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一、海洋深層水的定義
從海洋學的理論上講,在大陸架外部海域的補償深度(即海洋植物發(fā)生光合作用的極限深度,一般認為以200米為其極限值)以下,便可稱為“海洋深層”(無光層)。反之,淺于200米以上的海水則稱之為“海洋表層”(有光層)。全世界海洋的平均水深為3800米,從海洋學理論廣義上講,地球上的海水有95%為海洋深層的海水。由于有光層與無光層并沒有一個明顯的界限,實際上在海洋表層和“海洋深層”之間還存在著一個過渡層,即“海洋中層”。這樣,海洋學上一般將海水分為三層:“海洋表層水”為水深200米以上的海水;“海洋中層水”為水深200米~700米之間的海水;“海洋深層水”為水深900米以下的海水。
現(xiàn)在,世界上開發(fā)和利用海洋深層水的國家只有挪威、日本和美國。這些國家都分別有自己的地理優(yōu)勢和特點。尤其是夏威夷地處太平洋中部,正好處在海洋大循環(huán)的循環(huán)帶上。因此,夏威夷具備了采集海洋深層水的兩大條件。
二、能汲取和利用的海洋深層水應具備的特點
迄今為止,由于研究的滯后以及深海汲水技術的困難,對海洋深層水的研究和認識還比較貧乏。近年來,歐美、日本等工業(yè)國開始對海洋深層水表示出了極大的興趣,并進行了大量的科學研究和應用研究,使有關海洋深層水的定義和許多概念得到了進一步完善。根據最新研究資料的說明,對人類有利用價值且能被人類現(xiàn)有技術所汲取和利用的海洋深層水,至少應該具備以下兩個特點:
l.深層循環(huán)
即因海洋深層水與表層水水溫以及鹽分濃度的差異而發(fā)生的海水深層大循環(huán)。1958年海洋學家斯通梅爾提出“海洋深層大循環(huán)”的理論。該理論認為大西洋南北兩極冰山不斷融化,由于其水溫、鹽分濃度與海水差異,這些水源源不斷地自然沉入千余米以下的深海,從而形成了一個在海洋深層緩慢流動的大深層流。該深層流源起北極格陵蘭海,以每秒3000萬噸的流速、共花1500年的光陰縱斷大西洋,與南極的德雷克海峽的溶冰深層水匯合。該深層水流在此得到了大量的充實,然后再以1000~1500余年的時光沿南印度洋和南太平洋緩慢流向北太平洋。從北極格陵蘭海起共計經歷2000~3000年漫長歲月的遷移,該深層水流的水溫緩慢上升,最終在北太平洋(阿拉斯加南部海域)浮起轉為中層水或表層水。變?yōu)楸韺铀,該水流再經太平洋、印度洋向大西洋回流。然后又在南北兩極再轉為冰-融化-沉入深海-發(fā)生深層水大循環(huán),這樣,以4000年~5000年的漫長歲月為周期周而復始形成了“海洋深層水大循環(huán)”。
2.涌升現(xiàn)象
即由于地球自轉引起深層水流上升或深層水流碰到海中山脈(島嶼)等上升的現(xiàn)象,該現(xiàn)象至今為止均為自然涌升現(xiàn)象。所謂深層水的自然涌升現(xiàn)象,指在水深上千米以下緩緩流動的海水,一部分因與大陸架的擠壓、或碰到海中山脈(島嶼)而產生的涌升流。正是因為有海洋深層水的涌升流,使人類利用現(xiàn)有的汲水技術,開發(fā)和利用海洋深層水成為了可能。夏威夷的海洋深層水實際上是1000~6000米深“海洋深層大循環(huán)”的海水。因為夏威夷處于太平洋深層水大循環(huán)之要道,深層水流到這里碰到海中山脈(夏威夷群島)發(fā)生涌升,從而使人類第一次實現(xiàn)了從675米深處大量汲取1000~6000米深處流動的大循環(huán)深層水的夢想。
自1958年海洋學家斯通梅爾提出“海水熱鹽深層大循環(huán)”(或“海洋深層大循環(huán)”)理論后,世界上海洋學家所說的“海洋深層水”則多指狹義的大循環(huán)深層水。因此,本文中所提的“海洋深層水”均為狹義的“大循環(huán)深層水”,而并非水深在900米以下的深海水(所謂的“廣義的海洋深層水”)。
三、海洋深層水的特點
綜上所述,海洋深層水處于無陽光進入的海洋“無光層”,而且遠離來自人類、陸地以及大氣的化學物質的影響和污染。根據研究的結果查明,海洋深層水至少具有以下四大主要特點:
1.低溫安定性
不受陽光照射,不像海洋表層水溫度變化無常,深層水終年溫度不變,恒定于8~10℃左右。
2.成分豐富且穩(wěn)定性
與海洋表層水相比,海洋深層水中含有曾經孕育過生命的、對植物生長和人體健康都不可缺少的90余種無機鹽以及礦物質(包括微量元素)。除了其含量豐富外,由于這些水以漫長的時光流動于“無光層”的海洋深層,無光合作用發(fā)生、不受外界影響,因此所含無機鹽及礦物質(包括微量元素)的成分十分穩(wěn)定,是100%的氧還原水。
3.易被人體吸收
海洋深層水億萬年在深海強大的水壓作用下,其水分子團明顯小于陸地上的水分子團。其分子結合角為165~180度,遠遠大于陸地上的水分子結合角,與人體內水分、血液的分子結合角極其近似。因此,該水分子團極容易為人體吸收。另外,水分子團之中溶有的營養(yǎng)成分(無機鹽及礦物質)在長年深海水壓的強大作用下幾乎均以活性的游離離子形式存在。因此,人體在吸收這些水分子的同時,也吸收了所含的營養(yǎng)成分(無機鹽及礦物質)。
4.無菌清潔性
處于海洋“無光層”的深層水,除了遠離人類現(xiàn)代文明的影響以及不受陸地、大氣化學物質、病菌的污染外,本身也無生成病原菌等細菌的條件。因此,海洋深層水是非常清潔的無菌自然之水,是100%的“綠色”之水。
四、發(fā)展前景
由于海洋深層水具有許多其他水無法取代的特性,就海洋深層水在食品飲料上的衍生產品而言,單憑它具有的潔凈、營養(yǎng)豐富、極易吸收的特性,就有許多利用價值有待于我們去繼續(xù)開發(fā)。
隨著對海洋深層水的不斷開發(fā),它的利用價值引起了世界范圍的關注。最近,國際上成立了“海洋深層水利用協(xié)會”(DOWA)和“海洋溫度差發(fā)電”(OTEC)等國際組織。
目前,人類對海洋深層水的認識和開發(fā)均處在初級階段,如何利用海洋深層水還有很大的發(fā)展空間。
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