书城自然科学海之馈赠:海洋资源大观
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第3章 大海的馈赠:海洋资源(2)

海洋资源与陆地资源相比,有其特殊的性质。

(1)海洋资源的公有性。自古以来,海洋通常属于国家所有,或属于各国共有,这与陆地有很大的不同。目前,国家管辖海域内的自然资源通常属于国家所有,这是公有性的一个方面;海洋资源公有性的另外一个方面则体现为国际性。国际水域的资源属于全人类所有,这在国际海洋法中有明确规定。因此,近年来大规模的海洋调查、勘探和开发,经常采取国际合作的形式,并且成立协调各国利益的国际海洋开发组织。但是,在开发活动中,以海洋资源问题为中心的国际争端仍然长年不休。

(2)水介质的流动性和连续性。海水不是静止不动,而是向水平方向或垂直方向移动的。溶解于海水的矿物随海水的流动而位移;污染物也经常随着海水的流动在大范围内移动和扩散,部分鱼类和其他一些海洋生物也具有洄游的习性,这些海洋资源的流动使人们难以对这些资源进行明确而有效的占有和划分。世界海洋是连成一个整体的,鱼类的洄游无视人类的森严疆界四处闯荡,这样就给人类的开发带来一个在不同国家间利益和养护责任的分配问题;污染物的扩散和移动则可能会和给其他地区造成损失,甚至引起国际问题,这些都给海洋资源开发带来了困难。

(3)水介质的立体性。海水作为一种介质具有三维的特性,因此海洋资源的分布也具有三维特性。海洋资源立体分布于海洋范围内,与陆地相比,这个特点非常明显。例如海水中的可以进行光合作用的植物,主要分布于平均100米左右水深的区域范围内,而陆上森林的平均高度仅有10米左右;生活在海水中的各种生物和海底矿物以及海滨风光,这些资源也呈立体状分布于海洋地理范围内,常常可以由不同的部门同时利用;另外,污染物质的扩散也在某种程度上呈立体状。海水的立体性,使得各国难以建立固定设施来明确所属海洋资源的范围。

(4)海洋资源贮存环境的复杂性。海洋中自然条件对人类活动的影响比陆地要大,各种生产方式在相当大的程度上仍然受到这些环境因素的制约。例如风浪、盐分的腐蚀以及海洋自然灾害等因素使得海洋开发不仅艰巨性大、技术要求高,风险也很高。

大海的“家底”:海洋宝藏知多少

据科学估算,海洋里生物也很丰富,大概有20多万种生物,约有325亿吨的海洋动物,而陆地上仅仅有不到100亿吨的动物。而在我们所知道的元素周期表中,92种天然元素有80多种在海水中。而各种元素在海水中的含量大概是每立方千米如下:

超过百万吨的有:氢1.08亿吨、氯1987万吨、钠1105万吨、镁132万吨,而超过万吨的则有硫93万吨、钙42万吨、钾41万吨、溴6.8万吨,超过吨的有锶8500吨硼4500吨、锂180吨、铷120吨、磷90吨、钼10吨、锌4吨、锡3.7吨、铜3.7吨、铀3.3吨、铜3吨、镍2吨、钒2吨、锰2吨、钛1吨,剩下的则是1吨以下的如铬600千克、银100千克、钴80千克、铍65千克、汞50千克、氦7.2千克、金5千克。

太平洋深远辽阔,矿产资源十分丰富。如今,在矿产资源勘探开发工作中多是主要集中在大陆架石油和天然气的开发当中,而滨海砂矿核深海盆多金属结核等方面也多有勘探。目前,世界的主要产油区有:加利福尼亚沿海、日本西部陆架、库克湾、东南亚陆架和澳大利亚沿海以及中国沿海大陆架和南美洲西海岸。而滨海砂矿主要分布区为:东南亚各国沿海主要是锡矿分布区,尤其是泰国和印度尼西亚沿海;金、铂砂则多是在太平洋东海岸的俄勒冈至加利福尼亚沿岸,包括美国的阿拉斯加沿岸和白令海区域;而钛铁矿、钻石、金红石最丰富的海区则是印度和澳大利亚的沿海;中国则有金刚石和锆石,还有金和金红石等多种砂矿资源,在沿海共有十余条砂矿带。此外,像中国、日本和智利的大陆架上还有丰富的海底煤田。而在深海盆区则蕴藏着更为丰富的多金属结核,夏威夷东南的广大区域是其主要集中区,约占到了世界总储量的一半,据估算,总储量将近有17000亿吨。

而像石油、天然气、铁、煤、硫以及重砂矿和多金属结核等资源也是大西洋丰富的矿产资源。主要的又很有名的海底石油和天然气分布区如加勒比海、北海以及墨西哥湾和几内亚湾都是。而马拉开波湾,由委内瑞拉沿加勒比海伸入内地的,已探明的石油储量有48亿吨之多;北海已探明石油储量大概是40多亿吨;美国所属的墨西哥湾石油储量已探明的有20亿吨;尼日利亚沿海则超过26亿吨。而英国、西班牙、加拿大、土耳其,还有保加利亚和意大利等国沿海也发现了了大量的煤矿资源。其中,英国东北部就有不少于5.5亿吨的海底煤炭储量,而大西洋沿岸许多国家在沿海发现了重砂矿。西南非洲则是世界著名的金刚石产地,产区由开普敦北至沃尔维斯湾的海底砂层。大西洋的多金属结核主要分布在北美海盆和阿根廷海盆的底部,已探明的总储量估计约为1万亿吨。

中东地区油气资源丰富,波斯湾海底石油储量为120亿吨,天然气则为7.1万亿立方米。而在科威特以及沙特阿拉伯和澳大利亚的沿海地区也发现了油气资源。印度洋也发现了多金属结核资源,但储量远不如太平洋和大西洋。

北冰洋的广阔大陆架区目前已发现了两个海区具有油、气远景,一个是加拿大群岛海域,另一个则是拉普捷夫海域,有利于碳氢化合物矿床的形成,而在它的海底也有锰结核、硬石膏矿床以及锡石。

根据科学的估计,大约有1350亿吨石油蕴藏在全球海底岩层中,占可开采石油总量的45%。

从古至今,人类食物的一个重要来源就是海洋生物资源。如果生态环境良好,保护的比较周全,那么每年就可从海洋中获得30亿吨的水产品,300亿人足够食用。经过实验表明,每千克的海产品中所含有蛋白质,相比于同等重量粮食所含的蛋白质,足足超出了1.7倍。而蛋白质所产生的生产力,世界上各种海洋动物蛋白质每年的产量就达到4亿吨。

太平洋是一个巨大的资源场,有许多的海洋生物,目前已知浮游植物380余种,多是硅藻、金藻以及甲藻和蓝藻等;而太平洋的海洋动物则更为丰富,主要有浮游动物、底栖动物以及游泳动物等,但总的数量并没有确知。水产资源最丰富的就是太平洋,太平洋的许多海洋生物也具有开发利用的价值。每年有大约3500万~4000万吨的产量诞生在太平洋,其总量几乎占到了世界海洋渔获总量的一半。主要渔场包括中国的舟山渔场、秘鲁渔场;而在西太平洋渔区,有日本的千岛群岛;另外,美国-加拿大西北部年鱼产量近2000万吨的沿海海域也是重要的渔场。

大西洋地区较为复杂,生物分布特征也多不同。浮游植物主要分布在中纬度地区,种类共有240多种;底栖植物一般分布在水深浅于100米的近岸区,大约相当于洋底总面积的2%;动物主要分布在中纬度区以及近极地区和近岸区,哺乳动物则主要是鲸和鳍脚目动物,鱼类则以鲱、鲈和鳕、鲽科为主。大西洋是很早就开发生物资源的大洋,它的渔获产量占据了世界各大洋的头名,太平洋在20世纪60年代以后退第二位,每年的渔获量也不如大西洋,在2500万吨左右。大西洋的陆架区渔获产量约1200千克/平方千米,而它的单位渔获量平均则是每平方千米830千克。而在大西洋中,北海、冰岛周围海域以及挪威海是渔获量最高的区域。重要的渔场也很多,像纽芬兰、加拿大东侧陆架区以及美国,另外地中海、加勒比海、黑海以及比斯开湾和安哥拉沿海也是大西洋中重要的渔场。

除此之外,印度洋生物资源也很丰富。所含的鱼类有3000~4000种,目前的渔获量约400万吨,主要是鲐鱼、鲲鱼和虾类,另外像沙丁鱼、金枪鱼、鲨鱼等。而阿拉伯半岛沿岸和非洲沿岸则是浮游植物的密集区,因为此处上升流显著。阿拉伯西北部则是浮游动物的主要集中区,索马里和沙特阿拉伯沿岸最为丰富。底栖生物以阿拉伯海北部沿岸为最多,并且在不断地向南减少。

更值得重视的是,这些海洋当中的海水本身蕴藏着巨大的能量,可谓用之不竭。包括潮汐能、海流能、波浪能以及温差能和盐差能等。大约有1500亿千瓦的海水能总量。

我们知道,海洋能是一种可再生的能源,污染小,效率高。这也说明,将来的发展必定是离不开海洋能源的,它的开发和利用也将是海洋开发的一个重要方面。

寻找打开宝库的金钥匙

打开海洋宝库的金钥匙在哪里呢?古人告诉我们:“工欲善其事,必先利其器。”这把金钥匙就是“器”——技术,包括认识海洋、开发海洋和保护海洋的技术。海洋科学可使人类掌握海洋发展变化的规律,电子、机械、化工和生物工程的飞速发展更使海洋开发技术如虎添翼。各种相关的新技术、高技术在海洋开发中都有用武之地。可是,海洋环境有很多特殊的条件,无论多么高明的技术,都不能直接搬过来就用,必须考虑到海洋的特点,克服许多困难,才能形成海洋开发的新技术、高技术。

海洋环境是严酷的:海水有很高的压力,每10米水深增加0.1兆帕,1万米深的海沟底上的压力有100兆帕,连深潜器的钢壳都会被压缩。海水对电磁波和光波的吸收本领特别大,只有表面的几十米海水层照得进太阳光,100米以下就是漆黑一团了;由于电磁波难以在海水中传播,在大气中使用的一切通信手段在海水中就都失灵了。海水的温度随着深度而变,从海面到温跃层之间温度缓缓降低。温跃层位于水深500~1000米之间,是很薄的一层。在温跃层以下,温度保持在4℃左右,是一个寒冷的世界。海水中溶解的盐对大多数金属,尤其是钢铁有腐蚀作用,海水和大气交界的海面附近氧气很充足,腐蚀作用更强。海水中溶解氧的成分远远不能满足人呼吸的需要,人的肺也无法在海水中呼吸。放置在海水里的仪器、设备的外壳必须是抗压性和水密性很好的,否则强大的压力会使外壳破裂,海水漏进去,腐蚀里面的仪器、设备,使其不能工作。海洋里有些生物(如藤壶)会在仪器、设备上附着、生长,影响透光、透声,使仪器、设备变“瞎”、变“聋”;这些粗糙的附着生物会使船航行时阻力增大,它们分泌的物质还会腐蚀金属、水泥材料表面。海水有潮汐涨落变化,发生风暴潮时水位变化会大大超过一般情况,造成灾害。海流、波浪会冲击置放在海中的设备和建在岸边的工程,甚至可把巨轮打成两截,把重达60千克重的石块抛到28米高。海水结冰时产生很大的膨胀力,大到能把海上的采油平台挤塌,一般船舶都不能在冰冻的海面航行。严酷的海洋环境,使许多科学家发出感叹:“登天难,下海比登天更难。”

人类不能望洋兴叹。为了开发海洋中的各种资源,自20世纪60年代以来,人们坚持不懈地进行研究,克服了种种困难,开发出一大批海洋高新技术。在这些高新技术的基础上,不但使海洋捕捞业、海盐业、造船业和海运业这四项传统海洋产业得到更新,还兴起了海洋生物工程、海洋药物开发、海洋油气开发、海底矿产开采、海水淡化、海水直接利用、海岸工程、近海工程、海洋可再生能源利用、海洋观测技术和海洋环保技术等新兴的产业部门。