥矿。

  冷冻法,就是降低海水的温度,使海水结成冰块,而让盐分留下来,再把冰融化,就可以得到淡水。据测算,冷冻法使海水淡化所需要的能量要比用蒸馏法使等量的海水淡化所消耗的能量少得多,所以冷冻法在某种意义上比蒸馏法更有前途。

  为开采这些富有的矿产,人们设计了许多开采机械,靠近海岸的海砂或海泥用斗式装车机或海底挖泥船就可以采装。大陆架上的矿物用水中开土机或水泵船就可以挖掘。深海,由于远离陆地,水深而且压力大,黑暗而且温度低,开采海底矿产要比在近岸和大陆架困难得多。人类为了在深海里获得自由,不仅设计了各种深潜器材和照明、电视设备,而且还设计了各种深海打捞器材。拖曳打捞机是最简单的一种,它有一个特殊形状的筒,只要把它沉到海底,由一条船拖着在海底爬行,就可以打捞矿物。液压打捞机是比较复杂的打捞机械,它适用于大规模的海上作业。它主要包括:吸矿物用的电动机和唧筒,负担打捞机的浮筒,保持垂直和稳定的仪器,带有螺旋推进器的管道以及装有电视摄影机的吸头。人们不但利用导管卿筒的方法在4至6千米深的海底取得锰结核体,而且可以利用化学法开采深埋在海底的矿产。酸、碱可以溶解50多种金属矿物。只要我们在各种矿层中设法注入能溶解这种矿物的溶剂,使矿物溶解后,再用压缩空气设备,通过管道就可以把它压升到海面上来。

  电渗析法,是使用两种薄膜——阴离子交换膜和阳离子交换膜,通电以后,将水中的盐类分解成阴阳离子,分别通过两种薄膜跑到一边,剩下来的就是没有盐分的淡水。

  现在对深海矿产资源的开发,还有不少技术问题急需进一步解决。希望少年朋友们努力学习,在今后的科研工作中创造发明出更新的机械来开采各种丰富的矿产,满足我国现代化建设的需要。

  反渗透法,是用一张特殊结构的渗透膜,它只让水通过而不让盐类溜走,这样一来,水和盐就分开了。反渗透法分离效果好,只要将一种半透膜分层安装在淡化器里,用压力泵不断地向淡化器内泵入海水,通过半透膜渗透出来的淡水汇集到出水口流出;通不过半透膜的咸水从另一个出水口流出,这样反渗透淡化器就可以连续工作了。这种反渗透淡化器可大可小,大的放在海边和海岛上,可以解决居民饮水;小的可以放在船舰上,解决船舰上人员的用水。

  海水中的“溴”

  不过,反渗透淡化海水的关键是选择一种理想的半透膜。这种半透膜要求有足够的强度,要求它的溶解度小和抗腐蚀性强,在海水中长期使用不溶解、不变质。制造这样的半透膜成本是很高的,现在还在进一步研究改进,以提高制造渗透膜的工艺水平,扩大生产规模。

  舀一瓢海水装在瓶内看看,普普通通、平平常常,什么名堂都没有。可是海水在科学家眼里,却不一样。他们能看出海水中的宝贝,并把它们——取出来。

  尽管海水淡化是解决世界“水荒”的一条途径,已经采用的淡化海水的方法各种各样,虽然各有所长,但成本都很高。因此,人类探索低成本淡化海水之路还相当艰辛。于是科学家们想到了地球上南极大陆和北冰洋中的冰川。这些来自大洋中的海冰和大陆冰川的冰是地球上的“固体淡水库”。它们在海流、洋流、风浪等自然力的作用下漂流开来。因此,科学家们认为融化冰山是取得淡水资源的最好途径。

  科学家在海水里放上一些酸,让海水酸化,就像人们在汤中放些醋,使它有酸味一样,然后通进氯气。这样一折腾,海水中的溴,就像散兵游勇,失去管束,在海水中游来荡去。这时用空气吹,把它从水中逼出,成为溴一空气混合气体。最后,用吸收剂,像海绵吸水一样,把混合气体中的溴“捉”出来,这种方法叫空气吹出法。用这种方法,海水中的一个宝贝——溴,就被取出来了。

  据估计,南极每年约有104万亿吨冰川成为冰山,如果把它们完全融化成淡水,那么,世界上平均每人每年可以得到三百多吨淡水,足以解决水荒带来的危机。法国科学家经考察认为,一座8500万吨重的冰山,拖过印度洋,到红海后将冰山分成好几块,然后运到沙特阿拉伯的吉达港。用这种方法获得淡水,一立方米只需55美分,而现在当地居民用水,一立方米需79美分。1981年,法国成立了“国际冰山运输有限公司”,投资一亿美元,以实现这个计划。美国科学家研究认为,将南极冰山拖到美国加利福尼亚海岸融化成淡水,成本比淡化海水便宜得多。美国科学家还设计了一种方案:用大型海洋拖轮把事先选好的冰山拖到南美洲的西南角,使它随洋流北上,当它经过秘鲁和厄瓜多尔海面时,再用拖轮把冰山拖入另一条洋流,继续北上,在夏威夷海面转往东,到达美国西海岸。经过计算表明,即使冰山拖运过程中融化了一半,每吨冰山融化后的淡水成本也只有二到四美分,与我们现在用的自来水成本差不多。

  溴是医药工业中制造维生素A、金霉素等药物的原料。在农业上,溴是许多高效农药的原料,如灭鼠灭虫用的薰蒸剂、农田杀虫剂等。我们平时做衣的布匹中加入溴,布匹就不容易燃烧。地壳中99%的溴都在海洋中,因此,它有一个雅号,叫海洋元素。从1926年开始,人们从海水中提取溴,今天世界上80%的溴都是从海水中提取的。

  融化冰山获取淡水,说起来简单,做起来却很不容易。首先,南极海域是个气候多变的地区,狂风、巨浪、洋流、大旋涡等,会给拖运冰山造成很多困难。海浪的冲击会使冰山上产生很深的凹槽和洞穴,很容易使冰山在拖运中崩解;其次,冰山进入温暖水域以后,外层冰会发生融化使整座冰山失去平衡,左右摇晃,翻转打滚,给拖船带来极大的危险;再者,当冰山被拖到窄小的海峡后,还要进行解体作业,如此等等,这样看来融化冰山取得淡水也是很不易的。不过可以说,在人还没有发明廉价的海水淡化的方法之前,拖运冰山仍然是解决淡水不足的一条有希望的途径。

  科学家神奇地把我们平时刷墙用的石灰乳液往海水里搅拌,海水变得混浊了,成了悬浊液。然后,把悬浊液放在池中,结果沉淀出一种物质,再经过加热,就得到了氧化镁。氧化镁可以用作耐火材料,在水泥、石油精炼、橡胶工业方面都有许多用途。

  展望21世纪,随着科学技术的飞速发展,科学家所有的设想都会成为现实,到那时,人类“水荒”问题一定会从根本上得到解决,人类会真正拥有用之不竭的淡水资源。

  氧化镁经过电解精制,得到金属镁锭,金属镁对人类非常有用。镁在空气中点燃后会燃烧,燃烧时放出大量的热和产生耀眼的白光,利用这个特点,人们用镁制造节日燃放的焰火和照明弹等。金属镁的密度是1.74克/厘米3,比铝轻,用它和铝制成的铝镁合金,可以制造飞机、汽车、火箭等。

  到海底去种“燃料”

  1941年,美国在德克萨斯州的弗里彼特,专门建造了一家工厂,每小时抽取4500吨海水,制取氧化镁和金属镁锭。在第二次世界大战期间,美国用来制造飞机的金属镁,基本上都来自海水,战后几十年来,美国所用的初级金属镁,几乎全部取自海水。

  在这个能源日益紧张的世界,人们越来越多地寄希望于海洋,提出了各种各样开发和利用海洋能源的计划,其中有不少是令人信服和切实可行的。

  到目前为止,世界上生产的镁已有60%取自海水中,全世界海水制镁生产能力已达到250万吨。

  在众多的发明和设想中,有科学家毫华德·A·威尔可博士的一份颇为吸引人的计划:在广阔的海洋空间中种植“燃料”,开辟无数的能源种植场。

  科学家现在正在试验一种方法,利用离子交换柱来取得海水中的钾。离子交换柱是在离子交换树脂上引接离子交换物质制成。这种柱子具有“魔力”,当海水通过柱时,海水中的钾被截留下来,附着在交换柱上,其他物质仍随海水流去。过一段时间,取下离子交换柱,就可得到相当浓的钾溶液,最后蒸煮回收钾盐。

  种植什么呢?——海带。海带,人们在知道了它的诸多用途之后,最近它又作为可以代替天然气甲烷的潜在能源,引起了海洋科学家和一些工业家的兴趣。海带能够吸收和储存大量的太阳能,而且生长极快,每天可长出三分之一或三分之二来。

  钾是农作物非常需要的肥料,又是制造焰火,炸药等不可缺少的原料。

  威尔可博士提出:“我们可以把海带移植到大洋中去,在那里种植和收获,并且将海带所贮藏的能量变为甲烷气和乙醇,用来开车或开飞机。”他说干就干,很快做出了一个3公顷面积的种植场的计划,并充当了这项计划的负责人。他与另一位热心此项工作的人——美国加州工业学院的诺尔教授一起,于1974年在太平洋上建立了第一个能源种植场。

  海水经过蒸发后,食盐氯化钠晶体会不断“跑出来”,剩下来的水叫卤水,尝一尝,有些苦,所以,又叫苦卤。每生产1吨食盐,可以得到0.6~1.0吨苦卤,苦卤不是废物,是个宝,因为它里面仍含有镁、钾和溴。科学家对苦卤采取升温或降温,去水或加水,使得在苦卤中的镁、钾和溴在不同时间内先后“跑出来”,人们便得到了它们。

  这个种植场位于距离美国加州海岸96公里的不冻洋面上,他们移植了当地产的百余种海带中的一种大型海带巨藻的幼苗。在实际工作中他们遇到了不少问题,首先就是植物生长需要阳光,而在深暗的海洋底部光线极暗,移植的巨藻幼苗如何得到充足的阳光呢?人们想出了办法:建造一个木筏,筏上用聚丙烯绳索织成方格,把筏系留在水面2米处,并用长绳把筏锚锭住。然后,由一小队海军蛙人把巨藻幼苗移植到水下的筏上,使之感到海洋变浅了。

  蓝色药库

  人们高兴地发现,巨藻幼苗一旦锚固下来,就开始朝着光线向上生长。当它长到水面,一片片由小气囊支持的藻叶就像条条滑滑的绸带,在阳光照射下的海水中漂荡。这时,藻叶开始进行光合作用。悄悄地把太阳能转化成了化学能。

  许多难医之病如癌症、艾滋病、心血管以及各种免疫性疾病正困扰着人类,而现存陆生天然药物及化学合成药物的抗癌、抗病毒、抗真菌及免疫调节作用并不理想,因而必须另辟新药途径。

  然而过了些时日,在定期检查中,人们发现这些植物生长得并不茂盛,它们似乎只是在挣扎着过活。这是什么原因呢?化学试验的结果表明,蓝色海水中的营养物质太少了!湛蓝的大洋深海,看起来非常美,但却是“生物的沙漠”,它缺乏维持生物生命的养料,几乎没有什么动植物能够在那里生活下去,因此也就没有任何生物在那里死亡和分解,结果使得那儿的海水十分“清洁”,没有有机物,也没有能够作为营养的那些矿物质。而靠近陆地的、呈现着绿色的海域,则挤满了各种各样的生物,以及数不清的活的和死的有机体,泻入海洋的河水又带来了大量已溶的有机物和无机物,这就使在水中生长的植物能够得到充足的养分,繁茂地生长起来。

  “向海洋要药”就是这新途径之一,并已成为世界制药工业竞相研究和激烈角逐的新领域。

  怎样才能使藻幼苗在“生物的沙漠”中也蓬勃生长呢?唯一的办法就是施肥,包括氮肥、磷肥和微量养料。这些肥料在海洋底部是能够找到的。若干世纪以来,不少分散的动植物残留遗体浮流而来,沉积在海底,如果用泵把它们抽上来,不就变成免费供应的肥料了吗?

  通过海洋药物学家的多年研究发现,有230种海藻含有多种维生素并有药理作用。有246种海洋生物含有抗癌物质。对于整座“海洋药库”来说,仅是沧海一粟而已。

  海底资源的现在及未来

  藻类植物对防治动脉粥样硬化有着其他药物无法比拟的功效,日本在这方面的应用成绩斐然,其心血管系统疾病要远低于其他国家。我国南海中的羊栖菜对脚气、水气浮肿、宿食不消等均有疗效。海人草是制造驱蛔虫药的主要原料,同时也可以治疗肺病、皮肤病和关节痛。

  随着工业的发展,人类对矿产资源的需求量成倍地增长,陆地地壳中的矿产资源储量逐渐减少,有的趋向枯竭,丰富的海底矿产资源将成为21世纪工业原料的重要供应基地。

  海藻中许多门类具有抗菌和抗病毒作用。如刚毛藻含有能抑制小鼠脑膜炎和肺炎病毒的活性物质,它还能提取对荧光假单细胞和包皮垢分枝杆菌有明显抑制作用的物质;红藻门类中有许多具有抗菌、抗病毒作用。该门类中有一种藻叫粗茎软骨藻,从中分离出的软骨藻毒,经体外试验对革兰氏阳性菌、耐酸菌及真菌等有抓制作用。

  海底矿产资源十分丰富,从近岸海底到大洋深处;从海底表层到海底岩石以下几千米深处,无不有矿物分布。而且矿种繁多,从固体矿产到液体矿产和气体矿产均有。不少矿产其分布规模之大,储量之丰富是陆地所不及的。

  特别值得注意的是,某些药物的化学结构及生理活性为海洋生物所独有。如从岩沙海葵中提取的具有强抑瘤活性、极强血管收缩剂的海生毒素,是迄今所报道的最毒的非蛋白物质。

  海底石油

  尽管未来世纪中,海洋生物工程会带给制药业和疑难杂病防治新的突破,尽管海洋中的动植物有着挖掘不完的医用潜力,我们目前对之仍所知甚少,全面开发“蓝色药库”还要走一段很长很长的路。

  埋藏在海底的石油和天然气,不论其生成环境是否属于海洋环境,都将列入海底石油资源。

  大型“淡水库”

  近四十多年来海上石油勘探工作查明,海底蕴藏着丰富的石油和天然气资源。据 1979年统计,世界近海海底已探明的石油可采储量为220亿吨,天然气储量为 17万亿立方米,占当年世界石油和天然气探明总可采储量的24%和23%。

  在世界现有总水量中,海水约占97%,淡水只占2.53%。在地球的淡水中,深层地下水、两极及高山的冰川、永久性积雪和永久性冻土底共占淡水总量的97.01%以上;而比较容易开发利用的湖泊、河流、浅层地下水等淡水量仅占全球淡水总量的2.99%,大约为104.6万亿立方米。

  海底有石油,这在过去是不大好理解的。自从19世纪末海底发现石油以后,科学家研究了石油生成的理论。在中、新生代,海底板块和大陆板块相挤压,形成许多沉积盆地,在这些盆地形成几千米厚的沉积物。这些沉积物是海洋中的浮游生物的遗体(它们在特定的有利环境中大量繁殖),以及河流从陆地带来的有机质。这些沉积物被沉积的泥沙埋藏在海底,构造运动使盆地岩石变形,形成断块和背斜。伴随着构造运动而发生岩浆活动,产生大量热能,加速有机质转化为石油,并在圈闭中聚集和保存,成为现今的陆架油田。

  看到这些数字,你不难想象为什么世界上有那么多国家或地区淡水告急。

  我国沿海和各岛屿附近海域的海底,蕴藏有丰富的石油和天然气资源。外国有人估计中国近海石油储量约100~250万吨,无疑我国是世界海洋油气资源丰富的国家之一。

  于是人们又想起了海洋。想方设法淡化海水以满足生活与生产的需要。像中东地区的沙特阿拉伯水贵如油,人们吃、用的水几乎全是由海水淡化而来的。

  渤海是我国第一个开发的海底油田。渤海大陆架是华北沉降堆积的中心,大部分发现的新生代沉积物厚达4000米,最厚达7000米。这是很厚的海陆交互层,周围陆上的大量有机质和泥沙沉积其中,渤海的沉积又是在新生代第三纪适于海洋生物繁殖的高温气候下进行的,这对油气的生成极为有利。由于断陷伴随褶皱,产生一系列的背斜带和构造带,形成各种类型的油气藏。东海大陆架宽广,沉积厚度大于200米。外国人认为:东海是世界石油远景最好的地区之一;东海天然气储量潜力可能比石油还要大。

  海水淡化的过程技术很复杂,成本也很高,人们又把目光对准了冰山,想用冰山来彻底解决淡水问题,因为地球的两极有着极丰富的淡水资源。特别是南极,世界上70%以上的淡水集中在那里。有人估计,南极海域的冰山大约有22万座,是北冰洋海域冰山数量的5倍。海水是咸的,而海中的冰山都是淡水冻结而成的。这是怎么一回事呢?

  南海大陆架,是一个很大的沉积盆地,新生代地层约2000~3000米,有的达6000~7000米,具有良好的生油和储油岩系。生油岩层厚达1000~4000米,已探明的石油储量为6.4亿吨,天然气储量9800亿立方米,是世界海底石油的富集区。因此,某些国外石油专家认为,南海可能成为另一个波斯湾或北海油田。

  我们知道,没有盐分的淡水在温度降至0℃时即开始结冰块,而海水中含有大量的盐分会阻滞水分子结成冰块,所以海水在0℃时仍不会结冰。从理论上讲,海水一般要到一2℃时才会结冰。而实际上,即使温度降至-2℃,海水往往也不会结冰。这是因为海水热胀冷缩的缘故。当温度降低时,海水的体积就会收缩,它的密度有所增大,密度增大后的海水自然要下沉;密度较小即比较温暖的海水就会上升,升上来的海水又需要更低的气温来冷却它。这样不断上下往复着,对流的范围可从几百米直至几千米。当气温降到使相当厚的海水能凝结在一起时,海洋上就结成厚厚的一层冰。当海水结冰时,溶解在海水中的绝大部分盐分都被排斥在外,少量没有来得及跑掉的盐分被包围在冰块里形成盐泡。因此,海水结成的冰块都是大大地淡化了的。而那些被排除的盐分自然就跑到邻近的海水里去了。这些海水由于增加了盐分,因此又增加了海水结冰的困难。

  海上石油资源开发利用,有着广阔的前景。但是,由于在海上寻找和开采石油的条件与在陆地上不同,技术手段要比陆地上的复杂一些,建设投资比陆地上的高,风险要比陆地上的大,因此,当今世界海洋石油开发活动,绝大多数国家采取了国际合作的方式。

  地球两极大陆上的冰层在重力作用下断裂而漂流到海洋里来,成为大型的“淡水库”。如果能够将冰山拖到海岸提取淡水,那该是一件多么伟大而诱人的工程呵!

  我国为了加快海上石油资源开发,明确规定我国拥有石油资源的所有权和管辖权;合作区的海域和资源、产品属我国所有;合作区的海域和面积大小以及选择合作对象,都由我国决定等一系列维护我国主权和利益的条款。合理利用外资和技术,已成为加速海上石油资源开发的重要途径。

  海砂中寻宝

  众所周知,随着世界上工业和经济的高速发展,矿产资源消耗量急剧增加,陆地矿产资源在全球范围内日趋短缺、衰竭。人们唯有把占地球表面积71%以上的海洋,作为未来的矿产来源。

  到了海边,我们可以看到岸边和水下堆积着大量的砂子。这些砂子跟我们日常生活、工农业生产和科学研究都有密切的关系。最简单地说,房屋建筑、修桥铺路都需要砂子。但把海砂拿来去建房修桥铺路可以说是较原始的运用。因为,海砂中比重较大的矿物是很多的。海砂中含有金子,经淘选,可以找到金子,而且还能选出比金子有用得多的石英、金刚石以及含有大量稀有元素的金红石、锆石、独居石等砂矿。在有的海滩砂子中,矿物要占整个砂子的40%。

  海底矿产

  在海滩上常常见到一些白色透明的颗粒,在阳光下闪闪发光。这些小小的颗粒叫做石英,它的化学名字叫二氧化硅,是含石英的岩石(如花岗岩)风化而来的。它是海砂中的宝物,也是常见的、蕴藏量高的矿物。

  海底除了我们前面提到的石油、天然气外,还蕴藏着丰富的金属和非金属矿。至今已发现海底蕴藏的多金属结核矿、磷矿、贵金属和稀有元素砂矿、硫化矿等矿产资源达6000亿吨。若把太平洋底蕴藏的一百六十多亿吨多金属结核矿开采出来,其镍可供全世界使用两万年;钴使用34万年;锰使用18万年;铜使用1000年。更为有趣的是,人们发现海底锰结核矿石(含锰、铁、铜、钴、镍、钛、钒、锆、钼等多种金属)还在不断生长,它决不会因为人类的开采而在将来消失。据美国科学家梅鲁估计:太平洋底的锰结核,以每年1000万吨左右的速度不断生长。假如我们每年仅从太平洋底新生长出来的锰结核中提取金属的话,其中铜可供全世界用三年;钴可用四年;镍可以用一年。锰结核这一大洋深处的“宝石”,是世界上一种取之不尽、用之不竭的宝贵资源,是人类共同的财富。

  人们从海砂中得到石英,从中提炼出多晶硅和单晶硅。晶硅可以广泛运用到各行各业,小到钟表和精密仪器必不可少的钻石,大到玻璃、陶瓷、水泥、冶金、机械、化工、电气等许多工业方面都需要,但是最重要的是用在半导体方面。硅晶体管是近代的新发明,如半导体收音机、无线电发报机、雷达等精密仪器都少不了它。由于硅晶体管有电子管所没有的许多特点,它可以在150~200℃的环境中工作,它的体积小,重量轻、耐用、省电、结构牢、效率高,所以它被人们广泛应用在无线电技术、电子计算机、自动化技术和火箭导航等方面。

澳门新葡亰平台游戏:能源的宝藏,圈地运动。  然而要从四、五千米深的大洋底部采取锰结核,也是一件很不容易的事,一定要有先进的技术才行。目前只有少数几个发达国家能够办到。我国也已基本上具备了开发大洋锰结核的条件,到21世纪,可望实现生产性开采。

  金红石也是一种重要的矿物。从金红石这种海砂矿物里,可以提取出制造火箭、卫星所需要的金属钛。钛是一种新的轻金属,它异常坚固,抗腐蚀力强。它的熔点非常高,纯钛要到1725℃才开始熔化,比钢的熔点要高200℃。钛的硬度和铁差不多,但重量几乎比铁轻一半。在制造超音速飞机、火箭、卫星、航天飞机,仅采用制造飞机用的铝镁合金就不能满足要求。因为,火箭等高速航天器在高空中飞速行驶,由于外壳和空气摩擦产生很高的温度,所以要求外壳材料既轻又牢而且还能耐高温。钛在这里就显示出独有的特性,成了制造火箭、卫星不可缺少的原材料。

  海洋为人类的生存提供了极为丰富的宝贵资源,只要我们能合理的开发、利用,它将循环不息地为人类所用,取之不尽,用之不竭,是下个世纪人类的重要资源供应地。

  金刚石是一种珍贵的矿物。原生金刚石常产生在一种黑绿色的岩石中,由于风化和流水的搬运,也会来到沿海岸的砂砾中。金刚石有淡黄、天蓝、深蓝、红或黑等各种美丽的颜色和很强的光泽。金刚石的最大特点,就是坚硬无比,是天然物质中最硬的矿物。因此,在工业上用途很广,除了充当精密仪器的钻以外,在钻探机上专门充当“开路先锋”——钻头。它还能切割玻璃,磨削金属或用来抽极细的硬金属丝 (如灯泡钨丝)。

  锆石矿是一种极贵重的金属矿物。从海砂中提取的锆石矿,经过人工提炼,可用来做核反应堆和燃料元件的防护屏。另外,独居石中提炼出的钍,经过加工可以代替铀作为核反应堆的原料,用来发电,制造核武器。

  海砂中所含的矿产还远不止这些。其他如金、铂、铁、铬、锡、钨、刚玉等,也都是工业建设中不可缺少的宝贵资料。那么,人类是怎样在海砂中寻找这些宝贵的矿产呢?

  我们知道,经河流、风、海浪搬运来的砂子,根据它们本身的比重不同由波浪、海流的分选而富集成矿。所以,滨海砂矿很多分布在河口附近以及沙坝、沙嘴的顶端。因为,这些地方受到风浪、海流的作用,轻的物质被卷走,只有重矿物才能停留下来。一般情况下,人们在某一海滩发现重矿物,那就可以根据海底砂矿去寻找它的来源地——原生矿。同样,在海岸上发现富集的砂矿,那么在地质构造或地形特点与它相同的附近海底也可能发现。例如,东南亚的锡矿就是先在陆上发现,后在海底找到的。

  找到重砂矿,最简便的方法就是像淘米一样进行淘洗分离。先将重砂淘离出来,然后进行分析鉴定。用磁铁来分辨矿物的磁性。例如磁铁矿就有较强磁性,用切割的方法来分析矿物的硬度。例如金刚石的硬度最高,锡石、锆石和金红石硬度稍次,独居石硬度低。此外还可以根据矿物的颜色,例如金红石是暗红色,独居石是棕黄色,钛铁矿为铁黑色;再者,还可依据矿物的比重,例如同样大的磁铁矿比石头重一倍多,以及矿物的形状、光泽等进行分析。最后确定所找矿物的性质。

  总之,富饶的海洋为人类提供了丰富的矿产资源。只要我们加强对它的开发利用,就能为人类社会的建设增加更多的资源。

  海底有煤的原因

  海底煤矿是一种很重要的矿产,它的开采量在已开采的海洋矿产中占第二位,仅次于石油。现在世界上有一些发达国家已在常年开采海底煤矿。英国是世界上最早在海底开采煤矿的国家,从1620年至今已有300多年的历史。仅海底采出的煤,就占英国采煤总量的10%。日本也是海底采煤量较多的国家,占全国采煤总量的30%。从海底采的煤有褐煤、烟煤和无烟煤。目前,世界上已探查出的海底最大煤田是英国诺森伯兰海底煤田。另外有些国家也在海底发现了大型煤田。我国渤海湾和台湾省沿岸也发现了较大规模的海底煤田。

  海底为什么有煤呢?我们可以看到在大堆的煤中常可以找到一些植物的树干、茎、叶等,只不过它们早已被碳化或石化了。因此,我们容易联想到,煤是由古代植物残骸堆积层转化来的。形成煤的原始物质,虽然有低等植物,例如藻类,但主要的还是古代的高等植物。简单说来,煤是“参天古木”埋在地下变化而成的。

  这些植物大多生长在浅水沼泽区,因为水太深的湖泊不适于高等植物的生长繁殖。植物不断繁殖、生长和死亡,它们的遗体堆积在水中与空气隔绝,在缺氧的条件下不会很快腐烂,年长日久,就形成了植物堆积层。在微生物作用下,植物遗体经分解、变化,逐渐转变为泥炭层。泥炭是一种质地疏松仍保留着一部分植物组织的褐色物质,含炭量比植物高,而含氢氧量较少,这就是最初级的“煤”。泥炭层被泥沙掩埋覆盖下沉到地下后,一方面受到上覆岩层的压力;另一方面受到地下高温的作用,进一步脱水、压缩,失去更多的挥发成份,使碳素不断增加。经过这些物理和化学变化,泥炭就逐渐转变为烟煤或无烟煤了。

  海底煤层像陆上煤层一样,也是由古代高等植物遗体堆积后,在地下经碳化变成的。也许有人会问:海里也能生长树木吗?虽然陆地上生物的大部分门类都在海洋中找到了,但还未在海洋中发现有过树木。这就是说形成煤的植物必须在浅水沼泽的环境中才能繁盛生长。因此,哪里的海底有煤层,就说明那里曾经是“桑田”。只是曾一度上升为浅而淡的沼泽,在含煤沉积层堆积后,经地壳运动而下沉,又沦为海水淹没的“沧海”。海底有煤田正好反映了“桑田”经海翻地震而变为“沧海”的过程。当然,海底煤层原来并不一定都是参天古木碳化而来的,其中也包括芦苇、草藓、蒲草等多种高等植物。

  海底煤田一般沉积在盆地中。海洋中的沉积盆地多是中、新生代形成的。海底煤矿,特别是太平洋西部边缘的煤矿多是在7000万年以来的新生代形成的。日本海底有十多个已经开发的煤田大多数是7000~2800万年前老第三纪形成的,而新三纪的煤田很少。

  我国山东省黄县海滨布满了现代的泥沙,见不到任何产煤的迹象。后来,人们在挖井时在地下几十米处发现了褐煤,经地质人员调查确定褐煤形成于老第三纪海滨盆地,煤层一直延伸到渤海底,是一个有价值的煤矿。这个煤矿已经被开采,正为人们的生产和生活提供宝贵的燃料。

澳门新葡亰平台游戏,  目前,国际上使用的海底采煤的方法是从陆地上或岛上打竖井或斜井,到达煤层后再打平巷开采。开采煤层距离地面的深度现在已达到千米以上。土耳其的一个煤矿深度达到4500米。采煤点离岸边一般仅几公里远,估计近年可达数十公里远。为了采掘更深更远的海底煤矿,有些国家正在研究气化开采法。如英国和日本先把煤点燃,再从一个钻孔中鼓入气化剂(空气氧化和水蒸汽),使煤层发生物理化学变化,如热解、氧化、还原,生成含有甲烷、氢、一氧化碳等可燃气体的煤气,再从另一个钻孔中引出,用管道把它输送到陆地上使用。这种开采法,煤的回收率达50%左右,与陆地上煤矿的回收标准60%基本相近。目前,英国还准备在海底建立煤田气化试验工厂。

  海底“炼金炉”

  波澜壮阔的海洋,汹涌澎湃,喧腾不息,但掩盖不住它所隐藏的无数秘密。随着科学的发展,人们逐渐对“海底龙宫”的构造有了一些了解。人们认为,海底蕴藏的无数矿物宝藏,是由一个海底“炼金炉”炼就的。这个“炼金炉”就像太上老君的炼丹炉一样,几百万年如一日地“炼制”着各种金属。这个“炼金炉”把分散到地壳或地幔中的各种金属集中起来,炼制富集,再喷送到海底适当部位,“浇铸”在岩石中。“浇铸”了金属的岩石又被“传送带”不断向两侧输送,就像工厂自动输送产品那样。这近乎“神话”般的一切到底是怎么一回事呢?

  原来这是海底扩张造成的结果。

  大家可知道,我们居住的亚洲大陆正在向东南方向移动,澳大利亚却又向北运动。各大洋也在变化着。太平洋在逐渐缩小,到1亿多年后就会变成像地中海一样的陆间海;大西洋却在逐渐变大,将会变成像太平洋一样的大洋。这么说似乎有点“危言耸听”,但这确实是海洋地质学上的新发现。

  本世纪20年代,德国人魏格纳在分析美洲和非洲的地图时,一眼发现了两个大陆可以像七巧板一样拼合起来。这个发现引起了他的极大兴趣,以后便致力于这项研究,不但发现两边的煤层能连起来,而且发现两块大陆的古生物化石也相同。从大地测量学方面的证据来看,也证明这些大陆原来是连在一起的一整块完整的古大陆。约在Z~3亿年前出现了裂缝,后来就裂开成几块,并漂移到现在的位置,这就是有名的大陆漂移说。这个学说一提出,就遭到许多人的反对,被认为是无稽之谈,就再也没人注意了。到了60年代,地质学发生了深刻的变革,海洋地质学家经过反复考察研究,证实了魏格纳的理论是有根据的。于是“大陆漂移论”这一学说成立了。

澳门新葡亰平台游戏:能源的宝藏,圈地运动。  近年来,人们又对各大洋进行了大量的地球物理调查,积累了丰富的资料。人们根据这些调查成果提出了一种“海底扩张说”来解释海底的成因。这种学说认为,在大洋中脊区不断涌出岩浆,凝结后变成新地壳,并把老地壳向两侧推开。大洋中脊在世界各大洋中连绵6万多公里,脊的中央有深达千米的断裂谷,就像陡峻的河谷一样。这里的地壳很薄,断裂很容易伸入到地幔区。地幔内部又经常发生热对流,热流上升时使某一部分的地幔物质熔融成为岩浆,岩浆沿断裂上升后固结成岩石。固结了的岩石又重新张开,下面岩流再涌出,这样周而复始连续不断地形成新洋底。新的洋底推动较老的洋底向两侧移动,使洋底也向两侧不断增大。

  按这样不断扩张,海洋的面积是不是会不断增大呢?其实不是这样的。海底不仅可以在某一地带生长,而且可以在另一地带消亡。老的洋底地壳在海沟地带不断向下俯冲到地幔中,并在那里重新熔融与地幔物质混合而消失掉。这样一面生长一面消亡,就产生了新的洋底。因此,地球的年龄虽约有45亿年,大陆上已知的最古老岩石也约产生在40亿年以前,而海洋中至今未发现过比2亿年更老的岩石。以此推论,大约2亿年,顶多3亿年,海洋地壳就有可能全部更新一次。

  地壳板块十分像冰块,到了春暖花开季节已经开裂的浮冰源源不断地流向下游。这时,在狭窄地段,你就会看到这些冰块会互相碰撞和冲挤,有时两块互不相让向上翘起。这种景观与地壳极块运动十分相像。

  地壳板块是由70~100公里厚的岩石圈组成的。板块的边界都是地震、火山及地壳运动活跃的地带。有人把全世界分为六大板块,然后又细分为大大小小几十个次一级的板块。

  板块下面的软流圈相当于河水,软流圈的物质处在高温和高压下而具有塑性,所以板块“浮”在软流圈上,就像冰块浮在水上一样。如果冰块厚一些,高出水面及沉在水中的部分也就多一些,反之就少一些。与此类似,大陆高出海面越多,它的地壳厚度也越大,由于洋底低于海面,所以这里的地壳就薄。

  那么,冰块靠水流推动,地壳上的岩石板块靠什么推动呢?

  举例说,烧开水时,锅底变热的水向上升起,表层较冷的水在两侧下降,这是流体的热对流。岩石板块下面也有这样的热对流。由于地下放射性元素的加热,使地幔内各部分的温度和密度不一样,而可能发生像烧开水那样的热对流。当热流向上遇到冷地壳时,就向两侧散开向水平流动,也就带动着海洋地壳板块向两侧移动。当漂移到与另一板块相遇时,就会发生碰撞,一个板块插在另一板块下,俯冲到软流圈,它的物质熔化后又回到地幔中。这样在地壳下就好像有一条传送带,地幔物质不断从洋中脊涌出,由传送带——板块带到与另一板块连接处——海沟,潜没到另一大陆板块之下再返回地幔。有时海洋地壳还会驮载着大陆一起漂移。

  前面已经讲到太平洋底存有金属矿藏,这些金属是从哪里来的呢?地幔的热流上升处就相当于“炼金炉”,不停地“炼制”着各种金属。

  两个板块的接缝处,即各大洋的洋中脊处是热对流时热流上升的区域,相当于煮开水的中心区,或两根传送带向相反方向传送的起始点,是地壳中最脆弱最活跃的地区。在这两块向着相反方向漂移的板块边界的洋中脊下面,有一个高温区,能将地幔岩石熔融。这熔融的部分就好像“炼金炉”,有人在使劲拉着“风箱”,炉下高温使炉内物质沸腾翻滚。这些熔融物质——岩浆,通过“炼金炉”的炉嘴——洋中脊涌出,由于压力很大,既可把原来的洋底向两侧挤开,又可把“炉嘴”顶得鼓起来,因而它高出两侧洋底几公里。这些高热岩浆物质的主要成份是硅酸盐,另外也含有一些重金属,如铜、锌、铅、镍、铬等。岩浆在逐渐冷却的过程中,就会发生像炼铁时铁水和铁渣分离一样的现象。硅酸盐和金属元素也会分离开来。有时,岩浆和主体——硅酸盐本身也要发生基性、中性、酸性等不同成份的分异作用,分别冷却、结晶成各种岩石,同时也有不同种类的金属与之相伴随。一般说来,分异作用进行得越充分,产生的岩石种类就越多,与各种岩石同时分异出来的矿产数量和种类也越多。洋中脊所进行的分异作用,比陆地上已经了解到的分异作用要简单得多,不充分得多。洋底岩浆分异可以产生很多矿产,如铬、镍、铜等。在美国纽约东南约560公里处的大洋底,经深海钻探发现有3.8厘米厚的纯铜矿脉;印度洋东经90度海脊上也发现过纯铜矿脉。可见,如果能够形成这类矿产,那么,这类矿产都在洋中脊两侧成直线状连续或间断分布。

  洋底“炼金炉”还发生着另一种洋底造矿作用。“炼金炉”可把岩浆中的金属集中起来,形成一些含金属的热气或热水,像“喷雾”一样,从“炼金炉”炉嘴里喷出来。这些“喷雾”与周围海底的沉积物反应,生成铁的氧化矿物、金属硫化矿物。这些矿产都可给“传送带”向两侧输送,在洋底广阔区域中分布。洋底“炼金炉”的存在,正是为什么太平洋能够出现东太平洋海隆成矿带的原因。

  大洋中脊有造矿的“炼金炉”,大洋盆地的其他部分也同样有“炼金炉”。这个“炼金炉”的规模和产品数量甚至比洋中脊“炼金炉”还要大。

  大洋盆地“炼金炉”熔炼出岩浆后,岩浆沿大陆板块中的裂缝上升喷到地表,就可以在大陆边缘形成带状分布的火山,即岛弧。这时岩浆带上来的很多金属就可以在火山中沉淀下来,形成各种矿产。比较著名的例子是位于太平洋东缘岛弧上的日本“黑矿”。

  在日本的北海道西部和本州北部广泛分布着中新世(2500~1200万年前)的成层火山岩。这种岩石中可产出著名的黑矿矿体。黑矿石有3种类型:硅酸盐矿石、黄矿石和黑矿石。这三种矿石都能提炼出铁、铜等金属物。

  “炼金炉”熔炼出的岩浆冷凝后成为岩石,岩石中富含多种矿物,如铜、镍、钛、钨、锡、铌、钼以及许多稀有金属的矿产。

  海洋中蕴含了大量的矿物,但开采的难度很大,随着科学技术的进步,这些宝藏逐渐被人们开采利用。

  洋流中的巨能

  海洋里有“河流”,但是,这个“河流”是打引号的,它同陆地上的河流完全不一样。

  很早以前,我国古代的航海者和渔民们,就已经注意到在我国台湾省的东部水域,有一条很大的深蓝色的“海上河流”,携带着温暖的海水,由南向北流去。说到这里你就明白了,海洋上的“河流”就是洋流。

  在广阔无垠的海洋里,洋流也同陆地上的河流一样,有着一定的长度、宽度、深度和速度——长几千公里,宽几公里到几百公里,深度一般在二三百米左右,流动的速度通常是每小时二三公里,最快可达八九公里,越往深处,流速越小。

  好端端的海洋,怎么会出现一股股奔腾不息的洋流呢?是什么力量在推动着海水作有规律的流动呢?

  主要是风玩的把戏,再有就是由于海水密度的不同。

  如果风经常朝着一个方向吹,吹呀,吹呀,结果会怎样呢?它不仅能使海洋产生波浪,而且会推动海水顺着风的方向在浩瀚的海洋里作长距离的远征。风吹的时间越久,带动的海水越深,就容易造成洋流。

  比方说吧,热带洋面上终年吹着从东向西的“信风”,大量的海水顺着

  “信风”的方向流动,结果就在这里产生了东西方向的赤道洋流。

  海水的温度不同,盐度不同,它的密度也不一样。密度大的海水不断下沉,沿着海底向密度小的地方迁移;密度小的海水不断上升,沿着海面奔到密度大的地方去填补空缺。这样也会造成洋流。

  地球的自转,大陆轮廓和岛屿的分布,海底的起伏,季节的变化,以及江河入海的水量等等,都对形成洋流有影响。

  如果洋流的温度比它流过的地方的温度低,那就是寒流。寒流带来寒冷,暖流却是热的慷慨“施舍者”。

  洋流沿着一定的方向和路线流动,不是没有规律的,在全世界的大洋里,主要的洋流有几十股。刚才提到的我国台湾东部的“海上河流”就是其中的一股。它的“老家”在太平洋赤道北面附近,先从东向西流,叫做“北赤道暖流”。遇到亚洲东部大陆后,一部分流向东北经过我国台湾和日本群岛的东南,称为“台湾暖流”,因为它的颜色比较蓝黑,所以又叫做“黑潮”。

  “黑潮”从日本群岛的东南向东,横穿太平洋,来到北美洲的西岸时,又分成两股,一股向北流去,一股往南又回到赤道附近,这时候就变成为“加里福尼亚寒流”了。

  世界各大洋的洋流与船舶航行、气候的变化调节、海洋生物的分布都有密切的关系。洋流还可以用来发电。

  拿世界上最强大的洋流——墨西哥湾暖流来说,宽度80到200公里,深度200至700米,每昼夜奔腾120到190公里,流量比全世界陆地上所有河流的总流量还大几十倍。你看,洋流里蕴藏着多么巨大的能量啊!

  要知道,作为一种能源,洋流比河流更优越。河流里的水时多时少,遇上干旱的年份,河底见天,水量不足就不能发电。洋流却没有这个毛病,它始终浩浩荡荡地流着,力大无穷,任何时候都可以推动水轮发电机发出电来。

  不过,话又说回来,利用洋流发电也有特殊的困难。河流上可以修坝建设发电站,茫茫的海洋,一片大水,怎么利用它来发电呢?

  现在人们已经发明了几种小型的洋流发电机,发电能力还不大;洋流里的巨大能量被利用的还不到亿万分之一。但是,良好的开端已经有了,将来对于洋流能源的开发一定会越来越多,越来越好。这种发电站永远也不会懂得什么叫“停车”,它会日夜为人类送来光明。

  海水中的太阳能

  太阳不仅给我们带来了光明,而且给我们带来了温暖。

  尽管太阳向四面八方的宇宙空间放射热量,其中只有20亿分之一到达地球大气的最上层,同时还有一部分被用来加热空气和被大气反射掉,尽管如此,到达地面上的太阳能仍然能高达80万亿千瓦,或者相当于每秒钟燃烧550万吨标准煤产生的热量。现在全世界发电站的发电能力都加在一起,还不到这个数字的百万分之一哩!

  海洋占地球表面积的三分之二以上,大部分的太阳能都照射到海洋里,成为海洋热能最主要的来源。

  太阳加热海水,使海水温度上升。哪个地方太阳照射强劲,那个地方海水的温度就高。海洋表层的海水接受太阳能最多,温度最高,越往下能量越少,温度也就越低。

  海洋是个巨大的太阳能“热库”,掌握了海水温度变化的规律,人们就能利用这个热能为自己服务。

  先让我们想想蒸汽机的工作原理吧。它是利用烧煤的热量使水温升高,变成蒸汽,由蒸汽推动活塞,再带动其他机器工作。蒸汽工作以后,温度降低了,烧煤给它的热能变成为机械能供我们驱使。

  很早以前就有人提出大胆的设想:“动员”贮存在海水里的太阳能,利用表层和深层的海水温度差来发电。这种利用海水温差来发电的设备,同蒸汽机等普通热机的工作原理是一样的。

  我们不妨来看看一种提出比较早的海水温差发电的方案。

  先把表层温度比较高的海水直接引进汽锅里。汽锅里保持着比较高的真空度,用不着怎么加热,海水就会沸腾而变成蒸汽。然后使蒸汽通过一种专门的低压汽轮机,让它带动发电机发电。推动汽轮机工作的蒸汽,最后经过深层低温海水冷却,又重新凝结成水。这就是说,表层海水比深层海水多含有的一部分能量,现在变成机械能或电能供我们利用了。

  工作原理并不复杂,可实现起来就不那么容易了。现在,世界上有的国家已经在筹建这类海水温差发电站。另外,许多国家还提出了不少的更为先进的“海水温差发电计划”。

  利用海水温差发电有几个特殊的长处。

  一个十分明显的长处是,它不用石油、煤炭等一类的燃料,这样能避免大气或海洋污染又能源源不断地从太阳那里补充得到能量。

  还有一个长处是它不但能够给我们提供电力,而且可以获得很多其他的副产品——海水蒸发后留下来的浓缩海水,盐分含量很大,可以提炼许多化工基本原料;废蒸汽工作以后冷凝成的淡水,可以满足沿海地区工农业生产的需要。从长远观点看,这种海水温差发电装置可以同海水淡化装置联合起来工作。这样一举两得,效益更大。

  哪里的海水温差发电效果最好?当然是热带地区的海洋。一来这里的阳光强烈,海水里贮存着更多的太阳能;二来是这里上下层海水的温度差最大,发电效率最高。热带海洋表层海水的温度是26~30度,600到1000米深处海水的温度是4~5℃,只要每秒钟抽1000吨温水和冷水,它们的温度差是 20℃,就可以获得200万焦耳的热量;这些热量只要有 7%被用来转换成蒸汽动力,并通过涡轮机发电,它的发电能力就顶得上一座300万千瓦功率的大型发电站。

  海水温差发电的远景是特别诱人的。早在1881年,有人就预言,总有一天人类会十分重视开发海洋里的热能。还有人作了这样的计算:如果热带海洋有一半可以用来温差发电,到2000年全世界的人口总数如果是60亿,平均每人用电 10千瓦,那么热带海洋的水温只要由于海水温差发电而降低一度,发出的电力就可以达到600亿千瓦,也就足够供应全世界20世纪最后一年的全部电力需要了。

  无穷无尽的大海能源

  海水里蕴藏着铀,但除了铀之外,海水中还含有别的原子能燃料。

  铀的原子核是一种重原子核,原子能是靠原子核的一分为二,也就是靠裂变反应产生的。原子能还可以从另外一类原子的原子核里取得,这就是轻原子核。当两个轻原子核聚合在一起变成为一个比较重的原子核的时候,也会像重原子核裂变那样释放出巨大的能量。这种反应叫做“聚变反应”。因为聚变反应需要有几百万度甚至几千万度的高温,所以又叫做“热核反应”。

  我们知道,水由氢氧两种元素组成:两个氢原子和一个氧原子组成一个水分子。在所有的元素原子里,氢原子是最轻的。但是这种最轻的元素“体重”也不一样。有一种氢比普通的氢几乎重一倍,叫做重氢——氘;还有一种氢比普通氢重两倍,叫做超重氢——氚。由两个氘原子和一个氧原子组成的水叫重水。

  氘的氚是产生热核反应的主要燃料,重水是原子反应堆里的减速剂。

  普通水里也有重水,但是含量太稀,而且同普通水非常相似,极不容易分离。海水里含有的重水比较多,特别在晒盐以后剩下的苦卤里,重水的含量要比普通水高20%,这就给从海水里提取重水和氘开辟了广阔的前景。

  海水里还含有另一种热核反应的轻原子燃料——锂。

  锂是世界上最轻的金属,比重为0.531,只有铝的比重的1/4。把锂扔到汽油里,它就会浮起来。随着社会生产和科学技术的进步,锂的用途越来越广泛,用量急剧上升。现在差不多每个主要工业部门都在不同程度上应用着锂和锂的化合物。

  用锂可以生产氚和氢化锂、氘化锂等,它们都是氢弹里的“炸药”。它们在几千万度的高温下发生热核反应而生成氦,同时放出比原子弹还大得多的能量。1000克氘化锂的爆炸力顶得上5万吨烈性炸药三硝基甲苯。怪不得锂会得到“高能金属”的尊重称号哩。

  那么海水里含有多少轻原子燃料呢?

  总的说来它的浓度是很稀的。1升海水里只含有0.17毫克锂,但是铀的总储量高达2600亿吨。从1升海水里可以提取0.05克氘。全世界海洋里总共蕴藏着50万亿吨氘,这个数字相当于海水里含铀量的2500倍。

  这还不算,1000克氘的原子核发生聚变产生的热量,大约相当于2万吨优质煤燃烧所放出的热量。也就是说,轻原子核发生聚变反应的时候,释放出来的能量比同样重量的重原子核裂变释放出来的能量还大10倍左右。

  说到这里,我们就可以算出海水里到底蕴藏着多少原子能了。就拿氘一项来说,就相当于10万亿亿吨优质煤!全世界现在每年消耗的能量折合煤炭是60亿吨左右,以后逐年增加,就算它再增加100倍,到6000亿吨吧,那氘还足够使用17亿年。

  所以说,海水里的氘实在是人类取之不尽用之不竭的能源。

  重原子核裂变反应所产生的能量越来越广泛地被运用来发电了。核电站在世界各国的广泛建立,更是大量地需要原子能燃料。因此,蓝色的海洋这个天然“聚宝盆”,它敞开着它那波涛汹涌的胸怀,激励着人们去为开发无穷的资源宝藏而奋斗!

本文由澳门新葡亰平台游戏发布,转载请注明来源:澳门新葡亰平台游戏:能源的宝藏,圈地运动