新能源的开发_。在地球长期进化过程中积累起来的化石能源的有限性向人们提出一 个严峻的问题：人类未来的新能源是什么？ 自从 1954 年世界上首座试验性质的核电站在前苏联投入使用以来， 目前全球正在运行的核电站已达 400 多个。它主要是用中子轰击铀 235 或钚 239，使原子核产生裂变，释放出大量能量。但是，用于核电站发 电的裂变材料也是有限的，有专家估计，依照现行的核电站需要，地球 上裂变材料用不到 100 年，因而许多专家认为，人类社会的未来能源将 主要是聚变核能。 从太阳发出的似乎是无穷无尽的光和热以及氢弹的巨大威力上， 我 们可以看到氢元素的核聚变反应会释放大量的能量。据测算，一升水中 所含有的氢的同位素—氘， 发生核聚变反应所放出的能量相当于 300 升 汽油燃烧的能量。这就是说，地球现存的氘等聚变材料可供人灰使用亿 万年。所谓核聚变反应，就是在两个氢原子核充分接近时，它们之间的 引力将使它们聚合在一起，同时放出大量能量。但是要使两个氢元素的 原子核充分接近， 就必须把它们加热到上亿度的高温才能克服相互间的 静电斥力。而要使足够多的原子核有发生核聚变的机会，还必须把一定 量的上亿度的反应材料约束足够长的时间。 这正是受控核聚变研究的难 题所在。从科学家们认识到核聚变将成为人类社会有希望的能源以来， 已有半个世纪了。在发达国家中，受控核聚变研究已面临着科学上的突 破， 预计下世纪中示范性的商用核聚变反应堆将会问世。 而这些还不够。 为缓解世界能源供应紧张的矛盾，各国科学家都在努力研究，积极

　　寻找新能源。科学家认为，21 世纪，波能、可燃冰、煤成气、微生物将 成为人类广泛应用的新能源。 波能：即海洋波浪能。大海，不仅为人类提供航运、水源和丰富的 矿藏， 而且还蕴藏著巨大的能量， 它将太阳能以及派生的风能等以热能、 机械能等形式蓄在海水里，不像在陆地和空中那样容易散失。海洋能指 依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发 能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在於 海洋之中，分述如下：潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力，其他海洋 能均来源於太阳辐射，海洋面积占地球总面积的 71%，太阳到达地球的 能量，大部分落在海洋上空和海水中，部分转化成各种形式的海洋能 。 潮汐、潮流，海流、波浪能都是机械能，潮汐能是地球旋转所产生的能 量通过太阳和月亮的引力作用而传递给海洋的， 并由长周期波储存的能 量，潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比；潮流、海流的能量与流速平 方和通流量成正比；波浪能是一种在风的作用下产生的，并以位能和动 能的形式由短周期波储存的机械能， 波浪的能量与波高的平方和波动水 域面积成正比。 这是一种取之不尽，用之不竭的无污染再生能源。据 科学家推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达 90 万亿千瓦。近年来， 在各国开发的新能源的计划中，波能的利用已占有一席之地。尽管波能 发电成本较高，需要进一步完善，但目前的进展表明了这种新能源潜在 的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运转 8 年，电厂的发电成本 虽高于其他发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费 用。目前，美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站，从目前看，

　　均运行良好。 可燃冰：“可燃冰”的主要成分是甲烷与水分子，学名为“天然气 水合物”(Natural Gas Hydrate， 简称 Gas Hydrate)， 又称“笼形包合 物”(Clathrate)，分子结构式为：CH4·H2O。天然气水合物是在一定 条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH 值等)下，由气体 或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质，外观像 冰。由于天然气水合物中通常含有大量甲烷或其它碳氢气体，因此极易 燃烧， 被称为“可燃烧的冰”， 燃烧产生的能量比同等条件下煤、 石油、 天然气产生的多得多，而且在燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物， 污染比煤、石油、天然气等要小得多。黄永样介绍，在未来十年，我国 将投入 8.1 亿元对这项新能源的资源量进行勘测，有望到 2008 年前后 摸清可燃冰家底，2015 年进行可燃冰试开采。 迄今，世界上至少有 30 多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。 1960 年，前苏联在 西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏， 并于 1969 年投入开发， 采气 14 年， 总采气 50.17 亿立方米。 美国于 1969 年开始实施可燃冰调查。 1998 年， 把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，计划到 2015 年进行商业性试开采。 可燃冰有望取代煤、石油和天然气，成为 21 世 纪的新能源。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的 10%，相当于 4000 万平方公里，是迄今为止海底最具价值的矿产资源， 足够人类使用 1000 年。但在繁复的可燃冰开采过程中，一旦出现任何 差错，将引发严重的环境灾难，成为环保敌人—— 首先，收集海水中 的气体是十分困难的，海底可燃冰属大面积分布，其分解出来的甲烷很

　　难聚集在某一地区内收集，而且一离开海床便迅速分解，容易发生喷井 意外。更重要的是，甲烷的温室效应比二氧化碳厉害 10 至 20 倍，若处 理不当发生意外，分解出来的甲烷气体由海水释放到大气层，将使全球 温室效应问题更趋严重。 此外，海底开采还可能会破坏地壳稳定平衡， 造成大陆架边缘动荡而引发海底塌方，甚至导致大规模海啸，带来灾难 性后果。目前已有证据显示，过去这类气体的大规模自然释放，在某种 程度上导致了地球气候急剧变化。8000 年前在北欧造成浩劫的大海啸， 也极有可能是由于这种气体大量释放所致。 煤成气：煤在形成过程中由于温度及压力增加，在产生变质作用的 同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤，每吨煤生产 68 立方米气； 从泥炭到肥煤，每吨煤产生 130 立方米气；从泥炭到无烟煤每吨煤产生 400 立方米气。科学家估计，地球上煤成气可达 2000 万亿立方米。 微生物(microorganism)：包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的 原生动物等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活密切相 关。微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不有”，涵盖了有益有害 的众多种类，广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。 一般 地，在中国大陆地区的教科书中，均将微生物划分为以下 8 大类：细菌、 病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。有些人误 将真菌当作细菌，是一种比较普遍的误解。尤其以 80 年代以前未受过 系统生物学教育者。工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、 皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维 生素 C 以及一些风味食品的制备等；某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、

　　冶金、采油采矿等生产过程，甚至直接作为洗衣粉等的添加剂；另外还 有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农 业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究，发现了一系列与抗生素及 重要工业用酶的产生相关的基因。 乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节 剂参与食品发酵过程， 对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功 能基因，然后对菌株加以改造，使其更适于工业化的生产过程。国内维 生素 C 两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研 究， 将在基因组测序完成的前提下找到与维生素 C 生产相关的重要代谢 功能基因， 经基因工程改造， 实现新的工程菌株的构建， 简化生产步骤， 降低生产成本，继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的 基因组研究， 不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成 相关的功能基因，并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造，同时 推动现代生物技术的迅速发展。 农业微生物基因组研究认清致病机制发 展控制病害的新对策。据资料统计，全球每年因病害导致的农作物减产 可高达 20％， 其中植物的细菌性病害最为严重。 除了培植在遗传上对病 害有抗性的品种以及加强园艺管理外，似乎没有更好的病害防治策略。 因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究， 认清其致病机制并由 此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。 经济作物柑橘的致病菌是国 际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理 学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物 致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。 日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。 借鉴已经较为成熟的从

　　人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案， 可以尝试性地 应用到植物病原体上。 特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成 生活周期的种类，除了杀虫剂能阻断其生活周期以外，只能通过遗传学 研究找到毒力相关因子，寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮 菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产 量和质量也具有重要的意义。 环境保护微生物基因组研究找到关键基 因降解不同污染物。在全面推进经济发展的同时，滥用资源、破坏环境 的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化，提倡环保成为全世界人 民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大，微生物参与治 理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物；还能处理 工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤 维素等物质， 并促进资源的再生利用。 对这些微生物开展的基因组研究， 在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下，有选择性的加以利用， 例如找到不同污染物降解的关键基因，将其在某一菌株中组合，构建高 效能的基因工程菌株，一菌多用，可同时降解不同的环境污染物质，极 大发挥其改善环境、排除污染的潜力。 新能源： 要积极开发利用可再生能源， 发展太阳能利用、 地热发电、 大功率风力发电、潮汐发电、生物质能发电技术。发展核能技术，对先 进压水堆、空间核电源、高性能燃料组件等予以重点攻关。 海洋工程：要重点发展海洋油气田开发技术，并使其成为海洋产业 的主导产业；积极发展海底矿产资源、能源探测开发技术，海洋可再生 能源利用技术，海水资源开发利用技术，海洋生物工程技术，提高海洋

　　经济在国民经济中的地位。 全球资源缺乏迫在眉急，不只是人类需要节能，更需要我们去寻求 开发新的可再生能源！