海里的宝藏都有什么

【专家解说】：海洋宝藏 海洋水产资源 海洋是生命是的摇篮，这不仅是说地球上最早的生物出现在海洋，而且地球上80%的生物资源在海洋中。有人计算过，在不破坏生态平衡的条件下，海洋每年可提供30亿吨水产品，能够养活300亿人口。在海洋水产品中，人们吃得最多的是鱼类。全世界有鱼类2万多种，中国海域约有2000种。世界渔场大都分布在大陆架。 海洋药物开发主要是从海洋生物体内提取活性物质制成药品。远在古代，罗马人用魟鱼的倒刺治疗牙疼。日本人用河鲀毒素作祛痛剂。我国公元前3世纪的医书《黄帝内经》中，就有用乌贼骨和鲍鱼汁治病的药方。明代李时珍编撰的《本草纲目》中，记载海洋药物90余种。乌贼骨止血、黄鱼胶治皲裂、海星治胃病、鲍鱼壳治高血压等偏方。 现代海洋药物开发，重点在于提取能抗癌、抗心脑血管硬化的活性物质方面。例如，从某种海藻在中能够提取防血凝、降胆固醇的活性物质，制成防治高血压、血管硬化的药物。从海绵和海参中提取抑制肿瘤药剂。从松鱼和金枪鱼体内提取胰岛素用于治疗糖尿病。章鱼、河鲀毒素均可用来制造抗癌、抗血管硬化的药物。杀菌消炎能力极强的头孢霉素便是从海洋微生物中培养和提取的抗生素，冠以"先锋Х号"的名称，成为最畅销的消炎新药。 丰富的矿物资源   石油和天然气资源  据1995年的估计世界近海已探明的石油资源储量为379亿吨，天然气的储量为39万亿立方米。据不完全统计，海底蕴藏的油气资源储量约占全球油气储量的1/3。预计在本世纪，海底油气开发将从浅海大陆架延伸到千米水深的海区。   世界海洋石油的绝大部分存在与大陆架上。据测算，全世界大陆架面积约为3000万平方公里，占世界海洋面积的8%。关于海洋石油的储藏量，由于勘探资料和计算方法的限制，得出的结论也各不相同。法国石油研究机构的一项估计是：全球石油资源的极限储量为10000亿吨，可采储量为3000亿吨。其中海洋石油储量约占45%，即可采储量为1350亿吨。 半坐底式平台（用于深水开采） 波斯湾大陆架石油产量较早进入大规模开采，连同附近陆地上的海洋石油产量，供应了战后世界石油需求的一半以上。欧洲西北部的北海是仅次于波斯湾的第二大海洋石油产区。美国、墨西哥之间的墨西哥湾，中国近海，包括南沙群岛海底，都是世界公认的海洋石油最丰富的区域。 工作平台有固定式平台和移动式钻井平台，移动式钻井平台克服了固定式平台建、柴禾不能重复使用的缺点，并大大增加了工作深度。移动式海洋石油钻井设备拥有自己的浮力结构，可以有拖船拖着移动。有的还拥有自己的动力设备，可以自航。移动式海洋钻井设备包括：座底式平台、自升式平台、半潜式平台和钻井船。   为向深水石油开发进军，研究稳定有廉价的深水平台和深水重力平台。张力推平台用绷紧的钢索系留，工作水深刻达600--900米。后两种平台都是从海底直立到海面的固定平台，其特点主要是采用缩小横断面等技术，降低造价，其工作深度可达500--600米。   锰结核含有30多种金属元素锰25％，铁14％，镍1.9％，铜0.5％，钴0.4％。这种团块是以岩石碎屑，动、植物残骸的细小颗粒，鲨鱼牙齿等为核心，呈同心圆一层一层长成的，像一块切开的葱头。由此被命名为"锰结核"，又称它为多金属团块。   锰结核广泛地分布于世界海洋2000-6000米水深海底的表层，而以生成于4O00-6000米水深海底的品质最佳。锰结核总储量估计在30000亿吨以上。其中以北太平洋分布面积最广，储量占一半以上，约为17000亿吨。锰结核密集的地方，每平方米面积上有100多公斤，简直是一个挨一个铺满海底。锰结核的大小尺寸变化也比较悬殊，从几微米到几十厘米的都有，重量最大的有几十公斤。锰结核不仅储量巨大，而且。还会不断地生长。生长速度因时因地而异，平均每千年长1毫米。以此计算，全球锰结核每年增长1000万吨。 它的物质来源，大致有四方面：一是来自陆地，大陆或岛屿的岩石风化后释放出铁、锰等元素，其中一部分被海流带到大洋沉淀；二是来自火山，岩浆喷发产生的大量气体与海水相互作用时，从熔岩搬走一定量的铁、锰，使海水中锰、铁越来越富集；三是来自生物，浮游生物体内富集微量金属，它们死亡后，尸体分解，金属元素也就进入海水；四是来自宇宙，有关资料表明，宇宙每年要向地球降落2000-5000吨宇宙尘埃，它们富含金属元素，分解后也进入海水。一般认为是沉降于海底的各种金属的氧化物，以带极性的分子形式，在电子引力作用下，以其他物体的细小颗粒为核，不断聚集而成。这个理论也有不能自圆其说之处。锰在海水中的含量并不算多，为什么却会在锰结核中独占鳖头呢?锰结核的成因有待继续研究。 研究试验的锰结核开采方法也有许多种。比较成功的方法有链斗法、水力升举法和空气升举法等几种。链斗式采取掘机诫就像旧式农用水车那样，利用绞车带动挂有许多戽斗的绳链不断地把海底锰结核采到工作船上来。1982年《联合国海洋法公约》第十一部分规定：公海大洋矿物资源的一切权利属于全人类，由联合国海底管理局代表行使这些权利。 我国海滨砂矿资源分布 示意图   海岸带砂和砾石  由各种途径进入海洋的泥沙和尘埃中包含有各种不同的元素。不同成分的尘埃颗粒，密度、比重不同，粒径大小不同，扁、圆形状也有差别。这些特征各异的矿物碎屑，在波浪、海流作用下，分别聚集沉积在一起，就形成了海滨砂矿床。   海滨砂矿最为大宗的是建筑用砂和砾石。这是因为它们是由常见的普通岩石碎屑生成的。70年代以来，世界每年开采海滨建筑用砂和砾石的价值，也在2亿美元以上。为了保护海岸稳定和环境的优美，海砂、砾石也不是可以随意开采的。较为稀少而价值甚高的海滨砂矿有：金红石、钻石、独居石、石榴石、钛铁砂、铌铁砂、钽铁砂、磁铁砂、铬铁砂、锡砂、磷钇砂、金砂、铂砂、琥珀砂、金刚砂、石英砂等等，真是琳琅满目，多不胜数。大海就像一个粉碎机和分选机，日夜不停地加工制造富含各种金属和非金属的细砂，并把它们按种类聚集在一起，形成可供人类开发利用的矿体。 可再生的海洋能源   海洋能包括温度差能、波浪能、潮汐与潮流能、海流能、盐度差能、岸外风能、海洋生物能和海洋地热能等8种。这些能量是蕴藏于海上、海中、海底的可再生能源，属新能源范畴。所谓“可再生”是指它们可以不断得到补充，永不会枯竭，不像煤、石油等非再生能源，储量有限，开采一点就少一点。人们可以把这些海洋能以各种手段转换成电能、机械能或其他形式的能，供人类使用。海洋能绝大部分来源于太阳辐射能，较小部分来源于天体(主要是月球、太阳)与地球相对运动中的万有引力。蕴藏于海水中的海洋能是十分巨大的，其理论储量是目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。 法国郎斯潮汐电站示意图 花环式海流发电站示意图   海洋能具有一些特点。第一，它在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。第二，它具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。第三，海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。第四，海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。 各种海洋能的蕴藏量是巨大的，据估计有750多亿千瓦，其中波浪能700亿千瓦，温度差能20亿千瓦，海流能10亿千瓦，盐度差能10亿千瓦。从各国的情况看，潮汐发电技术比较成熟。利用波能、盐度差能、温度差能等海洋能进行发电还不成熟，目前正处于研究试验阶段。这些海洋能至今没被利用的原因主要有两方面：第一，经济效益差，成本高。第二，一些技术问题还没有过关。 核能  能够发生裂变反应的最佳物质是铀，能够发生聚变反应的最佳物质是氘。这两种物质的绝大部分赋存在海水里。   铀是高能量的核燃料，1千克铀可供利用的能量相当于2250吨优质煤。然而陆地上铀矿的分布极不均匀，并非所有国家都拥有铀矿，全世界的铀矿总储量也不过2×10 6吨左右。但是，在巨大的海水水体中，含有丰富的铀矿资源，总量超过4×109吨，约相当于陆地总储量的2000倍。 吸附法海水提铀示意图 海水提铀的方法很多，目前最为有效的是吸附法。氢氧化钛有吸附铀的性能。利用这一类吸附剂做成吸附器就能够进行海水提铀。现在海水提铀已从基础研究转向开发应用研究。日本已建成年产10千克铀的中试工厂，一些沿海国家亦计划建造百吨级或千吨级铀工业规模的海水提铀厂。如果将来海水中的铀能全部提取出来，所含的裂变能相当于l×1016吨优质煤，比地球上目前已探明的全部煤炭储量还多1000倍。 重水也是原子能反应堆的减速剂和传热介质，也是制造氢弹的原料，海水中含有2×1014吨重水，氘是氢的同位素。氘的原子核除包含一个质子外，比氢多了一个中子。氘的化学性质与氢一样，但是一个氘原子比一个氢原子重一倍，所以叫做“重氢”。氢二氧一化合成水，重氢和氧化合成的水叫做“重水”。如果人类一直致力的受控热核聚变的研究得以解决，从海水中大规模提取重水一旦实现，海洋就能为人类提供取之不尽、用之不竭的能源。蕴藏在海水中的氘有50亿吨，足够人类用上千万亿年。实际上就是说，人类持续发展的能源问题一劳永逸地解决了。 海水的利用 海水淡化是人类追求了几百年的梦想。早在世界大航海时代，英国王室曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。但是，至今尚无人得到这一赏格。因为到目前为止，海水淡化的方法虽然有了320多种，但是，还没有一种达到该赏格规定的“物美价廉”的标准。     我们常说我们的地球是个水球，到处都是水。但是，供人类生存、发展使用的淡水却少得可怜。全球水量中，97％是又苦又咸，不能饮用、不能灌溉、不能烧锅炉、不能洗涤的海水。3％的淡水的绝大部分又冻结在极地、高山的冰雪中。深埋在地下、悬浮于空气中的淡水也无法直接利用。其结果是，大约只有0.007％的存在于江、河、湖泊、水库和浅地层中的淡水是人类可以利用的。   由于淡水分布的不均匀，地球陆地本来就有60％的地方是缺水地区和根本无水的沙漠。目前，全世界大约三分之一的人口生活在缺水状态中。据预测，到2025年，全世界三分之二的人口将生活在缺水状态中。现在，世界上已经有些地区，如中东地区，正在为争水而打仗。 以石油为能源，从海水生产出来的淡水，可能比油还贵。但是，在特定情况下，还是值得的。大航海时代就已经有蒸馏器供远航帆船应急之用。几乎所有远洋商船和作战舰艇上都安装了应急的海水淡化设备。尽管这些海水谈化设备除了例行“试车”，几乎从来没有投入使用过，按照海上安全航行制度规定，一切有关舰船在设计的时候，都不能缺少应急海水淡化设备。一些小型海岛，除从大陆运送淡水外，安装代价昂贵的海水谈化装置也是必要的。   正因为如此，20世纪50年代以后，海水谈化，作为一门现实的应用技术，发展很快。在已经开发的20几种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法达到了工业规模的生产应用。   电渗析淡化法是使用一种特别制造的薄膜实现的。在电力作用下，海水中盐类的正离子穿过阳膜跑向阴极方向，不能穿过阴膜而留下来；负离子穿过阴膜跑向阳极方向，不能穿过阳膜而留下来。这样，盐类离子被交换走的管道中的海水就成了淡水，而盐类离子留下来的管道里的海水就成了被浓缩了的卤水。   反渗透淡化法更加绝妙。它使用的薄膜叫“半透膜”。半透膜的性能是只让淡水通过，不让盐分通过。如果不施加压力，用这种膜隔开咸水和淡水，淡水就自动地住咸水那边渗透。我们通过高压泵，对海水施加压力，海水中的淡水就透过膜到淡水那边去了，因此叫做反渗透，或逆渗透。   蒸馏法的原理很简单，就是我们在实验室里制备蒸馏水的原理。把海水烧到沸腾，淡水蒸发为蒸汽，盐留在锅底，蒸汽冷凝为蒸馏水，即是淡水。这种古老的海水淡化方法，消耗大量能源，产生大量锅垢，很难大量生产淡水。现代多级闪急蒸馏淡化使古老的蒸馏法焕发了青春。水在常规气压下，加热到100℃才沸腾成为蒸汽。如果使适当加温的海水，进入真空或接近真空的蒸馏室，便会在瞬间急速蒸发为蒸汽。利用这一原理，做成多级闪急蒸馏海水淡化装置。此种淡化装置可以造得比较大，真空蒸发室可以造得比较多，连接起来，成为大型海水淡化工厂。这种淡化工厂，可以与热电厂建在一起，利用热电厂的余热加热海水。水电联产，可以大大降低生产成本。现行大型海水淡化厂，大多采用此法。如果太阳能蒸发淡化法能够投入实用，古老的蒸馏淡化技术又上一个节能的新台阶。   目前，海水淡化基本上也已经形成新兴产业部门。1975年，全世界海水淡化日产量达200万吨。此后，以每两年翻一番的速度增长。 1975年，香港建成一个日产18万吨的海水淡化厂，在当时属于世界先进的淡化厂。1983年，沙特阿拉伯吉达港建成日产30万吨海水淡化厂。科威特海水淡化能力日产100多万吨。中东盛产石油的富国，人民生活用水基本上已可完全依靠海水淡化来供应。   海水直接利用这个想法很有道理。尽可能的直接利用海水，的确是缓解淡水不足的一个重要途径。现在，海水直接利用主要在三个方面：工业冷却水，大生活用水和低盐度海水灌溉农作物。   日本工业用水量的80％是直接利用海水。主要是用作冷却水。 1995年度，仅日本电力工业使用海水就超过1200亿吨。美国工业用水的三分之一是海水。大生活用水是指除饮用、沐浴、洗衣服之外的生活用水，例如冲马桶、消防用水等。城市大生活使用海水必须在现有供排水系统之外另建海水系统。现代舰船上都有两套供排水系统。从外观上看，淡化系统管道阀门漆成浅灰色，海水系统漆成深绿色，非常醒目。建设海水供排水管道系统，在防腐蚀技术方面已不成问题，需要考虑的主要是投资费用的问题。   海水灌溉，世界上许多国家都在试验。前苏联利用波罗的海芬兰湾低盐度海水，浇灌爱沙尼亚沙质土地上的大麦、小麦、甜菜、西红柿、圆白菜、西瓜，都取得成功。我国海水灌溉的试验也取得初步效果。总之，排水良好的沙质土地，适应的作物，低盐度的海水，具备这些条件，海水灌溉是可行的。   最令人向往的是培育可以用普通海水灌溉的农作物。据报道，沙特阿拉伯咸水技术公司在美国农业科学家的帮助下，已经培育成功可以用海水浇灌的油料作物。东南亚国家也不断传出有关耐盐粮食作物培育成功的消息。已经有人为它起了一个非常动听的名称­——海水农业。   化学元素  海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发现的lOO多种元素，在海水中可以找到80多种。人们早就想到应该从这个巨大的宝库中去获取不同的元素。传说炎帝时就有凤沙氏教民煮海水为盐的故事。当今世界上，生产海盐的国家已达80多个，制盐工业的新工艺、新技术也如雨后春笋般地迅速发展，从最古老的日晒法到先进的塑苫技术，海盐大大满足了人类与日俱增的耗盐量需求。人们利用海盐为原料生产出上万种不同用途的产品，例如烧碱(NaOH)、氯气、氢气和金属钠等，凡是用到氯和钠的产品几乎都离不开海盐。 在海洋中存在着多种元素   难以提取的钾是植物生长发育所必须的一种重要元素，它也是海洋宝库馈赠给人类的又一种宝物。海水中蕴藏着极其丰富的钾盐资源，据计算总储量达5×1013吨，但是由于钾的溶解性低，在l升海水中仅能提取380毫克钾。而且，钾与钠离子、镁离子和钙离子共存，分离较困难，致使钾的工业开采步履维艰。目前，已有采用硫酸盐复盐法、高氯酸盐汽洗法、氨基三磺酸钠法和氟硅酸盐法等从制盐卤水中提取钾；采用二苦胺法、磷酸盐法、沸石法和新型钾离子富集剂从海水中提取钾。 溴是一种贵重的药品原料，可以生产许多消毒药品。例如大家熟悉的红药水就是溴与汞的有机化合物，溴还可以制成熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等。地球上99％以上的溴都蕴藏在汪洋大海中，故溴还有“海洋元素”的美称。据计算，海水中的溴含量约65毫克／厘3，整个大洋水体的溴储量可达l×1014吨。早在19世纪初，法国化学家就发明了提取溴的传统方法(即以中度卤水和苦卤为原料的空气吹出制溴工艺)，这个方法也是目前工业规模海水提溴的惟一成熟方法。此外，树脂法、溶剂萃取法和空心纤维法提溴新工艺正在研究中。 碘也是海洋元素，碘酒不用说是碘溶在酒精里制成的海水中的碘可以富集到海藻中去。干海带含碘量高达1％，为制碘创造了良好的条件。我国海带生产居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。   镁不仅大量用于火箭、导弹和飞机制造业，它还可以用于钢铁工业。近年来镁还作为新型无机阻燃剂，用于多种热塑性树脂和橡胶制品的提取加工。另外，镁还是组成叶绿素的主要元素，可以促进作物对磷的吸收。镁在海水中的含量仅次于氯和钠，总储量约为1．8×1015吨，主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。从海水中提取镁并不复杂，只要将石灰乳液加入海水中，沉淀出氢氧化镁，注入盐酸，再转换成无水氯化镁就可以了。电解海水也可以得到金属镁。全世界镁砂的总产量为7．6×106吨/年，其中约有2.6×106吨是从海水中提取的。 “能源金属”锂是用于制造氢弹的重要原料。海洋中每升海水含铿15～20毫克，海水中锂总储量约为2．5×1011吨。随着受控核聚变技术的发展，同位素锂6聚变释放的巨大能量最终将和平服务于人类。锂还是理想的电池原料，含铿的铝捏合金在航天工业中占有重要位置。此外，锂在化工、玻璃、电子、陶瓷等领域的应用也有较大发展。因此，全世界对铿的需求量正以每年7％～11％速度增加。目前，主要是采用蒸发结晶法、沉淀法、溶剂萃取法及离子交换法从卤水中提取锂。   除了上述已形成工业规模生产的各种化学元素外，海水还将无私地奉献给人类全部其他微量元素。