第三章 海洋的予與求——人、能源、環境 大海賜給的生命之泉
古時候,當人們在茫茫大海上艱難地航行,麵臨著淡水告罄的威脅時,人們多麼希望能有一個圓桶似的寶貝,隻要將它往海裏一放,那苦澀的海水就變成甘甜的淡水“咕咚咕咚”往上冒,讓幹渴的船員們喝個飽。最先提出這個大膽而美妙設想的,是中國宋朝一個名叫周密的人。他寫了本《癸辛雜談》,書中描寫了一個會造淡水的“寶貝”的故事。
故事說,有一家雜貨店放著一個奇特的東西。說它像缸,可沒有底;說它像煙囪,可又太大;而且它既非竹也非木,既非金屬亦非磚石。有一天,一名海船商人路過此地,發現了這一奇物。他看了又看,摸了又摸,舍不得離去。店主走來,問商人買不買此物。商人忙說:“買!你要多少銀子?”店主想敲竹杠,就說:“這是我家祖傳寶物,非十兩銀子不賣。”商人二話沒說,付了銀子,就叫人將奇物抬走。店主納悶,問道:“你花那麼多銀子買此物何用?”商人告之:“此乃一寶物,名字叫‘海井’,是一口專造淡水的井。隻要將它放到海裏,不愁沒有淡水喝。”說完,他又取出100兩銀,贈給店主。
隨著科學技術的發展,今天人類已造出海水淡化機,將古人“畫井解渴”的美好願望變成了現實。
為什麼海水不能喝
海水不能喝是因為海水含鹽量太高,平均在35‰左右,而日常生活用水的含鹽量在5‰左右,工農業用水的含鹽量有的可以稍高一些,但也不能高於3‰。要使海水像溪水那樣甘甜爽口,就要脫掉海水中的鹽分。脫鹽,就是人們通常所說的“海水淡化”。
海水和苦鹹水淡化,可以追溯到公元前400多年。那時,希臘哲學家柏拉圖已經認識到,如果用植物性材料過濾苦鹹水,鹽就會在材料上麵貯存起來。亞裏士多德早已知道:由鹽溶液中蒸發出來的蒸汽冷卻凝成水珠以後可以飲用。另外,普利紐斯在他的《自然史》中也這樣寫道:“航海者在作較長時間的海上旅行時,把海水裝在陶罐中,使其蒸發,在罐蓋上會出現冷凝水,便可以收集利用。”後來許多的航海者,特別是在羅馬的船上,缺水時,都用蒸發法來製取淡水,供人們在航行中飲用。當年羅馬帝國曾經用簡單的蒸餾器提取淡水供被圍困在埃及亞曆山大的羅馬軍隊飲用。
曆史上第一次有記錄的船用淡化器是1606年在西班牙大帆船上使用的。而在船上廣泛地進行海水淡化是19世紀末。那時,蒸汽輪船發展起來了,為了滿足鍋爐用水和一部分飲用水的需要,輪船上普遍安裝了製造淡水的蒸發器。世界上第一台固定式淡化裝置,於1877年在俄國巴庫建成。此後,在歐洲及其他幹旱國家也相繼建立。
現在世界上有十多個國家的一百多個科研機構在進行著海水淡化的研究,有數百種不同結構和不同容量的海水淡化設施在工作。一座現代化的大型海水淡化廠,每天可以生產幾千、幾萬甚至近百萬噸淡水。淡化水的成本在不斷地降低,有些國家已經降低到和自來水的價格差不多。某些地區的淡化水量達到了國家和城市的供水規模。海水淡化,事實上已經成為世界許多國家解決缺水問題普遍采用的一種戰略選擇,其有效性和可靠性已經得到越來越廣泛的認同。海水淡化作為淡水資源的替代與增量技術,愈來愈受到世界上許多沿海國家的重視。
動力轉換——智慧的駕馭
海洋上最為壯觀的便是海麵上滔天的波浪。在水連天,天連水,白茫茫的海麵上,海風在呼嘯,浪濤在洶湧。要是在狂風暴雨的日子裏,白浪滾滾,像成千上萬條凶殘的鯊魚齜咧著雪白的牙齒,互相追逐著、咆哮著。
波浪是海上的力士,力大無比,永不疲倦。它能把海上航行的艦船像拋彩球那樣拋到岸上,它是許多海上災難的肇事者。波浪裏蘊藏著巨大的能量,可以被利用來發電。
海浪爆發力和衝擊力有多大
有人做過這樣的測試,海浪對海岸的衝擊力,每平方米20~30噸,有時高達60噸,巨大的拍岸浪濤曾將130噸重的岩石拋到20米的高處,將1700噸重的岩塊翻了一個身;30~60米高的驚濤駭浪把瓦胡島的北部熔岩海岸砸得粉碎。1952年12月16日,一艘美國輪船在意大利西部遭到巨浪襲擊,船被截為兩段,一段拋上海岸,一段沉入海裏。1896年,日本本州地震引起的那次海嘯,巨浪衝毀房屋1萬多間,衝走船舶3萬隻,死傷2.7萬人。
據估算,1個波高2米、周期5秒的海浪,在1千米寬的海麵上至少可以產生2000千瓦的電力。整個世界海洋中波浪能達700億千瓦(實際可利用的有30億千瓦),占全部海洋能量的93%,是各種海洋能中的“首戶”。
如此巨大的波浪能,人類是不甘心讓它隻帶來災難,而不造就幸福的。於是,聰明的人類想方設法馴服這匹海洋上的“烈馬”,讓滾滾的浪濤發出強大的電流來。