丁 娟

(中國海洋大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 青島 266100)

日本深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展動向及對我國的啟示＊

丁 娟

(中國海洋大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院 青島 266100)

深層海水產(chǎn)業(yè)是繼天然資源(黃金)、石油(黑金)及環(huán)保產(chǎn)業(yè)(綠金)之后,21世紀(jì)備受注目的“藍(lán)金”。目前,國際上深層海水產(chǎn)業(yè)化開發(fā)最為成功的國家是日本,其產(chǎn)品遍布水產(chǎn)、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、能源等多個領(lǐng)域,2007年深層海水相關(guān)產(chǎn)品的銷售額高達(dá)400多億日元。文章從不同的角度介紹分析了日本深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一般情況與最新動向,希望對我國海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和海洋技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)建設(shè)起到一定的啟發(fā)和借鑒作用。

日本;深層海水;產(chǎn)業(yè)化;發(fā)展動向;啟示

在石油和陸地礦產(chǎn)日益衰竭的背景下,深海作為資源寶庫受到人們的關(guān)注和重視。除了深海油氣田的商業(yè)開發(fā)外,深層海水以其低溫性、清潔性、營養(yǎng)性成為備受矚目的重要綠色經(jīng)濟(jì)資源。目前,日本是國際范圍內(nèi)對深層海水進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)最成功的國家。文章首先介紹了深層海水的定義與特征,然后從深層海水取水設(shè)施建設(shè)、多元化產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域以及國家創(chuàng)新系統(tǒng)建設(shè)3個角度分析日本深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的特點(diǎn)與最新動向,以期對我國海洋資源的開發(fā)與利用起到一定的啟發(fā)和借鑒作用。

1 深層海水的定義與特征

地球上總儲水量的97%是海水,深層海水大約占93%。隨著人類經(jīng)濟(jì)活動的活躍與地球資源的枯竭,深層海水作為一種清潔的、可循環(huán)使用的重要經(jīng)濟(jì)資源受到人們的關(guān)注和重視。

深層海水或者海洋深層水,對應(yīng)的英文名稱為deep ocean w ater或deep sea w ater,是指自大陸架到海面上太陽光照射不到的深度位置的海水,目前并沒有明確的定義,一般是指深度200 m以下的海水[1]。

深層海水含有大量氮、磷和硅等無機(jī)營養(yǎng)鹽。由于沒有充分的光照,生活在深層海水中的生物幾乎不會發(fā)生光合作用,浮游生物所必需的氮、磷和硅等無機(jī)營養(yǎng)鹽,未經(jīng)消耗被蓄積在海水之中[2]。此外,在長年不見陽光的深海,溫度低而穩(wěn)定。海水中均勻含有60多種礦物質(zhì),歷經(jīng)千百年的歲月流逝,海水中各種成分相對穩(wěn)定[3](表1)。

表1 深層海水的特性總結(jié)

續(xù)表

目前,世界上開發(fā)和利用深層海水的國家和地區(qū)有美國、日本、挪威、韓國和我國的臺灣省。其中,美國是最早開發(fā)利用深層海水的國家。1974年,美國在夏威夷建立了一個州立自然能源研究所,開始從理論上探討對海洋深層水的利用。從1980年起,美國開始利用深層海水與表面海水的溫差進(jìn)行發(fā)電,后又進(jìn)行了小規(guī)模的海藻類和深海魚類養(yǎng)殖實(shí)驗(yàn)。日本對于海洋深層水的利用開發(fā)起步較晚,但發(fā)展很快,產(chǎn)業(yè)化做得最成功。挪威對深層海水的研發(fā)則是偏重于環(huán)保思維,進(jìn)行利用深層海水之特性減少大氣中二氧化碳以達(dá)到減緩溫室效應(yīng)的研究。我國臺灣省效仿日本模式,自2005年以后也開始大規(guī)模推進(jìn)深層海水的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)和應(yīng)用。臺灣學(xué)者稱深層海水產(chǎn)業(yè)是繼天然資源(黃金)、石油(黑金)及環(huán)保產(chǎn)業(yè)(綠金)之后,21世紀(jì)引人注目的“藍(lán)金”[4]。

2 日本深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的動向分析

日本是世界上深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最為成功的國家。日本政府在1971年成立國家海洋科學(xué)技術(shù)中心,著手進(jìn)行深層海水產(chǎn)業(yè)化利用的技術(shù)研究,商業(yè)化開發(fā)始于1986年,相關(guān)產(chǎn)品如飲料水、化妝水和深海藻類等在1996年面市[5]。之后日本在高知、富山、沖繩和北海道等地相繼建立了16所深層海水探取基地[6]。2007年,與深層海水相關(guān)的產(chǎn)品銷售額達(dá)到400多億日元[7]。文章以下從取水設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域分布、技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)系統(tǒng)等角度對日本深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的特點(diǎn)與動向進(jìn)行分析。

2.1 日本深層海水的取水設(shè)施建設(shè)

在日本,開發(fā)深層海水的地區(qū)從北到南都有[8]。截至2009年5月,日本共建設(shè)了16處深層海水取水分水設(shè)施。

高知縣是全日本最早開發(fā)深層海水的地區(qū),也是日本最優(yōu)質(zhì)的深層海水之一。日本政府于1989年在高知縣室戶市三津地區(qū)鋪設(shè)了第一條深層海水取水管線,并且開始對深層海水清潔性用途的商業(yè)開發(fā)。1995年10月開始向民間供水,有關(guān)深層海水的衍生產(chǎn)品如飲料、化妝品、沐浴品、日本酒、醬油和面包等也開始陸續(xù)開發(fā)上市。1996年高知縣的深層海水營業(yè)額為1.6億日元,2000年迅速增長到100億日元,2007年,高知縣與深層海水相關(guān)的產(chǎn)品銷售額已達(dá)到150億日元[7]。

富山縣是日本最重要的深層海水研發(fā)重鎮(zhèn)。2004年4月在日本水產(chǎn)廳支援開發(fā)計(jì)劃的資助下,日本在富山縣高岡地區(qū)鋪設(shè)了深層海水取水管道,生產(chǎn)經(jīng)過加工處理的5種水(深海海水原水、經(jīng)滲透處理的淡水與濃縮鹽水、經(jīng)電子透析處理的淡水與濃縮鹽水)。目前高岡地區(qū)已經(jīng)擁有4座工廠、2座水產(chǎn)物養(yǎng)殖基地和1個研究所,此外還有世界上第一個利用深層海水的綜合醫(yī)療設(shè)施,以及各種民間經(jīng)營的利用深層海水的醫(yī)療、賓館和住宅設(shè)施,與富山縣的高等院校一起組成了日本最重要和規(guī)模最大的深層海水研究基地。

沖繩縣的兩條深層海水取水管線是目前日本日產(chǎn)能最大的取水管,該管線于2000年6月在沖繩縣久米島鋪設(shè),日取水能力達(dá)13 000 m3。提取上來的深層海水主要用于蝦類的種苗養(yǎng)育以及葉類蔬菜的種植技術(shù)改良。

2.2 日本深層海水的多元化產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域

日本對深層海水的開發(fā)利用是從對海水進(jìn)行脫鹽、制取飲用水開始的,逐漸擴(kuò)大到利用深層海水高純度特性制造飲料、食品、化妝水以及用于健康醫(yī)療和深海水產(chǎn)種苗的培育,其多元化的產(chǎn)業(yè)化分布領(lǐng)域見表3與圖1。

表2 日本深層海水3個主要取水點(diǎn)的規(guī)模比較

目前日本的深層海水使用分為兩類:一類是日產(chǎn)量達(dá)到1 000 t以上的;另一類是日產(chǎn)量只有數(shù)百噸的。前者是日本水產(chǎn)廳的支持項(xiàng)目,主要用于水產(chǎn)業(yè);后者則運(yùn)用于飲用水、化妝品、沐浴品和農(nóng)業(yè)等多種用途[9]。

目前,日本在利用深層海水生產(chǎn)日常食品與飲料方面發(fā)展迅猛。深層海水相關(guān)制品已經(jīng)融入人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。在一般食品方?有面包、糕餅、冰、豆腐、腌漬品、醬油、調(diào)味品、蛋和納豆等;在酒類及飲料方面,有日本酒、燒酒、礦泉水、瓶裝水、清涼飲料、健康飲料、茶飲料和茶包等;最近甚至出現(xiàn)以深層海水做成的零食,如六花亭制造的白樺羊羹、泡面、餅干及布丁等,創(chuàng)造了相當(dāng)高的經(jīng)濟(jì)效益[10-13]。

2.3 日本深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的國家技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)建設(shè)

日本正式開始進(jìn)行深層海水研究始于20世紀(jì)70年代。在石油危機(jī)和國內(nèi)資源貧乏的雙重背景下,日本將科學(xué)技術(shù)研究的重點(diǎn)寄托在海洋尤其是深海領(lǐng)域,以海洋科學(xué)技術(shù)中心為主,為進(jìn)行海洋基礎(chǔ)和實(shí)用研究布置了強(qiáng)大的陣容[14]。

日本政府在1971年設(shè)立了海洋科學(xué)技術(shù)研究中心,開始對深層海水進(jìn)行技術(shù)研發(fā)活動。1986年,研究中心開始了一個為期5年的深層海水產(chǎn)業(yè)化利用研究項(xiàng)目,1989年,中心在高知縣建成了第一個深層海水取水及試驗(yàn)設(shè)施。1993年開始對深層海水進(jìn)行多用途的商業(yè)開發(fā)[15]。

2004年開始,日本水產(chǎn)廳開始在富山縣高岡地區(qū)建設(shè)深層海水研究基地,目前已經(jīng)形成包括4座工廠、2座海洋生物養(yǎng)殖基地、1個研究所、1個深層海水綜合醫(yī)療設(shè)施以及眾多民間機(jī)構(gòu)組成的完備的深層海水研發(fā)生產(chǎn)體系。日本整體也形成了以富山縣為重點(diǎn),以其他15處取水地為節(jié)點(diǎn),輻射南北,綜合各類研發(fā)機(jī)構(gòu)和民間企業(yè)構(gòu)成的深層海水國家創(chuàng)新系統(tǒng)。表4和表5分別列出了深層海水創(chuàng)新體系中,具有代表性的研究機(jī)構(gòu)和民間企業(yè)。

表4 日本境內(nèi)進(jìn)行深層海水產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的代表性機(jī)構(gòu)

日本深層海水產(chǎn)業(yè)的國家創(chuàng)新系統(tǒng)也呈現(xiàn)出政府推動、政策扶持以及民間參與的特征。以1998年日本科學(xué)技術(shù)廳下達(dá)的“海洋深層水的特性與機(jī)能研究”課題為例,該課題分為4個重要的子課題,分別是:深層海水的特性評估研究;深層海水在食品應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)能研究;深層海水在生物生產(chǎn)領(lǐng)域的機(jī)能研究;深層海水在保健應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)能研究。這4個子課題又分別由“產(chǎn)官學(xué)”不同機(jī)構(gòu)聯(lián)合共同完成(表6)。其中,日本國家級研究機(jī)構(gòu)3家,大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)5家,公共測試機(jī)構(gòu)4家,民間企業(yè)2家,足以體現(xiàn)日本深層海水國家創(chuàng)新系統(tǒng)構(gòu)成的多層次性和完善性。

表5 日本境內(nèi)從事深層海水相關(guān)業(yè)務(wù)的著名企業(yè)

表6 日本科學(xué)技術(shù)廳“海洋深層水之特性與機(jī)能研究”課題研究(1998—2000年)[15]

日本深層海水國家創(chuàng)新系統(tǒng)在“官產(chǎn)學(xué)”三者的有效結(jié)合和政府的大力扶持下,技術(shù)創(chuàng)新成果和專利申請數(shù)連年增長(圖3),深層海水的多元化商業(yè)發(fā)展也已經(jīng)具備相當(dāng)規(guī)模[16]。

圖3 日本深層海水(非水產(chǎn)領(lǐng)域)相關(guān)專利申請數(shù)

目前,日本深層海水產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的新動向主要體現(xiàn)在兩點(diǎn):一是降低深層海水抽取與運(yùn)輸?shù)某杀?從而讓深層海水作為日常生活用水進(jìn)入每一戶普通家庭;二是利用抽取的深層海水培養(yǎng)海洋表層浮游生物,其吸收二氧化碳的特性可以減少日本的碳排放。

3 日本深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展對我國的啟示

隨著陸地資源及陸域可開發(fā)空間的不斷減少,海洋作為社會、經(jīng)濟(jì)以及生命支持系統(tǒng)的地位更加突出。在資源稀缺與經(jīng)濟(jì)全球化的背景下,有很多國家把開發(fā)深海資源放在國家戰(zhàn)略層面上組織實(shí)施。日本深海海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展案例已經(jīng)給我們提供了開發(fā)海洋資源的成功典范。

與石油和礦物等傳統(tǒng)資源不同,深層海水對環(huán)境沒有破壞作用,是真正的綠色天然資源。我國臺灣省東部位于大陸架邊緣,具有開發(fā)深層海水得天獨(dú)厚的自然條件。臺灣自2005年4月頒布《深層海水資源利用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策綱要》,學(xué)習(xí)日本模式,結(jié)合政府與民間的力量,發(fā)展臺灣島的深層海水產(chǎn)業(yè)[17]。我國大陸地區(qū)雖然海岸線漫長,但是根據(jù)海域水深及地形特征,只有南海區(qū)域具備發(fā)展深層海水產(chǎn)業(yè)的自然條件。大陸地區(qū)也尚未開展針對深層海水的專門研究。

整體來看,日本深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的成功案例對我國的啟示和借鑒主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

(1)深層海水是繼南海油氣田之后南海領(lǐng)域另一值得關(guān)注的重要深海經(jīng)濟(jì)資源。我國是一個水資源短缺、水旱災(zāi)害頻繁的國家,如果按水資源總量考慮,水資源總量居世界第六位,但是我國人口眾多,若按人均水資源量計(jì)算,人均占有量只有2 500 m3,約為世界人均水量的1/4,在世界排第110位(按149個國家統(tǒng)計(jì),統(tǒng)一采用聯(lián)合國1990年人口統(tǒng)計(jì)結(jié)果),已經(jīng)被聯(lián)合國列為13個貧水國家之一。隨著經(jīng)濟(jì)增長和城市化進(jìn)程的發(fā)展,我國對水資源短缺的現(xiàn)狀將會更加嚴(yán)重。

南海是我國瀕臨最大的海,面積約350萬m2,平均水深為1 212 m,最大水深為5 377 m。根據(jù)日本深層海水發(fā)展的經(jīng)驗(yàn),我國海南島以及中沙群島、南沙群島等都具備汲取深層海水的天然優(yōu)勢。南海不僅具有豐富的油氣資源和天然氣水合物資源,其巨大的深層海水含量是不容忽視的重要經(jīng)濟(jì)資源。日本汲取的深層海水約有70%用于飲用水生產(chǎn),如果我國能對南海的深層海水進(jìn)行戰(zhàn)略規(guī)劃與產(chǎn)業(yè)化利用,將會在很大程度上緩解我國的水資源短缺現(xiàn)狀。

(2)日本深層海水產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的國家創(chuàng)新體系建設(shè)值得我們學(xué)習(xí)借鑒。在深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中,日本的國家創(chuàng)新體系充分體現(xiàn)了“產(chǎn)學(xué)官”三者密切結(jié)合的特色。

①大學(xué)與科研機(jī)構(gòu)在深層海水國家創(chuàng)新體系中發(fā)揮了重要功能。如,日本在富山縣建立深層海水研究基地,在16個深層海水取水地都建有深層海水研究所,這些研究院所與當(dāng)?shù)氐拇髮W(xué)一起對深層海水特性的基礎(chǔ)研究發(fā)揮了重要作用。

②企業(yè)在深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中也發(fā)揮了重要的主體作用。如,專門從事深層海水取水及分水設(shè)施規(guī)劃、設(shè)計(jì)及施工的清水建設(shè)株式會社,生產(chǎn)飲用水的三浦DSW株式會社,以及生產(chǎn)食用鹽、化妝品等的Bio M arine公司等,這些公司的研發(fā)力量和生產(chǎn)制造對深層海水的多元化商業(yè)發(fā)展起了重要的推動作用。

③日本政府在深層海水產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中也發(fā)揮了積極作用。如,日本政府在1971年設(shè)立了海洋科學(xué)技術(shù)研究中心,開始對深層海水進(jìn)行技術(shù)研發(fā)活動。1986年,研究中心開始了一個為期5年的深層海水產(chǎn)業(yè)化利用研究項(xiàng)目,從1989年開始,政府積極推動,在高知等地區(qū)分別建設(shè)了16處深層海水抽取設(shè)施。此外,日本政府在深層海水科研項(xiàng)目的資金支持、成果轉(zhuǎn)化以及民間企業(yè)參與等方面都發(fā)揮了強(qiáng)大的扶持作用。

[1] TAKAHASH IM M.Deep ocean water as our next natural resource[M].Terra Scientific publishing Company,Tokyo,2000.

[2] 中島敏光,豊田孝義.海洋深層水利用による海域の肥沃化[J].海洋科學(xué)技術(shù)·ンター試験研究報(bào),1979(3):117-125.

[3] JERLOV N G.Marine optics[M].Am sterdam:Elsevier Scientific Publishing Company,1976.

[4] Liu T-K,Hw ung H-H,Yu J-L,et al.Managing deep ocean water development in Taiwan:experiences and future challenges[J].Ocean&Coastal Management 2008.51(2):126-140.

[5] 中島敏光,豊田孝義.海洋深層水の資源的価値とその利用[J].月刊海洋,1994(26):133-138.

[6] Pi-feng Hsieh,Yan-Ru Li.A cluster perspective of the development of the deep ocean water industry[J].Ocean&Coastal Management,2009(52):287-293.

[7] TA KAHASH IM M.Large scale multi-step resource utilization of deep sea water[EB/OL].(2008-12-20)[2010-07-08].http://www.dsw.org.tw/about.aspx.

[8] NA KASONE T.A KEDA S.The app lication of deep sea water in Japan[J].UJNR Technical Report,1999(28):69-75.

[9] 渡辺 貢.海洋深層水を使用した魚類飼育[J].月刊海洋,2000(22):62-68.

[10]中川光司,浮田和彥,中島 宏.海洋深層水を材料にした清涼飲料とドリンク剤の開発[J].月刊海洋,2000(22):95-100.

[11]中川光司,前賀一泰,中島 宏.海洋深層水から塩とにがりの抽出[J].月刊海洋,2000(22):128-132.

[12]久武陸夫.海洋深層水の発酵食品への利用[J].月刊海洋,2000(22):139-145.

[13]高橋正征.海にねむる資源:海洋深層水[M].東京:あすなろ書房,2000:189.

[14]本間琢也,梶川武信,谷辰夫.エネルギーをつかむ-明日の人類のために-[M].東京:講談社,1979.

[15]陳仁仲.日本深層海水產(chǎn)業(yè)化利用之研發(fā)課題探討[EB/OL].(2004-03-31)[2010-07-08].http://www.wpeiic.ncku.edu.tw.

[16]中島敏光.21世紀(jì)の循環(huán)型資源·海洋深層水の利用[M].東京:緑書房,2002:95-105.

[17]高怡萍,蘇娟儀.新世紀(jì)深海藍(lán)金榮景無限:廖宗盛副署長談深海利用與開發(fā)利基[J].節(jié)水季刊,2007(46):2-5.