改善海洋環境的5種新技術

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人們一度認為，約占地球70%表面的海洋具有無限的自潔能力，人類的污染不會觸及海洋。然而，現代科學研究表明，海洋污染越來越嚴重，甚至波及到深海區域。為了改善海洋生態環境，科學家們致力于開發海洋環保技術。最近，國外雜志評選出近年來有利于改善海洋環境的五種新技術。

鼩鼱機器人

鼩鼱是世界上最小的哺乳動物之一，體長只有4厘米左右。鼩鼱通常生活在洞穴中且在夜晚出來覓食，其視力已經退化得很厲害了，不大看得清周邊環境。不過，它們可以用胡須來探測四周的情況。英國研究人員由此獲得靈感，設計出一種可以探測深海幽暗環境的鼩鼱機器人。這是一種全新的使用“主動觸摸”的方式來探測周圍環境的機器人，完全不同于以往使用視覺系統的機器人。

現在的水下機器人往往需要照明工具來探測深海環境，然而，探照燈一亮，周圍的動物大多都會被嚇得逃之夭夭，這就使得無法探測到真實的生態環境。而鼩鼱機器人不需要照明燈，它在海底高速前進時通過“胡須”的振動收集對象的位置、形狀和質地等環境信息，然后將這些信息存儲起來。除了探測深海環境，這種機器人也可在戰場、災區等視野受限的環境中工作。

海洋觀測系統

為了更好地監測海洋環境，美國科學家正在建造龐大的海洋觀測系統。這個系統的主要組成部分是水下傳感網絡，科學家可以通過安置在近海、公海和海底的數百個水下傳感器來觀測氣候變異、海洋環流及海洋酸化等復雜的海洋環境變化情況。這些水下傳感器的連續數據流將被整合在一個復雜的計算機網絡中，提供給科研人員、決策者和公眾。

這個系統還包括可遙控操縱的潛水機器人、水下取樣器和通信網絡。潛水機器人能夠進入比潛水艇更深更遠的海洋，水下取樣器能夠以每分鐘一次的頻率進行采樣，通信電纜將這些現場實驗數據直接傳送到陸地上的計算機，海面上浮標采集的數據則通過高速網絡發送到衛星。一旦這個監測系統建成并投入使用，就可以更好地監測海洋生態環境。

包括中國在內的多個沿海國家也在建造類似的系統。2009年初，上海附近海域建成了中國第一個海底觀測試驗系統——東海海底觀測小衢山試驗站，并運行至今。雖然該項目電纜只有1000米長，水深只有三四十米，但對海底觀測的關鍵技術進行了探索，為組建全面的海洋觀測系統積累了技術和經驗。

太陽能艦船

2012年5月4日，世界第一艘太陽能動力雙體船“星球太陽號”完成了環球之旅。這艘船于2010年9月27日自摩納哥起航，整個航程歷時20個月，航行約7.86萬千米。“星球太陽號”是在德國北部城市基爾的一個造船廠里建造的，前后共歷時13個月，總耗資近1000萬歐元。

“星球太陽號”是目前世界上最大的全太陽能動力雙體船，它的甲板上鋪設了537平方米的太陽能電池板，為船體兩側配備的4個電動馬達提供能量。船上還配有6個巨型充電鋰電池，從而保證該船可以在沒有日照的情況下繼續航行。船體長31米，寬15米，重60噸，可容納40名乘客。

目前，世界上多個國家都在開發太陽能艦船，而“星球太陽號”是第一艘完成環球旅行的全太陽能艦船。在整個全球巡航中，這艘雙體船的溫室氣體排放量差不多為零。它的成功說明了利用綠色艦船進行遠洋旅行的可行性，如果逐步推廣類似的用綠色能源驅動的艦船，可以大大減少油污和噪聲對海洋生態環境的污染。

自動海洋生物分析器

要研究海洋生態，必須采集海洋生物樣品進行研究。近百年來，科學家發明了各種各樣的海洋生物采樣器，可以采集魚類、浮游生物、底棲生物、微生物、貝類等不同類型的海洋生物。然而，由于深海環境和海面環境差異很大，一些生物被收集上來之后就會死亡或者身體結構發生顯著變化。為了研究真實海洋環境中的生物，美國研究人員開發出一種新型自動海洋生物分析器。

這種新型海洋生物分析器的外觀很像一個柱狀的鋼罐，因此被稱之為“罐中實驗室”。實際上，它就是一個自動潛水艇，可以在纜繩的牽引并在遠程計算機的指揮下，潛入到深海中收集生物樣本。那么，它是怎樣收集深海中的微小生物的呢？原來，它有一個過濾系統，可以不停地從一端吸入海水，然后從帶濾網的另一端排出海水，海水中的微生物就被截獲在鋼罐中了。

鋼罐的內部就相當于一個小型實驗室，集成了多種生物芯片，可以快速地分析所采集生物的相關信息，包括身體結構、細胞構造、蛋白質組成和DNA種類等。鋼罐中的儀器還能在不同的地點和深度收集海水樣，對海水的化學成分進行分析。每當鋼罐被拉出水面時，鋼罐就啟動無線信號傳輸器，把深海中的分析結果快速傳輸到實驗基地。科學家通過分析海洋生物的分布情況及生理構成，再結合海水樣分析結果，就可以了解海洋生態環境及污染情況，并采取合理的應對措施。

海水鋰電池

鋰離子蓄電池如今已被廣泛應用于手機、筆記本電腦等電子產品，但現有的鋰電池有一個明顯的缺點，這就是怕水。鋰電池之所以怕水，是因為鋰在遇到水或者潮濕空氣時極易自燃乃至爆炸。正是基于鋰電池怕水的特性，它很少被用于艦船及其他與水相關的器械中。

最近，美國研究人員反其道而行之，研制出一種海水鋰電池，利用的正是金屬鋰易與水起化學反應而釋放能量的特性。這種電池的關鍵之處是包裹鋰的電解質薄膜，這種膜可以讓海水與鋰慢慢接觸而發生反應，不會出現爆燃甚至爆炸的危險。在海水鋰電池中，每千克鋰可產生1.3千瓦時電力，而等量的鋰離子電池只能產生0.4千瓦時電力。

研究人員表示，有了可以接觸海水的電池，海上艦船就可以逐步采用混合動力發動機，甚至采用純電動發動機，這可大大降低燃油發動機對海洋的污染。