1.海洋──人类未来的财富

海洋是人类可持续发展的重要基础。浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和xx资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人。

开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资源短缺和环境恶化等一系列难题的重要途径。在陆地资源日渐枯竭的今天，海洋正成为人类繁衍发展的生命线。

（1）海洋石油和天然气

海底石油储藏量约1350亿吨，天然气约140万亿米3，约占世界油气总量的45%。目前，海上油气开采量约占全球油气开采量的30%。

（2）海洋金属矿藏

海水中溶解有80多种化学元素，被誉为“液体矿山”。海水中可提取镁、钾、铀、锶等各类矿物达5亿亿吨。

海底有大量锰结核，也称多金属结核。锰结核是20世纪70年代才大量发现的深海矿产。褐色的锰结核，外观象土豆，切片来看，一层层的又象葱头。这种结核体往往是以贝壳、珊瑚、鱼牙、鱼骨为核心，把其他物质聚集在周围。生长速度很缓慢，大约1 000年生长1毫米，有的100万年才生长4毫米。锰结核含有锰、铁、镍、钴等20多种元素。其经济价值很高，广泛分布于水深4 000～6 000米的海底，总储量估计约为3万亿吨。

现在一般利用采矿船来开采锰团块。装有深海电视的采矿机在海底收集锰团块，通过软管抽气像吸尘器一样，把锰团块经软管连续地吸到水面上的采矿船中，每天采矿量可达3 000吨。

（3）海洋生物

在生物资源方面，海洋中存活着20多万种生物。专家测算，海洋的初级生产力每年为6 000亿吨，其中可供人类利用的鱼类、贝类、虾类、藻类等，每年为6亿吨，而现在全世界的捕捞量仅为9 000万吨左右。海产品已成为人类生活中不可缺少的重要食品来源，目前海产品提供的蛋白质约占人类食用蛋白质的22%。在不破坏生态平衡的前提下，海洋每年可以产出的水产品足够300亿人食用，海洋向人类提供食物的能力等于全球所有耕地提供农产品的1 000倍。

不仅如此，包括鱼类在内的海洋生物，已成为新型xx和保健品的原料来源，引起国际医药界的日益关注。据估计，从海洋生物中可提制的药品将达2万种之多，世界各国为此展开了激烈的竞争。

（4）海洋能源

除石油、天然气外，海洋蕴藏着巨大的动力能源。据估算，可供开发利用的总量在1 500亿千瓦以上，相当于目前全世界发电总量的十几倍。其中，波浪能为700亿千瓦，潮汐能为27亿千瓦，海流能为1亿千瓦，温差能为500亿千瓦，盐度差能为300亿千瓦。海洋能具有安全、无污染和可{yj}利用等优点，具备良好的开发前景。

另外，海水中含有200万亿吨重水，其中所含的氘是受控核聚变的宝贵原料。核聚变能是被广泛看好的21世纪全球电力的一个重要来源。

2.海水化学资源概况和海水利用

海洋化学也称化学海洋学，它是海洋科学的四大基础学科之一。海洋化学研究海洋环境中化学物质的分布、转移、循环的规律及其在开发利用中的化学问题。海水的成分非常复杂，全球海洋的含盐量就达5亿亿吨，还含有大量非常稀有的元素，是地球上{zd0}的矿产资源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提，目前，全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、食盐5 000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨，总产值达6亿多美元。水是生命之源，世界上缺水的地区越来越多，海水淡化已成为获得淡水资源重要的途径，所有这些都是海洋化学要研究的，海洋化学的研究和海洋开发正方兴未艾，必将越来越多的造福人类。

水荒目前已成为世界性的问题，是制约社会进步和经济发展的瓶颈。据统计，全球用水总量每15年就翻一番，到2030年地球上将有1/3的人口面临淡水资源危机。地球的表面虽然有71%被水覆盖，但其中96.5%是海水，还有15%是咸水，在余下的2.5%的淡水中，又有69%是人类难以利用的两极冰盖。人类可利用的淡水只占全球水总量的0.77%。有人比喻在地球这个大水缸里可用的淡水只有一汤匙。合理节约用水是可持续发展的重要课题，然而，节水并不能增加淡水的总量。大量地利用海水自然而然地就成为21世纪解决淡水缺乏的主要途径。

海水利用包括海水直接利用、海水淡化和海水综合利用，以及海水农业等。

海水直接利用是用海水代替淡水作为工业用水和生活用水。到21世纪上半叶，随着海洋生物污损防治技术的提高和耐腐蚀材料的进一步发展，沿海城市的绝大部分工业冷却水都将采用海水。海水冲厕会得到大面积推广。

海水淡化是海水利用的重点，到了21世纪中叶，也许我们会看到这样一个景象，每个岛屿或缺水的沿海城市都建有海水淡化工厂。这些工厂里大多采用蒸馏法和反渗透技术来制取淡水。到时候全世界使用的水资源中有1/5以上来自海洋。反渗透法是利用孔径比纳米还细小的半透膜滤去盐分来制取淡水的。另外，还有人设想由于反渗透法制取淡水是在一定的压力下实现的，假如把海水淡化装置放在海底，就可以利用海水自身的压力来获取淡水，对海上城市或石油钻井平台非常实用。出海远洋只要带一台海水淡化设备就可以满足船上的淡水供应。采用蒸馏法制取淡水，主要是利用热能来实现的，在有核电站和热电厂的条件下采用这种技术可以充分利用电厂余热大大减少能耗。

3.海水淡化技术

淡水危机甚至比粮食危机、石油危机还要来势汹汹，解决淡水资源问题早已提到了人类的议事日程。在这种背景下，把海水、苦咸水等含高盐量的水转化为生产、生活用水的海水淡化技术得到空前迅猛的发展。目前，淡化海水的方法已有十种之多，下面介绍的是其中最为主要的几种。

①蒸馏法 蒸馏法虽然是一种古老的方法，但由于技术不断地改进与发展，该法至今仍占统治地位。蒸馏淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。根据设备可分为蒸馏法、蒸汽压缩蒸馏法、多级闪急蒸馏法等。此外，以上方法的组合也日益受到重视。

②电渗析法 亦称换膜电渗析法该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5 mm～1.0 mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。

③反渗透法 通常又称超过滤法，是1953年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用半透膜只允许溶剂透过、不允许溶质透过的特点，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的{zd0}优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美、日等发达国家先后把发展重又转向反渗透法。

4.我国的海水淡化事业

我国是世界上少数几个掌握海水淡化先进技术的国家之一。自20世纪50年代以来，我国开始研究海水淡化技术，连续几个五年计划都将此项研究列入国家科技攻关项目，并将其列入《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》。经过40余年的发展，我国不但建立了海水淡化科研基地，培养和锻炼了专门人才，而且在海水淡化领域取得了令人瞩目的成绩，奠定了我国在海水淡化领域的世界强国地位。

目前我国在海水淡化技术上的成就大致有：国内相关单位对多级闪蒸的设计和模拟进行了广泛的研究，积累了多级闪蒸设备运行和管理的丰富经验；低温压汽蒸馏经过了三代小型样机的研制，积累了丰富的设计和加工运行经验。特别是经过“九五”科技攻关，解决了压缩机的设计和制造技术，开发的蒸汽压缩机已经达到国外同等容量产品的先进水平；成功地开发了蒸发管与管板的弹性密封连接装置；开发了高效低阻力的液体分布装置。

我国的反渗透海水淡化技术进一步得到完善。目前已经比较完整的掌握了海水淡化工程设计的相关参数，并开发了较为丰富的工程化技术，具备了相当的产业化基础。

此外，在海水淡化上我国还拥有多项自主知识产权。经过多年的技术攻关，攻克了膜法反渗透水处理技术、三元扭曲叶轮制造技术、高性能蒸汽压缩机等海水淡化重要技术和设备，已经拥有50多项技术专利。可以这样说，历经几十年的研究探索，我国已培养和造就了一大批海水淡化专门人才，组建了一些专门科研机构。如以蒸馏淡化研究为主的国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所、天津大学以及以反渗透技术为主的国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心等单位。这些单位完成的一批海水淡化工程推动了国内海水淡化产业的发展。淡水资源匮乏是一个世界性的问题，我国也一样，特别是沿海地区和海岛，淡水的供需矛盾非常突出。我国的海水淡化事业的长足发展使我们深信：有海洋，我们就有水喝！

摘自人民教育出版社教师用书