第六章璀璨奪目的海洋寶藏（2）
海水製鹽
人必須每天吃鹽，才能維持體液的正常鹽分。人的血清中含鹽0．9％。所以濃度為0．9％的鹽水叫做生理鹽水，注射用的就是這種生理鹽水。健康人每天需要補充10~12克鹽。鹽對人體的新陳代謝起著重要的作用。胃液中的鹽酸就是由鹽產生的，鹽酸不僅有幫助消化的作用，而且有殺菌作用，它能殺死隨食物進入胃裏的細菌。所以食鹽不僅是重要調味品，也是人體正常生理活動所必不可少的物質。
古代的人，缺少製鹽的技術，而對含鹽極富的大海，卻沒有鹽吃。那些遠離海洋的人，鹽就是“寶”，是“寶中之寶”。公元6世紀，撒哈拉南部，1兩食鹽可換1兩白金。阿比西尼亞曾以鹽磚作通用貨幣，用3~5塊鹽磚能買回一個奴隸。古代有些國王就餐，鹽便放在他的麵前，同桌吃飯，隻有王公貴族，才能坐在鹽的附近。鹽成了區分人的地位的標誌。有些國家用鹽支付工資，古羅馬士兵領餉就是領鹽。難怪英文“工資”(salary)一詞是從“鹽”(salt)演化來的。那時候，鹽的特殊地位是我們今天無法想像的。人們隨身帶著一包鹽，驅邪壓驚，就像護身符一樣，遇上不幸，就輕輕呼喚：“我要吃鹽，我要吃鹽”。就像今天念“南無阿彌陀佛”，或者“菩薩保佑”一樣。如果有人不慎把鹽罐子碰翻了，打碎了，那就預示著大禍將要臨頭。
我們說鹽是：“寶中之寶”，也許有的少年朋友會笑：l塊錢買1斤，哪有這麽便宜的“寶”?是的，工業發達的今天，鹽是便宜的，海水中的鹽多的不得了，世界海洋平均鹽度為35‰，1噸海水裏麵含了70斤鹽，如果把所有的海水中的鹽提取出來覆蓋在大陸上，那足有150米厚。但我們仍要稱它是“寶中之寶”，因為它的用途、它對國計民生的意義實在太大，別的東西無法取代它。
從海水中取鹽，最普通的是采用太陽蒸發法，先把海水引入鹽田，經過日曬風吹，鹽分不斷加大，變成苦鹵，苦鹵再曬，排除氧化鐵、硫酸鈣之類的雜質，析出鹽分，使之成為氯化鈉結晶，便得到海鹽。還有采用其他方法的，如前蘇聯、瑞典這些高緯國家采用冷凍法，日本因溫度和降雨條件不利，不適宜用蒸發法，所以主要采用電滲析法。冷凍法和電滲析法既是海水淡化的方法，又是海水鹽製的方法，兩道工序一次完成，一箭雙雕，利益倍增。
我國海岸線長達18000多千米，海灘平坦遼闊有大量土地可以開辟為鹽田，氣候也適於曬鹽，特別是渤海、黃海沿岸，降雨量少，蒸發量大，生產食鹽，極為方便。
我國海水生產食鹽的曆史悠久，相傳公元前4000多年夙沙氏就教民煮海水為鹽，從福建省發掘出土的古物中即有熬鹽工具，證明早在仰韶時期，當地已用海水煮鹽。春秋時期，管仲作了齊桓公的宰相，專設了鹽官煮鹽。大約到明朝永樂年間，開始廢鍋灶，建鹽田，改火煮為日曬。
我國過去多采用漲潮納水，人工扒鹽，手推車運等一套老辦法，鹽民十分辛苦。現在已經實現機械化生產，電力機械揚水，收鹽機扒鹽，水力管道運輸，產量大大增加，年產量1000~1500萬噸，居世界首位。我們還在鹽場新建了一批化工廠，生產氯化鉀、氯化鎂、芒硝、溴素等多種產品，在綜合開發、充分利用海水資源方麵取得了好成績。海水提鈾
原子彈是殺傷力最大的武器，它有衝擊波、光輻射和放射性汙染等多種破壞因素，它的威懾力量，使人膽戰心驚。你知道那裏麵裝的是什麽“炸藥”嗎?是鈾。核潛艇的推進力量功率高達3萬馬力，潛航二三個月，航程可達20萬海裏，它用什麽做燃料呢?還是鈾。鈾裂變時能釋放出巨大的能量，1千克鈾的能量等於2000~3000噸優質煤燃燒時所釋放出來的能量。隨著核武器和和平利用原子工業的飛速發展，對鈾的需要與日俱增。可是陸地上鈾的貯量極其有限，據測試，有開采價值的總共不過100萬噸。而海水裏含鈾濃度雖然不高，但海水極多極多，鈾的總量相當可觀，達45億噸。如果能從海水中提煉鈾，把這個“寶”取出來，造福人類，那該有多好啊!對海水中鈾的研究，可以追溯到1935年，當時有人測定海水中的含鈾量，但沒有方法從海水中提取這含量極稀的鈾。到70年代能源危機日趨嚴重，鈾價上漲，鈾生產國限製輸出，那些缺鈾國家，急於想擴大鈾的來源，海水提鈾的研究才被重視起來。許多國家相繼成立了研究機構，製定了研究規劃，采取了實際步驟，大力研究海水提鈾的係統工程。
海水提鈾最大的困難是水中含量太稀，提鈾成本太高，因此先要想出富集鈾的辦法。科學家曾研究一種萃取法，它是以磷酸二丁酯作萃取劑，在旋轉的圓形柱中與酸化的海水接觸進行抽鈾，每20升海水可獲60微克鈾。這種方法技術上是可行的，但因溶劑耗費太大，生產困難。後來還研究了起泡分離法、生物富集法、吸附法等，都可以使水中微量的鈾富集起來，但或因技術複雜，或因成本太高，或因機械強度不夠，正式投入大規模生產條件還不成熟。但總有一天，而且不會太久，海水提鈾工業化一定會實現。海水發電
海水中有電嗎?這些電來自何處?能用來照明、開機器嗎?
我們說的海水中的電，不是電鰩、電鰻等海洋生物所發出的電，也不是開采海下石油、天然氣燃燒發的電，而是海水運動所產生的能量轉換來的電。它同樣可以照明、開機器，它是一種最廉價的電，一次投資，百年受用，取之不盡，用之不竭。
當你立在海邊懸崖峭壁前，會看到洶湧澎湃的波濤不停地衝打著岩石，濺起千尺浪花。大海好像有著使不完的勁，日複一日，年複一年，從早到晚，不停地拍打著，堅硬的岩石變得千瘡百孔。人們作過測試：強波地1米長的海岸線所做的功，每年約10萬千瓦小時，強波對每平方米的石麵衝擊可達20~30噸，最大可以超過60噸。颶風所掀起的大浪，可把100噸重的岩石拋到20米高的地方，可以把萬噸大船推上岸幾百米遠處。有人作過計算，波浪能量每秒鍾為2．7×1200瓦，每年的波能總量為23萬億千瓦小時。
海水運動包括水平運動和升降運動，海浪衝擊隻是水平運動，能量之大，已是驚人，而升降運動所產生的能量更無法估計。前麵我們說過的潮汐能，全世界蘊藏著27億千瓦，若利用起來，年發電量可達12000億千瓦小時。
在熱帶海區，太陽直射，90％的太陽能都被海水所吸收，海麵溫度高達25~30℃而40米下的水溫隻有5℃，這一溫差，潛藏著巨大能量，據計算，海水溫差能(又稱海洋熱能)蘊藏有500千瓦。
首先提出溫差發電方案的是法國物理學家德阿鬆瓦，第一個用事實證明可以發電的是他的兩位學生克勞德和布射羅。
1926年11月15日，在法蘭西科學院大廳裏，座無虛席，全部目光都集中到試驗台兩個燒瓶和連著一圈電線的小燈泡上。左邊的燒瓶裏放人冰塊，並保持在O~E(模仿海洋深層水溫)。當克勞德開動真空泵抽水機抽出右邊燒瓶中的空氣時，溫水沸騰，水蒸氣吹動渦輪機旋轉並帶動發電機發電。一瞬間3個小燈泡同時發出耀眼的光芒，頓時激起全體觀眾一陣熱烈的掌聲。
為什麽真空泵抽出燒瓶內的空氣，溫水就沸騰起來了呢?因為開動真空泵後，瓶裏氣壓便低，水的沸點也隨之降低。實驗表明，當水的壓力隻有大氣壓的1／25時，水的沸點隻有28℃，水便迅速變為蒸汽。高速的蒸汽推動渦輪機轉動，渦輪機又帶動發電機，便發出電來。通過渦輪機的蒸汽進入左邊的瓶子後，被瓶內冰塊冷卻而凝結成水，所以右邊瓶中始終保持低壓，水也不斷汽化。這雖然是一個小的試驗，但它證明海水溫差可以發電。1930年克勞德在古巴建立了世界上第一座水溫差發電站，用事實展現出利用海洋熱能廣闊前景。
海水中的“寶”遠不止這些。已知海水中含80多種元素，按理說都是“寶”，都可以提取，但畢竟含量稀少，提取成本太高。第一次世界大戰後，德國曾想在海水中提取黃金，以償過戰爭賠款，終因耗費太多而作罷。如果我們能夠把海水中的“寶”，都提取出來，人類的富有，將是難以設想的。
潮汐發電
永不休止的海水漲落運動，蘊藏著巨大的能量，也給人們帶來恐懼和災難。就說那天下一絕的錢塘江潮吧，那潮頭雖奇，那氣勢雖壯，那景致雖美，可那洶湧澎湃的潮水決不像人們想象的那樣循規蹈矩，它的麵目也常常猙獰可怕。讓我們隨手舉幾個例子看看吧。
雍正二年，也就是公元1724年，錢塘江遇上大潮。據記載：“海大溢，塘堤盡決，海寧全城隻能見到屋頂。”
在肖山縣新灣海塘上，曾經有兩塊體積達10立方米的鋼筋混凝土塊，每塊重量達]2噸左右。這麽又大又重的混凝土塊，不可能想象有什麽大力士會推得動它。可是，就是這麽又大又重的混凝土塊，在1968年秋天的一次潮頭過後，人們竟然發現它們被湧潮推動了三十多米的距離。可想而知，海潮的力量該有多麽大!
還有，1978年8月，錢塘江工程管理局在海寧水文站附近海塘做實驗時，在塘腳放置了五隻裝滿石塊的鉛絲籠，其中最大的一隻，所裝的石塊約八立方米，重達12噸。沒想到在一次潮頭之後，工作人員發現這五隻重重的鉛絲籠已沒了蹤影。
蘊藏著極其巨大能量的海潮，就是這樣地常常給人類帶來恐懼和不安。
據統計，自1012年到1949年的937年中，錢塘潮發生重大潮患就達210次之多。一旦漲大潮期間同時遇上台風，那時，風助潮威，潮借風勢，海邊會形成破壞性很強的風暴潮，對人類生命財產造成異常可怕的直接威脅。
能不能把潮汐的巨大能量充分利用起來?這是自古以來人們一直在考慮的問題。一千多年來，我國勞動人民為研究潮汐的利用作出了巨大貢獻。
比如，在我國的山東蓬萊縣，人們利用漲潮落潮的水位差來推動磨車，碾磨穀物。在福建泉州市的東北與惠安縣交界的洛陽江上，有一座我國著名的梁架式古石橋——洛陽橋，它建於宋皇祐五年到嘉祐四年(1053~1059年)。當我們遊覽參觀了這座至今保存完好的古石橋之後，一定會驚訝地提出：在九百多年前的技術條件下，數十噸重的大石梁，是怎樣架到橋墩上去的呢?說來也很簡單，當時的能工巧匠巧妙地利用了潮汐能。他預先將石梁放在木浮排上，趁漲潮之際，將木排駛入兩橋墩之間。隨著潮漲，石梁慢慢舉高，當臨近**、石梁超過橋墩時，用不著花多大力氣，就可將石梁扶正對準橋墩，待落潮一到，大石梁就穩穩地就架在橋墩上了。泉州的大潮潮差可達六米以上，高舉大石梁對於巨大的潮汐能來說，簡直不費吹灰之力。
今天，當人們站在洛陽橋上讚歎我國人民的聰明才智之餘，當然也不免為潮汐能年複一年、日複一日地白白付之東流而惋惜。
以上講的是直接利用潮汐的方式，也就是將潮汐中蘊藏的勢能和動能直接轉變為另一種形式的機械能作功。這種利用方式，既不方便，又大材小用。
所以，近代以來利用潮汐發電，將潮汐能轉變成電能，是人們的奮鬥目標。
發電機問世以後，為人們提供了利用潮汐發電的條件。
世界第一座發電廠建立以後僅僅30年的時間，即1912年，德國就在石勒蘇益格一荷爾斯太因州的布蘇姆建成了世界上第一座利用潮汐發電的潮汐電站。此後，隨著能源需求量的增加，研究潮汐發電的國家也逐漸增多起來。
法國、中國、加拿大、蘇聯、美國、英國、印度、澳大利亞和阿根廷等國家競相投人大量人力物力。
潮汐所蘊藏的能量實在有著誘人的魅力。有人估算過，如果把地球上的潮汐動能利用起來，每年可以發出12400億度的電來。
我國的潮汐動力資源也十分豐富，若按50年代末的統計，我國潮汐能的理論蘊藏量達1．1億千瓦，可供開發的約3580萬千瓦。一旦開發出來，每年可提供電力8700億度，相當於47個新安江水電站的設計年發電量!
潮汐發電要比河水發電優越。它不受天氣幹旱的影響，也不需要因建造水庫而占用耕地和移民拆遷。所以，潮汐是繼煤、石油、水電之後的“第四能源”。河水發電有“白煤”之稱，潮汐發電則被譽為“藍色煤海”。
潮汐發電的原理和水力發電的原理大同小異，也是利用水的力量，通過水輪機將勢能變成機械能，再由水輪機帶動發電機將機械能變成電能。那麽，怎麽才能使水變得有力量呢?條件很簡單，人們在合適的海灣口處建造起一座海堤，把人海口或海灣與大海隔開，形成水庫，利用潮汐漲落時水位的升降，獲得勢能，從而推動水輪發電機組發電。
潮汐發電的方式，通常根據不同的建站方式和不同的運行方向來進行分類，一般分成三類，即：單庫單向式潮汐發電——漲潮時，打開水閘閘門，讓潮水湧進海灣水庫，使水庫水位隨著潮位一同升高。到最**位時，立即關閉閘門，把水庫和大海分隔開來，不讓海灣水庫裏的水隨落潮而退回大海。
等到海潮退到一定的水位時，海灣水庫的水位就高於大海的水位了，已經形成了水向低處流的條件，具備了做功的力量。這時，再把水庫的閘門打開，讓水庫的水推動水輪機的葉片，帶動發電機發電以後再流回大海。
這是最古老的一種潮汐發電形式，世界上第一個潮汐電站就是這樣工作的。對於每天漲兩次落兩次的大海，這種電站每天就可以工作兩次，發電10~12個小時。
隨著時間的推移，人們發現這種發電方式並沒有把水的力量充分利用起來。須知，具有一定落差和流量的水流，對人類來說實在太寶貴了，它能做功，能夠為人類貢獻力量，白白地讓它流掉豈不可惜!這樣，人們又開始研製一種新型的水輪機。經過艱苦地探索這種新型的水輪機問世了。這種水輪機既可以順轉，也可以倒轉，再給它配上可以正反轉的發電機，就成了可以正反向運行的可逆式水輪發電機組。這下，不論海水是漲潮還是落潮，我們都可以利用潮水發出電來。
這就是另一種雙向單水庫式潮汐發電——在堤壩的兩麵各築兩道閘門，水輪機設在四扇閘門的中間。漲潮時，將1和4兩個閘門打開，2和3兩個閘門關閉，海水衝擊水輪機的葉片，帶動發電機發電，海水流入庫內；落潮時，將2和3兩個閘門打開，1和4兩個閘門關閉，海水在經過水輪機流向大海時發電。在平潮時，四個閘門都關閉，不再發電。
這樣的電站，在海潮的一次潮落過程中可以發電兩次，用的又是一個水庫，因此叫單庫雙向式。它每天可發電10~20小時，效益要比單庫單向式潮汐電站明顯好得多。
還有一種是雙庫式潮汐發電．要建兩個水庫．一個高水庫，一個低水庫。
高庫的水位始終保持在高位上，低庫的水位則始終低於高庫水位，水輪發電機做單向運行。高庫上建有進水閘一座，低庫上則建有一座泄水閘。漲潮時開啟進水閘，電站開始工作，高水庫的水位隨潮位上升，低水庫的水位也因發過電的水進入而上升著。當**平潮時，關閉進水閘，高庫水位則由於繼續發電開始下降，低庫水位相應上升。但此時外海已經落潮了。當高低水庫水位即將相平時，開啟低庫上的泄水閘，使低庫水位下降，由於高低水庫又形成了較大落差，創造了發電的條件，電站仍然工作著。待高水庫水位下降至與潮位保持一定落差時，再關閉泄水閘，打開高庫進水閘。如此周而複始，水庫始終保持著一定的落差，電站就可以24小時連續發電了。
但是這種電站的位置，在地形上要求高些，一般采用較少。
總之，不同形式的潮汐發電站，都有它們的長處和短處，在建設中要根據不同的要求，因地製宜地選擇使用。
潮汐發電站盡管其形式多種多樣，但大體上總是由三部分組成。第一部分是壩體，用來阻攔海水，以形成水庫，是發電站的主體部分。壩體的長度和高度，要根據當地地理條件和潮差大小來決定。因為潮差不會很大，所以壩體的高度一般要比河流水力發電站的攔河壩低；第二部分是引水係統，由各種閘門、引水道組成，它的主要作用是造成水庫水麵和海麵、以及高低庫之間的落差，這樣才能推動水輪發電機組發電；第三部分是以水輪發電機組為主體的發電設備和輸電線路。發電設備安裝在壩體的水下部位，是發電站的心髒。有了這三部分，潮汐電站就可以工作了。
潮汐能是一種取之不盡，用之不竭的天然能源，隨著科技的發展，21世紀潮汐能源的利用，必將給人類帶來巨大利益。
潮汐發電在世界各國中，發展是不平衡的，其中以法國、俄羅斯、英國和加拿大等國發展較快，並取得了一些成就。目前他們已經建成年發電量五億多度的潮汐發電站，並且正向著巨型和超巨型的潮汐發電站進展。科學家正在設計年發電量100億度以上的潮汐發電站，到21世紀這種設想一定會變成現實。
我國海岸線長達一萬八千多千米，島嶼岸線長14000千米，蘊藏著大量的潮汐能源。僅浙江一個省，就可開發出227億度的電，相當於兩座葛洲壩水電站發出的電力!目前已建成江廈潮汐電站，裝機容量為3000千瓦，年發電量1070萬度以上。它的建成和使用，又為我國今後進一步開發和利用潮汐能積累了豐富的經驗。經過考察，寧海縣的黃墩港已作為萬千瓦級潮汐試驗電站站址。這個港灣可裝機近五萬千瓦，年發電量可在1.3億度以上。
建造潮汐電站除了發電以外，還可以獲得圍墾灘塗、水產養殖、化工和水利等多種經濟效益。因此，在開發潮汐能建造潮汐電站築壩築水庫時，應注意合理安排，做到綜合開發。
我們相信，隨著時間的推移，21世紀的明天，一座座用潮汐作為動力的發電站，必將像顆顆璀璨的明珠，閃爍在世界各國的海岸線上。
海底石油身藏何處
幾千萬年甚至上億年前，有一段時期，氣候比現在還要暖和，海洋中生活的魚類，以及浮遊生物、軟體動物等繁殖生長得特別快。據計算，全世界海洋100米厚的水麵，僅浮遊生物的遺體，一年內使可產生600億噸有機碳。這些有機碳，就是生成石油的原料。但僅僅有那些遺體作原料還不能形成石油。形成石油還得有三個條件：第一要有儲集石油的地形；第二要有保護石油不跑掉的蓋層；第三要有有利於石油富集的地質結構。
那些生物遺體重重疊疊堆積在海底，若幹年後便被海中沉積物所掩埋。如果這個地區不斷下沉，堆疊的沉積物和掩埋的生物遺體便越來越厚。以後，由於地殼運動，堆積物下沉，上麵又被岩石蓋起來。天長日久，那些生物遺體逐漸分解變成分散的石油。一般說來，藏有石油的地方，上有頁岩，是嚴密的保護蓋，不讓石油跑掉。分散的石油，沒有開采價值。隻有富集在一起的石油，成了油“倉庫”，即具有“儲油構造”的地方，才有開采價值，才能開機打井，讓深埋海底的石油噴射出來。汪洋大海，茫茫一片，到哪裏去尋找石油，上有幾百米幾千米的水層，下有幾百米上千米的岩層，怎麽會知道哪裏藏有石油?
尋找石油，上有幾百米幾千米的水層，下有幾百米上千米的岩層，怎麽會知道哪裏藏有石油?
第一，地震勘探。地震勘探的方法是這樣的，在海水中，用炸藥或電火花瞬時釋放大量的熱能，產生人工地震波當地震波傳到海底，遇到不同的物質，就會產生不同的反射波，經電子計算機自動處理，就能繪出各種複雜的地質構造圖，作出有無石油的判斷。
第二，重力勘探。重力是地球對物體的吸引力和地球自轉離心力的合力。在不同的地方，重力自然不相同。重力儀就像一杆秤，能測出極微小的重力變化，把重力儀安裝在船上，船行到哪裏，就能得到哪裏海底沉積岩的性質、厚度、深淺的情況，找到石油埋藏的地方。
第三，磁力勘探。不同的物質磁性各不相同，含鐵多的物質磁性強，含鐵少的物質磁性弱。海底沉積物下麵的基底是由鐵鎳多的物質組成，通過磁力測量，就能確定基底的位置、沉積的厚度和海底的地質構造，從而分析有無石油可供開采。
這三種方法，各有所長，各有所短，因此大多同時采用，綜合分析，以得出較為可靠的數據，但一般以地震探測為主。通過上述方法，還隻能間接地確定海底石油埋在哪裏，究竟儲量有多大，是否有開采價值，還要通過鑽探這種直接的方法，才能最後證實。
海底“油庫”
石油是一種重要的礦產資源和能源，被稱“工業的血液”。石油不僅蘊藏於陸地，而且在茫茫海洋的深處也非常豐富。法國石油研究所曾估計，世界石油的最大可采量為3000億噸，其中海底石油占45％。那麽，海底石油是如何形成的?現在絕大多數的科學家認為，石油是在過去地質時期裏，由生物經過化學和生物化學變化而形成的。
那麽，形成石油需要具備什麽條件?首先，要有大量的生物遺體，這是形成石油最重要和條件。第二，要有儲集石油的地層。第三，要有保護石油跑不掉的蓋層。第四，還要有有利於石油富集的地質構造。在幾千萬年甚至上萬年以前，在海灣和河口地區，海水中氧氣和陽光充足，加上江河帶人大量的營養物和有機質，為生物的生長、繁殖提供了良好的條件，使海洋藻類和其他海洋生物大量繁殖。每年由海洋浮遊遺體產生的有機碳就達600億噸，這些就是生成石油的“原料”；由河口地區帶人的泥沙把大量的生物遺體一層層地掩埋起來。這些被厚厚埋藏的生物遺體與空氣隔絕，長期處在缺氧的環境中，再加上厚厚岩層的壓力、溫度升高和細菌作用，便開始慢慢分解，經過很長很長的地質時期，這些生物遺體就逐漸變成了石油。
大陸架是陸地在海中的延續，我國的渤海、黃海和東海的大陸架極其寬闊，上麵鋪蓋著億萬年來的沉積物，在這裏生物繁盛，蘊藏著極為豐富的石油和天然氣礦藏，經過初步普查，我國已發現300多個可供勘探的沉積盆地，麵積大約有450多萬平方千米，其中海相沉積層麵積約250萬平方千米。從6億歲的老地層到最新的地層中，都發現了油氣或油氣顯示，儲藏油的構造很多。
我國近海已發現的大型含油氣盆地有10個，它們是渤海盆地、北黃海盆地、南黃海盆地、東海盆地、台灣西部盆地、南海珠江口盆地、琉東南盆地、北部灣盆地、鶯歌海盆地和台灣淺灘盆地。已探明的各種類型的儲油構造400多個。根據科學家估算，我國的海洋石油儲量可達22億噸，天然氣儲量達480億立方米，而且各個大海區不斷有新的油氣田發現。據估計，我國的海底石油資源儲量約占全國石油資源儲量的10％~14％，我國的海底天然氣資源量約占全國天然氣資源的25％~34％。該數據為我國海上油氣開發展示了可觀的前景。
生物電池
科學家曾經做個這樣一個實驗：把酵母和葡萄糖的混合液放在裝有半透膜壁的容器裏，將這個容器浸在另一個較大的容器中，較大的容器中盛有純葡萄糖溶液，其中有溶解的氧氣。在兩個容器中都插入鉑電極，連接兩個電極便得到了電流，這說明在微生物分解有機化合物的時候，就有電能隨之釋放出來。
根據這個原理製造出來的電池叫生物電池。生物電池比電化學電池有許多優點：生物電池工作時不發熱，不損壞電極，不但可以節約大量金屬，而且壽命比電化學電池長得多。
目前，生物電池作為電源，已試用於信號燈、航標和無線電設備，其中有的雖然經過長期使用，效果仍然像剛開始那樣。有一種用細菌、海水和有機質製造的生物電池，用作無線電發報機的電源，它的工作距離已達到10千米，用生物電池作動力的模型船也已在海上遊弋。
從生物電池的工作原理，科學家們想到了海洋。一望無際的海洋就是一個巨大的天然生物電池。
海洋是生命的搖籃。在海洋的表層，陽光透人淺海，生長著許許多多的單細胞藻類：綠藻、褐藻、紅藻等等，它們從海水中吸取了二氧化碳和鹽類，在陽光下進行著光合作用，形成有營養的碳水化合物，同時放出氧，在海水中形成過多的帶負電的氫氧離子。
海洋的底層是海洋動植物殘骸的集聚地，也是河流從陸地帶來豐富有機質的沉積場所。在黑暗缺氧的環境下，細菌分解著這些海底沉積物中的動植物殘體和有機質，形成了多餘的帶正電的氫離子，於是海洋表層和底層的電位差產生了。實際上這是一個天然的巨大的生物電池。為此，科學家提出了在海洋上建立天然生物電站的設想，充分利用海洋表層水和海洋底層水的電位差產生電流。可以預料，隨著科學技術的發展，未來人們將會在海洋上建起大型的天然生物電站，以便從海洋中取得大量電能。
潮汐能
潮汐能是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能，其利用原理和水力發電相似。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比。或者說，與潮差的平方和水庫的麵積成正比。和水力發電相比，潮汐能的能量密度很低。世界上潮差的較大值約為13~15米，我國的最大值(杭州灣澉浦)為8.9米。一般說來，平均潮差在3米以上就有實際應用價值。
潮汐能利用的主要方式是發電。通過貯水庫，在漲潮時將海水貯存在貯水庫內，以勢能的形式保存，然後，在落潮時放出海水，利用高、低潮位之間的落差，推動水輪機旋轉，帶動發電機發電。
潮汐電站的功率和落差及水的流量成正比。但由於潮汐電站在發電時貯水庫的水位和海洋的水位都是變化的(海水由貯水庫流出，水位下降，同時，海洋水位也因潮汐的作用而變化)。因此，潮汐電站是在變功況下工作的，水輪發電機組和電站係統的設計要考慮變功況，低水頭、大流量以及防海水腐蝕等因素，遠比常規的水電站複雜，效率也低於常規水電站。
潮汐電站按照運行方式和對設備要求的不同，可以分成單庫單向型、單庫雙向型和雙庫單向型三種。根據我國潮汐能資源調查統計，對可開發裝機容量大於500千瓦的壩址和可開發裝機容量200~1000千瓦的壩址共有424處港灣、河口，可開發裝機容量200千瓦以上的潮汐資源，總裝機容量為2179萬千瓦，年發電量約624億千瓦·時。這些資源在沿海的分布是不均勻的，以福建和浙江為最多，站址分別為88處和73處，裝機容量分別是1033萬千瓦和891萬千瓦，兩省合計裝機容量占全國總量的88．3％。其次是長江口北支(屬上海和江蘇)和遼寧、廣東裝機容量分別為70．4萬千瓦和59．4萬千瓦和57．3萬千瓦，其它省區則較少，江蘇沿海(長江口除外)最少，裝機容量僅0.11萬千瓦。
浙江、福建和長江口北支的潮汐能資源年發量為573．7億千瓦·時，如能將其全部開發，相當每年為這一地區提供2000多萬噸標準煤。
在我國沿海，特別是東南沿海有很多能量密度較高，平均潮差4~5米，最大潮差7~8米，且自然環境條件優越的站址。其中已做過大量調查勘測，規劃設計和可行性研究工作，具有近期開發價值和條件的中型潮汐電站站址，有福建的大官阪(1．4萬千瓦，O．45億千瓦·時)、八尺門(3．3萬千瓦，1．8億千瓦·時)和浙江的健跳港(1．5萬千瓦，0．48萬千瓦·時)、黃墩港(5．9萬千瓦，1．8億千瓦·時)已做過規劃設計，有較好的工作基礎，還需要進行前期綜合研究論證的大型潮汐電站站址的有長江口北支(70．4萬千瓦，22．8億千瓦·時)、杭州灣(316萬千瓦，87億千瓦·時)和樂清灣(55萬千瓦、23．4億千瓦·時)等。
豐富的濱海砂礦
我國的濱海砂礦儲量十分豐富，近30年已發現濱海砂礦20多種，其中具有工業價值並探明量的有13種。各類砂礦床191個，總探明量達16億多噸，礦種多達60多種，幾乎世界上所有海濱砂礦的礦物在我國沿海都能找到。具有工業開采價值的鈦鐵礦、鋯石、金紅石、獨居石、磷釔礦、金紅石、磁鐵礦和砂錫等。
我國是世界上海濱砂礦種類較多的國家之一。我國華南沿海地區濱海砂礦總儲量達2720萬噸。遼東半島沿岸儲藏大量的金紅石、鋯英石、玻璃石英和金剛石等濱海砂礦。我國濱海砂礦類型以海積砂礦為主，其次為混合堆積砂礦。多數礦床以共生、伴生礦的形式存在。海積砂礦中的砂堤砂礦是主要含礦礦體，也是主要開采的對象。不少礦產的含量都在我國工業品位線上，適合開采。
明天的水源
水是人類生存的頭等重要物質，也是工農業生產和科學技術發展的必不可少的條件，隨著現代化工業的發展和人口的不斷增長，許多國家和地區的需水量已超過其天然淡水來源。
全球水量中，淡水僅占3．4％，淡水中有68．9％是固體的冰川水，真正可以利用的淡水資源，僅占地球水量的十萬分之一。目前全世界60％的地區麵臨供水不足，約有四十多個國家12億人口在鬧“水荒”。長期以來，人們把水看作是取之不盡，用之不竭的天授之物。事實上，世界的“水荒”正在不斷地加深，威脅著人類的生存。根據水循環和水量平衡原理，水，這種可以再生的資源，其數量還是有限的。為了解決水荒，尋找淡水資源，許多國家采取了不少措施。目前，海水淡化技術已比較成熟，因此世界各國對海水淡化寄予了極大希望，預計21世紀有可能成為沿海城市的主要淡水來源。
海水最重要的資源中，主要是水。所謂海水淡化，就是除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程，又稱海水脫鹽。
海水淡化的方法很多，主要有蒸餾法、電滲析法、溶劑萃取法、水合物法及離子交換法等。目前，世界上采用的最主要的方法是蒸餾法。
我們知道，海水在陽光的照射下有強烈的蒸騰作用，蒸騰的水汽在天空遇冷便凝結成小水滴，小水滴再在一定的天氣條件下形成降水——雨。海水又苦又鹹而雨水卻是不鹹不苦的天然淡水。根據這個原理，科學家發明了蒸餾淡化法。
蒸餾法淡化海水的方法比較簡單。將海水不斷加熱，使海水一直保持沸騰狀態，高溫海水進入保持真空的蒸發室，使海水在瞬間急速蒸發變成水蒸汽，水蒸汽通過冷凝器冷卻後便凝結成淡水。通常，冷卻水蒸汽是用冷的海水作為冷卻劑，同時，水蒸汽冷凝時放出大量的熱又可以用來加熱海水。
用蒸餾法淡化海水，需要不斷地給海水加熱，這就要消耗大量的燃料，從經濟上看，淡化海水的成本比較高。是否可以不用燃料就能淡化海水呢?
科學家又發明了利用太陽能作為海水蒸發的熱源，把水蒸發後再冷卻回收得到淡水的太陽能淡化法。還有利用電廠的低壓蒸汽為熱源的蒸餾法，通常稱為熱電造水。
冷凍法，就是降低海水的溫度，使海水結成冰塊，而讓鹽分留下來，再把冰融化，就可以得到淡水。據測算，冷凍法使海水淡化所需要的能量要比用蒸餾法使等量的海水淡化所消耗的能量少得多，所以冷凍法在某種意義上比蒸餾法更有前途。
電滲析法，是使用兩種薄膜——陰離子交換膜和陽離子交換膜，通電以後，將水中的鹽類分解成陰陽離子，分別通過兩種薄膜跑到一邊，剩下來的就是沒有鹽分的淡水。
反滲透法，是用一張特殊結構的滲透膜，它隻讓水通過而不讓鹽類溜走，這樣一來，水和鹽就分開了。反滲透法分離效果好，隻要將一種半透膜分層安裝在淡化器裏，用壓力泵不斷地向淡化器內泵人海水，通過半透膜滲透出來的淡水匯集到出水口流出；通不過半透膜的鹹水從另一個出水口流出，這樣反滲透淡化器就可以連續工作了。這種反滲透淡化器可大可小，大的放在海邊和海島上，可以解決居民飲水；小的可以放在船艦上，解決船艦上人員的用水。
不過，反滲透淡化海水的關鍵是選擇一種理想的半透膜。這種半透膜要求有足夠的強度，要求它的溶解度小和抗腐蝕性強，在海水中長期使用不溶解、不變質。製造這樣的半透膜成本是很高的，現在還在進一步研究改進，以提高製造滲透膜的工藝水平，擴大生產規模。
盡管海水淡化是解決世界“水荒”的一條途徑，已經采用的淡化海水的方法各種各樣，雖然各有所長，但成本都很高。因此，人類探索低成本淡化海水之路還相當艱辛。於是科學家們想到了地球上南極大陸和北冰洋中的冰川。這些來自大洋中的海冰和大陸冰川的冰是地球上的“固體淡水庫”。它們在海流、洋流、風浪等自然力的作用下漂流開來。因此，科學家們認為融化冰山是取得淡水資源的最好途徑。
據估計，南極每年約有104萬億噸冰川成為冰山，如果把它們完全融化成淡水，那麽，世界上平均每人每年可以得到三百多噸淡水，足以解決水荒帶來的危機。法國科學家經考察認為，一座8500萬噸重的冰山，拖過印度洋，到紅海後將冰山分成好幾塊，然後運到沙特阿拉伯的吉達港。用這種方法獲得淡水，一立方米隻需55美分，而現在當地居民用水，一立方米需79美分。
1981年，法國成立了“國際冰山運輸有限公司”，投資一億美元，以實現這個計劃。美國科學家研究認為，將南極冰山拖到美國加利福尼亞海岸融化成淡水，成本比淡化海水便宜得多。美國科學家還設計了一種方案：用大型海洋拖輪把事先選好的冰山拖到南美洲的西南角，使它隨洋流北上，當它經過秘魯和厄瓜多爾海麵時，再用拖輪把冰山拖人另一條洋流，繼續北上，在夏威夷海麵轉往東，到達美國西海岸。經過計算表明，即使冰山拖運過程中融化了一半，每噸冰山融化後的淡水成本也隻有二到四美分，與我們現在用的自來水成本差不多。
融化冰山獲取淡水，說起來簡單，做起來卻很不容易。首先，南極海域是個氣候多變的地區，狂風、巨浪、洋流、大旋渦等，會給拖運冰山造成很多困難。海浪的衝擊會使冰山上產生很深的凹槽和洞穴，很容易使冰山在拖運中崩解。其次，冰山進入溫暖水域以後，外層冰會發生融化使整座冰山失去平衡，左右搖晃，翻轉打滾，給拖船帶來極大的危險。再者，當冰山被拖到窄小的海峽後，還要進行解體作業，如此等等，這樣看來融化冰山取得淡水也是很不易的。不過可以說，在人還沒有發明廉價的海水淡化的方法之前，拖運冰山仍然是解決淡水不足的一條有希望的途徑。
展望21世紀，隨著科學技術的飛速發展，科學家所有的設想都會成為現實，到那時，人類“水荒”問題一定會從根本上得到解決，人類會真正擁有用之不竭的淡水資源。
海底石油開采
海洋石油開發，經曆了由沿岸、近海向更深海域發展的過程。19世紀，人們發現陸上石油向海裏延伸。就向海裏打斜井，這種方法至多隻能開采離岸三千米的海底石油。1896年，美國在聖巴納海峽，用木結構搭一個棧橋，鑽機就安裝在棧橋上，這樣開采石油，隻是一個試驗，實際上是行不通的。1947年，美國在墨西哥灣建成一個鋼管架搭起的固定平台，鑽出第一口商業性石油井，標誌海洋石油開發進入實質性階段。以後，還有先在開采區，用砂石泥土築一個人工小島，再在島上裝置鑽機，這跟陸上開采完全一樣。這種方法隻能用在離岸很近、水深不過12米的淺水區開采。現在大多采用固定式平台或浮式平台作業。用鐵管造平台，需要大量鋼材，一個20米的平台，要用上千噸鋼材，100米以上的平台，要用幾萬噸鋼材，海水對鋼鐵腐蝕性大，不要好久，鋼管就被腐蝕得千瘡百孔，不能再用，所以很不合算。采用鋼筋混凝土建平台，重量大大增加，穩定性能好得多，也避免了海水的腐蝕，但裝卸十分不方便，並不能減少投資。看來浮式平台是最有發展前途的，1984年，北海已建成世界上第一座浮式采油平台，耗資12．5億美元。這種浮式平台，可以在水深200~400米的海域作業。在這個海域作業完了，還可以拖到那個海域，而且不很費力。投資雖多，反而合算。另外，還有不建平台，把整個裝置設在水下，人在陸地上遙控作業，但眼下隻處在研究試驗階段，還不可能廣泛采用。
近30年，海洋石油生產發展很快，產量增加了20多倍，1990年達到12億噸。2000年可能達到30億噸，占世界總產量50％。海上開采石油比陸上耗費大得多，每噸石油，陸上開采耗費44．3美元，海上則為58．4美元，鑽探費海上是陸地的5倍。盡管如此，開采石油，陸地向海上發展，淺海向深海發展，是全世界共同的趨勢。開采海洋石油給許多國家帶來了經濟繁榮的新局麵，最典型的例子是挪威。和二次世界大戰前後，挪威在歐洲是一個窮國。60年代中期，在北海發現石油，1971年開始少量開采，1975年成為歐洲第一個石油出口國。1984年產石油5900多萬噸，產值97．4億美元，占挪威國民生產總值的20％。這樣一來，石油生產帶動了整個國家的生產。
海灘上的“寶”
(1)海灘上有哪些“寶”，海灘上除了砂子還是砂子，哪有什麽寶物可取?不對，海灘上的寶物才多著呢。海濱砂礦就是海灘上的礦床，那裏麵含有許多貴重的金屬，都稱得上“寶”。黃金算不算寶?算寶。有一部分黃金就是海濱砂礦中開掘出來的。海濱砂金一般產於近岸線海區的沉沒河床和古海灘沉積物中，含金的沉積物就藏在細砂、粗砂和礫石的交互層中。世界聞名的美國諾姆砂金，已有60年開采曆史，金子就藏在粗砂與礫石之間，每噸砂子中可采掘5~10克金子。碰上好運氣，1噸砂子可采50克金子。礦主在那裏發了大財，成了大富翁。最近在白令海海濱發現好幾條沉沒河床和古海灘的含金沉積物，含金量非常大。日本東京灣也有含金的重砂礦物。
金剛石算不算寶?算寶。有的金剛石也是從海濱砂礦中開采出來的。金剛石被稱為“硬度之王”，比硬質合金的硬度，還高6倍。1粒小的金剛石安裝在刀尖上，可以用來劃玻璃，作“削玉刀”。金剛石做成的鑽頭，可以作高速切削工具。金剛石大多是五色透明的。也有發出絢麗奪目的淺黃、淺綠、淺藍等色彩的，這是貴重的寶石。其中有一種，夜間可以發光，叫做“夜明珠”，比黃金貴幾百倍，是寶石中最珍貴的，譽為“寶石中的皇冠”。
金剛石的產地，最大的是西南非洲奧蘭治河的河口上，那裏儲量最多，大約有2100萬克拉。
其他如金紅石、鈦鐵礦是提煉金屬的主要礦石，鈦具有抗高溫(熔點為1960℃)、比重小、強度高、耐腐蝕等優點。用鈦製成的鈦鋼、鋁鈦合金、可承受500℃以上高溫和零下100℃的低溫，加上質量輕、硬度大，是製造超音速飛機、潛艇、衛星、火箭關鍵部件的優質材料，廣泛用於國防工業、航空工業、造船工業上，有“空間金屬”的美稱。
鋯石是提煉鋯金屬的主要礦石。鋯金屬除了具有抗高溫、耐腐蝕等優點以外，還有一個特性：熱中子很難穿透它，所以常用在原子工業上，原子反應堆、核潛艇中軸棒外的保護殼就是用它做成的。一個100萬千瓦的原子能發電站每年要用鋯20~25噸；3萬馬力的核潛艇的反應堆要用鋯20~30噸。
鋯石還是製造高級耐火材料和特種玻璃的配料。無色的鋯石變種就成了美麗的寶石。
石英提純出來的多晶矽和單晶矽，應用十分廣泛，鍾表上少不得它，精密儀器上少不得它，玻璃、陶瓷、水泥、冶金、機械、化工等許多方麵都少不得它，但是最重要的還是用在半導體方麵。矽晶管的特點是體積小、重最輕、耐用、省電、靈敏度高，已廣泛用於無線電、電子計算機自動化技術等方麵。
(2)“寶”的形成和開采也許你會問，既然海濱砂礦開采出來的東西，全是最值錢的“寶”，那就趕快去海灘上挖吧!可不是所有的海灘都能開采，形成海濱礦砂是有條件的。首先在海灘附近，特別是人河口不遠的地方，要有含這些礦的岩石。其次，這些岩石要**在地麵上，它們經過長時間的日曬夜露，風吹雨淋和冰雪凍蝕，慢慢崩裂成碎塊，再破碎成粗細不同的砂粒，大量的砂粒，風吹水洗，散落海底，極少量比重大的堅硬礦物則保留在海灘上，隻有這種情況的海灘，才可能取出上麵所說的寶物。
可供綜合利用的多種礦物，開采價值較高。又由於海濱礦產是一種未固結的礦產，既不需要掘礦井開地道，也不需要炸藥爆破，從事大量的剝上工程，開采起來比較方便，世界各國都重視海濱砂礦的探測和開采。據統計，96％的鋯石、90％的金紅石、80％的獨居石、30％的鈦鐵礦、10％的金、5．4％的金礦石都是從海濱砂礦中開采出來的。