生物学科的价值观与新理念 第三部分 (简介) 张壬午

生物学科的价值观与新理念

第四部分

(简介)

张壬午复合生态系统四、人与环境的“关系”好坏取决于对资源能源利用合理与否（以可再生能源为例）环境生产者分解者食植物者食肉者太阳（一）

人类文明的每一步，都和能源利用息息相关人类进化的过程，是一部不断向自然界索取能源的历史。

1.原始人类，人类完全靠采集野生果实、植物、捕获野生动物、鱼类，依赖自然界的太阳光热延续后代。人类发现火种并能利用，能源开始被人驱使，又伴随着人类的发展：2.柴薪马车农业文明人类发现用火之后，首先用树枝、杂草等作为燃料，用于燃烧煮食和取暖，。火促使人类进入金属时代，人类由石器时代进入铜器时代，然后是铁器时代从远古时代直至中世纪，在马车的低吟声中，人类渡过了悠长的农业文明时代3.煤炭蒸汽机与工业文明早在十六世纪文艺复兴时期，各地加剧采伐木材，导致许多森林地貌相继变为荒野。（瑞士）18世纪瓦特发明蒸气机和广泛应用，木材已不适应机器生产的需要和日益增长的能源需求，从而促进了对地下丰富的矿物燃料煤炭的开发利用:由木材转向煤以煤炭作燃料的蒸汽机的应用，使纺织、冶金、采矿、机械加工等工业迅速发展。19世纪以来，蒸汽发电机开始出现，煤炭作为一次能源被转换成更加便于利用的二次能源电能。

4.石油内燃机的现代文明1854年，美国宾夕法尼亚州打出了世界上第一口油井，石油工业由此发端。19世纪末，人们发明了以汽油和柴油为燃料的内燃机。此后，汽车、飞机、柴油机轮船、内燃机车、石油发电等，将人类飞速推进到现代文明时代。到20世纪60年代，全球石油的消费量超过煤炭，成为当代主体能源。汽车作为现代化象征，造成当今社会污染与能源短缺。（二）能源危机1.石油、煤炭的有限性布什要求2040年新能源替代石油进口。为什么要求到2040年呢？因为如果没有发现新的大油田，到2040年时世界已经没有石油供应美国，美国出于形势所逼，因而大张旗鼓地开发新能源。人类能源演化史我国发展对能源需求急剧增加：我国已进入重化工业阶段，机械、汽车、钢铁等行业快速发展，而重化工业单位增加值的能耗明显高于轻工业；一些加工制造业特别是高耗能制造业向我国转移城市化水平不断提高，而城镇人口平均消耗能源是农村的3．5倍；随着人均国民收入的增加，居民消费进入新的阶段，住房面积增大，家电和轿车的拥有水平提高，使得人均能源消费增长

我国能源利用效率极低同样生产一美元的产值，中国投入的成本是日本的8倍，美国的4倍，和印度的2.5倍（苏州发展模式的争论）单位GDP能耗：日本的9倍，法国的8倍，德国的7倍，英国的5倍，新加坡的5.5倍中国工程学院院士张耀明在工程院第七次大会学术报告会上指出：“我国能源消耗量快速增长时期，恰巧出现在全球廉价和易开采的石油资源趋于枯竭的时候，我国已经探明的常规能源剩余储量也十分有限”

我国除太阳能外各种一次能源资源量均低于世界平均水平

我国各种能源储采比与世界比较2.大气的环境污染宇航员们说，他们在地球上空飞行时，是靠城市上方的大量灰尘来辨认城市（世界银行：世界上20个污染严重的城市中中国有16个，中国的大雾天气，79％是汽车造成的）微尘粒堵塞肺部的细支气管，刺激肺壁，如果这些微粒是碳质的，时间长了就可能引起癌症；生长在城市里的孩子患慢性支气管炎或哮喘的比例高预测：到2020年我国城市受到污染的人口达到4.9亿人，占同期全国总人口的1/3；因污染而早死亡的人口达55万人,相应的经济损失为410亿元开窗时间国际上规定9点至11点，下午2点至4点。为什么？因为9点以后污染空气下沉了，污染物质减少了，早起早睡身体好，不能一概而论

3.能源安全也涉及国家安全（1）全球经济发展无限性与全球能源（非可再生能源）的有限性日益成为国际斗争的焦点，这种矛盾不解决，战争不可避免“资源是西方整治的关键”（尼克松）1999－2003年美国几乎每年发动一次战争，均以控制国际资源目的有关伊拉克、伊朗成为邪恶轴心国家原因之一是将美元兑成欧元，不遵守美元是欧派克石油贸易唯一货币；伊拉克战争；中亚战事：里海是世界第二大物美价廉的油田，“谁控制中亚地区谁就把石油天然气纳入其民族安全；阿富汗战争也与黑海石油管道有关；2015年非洲是美国石油进口25％，苏丹达富尔地区地下是油海，美国控制苏丹目标就是把非洲每一寸含油土地都置于美国的控制范围内。在石油问题上的中日争夺、中越争夺尚悬而未决之时，印度这个未来的用油大国已在与中国争夺中东的石油供给，尤其是在不受美国控制的伊朗石油市场。伊朗石油是中国用油的主要来源之一，但对中国来说，最大的石油安全威胁不是印度的争夺，而是来自美国——如果美国通过打击伊朗最终控制伊朗石油，那么对中国的石油安全才是灾难性的。对国外石油的依赖，影响国家的经济发展：根据摩根士丹利的估算，国际原油价格(布伦特原油价格)每上涨1美元/桶，中国的GDP将损失0.06%

“意想不到的情况总会发生，你最好做好准备。”(撒切尔定律)

关注能源问题就是关注国家发展、关注未来

能源非再生能源（工业文明主流能源）环境破坏资源耗竭不可持续发展节能，清洁化可再生能源未来生态文明的能源替代可持续发展科学发展观技术创新缓解纳入生态良性循环轨道（三）光合作用与生物质能

植物水+二氧化碳----->有机体+氧太阳在各种可再生能源中，生物质能是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。1.生物质能的特点一切由光合作用产生的有机物生物质能是可再生能源优点:提供低硫燃料提供廉价能源(于某些条件下)；将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少缺点:小规模利用植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物；单位土地面的有机物能量偏低缺乏适合栽种植物的土地有机物的水分偏多(50%～95%)2.生物质能的种类薪材、森林工业废弃物农业废弃物（农作物秸秆）动物粪便水生植物油料植物城市、工业有机废物（如垃圾、酒糟）3.生物质能利用方式直接燃烧：秸秆、薪炭林、干粪、垃圾发电化学转化：热解汽化生物方法：沼气发酵—粪便、秸秆；酒精发酵－甘蔗等糖质原料、淀粉、纤维素（如秸秆、木屑、甘蔗渣）（5-25%）植物生产石油：小巴豆的种子含油达50％；巴西苦配巴树钻孔流出柴油似原油每小时5－10升玉米高粱－甲醇、乙醇等替代汽油（巴西）垃圾－－发电、燃油(波兰.)粪便---沼气利用(中国)农业剩余物制取酒精（玉米茎杆）杂交杨树用于生产生物燃料生物柴油驱动公交车（大豆）用于生产乙醇的设备厂房生物质汽化发电设备高效提取生物质能的生产设备使用阳光柴油的轿车生物质汽化发电原理图密云生态山庄沼气池沼气灯日本专家用黄豆