“可上九天揽月，可下五洋捉鳖，谈笑凯歌还”。九天，何在？嫦娥、玉兔，奉命上九天；五洋，何在？蛟龙、深海勇士、奋斗者，毅然下五洋。现在，我们就来谈谈五洋的故事……

所谓五洋，是指世界上的五大洋，包括太平洋，大西洋，印度洋，北冰洋，南大洋。海洋是地球上最大的群体，约占地球表面积的71%，而海洋中的水约占地球总水量的97%，这就意味着海洋不仅广阔，而且作用巨大。海洋，是世界上万物生命的起源；孕育着无限的宝贵的生命；承载着无限的神秘的资源。近年来，国家对海洋的发展逐渐重视，随着海洋强国理念的提出，科学家们对海洋的研究有了新的广度和深度，研究海洋的搭载平台和仪器设备也不断问世，“科学”号科考船、“蛟龙”号深潜器、“深海勇士”号深潜器、“奋斗者”号深潜器……它们有着坚如磐石般的身躯，为我国海洋科学事业英勇服役。

一、“科学”号能干点啥？——放眼看海面

图1 “科学”号海洋科考船

“科学”号能干点啥？我们对海洋进行研究，必须得有船呀；有了船之后，这个船必须得承载一定的设备呀；有了设备之后，船上必须有满足科研人员生活需要的物品呀。而科学号就是一艘具有全球航行能力及全天候观测能力，并且是中国国内综合性能最先进的海洋科考船。

1.海面上并不干净

来到海上，我们发现其实海洋并不是想象中的那么干净、那么蔚蓝，海水表面漂浮着许多微塑料垃圾、石油倾泄物、大量的有害藻华生物……这些海洋污染中，自然因素造成的污染是有害藻华的爆发，这种自然性的污染就迫切地需要人为来处理。如下三图是发生赤潮现象的海域，对海洋环境、生态、景观带来严重影响！

图2 海洋赤潮现象

有害藻华爆发，也称为赤潮现象，是全球近海环境中最普遍的灾害，被称作“红色幽灵”，赤潮发生的海域，由于有害藻类过多繁殖，造成鱼虾等海洋生物因缺氧或中毒而大量死亡，并使得海洋生态系统遭到严重破坏。如何有效地治理赤潮，是全球研究的热点课题，我国科学家提出的改性粘土絮凝治理赤潮的方法受到了一致好评。

2.不干净可咋办？

为了治理赤潮，研究人员发明了许多种方法，其中利用粘土与藻细胞的絮凝作用来治理赤潮现象，是一种成本低、不污染、便于现场使用的方法，然而天然粘土絮凝效率低，在使用过程中需要耗费大量的粘土颗粒，这是该方法最严重的缺点。在自然海水中，粘土颗粒表面带负电荷，与赤潮生物细胞表面所带电荷相同，由于电荷同性相斥，粘土颗粒与生物细胞之间的静电排斥力比较大，使得二者有效碰撞的效率降低，最终导致天然粘土絮凝法处理赤潮效率低。那么，能否通过人工强制手段改变粘土表面性质从而提高其对赤潮生物的治理效率呢？我国科学家提出的改性粘土方法（俞志明，1994）去除藻细胞的效率比天然粘土高出数十至数百倍，是目前我国最常用的减缓赤潮的方法。

利用改性粘土法治理赤潮的关键是提高粘土颗粒表面正电荷，加强粘土颗粒与藻细胞之间的桥接作用。这是粘土表面改性理论的核心，为提高天然粘土的絮凝效率，制备对有害藻华生物具有高去除能力的改性粘土提供了理论机制。如下图是改性粘土去除赤潮的作用原理。

图3 改性粘土治理赤潮的机理

改性粘土法作为一种新兴的赤潮防治方法，在我国许多海域已经得到了广泛应用，自2014年起，改性粘土被列入我国《赤潮灾害治理技术指南》的标准方法，是国内唯一的大规模现场应用方法，处理了许多重大的社会问题，比如解决了十运会、奥运会海上项目的燃眉之急。

图4 改性粘土喷洒试验

3.我们的技术令国外难以望其项背

由于改性粘土技术去除赤潮的效率高，效果显著，被许多国家引进，成为国际上治理赤潮应用最广的一种方法。该技术的几个应用如下：

1.2005年，南京十运会，解决了玄武湖蓝藻水华爆发的燃眉之急，有利保障了十运会水上项目的顺利进行。

2.2016年，智利，三文鱼养殖产地沿海暴发赤潮，造成极大的经济损失。2016年，智利与我方签署合作协议，引入中国改性粘土赤潮治理技术。

3.2010年，秘鲁，扇贝养殖业沿海赤潮频发，产业遭受毁灭性打击。2019 年，秘鲁与我方签署合作协议，引入中国改性粘土赤潮治理技术。

4.2017年，美国，佛罗里达州暴发大规模赤潮，导致大量鱼类和水生动物死亡。2018年，美国同我方签署合作协议，引入我国的改性粘土赤潮治理技术。

图5 南京十运会现场                          图6 改性粘土技术在智利现场实验

图7 秘鲁与我国签署合作协议            图8 美国与我方签署合作协议

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二、“奋斗者”号能干点啥？——着手探海底

图9 “奋斗者”号深潜器

1.“奋斗者”去了哪？

“奋斗者”号是中国万米载人潜水器，它挑战了全球海洋最深处——马里亚纳海沟。2020年11月10日，中国载人潜水器奋斗者号在西太平洋马里亚纳海沟成功下潜突破一万米，再创中国载人深潜的新纪录。我国深潜器的开创者蛟龙号是中国人迈出作业型载人深潜征程的第一步，成功下潜了7062米，在海底，它不但可以进行自动化的驾驶和悬停，还拥有先进的通信设备，可以实时的与海上船舶进行联系，保证数据的实时传送，可以很稳定地在海底进行作业。奋斗者号在已有深潜器的基础上，有了更深一步的提升，采用了更加安全稳定的能源系统，升级了已有的定位系统，以及采用了更加耐压的载人球舱和浮力材料，这些改进都确保了奋斗者号能够成功坐底在世界海洋最深处。

图10 马里亚纳海沟

2.“奋斗者”在海底干啥呢？

深潜器在海底都干什么呢？利用水下机器人设备，它们可以在海底取回珍贵的样品，比如底泥、岩石、海水、生物等等，它们也可以利用录像设备，带回海底的实时视频资料，这些珍贵的样品和资料供科研人员在实验室进行研究和探讨，具有极其重要的科研价值。

图11 “奋斗者”号在海底作业

3.“奋斗者”凭什么能去海底？

研究深潜器，最大困难就是水压，我们都知道，水越深，水压越大，而强大的水压就意味着深潜器的材料要有极强的耐压性能，马里亚纳海沟最深处约为11000米，这意味着什么呢？陆地上最高的山峰珠穆朗玛峰为8848.86米，而马里亚纳海沟的深度相当于比珠穆朗玛峰还要高出3000米。深潜器到达这里以后，水压已经超过了100MPa，这相当于我们标准大气压的1000倍。谈到这些，就是要说明在制作深潜器的过程中，选择抗压能力好的材料是极为关键的，经过特殊改造和研制的钛合金可以作为很好的抗压材料进行深潜器的研制，而这成功的背后是无数奉献者的付出和钻研。

“奋斗者”号实现的是在全海最深处的马里亚纳海沟坐底，这就要求它的能源系统、定位系统、以及信号传输系统需要有安全稳定的性能，其中深潜器的通信方式全部采用的是声波传输。因为在海水中，电磁波的衰减很快，只有声波才能实现从深海到海面上的信号传输，是实现水下远程信号传输的唯一方式。

4.耕海探洋，仍在路上！

下洋捉鳖难于上天揽月，目前为止，人类已经进行了多次登月，最长停留时间达70多小时。然而，人类搭载深潜器下到深海最长时间也不过六小时，2019年美国Limiting Factor深潜器下潜10928米，停留约四小时；2020年我国的“奋斗者”号深潜器下潜10909米，停留六小时，进行采样巡航和录像。这充分地说明了“下五洋捉鳖”的困难程度。

放眼海洋：海是海，无边无际；洋是洋，纵深万米。人类探索大自然的脚步从未停过，随着越来越多船载平台的推出，随着越来越多“号”们的诞生，研究者们对海洋的研究必定会有更深刻的广度和深度，作为一名中国人，有幸看到我国的海洋科技不断革新，海洋事业突飞猛进，感到无比的骄傲！自豪！