第四节海水化学资源及其分布
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引言概述:海洋化学资源是指存在于海洋中的丰富元素、化合物和化学能量资源。
在面对地球资源有限以及对环境的不断破坏的情况下,海洋化学资源的开发和利用逐渐成为了人们关注的热点。
本文将以海洋化学资源为主题,通过对海水中的溶解物质、海洋生物化学物质、海洋能源资源、海洋沉积物以及海洋资源利用技术等五个大点进行详细阐述,以期探讨更多海洋化学资源利用的机会和前景。
正文内容:一、海水中的溶解物质1.海水中的离子组成2.海水中的微量元素和稀有元素3.海水中的气体和溶解氧4.海水中的有机物质5.海水中的无机盐和无机碳二、海洋生物化学物质1.海洋生物的化学成分2.海洋生物的化学物质3.海洋生物的细胞代谢和化学反应4.海洋生物中的次生代谢产物5.医药和生物技术中的海洋生物化学物质利用三、海洋能源资源1.海洋能源的种类和分布2.海洋能源开发的技术和难题3.海洋潮汐能的利用4.海洋波浪能的利用5.海洋热能和海洋风能的利用四、海洋沉积物1.海洋沉积物的成因和分类2.海洋沉积物中的有机质3.海洋沉积物中的矿物质4.海洋沉积物的地质记录和环境变化5.海洋沉积物的资源利用和环境保护五、海洋资源利用技术1.海洋资源勘探和开发技术2.海洋资源的综合利用和循环利用3.海洋资源的提纯和分离技术4.海洋资源的加工和利用技术5.海洋资源利用的可持续发展和环境保护总结:海洋化学资源作为一种宝贵的自然资源,其潜在价值不可低估。
通过对海水中的溶解物质、海洋生物化学物质、海洋能源资源、海洋沉积物以及海洋资源利用技术等五个大点的详细阐述,我们可以看出海洋化学资源在各个领域都具有广阔的应用前景。
海洋化学资源的开发和利用也面临着一系列的技术难题以及环境保护的挑战。
因此,需要政府、科研机构和企业共同努力,采取合理的资源管理和环保措施,推动海洋化学资源的可持续利用,并为人类社会的发展做出更大的贡献。
引言:海洋化学资源是指存在于海洋中的各种化学元素和化合物,包括海水、海洋沉积物、海藻、海洋生物等。
这些资源拥有广泛的应用领域,从食品工业、医药领域到能源和环境保护等方面都有着重要的意义。
本文将对海洋化学资源进行概述,介绍其类型、分布、利用和挑战。
概述:海洋化学资源非常丰富多样,包括海洋化学元素和化合物。
海洋化学元素主要包括氧、氮、磷、硅等,它们是构成海洋生态系统的重要组成部分。
海洋化合物则涵盖了海洋中的有机和无机物质,如蛋白质、多糖、有机酸、无机盐等。
这些资源不仅支持着海洋生物的生长发育,还具有广泛的应用前景。
正文:1.海洋水体中的化学资源1.1海水中的溶解氧和二氧化碳1.2海水中的盐度和溶解盐1.3海水中的重金属和有机污染物1.4海水中的营养物质和微量元素1.5海水中的放射性物质和稀土元素2.海洋沉积物中的化学资源2.1沉积物中的有机质2.2沉积物中的矿物质和金属元素2.3沉积物中的磷和硅2.4沉积物中的稀土元素和放射性同位素2.5沉积物中的有害物质和污染物3.海洋生物中的化学资源3.1海洋生物中的蛋白质和多糖3.2海洋生物中的有机酸和酶3.3海洋生物中的抗氧化物质和抗菌物质3.4海洋生物中的生物活性物质和天然产物3.5海洋生物中的微量元素和稀有元素4.海洋化学资源的利用4.1食品工业的应用4.2医药领域的应用4.3能源和化工领域的应用4.4环境保护和污染控制的应用4.5新材料研发和生物技术的应用5.海洋化学资源面临的挑战5.1过度开发和过度利用5.2海洋污染和生态破坏5.3气候变化和海洋酸化5.4法规和管理的缺失5.5资源可持续利用的问题总结:海洋化学资源是一种重要而丰富的自然资源,具有广泛的应用前景。
海洋水体中的化学资源,沉积物中的化学资源和海洋生物中的化学资源都具有独特的特点和潜力。
海洋化学资源的利用也面临着一系列的挑战,需要通过科学研究、合理开发和管理来实现其可持续利用。
这对于海洋经济的发展和环境保护都具有重要意义。
海水的化学组成
海水是地球上最丰富的水体资源之一,其化学组成复杂多样。
海水主要由水和溶解在其中的各种物质组成,下面将详细介绍海水的化学组成。
主要成分
1.水:海水的主要成分是水,占据了海水总重量的绝大部分,约为
96.5%。
2.盐类:盐类是海水中的重要组成部分,主要包括氯化钠、硫酸镁、
硫酸钠、硫酸钙等。
这些盐类在海水中以离子的形式存在。
3.溶解气体:海水中还含有各种气体,如氧气、氮气、二氧化碳等。
这些气体的含量会受到温度、深度等因素的影响。
主要离子
1.氯离子(Cl-):是海水中最主要的阴离子,占据了海水中离子总浓度
的绝大部分。
2.钠离子(Na+):与氯离子在海水中呈现最主要的正负配对,氯离子和
钠离子的浓度比例基本稳定。
3.镁离子(Mg2+)、钙离子(Ca2+):海水中还含有少量的镁离子和钙离
子,但它们对海水的理化性质有一定影响。
其他物质
1.硅酸盐:海水中含有少量的硅酸盐,这些物质对海洋生态系统尤为
重要。
2.微量元素:海水中还含有各种微量元素,如锰、铁、铜等,这些元
素虽然含量较少,但在海洋生态系统中扮演着重要的角色。
总的来说,海水的化学组成是一个相对稳定且复杂的体系,其中水和盐类是海水的主要组成部分,各种离子和溶解物质共同构成了海水独特的化学特性。
以上是对海水化学组成的简要介绍,希望能对你有所帮助。
第四节中国的海洋资源一、教学目的1.读图说出我国海洋资源的主要类型。
2.理解我国在海洋资源开发中存在的问题,以及保护海洋资源的重要性。
二、教材分析本节教材包括“丰富的海洋资源〞和“海洋资源的保护〞2部分内容,知识构造如下:海洋是国家平安的重要屏障,国家的开展、民族的振兴与海洋息息相关。
海洋运输本钱低,目前我国80%以上的对外贸易通过海路。
假如海洋平安得不到保证,我们的对外开放、经济开展也得不到保障。
海洋蕴藏着丰富的自然资源,解决人口、环境和资源三大问题,主要也依靠海洋。
基于以上考虑,虽然海洋资源在课程标准中没有明确要求,但为了促使学生树立合理开发利用和保护海洋资源的观念,确立海洋意识和可持续开展观,编写者特意安排了本节内容。
在“丰富的海洋资源〞部分,教材正文扼要介绍了我国海洋资源的主要类型及其状况,安排了“中国四大海产〞、“海洋石油钻井平台〞2幅图片和“中国及毗邻海域资源〞1幅地图。
“活动〞1引导学生将相关知识落实到地图上,并分析四大盐场形成的有利气候条件,以训练学生运用所学知识来解决地理问题的才能,开展学生的地理思维才能;“活动〞2引导学生讨论油气资源开发过程中应注意的问题,为学习下一个内容作出铺垫,起到承上启下的作用。
在“海洋资源的保护〞部分,教材介绍了我国海洋资源开发利用中面临的一些严峻问题及其危害,扼要讲述了保护海洋资源的主要措施。
为了让学生进一步认识海洋污染的危害,教材安排了“赤潮〞的“阅读〞材料。
“活动〞安排了较为开放的任务,引导学生就海洋资源开发与保护的问题进展探究、交流。
这个“活动〞有利于拓展学生的知识视野,有利于训练学生搜集整理地理信息、表达交流等多方面才能,也有利于引导学生确立海洋意识和可持续开展观。
三、教学提纲一、丰富的海洋资源1.生物资源〔1〕优越的海洋自然环境:地跨多个温度带,大陆架面积广,海水温度适中〔2〕四大海产和四大渔场〔3〕海水养殖业开展迅速2.矿产资源〔1〕近海油气资源丰富〔2〕滨海砂矿资源丰富3.化学资源〔1〕开发利用方式〔2〕主要盐场分布二、海洋资源的保护1.面临主要问题〔1〕海洋灾害频繁〔2〕部分海域环境污染〔3〕近海渔业资源衰竭2.保护海洋资源〔1〕加强保护力度〔2〕防止海洋污染〔3〕合理开发和综合利用四、教学建议【丰富的海洋资源】教学导入:方案①:视频导入:2022年6月27日,我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器“蛟龙号〞7 000米级海试成功。
第四节海水化学资源及其分布海洋资源是指分布在海洋及海岸带空间范围内的自然资源,是与海水水体有直接关系的物质和能量。
海水及海水化学资源是一类重要的海洋资源,海水资源可以用于工业、农业及海水淡化获取淡水资源等方面,人类主要利用的海水化学资源包括海水资源、海盐资源、海水溴资源、海水碘资源、海水钾资源、海水镁资源、海水铀资源、海水锂资源、重水资源等。
一、海水资源人类利用的海水及其中所含的元素和化合物。
浩瀚的海洋是一个巨大的宝库,海水就是一项取用不尽的资源,它不仅有航运交通之利,而且经过淡化就能大量供给工业用水。
海水总体积约有137亿立方千米,已知其中含有80多种元素,可供提取利用的有50多种。
海水作为资源, 一是直接利用;二是海水淡化后使用。
(一)海水直接利用海水直接利用主要包括海水冷却和大生活用海水,是直接采用海水替代淡水的开源节流技术,具有替代节约淡水总量大的特点。
可以置换占工业冷却用水和冲厕用水,促进水资源结构的优化。
海水直接利用主要是生产和生活两个方面,从总的情况来看,工业冷却用水占海水总利用量90%女如,日本早在30年代开始利用海水,目前几乎沿海所有企业,如钢铁、化工、电力等部门都采用海水作为冷却水,仅电厂每年直接使用的海水达几百亿立方米,到90年代后期达到亿立方米,西欧六国海水年利用量2000亿立方米。
再比如,我国沿海开发使用海水较早,青岛电厂1935年建厂时即用海水做冷凝器降温、冲灰用,日利用量达70万m3青岛碱厂是用水大户之一,日需淡水3800m3由于用海水替代淡水化盐、化灰等工艺,碱产量逐年上升,耗水不断下降,吨碱耗水由1974年的13.08m3降至1981年的1.65m3,继而降到1988年的0.9m3,居全国同行业先进水平。
山东省已有电力、化工、橡胶、纺织、机械、塑料、食品等行业使用海水,年利用量从80年代的3.5亿立方米增至90年代的12亿立方米,其中仅青岛市年利用量即达7.7亿立方米。
估计我国年海水取用量约60亿立方米(刘洪滨,1995)。
香港地区冲厕水需要量为52万m3/d,占香港淡水总用量的21.6%。
香港于20世纪50年代末开始采用海水冲厕,目前冲厕海水的用量已达到35万m3/d,占冲厕用水的70%左右,香港最终目标是全部用海水。
全国沿海城市有2亿居民,若有10%§民采用海水冲厕,则每年可节约淡水5亿t海水可以直接作为印染、制药、制碱、橡胶及海产品加工等行业的生产用水。
将海水直接用于印染行业,可以加快上染的速度。
海水中一些带负电的离子可以使纤维表面产生排斥灰尘的作用,从而提高产品的质量。
海水也可作为制碱工业中的工业原料。
青岛碱厂用海水替代淡水作直流冷却、化盐和化灰等生产用水,日用海水12.6 x 104m3其中仅化灰用海水就达3X 104m3/d。
天津碱厂采用海水和淡水混用的方法化盐,既节水又省盐,具有很好的经济效益。
烟台海洋渔业公司利用海水做人造冰脱盘、刷鱼,每年节约淡水7 000多万m3。
(二)海水淡化利用海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。
是实现水资源利用的开源增量技术,可以增加淡水总量, 且不受时空和气候影响,水质好、价格渐趋合理,可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。
从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。
现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法,目前应用反渗透膜的反渗透法以其设备简单、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场,逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的方法。
海水淡化是人类追求了几百年的梦想。
早在400多年前,英国王室就曾悬赏征求经济合算的海水淡化方法。
20世纪50年代以后,海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展,在已经开发的二十多种淡化技术中,蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平,并在世界各地广泛应用。
现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究,有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。
一座现代化的大型海水淡化厂,每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。
淡化水的成本在不断地降低,有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。
某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模。
海水淡化技术的大规模应用始于干旱的中东地区,但并不局限于该地区。
由于世界上70%以上的人口都居住在离海洋120公里以内的区域,因而海水淡化技术近20多年迅速在中东以外的许多国家和地区得到应用。
最新资料表明,到2003年止,世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂,其生产能力达到日产淡水3600万吨。
目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区,淡化水大约养活世界5%勺人口。
海水淡化,事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题,普遍采用的一种战略选择,其有效性和可靠性已经得到越来越广泛。
、海盐资源海盐是人类最早从海水中提出的矿物质之一,我国在五千年以前(仰韶时期)就已从海水中提取过海盐。
海水资源的重要用途就是制盐和以盐为原料发展盐化工,我国是世界海盐第一生产大国,年产量2000万吨左右。
我国沿海宜盐土地及滩涂资源约0.84万平方千米,其中黄海、渤海沿岸最多,占全国的82% 东海沿岸较少;南海沿岸最少,仅占3%另外,渤海湾、莱州湾等沿岸的滨海平原中还分布着大量高浓度的地下卤水,总净储量为74亿立方米,含盐量为6.46亿吨,含氯化钾为0.15亿吨。
这些卤水资源储层浅,易开采,是制盐及盐化工业的理想原料。
我国从辽东半岛到海南岛,沿海12个省、市、自治区有30多座盐区(场),从北至南算起,我国有六大海盐区(场)集中了50% 以上的海盐资源。
辽东湾盐区:又称东北盐区,有复州湾、营口、金州、锦州和旅顺五大盐场,其盐田面积和原盐生产能力占辽宁盐区的70%^上。
该盐区主要分布在辽东半岛老铁山至山海关一带,以普兰店、复州湾、盖平、营口等地的盐场最为重要。
本区海盐品质好,含氯化钠95沖上。
长芦盐区:北起山海关,南到黄骅县,是渤海西岸天津、河北境内许多盐场的总称,也是我国最大的产盐区,其生产规模占全国海盐的25%- 35%山东盐区:又称莱州湾盐区,该区是山东省海盐的主要产地,包括烟台、潍坊、东营、惠民等17个盐场,盐田总面积约400平方千米。
淮盐产区:因淮河横贯江苏盐场而得名,江苏盐场分布在北起苏鲁交界的绣针河口,南至长江口这一斜形狭长的海岸带上,跨越连云港、盐城、淮阴、南通四市的13个区、县,占地653平方千米。
以上为我国著名的北方四大盐区。
长江以南的东南沿海地带,多为基岩海岸,雨日多,降水量多,盐田规模较小。
此外,我国南海海域主要有:莺歌海盐场:是海南岛最大的海盐场,在华南地区也是首屈一指。
建于1958年,总面积3793 公顷,年生产能力25 万吨,最高年产30 万吨,机械化程度达69%。
布袋盐场:分布于我国台湾省西部海区,该处晒盐的条件有位于山地背风坡,晴天多,气温高;西海岸地势平坦,沙滩广布。
我国海洋盐业主要是露天生产,采用盐田法制盐和制卤。
盐田法制盐是历史最悠久,也是最简便和经济有效的方法。
将盐田建在海滩边,借用海滩逐渐升高的坡度,开出一片片像扶梯一样的池子。
利用涨潮或用风车和泵抽取海水到池内。
海水流过几个池子,随着风吹日晒,水分不断蒸发,海水中的盐浓度愈来愈高,最后让浓盐水进入结晶池,继续蒸发,直到析出食盐晶体。
我国原盐市场在经历了2003 年、2004连续两年的供应紧张后,2005年逐渐达到供需平衡。
2005年北方海盐产区在春盐平产、秋盐丰产的情况下,全年产量总体稳步增长。
2006 年我国海洋盐业总产值94亿元,增加值44 亿元,比上年增长10.4%。
但原盐(尤其是海盐)生产由于受到气候影响较大,为了保证我国经济持续稳定发展对重化工业的需要,在“十一五”期间,我国必须继续海盐及盐化工业,要坚持以盐为主、盐化结合、多种经营的方针,做好结构调整,提高工艺技术和装备水平,大力开发高附加值产品。
海水溴资源溴是重要的医药、化工、农业和国防建设等方面的原料。
海水提溴是从海水中提取元素溴的技术。
溴及其衍生物是制药业和制取阻燃剂、钻井液等的重要原料,需求量很大。
国外从19 3 4年开始海水提溴试验和开发,目前日本、法国、阿根廷和加拿大等国家和地区已建有海水提溴工厂,年产量基本保持在3 6万吨的水平。
中国从1 9 6 6年开始海水提溴,至今仍处于小型试生产的规模。
海水提溴技术有水蒸气蒸馏法、空气吹出法、溶剂萃取法、沉淀法、吸附法等,其中空气吹出法和水蒸气蒸馏法为国内外所普遍采用。
空气吹出法的基本流程是酸化f氧化f吹出 -吸收一蒸馏;吸收工艺普遍采用碱吸收和一氧化硫吸收,吸收剂有碱、硫、铁屑、溴化钠等。
海水提锂是从海水中提取元素锂的技术。
元素锂与钠、镁共存,提取技术难度较大,许多国家从事海水提锂技术研究。
日本、以色列等国创造海水提锂吸附法,所选用的吸附剂有氢氧化铝吸附剂、氢氧化铝-活性炭复合吸附剂、氧化锰-活性炭复合吸附剂及各种树脂吸附剂等,其中无定型氢氧化铝吸附剂的吸附能力较强,性能较优越。
日本工业技术院四国工业技术试验所近年来研制成功多孔质氧化锰吸附剂,吸附能力比常规锂吸附剂高5〜10倍。
这种新型吸附剂采取多微孔结构,能选择性吸附海水中的锂,经稀盐酸处理3小时,能解释9 5%以上被吸附的锂。
四、海水碘资源碘属于卤族元素,原子序数53,原子量126.9 。
它是一种活泼元素。
属强氧化剂,不易溶于水,但易溶于有机溶剂,常温下以晶体形式存在,呈蓝色,在高温下发生升华。
自然界的碘主要以化合物形式存在。
碘作为重要的化工原料, 在国民经济中有重要作用, 在世界范围内属于紧缺资源。
碘资源广泛存在于海洋水体, 岩石矿藏和油气田卤水中, 且储量巨大。
本文简单介绍了碘的主要应用和工业生产现状,重点论述了目前世界上提取碘的主要工艺方法,如空气吹出法,离子交换法和活性炭吸附法等,对不同工艺的生产特点进行了探讨。
着重介绍了我国碘资源的分布情况,综述了国内的提碘技术进展,并展望了今后提碘技术的发展方向。
五、海水钾资源我国钾矿资源分为不溶性钾矿资源和可溶性钾矿资源。
我国便于开发利用的可溶性钾矿资源贫乏,钾肥生产缺口大。
继续在成钾有利地区勘察,大力开发液态钾矿、非可溶性含钾岩矿和油气伴生钾矿,充分利用邻国资源是解决我国钾矿资源短缺、促进钾肥工业发展的有效途径。
六、海水镁资源我国有漫长的海岸线,海水中氯化镁、硫酸镁储量分别达4493亿吨和3570亿吨,取之不尽, 用之不绝。
我国海盐产量居世界第一位年产海盐2300万吨,副产苦卤2000万方,其中氯化镁、硫酸镁资源量分别达379.2万吨和175万吨。
金属镁在工业、国防上占有重要地位,制造飞机和快艇的主要材料是铝镁合金。
世界上的金属镁和化合物很大一部分直接和间接来自海水。
海水中含镁2100万亿吨,在海水所含元素排名中列第3位。