1. 海洋能量流動
瀚的大海,不僅蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源,更有真正意義上取之不盡,,用之不竭的海洋能源,。它既不同于海底所儲存的煤、石油,、天然氣等海底能源資源,也不同于溶于水中的鈾、鎂,、鋰、重水等化學能源資源,。它有自己獨特的方式與形態(tài),,就是用潮汐、波浪,、海流,、溫度差、鹽度差等方式表達的動能,、勢能,、熱能、物理化學能等能源,。直接地說就是潮汐能,、波浪能、海水溫差能,、海流能及鹽度差能等,。這是一種“再生性能源”,永遠不會枯竭,,也不會造成任何污染,。 潮汐能就是潮汐運動時產(chǎn)生的能量,是人類利用最早的海洋動力資源,。中國在唐朝沿海地區(qū)就出現(xiàn)了利用潮汐來推磨的小作坊,。后來,到了11-12世紀,法,、英等國也出現(xiàn)了潮汐磨坊,。到了二十世紀,潮汐能的魅力達到了高峰,,人們開始懂得利用海水上漲下落的潮差能來發(fā)電,。據(jù)估計,全世界的海洋潮汐能約有二十億多千瓦,,每年可發(fā)電12400萬億度,。 今天,世界上第一個也是最大的潮汐發(fā)電廠就處于法國的英吉利海峽的朗斯河河口,,年供電量達5.44億度,。一些專家斷言,未來無污染的廉價能源是永恒的潮汐,。而另一些專家則著眼于普遍存在的,,浮泛在全球潮汐之上的波浪。 波浪能主要是由風的作用引起的海水沿水平方向周期性運動而產(chǎn)生的能量,。 波浪能是巨大的,,一個巨浪就可以把13噸重的巖石拋出20米高,一個波高5米,,波長100米的海浪,,在一米長的波峰片上就具有3120千瓦的能量,由此可以想象整個海洋的波浪所具有的能量該是多么驚人,。據(jù)計算,,全球海洋的波浪能達700億千瓦,可供開發(fā)利用的為20-30億千瓦,。每年發(fā)電量可達9-萬億度,。 除了潮汐與波浪能,海流可以作出貢獻,,由于海流遍布大洋,,縱橫交錯,川流不息,,所以它們蘊藏的能量也是可觀的,。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,在流經(jīng)北歐時為1厘米長海岸線上提供的熱量大約相當于燃燒600噸煤的熱量,。據(jù)估算世界上可利用的海流能約為0.5億千瓦,。而且利用海流發(fā)電并不復雜。因此要海流做出貢獻還是有利可圖的事業(yè),,當然也是冒險的事業(yè),。 把溫度的差異作為海洋能源的想法倒是很奇妙,。這就是海洋溫差能,又叫海洋熱能,。由于海水是一種熱容量很大的物質(zhì),海洋的體積又如此之大,,所以海水容納的熱量是巨大的,。這些熱能主要來自太陽輻射,另外還有地球內(nèi)部向海水放出的熱量,;海水中放射性物質(zhì)的放熱,;海流摩擦產(chǎn)生的熱,以及其他天體的輻射能,,但99.99%來自太陽輻射,。因此,海水熱能隨著海域位置的不同而差別較大,。海洋熱能是電能的來源之一,,可轉(zhuǎn)換為電能的為20億千瓦。但1881年法國科學家德爾松石首次大膽提出海水發(fā)電的設(shè)想竟被埋沒了近半個世紀,,直到1926年,,他的學生克勞德才實現(xiàn)了老師的夙愿。 此外,,在江河入??冢c海水之間還存在著鮮為人知的鹽度差能,。全世界可利用的鹽度差能約26億千瓦,,其能量甚至比溫差能還要大。鹽差能發(fā)電原理實際上是利用濃溶液擴散到稀溶液中釋放出的能量,。 由此可見,,海洋中蘊藏著巨大的能量,只要海水不枯竭,,其能量就生生不息,。作為新能源,海洋能源已吸引了越來越多的人們的興趣,。
2. 海洋的能量資源主要集中在哪
海洋資源指的是與海水水體及海底,、海面本身有著直接關(guān)系的物質(zhì)和能量?! ∽匀毁Y源分類之一,。指形成和存在于海水或海洋中的有關(guān)資源。包括海水中生存的生物,,溶解于海水中的化學元素,,海水波浪,、潮汐及海流所產(chǎn)生的能量、貯存的熱量,,濱海,、大陸架及深海海底所蘊藏的礦產(chǎn)資源,以及海水所形成的壓力差,、濃度差等,。廣義的還包括海洋提供給人們生產(chǎn)、生活和娛樂的一切空間和設(shè)施,?! “促Y源性質(zhì)或功能分為海洋生物資源和水域資源。世界水產(chǎn)品中的85%左右產(chǎn)于海洋,。以魚類為主體,,占世界海洋水產(chǎn)品總量的80%以上,還有豐富的藻類資源,。海水中含有豐富的海水化學資源,,已發(fā)現(xiàn)的海水化學物質(zhì)有80多種。其中,,11種元素(氯,、鈉、鎂,、鉀,、硫、鈣,、溴,、碳、鍶,、硼和氟)占海水中溶解物質(zhì)總量99.8%以上,,可提取的化學物質(zhì)達50多種。由于海水運動產(chǎn)生海洋動力資源,,主要有潮汐能,、波浪能、海流能及海水因溫差和鹽差而引起的溫差能與鹽差能等,。估計全球海水溫差能的可利用功率達100×10^8千瓦,,潮汐能、波浪能,、河流能及海水鹽差能等可再生功率在10×10^8千瓦左右,。[
3. 海洋生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的聯(lián)系與區(qū)別
海洋食物鏈,就其存在方式有兩種:一種是放牧食物鏈,。
這種食物鏈是從綠色植物,,例如浮游植物類等,,轉(zhuǎn)換到放牧的食草動物中,并以食活的植物為生,,頂端是以食肉生物為最后的終點,。
這個過程,就是我們時常說的“大魚吃小魚,,小魚吃蝦米,,蝦米吃泥土(浮游生物)”。
第二種形式是腐敗或腐質(zhì)食物鏈,。這一食物的轉(zhuǎn)移方式是:從死亡的有機物開始,得到微生物,,并以攝食腐質(zhì)的生物為生的捕食者為最終點,。實際上,在海洋中,,這種類型的食物鏈之間,,是相互連接的;有時也不是非按某種特定來進行,,而是有交叉,,有連接,多種方式混合方式進行的海洋食物鏈 在海洋生物群落中,從植物,、細菌或有機物開始,經(jīng)植食性動物至各級肉食性動物,依次形成攝食者與被食者的營養(yǎng)關(guān)系稱為食物鏈,亦稱為“營養(yǎng)鏈”.食物網(wǎng)是食物鏈的擴大與復雜化,它表示在各種生物的營養(yǎng)層次多變情況下,形成的錯綜復雜的網(wǎng)絡狀營養(yǎng)關(guān)系.物質(zhì)和能量經(jīng)過海洋食物鏈和食物網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)所進行的轉(zhuǎn)換與流動,是海洋生態(tài)系中物質(zhì)循環(huán)和能量流動的一個基本過程.
4. 簡要說明海洋能量的來源,、形式和特點
來源、能源基本形態(tài),、能源性質(zhì),、能否造成污染、能源使用類型和能源形態(tài)特征,。來源:按來源可分為三類,,一是地球本身蘊藏的能量。二是來自地球外部天體的能源三是地球和其它天體相互作用而產(chǎn)生的能量,。能源基本形態(tài):分為一次能源和二次能源,。前者即天然能源后者指由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的能源產(chǎn)品。
1,、來源:按來源可分為三類,,一是地球本身蘊藏的能量,通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應有關(guān)的能源,,如原子核能,、地熱能等。二是來自地球外部天體的能源,,主要是太陽能,。三是地球和其它天體相互作用而產(chǎn)生的能量,,如潮汐能。
2,、能源基本形態(tài):分為一次能源和二次能源,。前者即天然能源,指在自然界現(xiàn)成存在的能源,,如煤炭,、石油、天然氣,、水能等,。后者指由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的能源產(chǎn)品,如電力,、煤氣,、蒸汽及各種石油制品等。
3,、能源性質(zhì):分有燃料型能源如煤炭,、石油、天然氣,、泥炭,、木材等,非燃料型能源如水能,、風能,、地熱能、海洋能等,。
4,、能否造成環(huán)境污染:能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為污染型能源和清潔型能源,污染型能源包括煤炭,、石油等,,清潔型能源包括水力、電力,、太陽能,、風能以及核能等。
5,、能源使用類型:根據(jù)能源使用的類型又可分為常規(guī)能源和新型能源,。
6、能源形態(tài)特征:按能源形態(tài)特征或轉(zhuǎn)換與應用的層次對其進行分類,。世界能源委員會推薦的能源類型分為:固體燃料,、液體燃料、氣體燃料,、水能,、電能,、太陽能、生物質(zhì)能,、風能,、核能、海洋能和地熱能,。其中,,前三個類型統(tǒng)稱化石燃料或化石能源。
5. 海洋能的能量來源
河水能發(fā)電,,海水也能發(fā)電,。 利用潮汐就能發(fā)電,。潮汐電站和河流上的水利發(fā)電站是一個原理,。人們在靠海的河口或海灣處建造一條大壩,在大壩中間裝上水輪發(fā)電機組,。在漲潮的時候,潮水從海洋通過大壩流進河口或海灣,,帶動水輪發(fā)電機發(fā)電,;退潮時海水又在流回海洋時,從相反的方向再次帶動水輪機發(fā)出電來,。這種潮汐電站比建在河流上的水電站發(fā)電功率穩(wěn)定,,因為它不受洪水和干旱的影響?! 『I鲜菬o風三尺浪,,海浪也是一種能量,不過要把海浪的能量轉(zhuǎn)換成電能,,比水力發(fā)電要困難得多,。20世紀70年代,日本研制成了第一臺波力發(fā)電裝置,。英國還有一艘駁船上安裝了這種發(fā)電機,。 利用海水表層和深層溫度的差別,,也可以發(fā)電,。這樣的發(fā)電裝置和火力發(fā)電站類似:水蒸氣推動汽輪機,汽輪機帶動發(fā)電機就發(fā)出電來了,。表層海水溫度高,,作為蒸汽機的熱源,而深層的低溫海水就是冷卻廢汽的冷源,。美國已在夏威夷附近建成了試驗性的海水溫差發(fā)電站,。利用20℃的溫差發(fā)出了50千瓦的電力,。 人們還在研究利用洋流來發(fā)電,?! ‰S著科學技術(shù)的發(fā)展,海洋一定能為人類提供越來越多的電能,。
6. 海洋的能量資源
海洋中蘊藏著一筆巨大的寶藏,,這筆寶藏包括四個方面:生物資源、礦產(chǎn)資源,、化學資源和動力資源,。這些資源如果得到合理開發(fā)利用,化解未來的能源危機是毫無問題的,。
海底是海洋動植物殘骸的集聚地,,這些海底沉積物中的動植物殘體和有機質(zhì),形成了多余的帶正電的氫離子,,于是海洋表層和底層的電位差產(chǎn)生了,,從而形成一個天然的巨大的生物電池。
海底的礦產(chǎn)資源,,其種類之繁多,,含量之豐富,令人驚嘆,。在地球上已發(fā)現(xiàn)的100多種元素中,,有80多種在海洋中存在。
海水中蘊藏著豐富的化學資源,,如鈉,、鎂、硫,、鈣,、鉀、溴,、碘,、碳、氟,、硼,、鈾等。它在海水中的含量是很大的,,如果把它們都提取出來,,平鋪在全世界的陸地上,那么陸地的高度可以增加150米!
海洋每時每刻都在不息地運動著,,這永不息止的海水運動,,使海洋擁有了無窮的動力資源,如潮汐能,、波浪能等,。