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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