凌　夫

我們平常接觸到的海水，只是占全部海洋極少部分的表層水?，F(xiàn)在，存在于表層水之下的大量海水——“海洋深層水”的相關(guān)研究正在進行當中。

流動在深海的終極海水

各式各樣利用潔凈的海洋深層水制造的商品正陸續(xù)被開發(fā)出來。近年來，“海洋深層水”被視為新興的海洋資源而備受矚目。

什么是海洋深層水?一般來說，水深超過200米的深海中的海水即被稱為海洋深層水。海洋深層水占所有海水量約93％，含量相當大。

水深200米以內(nèi)、會被太陽加溫的海水是表層水。冬季，表面的海水會因大氣而降溫，并和下方的海水混合，但在太平洋溫帶區(qū)，混合的深度也只達水深200米以內(nèi)，表層水和深層水并不會混合。

表層水和深層水最大的不同是：深層水比表層水要潔凈許多。這是因為表層水所接觸到的工業(yè)排水、生活排水及河川的影響等，幾乎都不會波及深層，而且由于水深200米以下的地方，光線幾乎照射不到，光合作用無法進行，植物性浮游生物處于休眠狀態(tài)而停止增殖。

日本科學(xué)家首先從掌握海洋深層水的特性開始，在1989年就順利地利用取水管取得深層水。日本科學(xué)家表示，日本附近的表層水持續(xù)遭受污染，但海洋深層水卻是未受污染的、極為潔凈的海水。一般來說，普通的天然鹽會有一點點的顏色，但利用深層海水制出的鹽卻是純白的，這是因為不含有雜質(zhì)的關(guān)系。

此外，深層水一整年水溫都很低而且非常穩(wěn)定，包含鎂、鈣在內(nèi)的約60種礦物質(zhì)都以良好的平衡狀態(tài)存在，而且氮、磷、硅、硝酸等無機營養(yǎng)鹽較表層水含量高出數(shù)倍到數(shù)十倍。這是因為深層水中無法進行光合作用，因此植物性浮游生物所需的必要營養(yǎng)鹽——氮、磷、硅、硝酸等不會被消耗而大量累積，這種深層水所具有的特性被稱為“無機營養(yǎng)豐厚性”。

關(guān)于海水的研究

早在17世紀，人們還普遍認為只有表面海水是咸的。1673年，波義耳發(fā)表了他研究海水濃度的著名論文，指出所有深度的海水都含有鹽分，從而改變了當時認為只有表面海水是咸的看法。

1772年，拉瓦錫通過化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)海水中含有多種碳酸鹽、鈉鹽、鎂鹽等成分。到1865年，人們已經(jīng)從海水中分析出了27種元素。現(xiàn)在人們已經(jīng)知道，海洋中所儲各種礦物質(zhì)約500億噸，若鋪于地面，則厚達200米；若裝火車，其長度可從地球到太陽。海洋每年可生成1600萬噸有價值的工業(yè)原料。

長期以來，人們認為大洋深處充滿4℃的海水，直到19世紀40年代，通過當時多次的溫度觀測，人們發(fā)現(xiàn)大洋溫度會隨深度而逐漸降低，水溫在深層降到1℃左右，在高緯度地區(qū)的深層可達到0℃左右。這樣，長期流傳的錯誤觀點被摒棄了。

19世紀，科學(xué)家福布斯發(fā)現(xiàn)生物種類隨深度增加而不斷減少，提出在海面600米以下沒有動物存在。人們在相當長的時間內(nèi)對福布斯的觀點深信不疑，因為既然深層海水被認為是停止不動的，其溶解氧將因得不到補充而消耗殆盡；另外估計動物也難以承受深層海水的高壓環(huán)境。后來由于多次從海洋深處發(fā)現(xiàn)動物，他的這種論點才開始動搖。

此外，一直以來，科學(xué)家們認為，鑒于海水是藍色的，那么海洋生物的保護色應(yīng)該也是藍色的，但最近科學(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn)，一條在深海里游弋的魚，如果想讓捕食它的捕食者對其視而不見，它體表的保護色應(yīng)該是紅色，而不是與海水一樣的藍色。美國杜克大學(xué)的約翰森通過一個研究光線如何在海水中傳播的數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn)，在海平面20米以下的海水里，紅色光線非常均勻地向四周散射。因此，盡管在接近海平面的海水中，藍色的魚更不容易被發(fā)現(xiàn)，但在深度大于20米的海水中，紅色的魚更不大可能被捕食者發(fā)現(xiàn)。

約翰森說，這個發(fā)現(xiàn)使我們更好地理解了這樣一個事實：金槍魚等生活在接近海平面海水中的海洋動物大多是藍色的，而蝦等生活在深海里的海洋動物一般是紅色的。

結(jié)冰的海水變淡水?

每到冬季，結(jié)冰是不可避免的。海水結(jié)成海冰后，其運動時的推力和撞擊力都是巨大的，1912年4月發(fā)生的“泰坦尼克”號客輪撞擊冰山，遭到滅頂之災(zāi)，是本世紀海冰造成的最大災(zāi)難之一。

但航海者都知道海冰有一種有益的特性，就是海冰所含的鹽度比海水要低得多。海冰年代越老，冰中的鹽分就越少，年代久遠的海冰頂部幾乎全是淡水冰，能夠溶化飲用。為什么海冰會淡化呢?冰是單礦巖，不能和它物共處。水在結(jié)晶過程中，會自動排除雜質(zhì)，以保持其純潔。因此，海水凍結(jié)時產(chǎn)生的冰晶是淡水冰。但是，結(jié)冰過程往往較快，會使一些鹽分以“鹽泡”的方式保存在冰晶之間，冰晶外壁也黏附上一些鹽分，所以海冰實際上不是淡水冰，還是有咸味的，海冰比海水的鹽度顯然小得多。冰晶間的鹽泡不是靜止不動的，它的濃度高而比重大，因重力而沿冰晶間隙下墜。因此海冰頂部要比底部淡。

留在冰塊里的鹽泡，在氣溫升高到溶點時，往往互相溝通，使鹽汁漏出于冰塊之外，這時海冰表面千瘡百孔。隔年海冰在夏天就因這個緣故排出鹽水，經(jīng)過若干年后，多年海冰就會變成淡水。

在我國西北地區(qū)，有一些地方干旱并且水質(zhì)苦咸，人們的辦法就是在冬天將冰放在水窯里，春暖花開后，冰就會化成淡水，經(jīng)這種方法淡化的水，鹽度比平常的水低了60％至80％。

另外，海冰的抗壓強度主要取決于海冰的鹽度、溫度和冰齡。通常，新冰比老冰的抗壓強度大，低鹽度的海冰比高鹽度的海冰抗壓強度大，所以海冰不如淡水冰密度堅硬。

在一船情況下，海冰堅固程度約為淡水冰的75％，人在5厘米厚的河冰上面可以安全行走，而在海冰上面安全行走則要有7厘米厚的冰。當然，冰的溫度愈低，抗壓強度也愈大。1969年渤海特大冰封時期，為解救船只，空軍曾在60厘米厚的堆積冰層上投放30公斤炸藥包，結(jié)果還沒有炸破冰層。

海冰膨脹的壓力造成的破壞也很大。經(jīng)計算，海冰溫度降低1．5攝氏度時，1000米長的海冰就能膨脹出0．45米，這種脹壓力可以使冰中的船只變形而受損；此外，還有冰的豎向力，當凍結(jié)在海上建筑物的海冰，受潮汐升降引起的豎向力，往往會造成建筑物基礎(chǔ)的破壞。

海水飛沫能夠清潔大氣

海水的咸味和腥味都是讓人感覺不舒服的，但是科學(xué)家最近卻發(fā)現(xiàn)，來自海水的含鹽水氣就是大氣的清潔劑，海水對凈化空氣來說用處非凡。

一般說來，只有當云層變得足夠大、云層中的顆粒足夠多，并能使水分積攢成大水滴時才能形成降雨。但是以色列研究人員研究發(fā)現(xiàn)，這里的云層并沒有大到以前預(yù)計的程度就開始降雨。研究人員分析認為，海水水氣中的鹽分加速了這種降雨過程。

進行這項研究的羅森菲爾德說，從這種空氣凈化中可以得出結(jié)論，我們呼吸的空氣之所以是新鮮的，是因為海水是咸的。實際上，大氣低空的

所有污染物質(zhì)都是被海水的這種凈化作用凈化掉的，這也是大海附近天空總是顯得那么藍、那么凈的原因。

羅森菲爾德解釋說，受污染空氣中的懸浮顆粒會吸收空氣中的水分，使水分與懸浮顆粒一起停留在空氣之中，而不是以雨滴的形式及時落到地面，從而延緩了降雨的過程。但是來自海水的水氣鹽分會使空氣中的水氣凝結(jié)形成水滴，并與懸浮顆粒小滴結(jié)合在一起，形成降雨。降雨的過程正是清理大氣污染的過程。

用鹽的幫助進行人工降雨已經(jīng)不是什么新鮮的發(fā)現(xiàn)，此前人們也曾試圖用鹽來輔助進行人工降雨，但是人們并不知道鹽加速降雨的過程卻是在海上的自然狀態(tài)下發(fā)生的。夏威夷地球物理學(xué)家約翰·N·波特介紹說，早在上個世紀50年代，有關(guān)專家就提出了用鹽進行人工降雨的構(gòu)想，但是70年代的研究似乎表明，鹽分在降雨過程中的作用不是很重要。

科學(xué)家認為，既然海上自然狀態(tài)下能夠形成降雨，那么在陸地上也能夠以這種方式進行人工降雨。實際上，以色列科學(xué)家已經(jīng)開始利用死海的鹽水進行凝結(jié)云層試驗?？茖W(xué)家認為，沙漠的存在是因為大氣中缺少云彩和水氣。不管在哪兒，只要有適當?shù)脑茖樱}分降雨方法就可以用來進行人工降雨。

海水多含鐵，可緩解溫室效應(yīng)。日本水產(chǎn)綜合研究中心的研究還發(fā)現(xiàn)，適當增加海水的鐵含量，可增強海水對二氧化碳的吸收，從而起到緩解地球溫室效應(yīng)的作用。

海面上的浮游植物和普通植物一樣，通過吸收二氧化碳進行光合作用。浮游植物增加，大氣中溶人海洋的二氧化碳量也會隨之增加。然而，許多海域缺乏進行光合作用所必不可少的鐵，導(dǎo)致浮游植物無法生長。

研究小組在北太平洋的阿留申群島海域，投撒了850公斤硫酸鐵。結(jié)果，實驗海域的葉綠素濃度從每升0．7微克增至每升18微克，而葉綠素濃度則是表明浮游植物量的重要指標。這樣，增加的浮游植物大量消耗了溶在水中的二氧化碳，從而大大提高了海水對二氧化碳的吸收。

研究人員稱，雖然增加海水鐵含量可提高海水對二氧化碳的吸收量，但此舉對于生態(tài)體系的影響尚不清楚。

生命并不起源子海水?

對于今天的生命來說，鹽溶液是一種理想的生存環(huán)境，但科學(xué)家實驗研究發(fā)現(xiàn)，原始的細胞膜在淡水中比在咸水中易于組裝，由此得出了“生命并不起源于海水”的結(jié)論。這個研究喻示生命起源于早期大陸的淡水湖中，而不是潮汐池或深海中。

大多數(shù)有關(guān)生命起源的假說，都認為生命的起源需要有一個閉合的膜或小泡，以保護早期的能自我復(fù)制的化學(xué)鏈。研究發(fā)現(xiàn)，簡單的膜在淡水中能夠輕易地形成，而在咸水中則會破裂。為了研究在什么情況下能夠結(jié)合形成最早的細胞，美國的科學(xué)家將它們置于不同的溶液中。在溶有少量酒精的水溶液中，物質(zhì)能夠形成穩(wěn)定的小泡。但是，在有鹽度的水中，這些膜便開始分解。亞利桑那州州立大學(xué)的地質(zhì)學(xué)家說，地球早期海洋的鹽濃度是今天的兩倍，這對于可以存活下去的細胞的起源更為困難，大量的鹽分向陸地上堆積，使得海水的鹽度隨著時間的推移而降低。在逐漸淡化的水中，生命起源了。