书城自然科学海之馈赠:海洋资源大观
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第11章 取之不尽的海水资源(2)

海床中也有丰富的淡水资源。例如,在福建南部古雷半岛东面的菜峪岛,在这个岛不远的地方有个奇异的淡水区,叫“玉带泉”;在美国佛罗里达州和古巴之间也有一个圆形淡水区,无论是水色还是温度,与周围都有区别,所以人称“淡水井”。当然,关于开采海底淡水资源,国外是有一些成功经验的。例如,美国夏威夷利用遥感技术,在海底发现多处淡水露头,解决了夏威夷火奴鲁鲁市的淡水不足问题;希腊在爱琴海海域,打出多处淡水井,缓解了当地的干旱问题。

所谓海底淡水是指自然界贮存于海底之下、具有较大空隙度的地层或构造中的淡水资源,及其沿着这些含水地层或构造在海底的出口喷涌而成的海底淡水泉或渗泄而成的弥散型海底淡水泉。其实海底淡水资源的生成、聚集和保存是需要一定条件的,尤其是地质条件。原生的地表淡水需运移、过滤、储存到海底的盖层地区才能保存,因为这些盖层地区有一定的保护作用。与陆棚边缘相比,新生代近岸区海平面不断发生变化,这个过程为河口海底淡水的形成创造了良好的条件。当然,淡水短缺问题已经是属于全球性的问题,各个国家都在为此付出自己的努力。

经过20年的研究,前苏联地理学家里沃维奇得出结论:全球年降雨量有很大一部分降到海洋里,也就是与海水相混合,而其余的部分里又有一部分被太阳蒸发,回到大气中。海底淡水资源的生成、聚集和保存需要一定的地质条件,只有很少一部分淡水或者处在地表的河流湖泊里,或者流入地下成为补充的地下水。而所有这些水有很大一部分并没有参与其他方面,而是直接流入大海,也有一部分储存在人口稀少的地区,真正为人类所用的并不多。由于淡水资源严重缺乏,分布又不均匀,所以,目前世界上有很多国家和地区正面临缺水的困境,问题相当严重。

当然,国民经济的发展和人民生活都离不开淡水。其中使用淡水最多的就是农业,另外工业的发展也需要水资源做支撑。同样,人的生活需要大量的水。所以,节约用水是非常必要的。

在世界上的一些干旱地区,水资源严重缺乏。从历史上来看,很多国家因为淡水资源而引发冲突,甚至还引起了战争。从这一方面,我们就能看出,如果没有淡水资源,一个国家是无法发展的。

深层海水的开发前景

在地球的所有水资源中,海水占绝大多数。因此,人类最为关心的一个问题就是如何合理、充分利用海水资源。如今,在一些发达国家,利用深层海水产业已经慢慢发展起来。

在海洋深处,由于受到上部海水的阻挡,所以阳光无法到达,这就导致水中生物远远少于浅层,特别是那些喜阳性的浮游微生物。这种情况必然使海水中有机物的分解速度快于被生物吸收、合成的速度。因此,深层海水中含有非常丰富营养成分,如氮、磷……同时,阳光不能达到海底会使深海水温度较低,但比较干净,所含的有害病菌也是非常少的。

由于深层海水有如此多与众不同的地方,所以人类因地制宜,开始发展最为适合的养殖业。最初,人类对饲养生活在水深300米以下的鱼类是非常头痛的,然而现在人们利用深海水进行养殖,解除了之前的后顾之忧。例如,银大马哈鱼,之前虽然人们进行了很多人工养殖的尝试,但都以失败而告终,但现在它们在深层海水的养殖槽里生活自如。而之前只能在深海中生长的红珊瑚,如今也能在日本深层海水研究所的养殖场里健康地生长。如此种种都显示出了深层海水养殖业的潜力是非常巨大的。

由于深层海水营养丰富,而且有害病菌非常少,所以适合生产健康食品。根据一些资料,我们可以得知,日本高知县每天从深层抽取海水,用来生产豆腐、酱油、成菜和清酒。人们发现,深海水不仅发酵快,而且制成的食品也是别有一番滋味的。当地一种清酒,叫“土佐深海”,就是利用深层海水为原料而制成的。与其他酒类相比,这种酒的最大特点就是酒中的酵母菌总是活的,口味柔和,为众多女士所喜爱。另外,通过努力,人们还开发了一种水果味的深层海水饮料,由于口味独特,也受到了众多消费者的喜爱。

通过研究发现,深层海水还被用于发电。科学家们曾经做过这样的实验,先使用海洋表面的温暖海水来加热酒精等工作介质,使其蒸发变为气体驱动涡轮发电机,然后用深层海水冷却已蒸发的工作介质,让其循环反复使用。最后,取出深层海水和同量的表层水,就可以发电。然而,这种技术还是存在缺陷的,需要科学家的进一步研究和开发。

综上所述,利用深层海水来发展经济已经成为一种趋势并有望得到非常好的发展,但这还是需要人类各方面努力的。

§§§第二节打开海洋“生命之泉”

苦咸海水变甘泉:海水淡化

虽然从表面上来看,海水在地球上所占的总量非常多,但是由于其无法被人类食用,所以无法引起人类的重视。

随着经济的不断发展和人口的不断增加,人类所需要的水资源越来越加。虽然现在的供水量比以前增加了不少,但其仍然无法满足人类的需求。

在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!”的确,水资源短缺必然威胁着人类各个方面的发展。为什么地球上大部分为水域面积,但是却又面临水危机呢?当然这是有原因的。所存在的这些水大部分都是海水,由于海水含盐太多,不仅不能为人食用,而且也不能用于土地灌溉。如果人类不慎食用了海水,不但不能解渴,反而会渴得更加厉害。当含盐分的水进入体内,随即从肾脏变成尿排出体外,然而人体肾脏排泄盐的功能是有限的,所以如果盐度过高,不仅过于口渴,而且生理上要求补充淡水把留存体内的盐水稀释。如果得不到及时解决,可能会出现脱水的现象,甚至还会引发抽搐、耳聋、视觉模糊、精神紊乱,甚至死亡。这是得不偿失。

如何才能让海水被人类正常的使用呢?当然,这需要海水淡化。

所谓海水淡化就是去掉海水中过多的盐分。早在16世纪,人类就想出通过海水淡化的办法来使用海水。当时,英国女皇颁布一道嘉奖令,谁能想出廉价的淡化海水的办法,可以得1万英镑的奖赏。当然,过了接近400年,仍没有人拿到这笔奖金。为什么会这样呢?原来困难的不是海水淡化办法,最困难的是没有廉价的方法。

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。在日常生活中,我们所需要的饮用水含有人体需要的硫酸钾、硫酸镁、碳酸氢钠等微量元素。然而,蒸馏出来的水成分过于单一,如果长久被人饮用,必然会有害身体健康。所以,当船员在出行的时候都会带上充足的饮用水。

如今,淡化海水最普遍的方法就是采用低温蒸馏法。众所周知,高山上煮东西,压力小,不到 100℃就能开了。所以如果再把气压降低一些,水沸腾的温度会更低。

另外,如果把行船的废气废热用在低温蒸馏机上,就能得到廉价的淡水。另外,还有一些其他的海水淡化方法,如电渗析法、反渗析法、冷冻法……在所有的这些方法中,最普遍的是低温蒸馏法。而日本主要用反渗析法,通过反复试验,这种方法可以获得较为廉价的淡水。

当然这个“廉价”只是相对过去而言。与自来水公司提供的水相比,它还是比较贵的。所以,这仍没有达到英国女皇制定的标准。