具体描述
《我国海水利用产业化研究》内容简介：区域海洋经济是应用经济学的分支之一，是开拓性的研究工作。区域经济学是从宏观角度研究不同的区域经济发展及其相互联系的决策性科学，其“不同区域”多以陆域为落脚点。我们的研究特色是把落脚点放在海上，主要是围绕着海洋资源开放活动而形成的物质生产和非物质生产部门（包括海洋运输、海洋水产、海洋油气、滨海旅游、新兴海洋产业等）的空间布局、产业结构演变规律等展开研究。《我国海水利用产业化研究》是我们坚持海洋区域经济研究的另一项阶段性成果，是对我国海水利用产业化研究的系统总结和思考。
海洋深层水资源开发与可持续利用 内容提要： 本书深入探讨了海洋深层水的独特价值、开发利用的工程技术挑战以及在全球可持续发展背景下的战略意义。海洋深层水（Deep Sea Water，DSW），通常指水深200米以下，水温稳定在10-15℃的冷水团，蕴含着丰富的矿物质和溶解氧，是地球上尚未被充分开发的宝贵自然资源。本书系统梳理了国际上深层水资源的分布、勘探方法，并重点聚焦于其在海水淡化、海洋能开发、生态农业、健康饮品以及高端生物医药等前沿领域的应用潜力与技术瓶颈。全书理论与实践并重，旨在为海洋工程、环境科学、资源管理及产业投资决策者提供一套全面的技术蓝图和战略参考。 --- 第一章：海洋深层水的界定、形成机制与全球分布 1.1 海洋深层水的科学定义与特征 本章首先界定了海洋深层水的物理、化学特性。详细阐述了水深200米以下水团的定义标准，强调其关键特征——恒温性（Thermal Stability）和高矿物质含量（High Mineral Content）。通过对温度、盐度、溶解氧（DO）、营养盐（如硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐）及微量金属元素的长期观测数据分析，构建了深层水水团的“指纹图谱”。对比了热带、温带和寒带海域深层水的差异性，为区域性资源评估奠定了基础。 1.2 深层水环流动力学与资源再生成因 深入解析了驱动深层水运动的全球海洋热盐环流（Thermohaline Circulation, THC）机制。阐述了表层水冷却、密度增加后下沉，并在深海区域缓慢水平迁移的过程。本节结合现代海洋环流模型（如OCMIP-2），模拟了全球主要深层水源地的形成周期和资源储量估算。重点讨论了由于气候变化，特别是极地冰盖融化对深层水流速和化学性质可能带来的长期影响，强调其资源的“可再生性”与“缓慢再生性”。 1.3 全球主要深层水资源勘探与潜力评估 系统回顾了日本、夏威夷、韩国、台湾、挪威等在深层水资源开发方面的前沿勘探工作。通过GIS空间分析技术，绘制了全球具有商业开发价值的深层水潜力区地图，评估了不同区域水温梯度、水质稳定性和管道敷设难度的差异。特别对西太平洋深海盆地和南大洋深水区的资源密度进行了详细的量化分析。 第二章：深层水高效提取与输送工程技术 2.1 大规模深层水取水系统设计与优化 本章聚焦于深层水商业化应用中的核心工程——取水管道系统的建设。详细介绍了刚性管道（Rigid Pipe）、柔性管道（Flexible Riser）和系泊式（Moored）取水系统的结构特点、材料选择（如高强度聚乙烯PE100、玻璃钢FRP）及其在深海高压、腐蚀环境下的耐久性评估。阐述了如何通过流体力学优化设计，最小化泵送能耗，实现稳定、大流量的取水目标。讨论了取水口的设计策略，以避免污染上泛的表层水和沉积物的回流。 2.2 深层水提升与泵送能耗控制 深层水提升是能源密集型环节。本节对比分析了传统机械泵（如潜射式轴流泵、螺旋泵）与海洋温差能驱动的提升系统的能效比。重点探讨了利用深层水与表层水的温差进行海洋温差能（OTEC）发电，并将部分电力反哺用于水泵运行的“能源耦合”模式，以实现能源自给自足的经济性突破。 2.3 腐蚀与生物污损的预防与控制 深海环境对管道材料的腐蚀性极强。本章深入分析了氯离子腐蚀、电化学腐蚀的机理，并介绍了阴极保护技术、防腐涂层（如环氧粉末涂层、煤焦油胺涂层）的应用效果。同时，针对深海生物附着（Biofouling）问题，提出了低能耗的超声波清洗和间歇性脉冲电流防护方案，确保长期运行的可靠性。 第三章：深层水多维度应用技术与产业化路径 3.1 海水淡化与零排放技术集成 深层水因其低温特性，为低温多效蒸馏（LT-MED）和低温反渗透（Low-Pressure RO）提供了理想的冷源。本节阐述了如何结合深层水（作为冷凝热源）和富含矿物质的浓盐水（作为预处理介质），开发高效、低能耗的淡化集成系统。讨论了如何处理高矿化度的残余浓盐水，实现“零液体排放”（ZLD）目标，避免对近岸生态系统的二次污染。 3.2 生态农业与环境修复：深冷水灌溉与温室温控 深层水的低温特性在海洋温室农业（Marine Greenhouses）中展现出独特价值。本章分析了利用深层水进行夏季温室降温、冬季增温的精确温控模型。同时，深层水富含的硝酸盐和硅酸盐是优良的天然营养源。本节介绍了将其稀释后用于无土栽培（Hydroponics）和海水养殖的增氧与水质调控中的应用案例，以及在城市景观水体、人工湿地的生态修复中的潜力。 3.3 饮用与健康产品开发：矿物质协同效应 深层水中的钙、镁、钾等必需矿物质含量显著高于普通饮用水。本章侧重于研究这些矿物质在水中的离子形态、生物可利用性（Bioavailability）以及与其他微量元素（如锶、锌）的协同健康效应。探讨了深层水基功能性饮品、医疗级矿泉水的制备工艺、风味稳定性控制以及国际食品安全标准认证体系。 3.4 高附加值生物活性物质的萃取与利用 深海微生物群落是新药研发的宝库。本节重点阐述了从深层水团中捕获的特殊微生物（如嗜冷菌、高压适应菌）代谢产物研究。介绍了膜分离技术（Membrane Filtration）和超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction, SFE）技术，用于高效分离和纯化深层水特有的抗氧化酶、抗生素前体和生物活性多糖，为海洋生物医药产业提供新的原料来源。 第四章：产业化面临的经济性、政策与环境挑战 4.1 经济可行性分析与成本核算 深入剖析了深层水产业的投入产出结构。详细拆解了基础设施建设成本（资本支出，CAPEX），特别是深海管道铺设和大型泵站的投资额，与运营成本（OPEX），尤其是能源消耗和维护费用。通过建立敏感性分析模型，确定了实现规模化盈利的关键阈值（如日处理量、产品溢价空间），并评估了OTEC耦合对整体成本的降低潜力。 4.2 国际法框架与海洋资源主权问题 讨论了深层水资源开发涉及的国际海洋法（UNCLOS）约束，特别是专属经济区（EEZ）内外的资源管辖权界限。分析了不同国家和地区在海洋资源开发方面的法律先行实践，为跨国合作项目提供法律参考，确保资源开发的合法性和可持续性。 4.3 环境风险评估与生态安全保障 尽管深层水利用被认为是“清洁能源”和“绿色资源”，但大规模抽取仍可能干扰局部海洋环境。本章详细评估了两个核心环境风险：一是局部温跃层（Thermocline）的抬升或破坏对上层浮游生物生态系统的影响；二是浓盐水排放对底栖生物群落的盐度冲击。提出了环境影响最小化的作业规范，包括推荐的排放深度、稀释速率和季节性作业限制。 结论与展望 本书总结了海洋深层水利用从技术可行性向经济可行性转变的关键驱动力。展望未来，深层水产业的突破将依赖于深海机器人技术（ROV/AUV）在管道巡检中的应用、新型抗腐蚀材料的研发，以及多联供系统（Co-generation）的优化设计，最终实现海洋能源、水资源和生物资源的协同开发，为全球应对水资源短缺和能源转型提供一条重要的蓝色经济路径。
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