第三部分:奇特的海洋(3)
海洋中的生物资源
海中的生物资源是聚宝盆中的“活宝”,也是海洋开发的主体,不可不写。
前面说过,地球已经有40多亿年的历史,最原始的生命大约在30亿年前诞生在海洋里。海洋是生命的开始,是生命的摇篮。为什么最原始的生命只有诞生海洋里?第一,水是孕育生命必不可少的条件。凡是有生命的东西必有水,水是生命的重要组成部分。植物也好,动物也好,只要它活着,还要起陈新代谢的作用,体内必有许多水。没有水,体内一系列的生理和生物化学反应就无法进行,生命也就停止了。原始生命更需要水,没有水,它就不能诞生,诞生了,也不可能活下去。生命最初只可能在水里生,水里长,水里繁殖,水里进化,水是孕育生命必不可少的条件。
第二,海水是一种良好的溶剂。海水是一种天然的最好的溶剂,海水里面含有许多生命所需要的无机盐,如氯化钠、氯化钾、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐、还有溶解氧。原始生命要生存要发展,就得吸取这些东西作养料。既然海水里有这么多好养料,原始生命就可以毫不费力地、随心所欲地去吸取,而且源源不断。
第三,海洋是天然的温床。海水具有很高的热容量,任凭夏季烈日暴晒,冬季寒风扫**,温度变化都不大。幼小的原始生命娇得很,经不起严寒和酷暑的折腾。它只适宜在既不太冷又不太热的环境中生活。浩瀚的海洋就是天然的温床,原始生命就在这温**诞生成长。
第四,海水是抵御外侵的紧不可坚的防线。原始生命弱得可怜,怕风、怕雨,怕太阳,倘不是海水筑成一道坚不可摧的防线,风可以把它卷走,雨可以把它淋死,太阳可以把它晒干,它怎么也不可能活下去。当然,阳光是生命所需要的,但得有度,特别是阳光中的紫外线,多照一下,原始生命就有可能被扼杀。海水能吸收紫外线,紫外线照不到水中原始生命身上去,这是一道天然屏障,一道抵御外侵坚不可摧的防线。
原始生命经过亿万年的进化,慢慢形成原生动物、海绵动物、环形动物、节肢动物、棘皮动物和脊椎动物。今天的海洋,可谓是洋洋大观,生机盎然,有五彩缤纷的藻类,有五光十色的贝类,有千姿百态的鱼类,还有躯体庞大的兽类。大大小小的动物、植物20多万种。有人估计,整个大洋大海每年可产1350吨有机碳,在不破坏生态平衡的情况下,每年可提供30亿吨水产品,至少够300亿人的食用。海洋给人类提供的食物,将是陆地耕地面积所生产的粮食数量的1000倍,海洋之富饶,可以想象。
海中资源
海水淡化
汪洋大海水是多,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,那比遇上千级大风还要糟糕。据调查,地球上缺水的干旱地区和半干旱地区有5000万平方千米,占陆地面积34%。
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立方千米,现在是3000立方千米,到21世纪需要6000立方子米。我国首都北京,现在有8个自来水厂,供水量比]949年增加了27倍,仍然满足不了各方面用水的需要。
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,海水平均含量3.5%,人喝了海水,不仅不能解渴,而且会渴得更加厉害。含盐分的水进人体内,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,反而渴得更加厉害,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,谁能想出廉价淡化海水的办法,可以得1万英镑的奖赏。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。
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。
现已经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℃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。
这个“廉价”,只是对过去而言,最早淡化海水,1千克石油仅能生产35千克淡水,现在1千克石油可以生产300千克淡水,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毫升,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,现在已建起了许多淡化工厂,并将淡化的水储存在高耸人云、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。
海水制盐
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的作用。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。
古代的人,缺少制盐的技术,而对含盐极富的大海,却没有盐吃。那些远离海洋的人,盐就是“宝”,是“宝中之宝”。公元6世纪,撒哈拉南部,1两食盐可换1两白金。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像的。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。
我们说盐是:“宝中之宝”,也许有的少年朋友会笑:l块钱买1斤,哪有这么便宜的“宝”?是的,工业发达的今天,盐是便宜的,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,如果把所有的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。
从海水中取盐,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,又是海水盐制的方法,两道工序一次完成,一箭双雕,利益倍增。
我国海岸线长达18000多千米,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。
我国海水生产食盐的历史悠久,相传公元前4000多年夙沙氏就教民煮海水为盐,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。
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。我们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。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,使人胆战心惊。你知道那里面装的是什么“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,它用什么做燃料呢?还是铀。铀裂变时能释放出巨大的能量,1千克铀的能量等于2000~3000吨优质煤燃烧时所释放出来的能量。随着核武器和和平利用原子工业的飞速发展,对铀的需要与日俱增。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!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,它是以磷酸二丁酯作萃取剂,在旋转的圆形柱中与酸化的海水接触进行抽铀,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。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出的电,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。
当你立在海边悬崖峭壁前,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:强波地1米长的海岸线所做的功,每年约10万千瓦小时,强波对每平方米的石面冲击可达20~30吨,最大可以超过60吨。飓风所掀起的大浪,可把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2.7×1200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,年发电量可达12000亿千瓦小时。