1、第二单元 开发海洋资源 第一节 海水资源、海水化学资源及海洋能开发【学习指导】1、了解海水资源、海洋化学资源、海底矿产资源开发利用的特点和现状。2、明确潮汐能、波浪能等的特点，以及海洋能的开发前景。【知识结构】【重难点知识讲解】一、海水资源的开发利用海水的水资源化利用包括从海水中提取淡水，用海水代替淡水和海水养殖、海水农业等，即通常所讲的海水淡化、海水直接利用和海水综合利用等。海水淡化的方法主要有两类：一是从海水中析出各种化学元素，从而达到获取淡水的目的，如电渗析法、离子交换法和压渗法等；二是从海水中分离出淡水，如蒸馏法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法等。蒸馏淡化技术又分为低温多效、多
2、级闪蒸和压汽蒸馏三种。目前反渗透法海水淡化已成为发展速度最快也较适于产业化的技术。海水直接利用，主要是以海水直接代替淡水作为工业用水、生活用水以节约淡水资源。包括海水冷却、海水冲厕等。据统计，城市用水中约 80是工业用水，工业用水中约 80是工业冷却用水。开发利用海水代替淡水做工业冷却用水，对缓解我国沿海地区淡水资源紧缺的局面，意义深远。利用海水作为大生活用水(海水冲厕)代替城市生活用淡水，具有非常重要的节水意义。城市生活用水占城市用水的 20，而冲厕用水占城市生活用水量的 3540，利用海水代替淡水作为冲厕用水，是节约水资源的一项重要措施。海水综合利用涉及海水中微量元素的提取以及相关元素的高
3、附加值产品的开发以及海水养殖、海水农业等方面。利用海水淡化、海水冷却排放的浓缩海水，开展海水化学资源综合利用，形成海水淡化、海水冷却和海水资源综合利用产业链，是实现资源综合利用和社会可持续发展的重要体现。目前世界上海水淡化、海水直接利用和综合利用技术已经相当成熟。二、海水化学资源的开发利用海水占地球总水量的 94%，海中不仅有取之不尽、用之不竭的水，还蕴藏着人类生活必不可少的食盐及其他物质，所以海水是人类的宝贵资源。海水化学资源是指海水中所含有具有经济价值的化学物质。作为地球上最大的连续矿体的海 洋水体，其中已发现 80 余种化学元素。在这些元素中，有的其含量虽然甚微，但由于海洋水体巨大(约为
4、 13.7 亿立方千米)，所以它们在海水中的总量非常丰富。例如铀，1 吨海水只含 0. 00033克，而海洋中总铀量却有 45 亿吨。在海水化学资源的开发中，以盐类的提取量最大，世界年产量超过 0.5 亿吨；其中，中国的食盐产量居世界首位，1983 年产量为 1194 万吨。盐类在海水中的总重量为 5 亿吨，如果把这些盐平铺在陆地上，其厚度可达 150 米。目前，人们已能直接从海水中提取稀有元素、化合物和核能物质(如从海水中提镁、溴、磺、钾、铀和重水等)，其中有的资源已进入工业化生产，有的正在研究之中。三、海洋能的特点和开发前景海洋能是蕴藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能和潮流
5、能、海洋温差能和海洋盐度差能。潮汐能和潮流能来自月球和太阳的引力作用，其他海洋能都来源于太阳辐射能。这五种海洋能在全球的可再生总量约为 788 亿千瓦，技术上可利用的能量为 64 亿千瓦。目前只有潮汐发电技术和小型波浪发电技术开始进入实用阶段，其他几种仍在研究试验阶段。海洋能的能量密度较小且不稳定，随时间变动大；海洋环境复杂，海洋能装置要有能抗风暴、抗海水腐蚀、抗海生物附着的能力。现阶段，海洋能试验性发电的成本较高，尚不能与常规火电、水电竞争。但海洋能总量大，无污染，对生态环境影响小，是一种有开发潜力的可再生能源。1、潮汐能潮汐能就是潮汐运动时产生的能量，是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐
6、朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来，到了 11-12 世纪，法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪，潮汐能的魅力达到了高峰，人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计，全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦，每年可发电 12400 万亿度。今天，世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口，年供电量达 5.44 亿度。一些专家断言，未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的，浮泛在全球潮汐之上的波浪。2、波浪能波浪能是一种密度小、不稳定的能源。中国沿岸波浪能总功率约 0.71 亿千瓦，集中分布在浙江、福建、广东、海南和台湾 5 省。
7、将波浪能收集起来并转换成电能或其他形式能量的波能装置有设置在岸上的和漂浮在海里的两种。按能量传递形式分类有直接机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动 4 种。其中气动传动方式采用空气涡轮波力发电机，把波浪运动压缩空气产生的往复气流能量转换成电能，旋转件不与海水接触，能作高速旋转，因而发展较快。波力发电装置五花八门，不拘一格，有点头鸭式、波面筏式、波力发电船式、环礁式、整流器式、海蚌式、软袋式、振荡水柱式、多共振荡水柱式、波流式、摆式、结合防波堤的振荡水柱式、收缩水道式等十余种。我国研制的新型波力发电装置也曾打入国际市场。近年来，挪威、日本和前苏联都建立了波浪发电站，英国与印度签订了合同
8、，在印度建造世界最大的波浪发电站，发电能力 5000 千瓦。据挪威的实验，一条捕鱼船在被大西洋的波浪冲击条件下从波浪吸收的能量等于船上的发动机所提供的能量。如果这项技术能够普及和提高，那么航行在大海上的船就可以不用带燃料了！3、海流能和潮流能海洋中部分海水以一定的速度，向着一定方向流动所具有的动能叫做海流能。比较稳定的海流能可用来发电。著名的海流能有墨西哥湾暖流能等。潮流能是海水产生周期性往复运动时所具有的能量，主要集中在某些狭窄的海峡或海湾。海流和潮流发电装置类似，可统称为海流发电。4、海洋温差能和海洋盐度差能在海洋深处（1000 米左右）温度经常保持在 4，而热带海洋表面可高达二十几度，海
9、洋表层与深层存在约 20 度的温差。这一海洋温差蕴藏的能量全球可开发量约 100 亿千瓦，在各种海洋能中居首位。我国海洋温差资源集中在南海和台湾东岸的太平洋热带海域。利用海洋温差发电的技术叫做海洋热能转换。根据热循环系统所用工质及流程不同可分为闭式循环海洋热能转换和开式循环海洋热能转换，以及混合循环三种类型。无论哪一种实验装置现在的效率都较低，只有 2.5左右。此外，还有雾滴提升循环、全流循环、热电效应等转换方式。海洋热能电站可分为陆基电站和海基（漂浮）电站。在江河入海口淡水和海水之间，或者盐分浓度不同的海水之间，由于所含盐分不同，在界面上产生了巨大的能量。在界面上安置半透膜，将这一能量以渗透
10、压的形式表示出来时，称作盐度差能。海洋盐度差能的利用还未到实用阶段。【学海泛舟】我国海水利用现状我国是一个海洋大国，拥有渤海、黄海、东海、南海四大内海，面临太平洋和印度洋两大洋，有 1.8 万多 km 的海岸线。如何利用海水资源以缓解水资源危机是我国长期以来十分关注的问题。我国海水淡化技术研究始于 1958 年，起步时采用的是电渗析技术，以后逐步过渡到反渗透技术和蒸馏技术。1981 年，我国在西沙群岛建成第一个日产 200m3的电渗析海水淡化站，之后，在浙江嵊泗县、山东长岛县和大连常海县相继建立了千吨级的海水淡化工程。在科技部、国家计委等有关部委及地方政府的支持下，我国的海水资源开发利用技术在
11、“八五”“九五”期间，发展很快，在一些关键技术领域已取得了重大突破。我国已全面掌握国际上已经商业化的蒸馏法和反渗透(膜)法等海水淡化主流技术。“十五”期间已经进入工程示范阶段。目前在辽宁、山东、浙江、河北、甘肃等地已建、在建规模在 50018000m 3d 海水和苦咸水淡化示范工程已达到 12 项。全国包括引进系统在内的反渗透海水、苦咸水(半海水)淡化产量估计日产达 35000m3以上。随着技术的进步、新材料的应用，不仅使产量提高，而且淡化成本也在大幅度降低。海水淡化的成本已从 20 世纪 90 年代的 7 元m 3左右降至目前的 5 元m 3左右。此外，在海水直接利用方面，我国青岛、大连、天
12、津、上海、宁波、厦门、深圳等沿海城市的近百家单位均有利用海水作为工业冷却用水的实践。我国海水直流冷却已有近 70 年的应用历史，更先进的循环冷却技术在我国业已取得成效，已具备了示范条件。利用海水作为大生活用水(海水冲厕)代替城市生活用淡水，是节约水资源的一项重要措施。我国香港地区 20 世纪 50 年代末开始通过立法的形式推广海水冲厕技术，现已形成了一套完整的处理系统和管理体系。目前香港的海水冲厕已达总数的 75，每年节省淡水约为 2.12 亿 m3。目前我国海水直接利用的规模还很小，据中国水资源公报 2002 年全国海水直接利用量仅为 216 亿 m3，而日本每年约为 3000 亿 m3，美
13、国每年约为 1000 亿 m3，差距很大。【同步练习】一、单项选择题1、利用潮汐和波浪发电（ ）A技术要求高 B经济效益高 C工程投资小 D环境污染严重2、下列叙述正确的是（ ）A海洋不仅是全球生命支持系统的一个组成部分，也是有助于实现可持续发展的宝贵财富B海洋水不可以直接作为工业冷却水源，要经过淡化才可利用C目前海洋化学资源开发达到工业规模有食盐、镁、淡水和重水D锰结核主要分布在大陆架浅海区，是目前人类开发的金属矿产资源3、下列叙述，正确的是（ ）A深海是一个里暗、缺氧、高温、高压的环境B海水的腐蚀性强，海水的破坏性大C海洋能源密度大，储量也大D海洋空间资源开发是一项高投资，高技术难度，高风
14、险工程。所以人类暂时无法开发利用它。4、海洋空间资源开发是一项高投资，高技术难度，高风险的工程，原因不正确的是（ ）A海洋资源不仅数量大，而且资源密集程度高B人类活动在近海及海洋表面要抗御多变海洋气象状况和海水的运动。C人类在深海活动要能适应黑暗、高压、低温、缺氧的环境D海水的腐蚀性强，海水的破坏性大5、目前人们利用的淡水资源主要是（ ）A. 河流水和湖泊水 B. 地下水和冰川C. 河流水和深层地下水 D. 河流水、淡水湖泊水及浅层地下水6、荷兰鹿特丹成为世界最大港之一的原因是( )鹿特丹港通过开凿连通地中海的运河，改善水运条件利用中转散装货物的机能，发展了农矿产品加工业和造船工业中继贸易带动
15、了腹地近代工业的迅速发展，腹地覆盖了整个欧洲国家港湾和航空设施完善，港口中转机能非常突出A. B. C. D. 7、建设人工岛( )A. 是海洋空间利用的最佳方式 B. 可以缓解人多地少的矛盾C. 对海洋生态没有影响 D. 不会改变所属国的海洋权限8、下列海洋空间和开发利用搭配正确的是( )A. 交通运输海港码头、海底遂道、海底货场B. 海上生产空间海上电站、工业人工岛、海上油库C. 海上通信与电力输送空间海底电缆、海底光纤D. 海上文化娱乐设施空间海滨浴场、海上运动区、海洋牧场9、近些年探明：海底“可燃冰”(天然气水合物)储量极为丰富，其开发技术亦日趋成熟。开发利用“可燃冰”将产生的环境效益
16、有( )A. 可取代一些核电站，减少核废料的污染 B. 无 CO2排放，减轻“温室效应”C. 可取代水电站，改善大气质量 D. 部分替代煤和石油，减轻对大气的污染10、有关海洋新能源的叙述，正确的是 ( )A. 密度一般很大，开发难度小 B. 能量巨大，可再生，目前都具有商业开发价值 C. 利用海洋新能源可以减少环境污染，有利于保护环境 D. 开发海洋新能源投资少，效益高 二、综合题11、我国第一座海水淡化厂建立在 ，目前我国最大的潮汐电站是浙江温岭潮汐电站。12、读右图，回答问题：（1）海洋渔业资源主要集中在字母 处，因为 ， 。（2）A 代表陆地进入海洋的 ，C 代表 ，石油、天然气主要分
17、布在 (字母)处，锰结核分布在 (字母)处。（3）图中箭头 B 表示 ，其原因主要有洋流中的 流；温带海区冬季表层海水温度 ，底层海水温度 ，海水产生较大规模的对流运动。（4）简要回答：为什么说目前人类开发利用海洋资源和能源是历史发展的必然趋势?【参考答案】一、单项选择题1、A 2、A 3、B 4、A 5、D 6、C 7、B 8、C 9、D 10、C二、综合题11、西沙群岛 江厦12、（1）D 浅海，阳光集中，生物光合作用强 入海河流带来丰富营养盐类，浮游生物繁盛 （2）A 富含营养物质的水流泥沙 C 浮游生物 D F （3）海水涡流将海底营养盐类带到表层（或海水上泛） 上升 低 高 （4）海洋有丰富的资源，当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出，所以开发利用海洋中的丰富资源已是历史发展的必然趋势。
