第3章 资源的环境特征(1)

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3.2.2 未探明储量

未探明储量是指目前尚未探明但可以根据科学理 论推测其存在或应当存在的资源，分为： （1）测存在的储量：可以根据现有科学理论推测 其存在的资源。 （2）应当存在的资源：今后由于科学的发展可以 推测其存在的资源。
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3.2.3 蕴藏量

资源蕴藏量等于已探明储量与未探明储量之和， 是指地球上所有资源储量的总和。因为价格与资 源蕴藏量的大小无关，所以蕴藏量是一个物质概 念而非经济概念。对于可耗竭资源来说，蕴藏量 是绝对减少的；对于可更新资源来说，蕴藏量是 一个可变量。这个概念之所以重要，是因为它代 表着地球上所有有用资源的最高极限。

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(2)不可回收的可耗竭资源
使用过程不可逆，且使用之后不能恢复原 状的可耗竭资源称为不可回收的可耗竭资 源。 其主要指煤、石油、天然气等能源资源， 这类资源被使用后就被消耗掉了。 由于不可回收的可耗竭资源使用过程的不 可逆性，决定了使用机会只有一次 。

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3.1.2 可更新资源
第3章 资源的环境特征
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材料与资源

对材料的生产和使用而言，资源消耗是源 头，环境污染是末尾。材料的生产和使用 与资源和环境有着密不可分的关系。
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什么是资源
资源通常被解释为“资财之源，一般指天然的财源”(《辞海》)。由于人们在研 究领域和研究角度上存在着差别，资源又有广义、狭义之分。
能源的分类
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能源的分类
第一类能源：来自地球以外，主要来自太 阳辐射，也包括太阳能转化而成的矿物能 源（煤炭、石油、天然气）。 第二类能源：来自地球内部，如地热、核 能。 第三类能源：来自地球和其他天体的运动 作用，如风能，潮汐能，水能。

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3.3.2 能源的利用与环境问题
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(1)可回收的可耗竭资源
可回收的可耗竭资源最终仍无法逃脱被耗 竭的命运，但耗竭的速率是可变的，它取 决于市场需求、资源产品的耐用性和回收 利用该产品的程度。 需要强调的是：可回收的可耗竭资源不可 能100%地循环利用。根据化学热力学第二 定律，“在一个封闭的系统内，无限的内 循环是不可能的”。
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(3)氧循环

正是由于氧在自然界中有巨大的含量及其 活泼性的特征，致使环境中无处无氧（游 离态或化合态），所以氧在自然界中的循 环是非常复杂的。在前面所述的两种循环 中均有氧的参与，也构成了氧循环的一部 分。
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氧循环
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氧循环


在自然界中参与上述循环的碳、氮、氧实际上仅 为其总量的几分之一，而大部分则储存在各自的 “储库”之中。例如海洋是H2O的总储库，地壳 的岩石为C和O的总储库，大气则为氮的总储库。 因为参与循环的物质量相对其总量而言是极少的， 所以各种物质循环一周所需的时间很长。且由于 各类物质总储存量的不同，它们的循环周期的长 短差别也很明显。
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氧循环
据估计，水、氧和二氧化碳在四个圈层中 的循环情况是：所有地球上的水被植物的 光合作用所分解，到再次由于动植物细胞 的生物氧化而生成，约需时间200万年。 在此过程中产生的氧进入大气并约在2000 年内进行再循环。 CO2为动植物细胞所呼出并进入大气中，平 均停留300年，再被植物细胞固定。
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(1)碳循环：
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(2)氮循环
氮是构成蛋白质的主要元素，而所有生物 体内均含有蛋白质，所以氮的循环涉及到 自然界的各个领域。 氮在材料工业中也起着重要作用。例如氮 在铁中以间隙原子的形式和化合物的形式 存在，是钢铁材料中的一个重要强化元素。 同时氮还是金属基复合材料的一个强化相 的组成元素，如AlN，TiN 等等。

能够通过自然力以某一增长率保持或增加 蕴藏量的自然资源是可更新资源。例如太 阳能、大气、森林、鱼类、农作物以及各 种野生动植物等。
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(1)可更新商品性资源

财产权可以源是可 更新商品性资源。例如，私人土地上的农 作物、森林等。

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水、氧和二氧化碳的循环
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3.3 能源消耗与环境


能源是人类赖以生存和发展的不可缺少的物质基 础，是材料生产的要素。 目前人类使用的能源，特别是不可再生能源却是 有限的，甚至是稀缺的。能源在不同程度上制约 着人类社会的发展。 由于利用方式的不合理，能源利用在不同程度上 损害着地球环境，甚至威胁到人类自身的生存。

1)资源的枯竭 能源利用推动了人类文明的发展。 一个世纪以前，非商品能源（薪柴、农业废料和动物粪便 等）占全部使用能源的52%，随后其分额即日趋下降。 19世纪末20世纪初，煤炭成为其主要能源； 20世纪中叶以后，进入了以石油、天然气为主要能源的时 代，核能也得到一定的发展。到1970年，油、气占商品能 源消费总量的64%。70年代以后，由于石油价格的上涨， 石油的分额从1970年的46%降至1990年的36%，但石油 仍是主要的商品能源之一。
(1)可回收的可耗竭资源


资源产品的效用丧失后，大部分物质还能够回收 利用的可耗竭资源称为可回收的可耗竭资源。 主要指金属等矿产资源，例如汽车报废后，汽车 上的废铁可以回收利用。 资源的可回收利用程度是由经济条件所决定的。 只有当资源的回收利用成本低于新资源的开采成 本时，回收利用才有可能。 影响可耗竭资源开采量的因素有两个：价格因素 和技术进步。
狭义的资源仅指自然资源，联合国环境规划署对资源下过这样的定义：“所谓 自然资源，是指在一定时间、地点的条件下能够产生经济价值的、以提高人类 当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称”。 《英国大百科全书》中把资源说成是人类可以利用的自然生成物以及生成这些 成分的环境功能。前者包括土地、水、大气、岩石、矿物及其森林、草地、矿 产和海洋等，后者则指太阳能、生态系统的环境机能、地球物理化学的循环机 能等。

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碳是构成有机物质的中心元素和构成地壳 岩石及矿物燃料（煤和石油）的主要成分， 也是构成各种材料，例如钢铁材料、高分 子材料或陶瓷材料的基本元素之一。碳在 钢铁中以间隙原子的形式和化合物的形式 存在，是钢铁材料的一个重要化学元素和 强化元素。
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(1)碳循环：
在自然环境内，碳的循环主要是通过二氧 化碳来进行的。由动物呼吸或矿物燃料的 燃烧生成二氧化碳并放出热量。在生物圈 中二氧化碳的循环（亦构成氧循环的一部 分）主要表现在光合反应中。 反应：6CO2+6H2O+2822J→C6H12O6+6O2
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公共物品的可更新资源的非专有性

属于公共物品的可更新资源是非专有的， 非专有性是财产权的一种减弱，它将导致 低效率。这种配制的结果是可更新资源过 度开发，以及在管理、保护和提高生产能 力方面投资不足 。
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3.2 自然资源的蕴藏量

3.2.1 已探明储量 已探明储量是利用现有的技术条件、资源位置、 数量和质量可以得到明确证实的储量。又分为： （1）采储量：为在目前的经济技术水平下有开采 价值的资源。 （2）待开采储量：定义为储量虽已探明，但由于 经济技术条件的限制，尚不具备开采价值的资源。
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(2)氮循环


在生物圈中氮的循环基本模式是植物吸收N2经生物固氮作 用形成硝酸盐、亚硝酸盐、氨、氨基酸，进而合成蛋白质 和核酸，并和其他化合物进一步合成为植物有机体。 除生物固氮以外，闪电和宇宙射线也能使氮被氧化成硝酸 盐。 食物链中成员的分解产物、排泄物在细菌的作用下转变成 氨，亚硝化细菌把氨转化为亚硝酸盐，硝化细菌又进一步 将亚硝酸盐转化为硝酸盐，在循环的末端，反硝化细菌把 硝酸盐转变为分子态氮，又重新返回大气。
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3.2.4 三个重要的物质循环

自然界内处于千变万化中的物质欲维持质 量——能量守恒，只有通过物质的循环来 实现。一旦物质循环的程序局部发生故障， 即发生环境污染，则整个自然系统就要遭 到破坏。其中碳循环、氮循环、氧循环是 三个最重要的循环。
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(1)碳循环：

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(2)氮循环

氮与碳不同，氮是一个变价元素，它有多 种价态，如：+5，+3，+1，-1，-3等。这 使得氮的循环通过各种价态化合物组成复 杂的途径。
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(2)氮循环

尽管大气圈中的分子态氮N2约占大气组成 的79%（v/v），但是分子态氮对于生命是 无效的。只有通过各种反应将N2转化成其 它形态后，氮才能显示出生命活力。因此， 氮与人类的生存密切相关。
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3.3.1 能源的分类

能源是指提供可用能量的资源，其种类繁 多，一类是比较集中且容易转化的含能物 质，称含能体燃料（燃料能源），如煤炭、 石油、天然气、沼气、氢等；另一类是可 以利用的能量过程（非燃料能源），如太 阳辐射、风力，潮汐等。
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(2)氮循环
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大气中的氮
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氮在自然循环中的不平衡，将给生态系统带来极其严重的 恶果。首先是因硝酸盐过量而污染天然水体，造成水体的 富营养化，藻类过量繁殖。 其次是硝酸盐对人类和动物生存的潜在危害。硝酸盐被人 或动物摄取后，在细菌的作用下可能转化为亚硝酸盐。而 亚硝酸盐除了能同血液中的红血球结合而破坏血液的输氧 能力之外，还会同食物中的某些有机化合物起反应生成有 致癌作用的亚硝胺化合物。 气态的氮氧化物几乎都是剧毒性物质，在太阳辐射下还会 与碳氢化物反应形成光化学烟雾。