【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 禽和各類水產(chǎn)等)等基本農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的依賴，因此，在耕地面積有限的情況下，化肥生產(chǎn)和使用便成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)有力的保障條件。 同樣地，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)如航天、激光、能源、計(jì)算機(jī)、電子通訊等的發(fā)展，都急切尋求具有特殊性能的合成材料，如具有耐高溫、耐老化、耐腐蝕、高強(qiáng)度和高導(dǎo)性(光、聲、電、磁、熱及力)的功能材料，于是，超導(dǎo)材料、光導(dǎo)材料、新型陶瓷材料和各類敏感元件材料便應(yīng)運(yùn)而生了。 (2)有機(jī)合成材料。有機(jī)合成材料是建立在碳及其衍生物基礎(chǔ)上的聚合物類礦產(chǎn)品，其基本原料主要來(lái)自于煤炭、石油和天然氣。 有機(jī)合成材料的制造最早始于19世紀(jì)70年代。主要是通過(guò)碳化鈣(電石)和水的反應(yīng)來(lái)合成乙烷和乙烯等基礎(chǔ)合成材料。進(jìn)入20世紀(jì)后，隨著廉價(jià)石油的發(fā)現(xiàn)，煤炭原料的主導(dǎo)地位迅速喪失。此后，有機(jī)合成材料的發(fā)展很快從低碳分子進(jìn)入到高碳分子的生產(chǎn)(裂解)和聚合階段。到了60年代，世界有機(jī)合成材料的80％。90％是在以石油和天然氣為原料的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的。 如果說(shuō)無(wú)機(jī)合成材料是以重量彰著的話，那么，有機(jī)合成材料則是以品種多樣化而占據(jù)合成材料之首。迄今為止，人類社會(huì)所生產(chǎn)出的各類有機(jī)合成材料已經(jīng)超過(guò)500萬(wàn)種，其中以塑料、橡膠和化纖三大高分子合成材料最為重要。由于有機(jī)合成材料具有多種優(yōu)良性能，諸如比重小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、絕緣性能好等，因而常常成為金屬合成材料的替代物。目前，有機(jī)合成材料已成為現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)和生活中消費(fèi)需求最大的合成材料。二、礦物燃料 盡管人類學(xué)會(huì)制造工具已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史，并且在大約5000年前就學(xué)會(huì)通過(guò)自然能(如風(fēng)能和水能)來(lái)獲取所需的能量。但是，使用各類工具進(jìn)行社會(huì)生產(chǎn)的能量主體依然來(lái)自植物、動(dòng)物和人類自身?？茖W(xué)研究表明，在農(nóng)業(yè)社會(huì)里，人類所獲得的總能量的85％以上是來(lái)自于植物、動(dòng)物和人，其他則來(lái)自于自然能。有鑒于此，農(nóng)業(yè)革命便成為了一個(gè)人類逐漸控制和提高生物能量轉(zhuǎn)換器(植物、動(dòng)物和人)的供給過(guò)程。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，工業(yè)革命與農(nóng)業(yè)革命的一個(gè)顯著區(qū)別就在于，高效而無(wú)生命的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)換器取代了低效而傳統(tǒng)的生物能量轉(zhuǎn)換器，從而使人類社會(huì)跨入到了現(xiàn)代能源消費(fèi)和供給體系時(shí)代。而這種無(wú)生命物質(zhì)就是現(xiàn)在人們通常所說(shuō)的礦物燃料。 礦物燃料是指自然界中存在于地下的以液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)化合物為主的可燃性礦物。根據(jù)礦物的元素成分及成因，又可分為化石燃料礦物和放射性燃料礦物(或核能燃料礦物)。其中，化石燃料是指埋藏地層中不同地質(zhì)年代的動(dòng)植物遺骸，在溫度、壓力和微生物的長(zhǎng)期作用下形成的一種礦物燃料。這種礦物燃料包括煤炭、石油、天然氣、油頁(yè)巖及油砂等。放射性燃料礦物則是指自然界中含有天然放射性元素的礦物，如鈾。 工業(yè)革命是從蒸汽機(jī)的使用開(kāi)始的。18世紀(jì)下半葉，詹姆士瓦特完善了以前的發(fā)明，制造了人類第一臺(tái)蒸汽機(jī)。1785年以后，蒸汽機(jī)開(kāi)始用于工業(yè)。1820年蒸汽機(jī)使用的領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展到了冶金、紡織、輕工食品和采掘業(yè)。從此，蒸汽機(jī)成了工業(yè)革命的有力象征，而驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并使這個(gè)象征發(fā)出耀眼光芒的就是煤炭。19世紀(jì)末，在邁克爾法拉第、愛(ài)迪生等人的發(fā)明基礎(chǔ)上，誕生了世界電力工業(yè)。此后隨著輸變電技術(shù)的成熟，電力工業(yè)的發(fā)展更加刺激了礦物燃料開(kāi)采業(yè)的發(fā)展。 作為人類大規(guī)模使用的第一種礦物燃料，煤炭所提供的能量可以廣泛用于加熱、照明、海陸運(yùn)輸以及各工業(yè)部門。煤炭成為完全居于所有商品之上的物質(zhì)產(chǎn)品。它是國(guó)家和地區(qū)發(fā)展的基本能源，是人類社會(huì)獲得不斷成功的萬(wàn)能助手。有了煤炭，幾乎任何成功都是有可能的或易如反掌的；沒(méi)有它，人類就要被拋回到從前的貧窮困頓之中。 煤炭是促使工業(yè)革命誕生和傳播的極其關(guān)鍵的礦物燃料。煤炭意味著人類社會(huì)的能量供給開(kāi)始從生命物質(zhì)進(jìn)入無(wú)生命物質(zhì)的礦物燃料時(shí)代，并最終使人類走上了一條開(kāi)發(fā)新能源的道路。 與煤炭相同，人類對(duì)石油和天然氣這兩類礦物燃料的認(rèn)識(shí)和利用可以追溯到距今3000年前。據(jù)記載，中國(guó)是最早進(jìn)行石油和天然氣開(kāi)采與利用的國(guó)家之一。其中周朝時(shí)期(公元前11世紀(jì)。前771年)的《周易》一書(shū)就有“澤中有火”的描述，西漢(公元前206一前25年)時(shí)期中國(guó)已經(jīng)有了天然氣井，而石油一詞則始見(jiàn)于北宋時(shí)期(960—1127年)沈括所著的《夢(mèng)溪筆談》。盡管如此，對(duì)石油和天然氣的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用還是在工業(yè)革命開(kāi)始以后。 19世紀(jì)50年代，蘇格蘭人詹姆斯揚(yáng)建立了煉油基本理論。1859年美國(guó)人愛(ài)得溫德雷克的石油鉆井成功。緊隨其后的就是天然氣。從此，石油和天然氣成為了礦物燃料家族的新成員。在汽車工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和城市化發(fā)展的作用下，石油和天然氣在礦物燃料中的地位有了迅速提高。到了20世紀(jì)中期，由于人類掌握了通過(guò)核裂變和核聚變獲得能量的方法，礦物燃料家族的成員規(guī)模再一次得到擴(kuò)張。 礦物燃料家族的成長(zhǎng)說(shuō)明了人類支配自然能源過(guò)程的加快。這種加快不僅反映在礦物燃料消費(fèi)總量的增長(zhǎng)方面，而且也反映在人均消費(fèi)占有程度上。19世紀(jì)中期，世界一次能源消費(fèi)總量(包括水電和核電)只有1．3億噸(標(biāo)準(zhǔn)煤炭當(dāng)量，下同)；剛進(jìn)入20世紀(jì)時(shí)，一次能源消費(fèi)總量也不足8億噸；到了1995年，全世界一次能源消費(fèi)總量便超過(guò)了120億噸(圖1—2)。受此影響，世界人均一次能源消費(fèi)水平則有了較快增長(zhǎng)。與1860年時(shí)相比，世界人均一次能源消費(fèi)水平增長(zhǎng)了近19倍(圖1—3)。圖1—2世界一次能源消費(fèi)總量與人口增長(zhǎng)變化(1860～1995年)圖1—3世界人均一次能源消費(fèi)水平變化(1860～1995年)人類在進(jìn)入20世紀(jì)50年代后，世界各國(guó)相繼面臨著人口、資源和環(huán)境問(wèn)題。人口激增、資源枯竭和環(huán)境惡化已經(jīng)成為威脅人類生存和發(fā)展的重大問(wèn)題。人類的生存和發(fā)展受到環(huán)境因素的影響和制約。如果人口增長(zhǎng)過(guò)快，人口數(shù)量超過(guò)了自然資源和生存空間的容納能力，人口必然會(huì)遭到強(qiáng)制性和災(zāi)難性的數(shù)量減少。盡管人類有著與動(dòng)物具有本質(zhì)區(qū)別而高度發(fā)達(dá)的大腦和聰明的智慧，但人的能力畢竟是有限的或者是特定的時(shí)間內(nèi)是有限的。從目前全球人口態(tài)勢(shì)看，人口數(shù)量正加速增長(zhǎng)，特別是自第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以來(lái)，世界人口增長(zhǎng)迅猛。從人類產(chǎn)生到公元1800年前后，人類經(jīng)過(guò)了大約300萬(wàn)年漫長(zhǎng)的發(fā)展，人口數(shù)量才首次突破10億大關(guān)；到1930年時(shí)，經(jīng)過(guò)了近130年的時(shí)間，人口數(shù)量就超過(guò)了20億；到1960年，經(jīng)過(guò)了短短的30年時(shí)間，地球上的人口數(shù)量就增加到了30億；隨后，人口增長(zhǎng)速度進(jìn)一步加快，到1975年，只用了15年時(shí)間，人口數(shù)量就增加到了40億；在12年后的1987年，世界人口正式步人50億。目前，2010年世界人口已經(jīng)超過(guò)68億。人口的增長(zhǎng)，特別是發(fā)展中國(guó)家的人口迅速增長(zhǎng)已經(jīng)給許多國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)沉重的包袱。人口的過(guò)快增長(zhǎng)意味著人類對(duì)資源的需求不斷增加和對(duì)資源的消耗日益加大。對(duì)于可再生資源，如果人類的利用超過(guò)了資源的再生能力，資源的再生能力就會(huì)退化和消失，從而導(dǎo)致資源的消失。對(duì)于不可再生資源，其總量在地球上的貯量是一定的。如果人類對(duì)不可再生資源的消耗過(guò)大，不僅會(huì)影響到本代人的生存，而且會(huì)使后代人失去生存的條件和發(fā)展的基礎(chǔ)。自工業(yè)革命以后，特別是自本世紀(jì)以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人類對(duì)資源開(kāi)發(fā)的強(qiáng)度和利用程度達(dá)到了空前規(guī)模。根據(jù)聯(lián)合國(guó)估計(jì)，世界上每年有600萬(wàn)hm2土地退化為沙漠化地區(qū)，每年2100萬(wàn)hm2的農(nóng)田由于沙漠化而變得完全無(wú)用或近于無(wú)用的狀態(tài)。土地資源，特別是耕地面積的減少直接影響到世界糧食的安全。第四節(jié) 收獲與代價(jià) 地球所在的太陽(yáng)系有九大行星。每個(gè)行星在圍繞太陽(yáng)做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)都形成了黑白兩個(gè)半球。對(duì)人類生存的地球而言，這種白天和黑夜的劃分決定了包括人類在內(nèi)的所有生物的運(yùn)動(dòng)方式和生存法則。換句話說(shuō)，黑白相伴是一切事物發(fā)展的必然法則和規(guī)律。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，在人類最初開(kāi)始進(jìn)行礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)與利用時(shí)，收獲和付出就是同時(shí)存在的。遺憾的是，盡管人類在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與利用經(jīng)歷了很長(zhǎng)的過(guò)程，但是在取得對(duì)“收獲和付出同在”這一法則的共識(shí)方面卻是20世紀(jì)70年代以后的事。 一、收獲 應(yīng)當(dāng)說(shuō)，在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與利用所產(chǎn)生的收獲和付出兩個(gè)方面，人類對(duì)前者的認(rèn)識(shí)要遠(yuǎn)比后者的多。通常，人類開(kāi)發(fā)與利用礦產(chǎn)資源的收獲主要表現(xiàn)在人口規(guī)模和GDP增長(zhǎng)以及城市化發(fā)展三個(gè)方面。 (1)人口規(guī)模增長(zhǎng)。由于歷史資料的獲取在目前依然是一件十分困難的事，因此，通常的做法是對(duì)不同生存環(huán)境條件下人口數(shù)量增長(zhǎng)規(guī)模的變化進(jìn)行推斷，并加以逐一驗(yàn)證。 圖1—4表明，按照基本滿足以狩獵、捕魚(yú)和采集野果為生的人類需要的生存空間計(jì)算，農(nóng)業(yè)革命以前地球上人口總數(shù)的最大量不會(huì)超過(guò)2 000萬(wàn)人。多數(shù)人口專家認(rèn)為，當(dāng)時(shí)世界人口總量大體在200—1 000萬(wàn)人之間更為實(shí)際。 圖1—4世界人口長(zhǎng)期增長(zhǎng)變化過(guò)程 對(duì)新石器的掌握在很大程度上改善了人類的生存環(huán)境。農(nóng)業(yè)革命的最終結(jié)果使人口規(guī)模突破了舊石器時(shí)代的極限。到工業(yè)革命前的1750年，全球人口可能達(dá)到了6．5～8．5億人。而此時(shí)世界人口的80％集中在亞歐大陸。從某種程度上講，8．5億人是農(nóng)業(yè)革命階段世界人口歷史的最大值。 工業(yè)革命標(biāo)志著世界人口增長(zhǎng)進(jìn)人了一個(gè)嶄新階段。建立在大規(guī)模礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)之上的快速社會(huì)財(cái)富積累，為以后出現(xiàn)的人口爆炸奠定了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。從規(guī)模增長(zhǎng)看，在工業(yè)革命發(fā)生后不到100年(1850年)間，世界人口便達(dá)到了11億人，1900年又增長(zhǎng)到了16億人左右，1950年上升至25億人，1995年則翻倍到57億人。從增長(zhǎng)速度看，1750—1850年間世界人口的年均增長(zhǎng)速度不到0．3％，1850～1900年間為0．7％，1900—1950年間則達(dá)到了1％，1950～1995年間則進(jìn)一步上升到1．7％。顯然，沒(méi)有大規(guī)?！笆^”開(kāi)發(fā)與利用所提供的巨大動(dòng)力，世界人口無(wú)法完成這種增長(zhǎng)的加速運(yùn)動(dòng)。(2)人均GDP增長(zhǎng)。在人口總量增長(zhǎng)確定之后，決定人均GDP增長(zhǎng)及變化的關(guān)鍵便取決于對(duì)GDP總量的把握方面。目前，通常的做法有兩種：一種方法是直接判定方式，即按每人的