海洋动力资源

    浩瀚无垠、奔腾不息的海洋蕴育着丰富的动力资源。海水处于永不息止的运动中，其中有的是可以看得见的，如波涛汹涌的海浪，有规律地涨落的潮汐，往复或旋转着的潮流，以及朝一个方向奔流不息的海流等：有的用肉眼却不易察觉，如大气与海洋的热量交换，海水的热运动以及海水因浓度差而引起的运动等。

    海洋里蕴藏着各种各样的“能”和“力”，做起功、发出电，可以让人类享用不尽。早在1847年，人类还没有海洋能源发电的时候，法国作家儒勒·凡尔纳就以作家的洞察力和想象力，在《神秘岛》一书中预言：“水是热和光的无尽源泉。”

    据科学家估算，世界海洋能的蕴藏量为750多亿千瓦。其中波能占93％，达700亿千瓦，其他还有潮汐能10亿千瓦，温差能20亿千瓦，海流能10亿千瓦，盐差能10亿千瓦。海洋能是目前世界能源总消费量的数千倍，只要开发出一小部分，即可满足人类的需要。海洋能源不仅储量巨大，而且都是属于“再生性资源”，只要大海不干枯，就不用担心海洋能源枯竭；更大的优点是，用海洋能源发电，不必担心二氧化碳、核废料等污染；另外，沿海城市就地就能获得方便的电力，亦可免除用火车、轮船东跑西颠地运煤拉油了。

    目前，全世界已投入使用的大型潮汐电站仅有7座，到2000年将有20座，年发电量可达300～600亿度。即使这样，也仅仅在庞大的海洋能源宝库中取出一点点。

    潮汐发电

    （1）潮汐——大海的呼吸

    你听说过大海出会象人一样进行呼吸吗？

    站在海边上你就会发现，尽管刚才展现在眼前的还是一片沙滩或岩礁组成的美好景致，可几小时以后，那些沙滩或岩礁都不见了，眼前成了一片水的世界，茫茫然，说不清那曾经留着自己脚印的沙滩已在水下有多深了。但再过几个小时，你又会看到海水退了下去，那沙滩或岩礁组成的美好景致又再现出来，老年人会说，这是大海在呼吸呢？这就是海上的潮汐现象。那为什么说是大海在呼吸呢？让我们听听这其中所流传的故事吧。

    我国浙江省有条钱塘江，人们在它的入海口可以看到著称于世界的钱塘江潮，特别是每年农历八月十八日左右，钱塘江的潮头可达八米以上，有两三层楼房那么高，其惊险壮观，堪称天下一绝。

    我们的故事也从这里说起。传说在两千多年前，钱晴江口没行汹涌的诲潮，江水也好，海水也好，一直非常平静，只是春秋战国时期的伍子胥屈死于吴王夫差的剑下，阴魂不散，怒驱海水而成钱塘江潮的。那是距今两千多年的春秋末期，吴国打败了越国，越王勾践一面求和，一面以柴草为卧具，经常尝胆汁的苦味，卧薪尝胆，立志灭吴，报仇雪耻。这一点被吴国的大臣伍子胥看出来了，他竭力反对吴王同意议和。处在得意之中的吴王骄傲得哪能听得进伍子胥的话。

    越王勾践听说伍子胥识破了他的意图，不敢怠慢，加紧贿赂，收买了吴国的太宰嚭（音匹），他在吴王面前，一席谗言就把骄傲的吴王激怒了。公元前484年，吴王“赐”剑给伍子胥，令其自杀，同时命令把伍子胥的尸体煮烂装进皮口袋扔进钱塘江。

    屈死的伍子胥，漂到海里仍然阴魂不散，他喊冤，他发怒，他把海水变成狂涛涌进钱塘江，要用海涛来为他伸冤。从此，江水不平静了，海水也不平静了，海潮总是定时地涌进江来，人们说，这是“子胥为涛”，是发怒的伍子胥定时驱赶着海水来为他鸣冤叫屈的。因此称他为“潮神”。

    九年之后，越王勾践恢复了元气，一举消灭了吴国。人们怀念伍子胥，建造了许多子胥庙，一方面为了安慰伍子胥含恨的灵魂，一方面是希望他不要再发怒了，因为潮水老是那么“发怒”，老百姓足要倒霉的。可是身为“潮神”的伍子胥，根本不理会老百姓的疾苦，照样把海水推向钱塘江口，天天如此，连年不断。

    一旦钱塘潮来到，首先见远处江水与蓝天连接的地方，滚动着一道弓起的白色水墙，仿佛一群洁白的海鸥，排成一线飞来。渐渐地，潮声传入耳中，声音越来越清晰，越来越响亮，如千军万马奔腾而至。这时你再看那道滚动着的白线，已经不知在什么时候变成了一堵高高的白墙。那白墙高出水面七、八米，被阳光照射着，闪着夺目的光亮，汹涌澎湃，正以排山倒海之势滚滚压来，仿佛是这世界就会在一瞬间被它吞噬掉了。

    一忽儿，潮头奔腾而去，江面依然风号浪吼，余波久久不能平息。此时你再看那江水，水位早已猛涨上来。这就是钱塘江涨潮的情景，它与其它海边上见到的潮水所不同的是涨潮时能形成水墙，最为壮观，难怪人们说是伍子胥在发怒呢！

    其实，茫茫大海到处都有海潮发生，一个伍子胥即使有三头六臂，哪能管得了那么多？只是这种自然现象究竟是怎么产生的，倒使不少人烦恼过，得不到科学的解释，只得任凭“传说”泛滥了。

    就在伍子胥死后五百年，中国出现了一名著名的唯物论思想家王充（公元27～97年），他从小生活在钱塘江南岸，不但对钱塘江潮发生兴趣，也对“子胥为涛”的传说产生了怀疑。他经过长斯地观察和研究，发现潮夕的涨落和潮汐的大小有着一定的自然规律。

    神话的传说，经不住人们的推敲提问，其实伍子胥死时海上早有了潮汐现象，海上潮汐根本就与伍子胥之死无关。

    王充在《论衡·书虚篇》中，以所观察到的现象，列举十二点理由，驳斥了“子胥为涛”之说，然后他又正面解释了潮汐现象，提出了潮汐成因的“元气呼吸”学说。他说：“天地之有百川也，犹人之有血脉也，血脉流行，泛扬动静，自有节度，百川亦然。有潮汐（按：即潮汐）往来，犹人之呼吸气出入也。”（《论衡·书虚篇》）

    他认为“元气”是万物的原始物质，是世界的本原。“天复于上，地偃于下，下气蒸上，上气降下，万物自生其中矣。”这也就是说，天和地以及天地之间的万物皆由物质的“元气”构成，火和地的“气”在上升和下降的对流中互相聚合，自然而然地产生了万物，因而地上的千条江河就仿佛人身上血管，大海的潮汐也就相当于人在呼吸。王充推倒了“潮神”的传说，为了解释涛水是一种自然现象，他提出了潮汐涨落“随月盛衰”的见解。他说：“涛（按：即‘潮’，古代涛、潮二宇通用）之起也，随月盛衰，大小满损不齐同……以月为节也。”（《论衡·书虚篇》）王充道出了海潮现象的真正原因。大海之所以能作“呼吸”，根子还在月亮上呢。

    地球每天自转一周。一天之内，地球上任何一个地方总有一次向着月球，一次背着月球。所以地球上绝大部分地方的海水，每天总有因月球的引力作用而出现两次涨潮两次落潮，这种潮称为“半日潮”。而有些地方一天之内只出现一次高潮和一次低潮，这种潮叫“全日潮”。当月亮、地球、太阳在一条直线上的时候，月亮和太阳的引潮力加在一起，就会出现大潮，这就是每月的朔（初一），和望（一般是十五，有时十六、十七）时；在上弦月（初七、八）和下弦月（初二十二、二十三）时，月球、地球、太阳不在一条线上，太阳的引潮力抵消了一部分月球的引潮力，就出现小潮。

    （2）潮汐发电

    永不休止的海水涨落运动，蕴藏着巨大的能量，也给人们带来恐惧和灾难。就说那天下一绝的钱塘江潮吧，那潮头虽奇，那气势虽壮，那景致虽美，可那汹涌澎湃的潮水决不象人们所想象的那样循规蹈矩，它的面孔常常狰狞可怕。让我们随手举几个例子看看吧。

    雍正二年，也就是公元1724年，钱塘江遇上大潮。据记载，海大溢，塘堤尽决，海宁金城（现在盐官镇）只能见到屋顶。在肖山县新湾海塘上，曾经有块体积达10立方米的钢筋混凝土块，每块重量大约有12吨左右。这么大又这么重的混凝土块，不可能想象有什么大力士会推得动它。可是，就是这么大又这么重的混凝土块体，人们在1968年秋天的一次潮头过后，竟然发现它们被涌潮推着移动了30多米的距离。可想而知，海潮的力量该有多大。

    还有，1978年8月，钱塘江工程管理局在海宁水文站附近海塘做实验时，在塘脚放置了五只装满石块的铅丝笼，其中最大的一只，所装的石块约8立方米，重达12吨。没想到，在一次潮头之后，工作人员发现这五只重重的铅丝笼早已没了踪影。

    蕴藏着极其巨大能量的海潮，就是这样常常给人类带来恐惧和灾难。据统计，自1012年到1949年的937年中，钱塘江发生的重大潮患就达210次之多；一旦涨大潮期间同时遇上台风，那时，风助长潮威，潮借助风势，海边会形成破坏性很强的暴潮，对人类造成异常可怕的直接威胁。

    能不能把潮汐的巨大威力充分利用起来？这是自古以来人们一直在考虑着的问题。一千多年来，我国劳动人民为研究潮汐的利用作出了巨大贡献。

    比如，一千多年前，山东蓬莱地区就最先使用了潮汐磨，他们用潮汐来推动磨盘，使繁重的体力劳动得到解放。

    还有如今仍然屹立着的福建泉州附近的洛阳石桥，那是宋朝时人们利用潮汐的涨落搬运石头并架设起来的。

    发电机问世以来，科学家们自然而然地想到了如何利用潮汐发电的问题。

    世界第一座发电厂建立以后仅仅三十年的时间，即1912年，德同就在石勒苏益格——荷尔斯太因州的布苏姆建成了世界上第一座利用潮汐能发电的潮汐电站。此后，随着能源需求量的增加，研究潮汐电站的国家也逐渐增多起来。法国、中国、加拿大、前苏联、美国、英国、印度、澳大利亚和阿根廷等国家竞相投入力量。

    潮汐所蕴藏的能量实在有着诱人的魁力，有人估算过，如果把地球上的潮汐能利用起来，每年可以发出12400亿度的电来。

    我国的潮汐动力资源也十分丰富，若按五十年代末的统计，我国潮汐能的理论蕴藏量达1．1亿千瓦。可供开发的约3580万千瓦，一旦开发出来，每年可提供电力870亿度，相当于47个新安江水电站的设计年发电量。

    潮汐发电的原理和水力发电差不多，也是利用水的力量，通过水轮机变成机械能，再由水轮机带动发电机变成电能。那么，怎么才能使水变得有力量呢？条件很简单，即要有一定的水量，而且要使这一定的水量具备落差，居高临下，才能使水往低处流去。对于潮汐能来说，落差就是潮差，潮差越大，潮汐的能量也就越大。

    在深海大洋中，潮差一般都比较小，因此潮汐能的利用主要多集中在潮差较大的浅海、海湾和河口地区。为了造成供发电用的稳定潮差，保证水往低处流的发电条件，人们就在合适的海湾入口处建造起一座海堤，把大海和海湾分隔开来，仿佛一道大坝在海湾处跨海而过，把海湾围成了人工水库。

    海堤上留着一些缺口，建造些可以过水的水闸和装着水轮发电机的发电厂，这样，一座具备发电条件的潮汐发电站就建成了。

    潮汐发电的方式，通常根据不同的建站方式和不同的运行方式进行分类，一般分成三类，即：单库单向式，单库双向式，双库式或多库式。

    现在，让我们分别来看看它们的工作原理。

    单库单向式

    涨潮时，打开水闸闸门，让潮水涌进海湾水库，使库水向随着潮位一同升高。到最高潮位时，立即关闭闸门，把库水和大海分隔开来，不让海湾水库里的水随落潮而退回大海。等到海潮退到一定的水位时，海湾水库的水位就高于大海的水位了，已经形成了水位低处流的条件，具备了做功的力量。这时，再把电厂的闸门打开，让水库的水推动水轮机以后再流回大海。

    这是最古老的一种潮汐发电形式，世界上第一个潮汐电站就是这样工作的。对于每天两涨两落的大海，这种电站每天就可以工作两次，发电10～12个小时。

    单库双向式

    随着时间的推移，人们认识到单库单向式的发电方式并没有把水的力量充分利用起来。须知，具有一定落差和流量的水流，对人类来说实在太宝贵了，它能做功，能够为人类贡献力量，白白让它流掉岂不太可惜了！你看，海湾水库里由涨潮所积蓄的水，都做了功，发了电，流回了大海。水库空了，在等待下次涨时，再把水闸闸门打开，蓄水装满水库。其实，这种情况下，外海潮位比海湾水库的水位高，外海水向水库流动的过程，同样是水往低处流的过程，同样具备着做功的能力，如果让涨潮蓄水的过程，也变成一个发电的过程，岂不充分利用了水的力量。

    不久，一种新型的水轮机问世了。这种水轮机即可以顺转，也可倒转，再给它配上可以正反转的发电机，就成了可以正反向运行的可逆式水轮发电机组。这下，不论海水是涨潮还是落潮，都可以利用潮水发电了。

    这种潮汐电站是怎样工作的呢？首先，假设海湾水库内外海水都处在低潮位上。涨潮时，把电厂的闸门和水闸闸门关闭，水库水位不动，海水的水面却因潮水的长涨而逐渐上涨着，形成外高内低的局面。一旦内外水位差达到水轮机最小工作水头时，即可打开电厂闸门，让海水推动水轮发电机发电以后再流进水库，这时的水轮发电是反向发电；随着潮水不断进入水库，这时的库水位在不断上涨着，而库内外的水差却在不断地减少着，当库水位将与海水位相平时，虽然比较高的海水仍然向较低水面的水库里流，但落差却越来越小，最后，甚至小到没有气力使水轮机转动了，也就是水位差已经减少到水轮机的最小工作水头时，只好把电厂闸门关起来，停止发电。这时，水闸的闸门仍打开，让海水继续进入水库。

    平潮时，标志着即将落潮了，必须赶快把水闸闸门关闭，断绝水库与外界的联系，以保持库水位不变，落潮时，库水位在高位上，而海洋水位则随着落潮而步步下降、形成了内高外低的局面，又创造了水往低处流的条件。等到内外水位差再次达到水轮机最小工作水头时，又可打开电厂闸门，让海湾水库里的水汹涌流回大海，同时推动水轮发电机。这时的水轮发电机是正向发电。随着库水的不断回流大海，水库和大海间的水位差不断减小，当减小到水轮机的最小工作水头时，电厂再次关闭闸门停止发电，而仍保持水闸闸门开着，让剩余的库水继续流回大海。到了停潮的时间，下面又要开始另一个涨落循环了，因而必须立即关闭水闸闸门，断绝水库与外界的联系，以保持库水位处在最低潮位上。

    这样的电站，在海潮的一次涨落过程中可以发电两次，用的又是一个水库，因此叫单库双向式。它每天可发电16～20小时，效益要比单库单向式潮汐电站明显得多。

    双库式

    这种潮汐电站有两个水库：一个高水库，一个低水库。高库的水位始终保持在高位上，低库的水位始终低于高库水位。水轮发电机做单向运行。高库上建有进水闸一座，低库上则建有一座泄水闸。涨潮时开启进水闸，电站开始工作，高水库的水位随潮位上升，低水库的水位也因发过电的水进入而上升着。当高潮平潮时，并闭进水闸，高库水位则由于继续发电开始下降，低库水位相应上升。但此时外海已经落潮了。当高低水库水位即将相平时，开启低库上的泄水闸，使低库水位下降，由于高低水库又形成丁较大落差，电站仍然工作着。待高水库水位下降至与潮位保持一定落差时，再关闭泄水闸，打开高库进水闸。如此周而复始，水库始终保持着一定落差的水位，电站就可以24小时连续发电了。但是这种电站的布置，在地形上要求高些，一般采用较少。

    从潮汐发电的原理，我们可以看出，潮汐发电多是间歇性的，而且随着潮水的大小，一个月当中发电能力的变化也比较大。这是潮汐发电的不足之处。但如果把潮汐电站与电力系统中其它电源配合使用，或者与抽水蓄能结合起来，就可以弥补它的不足。对于小型潮汐电站，则可以把潮汐电能用于农业上间歇性灌溉和加工等方面。

    其实，看事物应一分为二。比较起来，潮汐发电的优越性却很大。首先，潮汐电站的水库都是以河口和海湾作为天然水库的，完全不必占用耕地，不象河川水电站或火电站那样要淹没或占用大面积肥沃的土地；其次，潮汐电站既不象河川水电站那样受洪水或枯水的影响，也不象火电站那样会污染环境，而且，潮汐电站堤坝不高，单机容量不大，受地震的危害小。

    潮汐能是一种取之不尽、用之不竭的天然能源。充分开发潮汐能源，必将给人类带来巨大利益。

    （3）潮汐发电的现状和展望

    在利用海洋能发电方面，潮汐发电可以称得上是“老大哥”了。早在1913年，法国就在诺斯特兰德岛和大陆之间长达2．6公里的铁路坝上，建立于一座潮汐发电站，并且取得了世界上第一次潮汐发电试验的成功。潮汐发电的七十多年来，前五十年进展不大，自六十年代开始的二十多年来，潮汐发电在世界范围内才有了比较迅速的发展。目前潮汐发电处在由试验性发电向商业性发电的过渡时期；潮汐发电站的规模已经开始由中、小型向大型化发展；潮汐发电的研究工作已经跨越了原理性、可行性的研究阶段，重点研究工程中的一些实质性的技术问题，如工程的防腐防污、高效率水轮发电机组的设计，以及以减少发电波动、提高发电质量、降低发电成本、缩减工程投资为中心的各项研究，同时开始进行顶后性研究即潮汐发电站建成后存在的一些问题的探讨，如对海洋环境和对生态平衡的影响、潮汐发电站的水库淤积和综合利用等。所有这些研究归结到一点，那就是期望潮汐发电站能够长期地提供优质廉价的电力。这关系到潮汐发电的生存和发展，因而为世界各国所共同关注。

    潮汐发电在世界各国中的发展是不平衡的，其中以法国、前苏联、英国和加拿大等国发展较快，并取得了一些成就。我国的潮汐发电也有二十多年的历史了，虽然目前还处在以小型为主、试验性为主的阶段，但是在潮汐发电站的建设和电站运行方面，已经积累了不少经验，为我国大规模发展潮汐发电提供了良好的技术基础。

    法国是世界上第一个实现大规模潮汐发电的国家。早在1956年就在圣马洛湾建成了一座试验性电站。目前世界上最大的潮汐发电站就是法国的朗斯潮汐发电站，装机容量为24万千瓦，它的建成和运行，为世界潮汐发电提供了极其可贵的经验。目前，法国正在圣马洛湾兴建装机容量为1000万千瓦，年发电量为250亿度的巨型潮汐电站。还计划在圣马洛湾两千平方公里的水域上，修建三道拦水坝，安装世界上最大的贯流式水轮发电机组，涡轮的直径达10米，每台机组的装机容量为5万千瓦，全电站的年发电量估计可达350亿度。这些项目在世界上都是首屈一指的。

    前苏联筹建潮汐电站始于三十年代，直到六十年代才正式建成一座潮汐试验电站投产。这座潮汐电站位于摩尔曼斯克的基斯洛湾，装机容量只有400千瓦。可是整个工程经受住了数千个日日夜夜的冰冻、风暴等恶劣环境的考验，坝体安然无恙，发电机组已经正常运行了十多年。在这些经验的基础上，前苏联的潮汐发电准备向大型化发展，已试制成功了直径为7．5米的大容量贯流式水轮机，而目前世界上最大的法国朗期潮汐电站的贯流式水轮机直径只有5．35米。前苏联计划建立40万千瓦至100万千瓦级甚至更大容量的潮汐发电站，前苏联有不少海区的潮差在8米以上，所在海域宽广，潮汐能源丰富，具有大规模发展潮汐发电的优越自然条件。

    在世界各国处于规划的项目中，最引人注目的是加拿大的芬地湾。那里是世界潮差最大的海区，其地理条件对潮汐发电站的建设十分有利，初步选择，有三十处地方是可供建立潮汐电站的。计划1990年建成两座单库单向式的的潮汐发电站，其中一座的年发电量为34亿度，另一座的年发电量126亿度，两座电站将耗资上百亿美元。

    我国的潮汐发电站，要数浙江温岭县的江厦潮汐试验电站为最大。它的装机容量为3000千瓦，仅次于法国朗斯潮汐电站，居世界第二位。自1980年正式发电以来，它运行正常，情况良好，表明了我国的潮汐发电技术达到了相当高的水平。我国小型潮汐发电站遍布沿海各省，如广东的甘竹滩电站、福建的筹东电站、山东的白沙口电站、浙江的沙山电站、上海的潮峰电站等，总计不下几十处。我国是世界上潮汐能源丰富的国家之一，根据1980年的估算，可供开发的潮汐能的装机容量约为2095万千瓦，相当于8个全部建成后的长江葛洲坝水电站的总装机容量；可开发的年发电量约为579亿度，相当于30个新安江水电站的年发电量。我国的潮汐能源以浙江、福建两省最为丰富，约占全国的90％以上。因为这两个省的海岸曲折、港湾众多、潮差之大居全国首位，适宜于建设潮汐电站的地方很多。

    我国有不少海湾河口可以建设潮汐电站。其中最引人注目的有杭州湾潮汐电站方案，计划装机容量450万千瓦，约为长江葛洲坝水电站的1．7倍，计划年发电量180亿度以上，约为我国1982年年发电量的6％。其次是长江北口潮汐电站方案和浙江乐清湾潮汐电站方案，它们的计划装机容量都在50万千瓦级以上。总之，我国的潮汐发电具有很大的潜力，加上二十多年来的努力，已有了一支精干的、积累了一定经验的技术队伍，潮汐发电在我国将会得到稳步的发展。

    此外，英国、美国、阿根廷、西班牙、澳大利亚等许多国家，都有自己的潮汐发电开发计划。根据联合国1981年的统计，全世界大约有100个站址可以建设大型潮汐电站，至于能够建设中、小型电站的地方，那就更多了。毋庸置疑，用不了多久，号称“大哥”的法国朗斯潮汐电站，以及处于“二哥”地位的中国江厦潮汐电站，都只好甘当“小弟弟”的角色了。

    展望潮汐发电的未来，人们还有更大胆的设想。加拿大芬地湾所以成为世界上潮差最大的海区，是由于芬地湾的固有振动周期与半日潮波的周期接近引起共振所造成的。这样，人们自然而然地联想到，对于一些潮差较小的海区，是否可以人工造成大潮差，也就是利用某些港湾内的有利的、复杂的地形，经过必要的理论计算，有意识地加以适当改造，使它的固有振动周期与潮汐的振动周期接近，人为地形成共振而产生大潮差。谁也不能预料这个大胆的设想何时成为现实。因为要实现这个设想，不论在理论上还是在实践上都是极为复杂的问题，工程的浩大，投资的惊人也会使人望而生畏。不过倒有一个有趣的事实，可以佐证这个设想的现实性和科学性。在杭州西子湖畔的浙江搏物馆里，陈列着一付汉代的铜器喷水鱼洗，花纹异常细致，其形状和大小似一只大号钢精铝锅。当鱼洗内盛上水，用手轻轻摩擦它的双耳，即嗡嗡作声，鱼洗内的水先是产生微波，而后高射尺许。这岂不成了海湾中海水引起共振的一个小小的模拟试验？伟大的科学发现和创举，常常是由看似不可能的事情开始的。人们期等着人工潮汐这个大胆的设想付诸实现，那时潮汐能的利用将进入一个新的阶段。

    波能的利用

    （1）海浪的恶作剧

    有时，你会在海边看到诗一般的景象。夕阳西下，微风习习，绵绵的沙滩上铺着一层夕阳的金黄；拍卷而来的排排细浪，轻轻地拍着海岸，或调皮地舔着你走在沙滩上赤裸的双足。海面蓝而清澈，就象一幅巨大的绢沙。远处，水天一色，淡淡的白云点缀着海天，为雄阔的大海凭添些许的妩媚。

    然而，大海并不总是很友善的。浪花也并不是永远使人感到浪漫蒂克。海上也时常出现些恶作剧，而这些恶作剧的导演者，正是平时给你带来诗意的“浪花”。

    1894年12月的一天，美国西部太平洋沿岸的哥伦比亚河入海口，发生了一件奇怪的事。

    那里有一座高高的灯塔，旁边也有一座小屋，那是灯塔看守人的住所。一天，看守人忽然听见屋顶上响声如雷，他吃惊地回过头，还没来得及闹清是怎么回事时，只见一黑色怪物带着劈里叭啦的声响，穿透天花板而坠落地面。

    看守人吓坏了，他战战兢兢地走到那黑色怪物的面前，简直不敢相信，这竟然是一块大石头，搬搬感觉挺重，称称足有64公斤。在这人烟稀少的地方，究竟是谁搞的恶作剧呢？

    灯塔看守人请来了专家。经过鉴定，断定大石头是被海浪卷到40米的上空，再砸到看守人的房顶上的。恶作剧的导演不是别人，正是与他日夜相伴的海浪。

    这位生活在海边的灯塔看守人似信非信的点点头，接着又摇摇头。他虽然看到过不少的惊涛骇浪，也见识过浪尖抛石的场面，可是他怎能相信，海浪竟有如此巨大的力量，会把一百来斤的石块抛到比10层楼房还要高的上空，在他住的房顶上来个飞石霹雳呢？

    其实专家们的鉴定是对的。喧嚣不息的海上波浪，确实具有千钧之力。根据观测，海浪拍岸时的冲击力每平方米会达到20～30吨，有时甚至达到60吨。如此巨大的冲击力，可以毫不费力地把十三吨重的巨石抛到20米高的空中。

    1952年12月16日，一艘美国轮船在意大利西部海面上遭到了巨浪的袭击。虽然，巨大的轮船离岸边不远，船员们仍然十分谨慎小心。突然，在波浪的轰鸣声中，船上发出了一声巨响，震耳欲聋，船员们十分惊慌，不知船体出了什么毛病。正想看个究竟的时候，却看到船体已经成了前后两截，一半已经抛上了海岸，在沙滩上搁着呢；另一半还在大海里，不管上面的十四个船员怎样绝望地叫喊，它还足带着他们随风浪漂去。

    这一起重大海难事故，引起了各界的注意。为了查清原因，他们投入了大量的力量，最后的结论是：事故的罪魁祸首是海浪。

    法国的契波格海湾，曾经有一个浪头打来，居然把一块三吨半重的东西，象掷铅球似的从墙外掷到了墙内。墙有多高呢？整六米。不知你试过没，假如让你把一个三公斤半的东西抛过六米高的墙，行吗？如果行，那也是相当费力的，何况那重物三吨半呢！

    还有，荷兰首都阿姆斯特丹防波堤上，曾经发现过二十吨重的混凝土块。一检查，才知道是波浪把它从海里举到七米多高，再放到防波堤上去的。

    还有，苏格兰威克地方，1872年时一个巨浪竟然把重约一千三百七十吨的混凝土庞然大物搬了个家，移动了十五米之远。

    还有，西班牙巴里布市附近的海边上曾经有一块很大的岩石，有人估计起码有一千七百吨重。1894年的一次狂风巨浪之后，人们发现这块岩石翻了个身，已经不在原来的位置上了。

    还有，巨浪冲击海岸所激起的浪花也很厉害，常常高达六七十米，而且具有较强的破坏力，斯里兰卡海岸上一个六十米高处的灯塔就曾被海浪打碎过。甚至，位于海面上一百米处的欧洲设德兰岛北岸灯塔窗户，都被海浪举起的石头打碎过。

    1931年1月19日，在黑海沿岸附近，一个大浪袭来，把一块名为“和尚”的千年巨石一下子打碎成三块。

    其实，非但突然袭来的风浪，具有如此巨大的威力，即使一般的波浪，长期冲击海岸而造成的破坏作用，也是相当严重的。例如，英国某地有一块峭壁悬崖，在波浪的冲击下，以每年剥蚀5～10米的速度破坏着，很快就冲毁了。又有一处，过去曾是高逾25米的峭壁，也是由于波浪的袭击，如今竟成了7米深的海面。

    （2）风与波浪

    “有风浪三丈”，风与浪有着不可分割的密切关系，风是引起水面波动的外界因素。风越大，浪就越大。如果我们说得更确切些，海面上风区小，产生的风浪就小，风区越大，风浪越大；而且，风吹的时间越长，风浪也就越大。一句话，风速、风时、风区是决定风浪大小的三个要素。如果这三个要素中的任何一个受到限制，那么其它两个即使很强大，仍然不能产生很大的风浪。以我国的黄海和渤海为例，在冬季时，盛行寒潮和大风，风力虽然很强，风吹的时间也可能很久，但因为这种风是由大陆吹向海洋的，风区不大，所以这两个海域在冬季就较难有大浪产生。而在夏季，信风多中海洋吹向大陆，风区就要大得多，只要风力很强，尤其遇有台风的情况下，就可能会出现相当大的风浪。

    风力达到十级以上时，波浪的高度起码达到十二米，相当于四层楼高，甚至常常到十五米以上呢。一般海上常见的六七级风，它掀起了波浪也足有三至六米高，比人的高度大多了。这些起伏不定的波涛对人类可是个严重的威胁啊！上面的例子就是明证。

    （3）波力发电的尝试

    那么，能否把巨大的海浪变成有用的力量呢？让它为人类造福一直是人们的一个心愿。

    我国浙江的新安江水电站，安装着66万千瓦的发电机组，利用水的力量，每年平均发电18亿度的电力，供给华东地区广大城乡使用，相当于每年为人类节省了90万吨煤炭。源源不断的江水，还大大降低了电力的成本，使每度电的成本连一分钱都用不了。可见水力发电的优点有多大！

    因此，科学家就设想，如果把无畏的大海上的波浪全部转换成电能该多好啊！那时，波浪每年所发出的电力将比全人类目前的耗电量不知要大多少倍呢！

    波力发电装置不消耗任何燃料和资源，没有任何污染，和水力发电、潮汐发电一样，也是一种干净的发电资源。它不但可以作为航标灯和灯塔的电源，对于那些无法架设电线的沿海小岛来说，这种不占用任何土地，只要有波浪就能发电的方法，更会给岛上居民带来福音。

    海上的波浪发电装置，利用的是自行车打气筒的原理。它好似一个倒置着的打气筒漂浮在水面上，活塞连接着浮标。随着波浪的上下起伏，浮标就带着活塞上下运动，于是波浪的动力就转换成了压缩空气的动力，再让这种力气很大的压缩空气从一个喷嘴里喷发出来，冲动空气涡轮机，使它带着发电机一起转动，这样，波浪的能量就变成电发出来了。

    经过了14年的努力，1978年6月25日，世界上最大的一座波力发电装置在日本的海上建成了。

    远远望去，这座波力发电装置就象一艘停泊在海上的油轮。举起手中的望远镜，你会清楚地看到，船头上“海明”号的大字在阳光下闪着金辉。严格说来，“海明”号并不是船。船有底，“海明”号却没有底，只有一个体长80米，高5米，宽12米的浮动设备，仿佛是一个很大很大的没有盖的箱子，扣在了海面上。

    这种箱子就是空气箱，也叫空气室。整个“海明”号，就是由22个无底箱子组成的。每两个空气室上装设着一台空气涡轮机，波浪上下起伏着，不断地压缩着箱内的空气，还是象打气筒一样，通过高速喷出的空气使空气涡轮机转动，再带动发电机发电。

    “海明”号将有八台发电机为人类贡献电力，每台机组的功率为125千瓦，波高3米时总发电能力为2000千瓦。算算看，如果按每户人家平均用电两百瓦计算，“海明”号就可以供给1万户人家用电的需要。一个有1万户人家的岛屿，可不算是小岛了。

    最近，日本又提出了一个新的“海明”实验计划。他们考虑把“海明”号的长度由80米增加到110米，把每台发电机的功率由125千瓦增加到250～500千瓦，比现有“海明”号的发电能力至少提高一倍以上。人们要让波浪进一步作出贡献。

    与此同时，科学工作者正在着手于各种波力发电的新尝试。

    直接波力发电就是其中之一。

    为了直接利用海浪的冲击力来发电，就必须把天然的浪头提高。人们设想在距海岸1公里、水深10米左右的海上筑起两道高墙就可以办到了。

    这种面向大海建造的高墙叫集波墙，从高空往下看时，象个“v”字形的喇叭。喇叭口外的海上波浪，虽然有时并不高，但当它涌向集波墙时，就会因为喇叭里的断面越来越小，道路越来越窄，而使波浪越挤越高。比如说口外的浪高开始只有1米，到了喇叭的后头，一下子就会升高到10米左右，把小涛变成了巨浪。

    集波墙的尽头，安装着水泵制动杆，靠高大的波浪力推动制动杆，象平时我们见到的机井，把海水提升到高压水槽里贮存起来；或者，象炉口的风箱，把空气压进高压气罐里备用。

    有了高处的水，或者有了压缩空气，我们就町以非常方便地用来发电了。而且，这种电力决不会受到波浪低的影响，发电能力稳定，发电设备也无需经受大风大浪的考验。

    直接波力发电装置，目前还只是日本科学家的一个设想，他们感以担心的是，在波涛汹涌的海面上，建造长期受波浪冲击的海上建筑物，困难实在太大了，但是，随着海洋建筑技术的发展，这个问题是会很容易解决的。

    波力发电的另一个尝试，是环礁式海浪发电站，这是美国科学家提出的新设想。

    环礁，是礁石的一种，只不过在海上显现出来的是一个圈儿，宛如沉在海里的一个大大的木盆，只在水面上露出一个圈儿。

    你注意过这种现象吗？当我们把水涪着圆桶边例进去，或者用木棒搅动桶里的水时，就会看到水在沿着一个方向转动，中心部分则形成了一个漩涡。

    人们在观察海浪冲击环形礁群时，也发现海浪并不直接拍向环礁的中心，而是绕着整个环礁，从四面八方沿着螺旋形的路线涌到环礁的中心，并且在中心部位形成涡流，仿佛用木棒搅过似的。

    这种涡流就是一种能源。它可以推动水轮机的叶片，使水轮机带着发电机一起飞快转动而发出电来。

    不过，天然的理想环礁在地球上恐怕是太少了，怎么办呢？美国的两位工程师就根据这个原理设计了人工环礁式的海浪发电站。

    人工环礁式海浪发电站的形状很奇特，海面上只看到一个圈儿，直径有10米，似乎并不大。当你潜入水下再一看。可不得了，比海面上看到的大多了。它象一个大大的圆形屋顶，又象一个特制的瓷饭碗扣在了水里。这个“瓷饭碗”的边，直径达76米，相当于一个正规足球场的大小。它的名字叫导流罩，可以更好地把波浪螺旋式地导向中心。“碗”无底，立着一根空心的圆筒，足有20米高，圆筒里装着小轮机，它在筒内涡流的推动下转动，再带动安装在顶部的发电机发出电来。

    目前，这种装置的模型试验已经成功，不久的将来，你就会看到海上一座座人工的环礁里源源不断地送出由波浪转换成的电力。

    在英国，采用是“点头鸭”式波力发电装置，也叫索尔特凸轮式发电装置。这一装置是英国爱丁堡大学的索尔特发明的。了鸭式装置的内部结构，其中：a是鸭摇摆体；b是中空的圆筒体；c是中空圆筒片向外突出的部分；d是摇摆体向内突出的部分。许多凸轮并排，中间有一根长管串起来，漂浮于海面上随波浪上下起伏跳动，就象水上一排鸭子游动，不断点着头一样。

    在波浪作用下，a以b为轴摇摆，在c和d两突出部分之间的空间形成水压泵。它们产生高压水，冲动水轮发电机而发出电来。鸭的摇摆体和中空圆筒是用钢和混凝土做成的，中空圆筒直径为10～15米，一个摇摆体长30～40米。1977年5月至1978年，英国在内斯湖进行了连续长60米的机组实验。实验表明，该装置经受了有记录以来最恶劣的冬季的考验；而且即使在五、六倍力的条件下某个鸭式装置已被冲翻的情况下，还能在水力的作用下翻转过来继续工作；再者，鸭串成功地经受了11倍力的考验，并且保证在良好环境中能以较好的效率发电。

    根据他们的推算，商业化的“点头鸭”式波浪发电装置可能要串成1公里长，在这种情况下，只要能吸取50％的波能，就可以发电4500千瓦。

    目前，除了日本和英国研究波浪发电装置外，美国、法国、加拿大、联邦德国、瑞典等国也参加了研究和发展波浪能发电的行列，到现在已有几百种不同的发电方案提出来了。他们说，为了使波浪能发电均匀，为了使发电成本降低，今后的主攻方向要放在研究多个空气活塞的组合方法、惯性轮法以及收集幅度较大的波浪设备上。

    从六十年代起，我国就有单位开始了海浪发电的研究，并已获得了海上试验的成功。目前我国的波浪发电装置，在风力三级，波高0．2米的情况下就能发电，一天的发电量就可供航标灯使用三天。虽然，这种波浪发电装置功率很小，只有60瓦，但却为我国波力资源的开发展示了美好的前景。

    温差发电

    进入海洋的太阳辐射能，一部分转变为海流的功能，还有一部分以热能的形式储存在海水中，海水中所含的热能就是海洋热能。一般说来，海洋热能随纬度的变化而变化，纬度越低，海洋热能储藏量越大，反之亦然。

    海水中储藏的热能是非常巨大的，估算蕴藏量约500亿千瓦，根据实验表明，可能利用的能量约20亿千瓦。从理论上讲，如果通过某种方式使热带海洋中的海水温度下降1℃，就可以获得1200亿千瓦的能量，这比现今全世界发电站的总功率还大近百倍。那么怎样才能利用海洋热能呢？

    人们发现进入海洋的太阳辐射能，在通过表层一米的海水时，有80％的能量被吸收，大约有5％的能量可以透入到海面以下5米，因此形成了海水温度的垂直差异：表层海水温度高，越往下海水温度越低。在低纬度地区上下层海水的温差可达到20～30℃，人们从热电站发电原理中得到启发，有一个热源（锅炉），一个冷源（冷却水），因此可以发电。海洋中表层温度高的海水就是热源，底层温度低的海水就是冷源。上层海水在低压或真空下产生蒸汽，推动汽轮发电机发电，通过汽轮机的蒸气，用底层海水冷却凝结成水，这样可以顺利发电。这种发电称为开式循环。如果用低佛点的物质，如氨、氟里昂等作为工作流体，表层海水使其沸腾，推动汽轮发电机发电，通过汽轮机以后用底层海水将其冷凝，再送去用热海水加热，如此循环不已，这种方式称为闭式循环。这种利用上下层海水温度差的发电技术称为海水温差发电。

    世界上第一个提出利用海洋温差的是法国物理学家德尔瓦松。他认为温差也是一种能源，人类可以从这种温度的差异中提取有用的功推动热机，再用它发电，这就是海水温差发电的最原始的构想。只是因为当时技术条件的限制，无法实现这个构想，才不得不使这个大胆的设想一下子就湮没了接近半个世纪，最后，还是由他的学生克劳德付诸实现的。

    1926年11月15日，在法兰西科学院的大厅里，克劳德和布射罗当众进行了温差发电的实验。他们取来两只烧瓶，在其中一只烧瓶中装入28℃的温水，在另一只烧瓶中装入冰块．然后用导管和喷嘴把两个烧瓶连接起来。在导管内装了汽轮发电机，在发电机的输出端接了三只小电灯泡。当克劳德用真空泵抽出烧瓶内的空气时，不一会儿，28℃的温水在低压下沸腾了，蒸汽从喷嘴喷出，形成一股强劲的气流推动汽轮发电机转动。瞬时，三只小灯泡同时发出了光芒。温差发电的历史，就从这微不足道的三只小灯泡开始了它的第一页。这个只有三瓦输出的温差发电实验只进行了八分钟，当水温降到18℃时，小灯泡就慢慢暗淡下来了。

    这三盏电灯的明亮，为人类指明了方向。温热海水已为寻找新型能源的人们带来新的希望。据科学家估计，全球热带海洋的水温只要下降1℃，就能释放出1200亿千瓦的能量。海洋的温差能居于海洋里各种能源之首。

    日本的科学家说得就更形象了。他们说，只要把日本海域内的热能利用起来，那么根据1975年日本消耗能量的情况看，这些热能可以够24个日本同时使用，此时，其它形式的发电厂就都可以关门休息了。

    当然，科学的道路并非一帆风顺。克劳德实验成功以后年，于1930年在古巴海滨按照他实验的方法为人类建造了第一座容量为22千瓦的海水温差电站，获得了10千瓦的输出功率，为实际开发利用海洋温差开辟了道路。遗憾的是，电站只工作了两周的时间，就因为一次狂风恶浪把冷水管冲入海底而不得不中断了。

    1934年，克劳德又搞出一个新设计，取名叫“浮标式温差发电站”。他把发电机安装在一条叫“突尼斯”号的驳船上，驳船用锚固定在巴西的一处海边。抽水管垂直地放入海中，它的上端是一个浮标，下端系着重物以保持管事垂直。令人遗憾的是，悬在海中的管子受到海浪的冲击摇来摆去，最终断裂开了。极度失望的克劳德一气之下，把整个设备沉到了海底。

    为了摆脱海浪的干扰，后来克劳德又想到干脆在海底挖一条隧道，把管子放进遂道。结果也没有成功。1948年，法国在非洲象牙海岸首都阿比让附近海边又建立温差发电站，并在抽水管质量上作了改进。由于这个电站仍采用克劳德的方式，有效利用率不大。尽管克劳德的种种努力都未取得理想的结果，但他的尝试给后人留下有益的经验。

    由于海洋热能转换技术复杂，设备成本昂贵，加之当时热能发电供需不存在问题，海洋热能发电研究被搁置起来。直到20世纪60年代，世界出现“能源危机”时，海洋热能开发利用又引起了人们的重视。

    1964年，美国的安德森父子总结前人成功与失败的经验教训之后，提出了海水温差发电的新方案。他们父子的新方案有两点突破性改进：一是把整个发电设备安装在一个巨大的浮体上，使之浮于海中，这样就可以大大缩短冷水取水管的长度；二是不再直接以海水为工作介质，而采用低沸点的液态丙烷、氨、氟里昂等物质作为闭路系统中的工作介质。这样，可使用小的高压涡轮气体发电机，而不必采用克劳德使用的那种庞大的低压蒸汽涡轮机了。安德森父子的这种工作方式叫“闭路循环方式”。这是相对于克劳德式的“开式循环”而言的。

    除了开式循环和闭式循环外，人们已经开始在尝试将两种循环的优点结合在一起的混合循环方式。为了解决深海提取冷海水的种种困难，也有人设法与太阳能利用结合起来，如把海水引进太阳能加温池加温；制造人工海上油膜来提高表层海水的温度；也有人设想利用高山上的积雪来代替深层冷海水。这样一来，不仅不必到深层去提取冷海水，而且在温带海洋也有可能进行海水温差发电了。更有甚者，有人试图到冰封的极地去进行海水发电；在极地，冰层下的海水温度在3℃到—1℃之间，而空气温度在—20℃以下，它们的温差很大，距离却很近，相距只有几米到几十米，如果利用它们的温差来发电再也方便不过了。

    自从安德森发明的闭式循环问世以来，海水温差发电开创了一个新的局面，世界各国纷纷加以研究和试验。这其中要数美国人最热衷了。早在六十年代初，研究海水温差发电的热潮就已经从法国转移到大西洋彼岸的美国了。在短短的二十年来的时间内，美国已经跃为海水温差发电方面最先进的国家。其研究单位之众多，研究内容之广泛，研究经费之雄厚，研究成果之丰硕，都居世界首位。

    美国对海洋热能研究的范围简直是无所不包。从原理设计研究到工程总体规划；从海水温差发电装置的研制生产、安装施工，到设备的防污防蚀、操纵维修；从电力的输送、电能的消费对海洋环境的影响，都一一加以研究。甚至已经开始研究海洋热能开发后带来的经济问题和法律问题。

    1979年5月29日，世界上第一座海水温差发电站，在美国的夏威夷成功地投入了运行，为岛上的居民、车站和码头供应了照明用电。这座海水温差电站安装在驳船型的海上平台上，平台锚系在夏威夷岛东部约2．4公里的海上。电站运行的机组容量为50千瓦，采用液态氨为工作物质的闭式循环系统，还计划安装几十台50千瓦的机组，总装机容量要达到1000千瓦以上。世界第一座海水温差发电站的建成和正常运行，不但证明了海水温差发电技术的可行性，以及提供了大量丰富的实践经验，还标志着海水温差发电已经开始从试验性发电转向大规模的开发利用阶段，夏威夷的海水温差发电站也将成为海水温差发电史上的又一里程碑。

    近几年来，热衷于海水温差发电的美国人，朝着更高的目标迈进。已经制订出各种浮式的、海底固定式的以及各种循环系统的设计方案，而且这些方案都十分成熟可行。

    日本对海洋热能发电的开发也十分重视，提出了10万千瓦的温差发电设计，并开始试验使用沸点低的氨或氟作为发电的介质。1975年，日本完成了闭路循环温差发电装置；此后，又试制了两种温差发电装置。

    我国南海海域，处于北纬20°左右，表层水温较高，5～8月表在水温26～28℃，2月～11月也在20～26℃之间。南海水深大部分地区都在2000米以上。自表层向下500一t000米处，即可获得5℃的冷却水。特别是我国南海拥有那么多的岛屿、浅滩、从岛缘向外，很快就可达到2000米的水深处，可称得上是温差发电的天然场所。

    目前对海洋热能的开发利用尚未进入大规模实用阶段，还有一些技术问题、经济问题、对环境的影响等问题，有待于进一步研究解决。但是，海洋热能发电，在技术上毕竟取得了重大突破，其前景是令人乐观的。

    咸水与淡水汇出电能

    人类在利用海水晒盐的同时，发现海水和淡水相交汇的地方，蕴含着一种神奇的能量，这就是浓度差能。于是一个大胆而新颖的设想出现了：利用海洋浓度差发电。

    海洋的盐度差产生的能量源于渗透作用。我们不妨做个实验：在水槽中放入一个半透明膜，一边放盐水，一边注淡水。海水中的盐离子被半透明膜“封锁”住过不到淡水一边，而淡水可以“通行”列放盐水的一边，这就是半透膜的特性。这样，淡水就透过半透明的膜往盐水里渗透。如果原来放入盐水的水位和放入淡水的水位相平，那么过一段时间，盐水的水位就高于淡水的水位了。如果建一座水塔的话，那么在渗透压的作用下，水位就能升高到250米，即大约25个大气压，海水和淡水的渗透压才会达到平衡状态。这高高在上的250米的水，其力量足以带去水轮机来发电了。

    渗透压的大小和海水中的含盐度有关。一般的海水含盐35％。这样浓度的海水，能形成25个大气压，即能把水抬高到250米。这也就是说，当把1公斤淡水混入海水中时，这些淡水实际具有了250公斤／米的能量。陆地上的江河，日夜不停地向海里流淌着淡水，可以想见，在江河入海口的地方，蕴含着多么巨大的盐度差能量啊！根据联合国教科文组织1981年有关出版物估计，世界上盐度差能约为30亿千瓦。

    海洋盐度差能发电的设想，是1939年美国人提出的。1954年，美国建造并试验了一套根据电位差的理论运行的装置，最大输出功率为15毫瓦。1975年以色列人建造并试验了一套渗透法装置。美国曾于1975年、1976年两次举行专题研讨会，研究海洋盐度差发电的技术问题。目前，美、日、以色列、瑞典等国均行人进行盐度能发电的研究。其中，日本科学技术厅从1978年开始研究，目前又在试制模型设备、高压泵、半透明膜、耐压容器等，不久将进行发电试验。

    盐度差发电较早的设想是利用渗透膜两侧海水和淡水之间的水位差驱动水轮机发电。这种发电方法，存在一些问题：由于海水和淡水之间的渗透压较大，使水压塔中的水柱高达250米，这就使水压塔下面的个透明膜承受很大的压力，容易被压坏，影响使用寿命。另外，由于淡水中的水分子源源不断地向水压塔渗透，会使海水盐度降低，引起水柱高度下降，从而直接影响输出功率。再者，在河口建造一座200多米高的水塔，也决非易事。

    为了克服这些问题，R·S·诺曼博士在原有设计的基础上，增加了一个海上导入泵。他把水轮机与水泵联系起来，海水依然从导管中流出，但导管的高度却相当于海水与淡水渗透压差的一半还低，约10～11兆帕。这样，就能延长半透明膜的寿命。同时，海水导入泵把海水打人，使海水维持一定的盐度，不致于使水的渗透压差降低。

    以后，美国国家健康学院的约翰·韦因斯坦和内政部的弗兰克·雷兹两位科学家，抓住盐能换能器过程中出现的氯离子和钠离子运动的现象，设计了一种浓差电池，也叫反向渗电池。为了更充分利用电能，这种电池在海水通道两侧，分别设置了阴离子交换膜和阳离子交换膜。这样，氯离子通过阴离子交换膜向一个方向流动，钠离子通过阳离子交换膜向另一个方向流动，使电势双倍增强。另外，为了得到足以供外部用户使用的电力，就把许多个单个的电池串连使用。

    盐度差能，是一种神奇的能量，人们对它的认识较晚，对它的特点和规律的认识还不太清楚，需要从基础理论上作些探讨。另外，实现浓度差能开发利用的关键材料是半透明膜，目前半透明膜的研究质量还不过关。所以离大规模开发盐度差能，还有一道道难关。但是，盐度差能又是充足和强大的，具有远大的开发和利用前景，相信，人们不会对它有所忽视。

    海流妙用生电能

    （1）山“海上邮递员”谈起

    1893年2月11日，英国的一条大型运货船“民粹”号满载着大批货物和300头牛，山罗伯特船长指挥着从利物浦山发了，他们这次远航的目的就是纽约。可是，谁也没有料到这条船一去不复返了，出事了！但谁也不知道“民粹”号在哪里出了事，谁也说不出它是因为什么出了事。

    事隔20天后，3月3日有人在纽约附近的海滨浴场发现了一个瓶子，竟然出乎意料地得到了关于这条船的信息。只见瓶子里的一纸条上写着：“‘民粹’号与全体船员正沉向海底。L·温塞尔。”

    时间又过了一个月。有一天，在弗吉尼亚州的一个海滨小村附近，人们又发现了一个写有“民粹”号信息的瓶子。这次的消息写的比较详细了，瓶里的纸条上写着：

    “1893年2月19日，‘民粹’号急剧下沉，我们没有救生艇。我们的船在白茫茫的大雪天里撞在一座冰山上。船只严重损坏后还坚持行驶了两个小时，早晨3点20分，海水已经齐甲板了……”

    纸条写到这里显然并没有结束，但也没有继续写下去，显然，是来不及写了。这样，人们才算是弄清了“民粹”号不明不白失踪的原因。

    也许人们会感到奇怪，这些带着某些信息的小瓶子，究竟是谁神不知鬼不觉地送到岸上来的？这是海流干的，它在悄无声地充任着“海上邮递员”的角色。

    浩瀚无垠的大海里，有着无数大小的河流，这些海中之河就是海流，就象人体中流动的血液一样，海流永不停息地在海洋中向着一定的方向流动。且海流的规模有大有小，一般的情况下长达几千公里，比我们的长江、黄河还要长；宽度很大，把长江最宽的地方放大几十倍甚至几百倍才能与它相比。

    世界海流中有两个暖流特别引人注目。其一就是从加勒比海、墨西哥湾开始，横跨大西洋流向寒冷的北极的湾流，这是世界第一大暖流。它以每小时4海里的速度快速流动，其流量比世界所有淡水河川的总流量还要大50多倍。如果从湾流中仅提取4％的能量，就可获得大约10～20亿瓦电，这相当于一座核电站的输出功率。

    著名的黑潮是世界第二大暖流。它由北赤道发源，经菲律宾，紧帖我国台湾东部进入东海，然后经琉球群岛，沿日本列岛的南部流去，于东经142°、北纬35°附近海域结束行程。黑潮总行程达6000公里，平均流宽度150公里，平均流厚度300—400米，最大流速可达6—7节，比普通帆船还要快。流量超过世界所有河流总流量的20倍。

    （2）海流发电

    海流发电要比利用陆地上的河水可靠得多了。河流水量忽多忽少，除了有洪水的威胁，更直接受到枯水季节的影响，因此，河川水电站非但不能全年工作，即使全天工作的时间也有限。海流则根本不会出现这种问题，那几乎常年不变的水量和一定的流速，完全可以成为人类为之信赖的可靠能源。

    海流发电的原理和风车一样，风车是靠风吹着转动的，海流发电则是依靠海流的冲击力使水轮机的螺旋桨旋转，然后再变换成高速，带动发电机发出电来。

    海流发电装置基本上有以下几种型式：

    轮叶式。

    它的发电原理就是海流推动轮叶，轮叶带动发电机发电。轮叶可以是螺旋桨式的，也可以是转轮式的。轮叶的转轴有与海流平行的，也有与海流垂直的。轮叶可以直接带动发电机，也可以先带动水泵，再由泵产生高压水来驱动发电机组。整个装置可以是固定式的，也可以是锚系式的；可以是全潜式的，也可以是半潜式的。虽然形式多种多样，但它们的原理都是相同的，日本设计的这种形式的海流发电装置，轮叶直径达53米，输出功率可达2500千瓦。美国也设计了类似的海流发电装置，螺旋桨直径达73米，在美国佛罗里达海流中进行试验，当流速为2．1米/秒时，输出功率为5000千瓦。澳大利亚建成了一台试验性的“潮流水车”，可装在锚泊的船上或者海上石油开采平台上，用时放下发电，不用时可以吊起。法国设计了固定的海底的螺旋桨式海流发电装置，直径为10．5米，在流速为3米／秒时，输出功率可达500千瓦。那种先带动水泵，再用高压水驱动水轮发电机的海流发电装置，特别适用于流速小的海区。日本、美国对这种型式的装置正处在研究试验之中。

    降落伞式。

    整个装置设计独特，别具一格，结构简单，造价低廉，不论流速大小，均能顺利工作，整个装置用十几个“降落伞”组成，它们联在环形的铰链绳上。“降落伞”长约12米，每个“降落伞”间隔约30米。当海流方向顺着“降落伞”时，依靠海流的力量撑开“降落伞”，并带动它们向前运动；当海流方向逆着“降落伞”时，依靠海流的力量收扰“降落伞”，结果铰链绳在撑开的“降落伞”的带动下，不断地转动着。铰链绳又带动安装在船上的铰盘转动，铰盘则带动发电机发电。

    磁流式。

    这种海流发电方式还处在理论性研究阶段。它的基本原理与磁流体发电原理大体相同。磁流体发电是当今新型的发电方式，它用高温等离子气体为工作介质，高速垂直流过强大的磁场后直接产生电流。现在以海水作工作物质，当存有大量离子（如氯离子、钠离子）的海水垂直流过放置在海水中的强大磁场时，就可以获得电能。这种海流发电方式，日本已经着手开始研究。磁流式发电装置没有机械传动部件，不用发电机组，海流能的利用效率很高，如果一旦获得成功，将可以取代别的海流发电方式，成为海流发电的最优装置。

    我国近海潮流发达，在渤海海峡、山东成山头附近、苏北沿海、长江口至舟山群岛一带海域，潮流甚大，蕴藏着丰富的海流运动能量。据估计，我国可开发利用的海流能量约0．2亿千瓦。近年来，我国一些省市开始了海流发电的研究。1978年～1979年，浙江舟山地区在西垢门港海域进行了8千瓦海流发电试验机组的现场试验。1983年，在该地区马鞍航道进行了作为航标灯电源的120瓦海流发电试验。在海流发电基础研究方面也有进展，1981年以来，哈尔滨研究试验弹簧调节角度的直叶片水轮机，有较高的效率。

    海流发电目前处于小型试验阶段。由于大多数地区的海流流速较低，加上海流流速不断变化，发电量很不稳定；另外技术上还有不少问题有待解决，因此，海流发电开发缓慢。但前景毕竟是鼓舞人心的。

    海洋生物资源

    浩瀚无垠的海洋，到处都充满着生命。无论是水质肥沃的近海，还是波涛滚滚的大洋；无论是碧绿清澈的赤道水域，还是冰山逶迤的两极海区；亦无论是生机勃勃的海洋上层，还是漫漫长夜的万丈深邃之中，都有生物在那里生活。

    放眼四海，只见五彩缤纷的藻类随波荡漾，披胄戴甲的虾蟹追逐嬉戏，顶风斗浪的海鸟拍击上空，千恣百态的鱼类翔游浅底，珠光十色的贝类海底漫步，硕大无朋的巨鲸来来去去。这万类竞技、光怪陆离的海洋生物界，犹如一个无比庞杂的大家族，共同生活在这相互连接的同一个海水环境之中，在这里生活、繁衍以至死亡。

    丰盛的“粮仓”

    地球上80％的生物资源在海洋里，海洋是生物资源的宝库，海洋生物约有17～20万种。其中，海洋微生物约70余种；海洋植物约25000种，高等植物约30种，低等植物（藻类）约10000多种；海洋动物约17万种，多毛动物5000种，腔肠动物约9000种，软体动物100000种，甲壳动物25000种，鱼类约25000种。尽管海洋生物资源的种类很多，但鱼类仍是海洋生物的主体。据粗略估算，如果捕捞能力许可的话，海洋每年可提供300亿吨的水产品，足够300亿人食用。这些水产品除供食用外，还可作为工业、医药的原料。

    海洋中的鱼类约25000种，其中有200多种可供捕捞。全世界年产7000～8000万吨水产品中，80％来自海水深度不足180米的大陆架及近岸水域；辽阔的海洋还有90％的水面没有得到充分利用。

    自古以来，海洋生物资源就是人类食物的重要来源。海洋给人类提供食物的能力，等于世界上所有陆地耕地面积农产品的1000倍。如果从蛋白质的生产力估算，世界各海洋里每年能生产各种海洋动物蛋白质约4亿吨，相当于现在全世界动物的年总产量的8倍以上，又相当于全世界现有人口对整个蛋白质需要量的7倍左右。

    海洋，不愧为人类的丰盛“粮仓”。

    一分努力，一分收获

    人类对海洋生物资源的开发活动，正使人类享受着海洋源源不断的回报所带来的好处。

    （1）获益颇丰的鱼类资源开发

    辽阔的海洋里有着极为丰富的鱼类资源。在那万顷波涛之中，金灿灿的黄鱼，银闪闪的带鱼，急驰如箭的旗鱼，成群结队的鲱鱼，广舒双“翅”、凌空滑翔飞鱼，体色斑驳的髭鲷，凶相毕露的鲨鱼，以及其他种类繁多的鱼类，构成了海洋生物资源的主体，它们是人类直接食用的动物蛋白质的重要来源之一。第二次世界大战以来，渔业是世界上增长最快的食品工业，并被誉为“解救人类饥馑的主要武器”。五十年代，世界每年的海洋鱼产量不足2000万吨，至1971年，鱼类年产量猛增至7000万吨，1984年和1985年全世界年产量在7800万吨左右。

    鱼类混身都是宝。自古以来，他类就是人类餐桌上的佳肴、令人喜爱的美味食品。早负盛名的鲨鱼翅，被誉为三大名菜之一。鱼的营养价值很高。据分析，它含蛋白质10～30％，其中包括人体所必须的八种氨基酸，还有易被吸收的脂肪和钙、磷等重要矿物质及主要的B族维生素。鱼肉和其它动物肉相比，最容易被消化和吸收。

    除食用外，鱼类也是重要的工业原料，几乎全身都是宝。鱼磷可以制做鱼磷胶、尿素、磷光粉等。鱼皮可熬胶，作木材加工的粘合剂，鲨鱼皮还可以制革。鱼头、鱼骨及其它废弃物可加工成鱼粉，用作家畜的饲料和农业用肥。鱼油可以制造肥皂和润滑油，并用以鞣制皮革。鱼鳔既可作美味的“鱼肚”，也可以炼制鳔胶或作外科手术的缝合线。鱼肝可以提取鱼肝油，垂体可以提取激素，鱼白可提炼脱氧核糖核酸等。海产鱼类中还有不少可作药用。

    鱼的种类很多，但有些种类数量很少，真正成为捕捞对象的约有200种，其中年产量不足5万吨的占多数，为143种，5～50万吨的41种。50～100万吨的10种，超过100万吨的有6种，即秘鲁鲤鱼、大洋鲱、鲐鱼、毛鳞鱼、狭鳕和大西洋鳕等。

    对鱼的捕获量上，不同海域的不同纬度也各不相同。首先被开发的是北半球（20°N以北）海域，以后热带和南半球的渔获量不断提高。近海区的渔获量大于其它海区的。

    太平洋海域辽阔，岛屿繁多，条件特别优异，适于海洋生物生活，所以鱼类资源非常丰富，是世界各大洋中渔获得量最高的渔域，占世界海洋总渔获量的52％左右。著名的秘鲁渔场，盛产秘鲁鳀鱼，产量曾高达135万吨，占世界鱼获量的1／5。秘鲁渔场长约1300公里，宽约50公里，海流垂直流动，底层大量的营养物质带到海水表层，浮游生物极为丰富、为鱼类提供良好的饲料条件，生产力很高。北太平洋西部的北海道渔场和我国舟山渔场，盛产重要的鲑、狭鳕、太平洋鲱、带鱼、大黄鱼、小黄鱼等，产量高达1861万吨，占世界海洋渔获量的29．7％左右，在世界各海区中居第一位。

    大西洋的渔业资源也很丰富。主要渔场有挪威沿岸到北海的大西洋东部渔场和纽芬兰渔场等。其中东北海区的鱼产量居世界第二位。

    印度洋的渔业资源也很丰富，但由于印度洋国家渔业不发达，所以产量不太高。印度洋地区的底鱼和中上层渔业资源均可大力加以开发。西部的塞舌尔群岛，有广阔的水域可作拖网渔场。如果进一步开发利用，年渔获得量可望达到1400～2000万吨。

    南大洋（环绕南极洲的水域，即三大洋的南部）在1976年以前除捕鲸之外，其他资源利用极少。南极洲磷虾丰富，蕴藏量10～50亿吨，估计年产量可达2亿吨以上。

    世界上海洋捕鱼量超过100万吨以上的国家和地区共18个，占世界渔业总产量的74％左右，其中日本年产量在1000万吨以上，一直居世界首位。其次是前苏联，年产量900万吨左右。中国年产量在500万吨左右，美国和加拿大都在350万吨左右。这五国的鱼产量约占世界总产量的1／3强。按人口平均计算，冰岛鱼产量最高，人均每年产4459．6公斤，挪威第二，平均634公斤。世界最大的鱼产品出口国是加拿大，1984年向国外销售65万吨鱼产品，价值高达16．8亿美元。最大的鱼产品进口国是日本，其次是美国。日本拥有世界上最大的渔船队，每年的捕鱼量是整个西欧国家捕鱼量的总和。

    世界渔业的增长幅度比其他农业部门都要大，从1950年至1960年的增长速度平均为5％，1960年至1970年的增长速度更快，平均为7％。但从1970年以后，由于捕捞过度，所以产量一直徘徊在0．7亿吨左右。

    （2）无脊椎动物

    海洋里除了丰富的鱼类资源外，还有许多其他重要的海洋生物资源，如对虾，海蟹、扇贝、海蛰等，它们都属于无脊椎动物，同样是人们所熟知和喜爱的佐食佳肴。如果把鸡蛋的营养价值作为100，那么牛肉为80，鳕鱼为78，虾蟹都为95，干贝为92，贻贝为98，龙虾为86，海参为95。海洋无脊椎动物的分布非常广泛，从浅海滩到万米深海都有。

    海洋中甲壳类动物种类很多，有2万种。如对虾、龙虾、螃蟹等。全世界年产甲壳233万吨，占渔业总产量的3．2％左右。我国海域中的甲壳类资源非常丰富，仅南海就有200种以上。对虾营养丰富、肉味鲜美，是海鲜珍品，主要分布在南美、中美、欧洲南部、北美太平洋沿岸和中国、朝鲜、日本南部外海等地。龙虾是现代虾中个体最大的一种，最大的可达20斤重，堪称“虾中之王”。

    在南极还生活着一种虾叫磷虾，外形同龙虾相似，栖息于100米以上的水层。南极磷虾体内有一类叫做糖蛋白的物质，能使体液的冰点下降，可抵御严寒，始终在南极的环境里生机盎然。南极磷虾的储量据估计可达50亿吨。但是，磷虾世居遥远的冰封王国，与世隔绝，甚至两个世纪以前还被视为幽灵。实际上，磷虾那丰盈的体态，鲜美的滋味完全可以与名贵的山珍海味媲美。它的肉中所含的蛋白质中，蕴藏着人体极容易消化的氨基酸。如果每年捕捞7000万吨磷虾，可为全世界四分之一的人口每天提供20克蛋白质。虾仁还含有丰富的脂肪、维生素甲、乙和磷钙等矿物质。磷虾可望成为二十一世纪的流行食品。

    海参是一种高级滋补晶，它营养丰富，含有大量的蛋白质，是“八珍”之一。海参的种类很多，全世界约有1100多种，可供食用的约40种。我国海域约有100多种，北起渤海，南至南海，都有出产，特别是西沙群岛。

    海洋中的贝类数量巨大、种类繁多。1977年世界生产各种贝类272万吨，占软体动物总产量的64％以上。像牡蛎、鲍鱼等被誉为海中珍品。牡蛎肉含蛋白质45～57％，脂肪7～11％，被称为海中的“牛奶”。

    头足类在海洋中极为丰富。大王乌贼是最大的种类，身长可达1．8米，重约30吨。乌贼与大黄鱼、小黄鱼、带鱼列为我国四大鱼类。大西洋西北海区是世界上捕捞头足类最多的地区。大西洋中东部是第二大捕捞区。我国和日本也是重要的产区。

    （3）海中之兽

    海兽是生活在海洋里的哺乳动物，包括鲸目、鳍脚目、海牛目的全部和食肉日中的海獭。

    海兽中，鲸类的种类、数量最多，经济价值也最大。它构成了海兽的主体。全世界共有鲸类90种，从近海到远洋，从南极到北极，到处都有鲸上下出没的身影。鲸类中以蓝鲸最大，已知最大个体可达33米长，190吨重，比陆地上最大动物——象还要大三、四十倍，堪称“兽中之王”。南极海域是世界上最大的捕鲸渔场，捕鲸量几乎占世界上总捕量的80～90％。

    海狮、海象、海豹也是重要的海洋生物资源，它们分布广泛，世界各海区都有。

    （4）五彩缤纷的藻类

    海洋中的藻类种类很多，数量巨大，可分为11类，其中浮游藻类最多，几乎占所有藻类的99％以上。藻类对温度的适应范围很宽。有的不怕热，在80℃的高温条件下，可以生活；有的则能适应零下几十度的严寒环境，有的在几乎没有阳光的深海中也能照常生长。有的藻类长达100余米，重几百公斤。它们生长快、产量高，有些水域每1万平方米的范围内，每年平均可收获5000公斤海藻干品。全世界海藻产量约150万吨，有70多种海藻可食用，营养价值很高，含有丰富的蛋白质、脂肪和20多种维生素，用途广泛。

    海带是沿海人工养殖的主要藻类之一，它是一种营养丰富、价格低廉的海洋蔬菜。海带中含有叶绿素、胡萝卜素、叶黄素，还含有褐藻类所特有的褐藻黄素和黑竭色色素。其叶绿素比一般蔬菜中的叶绿索不易破坏，可制成原汁海带罐头。

    海带属低热量食品，仅含脂肪0．1％，粗纤维和蛋白质均为8～10％；它能助消化，防止人体肥胖和便秘。它的矿物元素含量高，品种齐全，存在着人体必需的所有常量元素和绝大部分人体必需的微量元素，是其它天然食品所不能相比的。此外，它还含有多种维生素，其中以维生素B特别丰富。

    紫菜是蛋白质含量较高的藻类，其它元素如钙、碘、钾、磷以及维生索B1、B2、B6、、、等含量都很高；还含有某些可以降低血浆中胆固醇的物质，无怪乎日本人民在食品组成中，紫菜占有很重的地位。

    大型经济海藻如海带、紫菜、马尾藻等用作饲料添加剂，对家禽、家畜如鸡、羊、奶牛等的生长发育有着特殊的效果。鸡吃了掺杂着海藻粉的饲料，可使鸡的生长速度加快，鸡肉和鸡蛋内碘的含量大幅度增加，蛋的薄壳率下降，蛋黄色泽加深；在用羊做试验时，饲料中添加海藻粉后，发现羊的产毛率增加而且增加羊毛的光泽，并有效地防止了羊的某些疾病。

    褐藻胶是海藻制碘过程中的联产品。它是一种天然高分子有机物，无毒，具有多种性能。在美国、日本、挪威等国，广泛用于食品、印染、铸造、电焊、造纸、橡胶、冶金、建材、陶瓷、水处理、石油、农业、医药等行业。如世界上产量最高的美国凯尔高公司，年产8000～10000吨，其中60％用于食品工业。美国人称褐藻胶为“奇妙的添加剂”，日本称它为“长寿食品”。这些国家开发的褐藻胶食品种类已有二三百种。褐藻胶所具有的胶粘性、稳定性、增稠性、成膜性、絮凝性、成冻性、耐油性和保健疗效性，对提高现有的食品质量，增加花色品种、改善食品结构是有积极作用的。此外，还可在纺织工业中用于轻纱上浆，提高纺织品的质量，使花色鲜艳，花纹清晰；用于造纸工业，则可提高纸的耐柔性、吸墨性和产品的光洁度。

    蓝色保健箱

    海洋中有许多生物都有极高的医药价值，在保障人类的身体健康方面有不可估量的作用，因此称海洋是“蓝色保健箱”倒是名符其实的。

    我国最早记述海洋药物的，是成书于战国时代的《黄帝内经》，叙术字以乌鲗骨作丸，饮以鲍鱼，可治疗血枯。沿海有许多海洋生物，可以作为药物，往往有奇效；在这方面，还等待着人们去开发。下面举一些例子。

    河豚，是产量较高的海底层鱼种，有时进入江河，肉鲜美无比，但有剧毒。特别是鱼籽和肝脏更具剧毒成份，误食微量，也会中毒死亡。它的毒性相当于氰化钾的1250倍，但又能以毒攻毒。经适当处理后，在中医治疗上，它有补虚、去湿、理腰、去痔疾、杀虫等功能；在西医中，用此毒素制成的药物，可起到松驰肌肉痉挛和减轻癌症患者的疼痛；临床上应用于止痛、麻醉均有奇效。据说100克河豚卵巢中，至少可提取1克河豚毒素，而1克河豚毒素价值5～7万美元，相当于国际市场上几千克黄金的价格。

    有一种鲨鱼叫双髻鲨，从来不得癌症。这一特性引起科学家的注意，他们还发现，当研究人员诱导它患恶性肿瘤时，也不会得病。后来，他们弄明白，这种鲨鱼的细胞能分泌一种化合物。这种化合物的化学结构虽然还没有彻底搞清楚，但是，它不仅能阻止癌细胞的生长，还能使癌变过程逆转以至消失。现在，有关科学家已经试图从双髻鲨的细胞分泌物里提取抗癌药物。

    赤魟，俗称洋鱼。骄横地遨游于我国沿海海底，体色艳丽，尾巴上有一根6厘米长的毒刺。假如不小心惹怒赤魟，它就会凶狠地向你刺去。一旦被刺中，全身红肿，轻者伤残，重者致死。故渔民对它又恨又怕，捕获后，立即将它打死，并将尾刺敲下，因为它即使死了，尾刺仍然可以伤人。不过，赤魟的尾刺还有一番妙用呢。原来，赤魟尾刺虽有剧毒，但是却能人药，即所谓“以毒攻毒”，经过科学工作者的研究，将其尾刺适当处理后，治疗各种癌症，如胃癌、食道癌、肺癌等方面均有一定疗效。目前，医务工作者正深入地进行探索，以期赤魟的尾刺在征服癌症方面，取得更大的作用。

    在我国海南岛和西沙群岛的海域中，生长着种类繁多的珊瑚，珊瑚不仅可供观赏，还有很高的医药价值。早在唐代李珣所著的《海药本草》中就有珊瑚可“去翳明目、安神镇惊、治疗惊痫和吐血”的记载。据统计，世界海洋中的珊瑚大约有600种之多，由于它们的色彩不同，形态迥异，因而所含活性物质和药物作用也不同。珊瑚的主要成分是钙。据测定，含钙率高达90％，与人体十分接近。如今，一些医疗部门已开始使用珊瑚取代过去的接骨材料，实践证明，用珊瑚接骨的巩固期比常规方法植骨期短，且手术方便，无副作用，病人痛苦少。

    蟹壳中的甲壳质可用来制作“体内可溶手术线”并可制成酮酸，用于废水处理和回收海水中的铀。目前医疗上使用的用羊肠制作的手术线，容易感染化脓肝菌，消毒处理很麻烦。日本北海道大学理学部高分子化学教研室正在加紧研究用甲壳质生产“体内可溶手术线”。这种甲壳质线消毒简单，可以被体内的一种叫溶菌酶的酵素所吸收，不容易产生排斥反应。此外，蟹壳有一半成份为甲壳质多糖类物质，如果用苛性钠溶液处理，就可以生成酮酸，这种白色物质可用于废水处理。酮酸可以作为凝结剂，清除掉一部分微生物。由于酮酸毒性低，后处理简单，沉淀物干燥后还可用作肥料。此外，甲壳质和酮酸还可降低食用色素的毒性，抑制人体吸收胆甾醇的性能，在这方面的研究也取得了很大的进展。

    “活性离子钙”是用海洋生物牡蛎壳作的料，经特殊加工精制而成的药物，有粉、水、片多种剂型，它能有效地补给人体所需的钙质，此外，还含有人体所需的钾、镁、铁、磷以及其它微量元素，比普通食物里的钙易被人体吸收。

    牡蛎壳是常用的平肝潜阳药物之一，兼有清肝、安神作用，可治头痛、眩晕。

    海带的联产品褐藻胶在药物治疗方面，用褐藻酸钙可制作牙模，并能抑制肠道对放射性锶的吸收。

    海螵蛸，俗称“乌鲗船”，为乌则的骨骼，是一种功效很好的药物。它的主要成份为磷酸钙、碳酸钙、胶质、有机质及氯化钠等，有收敛、燥湿、制酸、止血等功能，无论内科、外科、妇科都能应用。

    带鱼味道鲜美，其鱼磷亦有药效。它含有20～25％的磷脂、丰富的蛋白质及磷、铁、碘等人体不可缺少的微量元素。磷脂又富含多种不饱和脂肪酸，具有降低胆固醇、防止动脉硬化、预防冠心病的作用。

    此外，据墨西哥福利研究所的一项研究表明，海洋里有近20万种动物和植物产生毒素、激素和其它物质。其中，如水母（海蜇）含有一种蛋白质，能发光，它是一种可用来检测人体内钙变化的一种敏感物质，可以对细胞坏死、癌症、骨骼生长缓慢以及心肌失调等作出早期诊断。同时，在500多种海洋生物中，包括珊瑚、海葵，鲨鱼和蟹中发现了抗癌药物。鲎的血清能将癌症患者体内血液中的恶性细胞和白血球分开。鲨鱼肝内含有一种能使人增强抗癌能力的脂类。管海参是最有希望医治心脏病的一种海洋生物，今后可能被广泛用于医治冠状血液循环紊乱方面的疾病。

    江蓠属藻类含优质琼脂产量很高，一般为29～35％，且易于人工养殖。琼脂因其独特的凝胶性能，广泛用于微生物培养、医用轻泻剂、药物胶囊及固相酶载体。而凹顶藻、松节藻、多管藻等海藻，含有较强的抗菌、抗肿瘤生物活性物质，如配合人工养殖，是很有希望的天然药物资源。

    此外，还有最近在南方广东省陆丰县沿海人工养殖成功的海马，又名海龙子，属特殊的小海鱼，是一种很珍贵的药用品，对人体有滋补的功能，有“海上人参”之称。

    总之，海洋生物的药用资源，对它的利用和研究，也刚刚开始，还有着广阔的领域，待人们去发现和挖掘。

    人类的“一棋误招”

    海洋生物资源虽然无比丰富，但如果开发利用不当，酷渔滥捕的话，会造成渔业资源的严重衰退。我国就有这方面的教训。下面就以我国为例，谈谈因失误而造成的严重后果。

    我国的渤海和黄海，是我国北方渔民捕鱼的主要场所，直到50年代末，资源仍较丰富。可是，60年代以来，主要经济鱼类资源，出现了下降的趋势，特别是进入70年代以后，资源严重衰退。由于滥捕乱捞，构成黄、渤海主要捕捞对象的小黄鱼和带鱼已经寥寥无几，不能形成渔讯。据1984年调查，黄海口浅海渔域的底层鱼资源发生激烈变化。带鱼、鳓鱼均已濒临绝迹，小黄鱼资源严重衰退，其它如真鲷、短鳍红娘鱼、高眼鲽、星鲨、孔鳐等亦处于枯竭前夕。虽然有的小型种如黄鲫和焦氏舌鳎等尚有一定开发潜力，但其可捕量和鱼种质量都较低，其它鱼种如梭鱼、银鲳、鲈鱼等的资源量都很低，只能略加利用。

    据辽宁省1980～1984年调查，黄、渤海北部辽宁岸段范围内，有经济鱼虾125种。其中在黄、渤海北部越冬的，有15种（包括鳐鱼、鲈鱼、石鲽、梅童鱼等）。夏季回游进来的种类，有20多种（包括对虾、黄鲫、牙鲆鳀、鳕鰶等）。调查结果，估计本地区的资源量，冬季不足3000吨，夏季可增加到40000吨。平均资源量，每平方海里的鱼虾，冬季不足1公斤，夏季为1，4公斤。由此可以说明，黄、渤海北部的鱼虾资源，已下降到相当贫乏的程度。

    位于东海的舟山群岛渔场，四大鱼类产量也远不如过去，本区大黄鱼最高年产量为13．2万吨，而1985年年产量，仅为0．55万吨；小黄鱼最高年产量为2．9万吨，1985年仅为600吨；带鱼最高年产量为20万吨，1985年仅为14万吨；乌贼最高年产量为3．45万吨，1985年仅为0．75万吨，其它如虾、蟹等产量也严重降低。

    渤海名产梭子蟹越来越少。1987年春汛，山东省沾化县有130多条船入海捕蟹，结果许多都空船而回，总共捕蟹才10多吨。其直接原因是近海一些省、市不顾捕捞季节的限制，用铁耙拖网滥捕，使梭子蟹资源遭到严重破坏。

    由于沿海各地盲目增船，酷渔滥捕的结果，我国海域产量最高的带鱼资源急剧下降。据东海区渔业指挥部统计，带鱼冬汛开捕（1988年11月1日到12月10日），浙、苏、闽的2．4万多艘渔船捕捞量比1987年同期下降18．8％，是最近20年来产量最低的一年。

    鉴于捕捞业是一种采捕自然生物资源的生产，在目前水产资源遭受严重破坏的情况下，如果再盲目增加生产工具，加强近海捕捞强度，势必进一步加剧其恶性循环，后果将不堪设想。为此，必须利用各种渔业水域从事增、养殖业。发展海洋渔业农牧化和外海的捕捞业，同时，加强渔业的管理工作。

    “海洋牧场”

    长期以来，人们依靠古老的、传统的捕捞自然资源的方式获得鱼、虾等海产品。尽管人类已经掌握了较好的自然规律，但是一网下去一场空的时候还常常令人们失望，在追逐鱼群的过程中，人们常常感叹捕捞之艰难。

    也许是一望无边的草原大牧业触发了人类的灵感，有人提出了在海上“放牧”的设想。

    六十年代以来，不少国家提出并实施建立了“海洋牧场”、“海洋农场”、“栽培渔业”和“海洋渔业农牧化”等耕海牧渔方法。

    最近，日本提出建立“鲸鱼牧场”的设想：为了保护鲸资源和鲸文化，在和歌山县海湾建立鲸鱼繁殖场所，通过人工受精来养殖鲸鱼。日本政府组织鲸类研究人员和捕鲸公司一起研究鲸鱼的生态特征，收集和研究鲸鱼受精期、子鲸的饲养方法，饵料的种类与数量、饲养场所等基础数据。据认为和歌山县海湾潮流缓慢、浮游动物资源丰富，适合鲸鱼的饲养，为了防止鲸鱼的逃跑和免受损害，将用发射音波的方法，把鲸鱼围在一定海域内。

    到1981年为止，日本每年人工养殖海生鱼类和海藻95．5万吨。前苏联预计到2000年海水养殖增加到250万吨。

    为了提高放养鱼的回收率，科学研究人员设想训练海豚在海洋中放牧鱼群。海豚具有回声定位的特殊本领，能在海中射出150～300千赫的超声波，在黑暗的深海中，可以判断出几百米远的目标，发现鱼群。所以，海豚经过驯养，完全可以成为理想的“牧鱼人”。

    我国有漫长的海岸线和星罗棋布的岛屿，还有2000方亩港湾与滩涂，可以管理和利用的海域面积估计有22亿亩以上，又有渤海这半封闭的内海，自然条件无比优越。如果尽快建立海洋牧场，定能解决我国大中城市“吃鱼难”的问题。

    但如何开辟海上牧场，会有不少的办法，其中之一就是建造人工鱼礁。

    在意大利热那亚沿海，意大利人把1000多辆废弃的汽车投到海底，过了一段时间，这些旧汽车周围长满了水下植物，许多鱼、虾及海洋动物被吸引到汽车周围，这些作为鱼礁的汽车周围，成了人们“高产”的捕涝基地。

    1953年，美国在亚拉巴马州的外海墨西哥湾里，投下了一些废旧汽车，造成了一个人工鱼礁，结果，这片海域里出现了意想不到的效果，以前一条鱼也钓不到的地方，如今竟能钓到大鱼，一网下去，也能捞到一些譬如鲈鱼、扁毛鳞鲀、军曹鱼等稀罕鱼类。

    在日本和美洲的一些沿海国家，也有利用废弃的工业物品以及水泥柱、桩等建造海底鱼礁，过去没有鱼的地方，捕鱼量现在竟能大大提高了。

    墨西哥海湾海底石油资源是无比丰富，但渔业资源却令人失望。然而到这个海湾出现了林立的钻井的平台后，竟将远海的鱼类吸引了过来，想不到钻井平台也成了人工鱼礁。

    鱼类寻找人工鱼礁，原因并不深奥，这些人工鱼礁，便于鱼类隐蔽，海中猛兽袭击它们时，有人工鱼礁做障碍，猛兽难以发挥力量，同时，人工鱼礁上，生长出一些藻类，构成了鱼类的丰盛的饵料。

    开辟海洋牧场，除了设置人工鱼礁外，还有一种方法就是为鱼类建造一个固定的“家”。

    日本四面环海，但大陆架浅海区太狭窄，渔业资源很贫乏。于是日本人从1950年起，就开始为鱼类建造“家”。位于东京湾口的横须贺市鸭居区，从1956年到1958年为鱼类建造了200多间新居，1965年到1968年又增加了715间，结果，日本人达到了预期的目的。目前，日本人已在3300个地点为鱼类建造了78．8万间新居，建造这些鱼类新居，要付出昂贵的代价，但日本人所收获的价值，远远超过其投资。

    不只是鱼类，营养丰富的牡蛎也有自己的海上牧场，因为牡蛎不会象鱼那样游动，因此饲养起来也就较容易，把牡蛎放在吊篮里吊养，或者用绳拴起来系养就行了。

    海洋牧场还有一种方法是“移殖”。人类用人工培育鱼的幼苗，待生长到一定大小后，放回到自然水域成长，借以增加资源，提高海洋生产力。对此，日本人称之为“栽培渔业”，欧美则称为“增殖业”。到本世纪70年代，这项事业得到了迅速发展。美国每年把30亿尾鱼苗放流到海里，现在已经有了200多个增殖场。前苏联也有140多处增殖场和移植站。增殖方法主要有3种：一是自然放养。这种方法是把刚孵化出的幼鱼放流到海水域作为资源增殖的一种方法；二是粗养。即采取自然纳苗，饲养一些河口鱼和洄游性鱼类；三是围养。由人工养殖幼苗，控制产卵和受精。

    另外，海水网箱养殖和网围养殖也可看作海上的牧场。

    我国开辟“海上牧场”的工作做得也不错。1977年我国渔产养殖面积约90万亩，1982年就扩大到243．8万亩，其中养殖海带23万亩，养殖贻贝4．79万亩，扇贝0．38万亩，紫菜6．29万亩，对虾24．83万亩。近几年来，我国在大连、山东、浙江、广东和广西沿海地区采用投石和安放人工鱼礁的办法，为海洋鱼类建造了便于栖息的“旅馆”。例如，山东蓬莱投放人工鱼礁后，海参、海蛰、鲍鱼、扇贝丛生，出现了海珍回升的好势头，海洋捕捞量比不设礁的海区要增加两倍多。烟台地区作过比较，搞人工养殖、投放幼参，每平方米水面有海参1．8头；不投放幼参的海区，每千平方米水面仅有一头海参。可见发展人工养殖具有巨大优势、建设海洋牧场是时代发展的需要，是由自然捕集型旧渔业向增殖新型渔业的转变，是人类与海洋打交道“悟出来”的经验。海洋牧场的兴起，将使人类更好开发海洋生物资源，为面临资源衰退的海洋渔业生产带来新的活力。

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