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第八章能源 粮食与环境 美国 能源政策大 变脸 2005年10月02日来源 人民日报 19世纪70年代石油危机发生期间 农民出身的美国前总统卡特在白宫屋顶上架设了太阳能装置 还在家中身穿毛衣 以减少使用取暖燃料 2005年布什总统的能源政策竟然也开始 变脸 了 他日前颁布命令 要求联邦政府机构降低能源消耗 并鼓励官员们少开私车 更多地搭乘公共交通工具 还呼吁美国民众节约能源 舆论认为 布什的这番表态 意味着美国能源政策由强调 开源 转向注重 节流 第一节能源的消耗与供应问题 一 能源的分类二 现代能源消耗的特点三 能源的供应四 世界能源的状况 能源是指可能为人类利用以获取有用能力的各种来源 能源是社会经济发展和人民生活的物质基础 即生产和生活离不开能源 各国的经济发展实践证明能源总消耗量和增长速度与国民经济生产总值及其增长率是成正比关系 能源总消耗量与人均能源消耗量是衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志 同时能源消耗量与环境污染程度也存在一定的相关关系 能量消耗越多 向环境排污也就越多 造成的污染问题也越严重 从环保的角度分类 能源还分为污染型能源如煤炭 石油等 清洁型能源如水利 电力 太阳能 风能等 一 能源的分类 可再生能源与不可再生能源 可再生能源是指在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源 不可再生能源经过亿万年形成的 短期内无法恢复的能源 随着大规模地开采 储量越来越少 总有枯竭之时 常规能源与非常规能源 常规能源在一定历史时期和技术水平下 已经被人们广泛应用的能源 称之为常规能源 非常规能源 新能源 许多古老的传统能源如太阳能 风能 生物质能等若采用先进的方法加以广泛利用 以及用新发展的先进技术利用的能源 如氢能等称之为新能源 常规能源与新能源 一次能源与二次能源 一次能源自然界现成存在 可直接取得而又不改变其基本形态的能源称为一次能源 或称初级能源 二次能源由一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品叫二次能源 也称次级能源 二 现代能源消耗的特点 各种不同的能源由于发挥的能量价值不同 为了便于计算 都以标准煤为单位来参照换算 近30年来 世界能源的消耗速度剧增 能源的结构随着生产力的不断发展而发生明显变化 三 能源的供应 要注意区分储量与资源的概念 储量指的是在目前技术和经济条件下能够生产取得的原料 它可以分为已确证存在或合理地预料可以存在的两种 资源则包括全部储量 还包括尚未发现和已发现 但在目前技术 经济条件下还不能取得的自然原料 两者主要指的是地下的石化能源 包括煤 石油 天然气 核矿物燃料 四 世界能源的状况 按地区说 非洲 拉丁美洲和中东的能源资源丰富 但其工业不发达 能源生产量大于消费量 多向国外输出 在经济发达国家中 除了加拿大 英国等少数国家外 能源不能自给 需从中东 非洲 拉丁美洲等地输入 全世界170多个国家中 能源不能自给的有120多个 从总体上看 21世纪能源的需求量仍将继续增长 但能源开发结构无疑将由石油主导型发展为多元共进型 可再生能源将迅速发展 由于能源结构调整和变化的周期较长 因此 在相当长的一段时期内 世界能源形势将表现出以下特征 传统的矿物燃料仍将是世界较长一段时期内能源生产消费的主体 能源开发利用所造成的环境问题日趋严重 能源生产消费结构将出现多元化趋势 特别是可再生能源和核能将会发挥较大的作用 各种能源状况 石油探明储量未见增加 而消费持续增长天然气开发潜力巨大 竞争激烈煤炭仍然是重要的消费能源核能消费稳定增加水电消费量增大 重要资源可开发利用年限预测 美国能源部和世界能源理事会的一项预测表明 全球的石油生产将在2010 2025年之间达到顶峰 他们预测全球石化类燃料能源的可开发期 石油为39年 天然气为60年 煤为211年 第二节未来我国对能源需求的预测 一 我国的能源现状二 未来我国对能源需求的预测三 绿色能源的开发与我国的能源政策 一 我国的能源现状 一 我国人均能源资源不足且分布不均 二 以煤为主的能源结构面临严峻挑战 三 我国人均能源消费量低 能源效率低 四 能源需求增加 供需缺口越来越大 五 农村能源供应相对城市短缺的多 一 能源丰富而人均消费量少 且浪费严重 中国煤炭储量为1145亿吨 占世界储量的11 6 中国石油探明可采储量为3 8 109t 占世界储量的2 6 中国天然气可采储量为1 37 1012m3 占世界储量的0 9 中国水能资源丰富 居世界第1位 但分布极不均衡 大部分集中于西南部 中国能源在世界的地位 单位 中 美与世界能源储备的比较 二 以煤为主的能源结构面临严峻挑战 我国能源生产和消费构成中煤占有主要地位 煤炭在我国目前一次能源中占70 以上 全国直接燃烧煤炭占总煤耗量的84 与世界能源构成相比 我国煤炭的比重比世界平均水平高一倍以上 中国是世界上少数几个能源以煤为主的国家之一 大量的煤炭开发利用导致严重的大气污染 国内外能源消费结构比较 1997 2013年世界一次能源消费结构 2013年中国一次能源消费结构 中外煤炭消费结构比较 1996 三 我国人均能源消费量低 能源效率低 由于我国人口众多 人均能源消费很低 约为世界平均值的1 2 美国的1 10 人均生活用电约为美国的2 我国能源效率约为31 2 跟发达国家相差约10个百分点 落后约20年 我国能源的经济效益很低 每产生一万元的产值所消耗的能源为美国的3倍 日本的7 2倍 也远高于巴西等发展中国家的水平 四 能源需求增加 供需缺口越来越大 自1980年以来 中国能源总消耗量每年增长约5 是世界平均增长率的近3倍 据有关部门测算 中国国内能源的缺口量在21世界初期将超过1 108t标准煤 2030年约为2 5 108t 到2050年约为4 6 108t 仅在石油需求上 中国今后新增的石油需求量几乎要全部依靠进口 到2020年前后 中国的石油进口量有可能超过3亿吨 称为世界第一大油品进口国 2012年我国石油进口来源 第三节能源利用与环境的关系 一 化石燃料使用对环境的影响 1 开采过程中对环境的影响 2 运输过程对环境的影响 3 加工过程中的环境问题 4 利用过程中的环境污染二 其他能源使用对环境的影响 1 开采过程中对环境的影响 采煤过程常有的问题有两方面 一个是开采工人的事故与职业性伤亡 另一个就是地面或地面生态系统的破坏 2 运输过程对环境的影响 煤炭运输过程不仅需要消耗大量的能源 而且在堆存和装卸过程中会扬尘和浸水而造成煤的损失和大气与水体的污染相对来说 石油的运输对环境的影响更严重 特别是近几十年 油船吨位和世界石油海运量激增 随着石油海运量的增加 因油船事故和油船外排洗舱水而进入海洋的石油量已显著增加 3 加工过程中的环境问题 煤在洗选中排出大量洗煤水和干燥时产生灰尘 NOX SOX 在煤的气化和液化过程中还会排出大量污染物 这些均会对环境造成不良影响 石油加工过程或炼油厂运转过程中排放的 三废 更多 其中污染物数量甚至比煤气化和液化时排放的多十倍以上 此外 煤油厂的原油或精制油产品的储库 也可能发生跑油事故 4 利用过程中的环境污染 有许多石油和天然气 大约6 被用作 矿物 资源 除了这些作为化工原料外 基本上是用作燃料 石油制品主要用于交通运输 煤炭主要用于发电 它们在利用过程中的环境影响 主要是由燃烧时的各种气体 固体废物和发电时的余热所造成的问题 如 大气温室效应加剧 热污染 酸雨及其他污染 第四节粮食的供应 生产与环境的关系 一 粮食的供应情况二 粮食安全和提高粮食产量带来的环境问题 一 粮食的供应情况 世界粮食生产总的来看还可以 只是由于生产和供应的分配不均 以致造成严重的问题 据统计 2014年 饥饿人口有10 2亿 世界上有30亿以上人口营养不良或食物质量不好 即大多数人缺乏需要的蛋白质 从整体上讲 粮食产量已超过需求 除了非洲以外 全世界的人均产量自1965年以来有了实质性的增长 特别是20世纪90年代以来 亚洲的人均粮食量得到了极可观的增长 增长率超过了发达地区 这在很大程度上是由于近年来中国大陆在改善农业方面的进展 非洲的人均粮食产量则呈下降趋势 目前 南亚和非洲地区的粮食供应量最为缺乏 南亚人口的20 严重发育不良 50 的每日营养素摄入量不足以正常劳动生活 北非则有2000万人 非洲南部撒哈拉地区有15000万人营养不良 全世界2 3的人口居住在粮食产量不足的地方 关于加大改革创新力度加快农业现代化建设的若干意见 2015 1中央一号文件 二 粮食安全和提高粮食产量带来的环境问题 一 粮食安全的概念 二 解决粮食问题及其对环境的影响 一 粮食安全的概念 能确保所有的人在任何时候既买得到又买得起他们所需的基本食品 1 确保生产足够数量的粮食2 最大限度地稳定粮食供应3 确保所有需要粮食的人都能获得粮食 粮食安全是一个长期性的问题 解决这个问题需要未雨绸缪 2015 03 09 我国粮食安全的挑战仍然严峻人口不断的增加 随着收入的增加 使得肉食品等粮食转化产品消耗量增加 随着城镇化的推进 每年大概有六七百万农民工进入到城市 农民工是一个特殊的消费群体 我们做过调查 他们的人均粮食消费量不仅比农村居民多 比城镇人口也多 工业化的发展速度加快 很多行业等都对粮食有大量的需求 保障粮食安全的根本出路科技 尤其是生物技术 信息技术 工程技术 资源利用技术农业基础设施建设农民组织和培训 二 解决粮食问题及其对环境的影响 1 开垦荒地对生态平衡的破坏2 使用化肥对环境的影响3 使用农药对环境的污染 1 开垦荒地对生态平衡的破坏 从历史上看 粮食需求的增长是由耕地的扩大来满足的 虽然从1950年起产量的增加变得更加重要 而耕地仍在继续扩展 1850 1950年间 全部耕地从约5 38 1012m2增加到近1 2 1013m2 到1980年 达到了1 5 1013m2 耕地的这些增加是以牧地 湿地及其它生态系统特别是森林的减少为代价的 因而会破坏生态平衡而形成水旱灾害 并对粮食和其它农业生产带来极为不利的后果 中国西双版纳傣族自治州 据1959年普查 全州森林覆盖率为40 20年后覆盖率降为26 在减少的森林面积中 约有80 是由毁林垦荒引起的 结果 这个地区生态平衡遭到破坏 粮食问题现在很突出 印度尼西亚的爪哇岛 由于人口的增长 越来越多的人去耕种边界土地 砍伐森林作为农业用地 结果加剧了土壤的侵蚀和土中养分的消耗 每年有近2 109m2的土地退化 持续的土地退化与侵蚀不仅威胁着1200万爪哇人的生计 使越来越多的人成为赤贫 而且还减少了山地中水的蓄存量 加剧了下游地区的河道淤塞 使雨季洪水泛滥 损害了下游的城市和农村 据统计 在地球上现有的4 8 1010亩可耕地中 已开垦的只有总耕地的一半左右 剩下的近半数可耕地 由于水 肥 热等条件差 垦殖费用高 短期内难以充分利用 尤其是这些土地大多分布在经济不发达的国家 更给其垦殖利用带来许多困难 因此 从整体上看来 世界耕地面积的扩大是十分有限的 必须另找其它出路 目前世界上垦荒的潜力到底如何 2 使用化肥对环境的影响 中国现有人均耕地面积约8000m2 而美国约8 8 104m2 世界平均为3000m2 即无论耕地还是粮食的人均占有量都是比较低的 扩大耕地面积会冒破坏生态平衡 引起土地沙漠化和水旱灾害的危险 但提高单位面积产量也会遇到农药和化肥对环境的影响问题 化肥的种数很多 目前主要是氮 N 磷 P 钾 K 三种 它们都是农作物必不可少的要素 一般土壤里这三种元素的含量不能满足植物生长的需要 其余30种微量元素如铁 铜 锌 镁等都可由土壤供给 化肥使用量的增加 虽然提高了农作物的产量 但由于施用量不当以及施肥方法不合理 常使很多化肥被浪费掉 而且随水土流失进入水体 从而加剧了对环境的污染 导致生态系统多方面失调 据联合国粮农组织统计 1976 1977年 全世界三大化肥的总消耗量中氮肥占48 磷肥占28 钾肥占24 氮肥的用量远远超过磷肥和钾肥 但是 氮肥的利用率很低 如 美国30 50 原东德50 70 原苏联30 41 罗马尼亚32 34 日本30 60 我国现年产化肥4 107t 2 3为氮肥 由于施用技术落后 利用率只有30 左右 这样 每年就有近1 8 107t进入环境 造成严重污染 3 使用农药对环境的污染 农药是消灭对人类和植物的病虫的有效药物 在农牧业的增产 保收和保存以及人类传染病的预防和控制等方面都起很大的作用 例如在日本 稻米产量由于大量使用化学农药 每公顷产量自1945 1950年3 2t提高到1966 1968年的4 2t 在菲律宾 巴基斯坦和巴西的示范农场中 利用除莠剂使稻米增产约46 第二次世界大战期间 诺贝尔奖金获得者