海洋科學教育專題海洋科學教育專題海洋開發與管理海洋開發與管理指導教授：許育彰 老師指導教授：許育彰 老師

研究生：蕭雅芳研究生：蕭雅芳

海洋開發歷史海洋開發歷史人類利用海洋已有人類利用海洋已有幾千年幾千年的歷史了。人類為了生存的歷史了。人類為了生存和發展，利用技術手段對海洋進行勘探、開採、利和發展，利用技術手段對海洋進行勘探、開採、利用的整個行為稱為海洋開發。而用的整個行為稱為海洋開發。而海洋調查研究、海海洋調查研究、海洋工程技術、設備皆會直接影響海洋開發的深度和洋工程技術、設備皆會直接影響海洋開發的深度和廣度。廣度。早期早期 :: 開發活動由於受到生產條件和技術水平的限制，開發活動由於受到生產條件和技術水平的限制，主要是用簡單的工具在海岸和近海中捕魚蝦、曬海鹽，主要是用簡單的工具在海岸和近海中捕魚蝦、曬海鹽，以及海上運輸，逐漸形成了以及海上運輸，逐漸形成了海洋漁業、海洋鹽業和海海洋漁業、海洋鹽業和海洋運輸業等傳統的海洋開發產業。洋運輸業等傳統的海洋開發產業。1717 世紀世紀 2020 年代至年代至 2020 世紀世紀 5050 年代年代 :: 一些沿海國家開一些沿海國家開始開採始開採海底煤礦、海濱砂礦和海底石油海底煤礦、海濱砂礦和海底石油。。

2020 世紀世紀 6060 年代以來年代以來 :: 人類對礦物資源、能源的人類對礦物資源、能源的需求量不斷增加，開始大規模地向海洋索取財富需求量不斷增加，開始大規模地向海洋索取財富，，形成了一些形成了一些新興的海洋開發產業新興的海洋開發產業。。 (( 大規模開發大規模開發海底石油、天然氣和其他固體礦藏，開始建立潮海底石油、天然氣和其他固體礦藏，開始建立潮汐發電站和海水淡化廠，從單純的捕撈海洋生物汐發電站和海水淡化廠，從單純的捕撈海洋生物向增養殖方向發展，利用海洋空間興建海上機場、向增養殖方向發展，利用海洋空間興建海上機場、海底隧道、海上工廠、海底海底隧道、海上工廠、海底軍事基地等。軍事基地等。 ))

海洋開發海洋開發按照所開發資源的不同屬性可按照所開發資源的不同屬性可分為分為 55 方方面面 : :

海洋地質海洋地質資源開發資源開發海水化學海水化學資源開發資源開發海洋生物海洋生物資源開發資源開發海洋能海洋能開發開發海洋空間海洋空間利用利用

海底可開發的資源，稱為海洋地質資源，主要包括海底可開發的資源，稱為海洋地質資源，主要包括石油和天然氣、煤礦、海濱砂礦、錳結核和熱液礦石油和天然氣、煤礦、海濱砂礦、錳結核和熱液礦床、天然氣水合物。床、天然氣水合物。海洋石油和天然氣海洋石油和天然氣 :: 世界海洋石油產量以英國、沙世界海洋石油產量以英國、沙特阿拉伯、墨西哥、美國和委內瑞拉等國產量最多。特阿拉伯、墨西哥、美國和委內瑞拉等國產量最多。海洋天然氣其中美國、英國和挪威的產量佔總產量海洋天然氣其中美國、英國和挪威的產量佔總產量

的的 71.871.8 ％。％。海洋石油和天然氣開發的產值已佔海海洋石油和天然氣開發的產值已佔海洋地質資源開發總產值的洋地質資源開發總產值的 9090 ％左右。％左右。

海洋地質資源開發海洋地質資源開發

海底煤礦海底煤礦 :: 目前開採海底煤礦的國家有日本、英目前開採海底煤礦的國家有日本、英國、加拿大、土耳其、智利、中國等。英國位於國、加拿大、土耳其、智利、中國等。英國位於諾森伯蘭離岸諾森伯蘭離岸 1414 公里海底的煤礦是世界最大的公里海底的煤礦是世界最大的海底煤礦。海底煤礦。 海濱砂礦海濱砂礦 :: 海濱砂礦海濱砂礦 (( 鋯石、金紅石、錫石、鉑鋯石、金紅石、錫石、鉑、鈦鐵礦、海洋砂礫、鈦鐵礦、海洋砂礫…………等等 )) 的開採很多。世界的開採很多。世界

9090 ％的錫石來自海濱砂礦。％的錫石來自海濱砂礦。

深海錳結核和海底熱液礦床深海錳結核和海底熱液礦床 :: 目前目前尚未正式開採尚未正式開採儲儲 量巨大的錳結核和熱液礦床 量巨大的錳結核和熱液礦床 (( 太平洋海底超過一 太平洋海底超過一 半 半 )) ，隨著開採技術日趨成熟，將進入開發深海，隨著開採技術日趨成熟，將進入開發深海底底 礦產資源的新階段。 礦產資源的新階段。 (( 目前目前最有開採前景最有開採前景的深海的深海底底 表層礦， 表層礦，是深海錳結核和多金屬軟泥是深海錳結核和多金屬軟泥。。 ))

天然氣水合物天然氣水合物 (( 亦稱甲烷水合物或可燃冰亦稱甲烷水合物或可燃冰 ):):水分子與甲烷分子於低溫高壓的環境，所形成的類水分子與甲烷分子於低溫高壓的環境，所形成的類似冰塊的物質；在常溫常壓下會水解成水與甲烷氣似冰塊的物質；在常溫常壓下會水解成水與甲烷氣體，可供民生使用，是體，可供民生使用，是新海洋地質資源新海洋地質資源。。 優點優點 :: 是一種乾淨的能源是一種乾淨的能源 天然氣水合物的蘊藏量相當大，主要以天然氣天然氣水合物的蘊藏量相當大，主要以天然氣 (( 甲烷甲烷 )) 為主，燃燒後為主，燃燒後沒有排放二氧化碳的問題沒有排放二氧化碳的問題。。 問題問題 :: 扮演改變氣候的重要角色扮演改變氣候的重要角色 甲烷是溫室氣體，甲烷的溫室效應比二氧化碳強甲烷是溫室氣體，甲烷的溫室效應比二氧化碳強 7272倍，將使倍，將使全球暖化更加嚴重全球暖化更加嚴重。若這些氣體隨著海床。若這些氣體隨著海床不穩定而被釋放，將造成全球性的大災難。不穩定而被釋放，將造成全球性的大災難。

海水化學資源開發海水化學資源開發 海水中的水和鹽都是重要的化學資源來源，常被視為「液態礦藏」；此外海水淡化及海洋深層水的取 用皆為現今開發方案之重要用途。食鹽食鹽 :: 是提取量最大的海水化學物質，工業上，是提取量最大的海水化學物質，工業上，鹽的用途更為廣泛，用量也非常大鹽的用途更為廣泛，用量也非常大。因為鹽是純。因為鹽是純鹼、燒鹼和鹽酸產品的基本原料。許多有機合成鹼、燒鹼和鹽酸產品的基本原料。許多有機合成產品，如氯化乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡膠等所需產品，如氯化乙烯、聚氯乙烯、氯丁橡膠等所需要的氯，也源自於鹽。要的氯，也源自於鹽。

海水淡化海水淡化 :: 即利用即利用海水脱海水脱鹽鹽生生產產淡水淡水，是，是實現實現水水資資源利用的源利用的開開源增量源增量技術技術，可以，可以增加淡水增加淡水總總量量，，且且不受不受時時空和空和氣氣候影候影響響，水，水質質好、好、價價格格漸趨漸趨合理，合理，可以保障沿海居民可以保障沿海居民飲飲用水和工用水和工業鍋爐補業鍋爐補水等水等穩穩定定供水。主要技供水。主要技術術方法有蒸方法有蒸餾餾法、法、電滲電滲析法、反析法、反滲滲透法等。透法等。

海洋深層水海洋深層水 :: 海洋深層水為海平面海洋深層水為海平面 200200 公尺以下公尺以下的海的海 水，全世界目前在開發海洋深層水產業的國家只有 水，全世界目前在開發海洋深層水產業的國家只有 日本與美國 日本與美國 (( 台灣東部預定成為海洋深層水產業台灣東部預定成為海洋深層水產業的的 大本營 大本營 )) 。。 海洋深層水的海洋深層水的特性特性富營養鹽

穩定性 低溫

豐富的礦物質

無污染海洋深層水的特性

海洋深層水的海洋深層水的發展發展海洋深層水佔所有海水量約海洋深層水佔所有海水量約 9393 ％，含量相當大，％，含量相當大，其營養鹽較表層水含量高出數倍到數十倍，成為其營養鹽較表層水含量高出數倍到數十倍，成為人類人類未來飲用水未來飲用水最具潛力的資產。最具潛力的資產。海洋深層水具有海洋深層水具有多元利用多元利用的價值，可以運用在工的價值，可以運用在工業、水產養殖、食品產業甚至是健康美容醫療產業、水產養殖、食品產業甚至是健康美容醫療產業等。業等。

海洋生物資源開發海洋生物資源開發海洋生物資源的開發分為食用、工業、海洋生技發展和海洋生物資源的開發分為食用、工業、海洋生技發展和觀賞休閒價值。觀賞休閒價值。食用食用 :: 近十多年來，水產資源遭到破壞，不少國家的近十多年來，水產資源遭到破壞，不少國家的捕撈捕撈區已向深海遠洋發展，並尋找區已向深海遠洋發展，並尋找新的海洋生物資新的海洋生物資

源源 ------南極磷蝦南極磷蝦 (( 每年捕撈噸量，幾乎相當於目前每年捕撈噸量，幾乎相當於目前世界的總漁獲量，受到世界各國重視。世界的總漁獲量，受到世界各國重視。 ))另一方面另一方面增養殖發展很快增養殖發展很快，養殖品種有海帶、紫菜、，養殖品種有海帶、紫菜、貽貝、鮑魚、牡蠣、蛤、海參、對蝦、梭魚貽貝、鮑魚、牡蠣、蛤、海參、對蝦、梭魚、尼羅羅非魚等；另外也有箱網養殖，也就是用網具、尼羅羅非魚等；另外也有箱網養殖，也就是用網具圍住一定的水域，進行經濟性高的水產生物的培育。圍住一定的水域，進行經濟性高的水產生物的培育。

工業工業 :: 海藻提煉出的各種海藻提煉出的各種藻膠藻膠，其特殊的凝膠性、，其特殊的凝膠性、粘稠性及乳化性，被廣泛的應用於食品加工、造紙、粘稠性及乳化性，被廣泛的應用於食品加工、造紙、紡織紡織…………等工業。等工業。海洋生技產業海洋生技產業 :: 因生物技術與奈米科技的開發，使因生物技術與奈米科技的開發，使海洋生物資源得以有更充分的發展利用，改變其原海洋生物資源得以有更充分的發展利用，改變其原來樣貌而產生新型態，除了來樣貌而產生新型態，除了傳統藥用價值傳統藥用價值甚至還具甚至還具有有保健保養保健保養的功能的功能 ------ 海洋生技產品，如藻錠海洋生技產品，如藻錠、蜆精、深海魚油等。這些技術的提升與發展，使、蜆精、深海魚油等。這些技術的提升與發展，使得水產品的價值隨之提高，邁向新紀元。得水產品的價值隨之提高，邁向新紀元。

觀賞和休閒觀賞和休閒 :: 有些海洋生物的存在，具有教育文有些海洋生物的存在，具有教育文化、觀賞休閒與心靈層次上的價值，有時，這些化、觀賞休閒與心靈層次上的價值，有時，這些價值超越了直接捕食的價值。例如價值超越了直接捕食的價值。例如 :: 澳洲的大堡澳洲的大堡礁、國人熟悉的賞鯨豚活動。礁、國人熟悉的賞鯨豚活動。

海洋能開發海洋能開發海洋有些動能，可以讓我們加以利用，尤其是海洋海洋有些動能，可以讓我們加以利用，尤其是海洋的溫差、海流及潮汐能夠用來發電，成為未來電力的溫差、海流及潮汐能夠用來發電，成為未來電力的主要能源之一。的主要能源之一。潮汐發電潮汐發電 :: 潮汐能源主要來自於高低潮間的潮差潮汐能源主要來自於高低潮間的潮差所產生的位能，以及潮流流動時所產生的動能。所產生的位能，以及潮流流動時所產生的動能。在高低潮差變化中，把海水在高低潮差變化中，把海水動、位能間的變化轉動、位能間的變化轉換成電能換成電能的發電方式即是潮汐發電。的發電方式即是潮汐發電。世界上第一座具有商業規模的潮汐發電站是世界上第一座具有商業規模的潮汐發電站是 19661966年法國建成的朗斯河口潮汐發電站。 年法國建成的朗斯河口潮汐發電站。

波浪發電波浪發電 :: 利用波浪上下振動的特性，藉由穩定利用波浪上下振動的特性，藉由穩定運動機制，將運動機制，將海浪的動能轉換成為電能海浪的動能轉換成為電能。。 英國於奧克尼群島上建立波浪發電試驗場英國於奧克尼群島上建立波浪發電試驗場 溫差發電溫差發電 :: 利用海水表層與深層間溫度的差異，利用海水表層與深層間溫度的差異，轉換熱量成為電力轉換熱量成為電力，屬於再生能源的一種。若溫，屬於再生能源的一種。若溫度差達到度差達到 2020 度，就可有效發電。度，就可有效發電。 溫差發電從溫差發電從 7070 年代以來發展較快，年代以來發展較快， 19791979 年美年美國在夏威夷島近海建成一艘試驗性的溫差發電船。國在夏威夷島近海建成一艘試驗性的溫差發電船。

海洋空間利用海洋空間利用人類為了滿足生產和生活的需要，把人類為了滿足生產和生活的需要，把海上、海中和海上、海中和海底海底空間當作交通、居住、娛樂、生產、軍事活動空間當作交通、居住、娛樂、生產、軍事活動的場所。 的場所。 海上運輸海上運輸 :: 海上運輸歷史悠久，早在海上運輸歷史悠久，早在公元前公元前 10001000年時年時 ,, 地中海沿岸國家已開始航海地中海沿岸國家已開始航海。。 1919 世紀末世紀末 ,,世界大洋的主要航道都已開闢世界大洋的主要航道都已開闢。。 2020 世紀前期世紀前期 ,, 又又開闢了通往南極的航道，開鑿了連接太平洋和大西開闢了通往南極的航道，開鑿了連接太平洋和大西洋的巴拿馬運河，開始了北極航道的定期航行。 洋的巴拿馬運河，開始了北極航道的定期航行。

海底隧道海底隧道 :: 世界上已建成數條海底隧道。日本修世界上已建成數條海底隧道。日本修建的“青函海底隧道”是世界上最長的海底隧道，建的“青函海底隧道”是世界上最長的海底隧道，它穿過津輕海峽它穿過津輕海峽 ,, 全長全長 53.8553.85 公里。著名的尚有公里。著名的尚有長長 5151 公里的“英吉利海底隧道”和公里的“英吉利海底隧道”和 4747 公里的“公里的“直布羅陀海底隧道”。直布羅陀海底隧道”。

海上機場海上機場 :: 是把飛機的起降跑道建築在海上固定是把飛機的起降跑道建築在海上固定式建築物或漂浮式構築物上的機場。如日本的長式建築物或漂浮式構築物上的機場。如日本的長崎機場、英國倫敦的第三機場建在人工島上；美崎機場、英國倫敦的第三機場建在人工島上；美國紐約拉瓜迪亞機場是用鋼樁打入海底建立的樁國紐約拉瓜迪亞機場是用鋼樁打入海底建立的樁基式海上機場；日本的關西機場則是漂浮式海上基式海上機場；日本的關西機場則是漂浮式海上機場。 機場。

海上城市海上城市 :: 海上城市是指在海上建立的具有新城市海上城市是指在海上建立的具有新城市機能、新交通體系的大型居住區，可容納幾萬人機能、新交通體系的大型居住區，可容納幾萬人。目前世界上已建成的最大海上城市是日本神戶人。目前世界上已建成的最大海上城市是日本神戶人工島。工島。海上工廠海上工廠 :: 是把是把 生產裝置安放在海上漂浮的設施上生產裝置安放在海上漂浮的設施上，就地，就地開發利用海洋能的工廠開發利用海洋能的工廠。日本等國建的“海。日本等國建的“海明”號波浪發電廠、美國建的溫差發電廠都是建在明”號波浪發電廠、美國建的溫差發電廠都是建在船上的海上發電廠。 船上的海上發電廠。

海底軍事基地海底軍事基地 :: 是指建在海底的導彈和衛星發射是指建在海底的導彈和衛星發射基地、水下指揮控制中心、潛艇水下補給基地、基地、水下指揮控制中心、潛艇水下補給基地、海底兵工廠、水下武器試驗場等用於軍事目的的海底兵工廠、水下武器試驗場等用於軍事目的的基地。基地。大體上可分為兩類：一類是設在海底表面的基地大體上可分為兩類：一類是設在海底表面的基地，由沉放海底或在海底現場安裝的金屬構築物組，由沉放海底或在海底現場安裝的金屬構築物組成；另一類是在海底下面開鑿隧道和岩洞做為基成；另一類是在海底下面開鑿隧道和岩洞做為基地，以美國、蘇聯修建得最多。地，以美國、蘇聯修建得最多。

已成熟的產業已成熟的產業 ::   現代海洋開發活動中，海洋石油、現代海洋開發活動中，海洋石油、天然氣的開發、海洋運輸、海洋捕撈以及製海鹽天然氣的開發、海洋運輸、海洋捕撈以及製海鹽規模和產值巨大，屬於已成熟的產業，正在進行規模和產值巨大，屬於已成熟的產業，正在進行技術改造和進一步擴大生產。技術改造和進一步擴大生產。研究和試驗之中的產業研究和試驗之中的產業 :: 海水增養殖業、海水淡海水增養殖業、海水淡化、海水提溴和鎂、潮汐發電、海上工廠、海底化、海水提溴和鎂、潮汐發電、海上工廠、海底隧道等正在迅速發展；深海採礦、波浪發電、溫隧道等正在迅速發展；深海採礦、波浪發電、溫差發電、海水提鈾、海上城市等正在研究和試驗差發電、海水提鈾、海上城市等正在研究和試驗之中。之中。

海洋開發的現狀海洋開發的現狀

海洋開發的趨勢 海洋開發的趨勢 石油和天然氣的開發仍將佔居首位，並向深海和石油和天然氣的開發仍將佔居首位，並向深海和環境惡劣的海區發展；環境惡劣的海區發展；開發設備朝大型化、浮動化、自動化方向發展；開發設備朝大型化、浮動化、自動化方向發展；設備的抗波浪能力、耐久性、安全性和穩定性將設備的抗波浪能力、耐久性、安全性和穩定性將增強；增強；2020 世紀世紀 9090 年代將開始洋底錳結核礦和海底熱液年代將開始洋底錳結核礦和海底熱液礦床的商業規模開採，深海採礦業將逐步發展成礦床的商業規模開採，深海採礦業將逐步發展成為新興產業。為新興產業。到到 9090 年代中期，人工智能機器人的海洋潛水技術年代中期，人工智能機器人的海洋潛水技術將進入實用階段。 將進入實用階段。

海洋管理海洋管理管理的管理的目標目標，總體上是維護資源的再生性，，總體上是維護資源的再生性，將資源開發的強度嚴格的控制在資源更新的將資源開發的強度嚴格的控制在資源更新的許可範圍內，以許可範圍內，以保持資源保持資源對象對象能夠為人類所能夠為人類所永續利用永續利用。。

一九九二年在巴西里約熱內盧召開的聯合國環境及一九九二年在巴西里約熱內盧召開的聯合國環境及發展大會，通過了「發展大會，通過了「二十一世紀議程二十一世紀議程」，把「永續」，把「永續發展發展 (( 能滿足當代人的需求，又不損害子孫後代滿足能滿足當代人的需求，又不損害子孫後代滿足其需求能力的發展其需求能力的發展 )) 」由一個理想的概念，進一步」由一個理想的概念，進一步推為人類共同追求的實際目標。推為人類共同追求的實際目標。針對海洋之針對海洋之永續發展永續發展而言，而言，可分為三大體系：可分為三大體系：合理開發及利用海洋資源合理開發及利用海洋資源建立永續發展能力建立永續發展能力保護海洋生態與環境保護海洋生態與環境

合理開發及利用海洋資源合理開發及利用海洋資源海洋是人類共同的資產，因此合理地開發與海洋是人類共同的資產，因此合理地開發與利用是應該的；重點是不能過度開發，而須利用是應該的；重點是不能過度開發，而須確保資源生生不息。確保資源生生不息。這需要這需要 ::更進一步的發展科學技術更進一步的發展科學技術改善海洋產業結構改善海洋產業結構調整海洋產業布局調整海洋產業布局

建立永續發展能力建立永續發展能力綜合管理則是建立永續發展能力的要項。綜合管理則是建立永續發展能力的要項。包括包括 ::訂定海洋相關決令訂定海洋相關決令 (( 海洋憲章海洋憲章 ------ 聯合國聯合國海洋法公約海洋法公約 ))建立綜合管理體制和協調機構建立綜合管理體制和協調機構，區分海洋，區分海洋功能與規劃開發利用、管理海洋使用、以功能與規劃開發利用、管理海洋使用、以及管理海洋資源。及管理海洋資源。

保護海洋生態與環境保護海洋生態與環境確保海洋資源其生態與環境，方能永續發展。確保海洋資源其生態與環境，方能永續發展。保護海洋生物資源及生物多樣性保護海洋生物資源及生物多樣性 :: 必須建立漁業必須建立漁業及生物多樣性資源監測網、棲地保護及生物多樣性資源監測網、棲地保護 (( 劃設海洋劃設海洋保護區或成立海洋公園保護區或成立海洋公園 )) 、設立最高漁撈許可量，、設立最高漁撈許可量，並禁止捕撈瀕臨絕種及稀有海洋動、植物。並禁止捕撈瀕臨絕種及稀有海洋動、植物。控制海洋汙染控制海洋汙染 :: 需要建立海洋環境監測網、確保需要建立海洋環境監測網、確保監測數據品質、建立諮詢系統，以及防止、減輕、監測數據品質、建立諮詢系統，以及防止、減輕、控制海拋廢棄物和其他海上活動對海洋環境的汙控制海拋廢棄物和其他海上活動對海洋環境的汙染。值得注意的是，絕大多數的海洋汙染，其實染。值得注意的是，絕大多數的海洋汙染，其實源自於陸地。所以控制陸地陸上河川之水質、淨源自於陸地。所以控制陸地陸上河川之水質、淨化港灣，以及提升海洋放流水之除汙水準，都是化港灣，以及提升海洋放流水之除汙水準，都是海洋汙染整治的根本之道。海洋汙染整治的根本之道。

海洋防災、減災海洋防災、減災 :: 颱風、暴潮、瘋狗浪、赤潮等颱風、暴潮、瘋狗浪、赤潮等海洋災害，一方面造成民眾生命、財產的損失，海洋災害，一方面造成民眾生命、財產的損失，也破壞海洋生態系統，因此建立海洋災害的預報、也破壞海洋生態系統，因此建立海洋災害的預報、警報系統，加強海洋防災、減災工作，也將有助警報系統，加強海洋防災、減災工作，也將有助於確保海洋之永續發展。於確保海洋之永續發展。

2121 世紀是海洋的世紀，海洋是世紀是海洋的世紀，海洋是人類未來生存和發展的希望。 人類未來生存和發展的希望。 感謝聆聽，感謝聆聽，敬請指教。敬請指教。