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第三部分 奇特的海洋2（第4页）

3．资源量具有明显的季节变化和年际变化。一般汛期4~5个月的资源量占全年的60％以上，长江占70％以上，珠江占75％以上；

4．山东半岛以北的江河冬季均有1~3个月的冰封期，不利于全年开发利用。

到海底去种“燃料”

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。

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。

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。

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。

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。

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**。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。

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，泻人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。

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?

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。目前选择最有价值的比较好开采的先开采，我们也只介绍三样。

（1）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，重几百千克。颜色多是深棕色或土黑色，里面层层密实的结核。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、钻、锰。

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，有的说来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洋中经过自生化学沉积而形成的。

（2）海底金银库（热液矿床）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℃，那里的沉积物中含有多种金属。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、铁等属。1973年一1974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和金、银等、难怪被人们称为“海底金银库”。

海底热液矿床主要形成在大洋的中脊——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即含有多种金属，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的堆积体。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。

③热液矿床主要形成于大洋中脊，据此，在长达8万千米、宽达数百千米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1000多平方千米。

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。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”。

（3）海底“黑金”（石油资源）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，有人称它为“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。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。据法国研究所的估计，世界石油资源的极限数为10000亿吨，可采石油储量的极限数只有3000亿吨，其中海洋石油为门50亿吨，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。

温差发电

海潮、海浪和海流，气势磅礴，奔流浩**，人们直接感受到它们的威力。

海洋中的热能——海水温度差能，它的热情和力量却默默地包含在全世界145亿亿吨的海水中，虽然一时不能被人们所发现和理解，可是它内在的魅力终究深深地吸引了人们。100年来，多少人为海洋热能的研究倾注了毕生的精力。特别是近三十多年来，更多的学者和工程师加入了对海水温差能开发利用的行列，决心要让蕴藏量名列海洋能前茅的海水温差能也来为人类造福。

海洋像个热水瓶，可以把热量贮存起来，可海洋毕竟不是热水瓶，因为海水温度是随着水深而变化的。这种变化可分为三层：第一层是从海面到深度肋米左右，称做表层。这一层海水表面吸收太阳的辐射能，且受到风浪的影响使海水互相混合。因此，这一层海水温度变化比较小，水温约在26．7℃左右；第二层大约从水深60~300米左右，由于海水温度随着深度增加而急剧递减，海水温度变化较大，称做主要变温层；第三层深度在300米以下，称为深层海水，这一层海水因为受到极地流来的冷水影响，温度降低到4℃左右。再往下到1500米深处时，水温几乎就没有变化了，常年维持在-1℃~2℃之间。

而在极地海域情况正好相反，是放出多于吸收，这就在整个地球上形成了新的热量平衡。这种新的热量平衡，是通过赤道海域不断向极地海域输送能量而建立起来的；而在极地海域，受冷的海水密度增大下沉到深处，再流向赤道海域。这种循环形成了海水垂直面上的水温变化，也为人类从海洋中取得能量创造了条件。科学家告诉我们，不要小看表层海水和深层海水相差20~C的温差，它正是人类寄以莫大希望的巨大能量之源。

法国是海水温差能利用的故乡，早在1861年，著名的法国科学幻想小说作家儒勒。凡尔纳，就幻想利用海水中储藏的太阳能了。1881年法国科学家德尔松瓦第一个提出了温差发电的方案，他认为稀硫酸的水溶液在锅炉内加热到30℃所产生的蒸气压，与在冷凝器内冷却到15℃所产生的蒸气压，两者在温差为15℃的条件下，它们的蒸气压力差约为两个大气压，这个蒸气压力差就可以用来作功。在自然界中，要寻找温差为15℃的热源和冷源是十分容易的，如温泉的水和河里的水就可能相差15℃，海洋表层的水和深层的水也可能有15℃以上的温差。他的设想提出以后，美国、意大利和德国的科学家为实现这个设想进行了不懈的努力，但都没有获得成功。整整过去了45年，直到1926年，才有人第一次用实验证明了德尔松瓦设想的正确性。证明这个设想正确性的人，是他的学生——法国物理学家克劳德和工程师布射罗。

1926年11月15日，克劳德和布射罗当众进行了温差发电的实验。他们取来两只烧瓶，在其中一只烧瓶中装入28℃的温水，代表表层温热的海水作为热源；另一只烧瓶里则盛放冰和水的混合物，使温度恒定在0℃，代表深层的低温海水作冷源。在连接两个烧瓶的一段粗玻璃管中，安装着一台十分精巧的汽轮发电机，组成了一个封闭的发电系统。

实验开始，当克劳德用抽气机把这个系统中的空气抽光，使内部的气压下降到原来的1／25时，28℃的温水居然猛烈翻泡沸腾起来，水蒸气的强大气流，把气轮发电机冲得飞转，霎时间，连接在电路中的三盏电灯一下子亮了起来。终于使利用海水温差发电的设想，变成了看得见摸得着的事实。

那么，克劳德为什么要用抽气机把实验系统中的空气抽光呢?

原来，水有一个特点，就是压力不同，沸腾时的温度也不同。压力降低时，水沸腾的温度就低于100℃。压力越低，水沸点越低。比如，在1／8气压下，水的沸点是50℃，而在1／80的气压下，水的沸点变成了10℃。

这三盏灯的明亮，为人类指明了方向。温热的海水已为寻找新能源的人们带来新的希望。据科学家预测，全球热带海洋的水温只要下降1℃，就能释放出1200亿千瓦的能量。

日本的科学家说得就更形象了，他们说，只要把日本海域内的热能利用起来，那么根据1975年日本消耗能量的情况看，这些热能可以够24个日本同时使用，到那时，其他形式的发电厂就可以关门休息了。

我们可以说，海洋的温差能居于海洋各种能源之首，因此，极大地吸引了各国的科学家，他们投入了大量的人力物力研制生产海洋温差发电装置。

最初人们设计了一种水温差发电站，是将海水直接引进保持真空的汽锅，由于真空锅内气压很低，进入真空汽锅的海水就可以沸腾蒸发变成蒸汽，然后通过专门设计的低压、低温汽轮机，带动发动机发电。通过汽轮机的蒸汽被引入由深层低温海水冷却的冷凝器，再重新凝结成水。

用这种方法虽然可以发电，但是，在建设和安装深层输水管道方面有很多困难。所以，有人对这种方法加以改进，将海水引入一个太阳能加温池，使海水加温到45℃~60℃，甚至达到90℃，然后再将温水引进真空的汽锅蒸发，进行发电。改进后的温差发电站，是用海边和水库里的水冷凝，这样就可以解决在海底安装输水管道的困难。

热带海面与中层海水的温差很大，最适宜采用这类发电装置。1979年5月29日，世界上第一座海水温差发电站，在美国的夏威夷成功地投入运行，为岛上居民、车站和码头供应了照明用电。夏夷岛在太平洋中部，地处北纬20℃，附近海域的表层海水温度常年很高，冬季为24℃，夏季为28℃。在离岸只有1．2千米的地方，水深400米处就可获得10℃的冷海水，水深800米处就有5℃的冷海水，为海水温差发电提供了极为优越的自然条件。这座海水温差电站安装在驳船型的海上平台上，平台锚系在夏威夷岛东部约2．4千米的海上。装机容量达1000千瓦以上。世界上第一座海水温差发电站的建成和正常运行，不但证明了海水温差发电技术的可行性，并且提供了大量丰富的实践经验，还标志着海水温差发电已经开始从试验性发电转向大规模的开发利用阶段，夏威夷的海水温差发电站也将成为海水温差发电史上的又一里程碑。它为下世纪新能源的开发指明了方向。

利用海水温差发电，不仅可以获得电能，而且还可以获得很多有用的副产品。如海水蒸发后留下的浓缩水，用它可以提炼许多化工产品；废蒸汽冷凝后可以变成大量淡水或廉价的冰，这些都可以供给沿海工农业生产的需要。