地球科学概论第十二章.doc

第一 节 我们周围的自然资源 自然资源 指人类可以利用的天然形成的物质和能量人类对自然资源的需求不断增长 人口数量膨胀，已达60亿自然资源的类型 土地资源、矿产资源、水资源、大气资源、生物资源、海洋资源 可再生资源、不可再生资源Top 第二节 土地资源土地的概念：岩石圈上的陆地表面。 包括了土壤、岩石、地貌、气候、水文、植被以及人类活动等多方面的内涵。 地球上仍有一半以上的土地处于原始的天然状态。 中国的土地资源中国的土地利用和开发情况中国、美国和世界人均耕地面积世界的人口与粮食 世界的人口以每日增加24万人的速度，不断增加，这些增加的人口多数集中在亚洲及非洲。 这两个区域产业发展较迟，多为发展中国家，需要得到发达国家的粮食援助。耕地在减少，在退化 人居、城市化 土壤流失、荒漠化、盐碱化 六、七千年前孕育过古老文明的幼发拉底河和底格里斯河平原，由于不合理的灌溉使地下水位升高，导致土壤盐碱化，公元前2400年就留有亩产粮食133kg记录的肥沃土地，变得贫瘠甚至寸草不生。 大自然同时也在创造新的土地。保护耕地，任重道远 开拓新的耕地，常以毁坏原有的森林为代价，近年来巴西热带雨林的破坏，最为明显。 著名的科普作家阿西莫夫（I.Asimov,19201992）曾描绘，人类如果按照20世纪增长的速度增长下去，到2600年，地球上所有的陆地，包括冰川雪原、沙漠沼泽，统统用来住人，才仅能住下，人均土地面积仅得0.23m2。 土地及整个资源问题的最终解决，关键还在人口的控制。Top 第三节 矿产资源 矿产资源是指岩石圈内技术上可行、经济上有利用价值的这部分物质（元素、矿物、岩石）。 中国古代，“矿”被解释为“金玉未成器者”，即可以从中提炼出金属或雕琢出玉。周代设置 “矿人”，是主管金属矿和玉石生产的官职。 矿产是在漫长的地质作用过程中形成的，对于人类而言，属于不可再生的资源。 目前对矿产资源的利用，限于岩石圈表层的浅部，并主要在陆地上。矿产资源类型 按照所含可利用成分并参照其用途，常分为以下种类： 金属类：黑色金属类、有色金属类、贵金属类、稀有金属类等； 非金属类：建材类、宝玉石类等； 能源类：煤、石油、天然气、泥炭和油页岩等。 黑色金属类 能提炼铁、锰、镍、钒、钴、钼、钨等钢铁工业所需原料的矿产资源。 有色金属类 能提炼铜、铅、锌、铝、锡、铋、镁、钛等金属的矿产资源。 贵金属类 能提取金、银、铂等贵重金属的矿产资源。 稀有金属类 能提取锂、铍、铌、钽、锑、汞、稀土元素等元素的矿产资源。 非金属类 富含硫、磷、钾、碘、硼等元素，以及重晶石、石棉、萤石、石墨、金刚 石、石膏、滑石、膨润土、高岭土、珍珠岩、硅灰石、蛭石、海泡石等矿产资源。 能源类 包括煤、石油、天然气、泥炭和油页岩等地球历史上的有机物堆积转化而成的“化石燃料”。 地热能： 蕴藏在地下的热，从理论上讲，拥有的能量超过化石燃料。为可再生资源一类。美国是开发地热最多的国家，每年利用的地热能，也仅占全国能量消费的0.0036%（1995年）。中国矿产资源 据中国矿产资源报告9798统计，到1997年底，已找到矿产153种（含209个亚矿种），矿产地达20多万处。在已开发的153种矿产中，有20多种的探明储量居世界前列： 占第一位的有钨、锡、铋、锑、稀土、石墨、滑石、重晶石、菱镁矿等； 第二、三位的有钼、铅、锌、煤、钒、萤石、膨润土、芒硝等。 我国的矿产资源总量占世界第3位；人均拥有量仅及世界的58%，排名第53位。 但是，铬、铂、钴、钾盐、天然碱、金刚石等矿种严重短缺。 在我国进一步找寻矿产资源的前景还是光明的。目前我国绝大多数金属与非金属矿产的开采深度一般仅为 500m 左右，只有石油和天然气可达到45 km。深部找矿与采矿的潜力还很大。能源的前景 1925年地质学家公认的世界石油储量为412.3亿桶，按当时一年消费10.9亿桶计算，到1965年世界就无石油可采了，但实际上全世界的石油储量到20世纪末比1923年更多。 在1932年前沙特阿拉伯的油田，只不过是一片荒凉的沙漠。俄罗斯第二巴库油田，反复勘查，经过近百年的努力,才终于开发出来。 新能源的发现和利用。能源前景光明。 FIGURE 22.3 Percentages of various types of energy used in the United States from 1850 to 1944. (U.S.Energy Information Agency,1995.)Top 第四节 水资源 一般指地球上以液态形式存在于地面及埋藏在地下不太深处的淡水。 其中地面上的淡水按质量计，不及地球水圈总质量的0.01%，浅层地下水的量比较多一些，二者共计0.3% ，如把冰川和深层地下水算进去，则可占2.6%。 全都来自大气圈中降水。世界文明的发源地 大河下游的土地，地壤肥沃、灌溉方便，有利于农业。同时水源丰富，吸引了许多人聚居在河边，逐渐发展成人类的文明。古代的四大文明，都是起源于大河流域，如尼罗河的埃及文明，底格里斯河、幼发拉底河的美索不达米亚文明，印度河的印度文明，黄河的黄河文明。这些流域不但有土地以发展成都市，还可以利用河流，搬运木材，兴建大型建筑物。人类的文明可以说是靠河流建立的。 世界水资源紧缺 随着人口的增长，生活用水随之增加； 进入20世纪，工农业大规模高速发展。例如全球一年用水量，20世纪初约0.40.5万亿m3， 至1987年达3.24万亿m3，预计到2000年将增至56万亿m3。 目前世界上有4.5亿人处于缺水状态。因水国家之间常常发生纠纷，21世纪国家为水而战的可能性在增加。中国的水资源 中国水资源拥有量居世界第6位，但人均拥有量仅及世界平均的1/4左右，属于贫水国家。 另外，我国水资源还存在下面三个问题： 水资源的时空分布极不均匀。 水资源利用率低下。 部分水资源已被污染。全国的河川中，有1/5被污染水力资源 地球上水力可以推动的装机容量约有22.6亿千瓦，已开发约30%，一年生产的电力可达23亿度，约占全球年发电量的1/5。 中国的水力发电量1995年增长了106%，在世界排名第四，并尚有巨大潜力。 Top 第五节 大气资源 是指大气圈中可以被人利用的物质及其产生的能量和占有的空间。 人不能离开大气生存。 气候资源：光资源、热量资源和水份资源，气候资源是能够转化为财富的。 大气中电离层的存在，是我们传送无线电短波所必需的物质环境。 大气运动所产生的能量即风力，据估算，我国的风力资源如都开发出来，发出的电能将超过现在全国发电能力的总和。 太阳能的利用潜力比风力更为巨大。 大气资源对动植物的生长密切相关，从而可间接影响着人类的生活。 总之，在科学技术愈来愈发达的今天，地球上任何物质都有用处，都是资源。Top 第六节 生物资源 习惯上将取之于自然的归为生物资源。 本课讨论天然的动植物资源。但实际上在人工与天然之间并无不可逾越的界限。 动物资源：陆栖野生动物资源、内陆渔业资源、海洋动物资源。 植物资源：森林资源、草地资源、陆地野生植物资源。动物资源 陆栖野生动物 曾是人类主要的食物，其毛皮是人类最早制作衣服的材料， 不少野生动物已禁止捕猎。生态环境。 内陆和海洋的渔业资源 为人类提供优质的蛋白质，数量很可观。 我国近海与外海的渔业资源。 现在人工养殖已成为一条出路 植物资源森林 是人类最早的栖息之所，当时地球上大部分陆地为森林所掩盖。 现在只剩下巴西亚马逊河流域的一大块雨林还保持原始的状态。 我国1998年森林面积12465.3万公顷，较1990年的13375.6万公顷减少了910.3万公顷； 覆盖率为12.98%，远低于世界的平均覆盖率，人均拥有的森林面积仅及世界的18% 。 保护森林资源已成为一个全人类的问题。植物资源草地 占陆地面积上仅次于森林的生物资源。 在草地中还生息着多种特有的珍奇动物。 草地更重要的作用还在于它和森林相似，能够固定流沙，涵养水分，防止风对地面的侵蚀，维护生态环境的平衡。生物资源 生物作为资源，还有一个重大的意义，就是供给人类需要的能源。 Top 第七节 海洋资源 指从海水到构成海底的岩石，从海滨到大洋，具有经济价值的物质，包括海洋生物、海底矿产、海水、海洋能源、港口等资源。 开发海洋的能力提高，海洋作为资源的价值也日益显著，其远景大大超过陆地。 国际海洋法公约的规定，我国管辖的海域面积，相当于我国领土面积的1/3。 海底矿产资源石油和天然气。 海底石油的储量估计约占全球石油可能储量的1/3。1996年我国海洋石油产量已达1300万吨，天然气的产量为28.6亿立方米。虽属起步阶段，但前景宏伟。滨海砂矿： 世界上约96%的金红石，80%的独居石，75%的锡石，30%的钛铁矿都产自滨海砂矿。阿拉斯加海滩上的金和铂，南非的奥兰治河入海口沿岸浅滩的金刚石，印度尼西亚砂矿中的锡石都颇有名气。我国长约18000km 海岸线的一半以上是砂质海岸，包括锆石、独居石、钛铁矿、磷钇矿、铬铁矿、铌钽铁矿、金红石、石英砂等13种。普通的砂和砾石，用作建筑材料。磷钙土： 在海岸附近，处于水深十几米至数百米的海底，为磷肥重要来源。多金属结核： 分布在远洋海底，含有锰、铁、铜、钴、镍、钛、钼等多种金属元素。我国从1976年开始在赤道附近的太平洋水域考察，已获得75000km2的优先开发权。金属硫化物： 在大洋中脊海底扩张地带，由地幔的热液（黑烟囱）沉淀而成的，其含量一般已达到品位。天然气水合物（methane gas hydrate，或称甲烷水合物）： 呈白色结晶体，位于海底，其分布海域约占大洋面积的10%。1m3 这种水合物可放出150m3 的甲烷，其远景资源总量相当于现在已知全球天然气资源总量的50倍，前景可观 。 点击播放视频海水资源 海盐：满足了全国近半数人口和80%的工业用盐的需求。 从海水中可提取氯化镁、溴化钾、硫酸镁、硫酸钠、氯化钙、氯化钾，以及核能的重水。 海水可用作工业用水。日本有40%50%的工业用水是海水，我国也在试验开发。 海水转化成淡水。海洋能源 潮汐能、波浪能、海流能，和温度、含盐度差异而引起海水运动所产生的能量。 据联合国教科文组织估计，技术上有可能利用的海洋能源为64亿千瓦，约为目前世界发电装机总容量的1倍。 我国海洋能源的理论蕴藏量约为6.3亿千瓦。目前，开发这些能源的技术在实验室里都已成功，但生产成本过高。港口资源 海洋作为一种运输通道，比陆路运输和航空运输更便宜。 港口是一个国家对外交往的窗口，也常成为霸权国家对外扩张的基地。 我国有长达5000km的港湾海岸，其中有众多的良港，现已建成年吞吐量在1000万吨以上的海港15个，在万吨以上的更多达218个 Top 第八节 资源的未来 随着人口不断增长，多种资源日见匮乏，会不会坐吃山空？ 人类社会经济的发展是不是正在走向终结？ 资源的未来前景如何？悲观论点 1968年成立的学术团体“罗马俱乐部”。 1972年发表的研究报告增长的极限 列举了人口、工业化的资金、粮食、不可再生资源和环境污染等五个方面的问题。 结论是在一定的技术经济和自然条件下，社会经济的发展和资源的开发都是有极限的。 悲观论：由于这个报告是根据大量实际材料作出的论证，因而引起了强烈的反响，被学术界权威人士评价为是“一个里程碑”。乐观论点 西蒙（C. L. Simon）为代表的乐观论者。1981年发表的研究成果资源一书。 内容和结论： 可供人类利用的资源是没有穷尽的，资源的相对劳动成本及价格均在不断降低，人类的生态环境必将好转， 恶化只是工业化过程中的暂时现象，粮食在未来将不成问题，人口在未来将自然地达到平衡。本书编者观点 以上两种观点，见仁见智，各有千秋。 自然界的物质都可具有资源的意义，是因人的需要而认定的。 还取决于人类本身的三个因素：人口的数量；个人对资源的需要量；人所具有的开发资源的能力。 社会经济和自然资源不能无限制的发展。 人口爆炸等因素，可供人类利用的自然资源在一定的社会历史时期是有限的。 科学技术是第一生产力 新的自然资源将不断被我们认识和开发利用。 新的发现还在使保有储量不断扩大。 人均占有量不平衡： 占全世界人口不到33%的发达国家，却占用了全世界不可再生资源用量的75% 。 据联合国1972年的只有一个地球一书 资源的未来前景 世界走“可持续发展”道路 制定合理的人口政策，科学地开发利用自然资源。 “人类是人类自己的敌人和命运掌握者” 英国作家科顿（Charles Cotton,16301687）梭罗集(上),1996,中文版,三联书店,