海洋深层水
海洋深层水(deep sea water,简称DSW。又名深海水deep ocean water DOW) ,日本称为(かいよしんいそうすい),系指200公尺以下与表层海水之物理、化学特征不同的海水。地球上约95%为深层海水。其主要特性包括:纯净,水分子小,丰富的矿物质及微量元素,稳定性及低温,不受地表污染物的污染,像是持久性有机污染物,重金属及工业污染。
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概述
“深层海水”是指海洋斜温层内,且深度在二百公尺以下,在无阳光、低温且高压的深海环境,缓慢地于全球海洋循环流动,时间长达千年以上,不受人类环境污染之威胁。深层海水承接地球多种矿物质及营养盐。[1]
海洋深层水是深处发现地表下的海洋之水。随海水的温度和盐度的不同而变化。通常温暖的地表水比凉爽的深水或极地水咸。在极地地区,海水的上层是冷的和新鲜的。深海水约占海洋总量的90%。深海水的温度非常均匀,大约在0-3度C之间,盐度约为3.5%,或者海洋学家表示为35 ppt(千分之几)。将深层海水带到地表时用途就增加许多。最有用的特性是温度。在地球表面,大多数水和空气的温度都远高于3°C。温度的差异表示能量的差异。在存在能量梯度的情况下,熟练的工程应用可以利用该能量供人类生产使用。
定义
台湾经济部水利署解释,海平面200公尺以下的海水才称得上是海洋深层水,因阳光照射不到,且未与大气接触,光合作用无法进行,浮游生物因而无法繁殖,几乎呈现无菌状态,保留所有矿物质及养盐,是地表最营养且纯净的水源。主要特性包括:纯净,水分子小,丰富的矿物质及微量元素,稳定性及低温,不受地表污染物的污染,像是持久性有机污染物,重金属及工业污染。
海洋深层水起源于北极格林兰岛因洋面结冰导致洋面密度增加而垂直沉潜,形成流经大西洋、印度洋、于西太平洋沿岸涌升的深层海流。每一循环时间约需2000年是全球不断循环的洁净水源。
价值
洁净由于太阳光无法至达海洋深处,无有机物的生产以及水块构造安定的因素,免于地表之有害物质及病原菌、难分解有机污染物(POPs)等污染。低温深层海水终年维持低温且为安定的水块构造,鲜少受外在环境变动的影响。富营养富含硝酸盐、磷酸盐及矽酸盐等营养盐(肥料)与微量元素。此外,其矿物质组成与人体相近,容易被体内吸收。安定长年处于高压、低温之下,深层海水的水质稳定。
冷床农业
在凝结或海洋热能节约作业期间,水不会达到环境温度,因为要使这些过程可行,需要一定的温度梯度。因此,离开这些作业的水仍然比周围环境冷,并且可以通过使这些水通过地下管道来获得进一步的好处,从而冷却农业土壤。这减少了蒸发,甚至导致水从大气中凝结。这允许在通常无法种植农作物的地方进行农业生产。该技术有时被称为“冷农业” 或“冷床农业”。
冷水最简单的用途是用于空调:使用冷水本身来冷却空气可节省压缩机将其用于传统制冷的能量。另一个用途是代替昂贵的海水淡化厂。当冷水通过被潮湿空气包围的管道时,会形成冷凝水。冷凝水是纯净水,适合人类饮用或农作物灌溉。通过一项称为海洋热能转换的技术,温差可以转化为电能。
受限于环境、地形、洋流等多种因素的影响,目前全世界仅有台湾东部、夏威夷、日本等三地可取得海洋深层水。在太平洋靠近台湾东部花莲七星潭海域,此海域离岸约5公里处其水深可达1000公尺深。结合大西洋环流及黑潮水源,夹带矿物质及微量元素,水质相对纯净。夏威夷的自然能源实验室NELHA,海水从约900米(3000英尺)的深处泵入地表,用于研究,商业和商业前活动。DOW通常用于描述亚热深度的海水,足以提供可测量的水温差。
特性
深层海水含有冷能(Low-temperature Energy)、水(Water)、营养盐(Nutrient)、矿物质(Mineral)及金属元素(Metal Elements)等资源,并具备下列特性。 清净性:600公尺下深海,远离工业革命的污染,不受地表环境影响。 矿物质:海洋深层水蕴含镁、锌、锰、硒、锗等多种珍贵的深海矿物与微量元素,其矿物质含量与人体体液相近且透压相同,因此容易被人体吸收利用。 熟成性:终年处于60大气高压之下,水分子团细小,水质稳定,不易变化。 低温安定性:长年保持在6OC 9OC低温环境,抑制菌生长,不受气温变化影响。 营养性:含氮、磷、硅等无机营养盐类及微量元素,海洋深层水所含营养盐份,比表层海水高出数十倍[2]。
应用
深层海水利用领域:
- 水产:鱼贝类的养殖、水产物的卫生管理、水产加工品的生产、渔场的肥沃化。
- 食品:各种健康饮料水、酒、供各种食品应用、脱盐水、浓缩海水、食盐生产。
- 健康美容医疗:化妆品的生产、海洋疗法、医疗用药剂生产。
- 农业:低温利用农作物的栽培、农作物的生产、出货时期的控制。
- 能源:建筑物的冷房、工场的冷却水,海洋温度差发电。