海洋化学生海洋开发和环境保护物工程空间技术应用讲义

1、第十五讲 第三章 海洋资源开发技术第三节 海水化学资源开发技术 概念：海水化学资源是指海水中以各种化合物的形态存在的可以利用的物质。陆地 100多种元素，在海水已经发现90多种。 分类(含量)： 常量元素(100mg/L以上)； 微量元素(l-100mg/L)； 痕量元素(1mg/L)， 后两种也统称为微量元素。 特点： 含量浓度低、总储量很大。例如：金总储量却有600万吨，浓度410-6 mg /L 。 规模生产：食盐、溴和镁，其它元素的提取处于研究阶段。 第一问题 海水淡化技术 海水淡化：海水含盐量(35)减少到饮用水的脱盐过程；家庭0.5 ；工农业3。 发展历史： 1593年蒸馏生产淡水

2、用于远航； 1954年电渗析法问世； 1957年闪急蒸馏淡化工厂建成。 淡化工厂为三种类型： 第一类在沿海干旱地区(石油便宜水贵)； 第二类在淡水供应困难的岛屿和矿区； 第三类是经济发达的沿海大城市：耗水量大的沿海大城市主要是解决生活用水。 海水淡化的方法： 总计20余种，主要有蒸馏法、电渗析法、反渗透法、冷冻法、离子交换法、水合物法和溶剂萃取法等。其中前四种具有实际意义。 我国海水淡化的成本为元/立方米，也有现在声称可以降低到元/立方米的（）。一、蒸馏法 海水在蒸馏瓶中被加热沸腾后变为蒸汽，蒸汽不含盐分，当它在冷凝管中又变成水，流到三角瓶中就成了淡水。 问题：许多热量被冷凝水带走而不经济。简

3、单蒸馏原理示意图 1.多级闪急蒸馏法 闪急蒸馏法：先使海水在管中加热，然后引至一个低压设备中，海水急速汽化，盐留在液体中。 采用冷海水作为水蒸气的冷却剂，使海水温度升高预热节能，如果数个蒸发室都保持真空状态，引入的高温海水就会在瞬间急速蒸发。 根据同样的原理可以构成多级闪急蒸馏。每个隔室时的压力依次降低，蒸汽冷凝下来汇集在一起，就得到了淡水。最后变成浓咸水被排出室外。这种设备中每一个隔室叫做一级。 下图为单级和多级闪急蒸馏淡化示意图。 从20世纪50年代后期，这种工艺迅速发展。 “多级闪急蒸馏” 装置数量和造水能力均居首位。 优点： 不在加热面上进行蒸发，结垢较轻； 需要的温度较低，可充分利用

4、低温热源，热利用率较高，淡水成本低； 结构简单、运行可靠，操作和维修费用较少。 缺点： 设备大，消耗材料多，水循环量大，浓缩比小。 改进： 增加总的闪蒸幅度，减少不同阶段的；靠添加药剂尽可能地控制结垢速度。 2.多效蒸发 简单过程：海水首先进入第一蒸发器(下部加热室上部蒸发室）。蒸发室上有冲击挡板，产生的蒸汽与沸腾海水在此分离。当海水进入蒸发室后，由蒸汽加热，海水受热产生的蒸汽称为二次蒸汽，二次蒸汽冷凝即得淡水。把二次蒸汽再引入下一个蒸发器作为加热蒸汽，浓海水依次进入下一个蒸发器继续蒸发。串联蒸发器的个数叫做效数，最末一个效与减压系统相连，以保证浓海水的沸点逐次减低，从而实现前一效中的二次蒸汽

5、对后一效浓海水的加热作用。 各蒸发器的冷凝水为淡水。 多效蒸发是最早的大型海水淡化方法。 缺点是“锅垢”严重和热效率不尽如人意； 多效循环要比多级闪蒸更经济些，如果能保持设备的高导热率，效果更好。 下图为三效蒸发流程 3.太阳能蒸馏 利用太阳辐射能量进行蒸馏。大部分地区的太阳辐射，平均每天50760cal/cm2(1cal=4.184J) 。太阳辐射透过玻璃罩被海水吸收，盛海水的底盘可涂成黑色以增加辐射的吸收率。产生的蒸汽在透明度较高的玻璃上冷凝而得到淡水。 优点：节省能源、设备简单。 缺点：装置占地面积大、受地区及气候条件的影响，单位面积淡水产量较低(每平方米水池表面的日产淡水量不超过5L)

6、。 改进：引入多效流程、储存太阳能等可以降低成本、提高产水量，经济效益就显著了。 太阳能蒸馏示意图 二、电渗析法 电渗析法是20世纪50年代发展起来的一项海水淡化技术。主要应用具有选择透过性的离子交换膜。 下图中的C为阳离子交换膜（阳膜只允许阳离子透过），A为阴离子交换膜（阴膜只允许阴离子透过）。阳膜C和阴膜A将一容器分成三个隔室，两端室中插入两个惰性电极，器中充满了海水溶液，在直流电场作用下，Na+和CI-分别透过阳膜和阴膜，离开中间隔室，但两端电极室中的离子却不能进入中间隔室，结果使中间隔室溶液中的离子含量随着电流的通过而逐渐降低，最后可降低到所要求的含盐量，达到了淡化的目的。 使用离子交

7、换膜的电渗析淡化示意图 主要能耗：克服电流通过时所受阻力和电极反应两方面。电极反应不产生淡水，为了降低此能耗，采用多层阴膜与阳膜交替排列，惰性电极装在两端。如此，则只有一对电极反应，即可由多层淡化室中得到淡水，电极反应的电能消耗在总电能消耗中所占的比数也就大为降低了。 由于电渗析工艺：耗电量一般与水中的电解质含量成正比、对非电解质不起作用，可广泛用于分离和提纯工艺、电渗析法的应用范围逐渐扩大。 我国对于电渗析技术的研究起步较早，发展速度也快。数以千计的小型海水淡化装置正在海岛、船只上成为重要的供水源。三、反渗透法 反渗透是指借助一定的推动力（如压力差、温度差等），迫使液体混合物的某一或某些溶剂

8、组分通过适当的半透膜（只允许溶剂透过，不允许溶质透过的膜），而阻留某一或某些溶质组分的过程，是渗透的逆过程，一种分离、提纯和浓缩的手段。 1.渗透和渗透压 如下图（a）（b）用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，使海水和纯水(或两种不同浓度的溶液)分隔开时，纯水便通过半透膜扩散到海水一侧(或溶剂从低浓度溶液一侧扩散到高浓度溶液一侧)，结果使海水(或浓溶液)一侧的液面逐渐升高，直至达到一定高度时为止。这种现象的原因是海水本身存在着的“渗透压”。 2.反渗透 在海水处加一个比海水的渗透压大的压力，海水中的淡水又会通过半透膜“渗透”到淡水一边，外加的压力越大，渗透过去的淡水量也就越多。图中（C）

9、所示。反渗透，就是以压力作为推动力，与自然渗透相反，取名“反渗透”淡化法。 关键：性能优良的渗透膜，具有高脱盐能力、透水性大、机械强度好、在一定压力和拉力作用下不致发生变形和裂纹、结构均匀、具有足够的化学稳定性、有较长的使用寿命等等。 优点：设备简单、占地少、操作方便、效率高、无需加热、能量消耗少、适应性强、应用范围广。 反渗透原理图 反渗透方法装机容量总数仅次于蒸馏淡化而居于第二位，约占20%左右。世界上最大的反渗透装置（淡化苦咸水）位于美国亚利桑那州的尤马，装机容量为3600m3天。 为了节省电能，美国研制了一种利用波浪能量作为能源的反渗透海水淡化装置，其原理是：波浪摇动浮标，带动安装在水

10、下的压力泵，把海水压进反渗透淡化器进行淡化。压力泵产生的压力大约为每平方英寸800磅力(1磅力/平方英寸 =6894.76Pa)。这种淡化器每台的日产量约为。 1997年，我国在浙江峰山岛建成了日产500t的反渗透海水淡化站。 四、冷冻法 冷冻法：清洁水一般在0时结冰，含有杂质的水的冰点却在0以下（盐度为35的海水在-1.9时开始结冰）。绝大部分盐分留在水中，结出的冰其中盐分很少。只要洗涤除去结晶表面及间隙内的被浓缩了的海水，然后将冰融化，可得到淡水。气温高时，把容易挥发成气体的物质加到海水中，当气体蒸发使海水结冰。 美国、以色列、英国等国家的研究人员利用这个原理，研究出了冷冻脱盐装置。靠在海

11、水中加一些液化气丁烷、丙烷以及丁烯、氟氯烷等。 缺点：处理冰块，清洗冰块、分离冰水和冷凝回收上存在难题，使装置过于复杂；运行的可靠性也受到影响，因此未见长足进展。 “多级闪急蒸馏法” 主导地位：设备简单、技术成熟、工厂规模大小均可，且可用廉价废热，目前几乎所有的大型淡化工厂都用此法，世界淡化水总量的80%都是由该法生产的。 蒸馏法适于盐度高的水； 电渗析适于盐度低水； 反渗透则介于二者之间。 1958年我国研究开始海水淡化技术。 现在综合成本在元/吨左右，在2010年5月有声称可以达到元/吨的。第二问题 海水制溴 “溴”是一种赤褐色的液体，具有刺激性臭味。海水中的溴平均浓度约，含量约100万亿

12、吨，占整个地球上溴储量的99%以上。在海水中“溴”是以溴化镁和溴化钠的形式存在。 主要用途： 医药：镇静药、红药水、青霉素、链霉素等； 农业：制作熏蒸剂和杀虫剂； 工业：抗爆剂(汽油里放入二溴乙烯，降低油耗约30%左右)、感光材料、橡胶工业、精炼石油。 发展：使用“溴”会导致污染环境，已被限制，不少制溴工厂转向对海水中其它成分的综合利用。一、吹出法 用硫酸将海水酸化（ pH降至），通入氯气 “溴”呈气体状态，然后通入空气或水蒸气，用了强大的风扇将溴吹出。用过的废海水放回海中。其基本工艺流程是酸化、氧化、吹出、吸收和蒸馏。 用这一方法可以从含碘高的油气井水中得到碘。 二、吸附法 采用强碱性阴离子

13、交换树脂作吸附剂，突出的优点是耗电少，不受温度影响。但使用树脂量较大，年产1000t“溴”的工厂，约需20t干树脂。树脂价格高。 我国从1973年起，先后在青岛、羊口、连云港等地建成了初具规模的海水直接提溴工厂。第三问题 海水提镁 镁是一种银白色、质轻、强度大的金属，广泛用于飞机、火箭等航空航天制造业、冶炼（高纯度的氧化镁晶粒是炼钢炉用的优质耐高温材料）、机械制造业。镁是组成叶绿素的元素，对农作物的生长有促进作用。 镁在海水中的含量很高，浓度，仅次于氯和钠，总量为1800万亿吨。镁矿稀少，目前海水仍然是镁的主要来源。主要生产国家美国、英国、日本等。 海水提镁： 在海水中加碱，沉淀得到氢氧化镁，

14、然后注入盐酸脱水，获得氯化镁，电解氯化镁得到金属镁。此外，直接电解海水也可以得到氯化镁。 第四问题 海水提钾 钾用途： 1.钾肥重要肥料：促进代谢、增强植物的抵抗能力、肥效快，并能被土壤吸收、不易流失。 2.钾用于制钾玻璃：该玻璃(无色、难于熔化且不易腐蚀)常用于制造化学仪器和装饰品等。 3.钾制造软皂和医药等方面的洗涤剂或消毒剂。 陆地的钾盐主要分布在前苏联和加拿大，总储量几乎占去了世界陆地钾盐储量的90%。一些海洋国家对海水提钾不懈探求，但是陆地钾矿丰富，国际市场价格便宜，从海水直接提钾发展缓慢。 海水钾含量约为500万亿吨，远远超过“钾石盐”等矿物的储量，但海水中含钾浓度低（380mg/

15、L），一般用生产食盐后的“苦卤” 生产钾盐。采用有效的吸附剂富集海水中的钾，但均未获得重大突破（富集容量偏低、缺乏成功的解吸剂）。 我国钾肥短缺。20世纪80年代中期，中国专家合成了一系列具有“半冠醚”性能的分子，创造了多种类型的钾吸附剂，用于海水及海水型地下卤水体系提钾，取得了好的效果。1990年生产氯化钾万吨。 一般生产方法：蒸发结晶(以制盐后的浓海水为原料)、离子交换、萃取和吸附等，蒸发结晶为较为成功的生产方法。 第五问题 海水提铀 1kg“铀”所包含的能量约等于2500t优质燃烧的煤，铀是原子能工业的重要原料。铀在陆地上有开采价值的储量为100万吨左右(也有说200万吨)。海水提铀在2

16、0世纪70年代末已有相当规模。尽管海水中的铀含量为，总含量达40多亿吨。一、起泡分离法 将气泡送入溶液中，构成气泡的物质能与海水中的铀发生化学作用，溶液中的物质被气泡吸附，这样铀富集在气泡上而与海水分开，这种分离方法叫起泡分离法。需要外加捕集剂和用动力鼓泡，这在工程上难以做到，目前还局限于实验室范围内。 二、生物富集法 许多海洋生物有富集某些化学元素的能力。 牡蛎体内锌的含量比海水大万倍，一些浮游生物富集铀的浓度比海水大1万倍，如果把一种经过筛选和专门培养的绿藻放在海水中，在其生长过程中经X光照射，铀就可以不断地被富集于藻体中，此方法选择性好、获得容易、价格便宜、使用方便、而且没有废物。可以制

17、成“海藻过滤笼”，将其放在海流中，100m2过滤笼每天可以处理100万吨海水。前期在海水里培养了特殊的吸铀海藻，采用离子交换法再把铀从藻类中分离出来。 此外，日本还制造了一种特殊的过滤器，它们可以过滤出海水中所含的极其微小的铀离子。 三、吸附法 吸附法是选择合适的吸附剂，放到海水中，吸附剂将铀吸附，进而提取铀。目前使用的无机吸附剂就有几百种，主要有钛、铝、锌、锰、铁、铅等的氧化物、氢氧化物和碳酸盐。1g氢氧化钛吸附剂，能吸附铀。人工合成的有机吸附剂有间苯二酚砷酸树脂、砷酸-羟基芳香环纤维聚合体等。四、萃取法 用有机溶剂靠重力分离的提取（早期方法极不经济）。还有加金属氢氧化物等使之与铀一起沉淀的

18、共沉法、附着在气泡上的浮选法等。这些方法因海水含铀浓度小而收效不大。 海水提铀的小规模试验早已成功。日本1988已经提取达到10kg。 第六问题 海水的综合利用 海水提取元素三个来源：苦卤水、淡化浓缩水以及直接从海水中提取。 综合利用的趋势：原子能发电、废热用于海水淡化(蒸馏法)、从淡化排出的浓海水中提取各种物质。海水综合利用联合企业 海水用于工业：工业用水占城市用水的80%，工业冷却水占工业用水的80%，海水主要做冷却水，占海水总利用量的90%，其余是清洗、除尘用水。 海水用于部分生活用水：城市生活用水冲厕占35%，主要利用海水冲厕、冲道路、消防等。 海水用于农业：用于沿海盐碱地农作物灌溉。

19、美国研究出SOS7（一种海草）、SOS-10（海蓬子含油26%30%且油中含73%的亚油酸）；意大利利用海水浇灌白菜、甜菜；俄罗斯和日本用海水灌溉苜蓿；以色列用海水浇灌山地的果树、花生等获得成功；沙特东部海岸利用海水浇灌海蓬子方面已取得新突破。第三章 海洋资源开发技术第四节 海洋生物工程技术 海洋生物包括海洋动物(地球上约80%)、海洋植物和海洋微生物三大类。 按生物活动方式和栖息环境：底栖生物、浮游生物和游泳生物。 海洋生物有49个门类，至少16万种以上，而且许多种类为海洋所独有。例如底栖生物具有耐压特性，有些生物具有耐高温等特性。 除利用渔业资源外，还研究利用海洋生物的药物功能、工业原料开

20、发技术以及生物工程技术等。 第一问题 海洋生物资源 一、海洋生物资源及特点 定义：有生命的、能自行增殖和不断更新。 特点：能够通过生物个体的繁殖、发育、生长和新老替代，使资源得到更新、补充，具有一定的自我调节能力，保持生态平衡，因而是“再生性资源”或“可补性资源”。 种类：水产资源、浮游生物资源、微生物资源和药物资源。 1.海洋水产资源 也称海洋渔业资源：世界水产品约90%在海洋水域捕捞。每年从海洋中水产品获取8000万吨，大部分出自大陆架水域(海洋7.6%) 。有压力也有潜力。 2.浮游生物资源 浮游植物：悬浮于水中的微小藻类植物，多在水域上层，个体极小，繁殖快。 作用：利用阳光将二氧化碳和

21、水转化成淀粉和葡萄糖并释放出氧气。 浮游动物：指毫无或游泳能力很弱靠漂泊生活的小动物；个体很小、构造最简单、种类很多。 作用：吃浮游植物生活，对浮游植物的数量起到调节作用；对海洋有机物起到了积累、库藏的作用（植物蛋白转为动物蛋白）。 3.海洋微生物 海洋里体形微小、构造简单的低等生物（单细胞、简单多细胞和没有典型细胞）。例如细菌、放线菌、真菌等。 特点：分布广、种类多；繁殖快，代谢能力强；容易变异、适应性强。 应用： 产生有用物质：产生抗菌素、氨基酸、蛋白质，生产色素、染料、医药、船舶用涂料添加剂。 海洋细菌(腐生和寄生)：分解动植物尸体为无机盐，具有耐盐、耐压、耐寒等特性，有的还能发光。是小

22、型浮游生物的各种幼虫的食料。 特殊海洋细菌：例如清除海洋石油污染，目前发现约有40个属的细菌能够降解石油。 4.药物资源 中药：海马、海龙、珍珠粉等； 提取：用于抗生素（头孢）、治疗白血病（阿糖胞苷）、降低血压（麝香蛸素）、治疗糖尿病（鲸类胰岛素）等； 做分子探针： 用海洋生物分离的活性物质作为基础药物研究的“工具”或“分子探针”。 遗传基因资源： 海洋生物具有适应恶劣环境条件的特殊生理机能，许多生物，都能分泌特殊的化合物，使人类有可能提取出所需要的遗传因子。 二、海洋食物链 浮游植物（细菌或有机物）浮游动物小型鱼类大型鱼类更大型凶猛鱼类及海兽这一连串的联系，这最后一部分叫做最高捕食者或最终捕

23、食者。捕食者的个体数总是比被捕食者的个体数少（1/10法则）。各级生物死亡，经细菌分解又还原为无机物，成为浮游植物需要的营养盐类。 营养级数在不同海区可以不同(沿岸很少有大型鱼类而只是3级)、同一种生物，由于栖息环境不同营养级也不一样(磷虾在沿岸直接滤取浮游植物，但在外海以放射虫、有孔虫之类的原生动物为食，在营养级上由第二级变为第三级)。 三、海洋生物资源的经济利用 1.食品 人类所利用的总动物蛋白质约12.5%-20%来源于海洋生物资源。 2.农业 低值的海洋生物可制饲料或沤制肥料。海鸟粪含磷达20%是良好肥料。 3.工业 海洋生物资源在食品、酿造、纺织、造纸、涂料、印刷、医药、感光材料等诸

24、多领域都应用。例如鲸油可食用或高级润滑油；海藻提取碘、溴、稀土金属和放射性核化合物；珍珠、红珊瑚、角珊瑚制成首饰或工艺品。利用贝壳贝壳烧制石灰，用红树木材供建筑材料。第二问题 海洋生物工程技术 海洋生物工程技术：利用海洋生物或其组成部分生产有用的生物产品以及定向改良海洋生物遗传特性的综合性科学技术。 历史：兴起于20世纪80年代。 主要应用方向： 食物：改良海洋动植物遗传特性（洄游、生长速度、耐寒），为海水养殖业提供具有生长快、品质高、抗病害的优良品种；培育海水养殖品种。 环境：培养特殊用途的“超级细菌”（如清除海洋污染）、生产具有特定生物活性的物质。 医药：中国开发河豚鱼毒素、抗心血管病用的

25、藻酸双酯钠、人造皮肤等海洋药物。一、海洋动物 利用生物技术改良具有重要经济价值的海洋动物的遗传特性。 美国应用染色体组操作技术，获得不再洄游虹鳟鱼、三倍体牡蛎。加拿大已将抗冻蛋白基因转移到鲑鱼体内，而且可通过生殖细胞传递给子代；将生长基因转移到鲑鱼体内，使转基因鱼生长速度比对照鱼提高4-6倍。英国和法国也都能获得转基因虹鳟鱼。日本的鱼类单性发育技术获得很大发展。上述技术都应用于规模生产。 我国在贝类、虾类和鱼类多倍体育种方面也取得了一些成果。我国已有10多种海洋无脊椎动物诱导三倍体获得成功，还没有形成规模性生产。 二、海藻 大型海藻：成功从紫菜和海带中分离出原生质体并进行培养和细胞融合研究；大

26、型海藻质粒的发现和开发是藻类基因工程的基础。 微藻：许多种类具有重要的经济价值。如：螺旋藻用于营养食品、化妆品、蓝色色素；盐藻可以累积甘油和胡萝卜素；紫球藻是藻红蛋白来源藻之一，其所含多糖类具有的药用价值。 一些微藻：是海珍品如对虾、海参、鲍鱼和扇贝幼体等生长发育的饵料。 另一些微藻：是生理生化、代谢、发育和遗传学研究的极好材料（微藻繁殖迅速，平均世代时间为20min至数小时，繁殖易控制、种类多样、遗传变异性 ）。 三、海洋微生物 海洋微生物：广泛存在于海洋环境。 海洋微生物是医药物质资源（海洋细菌产生上午二十五碳多稀酸（EPA），降血压、扩张血管、降血脂、减少脂肪累积）； 一些海洋细菌：发光

27、基因已用于疾病诊断和环境污染监测；用基因工程制成抗弧菌疫苗、单克隆抗体等对诊断鱼、虾、贝的病毒性疾病等及预防其流行均效果明显。 美通用公司通过重组DNA构建含有4种质粒的“超级菌”，降解石油烃类的能力比野生菌高几十倍到几百倍。石油降解细菌自20世纪70年代开始，已发现40个属的细菌能降解石油。四、海洋药物研究 海洋生物的有些化合物在治疗疾病方面，具有不可替代的作用。 将小球藻中具有活性物质的与生长繁殖较快的进行细胞融合，得到的新小球藻含有所需的物质又繁殖快，从而获得大量的防止血液凝固、降低胆固醇的生理活性物质。 美国国立卫生研究院研究所：一种海蘑菇可提取抗癌物质；海绵体含有上百种生理活性物质中

28、不少是强抗菌、抗病毒和抗癌物质。从与海绵共生的细菌中分离出抗白血病和鼻咽癌的生理活性物质。 我国海洋药物开发技术已跻身于世界先进的行列。人工皮肤以及治疗心血管和癌症的海洋药物。五、海水养殖生物疾病的诊断与防治 生物技术用于海水养殖生物的疾病诊断和防治。 核酸探针：是指带有标记物的已知序列的核酸片段，它能和与其互补的核酸序列杂交，可用于待测核酸样品中特定基因序列的检测；每一种病原体都具有独特的核酸片段。 单克隆抗体：选择专一抗体的细胞进行培养，得到由单细胞分裂增殖而形成细胞群即单克隆。单克隆细胞将合成一种决定簇的抗体，称为单克隆抗体。 疾病防治：培养转基因抗病优良品种；重组核酸疫苗可以获得大量理

29、想疫苗；抗冻蛋白基因和生长激素基因的转移已取得成功；国内外抗病基因转移的研究工作也在进行。第三章 海洋资源开发技术第五节 海洋空间利用技术 海洋表面积亿km2占地球表面71%；海洋体积为亿km3，比海平面以上的陆地体积要大10多倍。 海洋空间利用：利用海上、海中、海底和海岸带的空间用作交通、生产、储藏、军事、居住和娱乐场所的海洋开发活动。 历史：20世纪60年代随建筑技术提高、建筑材料性能改进、陆地空间拥挤等海洋工程技术发展起来；海运历史2000多年了。 优点： 地价便宜无需搬迁； 隐蔽性能好，利于军事； 温度稳定，利于建造海底仓库和危险品仓库等。 缺点：海洋工程建设的技术难度大和投资大。 第

30、一问题 海洋运输空间一、海港码头 世界贸易中海港码头起着重要的作用。世界上每年都在扩建和增建新海港。目前全世界共有3000多海港，最大的海港是荷兰的鹿特丹港。 海港一般在岸边建筑，近代出现了海中人工岛码头。如日本的神户，整个码头总面积 241万平方米，可同时停靠28艘万吨级货轮；巴西阿雷亚-布朗码头建在离岸处；在北海油田，采用美国壳牌公司设计的浮动码头，供油田转运石油。 二、海上航海运河 海运成本低、没有通过能力限制等优势。我国拥有万公里的大陆海岸线，海上运输是我国国际贸易的主要运输方式。 目前世界上有两条著名的航海运河： 一条埃及开凿的苏伊士运河，长173km，它把地中海和红海连接到一起，使

31、大西洋到印度洋的距离比绕道好望角缩短了8000km； 一条南北美洲之间的巴拿马运河，长，沟通大西洋与太平洋，比绕道南美洲缩短航程10000km。三、海底隧道 海底隧道，既可通汽车，又可通火车，除了运输速度大大提高外，还避免了水面轮渡的种种弱点（天气影响、战争易受攻击、速度比较慢等）。 海底隧道的施工方法有两种：一种是在海底的地下，采用钻机在海床上钻洞；另一种是沉埋管道，将预制好的钢筋水泥管道铺设于海底的地面上，用特制的钢架固定在海床上。也把管道设在海中的设想。 主要分布在日本、美国和西欧一些国家。 1987年日本建成世界上最长海底隧道-青函隧道，把北海道和本州两个大岛连起来，总长（海底部分23

32、.3km ），使交通由过去的缩短到50min，耗资37亿美元。 英吉利海峡最窄处多佛尔海峡仅宽33km。英吉利海峡海底隧道1987年动工，1993正式通车。这项工程由三条隧道组成，两条直径各的火车隧道和一条直径为的服务隧道，全长53km，其中38km要在海底40m深的岩层中穿行。竣工后从伦敦到巴黎之间的行程由7h缩短到 3h。工程耗资170亿美元。英国终于完成了与欧洲大陆的首次连接。 香港在香港和九龙之间修建了一条海底隧道。长1400m，由14节长100m、直径的预应力混凝土管段连接起来。管子在陆地预制然后逐段铺设。 另一种悬浮隧道：一是模仿浮式结构建造若干巨大的水中浮体，然后用钢管将隧道牢牢

33、固定；第二方案是把特制的防水沉箱沉入峡湾海底，然后用粗大钢管与隧道相连，使其稳固。四、海上机场 优点：节约用地；减轻城市污染；周围没有高大的建筑提高飞机升降的安全性。一般有四种方式： 1.围海式 在浅海岸边用堤坝把海滩围起来，抽出海水，再填上一些土石构成。低于海平面，造价低廉，但易遭风暴潮的袭击。 2.填筑式 把陆地上大量土石填入浅海，先建人工岛再建机场。如长崎海上机场以及英国伦敦的第三机场。 3.桩基式 钢桩打入海底，在钢桩上建造高出海平面一定的桥墩，在桥墩上建造飞机场。如美国纽约拉瓜-迪亚-机场就是在水深12m的海中打下了3072根钢桩建成。 4.漂浮式 机场漂浮在海上，采取半浮式浮体作支

34、柱在支柱上面连接架成机场。整个机场用索链锚系于海底。这是海上机场的最新结构形式。 美国正在设计论证超级海上机场。这一海上机场具有超级规模、先进设施、自航定位、平战结合等一系列特征。该机场全长1600m，宽250m，足有45艘航空母舰那么大。 该机场的跑道（起/降主甲板）能承受比航母大35倍的冲击载荷。美国专家经概算，建造该海上机场的费用约50亿美元。挪威的一家海运公司，进行该机场的方案设计和可行性研究。波音公司也将成为该项目的合作伙伴，承担其中10%的份额。五、跨海大桥 海上桥梁一般采用多桥墩支撑钢架式和少桥墩拉索式钢铁大桥。由于海洋里的风浪和海流不利于修建多个桥墩，因此，跨海大桥多采用拉索式

35、钢铁吊桥。 被称为世界二十大奇迹之一的美国旧金山大吊桥，它横跨金门海峡。于1988年建成通车的世界第一长桥是日本连接本州和四国的岛际大桥-濑户大桥，整个工程耗资170亿美元。 六、海底通讯网 海底电缆一般指通电报、 的海底通信电缆。1851年11月，世界上第一条海底通讯电缆横跨英吉利海峡。 20世纪80年代末，全世界共有100多条海底电缆，总长度约15万海里。 随着光纤通信技术的发展，出现了海底光缆。海底光缆与海底电缆相比，具有成本和维修费用低的优点。长距离海底光缆采用再生中继技术，具有品质好、可靠性强、抗电磁干扰、容量大、耐海水腐蚀等优点。 光纤通讯可传输数据、图像等信号。 第二问题 生活和生产空间一、人工岛与海上城市 海上人工岛就是在近岸浅海水域(水深不超过20m)用人工筑成的海岛。 海上城市：是工业、商业、科研、居住、娱乐等人类社会活动的综合体。 人工岛：是特殊行业用地向海洋的延伸，如：大型船舶开敞深水港、机场、海上油气开发、海底煤铁矿开采、大型电站或核电站(解决冷却水和污染问题)等。人工岛大多由栈桥或