第七章 海洋资源及其经济意义 新

第七章世界海洋资源及其经济意义第一节世界海洋的生物资源第二节世界海洋的矿产资源第三节海洋的动力资源第四节海洋的其他资源

海洋提供食物的能力约为全球陆上可耕面积的1000倍，每年可提供300亿人口食用的水产品。

中国有4千万人以渔业为生计第一节世界海洋的生物资源已知热液活动地点1977年Alvin号潜水器

在Galapagos发现独特的热液生物群黑烟囱

海洋生物资源系指海洋中具有生命的物质，它包括海洋动物、植物和微生物三类，是人类获取蛋白质的重要资源。海洋生物资源按其活动方式可分为底栖生物、浮游生物和游泳生物三类。第一节世界海洋的生物资源

海洋底栖生物的概念由德国生物学家E.H.哈克尔于1891年首先提出，栖于海洋基底表面或沉积物中的生物。这类生物自潮间带到水深万米以上的大洋超深渊带(深海沟底部)都有生存,是海洋生物中种类最多的一个生态类型,包括了大多数海洋动物门类、大型海藻和海洋种子植物。“底栖生物”一词源于希腊语vos，意指生活在水底（底内和底上）的生物。第一节世界海洋的生物资源

海洋底栖生物种类繁多，其中底栖植物种数很少，底栖动物种类繁多、构造多样。第一节世界海洋的生物资源红海珊瑚礁生物群落，礁周围生活着各种珊瑚、鱼

在加勒比海营附着生活的羽状蠕虫（属环节动物多毛类）

褐藻门海蒿子(Sarassumpallidum)

褐藻门昆布（Eckloniakurome）绿藻门伞藻（Acetabularia

calyculss）

红藻门长柄雀冠藻(Cleudeabotanensis)在洋底火山熔岩上营固着生活的硅质海绵，呈杯状

营底栖生活的虎斑宝贝，属软体动物腹足类生活在海底热泉口周围的长管虫，最长达3米,没有嘴和消化道海星珊瑚虫，很早前人们把珊瑚看作是植物，把珊瑚的触手当作它的花。其实它是具有内外两个胚层的腔肠动物。形体像一个双层口袋，有一个口，但没有肛门，食物从口入，残渣也从口排出。喜温热、清洁的浅海环境，营固着生活，出芽生殖。死亡后碳酸钙躯壳相互连接成形态各异的珊瑚。绚丽多彩的珊瑚海底森林海中的热带雨林－珊瑚

美丽的珊瑚礁虽只占地球0.3%不到的面积，却蕴育了包括大型生物海绵、珊瑚、海蛞蝓、虾蟹、螺贝、海星、海胆、海蔘、海鞘、鱼类、海蛇、海藻等等及成千上万种的微小生物，是生态中最丰富的生物资源，因此珊瑚礁又被称为『海中的热带雨林』。

海洋浮游生物(marineplankton):悬浮在水层中常随水流移动的海洋生物。这类生物缺乏发达的运动器官，没有或仅有微弱的游动能力；绝大多数个体很小，须在显微镜下才能看清其构造，只有个别种的个体甚大，如北极霞水母(Cyaneaarctica)最大直径可达2米；种类繁多，隶属于植物界和动物界大多数门类；数量很大，分布较广，几乎世界各海域都有。1887年，德国浮游生物学家V.亨森首先采用“Plankton”一词专指浮游生物。该词来自希腊文,意为漂泊流浪。

第一节世界海洋的生物资源

种类组成浮游生物包括浮游植物(Phytoplankton)和浮游动物(Zooplankton)两大类。浮游植物种类较为简单，大多是单细胞植物，其中硅藻最多,还有甲藻、绿藻、蓝藻、金藻等.

第一节世界海洋的生物资源

浮游动物种类繁多，结构复杂，包括无脊椎动物的大部分门类，如原生动物、腔肠动物(各类水母)、轮虫动物、甲壳动物、腹足类软体动物(翼足类和异足类)、毛颚动物、低等脊索动物（浮游有尾类和海樽类），以及各类动物的浮性卵和浮游幼体等（图2[海洋浮游动物］，其中以甲壳动物，尤其是桡足类最为重要。还有一类浮游单细胞生物兼有植物和动物的基本特征（具能动的鞭毛，兼备自养和异养的能力,图1-e[海洋浮游植物]，植物学家把它列为甲藻门鞭毛藻类，动物学家把它归入原生动物鞭毛虫纲。

第一节世界海洋的生物资源

海洋游泳生物(marinenekton):在水层中能克服水流阻力、自由游动的海洋生物。它们都具有发达的运动器官，是海洋生物的一个生态类群。1891年德国学者E.H.哈克尔首先使用“游泳生物(Nekton)”一词。Nekton一词来自希腊文νηκτοｓ，意即游泳。第一节世界海洋的生物资源

游泳生物种类组成:头足类和甲壳类的一些种类，以及爬行类和鸟类的少数种类组成。其中，海洋鱼类中的硬骨鱼纲、海洋哺乳类、头足纲中的鞘亚纲等的大多数种类，都是游泳生物。第一节世界海洋的生物资源玳瑁

与海龟的区别是：上颌弯曲像鸟嘴，龟甲具有角质层，表面光滑，具有褐色和淡黄色相间的美丽花纹。生活于热带和亚热带海洋中。角质板可做纽扣、戒指、手镯、梳子和眼睛框等，是贵重的装饰品。入药，清热解毒。海象（鳍脚目）哺乳哺乳哺乳哺乳入港捕乳

哺乳纲，因有两只类似大象的牙齿，故名。体长可达4米，体重1.5吨，牙长50厘米以上，皮肤多褶皱，毛稀疏。海狗︵海熊︶耳壳哺乳纲，体长约2米，额骨高，有耳壳，体呈黑色，有密毛。栖息于北太平洋千岛群岛附近的海洋中，偶见于我国黄海和东海。毛皮优良，生殖器入药，名曰“海狗肾”。海豹体长约1.5米，黄灰色，具褐色斑点，幼崽呈白色。毛密而厚，有耳壳。主食鱼类和贝类。生活于北半球高纬度海洋中。海马（落龙子）是海洋中个体最小的鱼类，体长10厘米左右，嘴呈长管状。栖息在热带海洋海藻体上。头与躯干呈直角，头似马头，故名。尾巴很长，由多节组成，能灵活伸曲，背鳍像一把扇子，保持直立游动时身体平衡。雄海马腹部有一育儿袋，雌海马产卵于熊海马的育儿袋中，生长发育，直至分娩。海豚哺乳纲，鲸目，海豚科。体形似鱼，长2米左右，嘴尖，有背鳍，无鳞。善游泳，速度可达每小时70公里以上。是仅次于大猩猩的有智慧的聪明动物，往往成群结队跳出海面嬉戏玩耍。多有救助落水人员的报道。太平洋加利福尼亚沿海的海狮鲨鱼，正在吞食科学家喂的食品象海豹，在岸上休息和生殖

飞鱼(一条已展翅飞起，一条正准备飞起第二节世界海洋的矿产资源1、浅海矿产资源2、深海矿产资源

浅海海底的矿产资源是指大陆架和部分大陆斜坡处的矿产资源，在海水动力作用的加工下可形成一些独特的外生矿床，浅海矿产资源主要是各类滨海砂矿等。滨海砂矿是指在滨海水动力的分选作用下富集而成的有用砂矿，该类砂矿床规模大、品位高、埋藏浅，沉积疏松、易采易选。滨海砂矿主要包括建筑砂砾、工业用砂和矿物砂矿。第二节世界海洋的矿产资源

建筑砂、砾材料和工业用砂是当今取自近海最多和最重要的砂矿。随着陆上建筑集料和工业砂资源的开采殆尽，品质优于陆上的海洋建筑集料与工业砂原料势必变得更为重要。工业砂据其质地而用于不同的方面，如：铸造用砂和玻璃用砂等。第二节世界海洋的矿产资源

建筑砂一一海滨砂和砂砾是重要的建筑材料，是目前开采量最为大宗的海砂，它们是岩石碎屑经海洋分选堆积而成的。工业砂——质量较好的海砂称为工业砂，可用来翻砂铸造成型材料，较纯的砂(以石英为主)是制造玻璃的重要原料，更纯的石英砂则是制作硅片的材料。第二节世界海洋的矿产资源矿砂开采中大洋矿产资源

砂矿是可成矿的海砂，海滨砂矿种类很多，一般有锡石、钛铁矿、铬铁矿、磁铁矿、金红石、锆英石、独居石、石英砂，以及砂金、自然铂和金刚石等等。全球80％的金刚石(钻石)、90％的独居石、75％的锆石、90％的金红石、75％的锡石都蕴藏在海滨砂矿中。第二节世界海洋的矿产资源

中国滨海及陆架固体矿产资源的调查研究表明，目前已探明具有工业储量的滨海砂矿矿种有：钛铁矿、金红石、锆石、磷钇矿、独居石、磁铁矿、锡砂矿、铬铁矿、钽铁矿、砂金、工业砂、砂和砂石集料、贝壳等，这些矿种主要分布在山东、福建、广东、广西、海南和台湾省。第二节世界海洋的矿产资源

上世纪60年代，随着海岸带和近海调查的开展，对滨海砂矿进行了规范性的勘探，陆续发现了一批具有工业价值的砂矿床。80年代以来，多数的滨海砂矿已有不同规模的开发。至1990年，我国滨海砂矿探明储量15.273亿吨，建成国有和地方矿山10多个、开采点百余处，该年产量为61万吨，为1978年的两倍。2001年，我国海滨砂矿总产量为154.59万吨，总产值3.17亿元（见表1）。第二节世界海洋的矿产资源第二节世界海洋的矿产资源

目前，全国已探明的滨海砂矿储量为164137.3万吨，保有储量为16125.4万吨。至2002年，我国滨海已探明的砂矿产区90余处，各类矿床191个（其中大型35个，中型51个，小型105个），矿点135个。2004年，我国海滨砂矿业实现产值达5.14亿元，占我国海洋经济总产值的0.04%。由于已探明资源比较分散，大型砂矿比较少，加之采矿、冶炼技术水平不高，砂矿资源开发不甚稳定。第二节世界海洋的矿产资源

我国在渤海、北黄海和东海已圈定出一些工业矿物相对高含量区，如莱州湾为金的高含量区、东海为钛铁矿、磁铁矿、石榴石、锆石的高含量区等。我国海滨煤田和油页岩资源也有一定潜力。山东龙口煤田是我国发现的第一个滨海煤田，探明含煤面积391.1平方公里，探明储量11.8亿吨。另外，在黄河口济阳坳陷东部也发现远景储量达85亿吨的煤和油页岩矿区。各海区工业矿物高含量区的划分标准见表2第二节世界海洋的矿产资源

深海蕴藏的海底矿产资源是支持人类生存的又一类重要资源。深海占海洋面积的92.4％和地球面积的65.4％,但开发得很不够，甚至几乎还未得到真正的开发。扩大人类生存空间和储备人类生存资源的重要途径之一就是向深海扩大活动。深海矿产资源的矿区基本位于国际海域的海底，它的开发活动必须要得到联合国海底管理局的同意和批准才可。深海矿产资源主要有大洋多金属结核矿、铁锰结壳矿和海底热液矿等。第二节世界海洋的矿产资源20世纪60年代，随着海洋勘查技术的快速发展，各发达国和国际海洋考察活动也日益兴起，深海矿产―锰结核、锰结壳、金属软泥等相继发现。根据80年代的统计资料，按当时世界各国对钛、镍、钻、锰、铅等矿藏的消耗计算，估算的三大洋洋底锰结核矿物所含的上述金属均可使用15万年以上。尽管这个估算数字与实际有出入，但科学家已经确认这是一笔巨大的物质财富。因此引起了世界各国矿业界的关注。1965年，在美国罗德岛大学召开了第一次海洋法协会会议，会上发表了一系列关于锰结核开发和与之相关的法律问题的研究报告。第二节世界海洋的矿产资源

目前对世界各大洋多金属结核的勘查已经做了大量细致的工作，并且对其分布、丰度、品位等都具有详尽的调查研究成果。但是，采矿技术、冶炼技术尚有很大差距。多金属结核一般赋存在水深4000～6000m的洋底，呈球状或团块状散布于洋底沉积物表层。正是由于它们这种赋存水深深、散布面积广的特殊成矿条件，从而大大增加了开采难度。第二节世界海洋的矿产资源海底多金属锰结核拖网获取锰结核矿

第二节世界海洋的矿产资源在海底的锰结核矿球

锰结核矿球第二节世界海洋的矿产资源潜水器

深海钻探。DSDP第82航次在海底以下290米亦即玄武岩顶面以下54米处采到的玄武岩。玻璃中纤细的黑线、粘土中和玻璃-粘土交界处的暗色区域，都是微生物的作用下形成的氧化铁。

我国早在上世纪70年代中期就开始了深海大洋多金属结核的调查研究工作。推进了我国对海底多金属矿产资源的研究、勘探和开发步伐，维护了我国的政治、经济利益和合法权益。现在世界上已有七个国家或集团获得联合国的批准，拥有合法的大洋多金属结核矿开辟区(PioneerArea)，中国是联合国批准的世界上第五个先驱投资者，在东太平洋拥有合法的开辟区。第二节世界海洋的矿产资源

富钴结壳矿是一种与大洋多金属结核矿相似的铁锰矿，但它不呈结核状，而是以板状结壳覆盖在洋底海山的基岩上,除铁、锰以外，还含有钴、镍、铜、锌和铂等金属，其钴的含量较多(可达0.5-2％)，富钴结壳矿开发的首选目标就是提取金属钴。钴结壳矿基本分布在大洋500m至3500m水深的海山顶部或斜坡处。我国南海中沙海域发现有富钴的铁锰结壳矿，其中含有较丰富的稀土金属。第二节世界海洋的矿产资源

深海采矿技术从1972年开始研制，经过30年的开发研究，技术日趋成熟。迄今美国、日本、加拿大、德国、法国等已提出了多种开采方案，诸如液压提升式、气压提升式、链斗提升式，深潜器开采等等，作业深度为5000—6000m。液压提升式采矿原理如同水泵，把海底矿物吸扬上来。这种方法被认为是一种较好的开采方法，目前已经研制出若干样机，如日本1989年开发的一种样机，其作业水深达5000m，具有日产矿10000t的能力。第二节世界海洋的矿产资源

海底热液矿最早发现于红海约2000m水深的海底洼地中，含有铁、铜、铅、锌和银等多种金属，有的称它为热卤矿或多金属软泥等。随后的研究发现海底热液矿广泛分布在洋中脊和弧后盆地中，这类矿多为金属硫化物，往往又称为多金属硫化矿或块状硫化物。据喷出的热液颜色，有白烟囱和黑烟囱之分，热液的温度很高，喷口附近生存着耐高温和耐硫化物的生物群，具有生物学和地球生命起源研究的意义。第二节世界海洋的矿产资源深海热液活动：黑烟囱2007年3月1日，中国“大洋一号”海洋科考船在西南印度洋洋中脊成功发现新的海底活动及硫化物分布区，并确定了热液喷口位置。这是中国科学家首次完全靠自己的力量在大洋中脊发现新的海底热液活动区，也是世界上首次在西南印度洋中脊和超慢速洋中脊发现正在活动的新的海底热液活动区。第二节世界海洋的矿产资源第三节海洋的能源资源1、海底石油与天然气2、天然气水合物3、海底热能4、海洋再生能资源1、海底石油与天然气海洋中蕴藏着丰富的能资源，维持着人类的生存需求和社会发展。石油与天然气是人类当前主要的能资源，当前世界的纠纷、冲突和战争，大都与油气资源利益的争夺有关。海底油气资源约占世界油气总资源量的45％，主要分布在大陆边缘(大陆架、部分大陆坡，甚至坡脚处的陆隆)，它对当前世界海洋经济的迅速发展至关重要。第三节海洋的能源资源

据上世纪八十年代的初步估计，世界石油可采资源量大约3000x109t，其中海底石油可采资源量1350x109t(1350亿吨)；世界天然气总量为255x10一280x109m3，其中海洋天然气为140x10m9(140万亿立方米)。第三节海洋的能源资源

近年来，海底石油和天然气勘探正向深水区发展，据技术发展趋势预计，2000年可在1000m水深海域开发油气资源，2020年开发水深可达1600m左右，未来海底石油、天然气的资源量肯定会超过前述估测数字。我国海域油气资源相当丰富，共发现16个中新生代沉积盆地，总面积约130x104k平方米，其中近海陆架沉积盆地9个(面积90x104k平方米)，深海沉积盆地7个(面积约40X104k平方米)。第三节海洋的能源资源

自1947年美国成功钻探人类第一口海上油井后，海洋油气勘探开发逐渐从浅海扩大到100至500米的中深海域、500至1500米的深海、超过1500米的超深海，今天先进国家的力量已经集中在3000米以下的“超级深海”。

大陆架石油勘探平台海上钻井平台第三节海洋的能源资源这张图为越南在南海的油田图这张图为越南在南海的油田图中石油称冀东南堡油田可开采100年在春晓气田附近巡逻的中国海军护卫舰在春晓气田上空监视的日本巡逻机

我国陆架区海域辽阔，共有16个新生代沉积盆地，总面积近90万平方公里。按第三次石油资源评价初步结果，目前全国石油资源量为1072.7亿吨，已探明储量225.6亿吨，探明率在39%左右。其中海洋石油资源量为246亿吨，占总量的22.9%。天然气资源量为54.54万亿立方米，其中海洋天然气资源量为15.79万亿立方米，占29.0%。第三节海洋的能源资源

我国海洋油气业开始于20世纪60年代，1963年开始海上油气勘探工作，1967年3月14日首次在天津歧口以东22公里的渤海海域打出第一口海上工业油气井──“海1井”，获日产原油35吨，气1941立方米。而据2004年中国海洋经济统计公报显示，目前海洋石油日益成为我国原油增量的主要来源。2004年海洋油气业总产值595亿元，占全国主要海洋产业总产值的4.6%；全国海洋原油产量达2843万吨，海洋天然气产量58亿立方米。第三节海洋的能源资源

回顾我国海洋油气业的发展历程，大致可以划分为三个阶段：第一阶段，缓慢的起步阶段，从上世纪60年代到70年代末。近海累计产油不足100万吨，我国海域仅有三座设备落后、作业简陋的油田。第二阶段，较快的成长阶段，从上世纪80年代初至1995年。这期间，中国海洋石油总公司作为国家海上油公司，全面负责我国海域的油气资源对外合作勘探和开采。通过大规模的对外合作和勘探开发，我国海洋油气业进入一个较快发展的阶段。海洋原油产量从1980年的16.57万吨增长到1995年的927.5万吨，年均增长60万吨。第三节海洋的能源资源

第三阶段，迅猛发展的成熟阶段，从1996年至今。1996年，我国海洋原油产量首次突破1000万吨大关，标志着我国海洋油气业进入了一个新的、高速发展的阶段。这期间，我国海洋原油从1996年的1687.43万吨增长到2004年的2843万吨，年均增长212.8万吨；海洋天然气产量从1996年的26.88万立方米增长到2004年的58亿立方米，年均增长6亿立方米。海洋油气业的年产值从1999年的228.69亿元增长到2004年595亿元，年均增速达32.04%（见下图）。第三节海洋的能源资源第三节海洋的能源资源

我国目前已探明的近海含油气沉积盆地面积60多万平方公里，油气资源相当丰富，然而探明储量却不多，在已探明的储量中还有一部分是比较难开发的边际油田。据统计，我国石油资源的平均探明率为38.9%，海洋仅为12.3%，远远低于73%的世界平均探明率和美国75%的探明率。我国天然气的平均探明率为23.0%，海洋为10.9%，而世界平均探明率在60.5%左右。第三节海洋的能源资源

因此我国油气资源的探明率（尤其是海洋）很低，整体上处于勘探的早中期阶段。而且，我国海洋油气储量分布具有区域不均衡的特点，同时探勘开发程度也存在严重的“重北轻南”现象。具体来说，目前海洋油气开发力量主要集中在北部的渤海地区，而占中国领海面积3／4的广阔南海地区，油气开发几乎空白，不多的几口油井都集中在离陆地和海南岛不远的区域。第三节海洋的能源资源

我国海洋油气资源产业化前景良好，但起步较晚。根据第三次石油资源评价结果，我国海洋油气资源丰富，海洋石油资源量为246亿吨，占全国石油资源总量的23%；海洋天然气资源量为16万亿立方米，占总量的30%。我国海洋石油探明程度为12%，海洋天然气探明程度为11%，远低于世界平均水平。海洋油气整体处于勘探的早中期，资源基础雄厚，产业化前景良好，是未来我国能源产业发展战略重点。

目前，我国正在进行12个海洋油气田项目的建设或扩建，其中有6个在渤海油田。至2010年，渤海海上油田的产量已达5550万吨油当量，成为我国油气增长的主体。第三节海洋的能源资源

我国南海的海洋油气是世界十大海洋油气积聚地之一，约占我国石油总储量的1/3。据统计，南海有含油气构造200多个、油气田180个。南海油源不仅丰富，而且就在家门口，可免长途运输的成本和风险。但目前在南海，大量资源正在被他国抢占，多个周边国家已在南海架设钻机1000多架，大量原油被外国抽走，领土归属也被拉入争端。我国亟待在外交方略和海洋工程装备技术上有所突破，以改变目前的困局。

第三节海洋的能源资源

我国油气勘探和开发主要集中在渤海等近海水域，开发规模小。我国海洋油气量仅占世界海洋油气产量的2%左右，占国内原油产量的14%，也明显地与世界平均水平。我国天然气的勘探与开发利用与国外发达国家相比还比较落后。我国天然气资源占世界总资源的2%，居世界第十位，但已探明可采储量仅约占世界的0.9%，居世界第20位，产量约占世界总产量的1%。第三节海洋的能源资源2、天然气水合物天然气水合物是21世纪的新型能源。天然气水合物乃是一种白色的冰状固体矿，外形像固体酒精，有极强的燃烧力。水合物由水分子和燃气分子，主要是甲烷分子组成，有人称它为甲烷水合物，也有称之为可燃冰。这种固体水合物只保存在一定的温度和压力条件下，要求温度低于0℃—10℃，压力高于10MPa（兆帕)。第三节海洋的能源资源

海洋里天然气水合物的资源量是陆地上的100多倍，世界上绝大部分的天然气水合物都埋藏在深海的沉积物中，它要求水深大于300m至500m，依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态。据最保守的估计，全世界海底天然气水合物中贮存的总量约为18000x1012m3，约合11x1012t。全球水合物的含碳总量大约是地球上全部化石燃料(煤、石油、天然气)含碳总量的两倍，它是人类未来动力能源的希望。第三节海洋的能源资源（日本产业技术综合研究所Satoh绘制，2001）日本周边海域天然气水合物分布引自ODP190，196航次报告引自ODP190，196航次报告

浅地壳中天然气水合物的含碳量是所有化石含碳量的2倍。其储量大约相当于煤炭和常规石油天然气总量的3倍。

日本在南海海槽中发现的天然气水合物储量可供日本在石油和天然气耗尽后使用140年。美国发现的天然气水合物储量也相当可观。天然气水合物

可能的环境效应稍有升温或减压，可快速析出CH4CH4的温室效应比CO2强十倍可引起地球表面迅速升温百慕大黑三角？第三节海洋的能源资源天然气水合物

目前有专家认为全球的“可燃冰”总能量是所有煤、石油、天然气总和的2到3倍。2000年，广州海洋地质调查局利用地震波探测海底地表反射，发现了中国南海区域有“可燃冰”存在。2007年4月21日到6月12日，我国在南海北部神狐海域共完成了8个站位的钻探、测井，对5个站位进行了取芯，其中3个站位上获得天然气水合物样品，取芯发现水合物的成功率高达60%。第三节海洋的能源资源

通过对这些天然气水合物样品的分析、测试等，科学家初步认为，我国南海神狐海域的天然气水合物是以均匀分散的状态，成层分布，已发现的含天然气水合物沉积层厚度较厚，最大厚度达25米，饱和度非常高，显示出我国南海北部天然气水合物资源具有巨大的能源潜力。第三节海洋的能源资源3、海底热能地球内部释放的热能约为42亿千瓦(每秒可释放热能量42亿千焦耳)。海洋释放的地热能占全球总量的81％(陆地仅占19％)，巨大的海洋地热能是陆地的四倍。人类利用海洋地热能的技术尚待开发。第三节海洋的能源资源1965年在红海首次发现热泉，但更重要的是，1977年伍兹霍尔海洋研究所R.巴拉德等乘“阿尔文”号潜水器在加拉帕戈斯裂谷发现的热泉及1979年在北纬21°观察到的热泉，热液刚喷出时为清澈透明的均匀溶液，在与冷海水相混时便激起混浊的碱性水柱，并产生很细的铁、铜、锌等硫化物颗粒。第三节海洋的能源资源美国科学家乘阿尔文号深潜器考察发现海底有一个个冒黑烟的东西，这就是海底温泉海底温泉口周围，有血红色的管状蠕虫，像一根根黄色塑料管，最长的达3米，横七竖八地排列着，它用血红色肉芽般的触手，捕捉、滤食水中的食物

金属硫化物堆积在热泉口旁，成为海底热液金属矿床。例如，在北纬21度发现的东太平洋海隆的矿床及加拉帕戈斯海岭的矿床，前者含Zn50％，Cu0.75％，Pb0.35％，Ag400ppm，Au痕量，面积规模约1.62×104m3；后者含Zn0.1％，Cu10％，Pb0.1％，Ag300ppm，规模8×106m3。这些海底热液金属矿床，大多分布在太平洋和南美洲附近。第三节海洋的能源资源海底热泉

4、海洋再生能资源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他均源于太阳辐射。海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。第三节海洋的能源资源

一、潮汐能潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能，其利用原理和水力发电相似。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比。或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量密度很低，相当于微水头发电的水平。世界上潮差的较大值约为13—15m，我国的最大值（杭州湾澉浦）为8.9m。一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。第三节海洋的能源资源

潮汐能利用的主要方式是发电。通过贮水库，在涨潮时将海水贮存在贮水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。潮汐电站的功率和落差及水的流量成正比。但由于潮汐电站在发电时贮水库的水位和海洋的水位都是变化的（海水由贮水库流出，水位下降，同时，海洋水位也因潮汐的作用而变化）。第三节海洋的能源资源

潮汐电站是在变功况下工作的，水轮发电机组和电站系统的设计要考虑变功况，低水头、大流量以及防海水腐蚀等因素，远比常规的水电站复杂，效率也低于常规水电站。潮汐电站按照运行方式和对设备要求的不同，可以分成单库单向型、单库双向型和双库单向型三种。第三节海洋的能源资源已经建成的超500KW的潮汐电站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

二、波浪能波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。台风导致的巨浪，其功率密度可达每米迎波面数千千瓦，而波浪能丰富的欧洲北海地区，其年平均波浪功率也仅为20-40kW/m2。中国海岸大部分的年平均波浪功率密度为2-7kW/m2。第三节海洋的能源资源

波浪发电是波浪能利用的主要方式。此外，波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。波浪能利用装置大都源于几种基本原理，即：利用物体在波浪作用下的振荡和摇摆运动；利用波浪压力的变化；利用波浪的沿岸爬升将波浪能转换成水的势能等。第三节海洋的能源资源

经过1970年代对多种波能装置进行的实验室研究和1980年代进行的实海况试验及应用示范研究，波浪发电技术已逐步接近实用化水平，研究的重点也集中于3种被认为是有商品化价值的装置，包括振荡水柱式装置、摆式装置和聚波水库式装置。第三节海洋的能源资源英科学家试用"海蛇"发电有助应对全球变暖世界上第一个商业海浪发电厂——“海蛇”位于葡萄牙北部海岸，2008年刚刚投入运转。“海蛇”的发电机是一个150米长的钢铰接结构，通过弯曲移动带动水轮发电机发电，可产生750千瓦电量

三、海流能海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动。海流能的能量与流速的平方和流量成正比。相对波浪而言，海流能的变化要平稳且有规律得多。潮流能随潮汐的涨落每天2次改变大小和方向。一般说来，最大流速在2m/s以上的水道，其海流能均有实际开发的价值。第三节海洋的能源资源

海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。但由于海水的密度约为空气的1000倍，且装置必须放于水下。第三节海洋的能源资源

故海流发电存在一系列的关键技术问题，包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。此外，海流发电装置和风力发电装置的固定形式和透平设计也有很大的不同。海流装置可以安装固定于海底，也可以安装于浮体的底部，而浮体通过锚链固定于海上。海流中的透平设计也是一项关键技术。第三节海洋的能源资源

四、温差能温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温之差的热能。海洋的表面把太阳的辐射能的大部分转化成为热水并储存在海洋的上层。另一方面，接近冰点的海水大面积地在不到1000m的深度从极地缓慢地流向赤道。这样，就在许多热带或亚热带海域终年形成20℃以上的垂直海水温差。利用这一温差可以实现热力循环并发电。第三节海洋的能源资源

除了发电之外，海洋温差能利用装置还可以同时获得淡水、深层海水、进行空调并可以与深海采矿系统中的扬矿系统相结合。因此，基于温差能装置可以建立海上独立生存空间并作为海上发电厂、海水淡化厂或海洋采矿、海上城市或海洋牧场的支持系统。总之，温差能的开发应以综合利用为主。第三节海洋的能源资源

海洋温差能转换主要有开式循环和闭式循环两种方式。开式循环系统主要包括真空泵、温水泵、冷水泵、闪蒸器、冷凝器、透平—发电机组等部分。开式循环的副产品是经冷凝器排出的淡水，这是它的有利之处。第三节海洋的能源资源

温差能利用的最大困难是温差太小，能量密度太低。温差能转换的关键是强化传热传质技术。同时，温差能系统的综合利用，还是一个多学科交叉的系统工程问题。第三节海洋的能源资源

五、盐差能盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能。主要存在于河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。通常，海水（35‰盐度）和河水之间的化学电位差有相当于240m水头差的能量密度。这种位差可以利用半渗透膜（水能通过，盐不能通过）在盐水和淡水交接处实现。利用这一水位差就可以直接由水轮发电机发电。第三节海洋的能源资源

盐差能的利用主要是发电。其基本方式是将不同盐浓度的海水之间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水轮机发电，具体主要有渗透压式、蒸汽压式和机械—化学式等，其中渗透压式方案最受重视。第三节海洋的能源资源

将一层半透膜放在不同盐度的两种海水之间，通过这个膜会产生一个压力梯度，迫使水从盐度低的一侧通过膜向盐度高的一侧渗透，从而稀释高盐度的水，直到膜两侧水的盐度相等为止。此压力称为渗透压，它与海水的盐浓度及温度有关。目前提出的渗透压式盐差能转换方法主要有水压塔渗压系统和强力渗压系统两种。第三节海洋的能源资源

我国海洋能开发已有近40年的历史，迄今建成的潮汐电站8座，80年代以来浙江、福建等地对若干个大中型潮汐电站，进行了考察、勘测和规化设计、可行性研究等大量的前期准备工作。总之，我国的海洋发电技术已有较好的基础和丰富的经验，小型潮汐发电技术基本成熟，已具备开发中型潮汐电站的技术条件。第三节海洋的能源资源

但是现有潮汐电站整体规模和单位容量还很小，单位千瓦造价高于常规水电站，水工建筑物的施工还比较落后，水轮发电机组尚未定型标准化。这些均是我国潮汐能开发现存的问题。其中关键问题是中型潮汐电站水轮发电机组技术问题没有完全解决，电站造价急待降低。第三节海洋的能源资源全球最大的潮汐发电机现代化的潮汐发电装置第三节海洋的能源资源第四节海洋的其他资源一、海水资源二、海洋空间资源

第四节海洋的其他资源

一、海水资源

海水覆盖地球表面三分之二，是地球水圈的最主要的组成部分，海洋之外的水只是地球总水量的1.2％左右。海水是一种重要的资源，海水中有丰富的淡水资源，海水又溶解有大量的矿物物质，是海洋中巨大的“矿物资源载荷体”。人们主要从两个方面来利用海水，一是淡化海水，制造人类所必需的淡水资源，另一是浓缩海水，提取各种必需的矿物资源。第五节海洋的其他资源1、淡水地球淡水资源的极度匮缺，已严重威胁到人类未来的生存发展，淡水资源将成为下一个人类争夺的焦点。地球上的咸水占总水量的97.47％，人类生存必不可缺的淡水只有2.53％。海水是地球上咸水的主体，淡水在海水中约占97％以上，是地球上最为巨大和最易获得的淡水资源，饮用淡水将是海洋中最有价值的资源。第四节海洋的其他资源

早在15世纪，航海部门就曾以简易的蒸馏装置来解决海船在长期航行中的淡水供应问题。第二次世界大战期间，出于战争的需要，用蒸馏法淡化海水的技术有较大的发展，已用于供应战舰和岛屿的淡水。从20世纪50年代以来，随着工农业的发展和城市人口的增长，淡水供应逐渐紧张，造成有些沿海城市严重缺水。因此海水淡化的技术，成为开发新水源的重要途径之一。据1980年统计，全世界淡化装置的每天总造水量为727.5万立方米，其中75.9％是蒸馏法生产的，其余大部分用膜法（电渗析法和反渗透法）。第四节海洋的其他资源

据生产转化过程，海水淡化方法可分为蒸馏法、结晶法和膜法等。(1)蒸馏法是古老的传统方法。海水蒸馏必须要有蒸发和冷凝两个生产过程，蒸发使水份成为气态，与海水中的溶解盐分离；冷凝则将气态水份转变为液态淡水。我国蒸馏法的新技术是在低压、低温下实现的。第四节海洋的其他资源(2)结晶法实质上是冷冻法，海水结冰使水与溶解盐分离。(3)膜法是当前使用最广泛的方法，以用膜构成的分离器来完成海水的转化。海水脱盐淡化的膜法主要有两种，电渗析法和反渗透法。第四节海洋的其他资源

电渗析法是使相当于电解质溶液的海水在直流电场的作用下，让水中离子有选择地通过阴或阳离子交换膜，导致某种离子在膜的一侧浓缩，使海水中的水与溶解盐分离，达到海水淡化的目的，同时还可浓缩盐水制盐，发展海水综合利用。第四节海洋的其他资源

反渗透法耗能低、操作简便、产水量大，是目前优选的淡化技术，它以半渗透膜分离两种不同盐度的液体，通常低盐度液体会透过膜向高盐度液体扩散，反渗透操作则将对高盐度海水加压，当压力超过渗透压时淡水便会通过该膜从海水一侧逆向渗透到淡水一侧来，达到脱盐制淡的目的。第四节海洋的其他资源

海水生产淡水不是可行性问题，而是经济问题，目前海水生产淡水的成本价格已可低于存储水的价格。到二十世纪八十年代，世界上已有二千多个咸水淡化厂投入生产，其中海水占淡化厂的供水量约75.7％，世界海水淡化市场以每年10％的速度在扩大。现在国际上的海水淡化处理成本已经降到每吨0.6美元(约合5元人民币)。我国海水淡化膜法(如：反渗透法)处理成本已达到每吨淡水4—6元人民币；最近蒸馏法又获一大技术突破，每吨淡水耗电量约2.4度，成本5元左右。低温蒸馏海水淡化具有设备的一次性投资低、热电消耗低、传热效率高、操作弹性大、产品水的纯度高、装置的安全性好等诸多优点，是世界各国竞相发展的淡化技术。它利用电厂、化工厂或石油化工厂的低品位余热或仅仅利用电能，生产纯度极高的蒸馏水(<5ppm),以作为锅炉的补充用水、生产过程的工艺用水或者大规模的市政供水，适合于大中型海水淡化使用。海水淡化还可获得大量的副产品第四节海洋的其他资源第四节海洋的其他资源

除海水淡化外，大力发展海水直接利用也是海水利用的一个重要途径。海水直接利用的方面多，用水量大，在缓解沿海城市缺水中占有重要地位。在发达国家，海水冷却广泛用在沿海电力、冶金、化工、石油、煤炭、建材、纺织、船舶、食品、医药等工业领域。日本和欧洲每年利用海水都达3000亿立方米，而目前我国仅100多亿立方米。如果把海水用在工业中当冷却水、冲洗水、稀释水等以及居民的冲厕用水(约占居民生活用水的35%)，对缓解沿海城市缺水问题，将起重大作用。第四节海洋的其他资源

海水直接利用的技术包括：海水直流冷却技术，已有80年应用史，是目前工业应用的主流；海水循环冷却技术，我国尚处研究阶段；海水冲洗等技术等。与海水直接利用的有关重要技术，还包括耐腐蚀材料、防腐涂层、阴极保护、防生物附着、防漏渗、杀菌、冷却塔技术等。第四节海洋的其他资源2、海水盐类海水的平均盐度为35‰，溶解有80多种元素。全球海水中的固体矿物物质(5×1016t)，铺在地上可使地面增高150m。其中，食盐4亿亿吨，钾580万亿吨，碘800亿吨，溴95万亿吨，金500万吨，铀45亿吨。海水中钾盐的资源量是陆地资源量的37倍之多。当前人类主要从海水中提取食盐(氯化钠)、溴、碘、钾、镁、铀与重水等。综合利用海水，提取各类海水盐类，发展海洋化工产业，拓宽应用领域，延长产业链，提高附加值，发展绿色产业和循环经济。

第四节海洋的其他资源

食盐(氯化钠)一直是一种很重要的矿物，海盐不仅是人类生存不可缺的矿物物质，也是重要的基础化工原料。海洋是世界上氯化钠或食盐的最大储备库，氯化钠占海水溶解盐类的71％，约4×1016t。世界上约有90多个沿海国家生产海盐，年产量约4000×104t，主要采用盐田法生产。地球上最大的盐库：海洋，图为从海水中经过装置源源制造海盐。第四节海洋的其他资源盐场景象第四节海洋的其他资源

溴、碘、钾是海水可提供的重要元素。海洋中溴的总量约95×1012t，海水提溴有三溴苯胺法、吹出法、电解法和吸着法等，吹出法较为成熟。碘在海水中的总量约800×108t，碘的提取方法有离子交换法、吹出法、铜法、吸出法等，前三种方法已工业化，以海藻和海洋卤水为原料。钾资源在海水中最多，约580×1012t，海水提钾主要使用蒸发法、化学沉淀法和离子交换法等，钾或钾盐大多是卤水中提取。第四节海洋的其他资源

镁在每立方公里海水约有1.3×106t，海水提的镁约占世界镁年产量的18％，金属镁生产有电解法和电热法两种方法，主要原料是海水或海水与卤水相混的水。可得到非金属镁(镁的化合物)和金属镁，其副产品是盐、溴、石膏和钾化合物。第四节海洋的其他资源

铀和重水是重要的核工业原料，重水是当前核分裂反应堆中的减速剂、冷却剂和传热介质，并含有核聚变的重要原料。许多国家高度关注这类资源的供给，都在执行海水提取铀和重水的计划。海洋可提供总量近4.5×109t的铀，海水中约有200×1016t重水(海洋中氘的量为46×1012t)。将形式从海水中分离铀化合物的方法有溶剂萃取法、起泡分离法、生物富集法、吸着法和沉降法等，重水的大规模生产方法有蒸馏法、化学交换法、电解法和吸附法等。海水综合利用联合工业体系第四节海洋的其他资源

二、海洋空间资源海洋空间资源就是地球上的“蓝色土地”，是人类扩大生存空间的巨大财富。海洋空间是海洋资源中被人们利用最广泛，然而却往往视而不见的重要资源。海洋空间资源主要用于海洋交通运输、港口建设、临港工业、物资储运、滩涂开发、沿岸与近海的开发利用、海底通讯与输运、旅游与休闲等方面。我国拥有海岸线长度32000km(深水岸线400多km，中级以上泊位港址160多处，港口分布度22‰)，大陆架面积1300000千平方米，专属经济区200-300千平方米，并拥有共享国际海底的权利。第四节海洋的其他资源

海洋空间是海洋中潜力巨大的国土资源，在陆上可用地资源日渐枯竭的今天，海洋正在成为人类的第二生存空间。我国沿海诸省每1000平方公里陆域的海岸线资源量，基本上与欧洲主要国家和美国处