一、化学工业之母——食盐

食盐是人类不可缺少的物质。没有食盐，人类的生活将是不可想象的， 著名的《牛津辞典》竟用了 4 页篇幅来为“盐”作解释。食盐又称氯化钠。古时候，食盐是十分贵重的。古代埃及人曾把食盐加工成小盐块，刻上印记， 作为一种钱币流通；埃塞俄比亚人更把盐作为王国内部流通的硬币。甚至直到 1933 年，世界上还有些民族仍把盐棒作为抵偿债务的物品。中国古代盐一直都是官办经营的，古罗马时期，国家把食盐分发给服役的士兵作为军饷。有趣的是英语中的“薪水（salary）”一词也是从“盐（salt）”一词演化而来。

世界上不少民族还把食盐尊为圣物，看作英勇、神圣、纯洁和高尚的象征。如古希腊的伟大诗人荷马就把食盐称为“英雄之食”，希腊人祭神时必用食盐，俄国人用面包夹盐招待客人以示殷勤。食盐是地球最有用、最神奇、最丰富的矿物，人类是离不开它的。一个人一天摄入的盐份低于 5 克，就不能保证正常的血液循环和新陈代谢。但是食盐在工业上有着举足轻重的地位，并不为很多人知道。离开了它，纯碱、盐酸、药品、化肥、塑料等上万种工业产品就根本无从谈起。随着工业化程度的提高，我国的食盐用量一定会逐年增加。

在化学工业中，凡是用到钠和氯的产品，绝大多数源于海盐。从海水中提取食盐是制取食盐的重要途径。早在远古时候就开始运用这种方法，它在人类开发海洋的历史上占有重要的地位。据典籍记载，我们的祖先早在 5000 年前的仰韶文化时期已利用海水煮盐了，并留下了“凤沙氏始煮海为盐”的传说。世界上已有许多国家都利用海水制盐，每年共产盐 5000 多万吨，中国

是世界上生产海盐最多的国家，每年产量约为 1700 万吨，占世界海盐总量的1/3。

我们都知道，又苦又咸的海水中含有大量盐，海水中的盐如何制取出来呢？在宋代以前，海盐的制取全部用锅盘煎煮，元代首次出现了日晒制造海盐的方法，但这种方法只到清代才逐渐推广于我国沿海盐场。以往，居住在高纬度沿海地区的民族，将水冰冻除去淡水，提高海水含盐量，最后析出结晶的盐，这种方法被称为冰冻法。

太阳能蒸发法是一种传统的制盐方法，这是世界上采用的最普通的方法。它是以盐田为设备，以太阳能和风力为动力制盐。涨潮时，将海水引入蓄水池中，再送到各蒸发池浓缩，大部分海水都在这些池中蒸发掉。在随后一系列蒸发池中，浓缩海水被进一步蒸发，溶液中的大部分硫酸钙被析出， 直至海水密度达到每毫升 1.21 克，变成所谓的卤水，这一过程称为制卤。然后将卤水引入结晶池继续进行蒸发，食盐开始以大的晶体沉积，并下沉到池底下。最后浓盐水密度达到每毫升 26 克时，即停止蒸发，以防硫酸镁和镁—

—钾复盐沉淀。浓盐水去除后，剩下的液体叫苦卤，它们常常还需要进一步加工，以生产镁盐和溴。但此时苦卤徐徐被吸离结晶池，新盐水又被灌入结晶池。制作食盐的过程又周而复始地开始了。这种制盐方法虽然工艺简单， 操作方便，但产盐效率比较低，受气候条件的影响大。怎样改进呢？

如今，我国对传统的制盐工艺进行了全面的改造。例如，江苏盐场在本世纪 70 年代发明了塑苫结晶新技术：把大块塑料盖在盐田上，有雨时罩上， 晴天时拉开晒盐，这样比以往提高产量 33％；采用塑料薄膜苫盖结晶池，充分利用蒸发量，避免和防止降水损失，这样可比以往增产 20％—30％。

为了进一步利用太阳能，提高制卤能力，在 20 世纪 90 年代又找到了一

以及池板吸太阳热不高的问题，从而产盐率得到进一步提高。

日本人走的却是另一条路。他们一反传统工艺，于 70 年代推出了离子交

换膜制卤——蒸发制盐新技术，年产海盐 140 万吨，改变了长期依赖进口的局面。电渗析制卤原理与电渗析海水淡化原理相同，不同的是一个得到浓缩盐水，而另一个则是淡水。它与太阳能蒸发法相比存在许多优势，如占地面积小；场址选择不受限制；生产过程不受气候影响；盐产品纯度高；质量很好；易于实现自动化；节省工作人员。因此，这种方法在许多国家推广开来。当然，这项技术仍在进—步改进完善过程之中，如进一步改进设备，选择耐蚀、耐压、耐高温材料，减少电渗析室和电流泄漏以节能等。

浩瀚的海洋蕴藏着极其丰富的盐类资源。每吨海水中有 35 千克盐。全球

海洋中藏有 5 亿吨盐。可谓是取之不尽，用之不竭。

1492 年，哥伦布横渡大西洋时，曾见过一片绿色的“海上大草原”。后来才知道，他们驶进了长满马尾藻的海面。由于这一带水流微弱，风平浪静， 马尾藻便在这里定居繁衍开来。一下子盖满了约 450 万平方千米的海面。后来人们把这块海区称为“马尾藻海”

其实又何止马尾藻呢？海洋是藻类的王国，约有 1 万多种植物生长在大海之中，其中绝大多数就是藻类植物，马尾藻只不过是漂浮在海上的大型藻类。我们日常所见的紫菜、海带、裙带菜、江篱等也都是藻类。不管是飘在水上，浮在水中，还是固定在水底，它们都有一种共同的本领，就是从海水中吸收养分。

海洋中的藻类可谓千奇百怪，最大的巨藻有三百多米长，成群的竖立在海底，构成巨大的海底森林，它的茂盛决不会亚于陆地上古木参天的原始森林。而最小的藻类要想看到它还得借助显微镜。更让人吃惊的是这些藻类生长速度飞快，美国沿岸有一种大叶藻，一天就能长 50 厘米，称得上世界上生长最快的植物。

海藻的功用是很大的。

海藻具有较高的营养价值，含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质等许多营养成分，大部分藻类都可供人类食用，日本每年就有 70 万吨海藻用于食用。有人在水质肥沃的海区作试验，1 万平米水域里生长的海藻可获得 20 多吨蛋白质及大量的矿物质维生素，相当于种植 40 万平方米面积大豆一年的产量。可见，人类从海藻中获取营养更容易。

除营养价值外，海藻还可以用在工业医药上，并且作为一种有机肥料， 供人类使用。

早在第一次世界大战期间，人们开始对海洋世界中的藻类进行调查和研究，发现了海藻所具有的巨大经济价值。科学家预言：海藻是人类开辟未来沿海“耕地”的最为理想的“农作物”，而收获的“粮食”将可比现在陆地上种植的农作物的产量多上 1000 倍。那么，能否把海洋开辟成耕地，在海洋里建立农场进行耕耘呢？

开辟农场，首先要解决阳光问题，所以人们想农场只能建立在水深 200 米内的大陆架浅海水域，这里阳光可以穿透海水，照到海底，为海底植物的光合作用提供了有利条件。而来自江河的营养物质在此汇集，有利于各种海藻在此安家落户，生长繁殖。在这些近海“农场”种“庄稼”可以和陆地上的农场一样，而且还实行机械化播种和收割。如今，人工培植的可食海藻已有十几种，将来品种还会增加。

这种建立近海农场的设想正在变成现实，世界上许多国家都相继建立了种植各种海藻的农场。目前我国已经成功地突破了海带、紫菜等的育苗关， 这就为大面积发展海藻养殖业奠定了基础。现在，中国海带的产量已据世界首位，从 1987 年起，我国生产的海藻胶质量进入世界先进行列。

欧洲最大的海藻养殖场座落在法国布列塔尼岛沿岸，它是一个面积为 6 万平方米的海上实验室。1992 年法国又在北部海普勒比杨外海建立了一个种植海藻的农场。此外，法国在地中海沿岸也相继建造了许多“海藻庄园”、“海藻实验室”。有些实验室设在水下 6 米深处，科技人员在其中工作，或

潜至海中检查海藻养殖物和海床的状况。这种海藻养殖场每年一般可收获 2

—3 次，最多的可达 4 次。

而深海农场的建立，更有众多优势。因为不少海藻可以像割韭菜那样， 割了再长，所以不需要年年播种。特别是像巨藻那样的藻类品种，其生长速度很快，且其单株可达 10 几千克，所以单位面积的产量十分可观，同时，由

繁衍的场所，招来大批的鱼类在农场“定居”，构成新环境下的生物链，形成新型的渔场，促进生态渔业的发展。

如今，为建立这种大型的深海农物，一些沿海国家正在进行各种试验和研究。专家们预测，未来的海洋农业工程应建于受风浪影响较小的海区，所以在赤道南北 15°内的热带海域、南北纬 25°—40°之间的中纬度海域将是人们实施海底农业工程的理想场所，在未来的 50 年内，海洋中的“可耕”面

积将发展到陆地可耕面积的 5—10 倍，成为人类未来获取食物和能源的重要基地。

提起海洋，人们自然会想到渔业资源。然而你可知道海洋不仅哺育了地球上的亿万生灵，还为人类提供了丰，富的药物资源。科学家经过长期的研究摸索逐渐打开了这座神秘的“医药宝库”的大门。

在茫茫大海中，人们找到了心血管疾病患者的福音。长期以来，心血管疾病不知摧残了多少人的健康，其危害程度绝不亚于癌症。世界卫生组织指出，要延长人类的寿命，关键在于防治中老年人心血管疾病。

多数人对于电视广告中频频亮相的“巨人脑黄金”一定不会陌生，那么它究竟是什么东西呢？其实，脑黄金真正的名字叫廿二碳六稀酸（DNA），DNA 是组成人类大脑灰质的一种重要脂肪酸，它影响着视觉及智力发育。由此它才有脑黄金的美称。此外，DNA 中还有降低胆固醇、预防动脉硬化的作用。那么这种 DNA 来自何方呢？海鱼脂肪中的 N—3 脂酸就包括了 DNA，另外还包括了一种 EPA，能防止血栓形成及动脉硬化。由此可见 N—3 脂酸的功能是很神奇的：能抑制血管炎性反应，能延缓动脉硬化的形成，抑制血小板的释放、集聚。科学家把发现 N—3 脂酸具有预防冠心病的功效列为近年冠心病研究的三大进展之一。

N—3 脂酸主要来源于海洋渔业中的沙丁鱼、鲱鱼、金枪鱼等及哺乳动物

——鲸的脂肪。难怪爱吃生鱼片的日本人心血管病发病率要比欧、美等国和地区人低得多，而生活在格陵兰的以渔猎为生的因纽特人发病几乎为零，N

—3 脂酸的神奇功效既已为医学界所共识，一系列利用鱼油及鲸油加工成的药品、保健品相继上市。这其中就包括上面提及的“巨人脑黄金”。

海洋动物提供了神奇的 N—3 脂酸，海洋植物给人类带来了什么呢？近年来，科学家对于药用海洋植物的研究取得了很大的进展。各种海藻类的提取物，如藻酸双脂钠（DSS）、褐藻淀粉硫酸脂（LS）等已在心血管疾病的防治方面崭露头角。研究表明，海藻类提取物具有能降低血脂和血液凝固性，抗血小板凝集，改善血液流动状况，提高血液中高密度脂蛋白水平等多方面的生理功能。1995 年，我国科学家以海洋生物提取物为基础原料首次开发出类肝藻海洋新药——“海通”，取得了世人瞩目的成就。临床证实，其疗效显著，服用该药的病人的心电图及其他化验指标均有明显改善。

科学家还从珊瑚、海蜇、海葵等众多的海洋生物中提取化学物质，研制成治疗心血管疾病的新药，临床疗效都显示出其相对于陆产药物的明显优越性。

癌症是世界公认的生命“杀手”。科学家们从海洋中提炼出抗癌药物后， 人们将向“十癌九死”的年代说声再见。

科学家是怎样在海洋中提炼抗癌药的呢？科学家在寻找抗癌药物的过程中，对鲨鱼的惊人免疫力产生了浓厚的兴趣，并期望能从其体内发现并提取出防癌物质。研究表明，鲨鱼体内具有神秘抗体，几乎对所有细菌都具免疫力，科学家通过病理解剖等多种研究手段，发现鲨鱼是目前已知的少数几种对癌细胞完全免疫的动物之一，鲨鱼体内的确存在某种防癌物质，鲨鱼的软骨内一种名叫“抑制新生血管生长因子”的物质能有效地防止血向癌组织供血，从而阻碍癌细胞的转移。目前欧、美等国家和地区已将其应用于临床研究中，这给癌症患者带来生命的希望。

除鲨鱼外，海洋中其他动物，如海绵、海葵、珊瑚、章鱼、乌贼、牡蛎等体内都被发现有抗癌活性物质。许多海洋植物同样也含有抗癌物质。褐藻就是提取抗癌物质的一个重要来源。褐藻中所含的大量的碘能防乳腺癌。日本妇女很少患乳腺癌大概与她们经常食用大量的海带是有关的。海带是人们熟识的褐藻。人们多只知其防治“大脖子”病的功能，却不知它也能防癌，

防止血液酸化的作用，而血液酸化是一种重要的致癌因素。

海洋中蕴藏着丰富的抗癌药物。近年来，许多科学家都把寻找抗癌药物的注意力逐渐转向海洋，科研开发手段的日趋先进将促使越来越多疗效显著的海洋抗癌药物诞生；人类向“十癌九死”的年代说再见已不再是梦想。

科学家们还从海洋中一种叫鲎的节肢动物的血液中提炼出检测细菌的试剂。

早在 4 亿多年前，鲎就活跃在远古的海洋中。鲎长相小而丑陋，长期以

来它一直被医学界所忽视。谁也未曾料到，这个小动物在最近 30 多年间突然

身价百倍，目前国际市场上每升鲎血的价格已达 1 万美元。

大家知道，绝大多数动物的血液是红色的。鲎的血液却是呈现出与众不同的蓝色，鲎的血液中没有红细胞，也没有白细胞和血小板，只有一种低级原始细胞并由其负责输送氧气，但它对细菌感染极为敏感。由此，科学家受到启发，鲎血正是他们所要寻找的试剂。经过反复试验，鲎试剂终于被研制成功。

用鲎试剂检测人体、医学器械及药品是否受到细菌侵袭。操作起来快又准确，仅 10 分钟就能得到结果。目 前已被广泛应用于病人的血液、尿液、痰、胸腹水等的诊断。值得一提的是鲎试剂对于一种能诱发淋病和脑膜炎的革兰氏阳性细菌所产生的毒素具有灵敏的检测能力。鲎试剂问世以前，医生判断脑膜炎，先要抽取脑髓液进行细菌培养，然后化验。最快也得花两天时间才能得到结果，由于诊断不及时，许多儿童被夺去幼小的生命或导致残疾。现在有了鲎试剂，就可以避免这类悲剧再度发生。科学家还发现，鲎血内所含的一种特殊蛋白质可以测定人体中维生素 BF2 的含量。用它代替以往测定的药物，不仅成本大大降低，而且结果更可靠。

世界上只有美洲鲎和中国鲎两种鲎可被用来制鲎试剂，它们分别产于北美东海岸和我国东海沿海及日本沿海等地，目前，只有中国、美国、日本等少数几个国家能生产鲎试剂。

利用海洋生物毒素还可以制成各种高效低毒药物，对人体更有益。

我们的祖先很早以前就懂得以毒攻毒的道理。的确，毒物自身往往也是很有效的药物，人类已发现许多海洋生物毒素具有很强的生理效应，利用这些毒素可以制成多种高效低毒的药物。而在众多的海洋生物毒素中，以河豚毒素最具代表性。

河豚毒素是一种高级的麻醉剂，其麻醉作用比人们熟悉的可卡因强 16 万倍。而且河豚毒素既不会在人体内积集也不会致人上瘾。此外它是有显著的镇痛效果，可被用来解除外伤和晚期癌症病人的痛苦。研究证实，河豚毒素还有止喘、镇疼作用，对治疗哮喘、百日咳、遗尿及脑外伤均有显著的疗效。河豚毒素还是公认的研究神经细胞膜生理机能的标准药物。

正因为河豚毒素具有如此神奇的功效，因而它的价格惊人。目前国际市场上每克河豚毒素标价达 5.5 万美元，可以说是一克值万金。

当然，其他的一些海洋生物毒素也以其独特功效引起了科学家的注意。变毒为利，以毒攻毒。我们相信，将会有范围更加广泛的海洋生物毒素造福于人类。

在海洋中人们还找到了“修复”人体的新材料。

虾、蟹是重要的海洋渔业资源，也是人们熟悉的美味，然而美餐之余， 谁能想到那些看似无用的虾壳和蟹壳如今在医学上已成为修复人体的新材料呢？

虾、蟹等甲壳动物的外壳中都有一种叫甲壳素的物质，甲壳素与纤维素结构十分相近。美国科学家从中得到启发，他们用甲壳素的粉末制成薄膜状

有效地保护伤口不受外界细菌侵害。当伤口愈合，新皮肤长成之后，它还能自动脱落。

美国杜邦化学公司发现甲壳素还是制造手术缝合线的极好材料。这种手术缝合线有很多优点：它能被人体吸收，病人可免除拆线之苦；它比人工合成纤维柔软，缝合容易；缝合线不会引起过敏，还可加速伤口愈合，因而， 这种手术缝合线一问世即受到医疗界的好评。

此外，海洋生物还为人类提供了骨骼的代替品。当今世界在龄人接受骨骼移植的有十万人之多。海洋中的珊瑚具有与人骨相似的结构和化学组成。于是人类又一次从海洋中找到了修复人体骨骼的材料。

在海洋中，人类找到了有助人体血压正常的代血浆。

以海星明胶为原料还可以制成海星代血浆，海星代血浆是一种桔黄色的透明液体，多年的临床试验已经证实，它安全、可靠，在治疗大出血、烫伤、烧伤及其他外伤引起的休克等症状时，通过静脉注射适量的海星代血浆，可使人体血压维持正常，增加血液中的血溶量，起到与人的血浆相类似的作用。

其实，不光是海星，在褐藻中也可以提取代血浆，并称之为褐藻胶代血浆。提取工艺简单，而且具有许多优点：和海星代血浆一样，不会在人体内沉淀、聚集；加快人体内排毒的速度，防止血液凝集；有非常明显的升压作用，使人体维持正常血压。

这些来自海洋的血液不仅以其安全可靠解除了病人及医院的后顾之忧， 而且缓解了血库血源紧张的状况。来自海洋的“血库”向人类敞开了宽阔的大门。

无边的海洋，所包含的内容是丰富的，功用也是无穷的。这座巨大的海洋药库正有待我们进一步地探索开发和利用，从而为人类造福。

“石油”一词，出自宋代大科学家沈括所著的《梦溪笔谈》一书。一直沿用到今天。而在宋之前，秦汉时期的人就把石油称为“洧水”，唐代则称之为“石脂水”。我国大约早在 2000 多年前，公元前 115 年前后就开始用钻

井的方法开采地下的石油。公元 1521 年，《蜀中广记》中记载在四川嘉州一

带从地下 1000 多米处开采出石油的事。这比美国所谓的“世界第一口油井”

还早了 300 多年。

石油是当今工业迅猛发展的一个重要保证，有人甚至称其为“工业的血液”。从近代工业的动力燃料柴油、汽油到飞机、导弹、火箭，从普通的机械仪器到特殊润滑剂，都离不开石油，正因为它的重要作用，所以，近一个多世纪来，人类都致力于石油的勘探开发。现在人类对石油资源的开发不仅仅限于陆地，在陆地上钻井采油，人们发现了陆上油田可以延伸到海底。1890 年，美国在加利福尼亚岸边建造了海岩栈桥，进行海边浅水区域的石油钻探， 自此拉开了海洋石油勘探的序幕。随着海洋石油勘探技术的提高，经过近百年的海上石油勘探工作，人们不仅发现在大陆向海洋延伸的地区蕴藏有丰富的油气资源，而且在许多水深超过 5000 米，离岸 1500 千米以上的小洋盆或边缘洋盆也找到了藏油的证据。有人估计，将来发现的油气资源藏量很有可能是 1/3 在陆上，1/3 在大陆架区，1/3 在深海和南、北极。由此看来，海洋将成为未来世界石油开采的重要基地。

那怎样才能把深藏海底的那部分油、气开采出来呢？最简单的办法是从紧靠海边的地方钻口斜井，把钻机放在岸边，利用井身的斜度使井管伸到海底的生油层，这就是最早开发海底油、气的办法。但是斜井能伸到水中的距离一般不超过数百米。所以这种办法不能根本解决问题。要想把茫茫大海底下的油、气开发出来还得另想办法，随后，人们又提出钻机搬到海上，直接钻探，要实现这一设想的关键是怎样在海上建立起一个稳固的井场。

人们首先想到的是在海滩上堆土扩大陆地，以这块陆地为海上井场。如果离岸较远，水更深些的话，就采用修建人工岛的办法来建立海中井场，通过海底管道或栈桥的油管把石油输送到岸上。这种办法都是依靠堆石填土， 虽有很好的稳定性，但是水越深越不经济，只适合近岸油田。

为了在更深的地方钻井，于是出现了与岸没有引桥相连的、孤立在海中的井场——海上固定平台。早期的海上固定平台是木结构的，到了 1947 年， 美国建成了第一座远离海岸的钢导管架桩基固定平台，它标志着海洋石油开发进入了一个新时期，人类大踏步向远海深海发展，海上石油钻井的大发展时期从此开始。

这种钢导管架桩基平台是用钢件焊接而成的，它的下部被固定在海底。到 1929 年，美国又造成了一座世界上最大的钢导管架桩基平台。这种平台虽很好的解决了钻井稳定性的问题，但随着水深的加大，它所需的钢材也在迅速增多。

之后出现的是钢盘混凝土重力式固定平台。它在防止海水腐蚀，节省钢材等方面取得了极大的突破，稳定性也有所增强，适用于风大浪急的海域。但它的重量增加得惊人。因此它的造价也很巨大。

于是人们又提出了几种颇有前途的新方案，在节省材料和性能上都有保证。其中之一便是建造绷绳塔平台。它是一种耸立于海底的塔式平台，因为平台下部桩腿横截面小，所以大大解决了节约钢材的问题，同时造价也较低。另还有一种是张力腿平台。它用若干条固定在海底的锚索把平台拉紧，象若干条张力腿，它们很好地约束了平台的升沉，摇摆。它的造价不大，而且建造在船厂进行，所以抗震能力较好，是目前最理想的海上石油生产平台。

平台建在海中或是海底呢？人们又开始思考，随着自控技术的发展和潜水器的应用，现在已出现了完全置于水下的海底采油系统装置，不过由于它的深度大大超过了一般潜水员所能下潜的深度所以其安装、维修和保养是比较麻烦的。自 1960 年美国首先研制成功这种海底采油装置后，到 1985 年全世界

已有 360 个海底采油装置活跃在海底，到 1991 年，就已达 665 个之多。我国最近建成投产的南海流花油田也采用了这种海底采油装置，其水下作业全由水下作业机器人担任，在浮式生产平台上用多功能液压系统对水下井口系统的遥控。

海底石油的开采，为人类提供了更多的能源，让人类的发展有了更强大的后盾。

在战争年代中，常有红色信号弹划破长空，或是有飞机投下照明弹，黑夜变成了白天，这些信号弹、照明弹都是用镁粉制成的。

镁是呈银白色的轻金属，比铝更轻，其密度只有铝的 1/2，而且强度大， 机械性能更好，所以人们很自然地想到用它来制造飞行器。早在 1910 年，德国就已经用镁、锌合金来制造飞机了。镁铝制成的镁合金轻盈、坚硬，更是制造飞机、舰艇、火箭、导弹和宇宙飞船外壳的重要金属材料，尤其是镁铝合金，既轻巧又耐热，在军事工业上更具特殊的意义，因而有“重要的国防金属”之称。有一组数字很能说明问题：第一次世界大战前，全世界镁的年产量不足 2 万吨，战争期间镁的年产量超过了 20 万吨，是战前的 10 倍。但是，战后其年产量又急速上升，可是战争结束后又开始回落。可见，镁在现代战争中的作用是何等的重要！

如果说钢和铝曾是 19 世纪中叶和 20 世纪初期轰动一时的金属，那么，

镁是 20 世纪中叶金属中的佼佼者。因为除了可以应用在军事工业上外，它还被广泛应用于冶金、汽车、精密机械、橡胶、有机合成等工业方面、在冶金工业上，往熔融的生铁中加入微量的镁，冷却后即得到所谓的球墨铸铁，它一改生铁的脆性，变得坚韧、耐磨，可用来代替钢材，用 1 吨镁可以炼出 1000 吨重的球墨铸铁。镁的化合物——氧化镁能耐受 2800℃的高温，是钢铁工业及其他工业中不可缺少的一种优质耐火材料，被用作高温炉衬。此外，镁还是橡胶工业上用作镇料和制造药品的材料。在机械制造工业上，镁很有替代钢、铅、锌等金属的趋势，将成为金属中的“后起之秀”。另外，人们还发现氢氧化镁是一种药型的无机阻燃剂，它可应用于塑性树脂和橡胶制品的模压加工。此外，镁对植物也很重要。

镁在地球上的贮量并不算少，已知有 200 多种矿物中含有镁，其中重要的有菱镁矿、白云石、石棉、滑石和光卤石等。但在海水中镁的贮藏量最大， 总量约为 1800 万亿吨，仅次于氯和钠，排在第三，成为地球上金属镁和镁化合物的主要来源。镁在海中主要以氯化镁和硫酸镁的状态存在。目前，世界镁的产量 60％来自海水。

人们早就利用海水来提取镁了。法国是世界上第一个尝试利用海水提取镁的国家。1885 年法国人率先采用碱性炼钢法，这种炼钢法需要高温耐火材料，遗憾的是法国缺少天然菱镁矿，于是人们在法国南部海滨建造了一座利用海水提镁的工厂，但后来因工艺设备不过关，被迫中途而废。英国与法国一样，国内也没有天然菱镁矿，所以长期以来一直在探索用海水提镁的技术， 法国的试验为英国提供了有益的经验。1928 年 8 月，英国工业化海水提镁试验获得成功，接着在东北海岸建了一座年产 1 万吨的镁砂厂。随着钢铁工业的发展，1938 年该厂年产量已达 25 万吨。

目前，全世界大约有 20 多个大型海水提镁厂，每年生产 270 万吨镁砂。

其中，美国年产 77.5 万吨，为世界第一；日本年产 70 万吨，排名第二；再

次是英国，年产 30 多万吨。而大规模地从海水中提取镁的重要方法是电解法，其工艺也并不太复杂。

美国道化化学公司的作业流程是这样的：经过过滤的海水和加入的石灰乳在搅拌下反应生成不溶于水的氢氧化镁。氢氧化镁被过滤出来后，注入盐酸，产生了氯化镁溶液，经蒸发浓缩后，再加入硫酸镁，使溶液中的钙变为不溶于水的硫酸钙而沉淀下来。滤去硫酸钙和可能形成盐的结晶的溶液，通过蒸发浓缩，氯化镁就沉淀下来，然后将这种固体烘干，送入电解池，电解成金属镁和氯气、氯转化为盐酸，金属镁定期地被运离电解池，并铸成镁锭。

从海水中提取化合物的生产过程更简单。只要先在海水中加入石灰乳，

到氢氧化镁滤饼，再注入盐酸使它失水，就可得到氧化镁。其中最关键的技术是除去海水中的杂质，特别是硼，它对镁砂质量的影响很大，因为这些杂质将影响到镁砂的耐火性能。

我国至今还没有一家利用海水提取镁砂的工厂，过去，炼钢炉的耐火砖都是用陆地产的菱镁矿加工制造的，氧化镁纯度不高，因而寿命不长。许多高纯度的镁砂是从日本进口的。

我国的冶金工业所需的镁是不能自给的，大海愿意无私向人们奉献丰富的镁和镁化合物，研究和开发海洋镁砂是当务之急。

中国古代有许多关于远海金山的传说。只是传说中的人没能经受住种种磨难，找到海中的金山。那么，大海里真的有金山吗？

1947 年 7 月 4 日，瑞典几名科学家进行了为期 15 个月的远洋考察。1948

年，当他们在红海进行考察时，发现在红海海底水深 2000 米的洼地中，存在着一种“热盐水”，这一奇特的现象使在场的科学家迷惑不解，按理海底层水的温度应在 4℃左右，而他们发现的水层温度竟达 40℃左右，含盐量反常， 超过了平均水平的 10 倍以上。经化验分析才发现海水中含有丰富的铁、铜、金、银、锌、铝、铜、锰等多种金属元素，这一发现引起了众多科学家的兴趣。

后来又有两次调查，在红海发现了 3 处水深超过 2000 米的海渊中确实存

在“热盐水”，水温可高达 56℃，含金属元素的土层一般有 20 米，甚至 100

米。目前，在红海中央裂谷处已发现了 18 个含多金属软泥的盆地。据估计， 海渊底部 10 米厚的多金属软泥中含有 2430 万吨铁，290 万吨锌、106 万吨铜、 4500 吨银、450 吨金，其黄金的品位要比陆地上的金矿高 40 倍。这是一笔多么巨大的财富啊！所以有人把海洋称作是“海底金银库”。因为除了海底软泥，还有“黑烟囱”也富含多种金属。

究竟其形成原因是什么呢？科学家们发现海底多金属软泥和海底“黑烟囱”原是一对孪生兄弟，只是由于地球地理环境不同，因而形成矿床的形态不同，它们都形成于大洋海底的隆起区——正在扩张的海底裂谷中。海底裂谷是地壳最薄的地方。在那里，熔融的岩浆不断从地球内涌出。这种来自地球内部的物质既含有多种金属，又有很高温度。当它们接近底表层时，其中的金属被析出，形成富含金属的热水溶液，并以高温液体状态向上喷出，所以人们又把这种矿床称作海底热液矿床。如果这些热液在洋底裂隙较大的地方以很高的速度喷出，它们与冷海水接触后温度将进一步降低，其中被溶解的金属便析出，最后形成一座座富含金属元素的烟囱状的堆积体，这就是海底“黑烟囱”；如果这些热液沿着裂隙上涌，与海底沉积层的软泥发生化学反应，则将以金属磁化物的形式沉淀在软泥中，形成多金属软泥。

近年来，由于不断发现大型海底热液矿床，人们展开对热液矿床的调查和开采越来越多的金属软泥，早在 1975 年，沙特阿拉伯和苏丹就成立了“红

海委员会”，并与原联邦德国普罗伊萨克公司签订了一个 2000 万美元的合同，进行可行性的开发研究。人们相继提出了开发海底热液矿床的多种方案。

上面已讲了热液矿的两种形式，一种块状一种软泥状。开发块状的热液矿，因矿石硬度高，密度大，所以开采的第一步就是把矿石捣碎。然后用运送泥浆的扬矿机或无人采矿船将捣碎了的矿石采上来。而开采金属软泥相对说来要比较容易些。首先使软泥进一步变稀，这样通过抽吸装置和吸矿管就可以把变稀的金属软泥吸入采矿船。然后除去水分，可得到多金属的浓缩物， 这些浓缩物再进行冶炼，最后提炼出各种金属物质。目前，这种开采系统正从小型采矿试验阶段进入商业性规模生产阶段。

值得注意的是，海底热液矿床是一种在不断生长的矿床。1979 年，美国的一艘潜水器在太平洋考察时，亲眼目睹了海底喷射炽热的含金属溶液的实况。根据各种数据计算，形成大型海底热液矿床的过程一般只需几十年到几百年，这也说明了海底热液矿床是可以生长的，而且速度很快，潜在的经济价值更大。

人们开采热液矿技术有待改进。现代人终会克服困难到达深海“金山”， 把传说变为现实。

长期以来，中国一直都没有核电站。1991 年 12 月 15 日 15 分，我国自行设计制造的第一座核电站——秦山核电站一次并网成功，结束了我国无核电站的历史。

自从 1954 年前苏联率先建成世界上第一座小型核电站以来，到 1991 年

底，全世界已有 420 座核电站在 26 个国家运行着。现在核电已能满足世界电力需求量的 20％左右。

核电站的燃料是铀，它是利用铀原子裂变产生巨大能量来发电的。这种能量不仅能用于发电，而且能用于运输和航空航天事业。1 吨铀燃料的能量相当于 250 万吨优质煤或是 200 万吨石油燃烧释放出来的能量。目前，燃烧煤、石油和天然气提供了世界能源的 70％—80％，而煤、石油和天然气又是宝贵的化工原料，把它们作为燃料实在可惜，如果使用铀作燃料那该是多好啊！

据估计，地球上铀的储量有几十亿吨。陆地上主要储藏的铀矿石中，可供开采的也不过 100—150 万吨。而在巨大的海洋水体中，却含有丰富的铀矿

资源。尽管每升海水中铀的含量仅有 0.033 毫克，但整个海洋的含铀量却大

得惊人，达 45 亿吨左右。所以，把海洋称为“核燃料仓库”是一点也不过分的。它完全可望成为原子能时代的真正支柱。

当然，说到提取问题总是不简单的，许多国家都对此进行研究。在本世纪 40 年代末，英国率先开始用吸附法从海水中提取铀的试验，然而由于种种原因，研究至今仍处于试验阶段。日本较之要先进些，1980 年 4 月，日本的提铀试验厂，当年提取了 5.3 千克铀，第二年又提了 7.5 千克铀，第三年竟

达到了 10 千克之多，成为世界上第一个成功开发海水铀资源的国家。从海中

提铀是十分复杂的，为了 1 千克铀就必须处理 100 万吨海水，这在技术上、设备上都遇到极大的困难。在众多的提铀方法中，只有吸附法和生物富集法还比较有前途，而其他一些可行性方法却因难以形成规模而难被人们采纳实施。

吸附是人们常见的一种物理化学现象。工业上常用它来回收少量的稀有金属。所以一开始人们就想用吸附法来进行海水提铀试验，利用某些物质吸附铀的特性，把它们作为吸附剂放到海水中吸附海水中的铀、再进行回收。这种方法的关键是能否找到一种对铀吸附力强，选择性好的吸附剂。它要求成本低，又要耐腐蚀，又能在海水中保持自己的形状，经得起海水的冲击和工艺流程中的机械压力，经过几十年的努力，人们找到了几种有希望的吸附剂。一种是无机吸附剂，重要的有方铅矿石、氢氧化钛等；一种是人工合成的有机吸附剂，主要有有机离子交换树脂、AHP 凝胶树脂、还有酰胺朊。各种不同的吸附物通过不同的原理方式在海洋铀燃料的提取中起到了巨大作用。

如今提取铀的研究有了更大进展。人们发现许多海洋生物具有富集铀的能力，一些奇特的绿藻，体内的含铀量比海水的含铀量高 1 万倍以上。为此， 德国科学家在海水里培养了一些特殊的吸铀海藻，钠被吸附在海藻上，采用离子交换法便可把铀从藻类中分离出来。这种方法具有选择性好，容易提取， 价格便宜等特点，为海水提铀开辟了一条重要途径。

海水提铀的小规模试验早已获得成功，日本计划在 2000 年建造一座年产

1000 吨的海水提铀工厂，德国也曾计划在 2005 年建造一座年产 130 吨的制取铀化物的提铀工厂。海水提铀的前景是非常光明的。

铀是核工业的重要原料，它在海洋中的贮藏量是陆地上的 1000 倍，如果

把这些铀用作轻水堆的燃料，能发出 80 万亿吨煤才能发出的热量。而铀并非

燃料。海水中锂的含量为 0.17 毫克/升，海水中锂的储存量比陆地上大 25000

倍，估计约有 2300 亿吨，海水中的重水浓度为 159 毫升/升，储存量大约有

200 万亿吨。

这些都充分的证明了海洋是“核燃料仓库”这一事实。这些丰富的核原料都在激励着人类不断地研究它、开发它，总有一天，这最巨大的核原料将为人类所用、为人类造福。