生物學科的價值觀與新理念

第四部分

(簡介)

張壬午復合生態(tài)系統(tǒng)四、人與環(huán)境的“關系”好壞取決于對資源能源利用合理與否（以可再生能源為例）環(huán)境生產者分解者食植物者食肉者太陽（一）

人類文明的每一步，都和能源利用息息相關人類進化的過程，是一部不斷向自然界索取能源的歷史。

1.原始人類，人類完全靠采集野生果實、植物、捕獲野生動物、魚類，依賴自然界的太陽光熱延續(xù)后代。人類發(fā)現火種并能利用，能源開始被人驅使，又伴隨著人類的發(fā)展：2.柴薪馬車農業(yè)文明人類發(fā)現用火之后，首先用樹枝、雜草等作為燃料，用于燃燒煮食和取暖，?；鸫偈谷祟愡M入金屬時代，人類由石器時代進入銅器時代，然后是鐵器時代從遠古時代直至中世紀，在馬車的低吟聲中，人類渡過了悠長的農業(yè)文明時代3.煤炭蒸汽機與工業(yè)文明早在十六世紀文藝復興時期，各地加劇采伐木材，導致許多森林地貌相繼變?yōu)榛囊?。（瑞士?8世紀瓦特發(fā)明蒸氣機和廣泛應用，木材已不適應機器生產的需要和日益增長的能源需求，從而促進了對地下豐富的礦物燃料煤炭的開發(fā)利用:由木材轉向煤以煤炭作燃料的蒸汽機的應用，使紡織、冶金、采礦、機械加工等工業(yè)迅速發(fā)展。19世紀以來，蒸汽發(fā)電機開始出現，煤炭作為一次能源被轉換成更加便于利用的二次能源電能。

4.石油內燃機的現代文明1854年，美國賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油井，石油工業(yè)由此發(fā)端。19世紀末，人們發(fā)明了以汽油和柴油為燃料的內燃機。此后，汽車、飛機、柴油機輪船、內燃機車、石油發(fā)電等，將人類飛速推進到現代文明時代。到20世紀60年代，全球石油的消費量超過煤炭，成為當代主體能源。汽車作為現代化象征，造成當今社會污染與能源短缺。（二）能源危機1.石油、煤炭的有限性布什要求2040年新能源替代石油進口。為什么要求到2040年呢？因為如果沒有發(fā)現新的大油田，到2040年時世界已經沒有石油供應美國，美國出于形勢所逼，因而大張旗鼓地開發(fā)新能源。人類能源演化史我國發(fā)展對能源需求急劇增加：我國已進入重化工業(yè)階段，機械、汽車、鋼鐵等行業(yè)快速發(fā)展，而重化工業(yè)單位增加值的能耗明顯高于輕工業(yè)；一些加工制造業(yè)特別是高耗能制造業(yè)向我國轉移城市化水平不斷提高，而城鎮(zhèn)人口平均消耗能源是農村的3．5倍；隨著人均國民收入的增加，居民消費進入新的階段，住房面積增大，家電和轎車的擁有水平提高，使得人均能源消費增長

我國能源利用效率極低同樣生產一美元的產值，中國投入的成本是日本的8倍，美國的4倍，和印度的2.5倍（蘇州發(fā)展模式的爭論）單位GDP能耗：日本的9倍，法國的8倍，德國的7倍，英國的5倍，新加坡的5.5倍中國工程學院院士張耀明在工程院第七次大會學術報告會上指出：“我國能源消耗量快速增長時期，恰巧出現在全球廉價和易開采的石油資源趨于枯竭的時候，我國已經探明的常規(guī)能源剩余儲量也十分有限”

我國除太陽能外各種一次能源資源量均低于世界平均水平

我國各種能源儲采比與世界比較2.大氣的環(huán)境污染宇航員們說，他們在地球上空飛行時，是靠城市上方的大量灰塵來辨認城市（世界銀行：世界上20個污染嚴重的城市中中國有16個，中國的大霧天氣，79％是汽車造成的）微塵粒堵塞肺部的細支氣管，刺激肺壁，如果這些微粒是碳質的，時間長了就可能引起癌癥；生長在城市里的孩子患慢性支氣管炎或哮喘的比例高預測：到2020年我國城市受到污染的人口達到4.9億人，占同期全國總人口的1/3；因污染而早死亡的人口達55萬人,相應的經濟損失為410億元開窗時間國際上規(guī)定9點至11點，下午2點至4點。為什么？因為9點以后污染空氣下沉了，污染物質減少了，早起早睡身體好，不能一概而論

3.能源安全也涉及國家安全（1）全球經濟發(fā)展無限性與全球能源（非可再生能源）的有限性日益成為國際斗爭的焦點，這種矛盾不解決，戰(zhàn)爭不可避免“資源是西方整治的關鍵”（尼克松）1999－2003年美國幾乎每年發(fā)動一次戰(zhàn)爭，均以控制國際資源目的有關伊拉克、伊朗成為邪惡軸心國家原因之一是將美元兌成歐元，不遵守美元是歐派克石油貿易唯一貨幣；伊拉克戰(zhàn)爭；中亞戰(zhàn)事：里海是世界第二大物美價廉的油田，“誰控制中亞地區(qū)誰就把石油天然氣納入其民族安全；阿富汗戰(zhàn)爭也與黑海石油管道有關；2015年非洲是美國石油進口25％，蘇丹達富爾地區(qū)地下是油海，美國控制蘇丹目標就是把非洲每一寸含油土地都置于美國的控制范圍內。在石油問題上的中日爭奪、中越爭奪尚懸而未決之時，印度這個未來的用油大國已在與中國爭奪中東的石油供給，尤其是在不受美國控制的伊朗石油市場。伊朗石油是中國用油的主要來源之一，但對中國來說，最大的石油安全威脅不是印度的爭奪，而是來自美國——如果美國通過打擊伊朗最終控制伊朗石油，那么對中國的石油安全才是災難性的。對國外石油的依賴，影響國家的經濟發(fā)展：根據摩根士丹利的估算，國際原油價格(布倫特原油價格)每上漲1美元/桶，中國的GDP將損失0.06%

“意想不到的情況總會發(fā)生，你最好做好準備?！?撒切爾定律)

關注能源問題就是關注國家發(fā)展、關注未來

能源非再生能源（工業(yè)文明主流能源）環(huán)境破壞資源耗竭不可持續(xù)發(fā)展節(jié)能，清潔化可再生能源未來生態(tài)文明的能源替代可持續(xù)發(fā)展科學發(fā)展觀技術創(chuàng)新緩解納入生態(tài)良性循環(huán)軌道（三）光合作用與生物質能

植物水+二氧化碳----->有機體+氧太陽在各種可再生能源中，生物質能是獨特的，它是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。1.生物質能的特點一切由光合作用產生的有機物生物質能是可再生能源優(yōu)點:提供低硫燃料提供廉價能源(于某些條件下)；將有機物轉化成燃料可減少環(huán)境公害(例如，垃圾燃料)與其他非傳統(tǒng)性能源相比較，技術上的難題較少缺點:小規(guī)模利用植物僅能將極少量的太陽能轉化成有機物；單位土地面的有機物能量偏低缺乏適合栽種植物的土地有機物的水分偏多(50%～95%)2.生物質能的種類薪材、森林工業(yè)廢棄物農業(yè)廢棄物（農作物秸稈）動物糞便水生植物油料植物城市、工業(yè)有機廢物（如垃圾、酒糟）3.生物質能利用方式直接燃燒：秸稈、薪炭林、干糞、垃圾發(fā)電化學轉化：熱解汽化生物方法：沼氣發(fā)酵—糞便、秸稈；酒精發(fā)酵－甘蔗等糖質原料、淀粉、纖維素（如秸稈、木屑、甘蔗渣）（5-25%）植物生產石油：小巴豆的種子含油達50％；巴西苦配巴樹鉆孔流出柴油似原油每小時5－10升玉米高粱－甲醇、乙醇等替代汽油（巴西）垃圾－－發(fā)電、燃油(波蘭.)糞便---沼氣利用(中國)農業(yè)剩余物制取酒精（玉米莖桿）雜交楊樹用于生產生物燃料生物柴油驅動公交車（大豆）用于生產乙醇的設備廠房生物質汽化發(fā)電設備高效提取生物質能的生產設備使用陽光柴油的轎車生物質汽化發(fā)電原理圖密云生態(tài)山莊沼氣池沼氣燈日本專家用黃豆