自然人文:海水中的“溴”

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所属分类:人与自然

舀一瓢海水装在瓶内看看,普普通通、平平常常,什么名堂都没有。可是海水在科学家眼里,却不一样。他们能看出海水中的宝贝,并把它们一一取出来。

科学家在海水里放上一些酸,让海水酸化,就像人们在汤中放些醋,使它有酸味一样,然后通进氯气。这样一折腾,海水中的溴,就像散兵游勇,失去管束,在海水中游来荡去。这时用空气吹,把它从水中逼出,成为溴—空气混合气体。最后,用吸收剂,像海绵吸水一样,把混合气体中的溴“捉”出来。这种方法叫空气吹出法,用这种方法,海水中的一个宝贝——溴,就被取出来了。

溴是医药工业中制造维生素A、金霉素等药物的原料。在农业上,溴是许多高效农药的原料,如灭鼠灭虫用的薰蒸剂、农田杀虫剂等。我们平时做衣的布匹中加入溴,布匹就不容易燃烧。地壳中99%的溴都在海洋中,因此,它有一个雅号,叫海洋元素。从1926年开始,人们从海中提取溴,今天世界上80%的溴都是从海水中提取的。

科学家神奇地把我们平时刷墙用的石灰乳液往海水里搅拌,海水变得混浊了,成了悬浊液。然后,把悬浊液放在池中,结果沉淀出一种物质,再经过加热,就得到了氧化镁。氧化镁可以用作耐火材料,在水泥、石油精炼、橡胶工业都有许多用途。

氧化镁经过电解精制,得到金属镁锭,金属镁对人类非常有用。镁在空气中点燃后会燃烧,燃烧时放出大量的热和产生耀眼的白光,利用这点,人们用镁制造节日燃放的焰火和照明弹等。金属镁的密度是1.74克/厘米3,比铝轻,用它和铝制成的铝镁合金,可以制造飞机、汽车、火箭等。

1941年,美国在德克萨斯州的弗里彼特,专门建造一家工厂,每小时抽取4500吨海水,制取氧化镁和金属镁锭。在第二次世界大战期间,美国用来制造飞机的金属镁,基本上都来自海水,战后几十年来,美国所用的初级金属镁,几乎全部取自海水。到目前为止,世界上生产的镁已有60%取自海水中,全世界海水制镁生产能力已达到250万吨。

科学家现在正在试验一种方法,利用离子交换柱来取得海水中的钾。离子交换柱是在离子交换树脂上引接离子交换物质制成。这种柱子具有“魔力”,当海水通过柱时,海水中的钾被截留下来,附着在交换柱上,其他物质仍随海水流去。过一段时间,取下离子交换柱,就可得到相当浓的钾溶液,最后蒸煮回收钾盐。

钾是农作物非常需要的肥料,又是制造焰火、炸药等不可缺少的原料。海水经过蒸发后,食盐氯化钠晶体会不断“跑出来”,剩下来的水叫卤水,尝一尝,有些苦,所以,又叫苦卤。每生产1吨食盐,可以得到0.6~1.0吨苦卤,苦卤不是废物,是个宝,因为它里面仍含有镁、钾和溴。科学家对苦卤采取升温或降温,去水或加水,使得在苦卤中的镁、钾和溴在不同时间内先后“跑出来”,人们便得到了它们。

海洋是生命的开始,是生命的摇篮。为什么最原始的生命只能诞生在海洋里?

第一,水是孕育生命必不可少的条件。凡是有生命的东西必有水,水是生命的重要组成部分。植物也好,动物也好,只要它活着,还在起新陈代谢的作用,体内必有许多水。没有水,体内一系列的生理和生物化学反应就无法进行,生命也就停止了。原始生命更需要水,没有水,它就不可能诞生,诞生了,也不可能活下去。生命最初只可能在水里生,水里长,水里繁殖,水里进化,水是孕育生命必不可少的条件。

第二,海水是一种良好的溶剂。海水是一种天然的最好的溶剂,海水里面含有许多生命所需要的无机盐,如氯化钠、氯化钾、碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐,还有溶解氧。原始生命要生存要发展,就得吸取这些东西作养料。既然海水里有那么多好养料,原始生命就可以毫不费力地、随心所欲地吸取,而且源源不断。

第三,海洋是天然的温床。海水具有很高的热容量,任凭夏季烈日暴晒,冬季寒风扫荡,温度变化都不大。幼小的原始生命娇得很,经不起严寒和酷暑的折腾,它只适宜在既不太冷又不太热的环境中生活。浩瀚的海洋就是天然的温床,原始生命就在这温床上诞生成长。

第四,海水是抵御外侵的坚不可摧的防线。原始生命细得可怜,怕风,怕雨,怕太阳,倘不是海水筑成一道坚不可摧的防线,风可以把它卷走,雨可以把它淋死,太阳可以把它晒干,它怎么也不可能活下去。当然,阳光是生命所需要的,但得有度,特别是阳光中的紫外线,多照一下,原始生命就有可能被扼杀。海水能吸收紫外线,紫外线照不到水中原始生命身上去,这是一道天然屏障,一道抵御外侵坚不可摧的防线。

潮汐能

潮汐,是海边常见的一种自然现象。几小时前,那里还是辽阔海滩,起伏不平的岩礁;忽地被排山倒海涌过来的潮水淹没了,成了一片汪洋。再过几小时,海水又悄然退走,海滩岩礁依然裸露出来。在一般情况下,海水每天一早一晚涨退各一次,早潮叫“潮”,晚潮叫“汐”,合起来就叫“潮汐”。凡有海洋的沿岸,都能看到潮汐,但时间有先有后,高潮和低潮的潮位差也各不相同,一般都在2~3米之间,在海湾特别是河流入海处,潮差更大。我国杭州湾潮差最大达9米,是全世界著名的大潮,叫做“钱塘潮”。钱塘潮之所以特别大,主要原因在于它具有喇叭形的河口。当潮水从河口汹涌地挤进来,河道越来越窄,潮水便越涨越高。

世界上凡具有喇叭形河口的河流,如欧洲的易北河,美洲的亚马逊河,苏联的叶尼塞河等河口,都有较大潮汐。不过像钱塘江那样威武雄壮的大潮,全世界并不多见。钱塘江潮特别大,还有一个原因:海宁县东50里的尖山,斜出海口,与对岸上虞县的夏盖山海底相连,这里的河床特别高,水深只有两米多,而澉浦以东,水深则达5~9米。由于河床高低相差很远,从西向东流的江水,在这里受到东来的海水的冲击,两股力量相撞,江水就腾空而起,形成举世罕见的特大潮水。潮汐是怎样形成的呢?

按照牛顿的万有引力定律。任何两个物体之间都存在着相互的吸引力。吸引力的大小,一是决定于物体的轻重,二是决定于距离的远近。宇宙间星球多得很,但离地球太远,引力也就不大了。月球体重虽比不上大的星球,但它离地球最近,所以最容易把地球上的海水吸着凸出来。

地球每天自转一周,它的某一点每天必有一次向月,一次背月,形成两次涨潮,向月时,由于月亮的引力加上地球自转时产生的离心力海水被吸着鼓向月亮;背向月由于海水离月较远,离心力大于吸引力,使海水鼓向相反的方向。

潮汐这种自然现象,是有规律可循的,人们可以准确地推算出某一地方的涨潮、落潮的时间。地球自转一周。所需时间是24小时,而月亮绕地球一圈是24小时50分钟,因此某地任何一天来潮都要比前一天迟50分钟。

掌握潮汐规律,使它为工农业生产和交通运输服务,是一件一本万利的事。因此沿海地区引水灌田,修建盐场,营造码头都得考虑潮汐的这一有利因素。当河口涨潮时,河水受海水顶托,水流增高,两岸农田就可以更方便的引水灌溉。海边盐田,在起潮时打开闸门,让海水自动流入盐田,退潮时关上闸门,把海水晒干,便有白花花的大片盐巴。大轮船在涨潮时进港,在潮水将退未退时出港,这就方便多了。

另外,利用潮汐涨落所产生的潮差发电,可以获得大量廉价的电力。全世界潮汐能量有十亿多千瓦。单是钱塘江,每年就能发电一二百亿度。

根据测算,世界上海洋潮汐能的蕴藏量约27亿千瓦,这是一个十分可观的数字,对于解决全球性的能源紧张问题,不失为一条重要的渠道。

对潮汐能的利用可以追溯到很久以前,但直到本世纪初,佩恩在诺斯特兰德岛和大陆之间建立了第一座潮汐发电站时,才把幻想变成了现实。第二次世界大战后,法国专门成立了潮汐利用协会,于1967年建成了总装机容量24万千瓦、年发电量为5.4亿度的目前世界上最大的潮汐发电站——朗斯潮汐电站。1968年,前苏联在基斯洛伊湾建成了装机容量800千瓦的潮汐电站。经过十余年的奋斗,我国江厦电站终于在1985年建成投产,装机总容量达3200千瓦,超过了原设计容量。此外,加拿大、英国、美国、印度、澳大利亚等国也在设计兴建潮汐电站。据统计,目前国外已建成潮汐电站数十个。

潮汐发电基本上采取三种形式:1.单库单向型,即用一个水库,只在涨潮(或落潮)时发电,此类型虽有设备简单、投资少的优点,但潮汐能利用不够充分;2.单库双向型,此类型造价较高;3.双库型,即上下各有一个水库,可以调节水位,连续发电,但工程量较大,投入较多。

潮汐发电是一项潜力巨大的事业,经过多年的实践,在工作原理和总体结构上已基本成型,可以进入大规模开发利用的阶段。潮汐发电的前景是广阔的。

潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象,在很多沿海岸地区,海平面由于受月球和太阳这两个万有引力源的作用。每日两次涨落,无一中辏潮汐作为一种自然现象,为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便,更值得指出的是,它还可以转变成电能,给人们带来光明和动力。

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