书城自然科学科学奥秘丛书-海洋工程
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第5章 海洋——资源的宝库(1)

世界最大的盐库

喝过海水的人,都清楚海水是又苦又咸的。那么人们会问:海水这种溶液中究竟含有什么元素呢?科学家经过测试,发现海水中含有八十多种元素,其化合物的种类则更多。海水中的元素含量是不同的,有的丰富,而有的微乎其微。氯、钠、镁、硫、钾、钙、溴、碳、锶和氟等11种元素的含量占海水中全部元素含量的99.8%~99.9%,是海水中的主要元素。我们提到海水咸,是因为海水中含有很多氯化钠(即平时吃的食盐);海水苦,其味主要来自氯化镁(“点”豆腐用的卤的主要成分)。

食盐是人类普遍食用的调味品,是人体不可缺少的物质。据科学家统计,一个健康成年人每天要从各种饮食中吸收5~20克的盐分。这些盐分能维持人体血液的渗透压,促进血液的循环,保持新陈代谢的正常进行。

食盐也是基本的化学工业原料,纯碱、烧碱、制造肥皂、精炼石油、炼钢和炼铝、盐酸及化学肥料氯化铵等都是以海盐为原料的。可以说,在化学工业中,凡是用到钠和氯的产品,绝大多数都源于海盐。所以说盐不但是人类生活的必需品,而且是化学工业之母。

我国拥有漫长的海岸线,沿海有许多海滩平坦、广阔,多晴朗干燥的天气,发展海盐生产有着极其有利的条件。因此,海盐产量居世界首位,而且利用海水制盐已有几千年的历史。相传海盐的制取起源于山东沿海。那里的居民在长期生活中发现海水煮干后遗留下来的白色粉末味咸而醇,以后逐渐形成了制盐业,生产的方式也由小规模的煮盐演变为大范围的晒盐。

海岸地带,地势辽阔平坦,有大量的土地可以开辟为盐田,成为晒盐的巨大工厂。加之海滩是由细泥沙构成的不易漏水的淤泥质滩地,当地蒸发量大,降水少,阳光照射充足,干旱季节明显,那么取海水晒制成盐就更为有利了。

晒盐的露天工厂是由排列整齐的块块盐田组成的,一部分盐田是蒸发池,另一部分盐田是结晶池。海水纳入蒸发池后,经过风吹日晒,使海水中盐的浓度达到饱和,然后让海水进入结晶池继续蒸发,最后在池底结晶出晶莹雪白的食盐。有的沿海国家因地理、气候等条件不适合于盐田法制盐,研究发展了蒸馏法、电渗析法或冷冻法制盐工艺。总之世界各国盐的来源最主要的是大海。

许多国家在晒盐的同时,进行盐田卤水的综合利用,即由盐田卤水中回收镁化合物、卤化物和其他盐类的化学工艺。经过近一个世纪的研究发展,已相当成熟,在盐田附近建立了许多小型化工厂。然而每年用于晒盐的海水还不到两立方千米,晒盐后剩的卤水,仅占原海水体积的1/62,且分散在世界上数以千计的盐田。因此,盐田卤水的综合利用,尚不能真正形成大规模的海洋化学工业。

未来的粮仓

生命不可能离开蛋白质。在茫茫的大海中,可供人类利用的极其丰富的各种生物资源,约有二十余万种,其中海洋动物16~17万种,还有3000~4000种海洋植物。

无论是海洋动物资源,还是海洋植物资源都是人类的食物来源,海产品中的鱼、虾、贝及其他动物产品,不仅肉嫩、味美,而且营养丰富。它们含有大量的蛋白质、脂肪、维生素和钙、磷、铁、碘等物质元素,这些物质和元素都是人体必需的。如果人类能开发利用这些动植物资源,就能满足人类对蛋白质的需要。

科学家试验证明:人工繁殖海藻,一公顷海面就可以获得20吨蛋白质,相当于在陆地上种植40公顷大豆所提供的蛋白质。据统计,仅在世界近海水域,海藻的产量就比全世界小麦的产量高出20倍。

在南极人们又发现了大量的南极磷虾。这是一种不大的海虾,一般长4~6厘米,最长也只有9厘米左右。它们体色很美,呈透明的粉红色,腹部还有发光器,可以发出蓝色的光。这种虾虽然小,营养价值却很高。新鲜带壳的南极磷虾,含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类以及各种氨基酸,而且主要氨基酸的含量比牛肉、对虾还高。10克磷虾所含的蛋白质,相当于200克牛肉所含的量。磷虾味道也很鲜美,可以直接烹调菜肴,也可以用它制虾油、虾酱、虾糕等食品,而且还可治疗动脉硬化等疾病。这种虾的蕴藏量很大,有人估计有50亿吨,并且预计每年捕捞一亿吨到一亿五千万吨,对资源不会有什么影响。但是这种动物资源至今才被人类所开发利用。

由此可见,海洋在未来将是人类食物的大仓库。

根据科学家们的调查和研究,海洋里有许许多多的动物和植物,每年繁殖的总量达几亿吨至几十亿吨。现在,人类每年只利用了其总量的2%左右。

如果人类能在提高海洋动植物产量的同时,在不破坏生态平衡的条件下,对可利用的海域实行“耕作”,在海洋里兴办海洋农场,海洋就能成为浩瀚的高产的蛋白质生产基地,那么,海洋每年可以向人类提供上百亿吨的食物。

那时,人类再也不用为粮食而发愁了,粮荒矛盾就可以趋向缓和了。

海洋不仅是人类的蛋白质加工厂,也是人体所需的各种微量元素的宝库。自从人类发现碘以来,几乎在所有的海洋生物中都发现碘的存在,尤其在海藻中,海藻以高含碘量为其主要特征。

我国内陆地区许多人患有甲亢病,根本原因就在于很少吃到含碘丰富的水产品,并且当地土壤中又极缺碘,如果能向人们提供大量含碘丰富的海藻加工食品,那里的甲亢病就可能得到缓解。同时还可以为国家节约数亿元用于进口碘化物的外汇。

海洋是一座十分宏大的蛋白加工厂,它日夜不停地制造着人们急需的各种各样的蛋白质、脂肪、维生素、各种微量元素等产品,难道海洋生物资源真是“取之不尽,用之不竭”的吗?

从整个海洋生物资源角度分析,海洋生物具有延续物种的特点,只要外界环境适宜它们栖息、生长和繁殖,海洋生物就能生生不息,永无休止地繁衍下去。当然,在海洋生物进化的历史长河中,无数种类灭绝了,又有无数的种类兴盛了。我们现在能看到的许多被称为“活化石”的种类,就是生物进化过程的生动说明。

所以,我们应该珍惜为人类提供丰富食品的海洋生物和有利于它们生存的海洋环境,不要轻易污染海洋,破坏海洋的生态平衡,这样,人类就可以有目的地、按计划利用和开发这一座宏大无比的蛋白加工厂,为人类提供更丰富、更优质的营养食品。

海底药库

人们虽然了解深山老林里百草丛生、药材遍地,却很少有人晓得海洋也是人类取之不尽的医药宝库。你看那穿游如梭的鱼虾,在暗处闪烁着奇光异色、百态千姿的海藻珊瑚,它们就是地上人间的神农氏们遍尝过的百草。那么,在这个绚丽多彩、万物竞生的海洋里有哪些生物可供人医伤治病呢?让我们按照它们的家谱来简略地介绍一下吧。

细菌是海洋里广泛生长的微生物,从表层到深海都有它们的踪迹。其数量之大,不亚于陆地细菌。据统计,每立方厘米海水中就有100万个细菌。这些繁殖迅速、充满活力的微小生命很有希望成为新型抗菌素的重要来源。因为目前已有人从中提取出了头孢霉素,其杀菌力之强,能足以制服连青霉素也奈何不得的葡萄球菌!

海洋里有上万种藻类,它们虽然结构简单,却含有极为丰富的钾、钙、磺等的无机盐和甘露醇、蛋白质、氨基酸、胶质、维生素等营养物质和医药有效成分。海藻类药物对多种疾病有很好的疗效。如海带、昆布可治高血压,石莼、浒苔、紫菜能显著降低胆固醇,鹧鸪菜煎剂广泛用于驱蛔虫、鞭虫,马尾藻的提取物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有抗菌活力,一些海藻则对胸腺炎、流感病毒有抑制作用。到目前为止,已证明可用于制取抗生素的海藻不下二三百种。科学家还认为,食用巨藻、海带和鹿角菜来预防放射性锶90引起的骨癌。

海绵动物中的沐浴海绵质地柔韧,富有弹性,吸水性强,用来代替药棉,经久不坏、经济实惠。国外还从多种海绵中提取出了广谱抗菌物质和抗癌药。

腔肠动物中的水母、海葵、珊瑚都可药用。海蜇味咸、性平、有消痰行积、止带祛风之功,还可治小儿积滞和风疾丹毒。海边常见的一种海菊花又叫布局海葵,可用于痔疮、白带过多。珊瑚能治痢疾和痔疮,民间对此早有流传。

海蚯蚓(沙蠋)是一种环节动物,它不仅形似陆地上的蚯蚓,而且与之有远亲关系。海蚯蚓的主要功能是解毒,常用于痈疮毒肿。

软体动物中的药用者是很多的,如海珍品鲍鱼,壳称石决明,是重要的中药,能治疗高血压、眩晕、夜盲症、外伤出血。味道鲜美的鲍鱼肉可调经、调便。红螺、肯螺、响螺、宝贝、贻贝、珍珠贝、牡蛎也有清热解毒、平肝明目的功效。蛤蜊油专治烫伤,蛤蜊粉是妇科良药。乌鱼骨(海螺蛸)和墨囊用于人体各部止血,具有特效,珍珠粉治鼻咽癌、子宫癌已初见成效。我国还成功地从短蛸和某些蛤类的组织中提取出抗肝癌、肉瘤的物质。

每逢夏秋季节,鲜嫩的对虾、梭子蟹、青蟹、龙虾等陆续上市。这些人们日常食用的海产品可用来治疗伤痛、溃疡、脚癣、水肿等。有一种头戴盔甲、尾似利剑的甲壳动物,叫中国鲎,产于我国浙、闽、粤沿海。它全身无废物,肉可治脓疮、白内障,壳可用于跌打伤,内脏中的胆可治风癞疾。

苔藓虫是一类群体生活的动物,在中药上称海浮子,是治疗老年慢性支气管炎的良药。

棘皮动物中的一些品种如海参、海星、海胆、蛇尾也有药用价值。海参顾名思义是海中之参,蛋白质丰富,营养价值极高,既是海味珍品,又是高级滋补品。海星、海胆、蛇尾内有抗癌物质,海星还能治胃肠溃疡和癫痫。

最近我国医药工作者发现从海星中提取的有效成分能使人体精子失去活力,可制成避孕新药。另外,用海星明胶代替血浆的研究也已获成功。

人类利用海鱼制药已有很长历史了,鱼肝油就是从鲨鱼等海鱼脏提取的。鱼身上还可提取脑磷脂、卵磷脂、细胞色素C等药物。海马、海龙能壮阳补肾、舒筋活络、止血催产,是名贵中药。海水鱼中有200多种能分泌毒液。常听人说“拼死吃河豚(鲀)”,可见鲀鱼肉美,却有毒。尤其是春冬生殖产卵期间的个体毒性更烈,大有食而丧生之危险,然而正是这种毒可制成很好的局部麻醉剂。其他有些鱼类的毒素制成的麻醉药甚至比常规药剂的效能高20万倍。

海蛇、海龟都有滋补强壮作用。海蛇浸酒擦身可治风湿、产后风。玳瑁是治痘毒、疔疮的上等药材,海龟板可治结核、溃疡、肝硬变、咳喘等。

海洋中的庞然大物——鲸以及海豹、海狮、海豚等海兽浑身是宝,它们的肉含丰富的脂肪和蛋白质,内脏可制维生素补剂,骨可制骨粉。尤其是抹香鲸,体内能产生一种叫龙诞香的分泌物,是名贵的香料,也是医治咳喘、气结、心腹痛的特效药。据研究,龙诞香和海豚油对某种癌变有抑制作用。

此外,雄性海豹和海狗的生殖器俗称海狗肾,有补肾益精之功。不久前,我国医药部门以鲸、海豹的骨为原料,研制出疗效显著、安全无毒的风湿病新药,其有效率达90%以上。

明天的水源

水是人类生存不可缺少的重要物质,也是工农业生产和科学技术发展必不可少的条件,随着现代化工业的发展和人口的不断增长,许多国家和地区的需水量已超过其天然淡水来源。

全球水量中,淡水仅占3.4%,淡水中有68.9%是固体的冰川水,真正可以利用的淡水资源,仅占地球水量的十万分之一。目前全世界60%的地区面临供水不足,约有四十多个国家12亿人口在闹“水荒”。长期以来,人们把水看作是取之不尽,用之不竭的天授之物。事实上,世界的“水荒”正在不断地加深,威胁着人类的生存。根据水循环和水量平衡原理,水,这种可以再生的资源,其数量还是有限的。为了解决水荒,寻找淡水资源,许多国家采取了不少措施。目前,海水淡化技术已比较成熟,因此世界各国对海水淡化寄予了极大希望,在21世纪有可能成为沿海城市的主要淡水来源。

海水最重要的资源中,主要是水。所谓海水淡化,就是除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程,又称海水脱盐。

海水淡化的方法很多,主要有蒸馏法、电渗析法、溶剂萃取法、水合物法及离子交换法等。目前,世界上采用的最主要的方法是蒸馏法。

我们知道,海水在阳光的照射下有强烈的蒸腾作用,蒸腾的水汽在天空遇冷便凝结成小水滴,小水滴再在一定的天气条件下形成降水——雨。海水又苦又咸而雨水却是不咸不苦的天然淡水。根据这个原理,科学家发明了蒸馏淡化法。