人与自然 系列丛书-第193章
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
沙漠栽培作物，阳光充沛，但是水的温度往往上升到40℃以上，这样对于栽培高等农作物以及单细胞酵母细菌等都不相适应。美国卡布莱教授毕生从事于培植耐高温的水球藻和栅列藻，已获得成功，在50℃的水温中它还是生机盎然，繁殖子孙。1980年日本的木下一郎等人经过20多年的研究实验，终于培育出能耐70℃的蓝藻。
日本的藻类科技人员前往科威特沙漠，筑起了一个圆顶玻璃厂房，培植蓝藻并提取粮食。他们仅用了两个普通游泳池大小的面积，半年生产的“粮食”竟达7吨之多！他们将蓝藻的提炼液和提炼后剩下的残渣加以研制。据说蓝藻的提炼液可以制成调味剂，用于各种饮料、饼干和面包，残渣以1～5％的比例掺入粗饲料后，能促进禽畜的生长，多出瘦肉，多产蛋。
从目前对蓝藻培植水平和产量来看，世界人口如果达到100亿，则需要占用的沙漠也只有40万平方公里，这与浩瀚的6700万平方公里相比，仍不及世界沙漠面积的1/150！
面对现实，人类该转向地球的沙漠，利用取之不尽的太阳光能，开拓不毛之地，栽种鲜美可口、营养丰富的藻类粮食，解决与日俱增的口粮危机。
许多科学家乐观地认为：在即将到来的21世纪，沙漠终将成为人类免于饥饿的食橱，担负着生产粮食的使命。
地热资源的利用
长期以来，人类一直在利用着地热资源。古代的罗马人和现代的冰岛人、日本人、土耳其人以及其他民族早就用地热水洗澡和采暖。在新西兰的毛利族也开发了天然热水来满足他们的生活需要。在新西兰可以看到利用地热的情景，在北岛罗鲁瓦附近的一个毛利人村庄里，可以看到这样一幅有趣的画面：渔民把捉住的鳟鱼放在沸水塘烹调，几米以外，他的妻子在给婴儿进行地热浴，他的女儿在从事家庭洗涮，同时在蒸汽孔上蒸煮马铃薯。这幅有趣的画面，不过是人类利用地热的一个简单写照。
地热的利用方式很多，或直接利用，或用来发电。
地热发电，主要是利用高温蒸汽和热水来发电。“地下锅炉”已经烧好了热水与蒸汽，人们应该做的，是把热能转化为电能。
最早利用地热发电的是意大利。早在1904年，意大利托斯卡纳的拉德瑞罗，第一次用地热驱动0。75马力的小发电机投入运转，并供5个100瓦的电灯照明。随后建造了第一座500千瓦的小型地热电站，后来逐年扩大，到1973年运转的地热电站共17座，总容量为39万千瓦。正在设计和建造的地热电站容量达25000千瓦。意大利人民以其对地热发电的贡献，授予他地热发电先驱的光荣称号。
地热发电常用的有三种方式：蒸汽直接发电、闪蒸式发电和低温工质发电。
200℃以上的高温干蒸汽，适于直接发电。水蒸气经过分离器，除去固体杂质以后，直接通入汽轮机，以之带动发电机发电。这种电站成本低，建造费是一般大电站的40％，而运行费则比水电还便宜一半，而且，不产生环境污染。
大部分地热井所喷出的，都是在150～200℃的湿蒸汽，它们在地下加热还不够充分，温度不够高，所以一经喷出，一部分蒸汽会凝结成水滴。为此，在它们进入汽轮机之前，先经过一次减压蒸发，叫“闪蒸”，以便夹在蒸汽中的水滴，也都化为蒸汽，然后再进入汽轮机发电。由于经过了一次“闪蒸”，这一方式叫“闪蒸式发电”。
至于低温工质发电，则是利用正丁烷、异丁烷、氟里昂等低沸点工作质作为热传介质，以进行发电。这种方式适用于低温地热湿蒸汽和高温地热水的供热条件下。
地热发电中最大的缺点是受地理条件的限制，也就是说，只有在具有地热资源的地区才能实现。此外，地热发电还往往会遇到地热气，地热气中有含硫物质和其他杂质，这些成分对管道、设备会产生腐蚀、沉积等不良影响。
除了地热发电外，还应注意地热资源的综合利用。
早期，人们利用地热矿泉水治病，我国的藏族人民对此有很多研究。热水浴疗对在高原气候条件下的常见病和多发病，如风湿性和类风湿性疾并瘫痪、哮喘、肠胃病等都有一定的疗效。
利用地热取暖在许多国家都已很普遍，最负盛名的是冰岛雷克雅米克的区域供热系统。其他国家如美国、前苏联、新西兰、日本、匈牙利和法国等，也广泛利用地热取暖，在这些国家，很多办公楼、商店、旅馆，乃至私人住宅，都有自己专用的地热蒸汽井。
利用地热建立温室对农业生产有很大的意义。1974年，在海拔4000米的西藏谢通门县，卡嘎热泉区建成了青藏高原上第一座地热温室，温室内终年郁郁葱葱，生机盎然，盛产西红柿、黄瓜、辣椒等新鲜蔬菜，并在温室内栽培西瓜获得成功。在冰岛、前苏联的高寒地区，恶劣的气候条件使得正常的耕作难以维持，但利用地热温室，可以栽培蔬菜和鲜花。
地热还用于一些大量用热的工业部门，如新西兰用地热造纸；冰岛用地热回收和加工硅藻土；意大利早在18世纪就建立了利用地热生产硼砂的工厂，并沿用至今。
地热是一种廉价的能源，人类利用地热的代价与其说是经济上的，不如说是环境上的成本。
明代著名地理学家徐霞客，考察云南腾冲的地热资源后，有这样的记载：沸泉的水“从下沸腾，作滚涌之状”，“沸泡大如弹丸，百枚齐跃而有声”，其声“喷若发机，声如虎吼。。”从环境角度看，地热开发是会产生噪声的，而且，当蒸汽发电时，汽轮机运转也有很大的声响，也会产生噪声。
另一种地热导致的污染是热污染。地热发电后的废热水，排入环境后，会对环境产生不利的影响，如排入水中，会使水中含氧量减低，粘度增高，这样，就会对各种水生动植物产生影响，破坏原来的生态环境。如果排出的废热水中还含有其他的有毒物质如二氧化碳、碳化氢、氨等，污染会更为严重。
当然，这些污染是可以治理的，并不会影响到地热利用的大规模展开。
迄今为止，人类利用的地热还是很少的，这和地热资源惊人的储量是极不相配的。可以展望，地热会更多更好地为人类服务，到那时，地震、火山活动将不再可怕，它们会像一个大油田一样，受人类控制，并得到充分的利用。
用海水灌田
给耕地喝足水是保证粮食稳产高产，并扩大旱区可耕地面积的关键。不言而喻，节省灌溉用水开发新的水源是件头等重要的大事。为此，科学家进行了种种尝试。
前不久英国一家厂商用聚乙酰胺制成了一种海绵状聚合物颗料。将它掺入土壤里，能吸附比本身重40～50倍的水，可以在旱季或缺水时源源不断地为作物提供水分，但因价格太高目前尚难以普遍使用。鉴于这种情况，英国化学家又制成了一种聚合物胶液，能与细沙结成团粒，将这种团粒揉碎后掺入粒土中，就能改良土质结构并提高蓄水量。
聚合物颗料也可以用来吸尽沼地的淤水，这要比用手往沼地扔草土块的工效提高10～20倍，从而省下大量的人力和资金。经过这样处理过的泥土会变得像混凝土一样坚硬，成为车辆畅通无阻的道路。此外，一些科学家还用聚丙酰胺和聚乙烯制成了一种聚合水凝胺，可使土质保持潮湿。
为了防止土壤中水分蒸发，科学家还研制了聚合物薄膜，可以用来覆盖在旱区的水库斜堤上、水渠和蓄水池上，或用作富水区的排水、隔水材料。
盐、干旱和封冻这三者是威胁植物生命的因素，人们称它为“水应力”。
盐（硫酸盐、氯化物，尤其是氯化钠）在土壤溶液中的浓度增大，造成渗透压加大，植物不仅不能从土壤中吸到水分，相反，植物根茎中水分被土壤溶液倒吸，所以可溶盐含量高的土地会像干旱和封冻的土地那样，夺走植物赖以生存的水分。
盐还能使沃土贫瘠，因为它抑制了固氮微生物的生长和繁殖。因此，在尚未寻觅到耐盐力强的植物品种之前，用优质水排灌仍是改造盐碱地使其能耕种的唯一方法。但是，假如我们能调整植物和细菌的细胞机制，提高它们内部的渗透压，将使植物在恶劣的土壤环境中，能如意地汲取水分，这岂不是十分理想的方法？
许多植物能通过集中自身可溶化合物的分子，来抵御外界高盐溶液产生的作用。所以我们能见到一些作物比另一些作物耐盐，甚至在同类作物中进行杂交，以期获得耐盐力更高的品种。比如，戴维斯大学的研究人员在加拉帕戈斯群岛发现一种能在海浪波及的地方生长的只有拇指般大小的野生西红柿，与加利福尼亚州的一种西红柿进行杂交，获得了一种耐盐力较强的品种。
这品种若用掺合70％海水的水浇灌，2/3能成活，并有15％结了果，但是，收下的西红柿只有樱桃般大校然而，这种杂交实验表明，耐盐力几乎是由遗传因素所决定。
戴维斯大学的研究人员首先对沙门鼠伤寒杆菌进行研究，以分析能合成大量脯氨酸的突变体是否比野生菌株更耐盐。
然而，脯氨酸真是最佳的保护者吗？
不久，人们找到了更多理想的抗盐办法。将脯氨酸与甘氨酸——甜菜碱结合在一起，放入野生菌株的含盐培养基内，或将甘氨酸——甜菜碱放入KYI杆菌的培养基内，结果大大加剧了固氮酶的活动。在后一种情况下，固氮酶在每升含0。3、0。5、0。65克分子氯化钠环境中的作用基本上与无盐环境中一致。
海水淡化
多少年来，科学家们一直在研究海水淡化的新方法。可是由于这种技术太难，所以进展缓慢。直到70年代末才取得重大的突破，美国杜邦公司研制成功了中空纤维海水淡化器。这种淡化器直径20米，长2。5米，里面装有5万多根外径只有0。5～1。2毫米的中空纤维。只要加上20多千克的压力，每小时就可以从海水中生产出36吨淡水。目前，全世界采用这种技术生产淡水的装置容量达每天140～160万立方米。其中三个最大的装置（日产淡水1～2万立方米），分别建在沙特阿拉伯吉特市、美国加利福尼亚州的基佛斯特和马耳他。
中空纤维是怎样把又苦又咸的海水变成清沏甘泉的呢？我们知道，如果将一张半透膜隔于纯水和海水之间，那纯水就会穿过半透膜渗到海水中去。
但是，如果给海水加以一定的压力（大于水的渗透压），海水中的水分子就会通过半透膜到纯水中来叫反渗透。自从1884年，英国制成第一台反渗透海水淡化器以来，这种方法便引起人们的极大兴趣。特别是海上航行的舰船，带上这种淡化器以后，续航行时间长多了。但是，那时所用的是单层平板膜，面积小，强度低，效率不高。倘若使淡化膜能承受较高的压力，只好增加厚度。可是这样一来，纯水的透过速度太慢了。到了本世纪60年代，美国的罗尔等创造性地提出了“非对称膜”的构想，即膜的组成和结构都是非均匀的。
它分上下两层，上层很薄，分子之间的孔洞非常均匀，水分子极易通过，起“过水截盐”作用，下层则很疏松、很厚、抗强度高，主要起支撑作用。作上层的通常有氰乙基醋酸纤维素等，作下层的有聚芳砜等。
化学家们用这种非对称膜（也叫复合膜），可以做成平板式、卷曲式和中空纤维式的新型反渗透海水淡化器。其中以中空纤维式效率最高。因为在1立方米的淡化室中，中空纤维的表面积最大，达1。5～2。0万平方米。而曲卷式的只有1000平方米，平板式的仅有300多平方米。这样，中空纤维海水淡化器成为海水淡化技术中的佼佼者。
现在，淡水紧张的城市越来越多。到下个世纪，淡水资源不足，将成为许多国家严重的社会问题，就连美国也不得不考虑在墨西哥湾一带建设日产400万吨的淡化厂，并计划在90年代后期，全美具有日产淡水11000万吨（人均0。5吨）的能力。到下个世纪，人类将在海上造船定居或在海下长期居祝我国和中东及非洲一些国家，将大力开发宝藏丰富但干旱缺水的国土。这样，除了海水淡化问题之外，还有苦咸水淡化和工业及生活用水的净水等问题。
因而，这种中空纤维式的水质纯化技术，到时可大放光彩。
这种非对称膜虽然很致密，但有时难免有微小的孔穴和结构上的缺陷。
这样，对于分子个体较小的气体来说，就极易造成“短路”，起不到分离作用。1975年，美国化学家爱尼斯巧妙地在非对称膜的�
