2024年度第一節(jié)海洋化學(xué)資源

第一節(jié)海洋化學(xué)資源12024/3/24目錄contents海洋化學(xué)資源概述海水淡化技術(shù)海洋鹽類資源海洋能源利用海洋藥物資源海洋環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展22024/3/2401海洋化學(xué)資源概述32024/3/24海洋化學(xué)資源是指海水中所含有的大量化學(xué)物質(zhì)，包括常量元素、微量元素、溶解氣體、有機物和海水中的懸浮顆粒等。定義根據(jù)化學(xué)性質(zhì)和用途，海洋化學(xué)資源可分為鹽類資源、溴資源、鎂資源、碘資源、鉀資源、鈾資源和重水資源等。分類定義與分類42024/3/24海洋化學(xué)資源分布廣泛，幾乎遍布全球各海域。不同海域的化學(xué)資源種類和含量有所不同，受地理位置、氣候、洋流等多種因素影響。分布海洋是地球上最大的化學(xué)資源庫，其儲量巨大。以鹽類資源為例，海水中含有的氯化鈉總量約為4億億噸，可供人類使用數(shù)千年。其他如溴、鎂、碘等元素的儲量也相當(dāng)豐富。儲量分布與儲量52024/3/24其他資源碘、鉀、鈾等資源的開發(fā)利用尚處于初級階段，但隨著科技的進步和需求的增長，這些資源的開發(fā)潛力巨大。鹽類資源海鹽是人類最早開發(fā)利用的海洋化學(xué)資源之一。目前，全球海鹽產(chǎn)量已達數(shù)千萬噸，廣泛用于化工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。溴資源溴及其化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等方面有廣泛應(yīng)用。目前，從海水中提取溴的技術(shù)已相當(dāng)成熟，全球溴產(chǎn)量逐年增長。鎂資源鎂及其合金具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空、汽車、電子等領(lǐng)域。從海水中提取鎂的技術(shù)正在不斷發(fā)展完善。開發(fā)利用現(xiàn)狀62024/3/2402海水淡化技術(shù)72024/3/24多級閃蒸將海水加熱至一定溫度后引入到一個壓力低于海水蒸汽化壓力的閃蒸室內(nèi)，部分海水迅速汽化，冷凝后得到淡水。多效蒸發(fā)將加熱蒸汽引入第一效蒸發(fā)器，與海水換熱后冷凝成淡水。蒸發(fā)后的海水進入第二效蒸發(fā)器，再次與加熱蒸汽換熱，如此重復(fù)多次，得到多倍于加熱蒸汽量的淡水。蒸餾法82024/3/24反滲透法利用半透膜的選擇性，在海水一側(cè)施加比海水滲透壓高的外壓，使海水中的水分透過半透膜進入淡水一側(cè)，從而實現(xiàn)海水的淡化。電滲析法在外加直流電場作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，使海水中的陰、陽離子分別通過陰、陽離子交換膜向相反方向遷移，從而使電解質(zhì)離子從海水中分離出來。膜分離法92024/3/24冷凍法通過冷凍海水使之結(jié)冰，在液態(tài)海水變成固態(tài)冰的同時，將鹽分從海水中分離出來。冷凍法與蒸餾法都有難以克服的弊端，其中蒸餾法會消耗大量的能源并在儀器里產(chǎn)生大量的鍋垢，而所得到的淡水卻并不多。露點蒸發(fā)法露點蒸發(fā)淡化技術(shù)是一種新的苦咸水和海水淡化方法。它較之熱法具有能耗低、腐蝕、結(jié)垢輕、易維護、設(shè)備可小型化等優(yōu)點；較之膜法具有投資低、操作簡便、靈活性大以及淡水水質(zhì)高等優(yōu)點。因此，這種技術(shù)有一定的應(yīng)用前景。其他淡化技術(shù)102024/3/2403海洋鹽類資源112024/3/24食鹽是海洋中最豐富的鹽類資源之一，主要從海水中提取。它是人類生活中必不可少的調(diào)味品，也是重要的工業(yè)原料。工業(yè)用鹽主要用于化工、印染、制革、制藥等工業(yè)生產(chǎn)中。它可以作為堿性或酸性染料的媒染劑，也可以用于制造氯氣、漂白粉等化工產(chǎn)品。食鹽與工業(yè)用鹽工業(yè)用鹽食鹽122024/3/24鎂鹽與鉀鹽鎂鹽海洋中含有豐富的鎂元素，主要以氯化鎂和硫酸鎂的形式存在。鎂鹽在冶金、化工、建材等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，如制造耐火材料、陶瓷、玻璃等。鉀鹽鉀是植物生長所必需的元素之一，海洋中的鉀元素主要以氯化鉀的形式存在。鉀鹽在農(nóng)業(yè)上用作鉀肥，可以提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。132024/3/24溴是一種重要的化工原料，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。海洋中的溴元素主要以溴化物的形式存在，可以從海水中提取溴素。溴素碘是人體必需的微量元素之一，對甲狀腺功能有重要作用。海洋中的碘元素主要以碘化物的形式存在，可以從海水中提取碘素用于醫(yī)藥和食品工業(yè)。碘素溴素與碘素142024/3/2404海洋能源利用152024/3/24利用月球和太陽引力引起的潮汐現(xiàn)象，使海水產(chǎn)生周期性漲落，進而驅(qū)動水輪機發(fā)電。潮汐能原理潮汐能發(fā)電站類型潮汐能發(fā)電的優(yōu)勢包括單庫單向、單庫雙向、雙庫單向等類型，根據(jù)地形和潮汐特征選擇合適的類型。潮汐能是一種可再生能源，不消耗燃料，不污染環(huán)境，且可預(yù)測性強，適合作為基荷電源。030201潮汐能發(fā)電162024/3/24利用海浪的上下起伏和前后移動所產(chǎn)生的動能和勢能，通過特定的裝置轉(zhuǎn)換成機械能，再驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。海浪能原理包括振蕩水柱式、擺式、筏式等類型，根據(jù)海況和裝置特性選擇合適的類型。海浪能發(fā)電裝置類型海浪能分布廣泛，儲量巨大，且能量密度高，利用前景廣闊。同時，海浪能發(fā)電裝置可與海洋觀測、海洋牧場等結(jié)合，實現(xiàn)多功能利用。海浪能發(fā)電的優(yōu)勢海浪能發(fā)電172024/3/24利用海洋表層與深層之間的水溫差異所產(chǎn)生的熱能，通過熱交換器將熱能轉(zhuǎn)換成機械能，再驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。海溫能原理包括開環(huán)式、閉環(huán)式和混合式等類型，根據(jù)海域特征和技術(shù)經(jīng)濟條件選擇合適的類型。海溫能利用方式海溫能是一種清潔能源，不產(chǎn)生污染物和溫室氣體排放。同時，海溫能利用可與海洋養(yǎng)殖、海水淡化等產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，實現(xiàn)綜合效益。海溫能利用的優(yōu)勢海溫能利用182024/3/2405海洋藥物資源192024/3/24包括溶劑提取、超聲波提取、微波提取等，用于從海洋生物中獲取具有藥理活性的化合物。提取方法采用色譜技術(shù)（如液相色譜、氣相色譜等）對提取物進行分離純化，得到單一化合物或組分。分離純化利用質(zhì)譜、核磁共振等波譜技術(shù)對分離得到的化合物進行結(jié)構(gòu)鑒定，確定其化學(xué)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)鑒定海洋生物活性物質(zhì)提取202024/3/2403新藥研發(fā)基于海洋生物活性物質(zhì)或已知海洋藥物，開展新藥研發(fā)工作，包括藥效學(xué)評價、藥代動力學(xué)研究等。01合成方法通過化學(xué)合成或半合成方法，制備具有特定藥理活性的海洋藥物或其類似物。02結(jié)構(gòu)優(yōu)化對已知海洋藥物進行結(jié)構(gòu)修飾或優(yōu)化，以提高其藥效、降低毒性或改善藥代動力學(xué)性質(zhì)。海洋藥物合成與半合成212024/3/24123根據(jù)海洋藥物的理化性質(zhì)和藥理作用特點，選擇合適的劑型，如片劑、膠囊劑、注射劑等。劑型選擇研究海洋藥物的制劑工藝，包括原料處理、輔料選擇、制備工藝等，以確保制劑的質(zhì)量和穩(wěn)定性。制劑工藝建立海洋藥物制劑的質(zhì)量控制標(biāo)準和方法，包括含量測定、雜質(zhì)檢查、微生物限度等，確保制劑的安全性和有效性。質(zhì)量控制海洋藥物制劑研究222024/3/2406海洋環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展232024/3/24石油泄漏頻繁發(fā)生的石油泄漏事件對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞，影響海洋生物生存。有毒化學(xué)物質(zhì)排放工業(yè)廢水、農(nóng)藥和重金屬等有毒化學(xué)物質(zhì)排入海洋，對海洋環(huán)境產(chǎn)生長期負面影響。塑料垃圾污染塑料制品在海洋中大量積累，對海洋生物造成威脅，并通過食物鏈影響人類健康。海洋污染現(xiàn)狀與危害242024/3/24建立完善的海洋環(huán)境保護法規(guī)01通過立法手段，限制污染物的排放，加強對污染行為的懲罰力度。推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)02鼓勵企業(yè)采用環(huán)保技術(shù)，減少生產(chǎn)過程中的污染物排放。加強海洋環(huán)境監(jiān)測和預(yù)警03建立完善的海洋環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，及時發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對污染事件。海洋環(huán)境保護措施252024/3/24合理開發(fā)利用海洋化學(xué)資源在保護海洋環(huán)境的前提下，科學(xué)合理地開發(fā)利用海洋