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自然科学基础 第五章资源 能源及其利用 教学目的要求 1 了解地球上资源现状 掌握其特征 2 能源分类 主要能源及利用 3 了解氧化作用 机械能 内能 电能及其转化 能量转化与守恒 4 掌握原材料的开发利用 了解基础原材料的生产原理 重难点 1 地球上的资源特征 2 能源分类及其利用 3 能量转化与守恒规律 第一节地球上的资源 自然资源的概念 自然资源包 土地资源 水资源 生物资源 矿产资源 气候资源 风光资源等 分类 可再生资源 生物 水 风能 太阳能等 不可再生资源 矿物 石油 天然气等 第一节地球上的资源 一 土地资源1 土地资源的基本特征 1 土地是具有生产能力 2 土地数量是有限的 3 土地有固定的空间和地域 4 土地资源具有时间性 季节性 第一节地球上的资源 2 土地资源现状 1 世界土地资源现状世界土地资源是丰富的平均每人占有2 5公顷土地世界农业土地分布很不均匀世界耕地主要集中在俄罗斯 美国 印度 中国 加拿大 巴西等 世界各地人均占有土地差异较大以耕地为例 世界人均占有为0 26公顷 加拿大占1 73公顷 中国占0 08公顷 日本占0 04公顷 第一节地球上的资源 2 我国土地资源现状我国陆地面积居世界第三位我国有近13亿人口 人均陆地面积不足12亩 不足世界人均面积的1 3 只有澳大利亚人均土地的1 61 加拿大的1 49 巴西的1 8 美国的1 5 第一节地球上的资源 我国人均土地占有量越来越少的主要原因 我国人口多 人口基数大 每年净增人口1400多万 相当于每年增加一个中等国家的人口 这必然使人均土地越来越少 生存空间越来越窄 必须要大力控制人口数量的增长 控制土地资源损失 控制对土地资源的非经济占用 第一节地球上的资源 我国土地资源的特点 1 土地类型多样有山地 高原 丘陵 平原 盆地等 2 可利用土地相对数量少山地 高原 丘陵占2 3难利用土地 如沙漠 戈壁 寒漠 盐碱地等 占16 6 第一节地球上的资源 3 各类土地资源分布极不均衡我国东南部占国土面积的1 2 但耕地面积却占全国耕地面积的90 以上 西北地区耕地不到全国的10 第一节地球上的资源 我国土地资源趋于恶化 主要表现在七个方面 1 人均土地占有量越来越少我国有近13亿人口 人均陆地面积不足12亩 不足世界人均面积的1 3 只有澳大利亚人均土地的1 61 加拿大的1 49 巴西的1 8 美国的1 5 第一节地球上的资源 2 水土流失严重我国是世界上水土流失最严重的国家之一 1945年水土流失面积116万平方公里 占国土面积的16 到1998年 水土流失面积扩大到367万平方公里 占国土面积的38 每年新增流失1万多平方公里 其中水土流失的耕地有7 3亿亩 尤其是黄土高原水土流失更是严重 流失面积达43万平方公里 占该地区面积的74 平均每平方公里每年流失土壤8000吨以上 我国城市水土流失也很严重 1997年对57个城市调查 流失面积达1 9万平方公里 占该地区城市总面积的24 3 第一节地球上的资源 3 土地退化严重广义的土地退化还包括沙化 盐渍化和石漠化 这里主要是讲土壤的营养性物质遭破坏 引起土地退化 造成土地贫瘠 如我国土地贫磷10 09亿亩 贫锌7 29亿亩 贫钼6 68亿亩 贫氮4 96亿亩 贫硼4 92亿亩 贫钾2 72亿亩 有77 的省份的耕地缺钾 63 的省份耕地缺磷 30 的省份耕地缺氮 土地退化的主要原因是人为的废气 废水 固体废物对土地的污染 造成土地物理 化学 生物性质的恶化使土地退化 第一节地球上的资源 4 土地沙漠化严重我国是世界上土地沙漠化最严重的国家之一 已成为环境的头号问题 到1998年荒漠化面积已达262 2万平方公里 占国土陆地面积27 3 占旱地面积近80 相当14个广东省的幅员 50年来 全国已有150万亩耕地 529万亩草地 1463万亩林地变成了沙漠 遍及18个省市的471个县 直接受沙漠危害的有200多个县 土地沙化的主要原因是人类对土地的过度开垦 过度放牧 滥伐森林 毁坏草场等原因 造成植被破坏 引起气候恶劣 出现干旱和风暴 卷走表土 形成沙漠 第一节地球上的资源 5 土地盐渍化严重土地盐渍化的危害是严重破坏生态系统 导致物种灭绝 破坏土质 严重的成为不毛之地 威胁人类的生存和发展 我国是世界上土地盐渍化最严重的国家之一 西北 华北 东北 东南沿海都有盐渍土分布 总面积达100多万平方公里 人类不合理的农业措施引起的盐渍化 就称为次生盐渍化 第一节地球上的资源 6 土地石漠化土地石漠化是土地严重遭受水 风的侵蚀 岩石大面积裸露 土地退化 生产力下降的过程 我国石漠化主要分布在金沙江和乌江流域 珠江上游和红水河 南北盘江 左江 右江流域 红河 澜沧江 怒江流域等 目前我国总共有石漠化167 66万平方公里 占国土面积17 46 其中 贵州 广西 云南三省岩溶面积达32 48万平方公里 占三省面积的40 9 四川 石化 面积2 691万平方公里 每年以5万平方公里的速度在扩大 第一节地球上的资源 7 耕地资源逐年锐减从20世纪90年代以来 我国耕地在加速减少 1991年减少54万亩 1992年减少437万亩 1993年减少484万亩 1994年减少400多万亩 1997年净减耕地203万亩 1998年净减耕地392万亩 从1978年到1994年的16年中 净减耕地6880多万亩 平均每年净减耕地750多万亩 从1986 1996年的10年中 平均每年净减耕地750多万亩 从1997年以来 即使采取了比较严格的措施保护耕地 但每年要净减耕地417万多亩 到2020年 我国人均耕地将低于联合国规定的警戒线 0 053公顷 0 795亩 只有世界人均水平的25 那时如果发生粮荒 即使把世界的全部贸易粮为中国进口 也养活不了那时的16亿中国人 第一节地球上的资源 耕地减少的原因是 扩建和新建城市 办开发区 建工厂矿山 修铁路 公路 机场 修水库 商店 学校 医院 住宅 居民点 农业内部结构调整 土地沙化 石漠化 退化 管理不健全 引起耕地减少 其中有合理的 也有不合理的部分 控制耕地锐减 要落实 十分珍惜和合理利用每寸土地 切实保护耕地 的基本国策 提高土地存量利用率 控制居民点用地增量 控制城市规模 加大土地立法和执法 搞好土地市场建设 调整农业内部结构要注意保护耕地 第一节地球上的资源 必须牢牢控制住我国耕地的减少速度 1 既要保障国民经济发展建设用地 又要确保耕地红线 一个主要出路就是补充耕地 2 控制耕地减少速度 必须发挥规划计划的调控作用 统筹安排补充耕地 3 控制耕地减少速度 必须强化项目管理 提高补充耕地质量 4 2008年度全国土地利用变更调查结果显示 调查时段内 全国耕地面积净减少29万亩 比上年度净减少数量下降50 这表明我国耕地急剧减少的势头得到了初步遏制 第一节地球上的资源 二 水资源没有水就没有生命水圈是水体 液态和固态 所覆盖的地球空间 范围上自大气对流层顶部 下到深层地下水的下限 包括大气中的水汽 地表水 土壤水 地下水以及生物体内的水等 地球上各种水体的总储量为13 86亿立方千米 大部分以液态形式储存于海洋 河流 湖泊 水库 沼泽和土壤中 部分以固态形式成为极地的冰原 冰川 积雪和冻土中水分 小部分以水汽存在于大气中 第一节地球上的资源 1 水资源的基本特征 1 淡水资源所占比例小地球水圈中96 5 为海水 2 5 为淡水 淡水中占77 的是在地球两极的冰盖和高山冰川 还有22 4 是地下水和土壤水 仅0 36 的淡水储存在湖泊 河流 沼泽中 可以被人直接利用 这个量还不及全球总水量的万分之一 淡水资源十分有限 2 水资源是可以再生的自然资源 3 水资源与人类关系最密切 第一节地球上的资源 2 水资源现状据统计 世界上约有60 的地区供水不足 有些干旱地区更是严重缺水 合理利用水资源已是全球关注的问题 第一节地球上的资源 3 我国水资源的特点 1 水资源总量丰富 但人均数量少总资源居世界六位 人均占有居世界80位之后 低于世界平均1 4以下 2 水资源空间分布不平衡南方多 北方少 近海地区多 内陆地区少 山地多 平原少 3 水资源在时间分布上不均夏秋季节多 冬春季节少 第一节地球上的资源 三 生物资源1 生物资源的特征 1 再生性和有限性再生性 粮食 木材等有限性 野生动物 野生中药等 2 多效益性生物资源既是经济资源 也是环境资源 第一节地球上的资源 2 森林资源世界森林覆盖率30 6 人均0 76公顷 中国森林覆盖率13 92 教材上 目前全球森林覆盖率平均水平为31 7 中国森林面积已达1 58亿公顷 森林覆盖率提高到16 55 日本国内森林覆盖率近64 是世界上森林覆盖率最高的国家之一 中国森林覆盖率不到17 日本进口的一次性筷子99 来自中国 第一节地球上的资源 3 草地资源分类 疏林草原 温带草原和高山草原 我国草地资源占世界第四位 但人均草地面积为世界平均水平的1 3 我国优质草地少 占25 中等和劣质分别占45 和30 第一节地球上的资源 4 野生动物资源毛皮用动物 黄鼬 狐狸等 制革用动物 麂 鹿 黄羊等 肉用动物 野兔 野猪等 羽绒用动物 野鸭 长尾雉等 药用动物 麝香 熊胆等 我国特有珍惜动物 大熊猫 中华鲟 褐马鸡 东北虎等 第一节地球上的资源 四 矿产资源有用的矿物在地壳中或地表聚集起来达到工农业利用要求时 便成为矿产 矿产资源是重要的自然资源 属于不可再生资源 矿产资源的数量是有限的 随着人类不断地开采利用 有些矿产可能会短缺甚至枯竭 分类 燃料矿资源 金属矿资源和非金属矿资源 第一节地球上的资源 1 矿产资源的特点 1 地区分布上不均匀世界石油相当大的储量集中在波斯弯 2 不可再生资源 数量有限法国专家贾内西尼认为 就目前已知的石油储量 这个数字约为1万亿桶 够人类消费36 40年 按目前的石油消费速度计算 除了这1万亿桶以外 有待发现的石油大约也有1万亿桶 这就是说 地下总共还有2万亿桶石油可供开采利用 可供人类消费近80年 北美洲十余年 拉丁美洲40年 欧洲不到20年 中东80多年 非洲30多年 亚洲不到20年 3 具有伴生性如铁矿会伴生钒 钛 铝 锌等 第一节地球上的资源 2 我国矿产资源现状矿产资源丰富 品种齐全多种矿产居世界前列 人均数量少矿产资源分布不均匀 大矿集中 小矿分散贫矿多 富矿少伴生矿多 单一矿少 第二节地球上的能源 一 能源及其分类 1 能源的概念 能够向人们提供能量的自然资源称为能源 有来自地球上的 有来自地球以外的 2 解决能源问题及出路能源问题包括两个方面 一方面能源短缺 另一方面环境污染日益严重 出路包括两个方面 节约和开发1 能源 第二节地球上的能源 1 能源分类一次能源能源分类二次能源来自地球以外天体能源 太阳能 风能 能源分类来自地球本身能源 石油 煤 地热 核能 地球和其他天体相互作用产生的能源 1 一次能源再生能源一次能源非再生能源 第二节地球上的能源 2 二次能源是指一次能源经过加工而转换成另外一种形式的能源 例如 电 煤气 焦碳 汽油 柴油 人工沼气 氢气 酒精 甲醛 蒸汽等 第二节地球上的能源 2 能源现状 目前人们使用的能源 主要是矿物燃料 煤 石油和天然气占能源消费的95 以上 随着世界经济的发展 世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高 世界能源需求量持续增大 由此导致对能源资源的争夺日趋激烈 环境污染加重和环保压力加大 使我们更加关注世界能源的供需现状和趋势 也更加关注中国的能源供应安全问题 最近 在全国开展科学发展观的学习活动 也充分体现对能源安全的重视 第二节地球上的能源 二 来自地球上我能源1 煤 1 煤的形成 植物死去经过细菌分解形成泥炭 泥炭在高温高压环境中经过漫长的历史年代而形成 直接燃烧煤存在严重的浪费现象 2 煤的干馏和气化高温干馏 在隔绝空气的条件下 加热至1000 或更高温度 主要产物 高质量焦炭 副产品煤焦油 焦炉煤气 第二节地球上的能源 2 石油和天然气石油的炼制方法有分馏 裂化 裂解 重整 分馏按沸点不同得到不同产品 主要有汽