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第26章 地球资源与灾害(1)

认识我们的自然资源

自然资源是指天然存在的自然物(不包括人类加工制造的原材料),如土地资源、矿产资源、水利资源、生物资源、气候资源等,是生产的原料来源和布局场所。

联合国环境规划署对其的定义为:在一定的时间和技术条件下,能够产生经济价值,提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总称。

而狭义的自然资源只包括实物性资源,即在一定社会经济技术条件下能够产生生态价值或经济价值,从而提高人类当前或可预见未来生存质量的天然物质和自然能量的总和。广义的自然资源,则是实物性自然资源和舒适性自然资源的总和。

在自然环境中,与人类社会发展密切相关、能被利用来产生使用价值并影响劳动生产率的自然多种要素,都被称为自然资源,有有形的自然资源(如土地、水体、动植物、矿产等)和无形的自然资源(如光资源、热资源等)之分。

自然资源的特征

自然资源既是人类生存和发展的基础,又是影响环境的主要要素,具有两重性。它的主要特点有三个:

有限性:指资源的数量与人类社会不断增长的需求之间的矛盾,因此必须对资源的合理开发利用与保护加以强调。

区域性:指资源分布的不平衡性,资源存在的数量或质量在地域上具有显着差异,并有其特殊分布规律。

整体性:每个地区的自然资源要素彼此都有生态上的联系,形成一个整体,因此必须对综合研究与综合开发利用加以强调。

自然资源的分类

首先,按照资源的性质,即从自然资源与人类的经济关系,可将自然资源划分为4类:

环境资源:如太阳光、地热、空气、天然水等。这类资源比较稳定,因利用而明显减少。但若能合理开采发展,精心保护,人类就能持续地对其利用。

生物资源:如动物、森林、草场等。这类资源在使用后,可以通过本身的生产繁殖再生产出来。若能合理开发利用,科学管理,能够为人类持续利用。

土地资源:包括农用土地、城市土地等。是人类赖以生存的劳动对象和劳动资料。

矿藏资源:包括能源、各种矿物等。历经漫长的地质年代形成的,储量有限,开发利用后不可再生,直到枯竭。

其次,从自然资源数量变化的角度划分,可以把自然资源分为3类:

耗竭性自然资源:这类资源以一定量蕴藏在一定的地点,随人们的使用而逐渐减少,直至最后消耗殆尽。矿藏资源就是一种典型的耗竭性自然资源。

稳定性自然资源:这类资源的特征是具有固定性和数量稳定性。如土地资源。

流动性自然资源:也称再生性资源,是以一定的速率不断再生,同时又以一定的速率不断消失,如阳光、水、森林等。流动性自然资源又可以分为两小类:一是恒定的流动性自然资源,它们在同一时点的资源总量总是保持不变,如阳光资源和水能资源等;二是变动的流动性自然资源,它们在某一时点的资源总量会因开发使用而发生变化,如森林资源和水体资源等。

此外,按着自然资源的增殖性能,自然资源又可以分为3类:

可再生自然资源:这类资源可重复利用,如气候资源(太阳辐射、风)、水资源、地热资源(地热与温泉)、水力、海潮等。

可更新自然资源:这类资源可以自己生长繁殖,而更新速度受自身繁殖能力和自然环境条件的制约,如生物资源。

不可再生资源:分为地质资源及半地质资源。矿产资源中的金属矿、非金属矿、化石燃料、核燃料、等都属于地质资源,往往以数百年来计算其成矿周期;半地质资源如土壤资源,其形成周期虽比矿产资源短,但与消费速度相比,也是十分缓慢的。我们应尽可能对这类自然资源进行综合利用,注意节约,避免浪费和破坏。

相关链接——自然资源保护规划

以调查、分析、评价自然资源为基础,对其保护、增殖(可更新能源)、开发利用等做出的全面安排,叫做自然资源保护规划。

从本质上讲,自然资源保护规划是对人与自然(资源)相互关系的调整。自然资源是人类生产和生活活动必不可少的物质基础和进一步发展的约束条件,因此,必须在各个环节上和从各种角度上对自然资源进行保护。根据具体的保护对象类型的不同,自然资源保护规划也不相同,如对可更新资源的保护,重点应放在调整其再生(增殖或更新)速率与开发利用速率之间的相对关系上;而对不可更新资源来说,关键是要有计划地适度开发和利用,决不可竭泽而渔。

工业的血液——石油

石油,堪称一种现代能源,然而它却有悠久的历史。以前,西方人称中国是“缺油国”,事实并非如此,我国不仅有石油,而是还是世界上开采和利用石油最早的国家。早在西周时期,我国人民就观察到石油浮出水面而燃烧的现象,所以在古书《易经》当中有“泽中有火”的记载,意思是看到沼泽水面上的石油在燃烧。

古时候,中国的石油有许多个别称,比如石脂水,因为它是从石头缝里流出来的;还有人称它为雄黄油,因为它燃烧时浓烟滚滚,并发出硫磺气味。直到宋代,着名科学家沈括在他的着作《梦溪笔谈》中,才第一次用“石油”这个名字来命名它。

石油曾经无可替代的作用

如今,我国年产石油可达1亿多吨,但依然供不应求。因为石油比煤的作用更大,可以作为汽车、火车、飞机等交通工具的燃料,比燃煤要方便得多。在西方,石油的“功劳”更大,一旦石油紧缺,就会导致社会动荡不安。比如在1973年阿拉伯和以色列之间发生的战争,阿拉伯队支持以色列的西方国家实行石油禁运,给英美以石油作为能源的国家以沉重的打击。当时,许多汽车都不能使用,百姓怨声载道,大量的公司也因缺少石油而停产,形成了20世纪70年代震惊世界的能源危机。

这次危机虽然对西方经济造成了沉重打击,但也促使人们千方百计地寻找替代石油的新能源。因此,在20世纪70年代以后,世界上对太阳能、风能、地热、沼气、核能等的利用和开发掀起了前所未有的热潮。

石油的分布

石油是由一种生油母质经过长期的地质作用和生物化学作用转化而成的矿物能源,以液态碳氢化合物为主,其中碳可占80%~90%,氢占10%~14%,此外还有氧、硫、氮等元素,共占约1%。有些油田中这些元素也能达到5%~7%。

石油大多分布在低地和盆地,比如山间盆地、滨海以及近海大陆架等地区。世界上的石油资源大多集中在中东、非洲、美国、南美、原苏联、西欧以及印度尼西亚沿海等地区。

石油资源在地区分布上的总特点是相对比较集中。全世界共有600多个沉积盆地,目前已发现油、气田的仅占25%,其中有37个盆地集中了全世界比较可靠的石油远景储量(约1500亿吨)的95%,仅阿拉伯-波斯湾盆地的储备量就可达710亿吨;其它还有6个石油储量在40~60亿吨的大盆地,分别是委内瑞拉的马拉开波(57亿吨)、苏联的伏尔加-乌拉尔(54亿吨)、西西伯利亚(50亿吨)、墨西哥的雷费马-坎佩切(50亿吨)、美国的佩米安(42亿吨)和利比亚的锡尔特(42亿吨)。

其次,从全世界目前已经发现的3万多个油田来看,其中只有37个储量在6.7亿吨以上巨型油田,但总储量已占世界总储量的51%;储量为0.67~6.7亿吨的有260个大型油田,总储量占世界总储量的29%;储量为670~6700万吨的有700个中型油田,总储量占世界总储量的15%。而其余2.9万个小油田,总储备量仅占世界总储量的5%。

此外,我们以世界160多个国家论,储油国大约有60多个,但合计储油量却能占世界总储量的92%,仅沙特阿拉伯一国就独占了25%,此外依次为墨西哥、科威特、苏联、伊朗、阿联酋、美国、伊拉克、利比亚、委内瑞拉、中国、尼日利亚、英国、印度尼西亚、阿尔及利亚和挪威。

石油重要的工业作用

石油是一种重要的燃料动力资源,其许多优点都是其他燃料无法比拟的。比如在物理性质上,石油是可以流动的液体,比重比水小,但比其他资源容易开采;占有体积小,容易运输;比一般燃料的可燃性要好,发热量高,比煤炭的发热量高出1倍还多,比木柴的发热量高出4倍多。

此外,石油又易燃烧、燃烧充分且燃后不留灰烬,正好符合内燃机的要求。因此,在陆海空的交通方面,以及在各种工程的生产过程中,石油都是重要的动力燃料。在现代国防方面,很多新型武器、超音速飞机、导弹和火箭等,所用的燃料都是从石油中提炼出来的。

除了在工业上的重要用途,石油还属于化工原料。如今,很多化学工业都建立在石油、煤炭和天然气等资源的综合利用基础之上。从石油中提取出来的有用物质,其经济价值要远远超过作为燃料燃烧的意义。石油化工可以生产出成百上千种化工产品,比如塑料、合成橡胶、合成纤维、染料、医药、炸药、化肥等。可以说,石油在工业、农业、国防等各个方面,都发挥着重要的作用。石油化工产品更是几乎用于所有的工业部门,现代的工业根本就离不开石油,就像人体不能离开血液一样。所以,石油可以说是“工业的血液”,维持着工业的长久、快速、稳步发展。

相关链接——海底石油的开采和利用

大陆架是陆地在海中的延续,上面铺满了亿万年来的沉积物,因此可以说大陆架上生物繁盛,蕴藏着极其丰富的资源,是人类开发海底矿产的重要部分。在大陆架上,最着名的矿产资源就是海底石油和天然气。

据科学家计算,全世界的石油总储备量约为3000亿吨作用,其中海底石油就将近有1000亿吨。20世纪50年代,人类开始开采海底石油,但因受当时科学及开采设备的限制,从海底开采出来的石油数量很少。到了60年代,全世界大约有16%的石油都来自于海洋。而到了80年代,世界上所拥有的石油大约有40%都是从海底开采出来的。

但是,在海底开采石油是很复杂的,需要经过一系列的地质调查、地球物理勘探等,从而确定海底的储油层。通常来说,地质调查是通过对沿岸地质构造进行调查和分析,从而推断海底地质构造,并用回声探测仪或航空摄影来研究海底的地形特点。

地球物理勘探是研究和寻找海上石油最基本的方法,目前一些主要油田构造多是采取地震法找到的,即利用人工地震产生弹性波,根据岩层对弹性波产生反射和折射的性质来了解海底沉积层的厚度和地质构造,从而确定储油层的分布情况,然后再钻油井进行开采。

最早在海上钻探石油时,钻机大多都设在海岸上,斜着向海底钻井。这就难以开采较远的海区。现在,人们普通采用的是半潜式浮动平台,将平坦安装在浮箱上,工作时将浮箱注入水后下沉,令平台平稳工作,移动时浮箱充气即可漂浮航行。

海底石油质量好,而且含硫低,因此发展海上石油有极高的价值。

新能源的逐渐利用

新能源,又叫做为非常规能源。指的是刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。新能源相对于传统能源而言,普遍具有的特点是污染少、储量大。同时,因为很多新能源具有均匀的分布,在解决由能源引发的战争这一问题上意义重大。

每年辐射到地球上的太阳能据估算,可达17.8亿千瓦,其中可开发利用的就达500~1000亿度。但因其分布很分散,目前能利用的还相当少。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量,目前一些国家已着手开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦,因风力断续分散,难以经济地利用,如果今后能对输能储能技术做出重大改进,将会增加对风力的利用。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等,具有十分可观的理论储量,但由于目前科技水平的限制,对其还处于小规模的研究阶段。由于当前尚无成熟的新能源的利用技术,故对其的利用只占世界所需总能量的很小一部分,相信今后会有很大的发展前途。

下面我们就对各种新能源分别做一介绍,以便让大家对新能源有更加详细的了解。

太阳能

一般把太阳光的辐射能量叫做太阳能。广义上的太阳能如风能、化学能、水的势能等是地球上许多能量的来源,都是由太阳能导致或转化成的能量形式。

太阳能的主要利用形式有三种:太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换。利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。

太阳能可以分为三种:

太阳能光伏:光伏板组件是一种发电装置,只要暴露在阳光下就能产生直流电,由几乎全部以半导体物料(如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。因为没有活动的部分,所以可长时间操作而不会有任何损耗产生。简单的光伏电池可给手表和计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并且为电网供电。光伏板组件还可以制成不同形状,而组件又可连接,使更多电力得以产生。

太阳热能:现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和电力等。除了运用适当的科技来进行太阳能的收集以外,建筑物只要在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及缓慢释放太阳热力的建筑材料等,即可实现对太阳的光和热能的有效利用,

太阳光合能:我们知道,利用太阳光,植物可以进行光合作用,可以合成有机物,因此可以我们可以人为地模拟植物光合作用,大量合成人类需要的有机物,提高太阳能利用效率。

海洋能

我们把蕴藏在海水中的各种可再生能源包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能以及海水盐度差能等称为海洋能。这些能源的优点是都具有可再生性并且不污染环境,是一项具有战略意义的新能源,有待进一步开发利用。

地球上波浪蕴藏的电能据推算高达90万亿度。目前,海上导航浮标和灯塔都已应用波浪发电机发出的电来照明。并且很多大型的波浪发电机组也已出现,并为人类提供服务。

据世界动力会议估测,全世界潮汐发电量到2020年将达到1000~3000亿千瓦。法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站是世界上最大的潮汐发电站,发电能力24万千瓦,已工作了30多年。中国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。

核能

核能,是通过转化其质量从原子核中释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。

核能主要有核裂变能、核聚变能和核衰变三种释放形式。