蓝色的宝库——海洋.docx

蓝色的宝库海洋蔚蓝的天空、繁茂的森林、涓涓的小溪我们的世界真是千奇百怪、妙不可言。然而你知道吗？在这个可爱的地球上，还有一个神秘的世界，那就是海洋一座蓝色的美丽宝库！很久很久以前，我们的祖先就与这无边无际、波涛汹涌的海洋产生了密切的关系。海洋这位和善的母亲慷慨给予我们丰富的食盐，为我们提供航行的便利；但是，发起脾气的海洋却会怒不可遏地掀翻船只、冲跨海堤、毁灭城镇，给我们带来无穷的灾难。多少年来，在喜怒无常的海洋面前，人们只能“望洋兴叹”。“向海洋要资源！”随着1998年“世界地球日”（4月22日）的中心口号的响起，人类开始向海洋进军了！也让我们一起来看看吧。1 丰富的海洋矿产资源1.1 1、海底矿产知多少可以毫不夸张地说，海洋中几乎有陆地上有的各种资源，而且还有陆地上没有的一些资源。目前人们已经发现的有以下六大类： 1、石油、天然气。据估计，世界石油极限储量1万亿吨，可采储量3000亿吨，其中海底石油1350亿吨；世界天然气储量255280亿立方米，海洋储量占140亿立方米。上世纪末，海洋石油年产量达30亿吨，占世界石油总产量的50%。我国在临近各海域油气储藏量约4050亿吨。由于发现丰富的海洋油气资源，我国有可能成为世界五大石油生产国之一。 2、煤、铁等固体矿产。世界许多近岸海底已开采煤铁矿藏。日本海底煤矿开采量占其总产量的30%；智利、英国、加拿大、土耳其也有开采。日本九州附近海底发现了世界上最大的铁矿之一。亚洲一些国家还发现许多海底锡矿。已发现的海底固体矿产有20多种。我国大陆架浅海区广泛分布有铜、煤、硫、磷、石灰石等矿。 3、海滨砂矿。海滨沉积物中有许多贵重矿物，如：含有发射火箭用的固体燃料钛的金红石；含有火箭、飞机外壳用的铌和反应堆及微电路用的钽的独居石；含有核潜艇和核反应堆用的耐高温和耐腐蚀的锆铁矿、锆英石；某些海区还有黄金、白金和银等。我国近海海域也分布有金、锆英石、钛铁矿、独居石、铬尖晶石等经济价值极高的砂矿。 4、多金属结核和富钴锰结壳。多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素。世界海洋35006000米深的洋底储藏的多金属结核约有3万亿吨。其中锰的产量可供世界用18000年，镍可用25000年。我国已在太平洋调查200多万平方公里的面积，其中有30多万平方公里为有开采价值的远景矿区，联合国已批准其中15万平方公里的区域分配给我国作为开辟区。富钴锰结壳储藏在3004000米深的海底，容易开采。美日等国已设计了一些开采系统。 5、热液矿藏。是一种含有大量金属的硫化物，海底裂谷喷出的高温岩浆冷却沉积形成，已发现30多处矿床。仅美国在加拉帕戈斯裂谷储量就达2500万吨，开采价值39亿美元。 6、可燃冰。是一种被称为天然气水合物的新型矿物，在低温、高压条件下，由碳氢化合物与水分子组成的冰态固体物质。其能量密度高，杂质少，燃烧后几乎无污染，矿层厚，规模大，分布广，资源丰富。据估计，全球可燃冰的储量是现有石油天然气储量的两倍。在上世纪日本、前苏联、美国均已发现大面积的可燃冰分布区。我国也在南海和东海发现了可燃冰。据测算，仅我国南海的可燃冰资源量就达700亿吨油当量，约相当于我国目前陆上油气资源量总数的1/2。在世界油气资源逐渐枯竭的情况下，可燃冰的发现又为人类带来新的希望。 由于人类对两极海域和广大的深海区还调查得很不够，大洋中还有多少海底矿产人们还难以知晓。1.2 2、巨大的海底油气田大陆架是陆地在海中的延续，我国的渤海、黄海和东海的大陆架极其宽阔，上面铺盖着亿万年来的沉积物，在这里生物繁盛，蕴藏着极为丰富的石油和天然气矿藏，经过初步普查，我国已发现300多个可供勘探的沉积盆地，面积大约有450多万平方公里，其中海相沉积层面积约250万平方公里。从6亿岁的老地层到最新的地层中，都发现了油气或油气显示，储藏油的构造很多。我国近海已发现的大型含油气盆地有10个，它们是渤海盆地、北黄海盆地、南黄海盆地、东海盆地、台湾西部盆地、南海珠江口盆地、琉东南盆地、北部湾盆地、莺歌海盆地和台湾浅滩盆地。已探明的各种类型的储油构造400多个。根据科学家估算，我国的海洋石油储量可达22亿吨，天然气储量达480亿立方米，而且各个大海区不断有新的油气田发现。据估计，我国的海底石油资源储量约占全国石油资源储量的10%-14%；我国的海底天然气资源量约占全国天然气资源的25%-34%。该数据为我国海上油气开发展示了可观的前景。1.3 3、海水液体化工资源随着海洋化学的发展，人们逐渐认识了海水，现在已经确定海水含有80多种元素。这些元素在海水中的含量差别很大。根据其含量的多少，大体上分为三类：每升海水中含有100毫克以上的常量元素；含有1毫克-100毫克的微量元素；含有1毫克以下的痕量元素。（1）海水制食盐我国海盐生产发展很快，现在沿海11个省、自治区、直辖市都有盐田，盐田面积比建国初期有了大幅度增长。所生产的海盐质量也不断提高，品种越来越多。除原盐外，已投入批量生产的有洗涤盐、粉碎洗涤盐、精制盐、加碘盐、餐桌盐、肠衣盐、蛋黄盐和滩晒细盐，并在试制调味盐、饲畜用盐砖等。（2）海水变肥料钾元素在海水中占第六位，共有600万亿吨。氯化钾，是我们从海水中提取的肥料。钾肥肥效快，易被植物吸收，不易流失。钾肥能使农作物茎秆长得强壮，防止倒伏，促进开花结实，增强抗寒、抗病虫害能力。海水中提钾主要用来制造钾肥。此外，钾在工业上可用于制造含钾玻璃，这种玻璃不易受化学药品腐蚀，常用于制造化学仪器和装饰品。钾还可以制造软皂，可用作洗涤剂。钾铝矾（明矾）可用作净水剂。（3）海水提溴茫茫大海是化学元素溴的“故乡”，地球上99以上的溴都在海水中，可谓源源溴素海中来。海水中溴含量约为65毫克/升，总量达100万亿吨。我国1967年开始用“空气吹出法”进行海水直接提溴，1968年获得成功。现在青岛、连云港、广西的北海等地相继建立了提溴工厂，进行试验生产。“树脂吸附法”海水提溴也于1972年试验成功。1.4 4、新的海洋空间利用海洋空间按其利用目的，可以分为：生产场所，如海上火力发电厂、海水淡化厂、海上石油冶炼厂等；贮藏场所，如海上或海底贮油库、海底仓库等；交通运输设施，如港口和系泊设施、海上机场、海底管道、海底隧道、海底电缆、跨海桥梁等；居住及娱乐场所，如海上宾馆、海中公园、海底观光站及海上城市等；军事基地，如海底导弹基地、海底潜艇基地、海底兵工厂、水下武器试验场、水下指挥控制中心等。按照这些海洋工程的结构，又可以分为两大类：一类是建在海底、露出海面或潜于水中的固定式建筑物；一类是用索链锚泊在海上的漂浮式构筑物。1.5 5、丰富的滨海矿砂我国的滨海砂矿储量十分丰富，近30年已发现滨海砂矿20多种，其中具有工业价值并探明量的有13种。各类砂矿床191个，总探明量达16亿多吨，矿种多达60多种，几乎世界上所有海滨砂矿的矿物在我国沿海都能找到。具有工业开采价值的钛铁矿、锆石、金红石、独居石、磷钇矿、金红石、磁铁矿和砂锡等。我国是世界上海滨砂矿种类较多的国家之一。我国华南沿海地区滨海砂矿总储量达2720万吨。辽东半岛沿岸储藏大量的金红石、锆英石、玻璃石英和金刚石等滨海砂矿。我国滨海砂矿类型以海积砂矿为主，其次为混合堆积砂矿。多数矿床以共生、伴生矿的形式存在。海积砂矿中的砂堤砂矿是主要含矿矿体，也是主要开采的对象。不少矿产的含量都在我国工业品位线上，适合开采。1.6 6、繁忙的海上交通我国的远洋船队已航行于世界100多个国家的600多个港口之间，承担着中国进出口物资70%以上的航运任务，还在国外承担了一部分第三国的货载。我国的远洋航线以主要海港为起点，可分为东、西、南、北四个方向。这些航线把我国与世界主要经济区域联系起来。其中东行航线由我国沿海港口东行到日本，并经日本东渡太平洋抵达北美和拉美各国，然后再通过巴拿马运河到达加勒比海地区和北美、拉美各国的东海岸。南行航线由我国沿海港口起南行到东南亚、澳大利亚和新西兰等地。西行航线是一条非常重要的航线，由我国各港口起先经南再往西航行，穿过马六甲海峡进入印度洋，经红海、过苏伊士运河，入地中海，出直布罗陀海峡，才进入大西洋。还有一条航线，经印度洋，绕过非洲南端的好望角，进入大西洋。西行航线可达南亚、西亚、非洲、欧洲各国港口。北行航线主要抵达朝鲜、韩国、俄罗斯等国家的海港。二、奇妙的海洋能源最早被人们认识并利用的是潮汐能，一千多年前的唐朝，我国沿海居民就利用潮力碾谷子，在山东地区就发现早期的潮汐磨。11世纪的欧洲西海岸的潮汐磨房使早期工业国家走上发财至富的道路，并把它带到美洲新大陆。1600年法国人在加拿大东海岸建起美洲第一个潮汐磨。在英国萨福尔克至今还保留着一个12世纪的潮汐磨，还在碾谷子供游客参观。20世纪50年代中期，在我国沿海出现潮汐能利用高潮，群众自力更生、土法上马兴建了40多座小型潮汐电站和一些水轮泵站。由于发电与灌溉、交通的矛盾，加上水库淤积、设备简陋等原因，保留下来的只有浙江省沙山40kW潮汐电站。人们对波浪能感受最深，全世界利用波浪能的设想数以千计，见于有文字的波能装置专利可追述到1799年，仅英国，从1856年至1973年就有350项，是发明家的乐园。一位日本海军士官益田先生，于1965年率先将他发明的微型航标灯用波力发电装置商品化。利用海洋温差发电的概念，一百多年以前已被人们所知。1881年，法国物理学家阿松瓦尔在报纸上发表太阳海洋能的论文，提出海洋吸收并储存太阳能，利用表面温海水与下面冷海水的温差使热机做功。1930年，另一位法国科学家克劳德在古巴建了一座岸式开式循环发电装置，功率22kW，可是发出的电小于运行所消耗的电。尽管如此，这项尝试证明海洋温差有发电的可能。 在海上航行的水手们都懂得借助海流和潮流行船，现代人想的是利用海流和潮流发电。人们形象地把海流和潮流发电装置比喻成水下风车。我国舟山群岛的潮流速度一般为34节，最大可达7节（3.6 m/s），为世人瞩目。农民企业家何世钧先生，从小感受发生在自己家门口的潮流所蕴藏的能量，1987年他将自制的螺旋桨安装在小船上，在潮流推动下，通过液压传动装置带动发电机发电，最大输出功率达5.6 kW。在潮差较大的海湾或江河的入海口建拦海大坝，利用坝内外水位差推动水轮机发电，厂房和水轮发电机与水电站类似，属低水头电站。就水轮机的布置和结构有三种型式：立轴流式、灯泡式和全贯流式，如图1所示。立轴式结构简单，比较传统，早期小型潮汐电站都采用这种方式。灯泡式，或称半贯流式，发电机安装在灯泡状的机室内，水力损失少，比同直径的立式机组功率增大20%35%，厂房造价也可低10%15%，是目前低水头水电站的主要机型。全贯流式发电机的转子就安装在水轮机转轮的外缘上，结构紧凑，水力性能更好，还可以降低厂房造价，是比较理想的低水头水轮机发电组，但是转子密封的技术难度大，还没有特大型的发电站。世界上有不少港湾和河口的平均潮差在4.6 m以上，北美芬地湾最大潮差有18m，法国圣马洛港附近最大潮差有13.5m，我国钱塘江大潮时最大潮差有8.9m。第二次世界大战后，世界上许多国家计划建大型潮汐电站，联合国开发论坛曾估计，到2000年全世界潮汐发电可达300至600亿度电。但实际上动工兴建的并不多。目前世界上已建成的较大的潮汐电站如表1所示。它们代表当今世界的最高水平。中国是世界上建潮汐电站最多的国家，详见表2。世界各国计划兴建100MW级以上的潮汐电站有十余座，例如英国塞文河口大坝装机7200MW，加拿大芬地湾坎伯兰潮汐电站装机3800MW，韩国仁川湾潮汐电站装机400MW，印度卡奇湾潮汐电站装机7360MW，苏联图古尔潮汐电站装机10.3GW，等等。中国对潮汐能资源进行过多次勘察，拟建长江口北支潮汐电站装机700MW，浙江和福建沿海潮差最大，潮汐能最丰富，1984年福建省提出开发大官坂先期装机14MW，浙江省规划分别在乐清湾、象山港、健跳港建550MW、50MW、30MW的潮汐电站。世界较大的潮汐电站至今运行正常，证明潮汐发电在技术上是可行的，可是从20世纪80年代至今，近20年来几乎没有建新的潮汐电站，100MW级的潮汐电站没有一个上马。分析没建新的潮汐电站的原因主要是考虑电站的经济性和潮汐大坝对环境的影响。法国朗斯潮汐电站建成于1966年，总装机容量为240MW，单机功率为10MW，共24台水轮机，年发电5.4亿度，是世界上最大的海洋能发电工程。其技术创新是采用了与常规水电站不同的，具有正反向发电、泄水和抽水的灯泡式贯流水轮发电机组，不但提高了潮汐能的利用效率，同时降低了电站的造价。正当人们为这项成就欢呼的时候，法国就有人担心这个电站是“空前绝后的一个” 。因为它耗资太大，总的基建费用为5.7亿法郎（约1亿美元）, 若按1973年的实际发电量计算，每度电的成本大概是水力发电的2倍。由于潮汐发电是波动和间歇的，输出功率变化大，全年平均输出的电量仅为额定装机能力的25%，有待改进。加拿大安纳波利斯潮汐试验电站建成于1984年，位于芬地湾的一个小河口处，见图2和图3，该电站研建的目的是为将来在芬地湾建大型潮汐电站做准备。该电站的创新点是采用全贯流水轮发电机组，单台机组，工作水头为1.47.1m，设计水头5.5m，额定功率17.8MW，最大出力20MW，转轮直径7.6m，是目前世界上单机最大的潮汐发电机组，也是技术上最先进的全贯流式水轮发电机组。电站运行为单库，单向发电，每个潮期工作66.5小时，全年发电约45GWh（据估计若采用双向发电的方案，发电成本增加20%，而发电只增加10%）。经过多年运行证明这种全贯流水轮机运行正常，效果很好。为什么没有继续在芬地湾建大型潮流发电站，除经济原因外，据预测，加拿大芬地湾潮汐电站项目会使几百公里内的沿海潮差受影响，由于共振原因，美国波士顿地区的水面将上升15cm，海岸线内退68m，这是美国反对建潮汐电站的原因之一。此外还有泥沙淤积问题以及对沿海各国动植物、鱼类和鸟类栖息地等特殊生态环境的影响问题。在沿海筑坝建大型潮汐电站所导致的环境与生态问题可能比在河川筑坝还要严重。原苏联基斯洛潮汐实验电站建成于1968年，安装了一台400kW双向贯流式水轮发电机组（原设计安装两台400kW机组），其创新点是把预制的厂房浮运，拖到站址安放，这种沉箱法大大降低了电站的建设费用。中国江厦潮汐实验电站位于我国浙江省乐清湾北端的江厦港，该电站是1974年在原“七一”塘围垦工程的基础上建造的，集发电、围垦造田、海水养殖和发展旅游业等综合利用。该电站的特点是采用类似法国朗斯电站的双向发电的灯泡贯流式水轮发电机组。该站址最大潮差8.39m，平均潮5.1m，原设计为6台500kW机组，有6个机坑，实际安装了5台机组，第一台为500kW在1980年5月投入运行，第二台为600kW，其余3台为700kW，最后一台于1986年投入运行。目前总装机为3200kW，为世界第3大潮汐电站。坝址以上港湾面积约8000亩，由于库区原计划围垦造田5600亩，当地农民私自占地围垦或养殖，可供发电的水面积不足2000亩。1986年五台机组年发电量约600万度，低于1070万度的原设计年发电量，发电的的经济效益不高。多年来，电厂计划加高围堰，提高库区的水位，并在第六号机坑增加一台机组，增加发电量，提高发电的经济效益。可是，发电与当地农业生产和水产养殖的矛盾至今未能协调好。中国潮汐电站共有7座，见表2。它们是经过长时间考验保留下来的。最大的考验是自然环境，如站址的泥沙淤积是否严重、发电与当地经济发展（围垦和水产养殖）以及交通的矛盾关系。能生存的潮汐电站都有较好的经济效益，特别是综合的经济效益。例如，江厦电站在乐清湾，泥沙淤积不明显，不会危及到发电；白沙口电站的泥沙淤积虽然严重，但是它的经济效益较好，加强管理，通过排沙和改造发电机组，保证了电厂 继续发电；浏河电站厂房建在河口的水闸上，涨落潮双向发电，采用自动化操作，实现无人职守；果子山电站平均潮差只有2m，发电量不大，发电机坏了后，用水轮机粉碎饲料，成了潮汐动力站。波浪能发电是继潮汐发电之后，发展最快的一种海洋能源的利用。到目前为止，世界上已有日本、英国、爱尔兰、挪威、西班牙、葡萄牙、瑞典、丹麦、印度、美国和中国等国家和地区在海上研建了波浪能发电装置，漂浮在海面上或固定在海岸边。 日本巨鲸号波浪发电船是继“海明号”之后开发的一种漂浮体，发电原理与“海明号”相似。长50 m，宽30 m，型深12 m，吃水8 m，排水量4380 t，空船排水量1290 t，安装了一台50kW和两台30kW的空气透平发电机组，锚泊于Gokasho海湾之外1.5 km处。1998年9月开始持续两年的实海况试验，从试验情况来看，装置的各部分工作正常，最大总发电效率为12%。估计造价在2000万元人民币以上。因日本是个岛国，缺乏能源、资源和土地。建造“巨鲸号”可以提供洁净的可再生能源，其背后可提供用于养殖的平静海面，并为进一步研究提供海上试验平台。英国海蛇号（Pelamis）波力发电装置，由英国海洋动力传递公司（Ocean Power Delivery Ltd）研制。海蛇号是漂浮式的、由若干个圆柱形钢壳结构单元铰接而成、将波浪能转换成液压能进而转换成电能的波能装置。海蛇号具有蓄能环节，因而可以提供与火力发电相当稳定度的电力。英国海洋动力传递公司现已赢得建造一个750kW海蛇号波力发电装置的项目。装置的投放地点为苏格兰的Islay岛附近海域。该公司还和加拿大的BC Hydro公司签订了在加拿大Vancouver岛建2MW海蛇号波力发电装置的备忘录。中国后弯管式波浪发电浮体和灯船，1990年在琼州海峡“中水道1号”灯船研制成功带后弯管的波浪发电装置，随后又在湛江水道、珠江口水道的两个灯船上安装了相同的波浪发电装置为航标灯（平均功率30W）和雷达应答器（平均功率20W提供电源，是世界上首次将波浪发电电源用于灯船。“中水道1号”灯船锚泊在琼州海峡，风大浪高，两年多发电效果很好，可是锚链两次被台风打断，第二次灯船也不知去向。安装在湛江和珠江口两个灯船上的波浪发电系统，由于锚泊处水流太急，波浪作用效果不很好，发电量小，两三年后被其它电源取代了。随后，又与日本合作研制后弯管的波浪发电浮体，安装了一台5kW空气透平发电机组，锚泊在珠江口，进行实海况发电实验。世界各国建成的波浪发电装置以固定振荡水柱式为最多，其中日本4个，中国3个，挪威2个，英国3个，印度1个，葡萄牙1个，这些都是示范性的，有的完成在实海况下发电实验后成为遗址了，有的还在进行海上实验。此外，日本和中国各有一个摆板式的，挪威有一个收缩水道水库式的波浪发电站。日本酒田港防波堤波浪发电站建成于1989年，由日本港湾技术研究所研建，在防波堤中间一段20m长的堤上做实验，一台功率为60kW的空气透平发电机组，1990年冬天，在有效波高为2.05m时输出18.5kW的电力。发出的电通过海底电缆输到岸上，供游客参观。挪威500kW多振荡水柱波浪发电站和350kW收缩水道水库式波浪发电站由挪威波能公司在卑尔根市附近的岛上建造，分别于1985年和1986年建成并向当地电网送电，展示了波浪发电实用化和商业化的前景。前者的特点是在气室前面增加了一个前港，利用港口效应，使得入射波与前港和气室内水柱产生共振起到聚波作用，具有较高的波能转换效率，可是在连续工作一年多后被巨浪打坏了。后者的特点是类似水力发电（与海平面落差为3-8m），输出的电较稳定，连续运行数年后，据说因收缩水道被石块堵塞，也停止了发电。英国75kW和500kW岸式波浪发电站得到欧共体波能发展计划的资助，在苏格兰西部的Islay岛上从1986年开始建75kW岸式波浪发电站，1991年完工，见图67。取得经验后于2000年11月又在该岛建成一座500kW与前者类似的岸式波浪发电站（振荡水柱空气透平发电机组）。后者已经发电上网，为当地400户居民供电，并与苏格兰公共电力供应商签订了15年的供电合同。该电站的特点是位于大西洋的东海岸，是世界上波浪能最丰富的地区之一，英国发展波浪能的地理条件十分优越。研建该电站的目的就是将岸发电站标准模式化，将一个个单元组合起来，以此使波浪能产业化。 中国的振荡水柱岸式波浪发电站，中国从1986年开始在珠江口 大万山岛研建3kW波浪电站，随后几年又在该电站上改造成20kW的电站，见图8。出于抗台风方面的考虑，该电站设计了一个带有破浪锥的过渡气室及气道，将机组提高到海面上约16m高之 处，大大减小了海浪对机组直接打击的可能性。发电装置采用变速恒频发电机与柴油发电机并联运行，发电比较平稳。1996年2月试发电，初步试验的结果表明，20 kW波力发电机组在H1/101.21.5 m，平均周期T=56 s时的电力平均输出为3.55 kW，峰值功率可达14.5 kW，总能量平均俘获宽度比约在20%40的范围，优于日本、英国和挪威的同类电站。100 kW岸式波力电站是一座与当地电网并网运行的岸式波浪发电站，位于广东省汕尾市遮浪镇，见图9。2001年2月进入试发电，在入射波高H1/10=13m，平均周期T=57s时，平均发电功率N=540 kW，最大发电功率Nmax=100 kW。该电站设有过压自动卸载保护、过流自动调控、水位限制、断电保护、超速保护等功能。所有保护功能均在计算机控制下自动执行，大大地减小了人工干预，使波浪能发电技术接近实用化。日本和中国的摆式波浪发电站，日本室兰工业大学在北海道研建的80kW摆式电站和中国国家海洋局海洋技术研究所在山东大管岛研建的30kW摆式电站，与振荡水柱不同的是，利用波浪推动一个摆板，通过油压传动系统带动发电机发电。后者还与5kW的风力发电机进行波风互补，为岛上渔民提供电力。美国50KW MINIOTEC号海水温差发电船，由驳船改装，锚泊在夏威夷附近海面，采用闭式循环，工质是氨，冷水管长663m，冷水管外径约60cm，利用深层海水与表面海水约2123的温差发电。1979年8月开始连续3个500小时发电，发电机发出50kW的电力，大部分用于水泵抽水，净出力为1215kW。从深海里抽出的水营养丰富，在实验船周围引来很多鱼类，这是海洋热能利用的历史性的发展。随后，美国在夏威夷的大岛建了一个自然能源实验室，为在该岛建40MW大型海水温差发电站做准备，在热交换器、电力传输、抽取冷水（深水管道）、防腐和防污方面取得重大进展。计划采用开式循环发电系统，在发电过程副产淡水。夏威夷大学积极参与这项计划，做了多年实验但至今未建电站，可能是工程浩大，成本太高的缘故（每kW投资约1万美元）。瑙鲁海水温差发电站是日本“阳光计划”，1973年选定在太平洋赤道附近的瑙鲁共和国建25MW温差电站，1981年10月完成100kW实验电站，见图1011。该电站建在岸上，将内径70cm，长940m的冷水管沿海床铺设到550m深海中。最大发电量为120kW，获得31.5kW的净出力。中国台湾红柴海水温差发电厂计划利用马鞍山核电站排出的36-38的废热水与300m深处的冷海水（约12）的温差发电。铺设的冷水管内径为3m，长约3200m，延伸到台湾海峡约300m深的海沟。预计电厂发电量为14.25MW，扣除泵水等动力消耗后可得净发电量约8.74MW。该海水温差发电系统由台湾电力公司委托设计，初步设计已在1982年完成。中国舟山70kW潮流实验电站采用直叶片摆线式双转子潮流水轮机。研究工作从1982年开始，经过60W、100W、1kW三个样机研制以及10kW潮流能实验电站方案设计之后，终于在2000年建成70kW潮流实验电站，并在舟山群岛的岱山港水道进行海上发电试验。随后由于受台风袭击，锚泊系统及机械发生故障，试验一度被迫中断，直到2002年恢复发电试验。加拿大在1980年就提出用垂直叶片的水轮机来获取潮流能，并在河流中进行过试验13，随后英国IT公司和意大利那不勒斯大学及阿基米德公司设想的潮流发电机都采用类似的垂直叶片的水轮机，适应潮流正反向流的变化。3海洋能利用的探讨综上回顾，开发海洋能源的意义已是众所周知的，特别是近20多年来各国政府的投入和科技工作者的努力，建成一个又一个的实海况下的装置。对于在技术上已经成熟的潮汐发电站，要考虑建潮汐大坝的环境问题和它的经济性，特别要考虑发电与围垦、养殖及交通的综合利用。对于技术上还不成熟的波浪电站、潮流电站和海水温差电站，还有些关键技术需要在实海况下的装置上摸索解决。对于在技术上还不能实现的海水盐差能电站，只能留在实验室里探索了。我国的潮差偏小，平均潮差都在5m以下，而法国的朗斯电站平均潮差达到8m。由于潮差偏小，中国的潮汐电站发电所获得的经济效益不大，潮汐能电站的设计必须着眼于大坝建造所带来的交通、围垦、滩涂等资源的综合利用效益上。对于波浪发电，首先要确保装置在海上的生存能力，包括正确的结构设计和良好的保护措施；其次，是选择最好的波能转换方式，使能量转换的各个环节都有较高的效率，避免出现某一环节的效率低下导致系统效率低下的现象；第三是发电质量有待提高。由波浪运动特性所决定，在不加任何控制条件下的波能装置发电的峰值功率可达到其平均功率的10倍左右。收缩水道水库式波浪电站由于其蓄能环节容量大而使输出得以稳定。中国科学院广州能源研究所提出一种全新的蓄能稳压方法，使所有液压传动的波能装置均可实现稳定的输出。而振荡水柱式波浪发电系统的输出稳定性最难以解决，由于缺乏大容量的蓄能环节，振荡水柱式波能装置不能做到稳定输出，只能采用增加惯性或设计特殊的发电装置使输出稳定性得到改善，例如英国500kW振荡水柱式波力电站通过对大滑差的电机控制，改善了输出的稳定性，在平均功率100kW时将峰值功率控制在150kW内。由于世界各国对波浪发电站研建工作的兴趣有增无减，随着一个个技术难关的突破，不久将象风力发电一样，成为新的能源产业。对于海洋温差发电，日本已有小型实验电站，美国做了较全面的研究，现在建大型电站在技术上是可行的，关键是低温差2027时系统的转换效率仅有6.8%9%，加上发出电的大部分用于抽水，冷水管的直径又大又长，工程难度大，研究工作处于停顿状态。每kW投资成本约1万美元，近期不会有人投资建实用的电站。若能利用沿海电厂的高温废水，提高温差，或者将来与开发深海矿藏或天然气水合物结合，并在海上建化工厂等综合考虑还是可能的。2 三、充满生机的海洋浩瀚的海洋是孕育生命的摇篮，它哺育着形形色色的海洋动物。这其中有闪闪发光的夜光虫和身体晶莹透明、随波逐流的水母，有美丽无比的珊瑚、五彩缤纷的海葵和“顶盔贯甲”的虾蟹，有“喷云吐雾”的乌贼、名贵的海参和鹦鹉，还有千奇百怪的鱼类古老的海龟和憨态可掬的海豹，更有聪明灵巧的海豚和硕大无比的巨鲸它们共同生活在这熙熙攘攘的海洋大家庭里，组成光怪陆离的海洋动物大千世界。 海洋动物的体型和个体大小差别都很大，从几毫米的蜱螨类、棘头虫类到长达33米、重达160多吨的蓝鲸， 可以说形形色色、千姿百态。海洋动物是我们人类所需要的动物蛋白的最主要来源之一。人类在工业、医药等许多方面也有赖于海洋动物。在辽阔而富饶的海洋里，除了生活着形形色色的动物之外，还有种类繁多、形态万千的海洋植物。海洋植物可以简单地分为两大类：低等的藻类植物，例如我们常吃的海带高等的种子植物，例如生长在海边的红树和漂浮在海面上的大叶藻。藻类植物的大小极为悬殊。最小的单细胞藻类个体很小很小，只有在显微镜下才能看到它们；而最大的巨藻身长可达二三百米，完全可以称得上是庞然大物。海洋中的种子植物，如大叶藻、红树等，种类很少。 海洋植物可以称得上是海洋世界的“肥沃大草原”。它们不仅是海洋中鱼、虾、蟹、贝、鲸等动物的美味佳肴，而且还是人类理想的绿色食品；它们不仅是藻胶工业和农业肥料的提供者，而且还是制造海洋药物的重要原料。美国癌症学院自然产品实验室收藏了两万多件海洋生物的样本。其中4000件属于藻类，其他都是无脊椎动物。研究人员认为，海洋中丰富多样的生物物种，无论大小、软硬、速度快慢，都能生存下来，这说明它们有天然自卫、抵抗疾病的能力。特别是身上充满生物活性分子、利用化学方式保护自己的海洋物种，很可能含有丰富的药物资源。有一种长达几十米到上百米的海洋巨藻，从它身上提取出来的物质，可以应用于几百种药物制剂之中。譬如从巨藻身上提取的一种酸，加工后可用来消除人体内的放射性物质鍶90。鍶90是各种肿瘤疾病和白血病的激活体。鍶90的被消除，对健康无疑是有利的。在红藻身上，人们可以提取出一种高效抗病毒物质。用这种物质制成治疗感冒的药物，既安全，又可收到意想不到的效果。从褐藻中提取出的甘露醇及其合成的脂类衍生物，有很好的降血压和降血脂的效用。从马尾藻科和海带科的海藻中提取出的褐藻胶，可用来制作代血浆，其浓度低、粘度高，与血型无关，特别适合于紧急情况下的救护，无需验血。另外，褐藻胶对核爆炸释放出来的放射性物质鍶90有独特的排出作用。从一种叫做“球鱼”肝脏中提取出的镇痛新药，用于解除晚期癌症患者的疼痛感，效果非常理想。科学家们从浮游生物体内发现了某些具有抗生素特性的成分。他们从一种俗称“海石花”的毒性珊瑚身上成功地提取出了一种剧毒物质，往往只需尘粒大小的剂量，就能致人死命。但是，这种毒素却是治疗白血病、高血压、天花、肠道溃疡和某些癌症的有效药物，也是理想的麻醉剂。在加勒比海水域中生活的珊瑚虫体内，科研人员发现了一种天然的前列腺激素。目前，科学家已能运用最新技术从活体珊瑚身上提取这种物质，用于治疗气喘、神经衰弱和心脏疾病。从生活在太平洋中的七星鳗身上，医学家们发现了一种可用于治疗心律失调的物质。这是一种强烈的心脏兴奋药物，只需服用区区微量，就能使心脏输出的血液成倍地增大，以挽救心力衰竭者的垂危生命。馒鱼中有一种盲鳗，从其鳃中可提取一种低分子芳香胺类物质。经试验证明：此物质对动物心脏的起搏有一定的作用。实际观察和解剖表明：鲨鱼很少有患癌症的，即使是将癌细胞活体用人工接种的方法直接移植到某些鲨鱼身上，结果也是劳而无功、白费心计。这是因为，鲨鱼身上能够分泌出一种抑制癌细胞的化学物质。这样，就从另一方面诱发人们去尝试着从它们身上提取抗癌物质。现在，人们已能从鲨鱼软骨内提取出一种具有抗动脉粥样硬化和抗血管内斑块功效的“硫酸软骨素”。这种物质能降低心肌耗氧量，降低血脂及改善动脉供血不足，对治疗心脏病有一定效果。在甲壳动物中，例如在一种大型的、体重达2千克的“贵族蟹”身上提取出来的一种溶胶物质，为制药工业的兴旺发达开拓了一条捷径它可以使药品的检验时间由几天而缩短为仅需几秒钟，从而极大地加速了药品生产的全流程。又据报道，海螃蟹体内含有一种MFL的奇妙物质，当它的“手脚”被折断时，这种物质能在短时间内大量分泌。用不了多久，“骨折”部位就能自动愈合，并长出新肢。最近，美国科学家己能从蟹体内成功提取MFL，并对低等生物的断肢进行实验。目前，美国部分医院已将MFL应用于临床实践。从虾、蟹壳中提取的甲壳质制成的医用手术线，可被人体吸收，不需拆线，而且该手术线在胆汁、尿、胰腺中能很好地保持强度。用甲壳质制成的伤口敷料有很好的止血作用，并能加速伤口愈合，且结疤最小。用这种敷料直接涂于烧伤的伤口，能在伤口表面形成一层坚韧、吸水、透气、生物相容性良好的薄膜，有清凉镇痛的功能。俄罗斯和西方一些国家的科研人员还从几十种鱼类的体内成功地提取了“河豚毒素”。这种剧毒物质价格贵得惊人。据说每1000克的售价竟在1亿美元以上！因为这种东西在临床上的用途极为广泛，而且其作用又是任何别的药物所无法取代的。科学家们还发现海洋中的那些软体动物体内含有用以自卫的、成分独特的分泌物。有一种猩红色的海绵的分泌物中含有一种叫做“埃克青奥尼”的毒素，对过滤性病毒具有极强的抑制功能，可制成治疗结核病和某些血液病的特效药。海蛇可算得上是地球上毒性最烈的毒蛇了。谁被咬了就惨了。但科学家却发现它的毒汁中含有天然抗蛇毒血清，所以自身不会中毒。医药专家将蛇毒血清进行处理以后，提炼出来的药物不仅可以治疗各种毒蛇和毒虫咬伤，而且还是治疗风湿麻痹、半身不遂、坐骨神经痛、疥癣及癌瘤等各种顽症的特效药！从生活在北极附近洋面上的海藻身上，科学家们又成功地提取出了一种生化活性物质植物激素。使用它，瓜果产量能成倍增长。我国有着广阔的海域，海洋药物资源极为丰富。“向海洋要宝”、“向海洋索取药源”，我们有着优越的条件。2.1 1、珍稀的海洋生物 属于国家一级保护物种的有儒艮、中华白海豚、中华白鲟、红珊瑚、库氏砗磲、多鳃孔舌形虫、黄岛长吻虫、鹦鹉螺、短尾信天翁、白鹳、黑鹳、玉带海雕、白尾海雕、白腹军舰鸟。 属于国家二级保护物种的有斑海豹、北海狮、北海狗、长须鲸、座头鲸、黑露脊鲸、灰鲸、江豚、蠵龟、绿海龟、玳瑁、太平洋丽龟、棱皮龟、黄唇鱼、松江鲈鱼、克氏海马、文昌鱼、虎斑宝贝、冠螺、大珠母贝、鹈鹕、鲣鸟、海鸬鹚、黑颈鸬鹚。属于国际性保护的生物种类有鲸类、大砗磲以及珊瑚礁生态系和数十种鸟类。 目前正在考虑需要增加保护的珍稀物种有海豆芽、酸浆贝、中国鲎、龙虾、海马、半索动物（柱头虫类、舌形虫类）、散触毛虫、椰子蟹、海蛙和金丝燕等。朋友们，当你们遇到这些受保护的动物以后应当做些什么呢？可千万别忘了这些动物是我国海洋生物中的“国宝”呀！2.2 2、海哺乳动物海洋哺乳动物是哺乳类中适于海栖环境的特殊类群，通常被人们称作为海兽。我国现有各种海兽39种。 2.2.1 （1）兽中之“王”蓝鲸 蓝鲸是世界上最大的动物，全身呈蓝灰色。目前捕到最大蓝鲸的时间是1904年，地点在大西洋的福克兰群岛附近。这条蓝鲸长33.5米，体重195吨相当于35头大象的重量。它的舌头重约3吨它的心脏重700公斤，肺重1500公斤，血液总重量约为8吨9吨，肠子有半里路长。这样大的躯体只能生活在浩瀚的海洋中。 蓝鲸是地球上首屈一指的巨兽，论个头堪称兽中之“王”。蓝鲸还是绝无仅有的大力士。一头大型蓝鲸所具有的功率可达1700马力，可以与一辆火车头的力量相匹敌。它能拖拽800马力的机船，甚至在机船倒开的情况下，仍能以每小时4海里7海里的速度跑上几个小时。蓝鲸的游泳速度也很快，每小时可达15海里。蓝鲸有一个扁平而宽大的水平尾鳍，这是它前进的原动力，也是上下起伏的升降舵。由前肢演变而来的两个鳍肢，保持着身体的平衡，并协助转换方向，这使它的运动既敏捷又平稳。2.2.2 （2）潜水冠军-抹香鲸 抹香鲸头重尾轻，宛如一头巨大的蝌蚪，头部占去全身的三分之一，看上去像个大箱子。鼻孔也很特殊，只有左鼻孔畅通，且位于左前上方；右鼻孔堵塞。所以，它呼气时喷出的雾柱是以45角向左前方喷出的。虽然抹香鲸的牙齿很大足有20多厘米长，每侧有40枚50枚，却是只有下颌有牙齿，而上颌只有被下颌牙齿“刺出”的一个个的洞。不过，抹香鲸习性与蓝鲸截然不同它是非常利害的，猎物一旦被它咬住就难以脱身。它最喜欢吃的食物是深海大王乌贼因此“练就”了一身潜水的好功夫。在所有鲸类中，以抹香鲸的潜水为最深，可达2200米。抹香鲸的经济价值很高，巨大的“头箱”中盛有一种特殊的鲸蜡油，过去人们误以为是脑子里流出来的，所以叫它“脑油”其实“脑油”与脑无关。这是一种用处很大的润滑油，许多精密仪器，如手表、天文钟甚至火箭，都离不了它一头大的抹香鲸的头部可以装一吨这样的油。著名的龙涎香就是这种鲸肠道里的异物，这是一种极好的保香剂，抹香鲸的名字也是由此而来的。2.2.3 （3）横行的暴徒虎鲸 虎鲸也属于齿鲸类。它体长近10米，重7吨8吨，雌的略小一些，也有6米8米。虎鲸胆大而狡猾，且残暴贪食，是辽阔海洋里“横行不法的暴徒”。虎鲸的英文名称有杀鲸凶手之意。不少人在海上屡屡目睹虎鲸袭击海豚、海狮以及大型鲸类的惊心动魄的情景。虎鲸的口很大，上、下颌各有二十几枚10厘米13厘米长的锐利牙齿，大嘴一张，尖齿毕露，更显出一副凶神恶煞的样子。牙齿朝内后方弯曲，上下颌齿互相交错搭配，与人的两手手指交叉搭在一起的形式相似。这不仅使被擒之物难逃虎口，而且还会撕裂、切割猎物。虎鲸很好辨认。在它的眼后方有两个卵形的大白斑，远远看去，宛如两只大眼睛；其体侧还有一块向背后方向突出的白色区域，使它独具一格。虎鲸身体强壮，行动敏捷，游泳迅速，每小时可达30海里。游泳时，雄鲸高达1.8米的背鳍突出于水面上，颇与一种古代武器-“戟”倒竖于海面的形状相似，虎鲸因此而另有“逆戟鲸”的别名。2.2.4 （4）海中智叟海豚 过去人们常说，在动物界中猴子是最聪明的动物。但事实证明，海豚比猴子还要聪明。有些技艺，猴子要经过几百次训练才能学会，而海豚只需二十几次就能学会。如果用动物的脑占身体重量的百分比来衡量动物的聪明程度，那么海豚仅次于人，而猴子名列第三。 海豚经过训练后，不仅可以表演各种技艺，例如顶球、钻火圈 而且在人的特殊训育下，它们可以充当人的助手，戴上抓取器可以潜至海底打捞沉入海底中的物品，如实验用的火箭、导弹等，或给从事水下作业的人员传递信息和工具，还能进行军事侦察，甚至充当“敢死队”，携带炸药和弹头冲击敌舰或炸毁敌方水下导弹发射装置。2.2.5 （5）貌似家犬的海豹 在海滨公园的海豹池中，海豹整日游泳戏水生动活泼，实在逗人喜爱。若加以训练，它还会表演玩球等节目。海豹身体浑圆，形如纺锤，体色斑驳，毛被稀疏，皮下脂肪很厚，显得膘肥体胖。两只后脚恒向后伸，犹如潜水员的两只脚蹼。游起泳来，两脚在水中左右摆动，推动身体迅速前进。从海豹的头部看，貌似家犬，因而不少地区称其为海狗。有时它爬到礁石上，这时它的动作就显得格外笨拙，善于游泳的四肢只能起支撑作用。海豹爬行的动作非常有趣，因此常引起观者的朗朗笑声。 海豹的身体不大，仅有1.5米2.0 米长，最大的个体重150公斤，雌兽略小，重约120公斤。 在自然条件下，海豹有时在海里游荡，有时上岸休息。上岸时多选择海水涨潮能淹没的内湾沙洲和岸边的岩礁。例如，在我国的辽宁盘山河口及山东庙岛群岛等地都屡见有大群海豹出没。海豹的潜水本领很高，一般可潜到100米左右， 在水深的海域还可潜到300米，在水下可持续23分钟。它的游泳速度也很快，一般可达每小时27公里。海豹主要捕食各种鱼类和头足类，有时也吃甲壳类。它的食量很大，一头60公斤70公斤重的海豹，一天要吃7公斤8公斤鱼。 2.2.6 （7）深海打捞员海狮 海狮吼声如狮，且个别种颈部长有鬃毛，又颇像狮子，故而得名。它的四脚像鳍，很适于在水中游泳。海狮的后脚能向前弯曲，使它既能在陆地上灵活行走，又能像狗那样蹲在地上。而海豹的后肢却是恒向后伸，不能朝前弯曲，故不能在陆地上步行。虽然海狮有时上陆，但海洋才是它真正的家，只有在海里它才能捕到食物、避开敌人，因此一年中的大部分时间，它们都在海上巡游觅食。海狮主要以鱼类和乌贼等头足类为食。它的食量很大，如身体粗壮的北海狮，在饲养条件下一天喂鱼最多达40公斤，一条1.5公斤重的大鱼它可一吞而下。若在自然条件下，每天的摄食量要比在饲养条件下增加2倍3倍。 海狮也是一种十分聪明的海兽。经人调教之后，能表演顶球、倒立行走以及跳越距水面1.5米高的绳索等技艺。海狮对人类帮助最大的莫过于替人潜至海底打捞沉入海中的东西。自古以来，物品沉入海洋就意味着有去无还，可是在科学发达的今天，一些宝贵的试验材料必须找回来，比如从太空返回地球而又溅落于海洋里的人造卫星，以及向海域所做的发射试验的溅落物等。当水深超过一定限度，潜水员也无能为力。可是海狮却有着高超的潜水本领，人们求助它来完成一些潜水任务。例如，美国特种部队中一头训练有素的海狮，在1分钟内将沉入海底的火箭取上来，人们付给它的“报酬”却只是一点乌贼和鱼。这真是一本万利的好生意！2.2.7 （7）食草的海兽儒艮 在我国广东、广西、台湾等省沿海生活着一种海兽，叫儒艮。它的名字是由马来语直接音译而来的，也有人称它为“南海牛”。除我国外，儒艮还分布于印度洋、太平洋周围的一些国家。 儒艮以海藻、水草等多汁的水生植物以及含纤维的灯心草、禾草类为食，但凡水生植物它基本上都能吃。儒艮每天要消耗45公斤以上的水生植物，所以它有很大一部分时间用在摄食上。儒艮觅食海藻的动作酷似牛，一面咀嚼，一面不停地摆动着头部，所以它又有“海牛”一名。儒艮体长3米左右，体重达400公斤左右，行动迟缓,从不远离海岸。它的游泳速度不快，一般每小时2海里左右，即便是在逃跑时，也不过5海里。儒艮体色灰白，体胖膘肥，油可入药，肉味鲜美，皮可制革。正因为如此，所以屡遭人类杀戮，如不严加保护，它们就有灭顶之灾。因此，儒艮已被列为国家一级保护动物。 2.3 3、海爬行动物 爬行动物是体被角质鳞片，在陆上繁殖的变温动物。其中与海洋有关的海龟类和海蛇类等，目前在中国海共发现有24种。 2.3.1 （1）海蛇海蛇是一类终生生活于海水中的毒蛇。海蛇的鼻孔朝上，有瓣膜可以启闭，吸入空气后，可关闭鼻孔潜入水下达10分钟之久。身体表面有鳞片包裹，鳞片下面是厚厚的皮肤，可以防止海水渗入和体液的丧失。舌下的盐腺，具有排出随食物进入体内的过量盐分的机能。小海蛇体长半米，大海蛇可达3米左右。 它们栖息于沿岸近海，特别是半咸水河口一带，以鱼类为食。除极少数海蛇产卵外，其余均产仔，为卵胎生。我国有海蛇19种，广泛分布于广东、广西、福建、台湾、浙江、山东、辽宁等省的沿岸近海。常见的有青环海蛇、平颏海蛇和长吻海蛇。海蛇可供药用，具有祛风止痛、活血通络、滋补强身的功效。2.3.2 （2）古老而顽强的海龟 海龟是海洋龟类的总称。生活在我国海洋中的海生龟类有5种（全世界也只有7种），主要分布在西沙群岛和广东省惠东县港口，其次在海南省三亚市郊沿海和陵水县沿海。中国海记录的海龟有棱皮龟、海龟、蠵龟、玳瑁和丽龟等5种，都是国家级保护动物。 海龟是现今海洋世界中躯体最大的爬行动物。其中个体最大的要算是棱皮龟了。它最大体长可达2.5米，体重约1000公斤，堪称海龟之王。 海龟的祖先远在2亿多年以前就出现在地球上。古老的海龟和生代不可一世的恐龙一同经历了一个繁荣昌盛的时期。后来地球几经沧桑巨变，恐龙相继灭绝，海龟也开始衰落。但是，海龟凭借那坚硬的背甲所构成的龟壳的保护战胜了大自然给它们带来的无数次厄运，顽强地生存了下来。