深海掘金
近些年,越来越多的科考船自广东沿海的港口出发,一路向东,穿过巴林塘海峡,进入浩瀚无垠的太平洋。太平洋海况较好时,非常适合科考船作业。
根据《联合国海洋法公约》,公海资源开采权一般遵循“谁勘探,谁优先”的规则。在太平洋,中国有多块具有资源专属勘探权和优先采矿权的区域。
2014年,中国大洋协会与国际海底管理局签订《富钴结壳勘探合同》,在西北太平洋国际海底区域获得面积为3000平方公里的富钴结壳勘探合同区。2015年,中国五矿集团公司作为申请主体,提出的多金属结核勘探获得国际海底管理局批准,在东北太平洋国际海底区域“保留区”获得近7.3万平方公里的多金属结核勘探合同区。这些勘探合同区是我国众多大洋工作者在大量开展海上调查的基础上获得的,既是我国大洋工作成绩的见证,也是我国大洋工作者奋斗历程的记录。
联合国公开信息显示,深海海床金属矿物种类十分丰富,通常富含钴、锰、锂、铁、镍、铜等金属矿物,以及金、银等贵金属。其中的富钴结壳多以板块状地壳的形式附着在水深400—4000米的海底山、脊和平台的斜坡和顶部,是战略金属钴和稀土元素的重要来源。
以太平洋东部水深3500—5500米的克拉里昂—克利珀顿区海域为例,测算显示,仅在该区域发现的一处矿床所含的镍、锰和钴,就超过这三种矿产资源在陆地上已探明储量的总和。
中国南海海底,则蕴藏着一种储量巨大的资源——天然气水合物。天然气水合物又称“可燃冰”,是天然气和水的化合物,广泛分布于深海或陆域的永久冻土中。“可燃冰”燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍,燃烧后仅会产生少量的二氧化碳和水,是真正的绿色能源。
天然气水合物开采是一项世界性难题,这是由其成矿原理和物理、化学性质决定的。天然气水合物形成于高压、低温环境,一旦钻孔密封不好,海水灌入,会导致大量的温室气体溢出,甚至可能引发海底滑坡或更大自然灾害。
为唤醒“沉睡”海底的天然气水合物,一系列的技术攻关也就此展开。为确保开采成功,试采团队自主创新了“地层流体抽取法”等20项关键技术。2017年5月18日,在距离祖国大陆300多公里的我国南海北部神狐海域“蓝鲸一号”海上钻井平台,我国成功实现天然气水合物试采连续稳定产气。这是我国首次,也是世界首次深海天然气水合物试采成功,对保障我国能源安全、优化能源结构,甚至对改变世界能源供应格局具有深远影响。
2024年11月,我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号正式入列。该船在国际上首次集成了传统隔水管、传统无隔水管、轻型隔水管、无隔水管泥浆闭式循环等4种作业模式以及绳索取心、提钻取心、气举反循环取心等 3种取心方式,可同时实现大洋科学钻探、深海油气勘探和天然气水合物勘查试采等多种功能。
与此同时,国内不少科研团队也开始研究深海采矿对海底环境造成的影响。中国海洋大学环境科学与工程学院教授贾永刚团队最新研发的深海采矿羽流影响原位长期监测系统,将在中国五矿东太平洋多金属结核矿区开展采矿羽流影响示范监测。“羽流可以理解为海底的沙尘暴,它究竟会对海底生态环境造成怎样的影响,需要进一步观测,这些成果也有利于我们确立深海采矿环境保护标准。”贾永刚说。
如果说深海多金属矿产是人类近一两百年才发现的海洋能源,那在海洋中另一种资源的开发则有更久的历史——海洋渔产。
水产养殖相较陆生动物养殖,其饲料利用率更高。如果全球养殖、食用更高比例的水产品,能节约大量用于种植饲料粮的耕地。为此,有学者提出“蓝色粮仓”和“蓝色食物”等构想,建议加快发展水产养殖业。
但是传统水产养殖模式对自然资源造成巨大压力,易出现水域富营养化、水体酸化、生物多样性丧失等问题,这些情况在海水养殖面积已接近承载力极限的中国近岸尤为突出。20世纪70年代,美国和日本相继提出“海洋牧场”概念,探索如何通过人工控制的方式,像放牧牛羊一样,对鱼、虾、贝等水产进行海上放养,实现海洋渔业可持续发展。
在海洋强国战略推动下,我国也加快了海洋牧场建设步伐。2017年中央一号文件首次提出,发展现代化海洋牧场,加强区域协同保护,合理控制近海捕捞。 2025年中央一号文件明确提出,支持发展深海养殖,建设海上牧场。不少沿海城市都已开始结合各地资源禀赋,推进海洋牧场建设。
随着养殖网箱从海中缓缓升起,一条条三文鱼奋力跳跃,水花飞溅……这是烟台经海渔业有限公司2024年6月首次大规模起鱼时的场景。这些鱼当天便可进入消费市场。据了解,2024年烟台经海渔业有限公司在距离烟台大陆架70公里的南隍城岛海域投放了8座深海智能化坐底式网箱,用于深海冷水鱼放养,单体网箱年产渔获1000吨。
2019年以来,烟台已陆续出台《关于加快海洋牧场建设的实施意见》《海洋牧场“百箱计划”项目三年行动方案》等政策文件,整合海域海岛、国有资本、科创平台等优势,为海洋牧场高质量发展布局。
此外,现在越来越多的海上风电、海上光伏及海上平台,将能源产业与海上牧场相结合。北京中创碳投科技有限公司董事长唐人虎指出,将海上风电与海洋牧场、海水制氢、海上光伏等产业相融合,进行综合立体开发已成为大趋势。
所谓“大树底下好乘凉”,这些矗立在海中的巨大风机可以有效缓解海洋牧场风浪大的问题。有研究表明,海水养殖与风电结合可使风电场运维成本降低10%,与风机基座结合的网箱养殖可使养鱼收益增加44%。