反滲透法也是膜法分離技術的一種。它被認為是最有發展前途的淡化技術,當海水與淡水用一種隻能讓水分子通過而不能讓鹽分子通過的特製半透膜隔開時,淡水便會自動向海水一側反滲透。若對海水一側施加大於海水自然滲透壓(約25個大氣壓)的外壓,則海水中的淡水就會通過半透膜向淡水一側反滲透,而鹽水分被阻止,從而使淡水從海水中分離出來。
淡化技術不僅在海水淡化方麵發揮巨大作用,而且還大量用於苦鹹水淡化、鍋爐供水、工業用水除鹽、純水和超純水製造、廢水處理、再生和有用物質回收,以及科研、生產過程中的濃縮、分離、提純和精製等方麵。
3其它海洋開發技術簡述
據生物學家統計,地球上有80%的生產資源來自海洋。海洋巾有2萬種植物,18萬種動物,總重量約1350億噸之多。人們對海洋生物資源的開發技術主要包括海洋捕撈技術和人工養殖生產魚、蝦、貝、藻類技術。目前,捕撈技術已從三個方麵實現了現代化:①利用電子紅外線、激光等現代化技術等製成探魚器,合使魚群探測儀器現代化。②利用現代光學和聲學研究的現代化成果,進行光誘捕魚和聲誘捕魚。③利用現代科學技術使捕撈器具現代化。
海洋能源包括潮汐、波浪、海流、海水溫差、鹽濃度差、冰水溫差和海洋生物能等,這些新能源正被人類認識、利用和開發。但大規模被開發利用的、居於首位的是潮汐發電。
(三)異軍突起的海洋技術
麵對當今世界人口、資源、環境三大問題,人們開始意識到開發海洋資源,將海洋中富有集的礦產、石油、天然氣、海洋生物、能源和海水資源充分開發利用起來,對維持人類生存和發展具有十分現實的意義。因此,近一二十年來,不少國家加快了海洋開發的步伐,使海洋變成科技與經濟活動的重要舞台。海洋環境探測、海洋資源開發,以及海洋生物和海洋工程等高新技術也隨之得到發展。海洋環境探測主要采用遙感、水揚、深潛等技術;海洋資源開發當前著重於海洋油氣開發,主要采用三維數字地震勘探、深海平台與浮式結構,以及遙控海底采油係統等技術;海洋生物以海洋農牧化為主,主要采用生物遺傳工程技術和新型海洋水產養殖與增殖技術等。但迄今為止,人類對海洋的認識,比對陸地和太空的認識要粗淺的多,開發尚處於初級階段。因此,對海洋的探測、海水的利用、深海的采礦和海洋城市建設將成為21世紀海洋技術和海洋產業的重要內涵。
1.海洋探測
從1960年發射世界上第一顆氣象衛星泰羅斯一1號,通過衛星獲取氣象資料和無雲海區的海麵溫度場資料起,人類開始了衛星海洋遙測的應用。通過海洋遙感衛星和氣象衛星等現代手段,在海冰觀測、淺海水深測量、海麵葉綠素測定、海洋石油汙染監測、海麵懸浮泥沙測定、海洋漁業情報以及灘塗資源調查等方麵獲取大量的科學資料,促進了海洋信息係統的建立和完善,對海洋資源開發起到了一定的推動作用。
為了進一步促進海洋資源的勘探,由多國合作的一項龐大的“全球觀測係統”計劃正在實施之中。該係統由一係列先進的航天平台、衛星和探測器組成,將從空中對全球大氣、陸地、海洋、生物進行綜合觀測研究。新的探測器有微波遙感器和成像光譜儀兩大類,僅遙感器即達24種,不僅儀器品種多,探測範圍大,儀器精度也相當高,如合成孔徑雷達的空間分辨率可達10—20米,高度量計可達3—5厘米。這項研究計劃將持續到221世紀20年代。
1.海水利用
地球上的海水總體積約13.7億立方千米,儲量為109億噸左右,約為地球總水量的97%。凡是陸地上天然存在的各種元素,在海水中無所不包,其中有十幾種元素為陸地所稀缺。特別是陸地淡水供應日趨不足、水源危機已發展成一個世界性問題,促使人們也逐漸把注意力轉向海洋。因此,海水淡化和從海水中提取人類所需的元素資源,已成為海水利用的兩大主題。
在海水元素的開發利用中,除對鹵素資源,鎂、鉀資源的提煉製備外,大部分資源尚待開發利用。預計到21世紀,仍將繼續對浩瀚的海洋水體開展微量物質的分離富集新技術的研究。加強其開發應用,特別是與核能有關的海水提鈾、鋰、氘的研究將有新的突破’以便為人類21世紀的新能源開發提供充足的燃料。深海采礦
海洋礦產資源的勘探開發是當今世界海洋高技術的熱門重點之一。迄今已發現海底蘊藏的多金屬結核礦、磷礦、貴金屬和稀有元素砂礦、硫化礦等高達6000億億噸,僅把太平洋底蘊藏的160多億噸多金屬結核開采出來,其中的鎳,即可供全世界使用2萬年,鈷可使用34萬年,錳可使用18萬年。現已發現在水深1000—3000米的大陸坡麓也蘊藏著與大陸海底同樣多的海底石油,人們認為這是21世紀潛在的巨大石油資源寶庫。因此,近年來,海洋礦物資源的開發,已成為各國爭取海洋資源利益和重要“戰場”。當前,主要集中在最有經濟意義和發展前景的海洋油氣資源、大洋錳結核和海底熱液礦床的開發。海上油氣開發正逐步向深海推進,2000年的目標是爭取突破水深1000米。對大洋錳結核為主的深海多金屬結核礦物的開發作了大量勘查研究,並已取得重大實質性的突破。預計到本世紀末,大洋錳結核的開發可進入商業性的生產階段,到21世紀初,海洋將成為世界有色金屬的重要生產基地。海洋農牧場
現代化的海洋農牧場是以捕撈、培育、繁殖為三大支柱的新生產方式的組合體。重點解決農牧化所需的苗種培育、生產和管理技術,培育、改良魚蝦貝藻類的種苗和幼仔,生產成長快、肉質好、生命力強的優良品種。現代化的海洋農化技術、不僅涉及到海洋生物技術,還包括新材料、環境工程、信息以及海水豐度、魚群控製、資源管理等工程技術。自國際海洋法規定200海裏專有經濟區以來,日本水產業麵臨嚴峻局麵,促使其海洋農牧化技術有較快發展,並在仙台灣、山阻灣等海域建立現代化的魚、貝養殖場,利用人工投放種苗增加資源,人工施肥提高海域初級生產力,並在外海大陸架建造我工岩礁,控製自然環境,使魚類安於在此棲息而不遠遊。我國在膠州灣對牙魚的人工種苗放流是對“魚群農牧化”的一種嚐試,發現頭一年放流的體長12厘米,重20克的苗種,一年之後回捕時魚體長達30厘米,重350克,表明魚類的農牧化對增殖近海水產有明顯的效益。當今世界,許多國家都已製定了發展海洋漁牧場的計劃。預計世界範圍內的海水增殖業和養殖業,21世紀初將隨著海洋高新技術的發展向海洋農牧化方向邁進。海洋城市建設
隨著現代城市人口高度集中、土地使用麵積日益短缺,以及社會和生態環境的惡化,人們開始把目光轉向海洋,以求在藍色的海洋構築新的人類生存和生活空間。美、日、西歐等國設想了多種方案。一種是在海上興建人工島。它不同於以往的填海造田,而是采用軟底結構或漂浮結構,以便能在沿海和海灣形成可供人類生活的海洋新空間。當前遇到的主要技術問題有快速施工技術、地基下沉預測技術、救生技術以及地震時的防範技術等。預計2000年左右可進入實用化階段。另一種是建立海上漂浮站,它是一座係在水深100米左右的海域中的具有龐大羽翼的漂浮構造物。該構造物不論波浪和風向怎樣變化都會與波浪的方向保持一致,以使其安全地和平衡地栓在海麵上。當前尚處於研究開發階段,美國居領先地位,預計2010年進入實用階段。第三種是建立海洋娛樂中心。它是由海底住宅和氣泡結構組成的海洋野營村。海底住宅將具備地麵住宅相近的設施和功能,為人們提供短期生活所需的必要空間和娛樂場所。預計2010年左右將達到實用化水平。