海底石油储量巨大
据地质专家研究表明，海洋中的大陆架和大陆坡蕴藏着全球3000亿吨石油的一半以上。海底石油将显示出越来越广阔的应用前景。1960年全世界近海石油产量占石油总产量的10%左右；1970年，产量占总产量的16.8%；1980年海上石油产量占世界总产量21.8%；1985年海上石油占总产量的26.74%，2000年，已超过世界石油产量的一半以上。
煤、石油、天然气是工业化社会一刻也离不了的动力源泉。现代化的交通多数离不开石油、天然气和煤。20世纪以来，传统的燃料，煤和木材逐步让位于石油和天然气。以1950～1970年为例，短短20年间，世界石油消费量提高了三倍，天然气消费量提高了四倍。在世界各种能源消费结构中，油气所占比重达到了64%。而在西方发达国家中，其比重高达75%以上，多数工业发达国家都靠进口石油来满足本国需要。西欧各国所消费的石油96%依靠进口，开采石油量占世界石油总量1/3的美国，也要进口40%的石油才能满足本国石油需求量。日本进口的石油量占世界石油耗量的17%。这一趋势有增无减。
能源短缺，早已成为全球人类关注的焦点，因此开发海上天然气和石油，已成为各工业国家的共同行动。1907年美国在加利福尼亚州的圣巴巴腊海峡，用栈桥式井架，在水深仅有几米的海底，首次采出石油。1924年前后委内瑞拉的马拉开波湖和前苏联里海的浅滩上也先后建起了海上石油钻井架，进行石油开采。这些石油井架都用栈桥同陆地相连。直到1946年，美国建造的海上钻井平台首次打出了世界上第一口海底油井。
据科学家研究报道，海底石油和天然气遍及世界各大洲的大陆架，石油储量最多的首推波斯湾。其中有六个产油量超1000万吨，储量在10亿吨以上的特大油田。其次是委内瑞拉的马拉开波湖油田。在海底天然气储量方面，波斯湾仍居第一，北海居第二，墨西哥湾第三。
中国浅海大陆架面积近285万平方千米，其中200米水深范围内的大陆架面积共130万平方公里。经勘探研究表明，我国沿海主要有渤海、黄海、东海、台湾浅滩、珠江口、莺歌海、北部湾等七个含油盆地，总面积约为100万平方千米，现已查明有17个新生代沉积为主的中、新生代沉积盆地，估计有很多的油气资源量，大约达100亿～130亿吨，构成了环太平洋区含油气带的主体部分，是中国油气资源的重要后备基地。
位于英国北海的巨大的
海上石油钻井平台20世纪50年代海上勘探油气的国家仅六个，而现在已达100多个。海上油气钻井数，1961年为726口，而到1995年达2663口，其中美国海上油气钻井数最多。海洋石油的产量，1950年仅0.3亿吨，占世界石油总产量的5.5%；1960年为1亿吨，占世界石油总产量的9.20%；1995年为9.65亿吨，占世界石油总产量的30.08%。海洋天然气的发展速度不如石油，1980年的产量为2903.11亿立方米，1995年为4421.00亿立方米。
从1980年开始中法、中日先后在渤海中部、西部和南部进行联合勘探开发。1981年在中日合作区打了第一口预深井，日产原油近1000吨，天然气约60万立方米。同年10月又打出了一口井，日产原油270吨，天然气3.3万立方米。1982年4月，中日合作打出第一口深井，日产原油390吨，天然气7万立方米。
早期的海上钻探，通常采用固定式或活动式平台进行几十米，甚至几百米的水深作业。固定式平台既可用于钻探，也可用于石油生产。活动式钻井装置具有既保证钻井时的平稳性，又有易于活动和适应多种水深的特点。
采油是海上石油开采的最后一道工序。固定式生产平台是目前最常用，最主要的是采油平台，它有钢管架桩基平台、钢筋混凝土重力式平台、张力腿平台、绷绳塔平台。建一座固定平台，其投资量非常巨大，必须要有大面积的采油要求条件，才是可行的。
浮式生产系统有半潜式和油轮式两种，半潜式适用于900～1500米的深海区或边际小油田开采油气。油轮式的最大作业水深可达1800米。有的国家采用向海中填石砂、泥土和废料等建造人造岛来进行石油开采。
海洋：人类的盐库
食盐是人类普遍食用的调味品，是人体不可缺少的物质。据科学家统计，一个健康成年人每天要从各种饮食中吸取5～20克的盐分。这些盐分能维持人体血液的渗透压，促进血液的循环，保持新陈代谢的正常进行。
食盐也是基本的化学工业原料，制造肥皂、精炼石油、炼钢和炼铝，提炼纯碱、烧碱，生产盐酸及化学肥料氯化铵等都是以海盐为原料的。可以说，在化学工业中，凡是用到钠和氯的产品，绝大多数都源于海盐。所以说，盐不仅是人类生活的必需品，而且是化学工业之母。
我国拥有漫长的海岸线，沿海有许多海滩，平坦、广阔，多晴朗干燥的天气，对发展海盐生产有着极其有利的条件，因此，海盐产量居世界首位，而且利用海水制盐已有几千年的历史。
煮海为盐和滩晒法是从海水中提炼盐的两大方法。
煮海为盐就是把海水取上岸来，放在铁锅等设备内，用火烧，待海水烧开后，蒸发出水汽，使海水浓缩成苦卤，再使苦卤继续蒸发，蒸发到最后，食盐就会变成一粒粒像冰糖一样的晶体，从海水中跑出来。世界历史学家们公认，中国是最早从海水里提取食盐的国家。据文物考证，早在5000年前，我们的祖先已经用海水煮成食盐了。相传历史上有个风砂氏，他是跟神农氏同时代的人，首先煮海为盐。
挖盐从海水中制取盐的另一种方法是滩晒法。滩晒制盐的地方是盐田，一般建在海滩边，借用海滩逐渐升高的坡度，开出一片像扶梯似的一级一级池子，利用涨潮，或用风车或用泵抽取海水到池内。海水流过几个池子，随着风吹日晒，水分不断蒸发，海水中的盐浓度愈来愈高，最后让浓盐进入结晶池，继续蒸发直到析出食盐晶体。
在我国，滩晒法最早出现在元代，到了清朝康熙年间，大规模开辟华北长芦盐区，开始大面积滩晒食盐。其他国家海水制盐的方法基本上和我国相似。有趣的是，美国实现专利法时，第一个专利就是滩晒食盐的工艺，滩晒法经济有效，到现代还在广泛采用。
现在我国有40多万制盐工人，随着现代化的机械操作，加上科学管理，海盐生产逐年上升，每年可以生产海盐近2000万吨，占食盐总产量的80%，居世界第一位。
在制盐方法上，还有一种是冷冻法。在瑞典和前苏联等国家，他们让海水天然冷却成冰，冰几乎由淡水组成，剩下来的是苦卤，就是浓盐水。让苦卤经过几次冰冻，得到的盐水越来越浓，最后，再用人工加热的方法得到食盐晶体。这种方法只能在冬天生产，其产量不高。
海水淡化：人类的水源
人类生活和工农业生产需要的水是淡水，可是，占地球表面71%的水中，97.2%是海洋中的水，实际上能利用的淡水，只占世界水总量的0.63%。随着世界人口的增加和生活水平的提高，随着工农业生产的发展，世界淡水用量正以每年4%的速度急剧地增加。据统计，近几十年来，世界不少地区供水不足，目前估计有12亿人口缺水。
这怎么办？惟一的办法是向海洋要水。
可是，海水平均含有3.5%的盐分，不能使用。人喝了海水，会渴上加渴，引起机体脱水。用海水浇灌农作物，农作物会“腌死”。有些靠海的浅滩地常由于海水的浸渍而变成盐碱地，几乎寸草不长。在工业上也不能用海水，因为海水含有大量的矿物盐类，不合纯度要求，如果用来烧锅炉，会生成厚厚的锅垢，损坏锅炉。
这该怎么办呢？办法是使海水淡化，把海水中的盐分与水分开。
蒸发法是海水淡化最简单的方法，就是将海水加热蒸发，再将水蒸气冷却，提取淡水。太阳能蒸馏淡化装置就是使用这种方法。
太阳能蒸馏淡化装置，像一座座矮小的房子，屋顶用玻璃或透明塑料板组成，可以使阳光透过，照射在海水上。海水变热蒸发，水蒸气上升后，碰到玻璃会凝结成水滴，收集到两旁的淡水槽中。
蒸发法还有许多种，目前世界90%的海水淡化装置是由多级闪急蒸发法生产的。闪急蒸发法是给加热了的海水施加高压，然后突然降压，使水在瞬间蒸发的方法。所谓多级就是把许多蒸馏器串联起来，让压力下降几次使水蒸发。
离子交换树脂，我们对它已不太陌生，它就是科学家手中的一根魔杖，用它放在海水中，它可以像海绵吸水那样，吸附出海水中的盐分，使海水变成淡水。
用离子交换树脂使海水淡化的方法叫离子交换法，这种方法适应于海洋上的遇难人员应急之用。
海水淡化还有一种方法是电渗析法，就是在海水淡化装置中插入两根电极，在两极之间放入一种特种薄膜。这样就把海水淡化装置隔成三室，一个叫阳极室，一个叫阴极室，一个叫中间室。当接通电源后，奇迹就会发生，海水中的盐分会向两个电极“靠”去，使得两个极室的海水愈来愈浓，而中间室的海水逐渐被淡化。这种方法适用于中小型淡化厂，我国西沙永兴岛上的海水淡化站，是目前世界上最大的电渗析淡化装置，每天生产淡水20多吨。
在自然界有这样一种膜，它只能透过水分子，不能透过其他物质，科学家把这种膜叫做半透膜。动植物的细胞膜都是半透膜，如干大豆放在水中浸泡后会膨胀，就是因为水通过细胞向干果内部渗透的结果。
利用半透膜可以淡化海水，这种方法叫反渗透法。用人造海水淡化装置半透膜把水和海水分开。海水是盐水溶液，水分子会透过膜渗透到海水中，使海水稀释，并且产生一种压力，叫渗透压。然后，向海水加一个压力，大于渗透压，这时，海水中的水分子就会被挤出海水，透过半透膜，到纯水这边来。
反渗透法脱盐效率高。近年来，各国都在研究、推广应用，是一种前途诱人的方法。在1978年到1982年期间，世界已建成21家日产300吨以上的反渗透海水淡化厂。
向海洋要水，一些国家生发奇想，把漂浮在南太平洋的南极冰山，用船拖来，让它融化掉，供人类利用。一座小冰山可供几十万人的城市用一年，初步试施，已取得成功。
有了海水淡化技术，海洋就成了人类取之不尽、用之不竭的淡水库。
海潮发电
永不休止的海水涨落运动，蕴藏着巨大的能量，能不能把潮汐的巨大能量充分利用起来？这是自古以来人们一直在考虑的问题。1000多年来，我国劳动人民为研究潮汐的利用做出了巨大贡献。
比如，在我国的山东蓬莱县，人们利用涨潮落潮的水位差来推动磨车，碾磨谷物。在福建泉州市的东北与惠安县交界的洛阳江上，有一座我国著名的梁架式古石桥——洛阳桥，它建于宋皇五年到嘉四年（1053～1059年）。当我们游览参观了这座至今保存完好的古石桥之后，一定会惊讶地提出：在900多年前的技术条件下，数十吨重的大石梁，是怎样架到桥墩上去的呢？说来也很简单，当时的能工巧匠巧妙地利用了潮汐能。他们预先将石梁放在木浮排上，趁涨潮之际，将木排驶入两桥墩之间。随着潮涨，石梁慢慢举高，当临近高潮、石梁超过桥墩时，用不着花多大力气，就可将石梁扶正对准桥墩，待落潮一到，大石梁就稳稳地就架在桥墩上了。泉州的大潮潮差可达6米以上，高举大石梁对于巨大的潮汐能来说，简直不费吹灰之力。今天，当人们站在洛阳桥上赞叹我国人民的聪明才智之余，当然也不免为潮汐能年复一年，日复一日地白白付之东流而惋惜。
以上讲的是直接利用潮汐的方式，也就是将潮汐中蕴藏的势能和动能直接转变为另一种形式的机械能作功。这种利用方式，既不方便，又大材小用。所以，近代以来利用潮汐发电，将潮汐能转变成电能，是人们的奋斗目标。
发电机问世以后，为人们提供了利用潮汐发电的条件。
世界第一座发电厂建立以后仅仅30年的时间，即1912年，德国就在石勒苏益格——荷尔斯太因州的布苏姆建成了世界上第一座利用潮汐发电的潮汐电站。此后，随着能源需求量的增加，研究潮汐发电的国家也逐渐增多起来。法国、中国、加拿大、苏联、美国、英国、印度、澳大利亚和阿根廷等国家竞相投入大量人力物力。
潮汐所蕴藏的能量实在有着诱人的魅力。有人估算过，如果把地球上的潮汐能利用起来，每年可以发出12，400亿度的电来。
潮汐发电要比河水发电优越。它不受天气干旱的影响，也不需要因建造水库而占用耕地和移民拆迁。所以，潮汐是继煤、石油、水电之后的“第四能源”。河水发电有“白煤”之称，潮汐发电则被誉为“蓝色煤海”。
潮汐发电的原理和水力发电的原理大同小异，也是利用水的力量，通过水轮机将势能变成机械能，再由水轮机带动发电机将机械能变成电能。那么，怎么才能使水变得有力量呢？条件很简单，人们在合适的海湾口处建造起一座海堤，把入海口或海湾与大海隔开，形成水库，利用潮汐涨落时水位的升降，获得势能，从而推动水轮发电机组发电。
潮汐发电的方式，通常根据不同的建站方式和不同的运行方向来进行分类，一般分成三类，即：单库单向式潮汐发电——涨潮时，打开水闸闸门，让潮水涌进海湾水库，使水库水位随着潮位一同升高。到最高潮位时，立即关闭闸门，把库水和大海分隔开来，不让海湾水库里的水随落潮而退回大海。等到海潮退到一定的水位时，海湾水库的水位就高于大海的水位了，已经形成了水向低处流的条件，具备了做功的力量。这时，再把水库的闸门打开，让水库的水推动水轮机的叶片，带动发电机发电以后再流回大海。
这是最古老的一种潮汐发电形式，世界上第一个潮汐电站就是这样工作的。对于每天涨两次落两次的大海，这种电站每天就可以工作两次，发电10～12个小时。
随着时间的推移，人们发现这种发电方式并没有把水的力量充分利用起来。因为，具有一定落差和流量的水流，对人类来说实在太宝贵了，白白地让它流掉岂不可惜！这样，人们又开始研制一种新型的水轮机。经过艰苦地探索这种新型的水轮机问世了。这种水轮机既可以顺转，也可以倒转，再给它配上可以正反转的发电机，就成了可以正反方向运行的可逆式水轮发电机组。这样，不论海水是涨潮还是落潮，我们都可以利用潮水发出电来。
这就是另一种双向单水库式潮汐发电——在堤坝的两面各筑两道闸门，水轮机设在四扇闸门的中间。涨潮时，将1和4两个闸门打开，2和3两个闸门关闭，海水冲击水轮机的叶片，带动发电机发电，海水流入库内；落潮时，将2和3两个闸门打开，1和4两个闸门关闭，海水在经过水轮机流向大海时发电。在平潮时，四个闸门都关闭，不再发电。
这样的电站，在海潮的一次潮落过程中可以发电两次，用的又是一个水库，因此叫单库双向式。它每天可发电10～20小时，效益要比单库单向式潮汐电站明显好得多。
还有一种是双库式潮汐发电，要建两个水库，一个高水库，一个低水库。高库的水位始终保持在高位上，低库的水位则始终低于高库水位，水轮发电机做单向运行。高库上建有进水闸一座，低库上则建有一座泄水闸。涨潮时开启进水闸，电站开始工作，高水库的水位随潮位上升，低水库的水位也因发过电的水进入而上升着。当高潮平潮时，关闭进水闸，高库水位则由于继续发电开始下降，低库水位相应上升，开启低库上的泄水闸，使低库水位下降，由于高低水库又形成了较大落差，创造了发电的条件，电站仍然工作着。待高水库水位下降至与潮位保持一定落差时，再关闭泄水闸，打开高库进水闸。如此周而复始，水库始终保持着一定的落差，电站就可以24小时连续发电了。
但是这种电站的位置，在地形上要求高些，一般采用较少。
潮汐发电站尽管其形式多种多样，但大体上总是由三部分组成：第一部分是坝体，用来阻拦海水，以形成水库，是发电站的主体部分。坝体的长度和高度，要根据当地地理条件和潮差大小来决定。因为潮差不会很大，所以坝体的高度一般要比河流水力发电站的拦河坝低；第二部分是引水系统，由各种闸门、引水道组成，它的主要作用是造成水库水面和海面、以及高低库之间的落差，这样才能推动水轮发电机组发电；第三部分是以水轮发电机组为主体的发电设备和输电线路。发电设备安装在坝体的水下部位，是发电站的心脏。有了这三部分，潮汐电站就可以工作了。
潮汐发电在世界各国中发展是不平衡的，其中以法国、俄罗斯、英国和加拿大等国发展较快，并取得了一些成就。目前他们已经建成年发电量5亿多度的潮汐发电站，并且正向着巨型和超巨型的潮汐发电站进展。科学家正在设计年发电量100亿度以上的潮汐发电站，21世纪这种设想一定会变成现实。
我国海岸线长达18000多公里，岛屿岸线长14，000公里，蕴藏着大量的潮汐能量。仅浙江一个省，就可开发出227亿度的电，相当于两座葛洲坝水电站发出的电力！目前已建成江厦潮汐电站，装机容量为3000千瓦，年发电量1070万度以上。它的建成和使用，又为我国今后进一步开发和利用潮汐能积累了丰富的经验。经过考察，宁海县的黄墩港已作为万千瓦级潮汐试验电站站址。这个港湾可装机近5万千瓦，年发电量可在1.3亿度以上。
海流发电
在能源紧缺的当今世界，人们自然而然地对海流的巨大能量发生了十分浓厚的兴趣。用海流发电不必像潮汐发电那样需要修筑大坝，担心泥沙淤积，也不像波浪发电那样电力输出不稳定。科学家估计，世界大洋中所有海流的功率在10亿千瓦以上，这是个多么惊人的数字。
就说距我们最近的黑潮暖流吧。这支世界著名的海流宽度达180公里，如果设想从此岸到彼岸架设一座桥梁的话，可能从南京上桥，要走到上海才能下得桥来。黑潮暖流的厚度也很可观，它不像河流是以几米深或几丈深来衡量的，它在台湾东部的厚度就达到700米左右，平均厚度也在400米以上。如此巨大的海中之河，平均日流速是50～148公里，输送的水量就更大了。科学家计算过，仅仅是黑潮暖流的流量，就相当于全世界所有陆地河流流量总和的20倍。
日本，自1893年和田雄沼博士用海流瓶调查黑潮开始，到如今已有百多年黑潮研究的历史。他们估计，黑潮中蕴藏的动能大约相当于每年发出1700亿度的电力。虽然黑潮暖流全程上流动的速度不同，但仅流速大于1米/秒的流域所蕴藏的动能就能转化为900亿度电。900亿度电力！这决不是一个简单的数字。想想看，如果这900亿度电改由燃煤的热电厂来生产的话，非得6500万吨煤炭不行。而这6500万吨煤炭，由矿山采掘得多少天？用火车来拉又得拉多少趟啊！还有，烧完以后的煤渣怎么处理？还得要多少车皮才能拉得出去呢？还有燃烧后造成的污染对环境的影响等等，这些生动的数据向我们说明，海流对于人类来说，确实是一种不可忽视的能源。
科学家认为，日本可以从黑潮里获得海流能的海域有四个地区，分布在八重山诸岛海域、吐噶喇列岛海域、足摺岬海域及八丈岛海域，可能发电量达376.4万千瓦。
北美大陆东侧的佛罗里达海流，蕴藏的海流能约5000万千瓦。科学家说，只要利用其中4%的能量来发电，就可以建造一座具有中国葛洲坝规模的发电站来。
海流发电要比利用陆地上的河水可靠得多。河流水量忽多忽少，除了洪水的威胁，更直接受到枯水季节的影响，因此，河流水电站非但不能全年工作，即使全天工作的时间也很有限。海流则根本不会出现这种问题，那几乎全年不变的水量和一定的流速，完全可以成为人类所信赖的可靠能源。
海流发电装置的基本形式与风车、水车相似，风车是靠风吹着转动的，海流发电则是依靠海流的冲击力使水轮机的螺旋桨旋转，然后再变换成高速，带动发电机发出电来。
目前使用的多是花环式海流发电站。它是用一串螺旋桨组成的，它的两端固定在浮筒上，浮筒里装着发电机，整个系统迎着海流的方向漂浮在海面上，就像迎宾会上献给贵宾的花环。这种发电站之所以要用一串螺旋桨组成，主要还是因为海流的流速小，单位体积内所具有的能量小的缘故。前面说海流具备很大的能量，那指的是总能量。实际上，要使水为人类做功，必须有两个条件：一是有一定的水量，二是具备一定的落差。根据这个道理，要利用流速低的海流来为人类做功，用许多螺旋桨串在一起，才有可能得到较大的动力。
当然，这种海流电站的发电能力是比较小的，一般只能用来为灯塔灯船提供电力，至多不过为潜水艇上的蓄电池充充电而已。
那么，是不是利用海流发电，都得把一组螺旋桨串起来呢？几十年来，世界许多国家的科技人员都为此动了不少脑筋，他们一致的观点是：若想大规模地利用海流发电，非得另想办法不可。
后来，美国设计了一种驳船式的海流发电站。就是在船舷两侧装上巨大的水轮，在海流推动下不断转动而带动电机发出电。它所发出的电再通过海底电缆送到岸上。
预计每艘这种海流发电船的发电能力为5万千瓦，要比花环式海流电站的发电能力大多了。用驳船发电还有一个好处，一旦遇到大风刮来，它可以驶到附近港口避风，能够保证发电设备免遭恶浪的袭击。
科学家的设计中还有这种驳船式海流发电站的改进设计。他们准备把驳船两侧的水轮再做大些，使它的直径达到152米。这样一来，驳船式海流发电站的发电能力就更大了，一台就能发出7.5万千瓦的电力。科学家们打算把这种巨大的发电船安放在号称世界第一大暖流的墨西哥暖流里，他们说，如果在那里放置250条发电船的话，总容量将达到1875万千瓦，每年发出的电力，可以为燃油厂节省出1.3亿桶的石油来。如果锚泊成千上万个发电船的话，海流发电所带来的经济效益就更加可观了。
不过，这件事要真正做起来将会遇到许多难以想象的问题，所以，科学技术界对这样的装置还在谨慎的试验之中。你看，仅仅是152米直径的轮子，把它放平下来，竟然比一个有400米跑道的足球场还要大些，不能不说是世界上少见的大轮子了。
在美国，加里·斯蒂尔曼自1976年以来一直在研究着一种新型的海流发电的方法，这就是降落伞式。这种发电装置设计独特，别具一格，结构简单，造价低廉，不论流速大小，均能顺利工作。整个装置用12把“降落伞”组成，它们串联在环形的铰链绳上。“降落伞”长约12米，每个“降落伞”之间相距约30米。当海流方向顺着“降落伞”时，依靠海流的力量撑开“降落伞”，并带动它们向前运动；当海流方向逆着“降落伞”时，依靠海流的力量收拢“降落伞”。结果铰链绳在撑开的“降落伞”的带动下，不断地转动着，铰链绳又带动安装在船上的铰盘转动，铰盘则带动发电机发电。
这种“降落伞”式海流发电站，目前正在佛罗里达海湾的海流中做试验。那里的海流流速约为1.5米/秒，即每小时流动2.7公里，所发的电力再通过电缆输送到岸上。根据计算，假如把这种海流发电站置于流速为3米/秒的海流中，只要用40个直径为1.2米的降落伞拴在1500米长的绳子上，就可发电3.5万千瓦，这是一个多么令人鼓舞的数字！
于是，美国能源部做了一个推测，他们认为利用佛罗里达海流放置伞式海流发电站，总发电能力可达1000万千瓦，这更令人振奋。
但是，目前这个试验，有两个问题还没有得到解决：一是这么大的装置能否保证正常工作；二是海洋环境恶劣时，降落伞和绳子会不会很快地损坏。这些还需要进一步实验和改进。然而，尽管如此，科学家们仍然说，对一些不需要很大电力而又偏僻的地方，这种装置还是有着显著优越性的。
日本地少人多，天然能源资源极其短缺，因此他们在海洋能源上的研究中投入了不少力量。日本的一个研究小组研究出海流通过强磁场而发电的新技术。它的基本原理与磁流体发电原理大体相同。磁流体发电是当今新型的发电方式，它用高温等离子气体为工作物质，高速垂直流过强大的磁场后直接产生电流。现在以海水为工作物质，当存有大量离子（如氯离子、钠离子）的海水垂直流过放置在海水中的强大磁场时，就可以获得电能。磁流式发电装置没有机械传动部件，不用发电机组，海流能的利用效率很高，一旦获得成功，将会取代别的海流发电方式，成为海流发电的最优装置。未来人们再也不会因电力不足而伤脑筋了。
温差发电
海洋中的热能——海水温度差能，它的热情和力量默默地包含在全世界145亿亿吨的海水中，虽然一时不能被人们所发现和理解，可是它内在的魅力始终深深地吸引着人们。100年来，多少人为海洋热能的研究倾注了毕生的精力。
海洋像个热水瓶，可以把热量贮存起来，可海洋毕竟不是热水瓶，因为海水温度是随着水深而变化的。这种变化可分为三层：第一层是从海面到深度60米左右，称做表层。这一层海水表面吸收太阳的辐射能，且受到风浪的影响使海水互相混合。因此，这一层海水温度变化比较小，水温约在26.7℃左右；第二层大约从水深60～300米左右，由于海水温度随着深度增加而急剧递减，海水温度变化较大，称做主要变温层；第三层深度在300米以下，称为深层海水，这一层海水因为受到极地流来的冷水影响，温度降低到4℃左右。再往下到1500米深处时，水温几乎就没有变化了，常年维持在-1～2℃之间。
赤道附近的海水受到太阳的直射而变热，除了蒸发而散发到大气中的能量外，还将近13%的太阳能以热的形式被海洋吸收而贮藏起来。这样，在赤道海域中海洋热能的收支平衡就遭到了破坏，出现了吸收多于放出的现象。而在极地海域情况正好相反，是放出多于吸收，这就在整个地球上形成了新的热量平衡。这种新的热量平衡，是通过赤道海域不断向极地海域输送能量而建立起来的；而在极地海域，受冷的海水密度增大下沉到深处，再流向赤道海域。这种循环形成了海水垂直面上的水温变化，也为人类从海洋中取得能量创造了条件。
法国是海水温差能利用的故乡，早在1861年，著名的法国科学幻想小说作家儒勒·凡尔纳，就幻想利用海水来储藏太阳能了。1881年法国科学家德尔松瓦第一个提出了温差发电的方案。他认为稀硫酸的水溶液在锅炉内加热到30℃所产生的蒸汽压，与在冷凝器内冷却到15℃所产生的蒸汽压，两者在温差为15℃的条件下，它们的蒸气压力差约为两个大气压，这个蒸汽压力差就可以用来做功。在自然界中，要寻找温差为15℃的热源和冷源是十分容易的，如温泉的水和河里的水就可能相差15℃，海洋表层的水和深层的水也可能有15℃以上的温差。他的设想提出以后，美国、意大利和德国的科学家为实现这个设想进行了不懈的努力，但都没有获得成功。整整过去了45年，直到1926年，才有人第一次用实验证明了德尔松瓦设想的正确性。
海洋的温差能居于海洋各种能源之首，因此，极大地吸引了各国的科学家，他们投入了大量的人力物力，研制生产海洋温差发电装置。最初人们设计了一种水温差发电站，是将海水直接引进保持真空的汽锅，由于真空锅内气压很低，进入真空汽锅的海水就可以沸腾蒸发变成蒸汽，然后通过专门设计的低压、低温汽轮机，带动发动机发电。通过汽轮机的蒸汽被引入由深层低温海水冷却的冷凝器，再重新凝结成水。
用这种方法虽然可以发电，但是，在建设和安装深层输水管道方面有很多困难。所以，有人对这种方法加以改进，将海水引入一个太阳能加温池，使海水加温到45～60℃，甚至达到90℃，然后再将温水引进真空的汽锅蒸发，进行发电。改进后的温差发电站，是用海边和水库里的水冷凝，这样就可以解决在海底安装输水管道的困难。
热带海面与中层海水的温差很大，最适宜采用这类发电装置。1979年5月29日，世界上第一座海水温差发电站，在美国的夏威夷成功地投入运行，为岛上居民、车站和码头供应了照明用电。夏威夷岛在太平洋中部，地处北纬20℃，附近海域的表层海水温度常年很高，冬季为24℃，夏季为28℃。在离岸只有1.2公里的地方，水深400米处就可获得10℃的冷海水，水深800米处就有5℃的冷海水，为海水温差发电提供了极为优越的自然条件。这座海水温差电站安装在驳船型的海上平台上，平台锚系在夏威夷岛东部约2.4公里的海上，装机容量达1000千瓦以上。世界上第一座海水温差发电站的建成和正常运行，不但证明了海水温差发电技术的可行性，并且提供了大量丰富的实践经验，这标志着海水温差发电已经开始从试验性发电转向大规模的开发利用阶段，夏威夷的海水温差发电站也将成为海水温差发电史上的又一里程碑。它为下世纪新能源的开发指明了方向。
利用海水温差发电，不仅可以获得电能，而且还可以获得很多有用的副产品。如海水蒸发后留下的浓缩水，用它可以提炼许多化工产品；废蒸汽冷凝后可以变成大量淡水或廉价的冰，这些都可以供给沿海工农业生产的需要。
生物电池
科学家曾经做了这样一个实验：把酵母和葡萄糖的混合液放在装有半透膜壁的容器里，将这个容器浸在另一个较大的容器中，较大的容器中盛有纯葡萄糖溶液，其中有溶解的氧气。在两个容器中都插入铂电极，连接两个电极便得到了电流，这说明在微生物分解有机化合物的时候，就有电能随之释放出来。
根据这个原理制造出来的电池叫生物电池。生物电池比电化学电池有许多优点：生物电池工作时不发热，不损坏电极，不但可以节约大量金属，而且寿命比电化学电池长得多。
目前，生物电池作为电源，已试用于信号灯、航标和无线电设备，其中有的虽然经过长期使用，效果仍然像刚开始那样。有一种用细菌、海水和有机质制造的生物电池，用做无线电发报机的电源，它的工作距离已达到10千米，用生物电池做动力的模型船也已在海上游弋。
从生物电池的工作原理，科学家们想到了海洋，从而使一望无际的海洋，又变成了一个巨大的天然生物电池。
海洋是生命的摇篮。在海洋的表层，阳光透入浅海，生长着许许多多的单细胞藻类：绿藻、褐藻、红藻等等，它们从海水中吸取了二氧化碳和盐类，在阳光下进行着光合作用，形成有营养的碳水化合物，同时放出氧，在海水中形成过多的带负电的氢氧离子。
海洋的底层是海洋动植物残骸的集聚地，也是河流从陆地带来丰富有机质的沉积场所。在黑暗缺氧的环境下，细菌分解着这些海底沉积物中的动植物残体和有机质，形成了多余的带正电的氢离子，于是海洋表层和底层的电位差产生了。实际上这是一个天然的巨大的生物电池。为此，科学家提出了在海洋上建立天然生物电站的设想，充分利用海洋表层水和海洋底层水的电位差产生电流。可以预料，随着科学技术的发展，未来人们将会在海洋上建起大型的天然生物电站，以便从海洋中取得大量电能。
海水炼金
1919年，第一次世界大战结束，德国被彻底打败了，战争耗尽了德国的所有物资和财源，整个国家生产萎缩，经济衰退，通货膨胀严重，几百万人失业，人民生活极度贫困。在这种情况下德国政府还要支付协约国50000吨黄金的战争赔款，全国上下处在沮丧的气氛中。就在这时，有个人站出来，大声疾呼：“朋友们，不用为国债担忧，可以用海水提炼黄金，偿还国债。”
这个人是一位举世闻名的德国化学家，名叫哈柏。哈柏认为大海里含有550万吨黄金，只要能提取其中的1/10，就有55万吨。于是，他向德国政府打报告，提出建议，并制定了详细的实验方案。德国政府同意了这个计划，拨出经费给他研究，并派了一艘名叫“流星”号的海洋调查船供他使用。
哈柏放开手脚，大胆地干开了。他把“流星”号改建成一艘用于海水提金的活动工厂。“流星”号在大西洋上，不断从海中把金属提取出来。经过7年的努力，哈柏做了成千上万次实验，试验了各种各样的方法。
可是，由于海水中黄金的浓度太低，每吨海水含金量不超过0.000006克，尽管处理了一吨又一吨的海水，得到的黄金却微乎其微，毫无经济意义。于是，1928年，哈柏面对茫茫大海，不得不承认自己的失败，愧对父老乡亲们的厚爱和期望。
尽管哈柏的计划失败了，可是，人们并没有放弃从海水中提金的宏愿，因为海水中的这笔财富毕竟太吸引人了。请你们仔细算一算，整个大海有14亿立方千米的海水，即使每吨海水里只有0.000006克金子，总起来也有900万吨金子。把它们全部提炼出来，平均分配给地球上所有的人，那么，不论男女老幼，每个人可分到1千克黄金。美国科学家曾在卡罗来纳提溴工厂试验，用12吨海水提取出0.09毫克的黄金，价值0.0001美元。世界上现在已有50个以上的海水提金专利，遗憾的是，还没有人购买任何一个专利。可以相信，世上没有任何事能难倒智慧无穷的人类，到21世纪，人类一定能“点水成金”。
海洋药库
我国有漫长的海岸线，沿海居民以捕鱼为生，在长期与海洋打交道的过程中，积累了丰富的使用海洋药材的经验。他们用墨鱼止血，黄鱼胶治皮肤开裂，海星灰治胃痛，鲍鱼壳治高血压等。在我国古典的医药文献记载中就有许多海洋药物，比如海龙、海马滋补强身，海带治缺碘的大脖子病等。由此可见，我国是世界上最早广泛应用海洋药物的国家，只是由于科技不发达，仅仅停留在经验上。
近20年来，随着科学技术的进步，特别是海洋工程技术的发展，人类才真正、全面地重视了海洋药物。1967年，西方一些科学家在美国召开第一次国际海洋药物会议。从此，应用现代科学理论和技术手段，真正研究起海洋药物来。目前，世界各国的科学家取得了一些海洋药物的研究成果。
青霉素是人类发现的第一种抗菌素，从1943年开始生产以来，曾挽救了千千万万人的生命。可是现在，青霉素已被抗菌范围更广、杀菌力更强而且没有抗药性的头孢霉素取代。头孢霉素是科学家从近海污水中的一种微生物顶头孢菌中制取的。
医生在医疗中，常使用抗生素来防治由微生物引起的疾病。科学家已从230种海藻中抽制各种抗生素，药用非常广泛。
在海洋中，有一种节肢动物，叫鲎，它在4亿年前就已经出现，是和细菌最早共处而没有受细菌侵害的古老生物，由此可见，鲎有着极强的免疫能力。科学家经过研究，发现鲎浑身是药，肉能治痔疮、杀虫；用它的血液制成鲎试剂，在医学上用于临床快速诊断脑膜炎、肝硬化等疾病；鲎的血蛋白可提取人血球凝集素，检测人体的免疫功能。
许多海洋生物具有毒液和毒素，海洋药物科学家非常看中这点。
八臂哪吒是神话里的人物。海洋中却真有一种长着8条手臂的力大无比的动物，那就是章鱼，属于软体动物，它那8条长长的手臂叫做腕足，腕足不是游泳器官，而是用于在海底爬行和攫取食物的。大型的章鱼，常会挥舞腕足与一些凶猛鱼类搏斗，而且往往是胜利者。它在捕食贝类时，会吐出一种有毒的分泌液，使贝类先麻痹，然后把贝类消化掉。科学家从章鱼体中提取这种毒素，注射到脊椎动物的身体内，会引起显著的血管扩张和血压降低。
海洋生物制药已成全球性的开发热潮之一人们历来认为最可怕的是鲨鱼，其实，眼镜蛇的后裔——海蛇才是最可怕的动物。青出于蓝胜于蓝，海蛇的毒性比眼镜蛇要强许多倍，因此，海蛇是非常珍贵的药材，有祛风止痛、活血通络的功用。在60年代后期，科学家把海蛇毒用于治疗缺血性脑血栓和心肌梗塞，疗效显著。
有句俗话：拼死吃河豚。河豚是一种鱼，出产在我国沿海。河豚鱼的肉味非常鲜美，可是，它的卵巢、血液和肝脏有剧毒。从河豚身上提取的河豚毒素，在医学上是一种良好的局部麻醉剂，只需极微小的一点即可见效，它的镇静作用比可卡因大几千倍。
在海洋中，还有许多不起眼的动物，对人类有很大的药用价值。
在浅海底岩石缝隙中，生活着一种样子像菊花的动物，叫海葵。海葵与海蜇是近亲，海蜇是人们喜欢的食物，而海葵是人类做药的原料。小朋友不注意卫生，吃了不干净的食物，会得寄生虫病，比如蛔虫、蛲虫病，用海葵制的药物可以打下这些寄生虫，另外它还能治疗皮癣；从某些海葵中能提取出抗凝血剂，有一些海葵的提取物可治白血病，海葵体内还有一种物质，提取出来，是理想的强心剂。
海洋生物为人类提供了巨大的药物资源。21世纪，人类会把它们都一一开发出来。在医院使用的药物中，有许许多多是以海洋生物原料制成的，其中既有疗效显著、专治某种疾病的特效药，也有起死回生之药，更有延年益寿的保健药。
水下实验室
随着21世纪海洋开发的灿烂前景，海底城市和水上城市的相继建设，使海洋和人类的关系更加密不可分。而水下实验室的开辟，又为更深地研究和探测海洋提供了更加广阔的天地。
水下实验室的出现，为潜水员和科学家在水下进行较长时间的活动和工作，提供了海底活动基地。水下实验室在海洋开发、海洋工程、海洋考察以及海洋军事等活动中能发挥重要作用。如果说，潜水器在海洋开发方面把人类的手臂延长到大洋海底的话，那么，水下实验室则是直接把人类自身移向大海深处。
1962年，美国研制的“海中人—1”号和法国研造的“大陆架—1”号水下实验室，分别在地中海进行实验，人类的饱和潜水技术从理论研究进入了全新的现场试验阶段。各国相继研制出各种水下实验室，在不很长的时间里水下实验室增加到70多个。
水下实验室，用于海洋开发和海洋地质、化学、海洋环境污染等方面的考察研究，并取得了理想的成果。
1987年9月，美国海洋大气局研制出可移动式“水族馆”号水下实验室，并布放在圣克罗岛外的海域。“水族馆”号水下实验室造价550万美元，是目前用于海洋开发与研究的最为先进的水下实验室。实验室可供6名研究人员在海底工作7～30天，还能使研究人员在居住室外的海底环境中每天工作9小时。当供电和供气系统出现故障时，室内应急系统可继续工作72小时，从而让研究人员有充足的时间进行减压并浮出水面。在巴哈马群岛海域，科学家们在123米深处生活了两天，研究了人类居住在海底时神经及生理状态的反应。“海底实验室2号”在加利福尼亚附近入海，10名科学家在水深90米处生活了15天，其中一位宇航员在海底生活了30天。
德国在水下实验室的研究方面有其独到之处。1969年，由造船和核能利用公司研制的、“赫尔果兰”水下实验室，长9米，宽6米，高6米，乘员4人，自持力可达149天。这个水下实验室的特点，是完全采用水面浮标系统进行补给。这种补给不受气象和海况条件的影响。另外，这种水下实验室除具有常规减压设备外，它还可以在海底直接对潜水员减压，潜水员在返回地面后可以立刻离开实验室而不会发生危险。它还配备有救生室、救生筏等水下安全室和陆上减压室，在紧急情况下供潜水员安全迅速撤离作业现场。“赫尔果兰”号水下实验室的这些技术性能，在世界水下实验室中堪称是第一流的。
水下实验室，作为未来有很大发展前景的高技术，总的趋势是向作业深度大、自持力强和机动性好的方向发展。
海水提溴
由于溴在海水中呈离子状态存在，所以在提取溴的过程中，首先要将原料海水酸化，再利用氯气或其他氧化剂氧化成溴，然后以其他化学方式从母液中分离出溴。目前，海水提溴技术有空气吹出法、水蒸气蒸馏法、溶剂萃取法、沉淀法和吸附法等，其中工业上普遍采用空气吹出法。这种方法就是用氯气氧化海水中的溴离子，使其变成溴，然后通入空气或水蒸气，把溴吹出来，其整个工艺流程包括酸化、氧化、吹出、吸收和蒸馏等。采用这种方法，设备少、流程简单，易于实现机械化和自动化。在现代海水提溴工业中，所有提溴工艺都采用自动控制系统进行控制和记录。现在，美国、英国、德国、法国和日本都先后建立了海水提溴工厂。美国在第二次世界大战期间建立了世界上最大的海水提溴工厂，当时该工厂生产的溴，几乎占了世界海水提溴总量的2/3.
我国对海水提溴技术的研究和开发始于60年代中期，1968年采用空气吹出法从海水直接提溴取得试验成功以后，在青岛、连云港、北海等地相继建立了年产百吨级的海水提溴工厂进行试生产。我国目前采用的方法主要有水蒸汽蒸馏法、空气吹出法。前者的技术水平已达到年产3000t的能力。后者因工艺先进、成本较低，生产能力达每年6000t，其技术接近世界先进水平。近年来，我国新开发出了树脂法提溴技术，该项技术节省投资和电力、成本低、不受气温和卤温的影响、能全年进行生产，其技术水平达到每年生产500t溴的能力。
海水提镁
从海水中提取镁的技术研究开发较早，现已进入了工业规模的开发生产。海水提镁最基本的方法是向海水中加碱，使海水形成沉淀。通常先把海水吸到沉淀槽，再用石灰粉末与海水快速反应，经过沉降、洗涤和过滤，就获得氢氧化镁沉淀块，经进一步煅烧就可得到耐火材料氧化镁。若制取金属镁，须加盐酸使之变成氯化镁，经过滤、干燥，而后在电解槽中电解，就得到金属镁。近年来，海水提镁技术有了长足进展。在沉降分离设备中已由离心泵过滤机、管式过滤机替代了回转真空过滤机，使镁滤饼含水量由50%降至40%～25%；煅烧设备也由原来的竖窑发展成多层炉、回转炉，煅烧由一次煅烧改为二次煅烧。所有这一切技术改革，都大大提高了镁的质量。目前，世界上从事海水提镁的主要国家有美国、日本、英国等，海水镁砂年产量达2.7×106t，占镁砂总产量的1/3，以美国产量最高，日本次之，英国居第3位。
我国的海水提镁技术研究和开发是近10年才着手进行的，目前在产品种类、海水预处理、沉淀剂、降硼方法等方面都取得了可喜的进展。由华东师范大学制取的高纯海水镁砂，质量与日本产品相媲美，现今不仅能提供国内一些部门使用，还有少量产品供出口。
海水提钾
国外对海水提钾技术的研究和开发始于20年代中期。英国首先利用海水提钾，并在死海组织了大规模的海水提钾生产。日本、意大利也先后建立了年产量1×104t的海水提钾工厂。自50年代以来，海水提钾相继采用过浮选法（生产能力达年产2×105t）；60年代中期采用热沥滤法（生产能力达年产4×105t）；到80年代中期采用冷沥滤法（生产能力超过年产1×106t）。3种方法相比，浮选法生产成本高，热沥滤法能源消耗大，以冷沥滤法成为海水提钾的最优方法。但是，由于海水含钾浓度太低，其技术还没达到大规模工业化生产的水平。
我国的海水提钾技术研究开发始于70年代初，近年研制出以硅-铝为骨架的无机离子交换剂，对钾的选择性和交换量颇佳，并在交换量上超过日本的试验数据，达到了世界海水提钾的先进水平。目前，已成功地进行了年产百吨级硫酸钾的中试，并准备进一步扩大生产。
海水提铀
世界上研究和开发海水提铀技术最早的国家是英国，第二次世界大战结束后不久，英国就从事这项工作，先后提出了用离子交换树脂及吸附法从海水中提铀方案，这些都是在实验室内进行的研究。日本在1984年建成了年产10kg铀的海水提铀模拟厂，这是世界上第1个海水提铀工厂。目前，美国、德国、法国等20多个国家，都相继进行海水提铀研究开发工作，提取方法主要有起泡分离法、生物富集法、吸附法。
起泡分离法是将起泡剂加入海水中，再用动力鼓气使海水起泡，起泡的物质与铀发生化学作用，海水中的铀就聚集在气泡上，于是把铀从海水中提取出来了。这种方法铀的提取率达80%～90%，是近几年新发展的方法，目前只限于实验室内使用，而在工程上很难实现。
生物富集法是把经过筛选和专门培养的海藻放在海水中进行富集铀的方法。在海洋中有些藻类富集铀的能力很强，集铀的浓度比海水高1万倍，其含量达150mg/L，接近或超过陆上低品位铀矿的含铀量。日本研究出一种小球藻，其自然繁殖快、富集铀量大、提取成本低，很有发展前途，在工程上是可以实现的。目前，德国也正在筹建中试生产工厂。
吸附法是最有希望的一种方法，吸铀量较高。迄今，已研制出百种吸附剂，经常采用的有水合氧化钛、碱式碳酸锌、方铝矿石、离子交换树脂等，其中水合氧化钛复合吸附剂是当前国际上海水提铀研究开发中最主要的一种，它每克可吸收500～600μg铀，甚至高达1000μg以上。海水如何通过吸附床，是海水提铀实现工业化生产的关键。为此，科学家们提出了一些吸附剂与海水接触的方案，其中较著名的有泵柱式、海流式和潮汐湖式。
泵柱式是把吸附剂装入吸附柱中，用水泵把海水连续不断地通入吸附柱，以使吸附剂与海水接触。这种方法适于在实验室或试验工厂使用，其主要缺点是因海水流动阻力大，致使耗能大。
海流式是把装有吸附剂的吸附床放在有海流的地方，借助海流自然流经吸附床而使吸附剂与海水接触。这种方法需要把装置放在离岸较远的海流流速大的海域，还要考虑防灾技术，因而投资昂贵。
潮汐湖式是把载有吸附剂的吸附床置于有潮汐涨落的上湖和下湖之间，在涨潮时把上湖水门打开让海水流进，当海水由上湖经吸附床流向下湖时，吸附剂与海水接触吸附铀，落潮时下湖水门打开，使接触过吸附剂的海水流走。这种方案由于问题较多，至今还没进行实验。
我国的海水提铀技术研究与开发始于1967年，至70年代末，对铀吸附剂进行了大量筛选研究工作。采用钛型吸附剂，每克可从海水中稳定地吸附铀650μg；采用有机离子交换树脂可稳定地吸附1000μg以上。已从海水中提取了数千克铀化合物，在提铀设备及研究方法上达到世界先进水平，其吸附剂的吸铀率已超过英国。目前，海水提铀研究与开发工作仍处于实验室内的试验阶段，要达到工业化生产水平，还必须解决吸附剂工业化基本参数的测定、总体工程和吸附工程设计，以及整个工程自动控制等技术问题。
海洋牧场
鱼类是人类动物蛋白的主要来源之一，也是现代生物医药工业的主要原料。不同的鱼，有不同的滋味，也有不同的医建立海洋水产基地，发展沿岸渔业药用途。在一望无垠的海洋里，人们想根据自己的需要，来捕捉某些特定品种的鱼类，显然是十分困难的。那么能不能让鱼像牛羊一样进行人工饲养和放牧呢？这便是人们设想中的海洋牧场。
目前建设海洋牧场有很多困难：一是，鱼类不像牛羊那样听从人们的指挥；二是，在那波涛万顷的大海里，怎样建设一个防止鱼类逃散的围牢，和怎样防治有害鱼虾的闯入……
20世纪70年代以来，日本率先进行海洋牧场的试验与研究。实践证明，要建设好海洋牧场，就必须妥善处理好以下技术。
一是生物管理技术，就是怎样在幼鱼时期和产卵期间防御外敌的侵袭，怎样创造良好的成育环境，以便能尽量减少饲养鱼类的死亡，降低饲养成本。当然，生物管理也包括怎样把饲养的鱼类、贝类圈住，不让它们到处乱游。海洋里既不能砌墙，也不能用栏杆，人们就设法利用电波设置“电墙”，或者利用声波、气泡设置声墙或气泡墙。为了防止放牧时鱼类的逃散，还驯育海豚来充当“牧鱼狗”。
二是环境控制技术，即怎样控制水的流动，怎样控制与创造人工海底环境等等。海底的海水通常含有较多养分。利用某些人工设施，使海底的海水产生上涌的水流，与上部海水混合，就会有利于鱼类的生长。此外，如何加强富含养分的海水循环流动，也是提高鱼类、贝类的存活率，减少人工饵食的投放，降低饲养成本的关键。
三是病虫害治理技术。某些较单一品种的鱼类、贝类聚居在一起，难免会互相感染疾病和虫害。原本在自然环境下，鱼儿往往自生自灭，人们并不关心它们是否遭到什么病虫害的威胁。现在则不同，要保证它们的存活率，就必须与各种病虫害进行斗争。由于这方面是人们比较忽略的领域，这就为办好海洋牧场提出了许多亟待解决的新课题。
总之，在海洋里“牧鱼”，要比在陆地上牧牛、牧羊规模大得多，技术上的复杂性和难度自然也要大得多，至今，这一技术仍然不是十分成熟，人们还在不断地摸索。
人工鱼礁
有一次，意大利几位科学家在热那亚沿海进行海洋调查时发现，在投弃到大海里的废汽车上聚集了大量的海洋微生物、浮游生物和藻类，由此吸引了许多鱼类和其他喜欢穴居的海洋生物在此安家。这一发现引起了他们的浓厚兴趣，接着他们就把1000多辆废汽车投放到海底进行试验，结果发现，天长日久，这些废汽车也成了许多鱼类栖息、取食和避难的乐园。这使他们受到很大的启发：既然废汽车可以变成鱼类的“公寓”，那么，人工投放一些类似的物体是否也能够吸引更多的鱼类来此落户呢？经过反复的试验，结果这些人工投放到海底的各种物体大都有吸引鱼群的作用。人们给这种人工制造的物体起了个名字，叫做“人工鱼礁”。
人工鱼礁为什么能吸引鱼类和其他海洋生物呢？人们对此看法不一。有人认为，人工鱼礁可以看作是海底的一种隆起物，在隆起物的周围可以形成向上的上升水流，沉积在海底的丰富的营养物质随着上升水流不断向上运送，为海洋上层浮游生物的生长和繁殖提供了充足的养料；而浮游生物的增加，又为鱼类和其他海洋生物提供了更多的食物，起到了诱集鱼类的作用。也有人认为，人工鱼礁之所以能够诱集鱼，是因为它会产生某些鱼类喜欢的阴影，人工鱼礁的洞穴会造成某些鱼类喜欢的空间，或者某些鱼类需要利用人工鱼礁经常摩擦身体。尽管目前人们对人工鱼礁集鱼的原理认识还不统一，但有一点是肯定的，那就是人工鱼礁的集鱼效果是十分明显的。美国在夏威夷莫那尔湾投放旧汽车，形成鱼礁，经调查表明，建礁前后沿岸鱼类分布量分别为每平方米16千克和700千克，建礁后是建礁前的43倍多。日本从20世纪60年代起在濑户内海投放了大量的人工鱼礁，到80年代，海产品年平均产量从20万吨提高到70万吨。
现在，人工鱼礁技术在世界各国普遍推广。美国在沿海已建立了1200多处人工鱼礁渔场，几乎遍及沿海各州。日本在1976～1981年建成人工鱼礁点3086处，面积达680平方千米；1982～1987年人工鱼礁投放面积又扩大了1倍左右。俄罗斯、法国、澳大利亚、韩国、印度尼西亚、菲律宾等国也正在进行人工鱼礁建设。我国在沿海已建设28个人工鱼礁区，投放各种类型的人工鱼礁2.87万个、废旧船只49艘。1998年4月，香港特区渔农处将一艘长33.4米、宽7.5米、高7米的旧水泥船沉入海底，并计划在3年内建成20个人工鱼礁点。人工鱼礁使低产水域变成了优良鱼场，为实现“耕海牧鱼”发挥了重要作用。
开采海底锰结核
海洋里有许多矿物，尤其在水深2000～6000米的大洋海底表层，分布着大量的锰结核。
锰结核的外形像土豆，里面密密层层的，直径一般在1～25厘米，最大的直径可达1米，重几百千克。它含有70多种元素，其中锰、铜、钴、镍的含量非常高。世界各大洋锰结核的总储量约为3万亿吨，其中4000亿吨锰、88亿吨铜、164亿吨镍、98亿吨钴，分别为大陆储量的几十倍至几千倍，具有很高的工业开采价值，被誉为21世纪的矿产资源。
开采锰结核的难度极大。首先，它分布在深海的海底表层，那里的海水压力很大，对采矿装置的抗压性、牢固性和耐腐蚀性等都有特殊的要求。其次，要把锰结核从几千米深的地方采集起来并提升到海面，没有高功率的提升装置和先进的采矿设备是无法操作的。此外，为了提高采矿效率，还必须配备精度高、性能可靠的监测、显示、记录和控制系统。所以世界各国至今开采锰结核的方法还未成熟。目前一般认为有3种方法比较适用：
一是，水力提升式采矿系统。它主要由采矿管、浮筒、高压水泵和集矿装置4部分构成。采矿管悬挂在采矿船和浮筒下，起运送锰结核的作用。浮筒安装在采矿管的上部，筒内充以高压空气，靠它的浮力支撑高压水泵的重量。高压水泵装置设在浮筒内，通过高压使采矿管道内产生每秒5米高度的上升水流，使锰结核和水一起由海底提升到采矿船内。采矿装置的作用，则是筛选、采集锰结核。这种开采系统经过不断改进，现已达到日产500吨的采矿能力。
采矿船从海底挖掘出来的锰结核二是，空气提升式采矿系统。它由高压气泵、采矿管、集矿装置等组成。高压气泵安装在船上，采矿作业开始时，首先在船上启动高压气泵，气泵产生的高压空气通过输气管道从采矿管的上、中、下三个部位输入采矿管，使采矿管道内产生由固体、气体、液体三种物质组成的高速上升流，将经过集矿装置筛滤系统处理过的锰结核提升到采矿船内。目前这种采矿系统已具有提取5000米深处、日产300吨锰结核的能力。
三是，连续戽斗式采矿系统。在高强度的聚丙二醇酯绳链上，每隔25～50米安装一个采矿戽斗。采矿时，船上的牵引机带动绳链，通过绞车滑轮使戽斗在海底循环翻转，不断地挖取锰结核，并连续向上提升，将矿石卸到船上，随后进行筛选和清除泥沙。这种采矿系统经过大量试验，证明它具有结构简单、适应性强、采矿成本低等优点。其缺点是，采矿效率低，作业时难以准确控制开采区。
一般认为水力提升式和空气提升式采矿系统较为理想，它们的集矿装置，有的采用射流吸入，有的采用机械扒取，有的甚至装有最先进的带螺旋桨的自动控制机械集矿装置。
除了上述3种采掘方法以外，目前一些国家还研制成一种海底自动采矿技术。这种技术主要是利用遥控潜水器潜至海底采集锰结核，然后自动上浮，把采集到的矿石卸到采矿平台上。这种深潜开采虽然比较先进，具有一定的开采深度，但它每次的采集量有限，且沉浮时间太长，因而经济上远不及上述3种开采方法。目前，深潜开采法主要应用于大量开采前的取样、试采阶段。
开采海底可燃冰
20世纪70年代以来，人们陆续在世界各地的海洋深处发现了一种以前从未给予充分重视的新能源——可燃冰。猛听这一名词，你一定会感到奇怪！冰，怎么会可燃呢？其实，可燃冰是指水与天然气相结合后形成的一种晶体物质，学术上称为“天然气水化合物”。据测定，1立方米固体可燃冰，约含200立方米天然气。所以可燃冰具有很强的燃烧能力，是一种十分重要的能源资源。
可燃冰的发现是出于一次偶然机会。在20世纪30年代，人们为了输送天然气，开始敷设巨型的天然气管道。结果发现，管道经常发生堵塞。将管道剖开一看，原来是被冰一样的物质所封堵的。管道中怎么会有冰呢？经过研究才知道，原来它是天然气与水的结合物，具有很强的燃烧能力。
可燃冰大量贮存于冻土层中和海底，其中以海洋深处蕴藏量最为丰富。在海底，可燃冰常可形成长达数千千米，厚度从数厘米到200～300米不等的巨大矿床。在美国、加拿大等沿海地区，已查明蕴藏有数百亿立方米的可燃冰资源，可供开采数百年。俄罗斯、新西兰、印度、日本等国也都发现储量可观的海底可燃冰资源。我国在东海、南海、黄海海底也发现储量丰富的可燃冰。有人估计，全世界可燃冰的储量非常巨大，至少是煤和石油总储量的2倍以上。它已被誉为未来的新能源。
可燃冰由于深藏于海洋深处和冻土层中，开采上有一定的难度，迄今世界上尚无开采海底可燃冰的成功经验。目前人们设想中的开采方案有两种，一种是把气压式泵管与接收船相连接的开采方案。气压式泵管直接伸入海底，泵管下端是一个巨大的钟形物，可罩住水底一片区域。在钟形物内还置有一台自动采掘机，它会把海底含有可燃冰的岩石和可燃冰一起掘起，并将它们粉碎搅烂成矿浆，然后由气压式泵管将矿浆输送到接收船上。在接收船上，通过加热加压等方式把可燃冰中的天然气分离出来，而剩下的海洋沉积物，往往还含有其他可利用的物质，再进行第二次、第三次分离和提取处理。最后，把无用的残土倒入海中。
另一种方案是，在海底直接设法让可燃冰分解为冰和天然气，然后像开采岩层中的天然气一样，把它直接输送到地面的储气罐中，再由储气罐输送到各个需要天然气的用户。与前一种方案比较，后一种方案的输送条件比较简单，预计可节约较多的开采成本。但问题是，可燃冰在海底的分解技术迄今还不成熟；另外这一方案也无法充分利用开采区海底可能存在的其他资源。
海洋机器人
神奇而玄妙的大海，有时水光潋滟，旖旎多姿，但转瞬之间也可能浊浪排空，惊涛拍岸，肆虐的大海会严重威胁潜水人员的生命安全。此外，恶劣的海洋环境、复杂的海况也对潜水人员设下了重重险阻。所以人类十分盼望海洋机器人问世，期待着海洋机器人去攻占海底龙宫的每一个角落。现代科学的发展，已经使制造机器人的理想变成了现实。
世界上第一个设有通讯系链、能够独立工作的海底机器人“逆戟鲸”号是美国研制的。它有5台微型处理机，有着装有5000张胶片的自动摄像机，有着非常完善的声纳装置声脉冲发送器、频闪器以及传感器等设施。这架机器人重2.9吨。它不需要海面工作人员“指导”其行动，但是如果遇到障碍物、摄像机失灵或电路中断等情况发生时，它还得与海面联系，因此，这架机器人在水下工作时每隔10秒钟就向工作船报告一次它的行踪及工作状态。这些报告都在工作船的示波器上显示出来，工作船上的人员可随时了解机器人工作的深度、方向、水温及发动机工作状况，必要时，工作船还可以发出控制指令，例如发动机、摄像机和录音机的关闭、镇重块的释放等。
这架机器人虽诞生不久，却立下了赫赫战功。它潜水达130多次，最深处到达海底5300米；曾在几百平方英里的太平洋洋底遨游览胜，拍下了那里的全部海底地形图；它也曾探察过意大利海岸附近的海底火山的概貌；连沉在9000英尺深处的一只可口可乐罐头盒子都没有逃出它的火眼金睛。
现在，日本又出现了海洋气象观测机器人。海洋观测机器人系统由海上浮标气象观测站和地面无线电接收中心组成。它能够在环境十分恶劣的大洋上全年实施无人化作业，并及时向地面通报观测和搜集到的气象数据资料。机器人的浮筒部分为钢质，直径达10米。立于浮筒中央的塔杆高出海面7米多，塔杆上装有气象观测器。这种机器人可用测链、钢缆和重达500多千克的铁锚牢牢地系留在水深数千米的海洋上。它的电源由空气湿电池和强碱蓄电池联合提供。这种机器人每三小时自动通报一次观测情况。观测的主要项目有风向、风速、气压、气温、日照量、水温、含盐量、流向、流速和波浪等。它先把观测到的气象和海况资料转换为数字，而后通过无线电装置自动播发出去。机器人发出的电波，由设在地面的无线电接收中心接收，然后再输入信息转换系统通报给有关部门。
日本又在继续研制一种根据指令可在海上自行移动的浮游气象观测机器人，以便更加全面地搜集海洋的各种气象和海况资料。
海洋机器人是由海洋深潜器发展而来的。海洋深潜器到目前为止大致经历了5个阶段，其中前4个阶段都是载人的。第五代深潜器是无人深潜器，多数是系缆的，少数是无缆的，都由水面工作母船来遥控。第五代深潜器实际上已经进入了海洋机器人阶段。海洋机器人也分为缆控海洋机器人和无缆遥控海洋机器人两种类型。至于怎样对海洋机器人更好地进行水下遥控，现在还有许多问题等待人们去研究。
海水在工业中的利用
如何直接利用又苦又咸的海水，已成为许多沿海国家解决淡水资源不足的一个重要课题。实际上已有许多国家在工农业生产中直接使用海水的成功经验。
美国许多沿海企业、电厂、石油和化工行业，自60年代就开始用海水作冷却水。以电力为例，1975年的淡水用量比1970年减少了50%。日本1962年工业总用水量为315.5亿立方米，其中利用海水为177.3亿立方米，占56.5%；1967年占62%。估计1995年仅电力行业使用海水作冷却水的数量近2000亿立方米。
我国许多城市，特别是北方的大连、天津、青岛、烟台等地，淡水资源一直是制约城市经济建设和发展的重要因素。直接利用海水则是这些城市解决用水困难的最佳选择。据资料记载，青岛早在1935年就在发电行业采用过以海水作冷却水。近年来，青岛已有化工、橡胶、纺织、机械、塑料、食品等26家临海企业用海水作冷却水，其中电力行业所占比例最大，约占95.5%。大连化学工业公司使用海水的历史长、效益高。1982年该公司使用海水的数量占总用水量的97.16%。到1984年，大连市已有20多家企业用海水作冷却水、卫生用水，日用水量达140万立方米，占全市日用水量的48.3%。天津大港电厂使用海水作冷却水，全年用水量达7.2亿立方米。此外，上海石化总厂、山东龙口电厂、山东潍坊碱厂等许多沿海企业均采用海水作冷却水。目前，我国沿海直接使用海水的企业近百家，年用水量为40～50亿吨，占全国城市和工业用水量650亿吨的6%。
海水灌溉农作物
目前，科学家们探索的用海水灌溉农作物的问题，不是采用海水淡化的办法，而是直接采用海水来灌溉农作物的方法：一方面寻找既可用海水直接灌溉，又可作为粮食的天然植物；另一方面是根据咸土生长的盐生植物基因，改良现有甜土粮食作物的品种，使之能适应海水浸泡的生态环境，成为喜盐农作物。美国亚利桑那大学的研究人员从1000多种靠海水浇灌生长的天然植物中，挑选出一种名叫SOS-7的品种。尽管它不能像海带那样可供人直接食用，但其果实可加工成类似麦片的主食，或榨取油料。近年来，美国专家正在墨西哥和阿联酋等国的试验农场进行SOS-7的大面积栽植研究，本世纪内可望得到推广种植。
1991年，亚利桑那大学的R·韦克斯在完成了一种耐寒盐生植物——盐角草属的杂交种试验之后，又在潜心研究高粱种子基因，通过选择育种和遗传工程，改变甜土高粱种子的基因，使之适应咸土的生态环境。与此同时，美国农业部的土壤学家W·罗宾斯将高粱与一种非洲盛产的苏丹草杂交，得出一种独特的杂交种——苏丹高粱。这种粮食植物根部分泌出一种酸，可快速溶解土壤中的盐分而吸收水分。另外，美国盐浓度实验室的负责人米希尔·谢农正在培育一种西红柿新品种，这种西红柿与我们日常食用的毫无二样，且维生素含量更高些。这种还处在试验阶段的新品种，已结出供人品尝的果实。它不像野生西红柿那样又小又涩，而是个个果实鲜红饱满，宜人口味，是制作沙拉和三明治的绝好材料。
前苏联、意大利、日本和突尼斯等国都在试用海水直接浇灌，并有收成的记录。此外，他们都出乎意料地发现，采用海水浇灌的农作物，不仅没有受到损害，反而长得更茂密。意大利曾有过报道，用海水浇灌白菜、甜菜，其长势更好，且含糖量增加。前苏联用海水浇灌苜蓿，其产量较用淡水浇灌增加9倍多。美国有关研究认为，海底中的冷海水富含硝酸盐、磷酸盐、矽酸盐等营养物质，水质纯净，不含病原菌，更有助于植物的生长。完全可以有理由相信，海水不再与农业无缘。
开发海洋中的重水
重水从外观上看和普通水一样，也是无色无味的透明液体，不能燃烧。从化学组成上也和普通水没两样，都是由两个氢原子和一个氧原子组成。所不同的是，组成重水的氢原子不是普通氢原子，而是氢的同位素氘。这氘原子核内除了一个质子外，还比普通氢原子多了一个中子，因此氘的质量要比氢原子大一倍，故而氘又被称为重氢，由氘和氧生成的化合物就叫重水。你可别小看这一个中子之差，重水和水由它引出的差异可大着哩。在物理性质上：重水比普通水重，1升重水要比1升普通水重105.6克；沸点比普通水高，普通水在100℃沸腾，而重水的沸点为101.4℃；冰点也比普通水高，普通水结成的冰在0℃就开始融化，可重水需在3.8℃。在化学性质上，许多盐可在普通水中溶解，可在重水中就相当难溶；普通水容易电解成氢气和氧气，而重水却很难电解；鱼儿离不开水，可鱼在重水中就死亡。
氘在自然界中的数量比氢少得多，但总储量还比较大，主要存在于重水中，海洋内重水总量可达2235千亿吨，含有氘447千亿吨。氘是一种十分巨大的能源，若将海洋内氘的能量开发出来，可供人类使用2千多亿年。
目前重水主要用在原子能工业中，原子反应堆中的“重水堆”，就是以重水作为重要原料加以应用而得名的。重水在“重水反应堆”中身兼二职：既作为减速剂使激烈的核裂变能有效地进行下去；又作为传热介质，将核裂变产生的巨大能量从反应堆里传送出来，供人们应用。重水能降低生化反应速率，即使新陈代谢过程放慢，从而对生命过程起到抑制作用，尤其对中枢神经和胚胎组织等新陈代谢特别旺盛的器官组织，抑制作用更为明显。利用这一特点，就可用重水来抑制代谢率很高的恶性肿瘤。
重水之所以愈来愈受重视，主要是因为组成它的氘是一种具有很大潜力的能源，氘在“聚合反应”中放出的能量比铀“裂变反应”大得多。作为重要核原料的铀，其能量是在中子轰击下，众多铀原子核不断发生分裂时释放出来的，称为“裂变链锁反应”。而氘放出能量时与铀截然不同，它是在几百万度高温下，氘原子核间相互结合，生成另外一种新元素时释放出来的，称为“聚合反应”或“热核反应”。因此人们用氘的“聚合反应”制成的氢弹，乃是目前世界上杀伤力和破坏力最大的热核武器。遗憾的是当前人类控制这种“聚合反应”的能力还很差，科学家们正积极研究这种能量的开发利用。
由于重水可以任何比例与普通水混合，因此要想把混在海水中的重水分离出来是一件很不容易的事，往往要经过同一分离过程的多次重复才能实现。目前已经实现大规模工业生产的分离方法有电解法、水蒸馏法、液氢蒸馏法、氢-水蒸气蒸馏法和双温交换法等。目前各国还在不断探索新方法来获得重水，如冷冻法、生物浓缩法、光解析法等。与此同时各国也在积极开展“氘”的“核聚变”研究，我国及美国、日本的研究已初见成效，一旦付诸于实用，海洋重水就可一劳永逸地解决人类能源危机。
利用钛金属攻克海水腐蚀
海水腐蚀被看作“吞食金属的老虎”。海洋环境对金属的腐蚀因素有许多，主要有化学、物理、生物诸因素。化学因素主要为溶解氧，溶解氧含量越高，金属腐蚀速度就越快。在无溶解氧的海水中，铜和铁几乎不腐蚀。其次是盐度，海水若盐度较高，其中的钙、镁离子会生成碳酸钙和氢氧化镁，沉淀复盖在金属表面，能起一定保护作用；但海水中的氯离子却又能破坏金属表面氧化膜，并能与金属离子形成混合物，这会使海水酸度加大，致使金属腐蚀加剧。海水的酸碱度变化也会影响金属腐蚀。物理因素主要有海流、潮汐和温度：流速越大金属腐蚀越厉害。温度升高会使金属腐蚀速度加快。不过温度一高海水溶解氧含量相应减少，又会减轻点金属的腐蚀。生物对金属腐蚀也有一定影响，特别是硫酸还原菌对金属腐蚀较重。此外，附着生物可降低船速，使某些仪器转动部分报废。
为延长海洋构筑物和海洋观测系统及测量仪器的寿命，保证其结构和性能不受或少受损害，就必须解决防腐问题。因此材质选择很重要，而钛材恰恰是最理想的海洋用金属材料。由于钛在海洋中有特殊的稳定性，抗海水腐蚀性能出奇的好，且强度大、比重小、不受温度影响，若用来制造海洋仪器、舰船浮标或石油平台等，就能从根本上解决海洋腐蚀问题。
为何现在海洋中还不广泛采用钛材呢？因为它目前还太昂贵，贵得根本用不起。本来钛在整个地球中并不稀少，在已知的100多种元素中它排第十位，比我们常用的锌、铜、铅等金属储量多得多。但因提炼难度大，造价昂贵，钛产量少得可怜。物以稀为贵，人们由此便把原本不属于稀有元素的钛竟冠以“稀有元素”之称。随着科学技术的不断发展，总有一天会给它摘掉这顶名不符实的帽子。我国钛藏量非常丰富，目前已生产出了20多种钛合金，除在核工业上应用外，也已开始被用在海水淡化器、电极材料、特殊热交换器、水泵及阀门、舰船、潜器的许多零部件中；有些特殊海洋观测装置也开始选用钛材。可以预言，随着冶炼技术的不断前进，钛生产成本迅速降低，这个耐海水腐蚀的王牌材料，定会在未来的海洋开发利用中大显神通，放射出更加灿烂夺目的光彩。
遗传工程与海洋开发
遗传工程在海洋事业中大有用武之地。
培养灭油细菌，高速净化海水现在工业的飞速发展严重污染了海洋环境。工业排污、放射性倾废、石油开采运输油漏等已给沿海生物构成了灾害性威胁。然而又没有十分有效的根治手段。据观察研究，有些海洋微生物对消除油污、净化海水起着巨大作用。最近专家们已从吞食浮油生物中挑选了4种不同类型的菌株，把它们消化石油能力的基因，用生物遗传工程综合在一起转移到一种菌株中去，创造出新型杂交菌株。这种新菌种能分解和破坏各种石油烃，把原油中70%的烃基消耗掉，而且分解石油能力之强、速度之快、效率之高，都是现在已知的任何微生物望尘莫及的。自然菌种消化浮油一般需要一年以上的时间，而这种新菌种只需几小时就足够了。这种遗传工程技术已在目前海洋环境保护、消除石油污染方面获得了突破性进展。
生物采矿海洋是个硕大无比的矿源宝库，从海水到洋底都含有丰富的贵重金属和稀有金属。微生物学的研究发现，有些微生物对某些金属有着特殊的亲和力，它们能从海水或海底矿物中分离出金属。科学家们利用微生物这一特性，结合生物遗传术，已培育出了能摄食贵重金属的新菌种，用于某些海洋金属的开采和回收，从而实现了生物采矿。
淡化海水海水淡化是目前颇受各国重视的重大研究课题，特别是对沿海沙漠缺水国家。淡化的目的是降低海水钠盐含量而得到民用淡水。由于海水淡化工艺复杂、成本昂贵，还不能大规模推广应用，为此最近有人设想，采用遗传工程术培育一种能浓缩钠盐的微生物，为海水淡化开辟新路子，以简化其程序和降低成本。
培育耐盐碱植物，变荒滩为稻田渤海、黄海西岸一望无际的平原海滩，由于盐碱影响几乎一片荒芜。不过在其上的沼泽咸水地上，也偶尔能发现零星的某种开花高等植物，由于长年适应，它们已有耐受高浓度盐碱和借阳光淡化海水的奇异功能。现在有人就想借遗传工程技术，把这些耐盐碱植物的脱氧核糖核酸分子引进现有农作物中去，把荒滩变为米粮川，使“盐水农业”变为现实，从而也为消除日益蔓延的农业土壤盐碱化危害提供了可能性。到那时，祖国今天千里荒漠的海滩，定会变成稻花飘香、生机盎然的绿色海滨平原。
开发海底多金属软泥资源
多金属软泥是深海底的一种富含铁、锰、铅、锌、银、金等多种金属的未固化泥质沉积物。金属在泥中多以硫化物和碳酸盐形式存在。把这种软泥经过提炼后就可得到所需金属。这种软泥不像多金属结核那样普遍存在，而是只局限于红海中部深度大约2000米的底部和东太平洋海岭中部某些凹陷区，以及印尼外海布努维西海底火山区。在软泥层之上还覆盖着高温高盐的海水。目前发现，全世界约有1亿平方千米的海底分布有重金属软泥，而且它也是活矿床。据估计，它们以5毫米/千年速率增长。在1亿平方千米的面积上，仅铜一项1000年可净增5000万吨。目前已知的海底重金属软泥矿已有11处。德国已研制成功了一种开采多金属软泥的设备：即在采矿船下拖曳一根2000米长的钢管，管底端装一抽吸装置。该吸矿管把含有海底重金属软泥的海水吸到采矿船上，经过去水处理，最后可得含32%锌、5%铜、0.074%银的浓缩金属混合物。
水声技术
我们知道，在空气中能够有效承担通讯与探测任务的主要是长波、中波、短波、超短波、微波、红外线、紫外线等形形色色的电磁波。可这些电磁波一旦接触到海水便衰减得极快，而且波长越短，损失越大。同时，海水对光波的吸收与散射也极其严重，人们潜到海中望月就如同雾里看花，至于几千米的深海之处，则更是“伸手不见五指”。那么，人类又是如何对深邃广阔的海洋进行探测和在海洋中进行信息传递的呢？
1826年，瑞士物理学家J。D科拉东和法国数学家F·斯图在日内瓦湖测出水中声速是1435米/秒。从那时起，人类才知道声音不仅可以在水下传播，而且在水下传播得比在空气中还要快。1912年，英国的“坦塔尼克”号大客轮在赴美途中撞冰山沉没，为了寻找沉船，美国科学家费森登设计出世界上第一台回声探测仪，并于1914年使用这台探测仪发现了3公里以外的冰山，从此开始了海中探测采用水声技术的时代。
水声技术是指研究和开发海洋所采用的声学技术，一般包括回声探测、被动探测、声纳重入系统、水声通讯等。回声探测设备是利用一组换能器发射声信号，通过另一组换能器接收从目标反射的回声信号，再由处理后的信号判断目标的参数和性质。采用这种原理的水声设备多种多样，主要有声学多普勒海流计、侧扫声纳、鱼探仪和回声探测仪等。被动探测设备是用于接收水中传来的声信息，并由此判断发声体的位置与特性的装置，目前已广泛用于监视鱼群回游特性的技术系统，为海洋捕捞提供有价值的数据；同时，利用该设备制成的深海水听器系统，能够准确测出水下地震、水下火山爆发的位置及其强度等。声纳重入系统是一种具有搜索、定位及测定距离海底高度的声纳设备，主要用于海底勘探和海底油气开发。例如，在深海钻探时必须使钻探船保持原位，当风暴来临或出现其他变故，需要拔出钻头离开，暂避之后再恢复原位时就需要使用声纳重入系统来找到井口，并引导钻杆穿过急流落到安置在井口的“漏斗”内，进入原井口。
水声通讯则是利用声波在水下传递信息，有近程、中程和远程之分，最远距离可达4000多千米。目前，应用最广的水声通讯设备包括通讯声纳、水声应答器和水声遥控系统等。其中，通讯声纳又叫水电通讯机，它是采用一种特殊的单边带技术来传递信息。水声应答器是一种收到声询问信号后就能自动回答的声信号装置。至于水声遥控系统实际上是一种传送信息的通道，常用脉宽、脉冲重复频率、数字编码等脉冲调制形式传输信息。
现代海底军事基地
现代海底军事基地是指在海底建造的用于军事目的的基地。一般包括水下导弹与卫星发射基地、反潜基地、水下作战指挥中心和水下武器实验场等。
现代海底军事基地通常分为两大类。一类是设在海底表面的基地。这种基地采用在现场安装金属构造物，或者把建好的金属构造物放到预定地点等方法建成。这种基地又叫“水下居住站”。另一类基地建在海底以下，即建在海底下面开凿的隧道和岩洞里。这种基地又称“岩石基地”。
现代海底军事基地的造型有圆球型、圆柱型、椭圆型等多种，以圆球型最多。由于海底压力大，圆球型海底军事基地采用耐高压的高压钢球，有的则把许多耐高压的钢球联结起来，球壳与球壳之间有通道相连，通道口装有水密门，可根据需要随时开关。万一某个球壳破损，将这个球壳两边的水密门关闭即可保证其他球壳不受到破坏。球壳上装有观察窗、水下照明灯、水下电视及水下机械手，水面与海底之间有专用深潜艇往复运输，以帮助海底军事基地人员回到海面以及进行食品、器材的补给或运输新设备。深潜艇到达基地后，就与球壳舱口盖外边的裙壳对口，深潜艇上的人员通过裙壳就可进入海底基地，并把器材、供给品送进去；基地人员也可以转移到深潜艇上去，然后回到水面。为使水面上的设施与基地之间经常保持联系，海底基地上装有通讯声纳。并且，在海底基地上还装有小声源，能连续不断地发出声信号。当潜艇收到后，就能跟踪这个信号，直至接近基地。
海底军事基地，特别是弹道发射基地，具有得天独厚的隐蔽性。在水下基地发射导弹可的里雅斯特号深潜器以击中空中和远距离的陆地和海上目标。海底基地对于反潜作战更具有特殊的优势。因此，发达的军事强国都在研究和制造深海军事基地，在深海建立有人控制的反潜基地和作战指挥中心。有的深潜基地可以设在2000米的深海底，这样就可以使沿海边防线向前推进200海里。迄今为止，美国和前苏联建造的海底军事基地最多。美国从60年代就开始制定一系列建立海底军事基地的计划，如“海底威慑计划”、“深潜系列计划”、“海床计划”、“深海技术计划”等等，并逐个完成。像美国设计的陀螺形“水下居住站”可供5人小分队在2000米深的海底完成为期20天的任务，这种基地从冰岛到非洲西南部大西洋2000米深的海底都有布设，既可作为水下指挥控制中心，又可作为水下观察站、水下补给基地等。此外，美国还建成了能容纳几千人的海底军事隧道、可供导弹实验的核武器实验场、可供潜水艇和水下武器实验的“大西洋水下试验与评价中心”等。
海底隧道、海上机场和跨海大桥
由于海上交通易受天气变化、港口布局的影响，船舶运载远非铁路快捷便利。飞机虽然快捷便利，但运输大宗货物时其综合优越性却不如铁路。海底隧道的建成，可以连接隔海地区铁路干线与公路干线，从而达到扩展铁路运输网，提高铁路运输效能的目的。
海底隧道的施工方法有两种：一种是在海底的地下，采用钻机在海床上钻洞；另一种是沉埋管道，将预先制好的钢筋水泥管道敷设于海底地面上，并用特制的钢架将其固定在海床上。
目前，世界上已建成的最长海底隧道为日本的青函隧道，总长53.85千米，其中23千米在海底。该隧道工程采用巨型挖掘机从海峡两岸同时并进，开凿直径4米的窟窿，日进尺2米；每推进30厘米，周框立即装上拱型钢架，注进水泥、骨性钾、硅石混合浆，3分钟凝固后铺上钢筋水泥板。
连接英国与欧洲大陆的英吉利海峡海底隧道，全长53千米，其中38千米在海底40米深的岩层中穿行。该项工程由英法两国同时从两岸开挖，采用激光导向，整个工程完全采用流水作业方式，挖下岩土由传送带运走，边挖掘边加固，隧道的主骨架用拱石筑成，钢筋混凝土拱圈和壁板借助绞合架就位，电缆、通风管道等随着主体管道的向前延伸而同时延伸。整个工程耗资170亿美元。
海上机场是指在海面上建造飞机场。在海面上建飞机场，首先可以降低成本，因为海上机场占地费用低于距大城市中心附近的机场用地费；其次可以把噪音和废气转移到海上，减轻对城市的污染；另外，海上机场周围数公里没有高大建筑物，视野开阔，可提高飞机升降的安全性。
目前，海上机场建设的方式主要有四种。第一，填筑式，即把陆上大量土石填入浅海，先建成人工岛再建机场。第二，围海式，即在浅海岸边用堤坝将海滩围起，抽出海水，再填上土石构成。第三，桩基式，一般是把钢桩打入海底，机场本身就坐落在钢管桩墩上。第四，浮体式，利用浮力原理，将巨大钢制箱体焊接在许多钢制浮体上，箱体高出海面作为机场，浮体半潜于水中，支撑着上部重量，整个机场用索链锚系于海底。这是海上机场的最新结构，有着良好的开发前景。
英吉利海峡海底隧道施工现场跨海大桥一般采用多桥墩支撑钢架式和少桥墩拉索式钢铁大桥。由于海洋环境恶劣、风大浪急，不利于修建多个桥墩，因此现代跨海大桥多采用拉索式钢铁吊桥。我国的厦门大桥于1987年始建，1991年5月建成通车。这座47对矩形桥墩撑起的大桥全长6599米。在此桥的建设中我国首次采用了海上大直径嵌岩钻孔灌注桩施工法和滑移式钢架设备，它所选用的预应力材料也具备了国际先进水平。
人工岛和海上城市
人工岛就是在近岸浅海水域中用人工筑成的海岛，是局部海域的陆地化。现代工业发达的沿海国家，普遍面临滨海一带人口密集、城市拥挤所带来的发展难题，兴建海上人工岛是改善或解决这些老城区发展难题的重要途径。同时，近海海底油气的开发也需要兴建人工岛来安置钻井设施、采油设施、油气贮存与处理设施、运输设施和生活设施等。人工岛已成为人类利用海洋空间的重要方式。
人工岛的位置一般选在较靠近海岸的海域，水深宜在20米以内。邻近应有足够的土石。建岛工程主要包括岛身填筑、环岛护岸与岛陆交通联系三个部分。关于岛身填筑，一般有两种方法：先抛填后护岸或先围海后填筑。前者适于掩蔽性较好的海域，方法是用驳船运送土石在海上直接抛填。后者适于风浪较大的海域，方法是先将所需水域用堤坝圈围起来，留必要的缺口，再用驳船运送土石进行抛填，或用挖泥船进行吹填，或用已预制好的大型沉船运至预定海域内下沉，形成沉井，再向沉井内吹填沙土。修建环岛护岸时则必须保证护岸具有抗御波浪、水流及冰凌强烈冲击的功能，常用的工程结构有斜坡式和直墙式两种。斜坡式采用斜坡堤，外坡用块石、混凝土块或人工异形块体护面；直墙式采用钢板桩墙或钢筋混凝土板桩墙等，有时还采用钢板桩格型结构或沉箱、沉井等。岛陆之间的交通一般采用栈桥或海底隧道连接，通过皮带运输机、管道或缆车等设备传输，也可铺设公路或铁路运输。人工岛离陆地较远且又无大宗陆运物资时，常采用船舶运输，因此岛上要设置船舶停靠场所。
60年代以来，日本建造的人工岛最多，规模也最大。大阪湾西部神户港外海域中，1966-1981年建成总面积为436万平方米的神户人工岛。该岛在10米水深中用0.8亿立方米土石料填筑高达20米，用大桥与陆地连接。以后，又建成面积达580万平方米的六甲人工岛与长崎新大村飞机场。
80年代后期，我国在渤海湾大港油田建设张巨河人工岛，首先用气垫技术将一直径60米金字塔形的未来海上城市构想图的钢质沉井从陆上成功运至海域，定位下沉后再浇注钢筋混凝土岛壁，壁下采用钢筋混凝土灌注桩。这项技术也属世界领先水平。
海上城市是指在海上建立的居住区，可供数万人生活，具有现代化的城市功能和新的交通体系。海上城市与人工岛没有实质性差别。不同之处仅在于：海上城市是工业、商业、科研、居住、娱乐等人类社会活动的综合体；而人工岛通常只是特殊行业用地向海洋的延伸，如为了开采近海油气、深海锰结核或热液矿床而修建的海上专用人工岛等。值得指出的是，人们一般把用水量大、污染严重的行业都设在海上人工岛上。这在一定程度上加剧了海洋的污染。
蓝色革命
“民以食为天”。过去，人类的食物主要源于陆地。随着地球上人口数目的激增和人们食物结构的变化，陆地的承载力日趋饱和，在供应人类所需蛋白质方面已难以为继。于是，占地球表面71%、而且基本上未被开发的最后一片疆土——海洋便成了人类的希望所在。《第三次浪潮》的作者托夫勒曾经预言：“海洋能帮助我们解决最困难的粮食问题。”
人类对于海洋的开发并非一片空白。尚在远古时期，便有人在海滩拾贝，在近岸叉鱼。时至今日，世界各国每年从海洋中捕捞的水产品已达到8000多万吨，然而这远远满足不了人类对于水产品日益增长的需要。同时，现有的海洋捕捞能力已经接近或超过传统渔业资源的再生能力，很难再有大幅度的增产。本世纪60年代起，由于海洋高新捕捞技术、海洋牧场开发技术、生物工程技术、工业原料开发技术以及海洋生物药业的出现，人类开始从一个全新的角度来开发利用潜力巨大的海洋生物资源，变传统、被动、掠夺性质的狩猎式渔业为积极、主动、养殖型的农牧式渔业。这种用高新技术耕海牧鱼的新产业的兴起，便被称为一场“蓝色革命”。
