[科普中国]-海洋开发

随着社会经济的发展，海洋的价值也越来越被人类重视，人们从不同的角度对其进行开发和利用。而在此过程中，所产生的废弃物也越来越多，这些废弃物绝大部分最终直接或间接地进人海洋。当这些废物和污水的排放量达到一定的限度．海洋便受到了污染。诸如海洋石油污染、海洋重金属污染、海洋热污染、海洋放射性污染等。受到污染的海域，会损害海洋生物，危害人类健康，妨碍人类的海洋生产活动．损害海水使用质量，造成优美环境被破坏等。1

开发的历史人类利用海洋已有几千年的历史。由于受到生产条件和技术水平的限制，早期的开发活动主要是用简单的工具在海岸和近海中捕鱼虾、晒海盐，以及海上运输，逐渐形成了海洋渔业、海洋盐业和海洋运输业等传统的海洋开发产业。

17世纪20年代至20世纪50年代，一些沿海国家开始开采海底煤矿、海滨砂矿和海底石油。

20世纪60年代以来，人类对矿物资源、能源的需求量不断增加，开始大规模地向海洋索取财富。随着科学技术的进步，对海洋资源及其环境的认识有了进一步的提高，海洋工程技术也有了很大发展，海洋开发进入到新的发展阶段；大规模开发海底石油、天然气和其他固体矿藏，开始建立潮汐发电站和海水淡化厂，从单纯的捕捞海洋生物向增养殖方向发展，利用海洋空间兴建海上机场、海底隧道、海上工厂、海底军事基地等，形成了一些新兴的海洋开发产业。

开发的现状现代海洋开发活动中，海洋石油、天然气的开发、海洋运输、海洋捕捞以及制海盐规模和产值巨大，属于已成熟的产业，正在进行技术改造和进一步扩大生产；海水增养殖业、海水淡化、海水提溴和镁、潮汐发电、海上工厂、海底隧道等正在迅速发展；深海采矿、波浪发电、温差发电、海水提铀、海上城市等正在研究和试验之中海底矿产资源开发

海底矿产资源开发
海底矿产资源种类繁多，石油和天然气的开发产值占首位，其次是煤矿，另外还有砂、砾石和重砂矿等。

石油和天然气海底有5000万平方公里（约占海洋面积的14%）潜在的含油沉积盆地，其中石油的可采储量估计为1350亿吨。勘探表明，水深大于200米的大陆坡、大陆隆和小洋盆很可能是未来油气生产的远景区。

中国1959年开始在渤海勘探，以后逐渐扩大到南黄海、东海和南海北部大陆架，包括台湾方面在内，已发现了7个大型含油气沉积盆地。

20世纪80年代初从事海上油气勘探的国家已达100多个。1983年钻井水深已达1965米。到1984年5月,全世界共有活动式钻井平台715座，其中自升式436座，半潜式 164座，坐底式29座，钻井浮船和驳船86艘。世界海洋石油产量从1950年的0.3亿吨，占世界石油总产量的5.5%，增长到1983年的6.9亿吨，占世界石油总产量的26%。其中以英国、沙特阿拉伯、墨西哥、美国和委内瑞拉等国产量最多。海洋天然气1983年的产量为2960亿立方米，占世界天然气总产量的19%。其中美国、英国和挪威的产量占总产量的71.8%。海洋石油和天然气开发的产值已占海洋开发总产值的70%左右。

煤矿开采海底煤矿的国家有日本、英国、加拿大、土耳其、智利、中国等。日本海底煤矿的开采量占其全国煤总产量的50%左右。智利海底煤矿的开采量达全国煤总产量的84%。英国的位于诺森伯兰离岸14公里海底的煤矿是世界最大的海底煤矿。

重砂矿和砂砾海滨砂矿的开采方法很多。世界80%的锆石、90%的金红石都是由澳大利亚海滨砂矿开采的。世界90%的锡石来自海滨砂矿，泰国是最大的产锡国。美国在阿拉斯加的好消息湾开采的铂砂矿占美国铂总产量的90%以上。中国开采的海滨砂矿有钛铁矿、锆石、独居石和磷钇矿等。世界上正在开采海洋砂砾的国家有日本、英国、美国、丹麦、荷兰、中国和瑞典等。

海水化学资源海水中存在着丰富的资源。人类直接从海水中大量提取或利用的物质只有食盐、溴、镁和淡水等。食盐是提取量最大的海水化学物质，世界年产量已超过5000万吨。中国的产量一直居首位，1983年的生产量为1194万吨。海水提溴和提镁发展都较快，世界溴产量的70%、镁产量的34%都来源于海水。海水淡化的方法很多，发展很快。1975年世界日产95吨以上的海水淡化装置有1036个，日产淡水量约200万吨；到1980年规模同等的淡水装置已达2204个，日产淡水量达727万吨。

锰结核和热液矿床这两种矿目前尚未正式开采。海底锰结核的试验性开采已经开始，1978年3月“塞德科445”号采矿船在夏威夷东南1700公里、水深5000米处试采，日产锰结核300吨；1980年6月和1981年3月“格洛玛·勘探者”号船两次进行试采,日产锰结核500吨。联邦德国的普罗伊萨克公司1979年已从红海2200米深的海底采出15000立方米的矿泥。一些国家正在研究提炼软泥中的金属的技术。

海洋生物资源开发海水增养殖发展很快，日本1960年海水养殖产量为30万吨，到1982年已达118万吨；美国的海水牡蛎养殖产量居世界首位，1982年产24590吨牡蛎（净肉）；中国海水养殖的产量1983年已达54.5万吨,比1954年增加了5倍多，养殖品种有海带、紫菜、贻贝、鲍鱼、牡蛎、蛤、海参、对虾、梭鱼、尼罗罗非鱼等。

包括捕捞和养殖两个方面。在20世纪60年代以前，海产捕获量直线上升，但70年代以后，虽然捕渔船队和吨位数比过去成倍增加,产量却徘徊在6000万吨左右。1982年世界海洋渔获量6820万吨，其中日本居首位，苏联次之，中国居第三位。由于捕捞量的90%以上集中在大陆架水域，造成捕捞过度。近十多年来，水产资源遭到破坏，不少国家的捕捞区已向深海远洋发展，并寻找新的海洋生物资源。据联合国粮农组织初步估计，南极磷虾蕴藏量约10～50亿吨。在不破坏生态平衡的前提下，每年可捕捞5000～7000万吨，几乎相当于世界的总渔获量，受到世界各国重视。

海洋能利用包括潮汐发电、波浪发电和温差发电等。世界上第一座具有商业规模的潮汐发电站是1966年法国建成的朗斯河口潮汐发电站，总装机容量24万千瓦，年发电量5.44亿度。1968年，苏联也在基斯洛亚湾建成装机容量800千瓦的潮汐发电站。1984年4月加拿大在芬迪湾建成的安纳波利斯潮汐发电站，装机容量19900千瓦。中国1980年建成的江厦潮汐试验电站，设计总装机容量3000千瓦，年发电量1070万度。小型的波浪发电装置已达到商品化、实用化，在导航浮标和灯塔上广泛使用。日本等国建造“海明”号波浪发电船，开始使波浪发电装置向大型化发展，已经过两次发电试验。第二次试验于1979～1980年，共装8台机组，最大输出功率1000千瓦，年发电量19万度。温差发电从70年代以来发展较快，1979年美国在夏威夷岛近海建成一艘试验性的温差发电船，输出功率50千瓦。1982年在夏威夷群岛的瓦胡岛建设岸式和海上试验电站各一座，功率均为4万千瓦。日本于1981年在瑙鲁岛上建成的一座岸式试验性温差发电站，发电机额定功率100千瓦，试验时最大功率120千瓦。

海洋空间利用人类为了满足生产和生活的需要，把海上、海中和海底空间当作交通、生产、军事活动和居住、娱乐的场所。

海上运输海上运输历史悠， 早在公元前1000年时,地中海沿岸国家已开始航海。公元1405～1433年中国郑和7次率船队下“西洋”，曾到达非洲的马达加斯加附近，与东非、印度、南洋30多国进行交往。到19世纪末,世界大洋的主要航道都已开辟。20世纪前期，又开辟了通往南极的航道，开凿了连接太平洋和大西洋的巴拿马运河，开始了北极航道的定期航行。第二次世界大战以来，海上货运量已由1938年的4.7亿吨,增长为40亿吨；海上运输船队由1935年的29071艘，6372万总吨，增长为1982年的7.5万艘，4.3亿总吨。

海上城市海上城市是指在海上建立的具有新城市机能、新交通体系的大型居住区，可容纳几万人。目前世界上已建成的最大海上城市是日本神户人工岛（见人工岛）。

海上机场海上机场是把飞机的起降跑道建筑在海上固定式建筑物或漂浮式构筑物上的机场。如日本的长崎机场、英国伦敦的第三机场建在人工岛上；美国纽约拉瓜迪亚机场是用钢桩打入海底建立的桩基式海上机场；日本正在建筑的关西机场则是漂浮式海上机场，位于大阪湾东南离泉州5公里的海面上,它是将巨大钢箱焊接在许多钢制浮体上，浮体半潜于水中，钢箱高出海面作为机场，用锚链系泊于海上，机场面积设计为1100公顷。

海上工厂是把生产装置安放在海上漂浮的设施上，就地开发利用海洋能的工厂。日本等国建的“海明”号波浪发电厂、美国建的温差发电厂都是建在船上的海上发电厂。美国在新泽西州岸外大西洋东北11英里处建立的海上原子能发电厂安置在两只漂浮的大平底船上，周围环有马蹄形防波堤，发电能力为115万千瓦。巴西在亚马逊河口建的海上纸浆厂，安置在一艘钢制大平底船上，可日产纸浆750吨。另外,日本还建有日处理垃圾达10000吨的海上废弃物处理厂以及日产5000立方米淡水的浮式海上淡化厂。

海底隧道世界上已建成数条海底隧道。日本正在修建的“青函海底隧道”是世界上最长的海底隧道，它穿过津轻海峡,全长53.85公里。其中海底部分长23.3公里；最深部分在海底100米以下，隧道顶部离水面的距离为240米。工程于1964年5月正式动工，先导坑道已于1983年 1月全部打通；可并行两列火车的主坑道也于1985年3月打通，整个隧道要到1987年才能正式通车。目前正在建设的还有长51公里的“英吉利海底隧道”和47公里的“直布罗陀海底隧道”等。

海底军事基地是指建在海底的导弹和卫星发射基地、水下指挥控制中心、潜艇水下补给基地、海底兵工厂、水下武器试验场等用于军事目的的基地。它们大体上可分为两类：一类是设在海底表面的基地，由沉放海底或在海底现场安装的金属构筑物组成；另一类是在海底下面开凿隧道和岩洞做为基地。美国、苏联修建得最多。

海洋开发技术海水淡化技术向海洋要淡水已成定势。淡水资源奇缺的中东地区，数十年前就把海水淡化作为获取淡水资源的有效途径。美国正在积极建造海水淡化厂，以满足人们与将来对淡水的需求。全世界共有近8000座海水淡化厂，每天生产的淡水超过60亿米，俄罗斯海洋学家探测查明，世界各大洋底部也拥有极为丰富的淡水资源，其蕴藏量约占海水总量的20%。这为人类解决淡水危机展示了光明的前景。

深海探测与深潜技术深海是指深度超过6000米的海域。世界上深度超过6000米的海沟有30多处，其中的20多处位于太平洋洋底，马里亚纳海沟的深度达11000米，是迄今为止发现的最深的海域。深海探测，对于深海生态的研究和利用、深海矿物的开采以及深海地质结构的研究，均具有非常重要的意义。

美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家，“阿尔文”号深潜器曾在水下4000米处发现了海洋生物群落，“杰逊”号机器人潜入到了6000米深处。1960年，美国的“迪里雅斯特”号潜水器首次潜入世界大洋中最深的海沟――马里亚纳海沟，最大潜水深度为10916米。

1997年，中国利用自制的无缆水下深潜机器人，进行深潜6000米深度的科学试验并取得成功，这标志着中国的深海开发已步入正轨。

大洋钻探技术在漫长的地球历史中，沧海桑田、大陆漂移、板块运动、火山爆发、地震等都是地壳运动的表现形式。洋底是地壳最薄的部位，且有硅铝缺失现象，没有花岗岩那样坚硬的岩层。因此，洋底地壳是人类将认识的触角伸向地幔的最佳通道，“大洋钻探”是研究地球系统演化的最佳途径。

为了得到整个洋壳6000米的剖面结构，从而获取地壳、地幔之间物质交换的第一手资料，美国自然科学基金会从1966年开始筹备“深海钻探”计划，即“大洋钻探”的前身。1968年8月，“格罗玛·挑战者”号深海钻探船，第一次驶进墨西哥湾，开始了长达15年的深海钻探，该船所收集的达百万卷的资料已成为地球科学的宝库，其研究成果证实了海底扩张，建立了“板块学说”，为地球科学带来了一场革命。

1985年1月，美、英、法、德等国拉开了“大洋钻探”的序幕。“大洋钻探”计划主要从两方面展开研究：一是研究地壳与地幔的成分、结构和动态；二是研究地球环境，即水圈、冰圈、气圈和生物圈的演化。

海洋遥感技术海洋遥感技术，主要包括以光、电等信息载体和以声波为信息载体的两大遥感技术。

海洋声学遥感技术是探测海洋的一种十分有效的手段。利用声学遥感技术，可以探测海底地形、进行海洋动力现象的观测、进行海底地层剖面探测，以及为潜水器提供导航、避碰、海底轮廓跟踪的信息。

海洋遥感技术是海洋环境监测的重要手段。卫星遥感技术的突飞猛进，为人类提供了从空间观测大范围海洋现象的可能性。海洋卫星，为海洋遥感技术提供了坚实的支撑平台。

中国的海洋遥感技术始于70年代，开始是借助国外气象卫星和陆地卫星的资料，开展空间海洋的应用研究，解决中国海洋开发、科学研究等实际问题。同时，中国积极研究发展本国的卫星遥感技术。1990年9月，中国发射“风云－1乙”卫星，该卫星上有两个波段为专用的海洋窗口，用于海洋遥感探测。

海洋导航技术海洋导航技术，主要包括无线电导航定位、惯性导航、卫星导航、水声定位和综合导航等。

无线电导航定位系统，包括近程高精度定位系统和中远程导航定位系统。最早的无线电导航定位系统是20世纪初发明的无线电测向系统。20世纪40年代起，人们研制了一系列双曲线无线电导航系统，如美国的“罗兰”和“欧米加”，英国的“台卡”等。

卫星导航系统是发展潜力最大的导航系统。1964年，美国推出了世界上第一个卫星导航系统――海军卫星导航系统，又称子午仪卫星导航系统。该系统已成为使用最为广泛的船舶导航系统。

中国的海洋导航定位技术起步较晚。1984年，中国从美国引进一套标准“罗兰－C”台链，在南海建设了一套远程无线电导航系统，即“长河二号”台链，填补了中国中远程无线电导航领域的空白。在卫星导航方面，中国注重发展陆地、海洋卫星导航定位，已成为世界上卫星定位点最多的国家之一。

本词条内容贡献者为:

刘勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院