海洋深層水(英文:Deep Ocean 海水)是指在地平線200米深度以下的海水。
深層海水約占海洋體積的90%,溫度非常均勻,約為0–3°C。
海洋深層水具有低溫性、低鹽度、富營養性、清潔性、可持續性等特征,能應用于漁業及藻類養殖、實驗研究、溫差能發電、空調制冷、海水淡化、菌類培養、食品、飲料、康養、醫藥、保健品、化妝品、工程材料研發等領域。
歷史
約兩千年前,地處北極的冰山及阿拉斯加州的冰川開始融化,溶解后的冰水由于無法立即融于含有高鹽分的溫暖海水里,逐漸沉淀于海底。在高壓的環境下,海底深層的冰水順著海溝形成的海洋環流,經由大西洋,印度洋來到太平洋。海洋深層水(Deep Ocean 海水)自被發現以來,被國際認定為重要的海洋資產,更被海洋專家譽為”二十一世紀的深海藍金。”
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,夏威夷具備了采集海洋深層水的兩大條件。
汲取和利用
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:
深層循環
即因海洋深層水與表層水水溫以及鹽分濃度的差異而發生的海水深層大循環。1958年海洋學家斯通梅爾提出“海洋深層大循環”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,與南極洲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(阿拉斯加州南部海域)浮起轉為中層水或表層水。變為表層水后,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-發生深層水大循環,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”。
涌升現象
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)等上升的現象,該現象至今為止均為自然涌升現象。所謂深層水的自然涌升現象,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,使人類利用現有的汲水技術,開發和利用海洋深層水成為了可能。夏威夷王國的海洋深層水實際上是1000~6000米深“海洋深層大循環”的海水。因為夏威夷處于太平洋深層水大循環之要道,深層水流到這里碰到海中山脈(夏威夷群島)發生涌升,從而使人類第一次實現了從675米深處大量汲取1000~6000米深處流動的大循環深層水的夢想。
自1958年海洋學家斯通梅爾提出“海水熱鹽深層大循環”(或“海洋深層大循環”)理論后,世界上海市洋學家所說的“海洋深層水”則多指狹義的大循環深層水。因此,本文中所提的“海洋深層水”均為狹義的“大循環深層水”,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”)。
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:
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。
成分豐富且穩定性
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)的成分十分穩定,是100%的氧還原水。
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成分(無機鹽及礦物質)。
無菌純凈性
處于海洋“無光層”的深層水,除了遠離人類現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。
發展前景
美國
海洋深層水研究最早在美國,他們在1974年成立“夏威夷能源研究所”,主要從事利用海水溫差原理進行海水作為能源的研究。隨著石油危機的到來,1984年夏威夷政府將能源研究所改名為“自然能源研究機構”,并成立“夏威夷科學技術園區”,以海洋深層水為資源做多目標開發利用研究,并逐漸形成一個產業鏈。到2002年該技術園區共創造4000萬美元的產值。
國際上,日本也是最早開發利用海洋深層水的國家。日本各屆政府對于推動海洋深層水產業發展不遺余力。1995年政府設立“海洋深層水對策室”專門輔導海洋深層水發展,日本在2003年創造出深層海水關聯產業的產值近6000億日元。
臺灣
我國臺灣省對發展海洋深層水產業極為重視,臺灣地區經濟事務主管部門水利署制定了《臺灣深層海水資源利用政策與產業推動策略》。臺灣東半部縣市都有了豐富的深層海水資源。預計每年可帶來8000億元新臺幣產值。
韓國也看好海洋深層水產業,2007年制定和通過了《海洋深層水開發管理法》,標志著韓國海洋深層水開發正式起步。
中國
中國是海洋大國,建設海洋強國是國家可持續發展的需要,在過去數十年中國的海洋經濟和海洋管理有了長足的飛躍。我國海洋經濟總產值達10077億元,經濟總量的絕對值居世界海洋國家前列。我國在海洋高科技產業方面已初具規模,主要有海洋油氣田的勘探開發、海洋生物制藥和海洋養殖業、海洋儀器設備以及海水淡化、海水直接利用、海洋能開發和平海洋資訊等。
中國臺灣省對發展海洋深層水產業極為重視,中國臺灣地區經濟事務主管部門水利署制定了《臺灣深層海水資源利用政策與產業推動策略》。中國臺灣東半部縣市都有了豐富的深層海水資源。預計每年可帶來8000億元新臺幣產值。
生物學效應
海洋深層水可降低血液中總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇,并減少脂質過氧化,并改善了高密度脂蛋白膽固醇的含量,具有預防家族性高膽固醇血癥和非酒精性肝脂肪變性的作用。對動脈粥樣硬化和心血管疾病具有保護作用。
研究顯示飲用海洋深層水能夠改善葡萄糖耐受性并抑制高血糖癥,具有治療糖尿病的能力。它的抗糖尿病特性與鎂和鈣等礦物質離子的存在有關。海洋深層水還可調節DL-乳酸代謝,用于預防或治療中度肥胖和糖尿病。研究發現海洋深層水還對糖尿病大鼠肝細胞凋亡中的有益作用。
海洋深層水還能夠治療皮膚問題。在一項用海洋深層水治療的特應性濕疹/皮炎綜合癥患者的研究中,觀察到皮膚癥狀如炎癥、苔蘚植物化和皮膚開裂得到改善。此外,體內研究表明,海洋深層水可以改善皮膚癥狀,如水腫、紅斑、干燥、瘙癢、表皮水分流失、表皮厚度減少和炎癥細胞浸潤等。
緩解疲勞
海洋深層水可以恢復疲勞并改善運動負荷。可增加運動的耐力和持續時間,并且加速人們身體疲勞的恢復消除運動引起的肌肉損傷,并增強抗氧化應激能力。
參考資料 >
科學家研討開發利用南海海洋深層水.www.hi.chinanews.com.cn.2024-02-22
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【夢幻島國-大溪地】深海水變冷氣 大溪地省電妙招./news.tvbs.com.tw.2024-02-22
海洋熱能開式循環聯合深海反滲透海水淡化系統.www.etdic.org.tw.2024-02-22