第2講 礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用 引言

/第二講礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用引言任何部門對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)，取決于社會(huì)發(fā)展對(duì)該部門的產(chǎn)品或服務(wù)所產(chǎn)生的需求水平和程度。從這個(gè)意義上講，沒有社會(huì)的需求，就沒有社會(huì)的生產(chǎn)，也就談不上生產(chǎn)的社會(huì)貢獻(xiàn).工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)如此，社會(huì)服務(wù)發(fā)展如此，礦產(chǎn)資源開發(fā)也是如此.迄今為止，人類社會(huì)生存與發(fā)展的第一需求依然是力爭滿足人類社會(huì)吃、穿、住、行這類基本物質(zhì)消費(fèi)的需求。因此，盡管人類占據(jù)的地球已經(jīng)開始步人信息時(shí)代，但其發(fā)展對(duì)自然資源環(huán)境基礎(chǔ)的依存關(guān)系并未發(fā)生根本性變化.人們常常可以聽到這樣一種說法：以無生命的數(shù)碼及字符所組成的信息將隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展而主宰人類未來的生活和命運(yùn)。然而，人們卻忘記了這樣一個(gè)同樣重要的事實(shí)，即信息及其技術(shù)從制造、傳播到使用均是由人來完成的.而維持人類今日的生活,一年消耗掉的能源礦產(chǎn)以上百億噸計(jì)，其他礦產(chǎn)和生物資源則以上十億噸計(jì)。這里有一個(gè)很有說服力的例子.在２0世紀(jì)90年代初就曾有人預(yù)言,在計(jì)算機(jī)日趨普及的信息世界中，大規(guī)模的紙張消費(fèi)將很快成為歷史,人們將來對(duì)紙張的認(rèn)識(shí)也許只能從計(jì)算機(jī)屏幕和博物館中得到.然而,在這一預(yù)言發(fā)出10年之后，人們卻驚訝地發(fā)現(xiàn),全球紙張的消費(fèi)水平不僅沒有下降,反而以每年近1%的速度在增長?，F(xiàn)實(shí)又一次與預(yù)言家們開了一個(gè)不大不小的玩笑。就人類居住的地球而言，其物質(zhì)世界是由大氣、巖石和水三大基本要素組成的。這就是人們常說的地球三大圈（大氣圈、巖石圈和水圈）。土地是三大基本要素的再造物,它是大氣圈和水圈在地球內(nèi)外力影響下長期共同作用于地表巖石圈的結(jié)果,它包括山川、沙漠、平原、濕地等形態(tài)各異的土地類型。種類繁雜的植物和動(dòng)物則正是根植于這三大基本物質(zhì)要素及土地基礎(chǔ)之上的衍生物群體。上述基本要素、要素再造物和衍生物群體,就是我們?nèi)祟惿婧桶l(fā)展的自然資源和環(huán)境基礎(chǔ)。就人類自然資源開發(fā)和利用的歷史而言,大體經(jīng)歷了四個(gè)基本階段：第一階段是遠(yuǎn)古以采集和狩獵為主的野生動(dòng)植物資源利用時(shí)期;第二階段是古代以種植業(yè)和畜牧業(yè)為主的土地資源開發(fā)與利用時(shí)期；第三階段是現(xiàn)代社會(huì)以工業(yè)化生產(chǎn)為主的礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用時(shí)期;第四階段是近2０多年來剛剛開始的以服務(wù)業(yè)和旅游業(yè)為主的環(huán)境資源開發(fā)與利用時(shí)期。在這四個(gè)基本階段中,以工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)人類社會(huì)進(jìn)步所產(chǎn)生的影響最為強(qiáng)烈和深遠(yuǎn)。各國長期的實(shí)踐表明,建筑在礦產(chǎn)資源開發(fā)基礎(chǔ)之上的工業(yè)化生產(chǎn)，不僅從根本上改變了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長狀態(tài),而且也深刻地改變了社會(huì)生產(chǎn)與生活的空間結(jié)構(gòu)發(fā)育狀態(tài)。探討礦產(chǎn)資源開發(fā)與國家工業(yè)化發(fā)展，不僅關(guān)系到發(fā)展中國家的命運(yùn)與前途,而且也關(guān)系到整個(gè)人類的命運(yùn)和前途。因?yàn)榇笠?guī)模的礦產(chǎn)資源開發(fā),不僅為人類徹底擺脫貧困和保持財(cái)富穩(wěn)定增長提供了無限機(jī)遇，同時(shí)也對(duì)人類生存和持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)造成了巨大威脅和嚴(yán)重破壞.目前，人類文明已經(jīng)進(jìn)入了21世紀(jì)。在新世紀(jì)中,人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是全球化發(fā)展.在這里,全球化發(fā)展所涉及的內(nèi)容不僅包括了以國家和地區(qū)為基本地域單元的社會(huì)財(cái)富積累及其再分配狀態(tài)，而且也包括了整個(gè)人類社會(huì)與自然界各組成要素間關(guān)系的演進(jìn)與協(xié)調(diào)。正是這種全球化發(fā)展，構(gòu)成了未來國家和地區(qū)發(fā)展的基本坐標(biāo)：一方面，國家和地區(qū)的需求與發(fā)展將決定著全球化進(jìn)程的基本走向與格局；另一方面，人類長期共同的實(shí)踐和認(rèn)識(shí)又將成為所有國家和地區(qū)發(fā)展所必須遵循的基本準(zhǔn)則。換言之,全球化的最終目標(biāo)是人類社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展，或可稱之為全球現(xiàn)代化。但因初始條件、資源環(huán)境和人文發(fā)展的基礎(chǔ)不盡相同，因而在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展的目標(biāo)時(shí)，國家和地區(qū)所表現(xiàn)出的基本需求和過程也會(huì)有所不同。用一種形象的話來比喻,全球現(xiàn)代化的發(fā)展正像一棵大樹，龐大的根系和粗壯的枝干支撐著如云似蓋的樹冠.盡管大樹上沒有相同的樹葉和枝條,但是所有樹葉和枝條的基本形態(tài)和發(fā)育機(jī)理卻是相同的.應(yīng)當(dāng)指出的是，無論今后人類社會(huì)的現(xiàn)代化發(fā)展怎樣變化,但有一點(diǎn)是人類自身永遠(yuǎn)無法改變的,這就是人類社會(huì)發(fā)展的第一要求——物質(zhì)消費(fèi)是永遠(yuǎn)不會(huì)變化的。認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)，對(duì)于國家和地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，特別是人口數(shù)量龐大、現(xiàn)代化基礎(chǔ)發(fā)展薄弱的發(fā)展中國家而言,尤為重要。作為一個(gè)發(fā)展中國家，如何在全球化發(fā)展中加快本國工業(yè)化進(jìn)程，已成為新世紀(jì)中國現(xiàn)代化發(fā)展所面臨的重大課題之一.中國不僅是世界上最大的發(fā)展中國家，而且也是世界上人地關(guān)系矛盾最為緊張的國家之一。從國內(nèi)人地關(guān)系的緊張狀態(tài)和變化趨勢(shì)看,21世紀(jì)中國工業(yè)化的一項(xiàng)首要任務(wù)就是要千方百計(jì)地?cái)U(kuò)大和改善國家發(fā)展的自然資源基礎(chǔ)，以減少生態(tài)環(huán)境惡化對(duì)國家現(xiàn)代化發(fā)展所產(chǎn)生的巨大壓力。在這方面礦產(chǎn)資源的合理利用和有效開發(fā)顯得最為重要.有鑒于此，本書試圖從經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展的角度,來探討礦產(chǎn)資源開發(fā)與國家工業(yè)化發(fā)展兩者的相互關(guān)系和作用，以尋求強(qiáng)化中國工業(yè)化發(fā)展的礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)理論研究與開發(fā)利用途徑，實(shí)現(xiàn)緩解國家人地關(guān)系緊張矛盾的這樣一個(gè)基本任務(wù)。希望本書能夠?yàn)樘剿骱屯瓿扇绱似D巨的任務(wù)提供一種新的視角和有益的思路,這也是本書的初衷所在。第一講礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用在地球表層系統(tǒng)中，人類是生物圈中出現(xiàn)較晚的一個(gè)物種。與其他物種相比,人類本身很卑微。矮小的身材和體型,1０0-—2０0公斤重的物體就會(huì)將其壓垮。因此，當(dāng)人類最初來到地球上的時(shí)候,常常成為其他大型食肉動(dòng)物的獵物。與此同時(shí),多變的氣候、頻發(fā)的疾病和來源極其不穩(wěn)的食物供應(yīng)，使人類的祖先常常處于饑寒交迫之中。盡管如此，憑借著強(qiáng)烈的生存欲望和對(duì)周圍資源與環(huán)境的開發(fā)與利用，人類最終擺脫了在自然界中卑微的地位，從而走上了萬物之主的圣壇。迄今為止的考古研究發(fā)現(xiàn)告訴我們,在人類從自然界中的“無產(chǎn)者"到“資本家"的長期進(jìn)化過程中,土地、水資源、生態(tài)環(huán)境和礦產(chǎn)資源始終是維系著整個(gè)演變過程的四大基本物質(zhì)要素,其中又以礦產(chǎn)資源要素的表現(xiàn)最為積極、最為活躍。礦產(chǎn)資源的這種地位，不僅僅取決于礦物自身的物理特性和空間分布特征,而且更取決于人類生存與發(fā)展的強(qiáng)烈愿望和迫切需求。與其他生物種群不同，人類既有被動(dòng)地適應(yīng)自然環(huán)境變化的一方面,又有能動(dòng)地創(chuàng)造出大量工具以改造自然環(huán)境的一方面,而最能展現(xiàn)人類這種主動(dòng)創(chuàng)造能力的物質(zhì)來源就是礦產(chǎn)資源。從這個(gè)意義上講，人類從愚昧走向文明的歷史就是一部礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用的歷史,一部真正的《石頭記》.不過這部《石頭記》所揭示的不是一個(gè)家族和一個(gè)朝代興旺和衰敗的歷史，而是整個(gè)人類文明進(jìn)步的歷史。在漫長的歷史演進(jìn)過程中，人類社會(huì)大體經(jīng)歷了原始、農(nóng)業(yè)革命和工業(yè)革命三個(gè)大的發(fā)展時(shí)期。在這三個(gè)發(fā)展時(shí)期中，礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用都起著決定性作用。根據(jù)礦產(chǎn)資源對(duì)人類社會(huì)發(fā)展不同時(shí)期的影響和作用,我們把整個(gè)礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用過程劃分為石器、金屬、合成材料與礦物燃料三大基本時(shí)期。第一節(jié)石器時(shí)期大約在３00多萬年以前,當(dāng)人類剛剛出現(xiàn)時(shí),使用最原始的方式采集和獵取食物，以維持自身的生存。經(jīng)過相當(dāng)一段時(shí)期之后，人類逐步發(fā)現(xiàn)利用自然界中的各類物質(zhì)可以大大拓展獲取食物的能力,并且開始認(rèn)識(shí)到這種物質(zhì)資源的開發(fā)與利用只有通過人類雙手和大腦的再創(chuàng)造才能實(shí)現(xiàn)，于是便產(chǎn)生了人類生存所需的工具制造。在原始的生存環(huán)境和有限的視野范圍內(nèi)，最能實(shí)現(xiàn)人類這種生存需求的物質(zhì)資源便是無處不在的石頭。從此，人類開始了漫長的“石器時(shí)代".在人類礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用的歷史中,石器時(shí)代所延續(xù)的時(shí)間最長,大約占去了人類歷史的9９。８%.一、舊石器時(shí)代舊石器時(shí)代是人類社會(huì)原始生產(chǎn)技術(shù)的萌芽階段.在依附自然母體的發(fā)育過程中，通過長期的觀察和探索，人類開始學(xué)會(huì)了對(duì)石頭一類的自然物質(zhì)進(jìn)行簡單的變形加工，以制作供基本生存所需的原始工具。人們把燧石一類的石塊鑿去外部,留下有用的核心部分，從而制成石斧等工具;把燧石削成薄片，以制成刀、鋸、鑿等不同工具。這些工具不僅可以用來作為狩獵的武器，而且可以作為斬草伐木的工具。使用這些原始石器，人類可以在茂密的樹林中開辟出一片有限的空地,對(duì)所獵獲的動(dòng)物進(jìn)行剪毛和剝皮。模仿自然造物的成功和對(duì)火的使用大大地改善了原始人類的生存條件，為采集和漁獵活動(dòng)建立了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的據(jù)點(diǎn).事實(shí)上，由于人類的誕生之地多在山區(qū),因此,巖石洞穴往往能成為那時(shí)人類最為理想的庇護(hù)和居住場(chǎng)所。北京山頂洞人的發(fā)現(xiàn)則是這方面最好的一個(gè)例證。應(yīng)該說，這一時(shí)期人類對(duì)“石頭”的開發(fā)與利用還只是處在一種對(duì)自然石料的簡單加工和斫削階段。但就人類發(fā)展而言，石器的出現(xiàn)不僅為人類最低生存需求提供了基本保障，更為重要的是,它開啟了人類進(jìn)入大規(guī)模礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用的大門。二、新石器時(shí)代一旦跨入礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用的大門之后,人類對(duì)新工具制造的欲望也就變得愈加強(qiáng)烈。這種強(qiáng)烈的愿望不僅來自自然界有限的動(dòng)植物繁殖能力，而且也來自人類數(shù)量增長的壓力。人類學(xué)和考古學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，非洲加納森林每平方公里的生物量只有３．6公斤.從理論上講,這僅能滿足一個(gè)中非的現(xiàn)代俾格米人所需生物資源量的50％.根據(jù)專家們的估計(jì),一個(gè)中非的現(xiàn)代俾格米人所需的生存空間為５平方公里。因此，在原始自然界中,每平方公里范圍內(nèi)狩獵或食物采集者的人數(shù)不可能超過1人。即便如此,導(dǎo)致人類祖先短壽命(古人類的人均壽命一般在30歲左右）和嬰兒高死亡率的一個(gè)最主要原因還是饑餓，以及由此而引發(fā)的營養(yǎng)不良。為了改善生存條件，獲取足夠的食物,人類只有繼續(xù)借助石頭的開發(fā)與利用。新石器時(shí)代與舊石器時(shí)代最大不同在于磨制石器和陶器制品的出現(xiàn)，并最終取代打制石器而成為人類開拓生存疆域的主導(dǎo)工具和武器.制作技術(shù)從鑿、砍、切發(fā)展到磨、削、鉆等多種技巧，這些技術(shù)的發(fā)展大大增加了可用石器的數(shù)量和種類，石頭利用廣度的增大導(dǎo)致了人類獲取食物、衣物和改善棲居條件能力的加強(qiáng)。從生食到熟食到食物儲(chǔ)備，從動(dòng)植物皮的簡單肢體包裹到經(jīng)過初步縫制的衣物穿戴,從天然巖石洞穴和大樹枝干到營造簡易居所,一切最初的原始生存方式都在逐步消失之中。隨著生存方式的改進(jìn)和生活經(jīng)驗(yàn)的積累,人類發(fā)明了種植和養(yǎng)殖技術(shù)，在尼羅河流域、兩河流域、恒河流域等地區(qū)開始形成了農(nóng)業(yè)人口的定居區(qū).人類此時(shí)已從游移不定的采集漁獵轉(zhuǎn)變到相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)物養(yǎng)殖和植物種植.農(nóng)業(yè)種植、畜牧飼養(yǎng)、陶器制作和動(dòng)植物纖維紡織等不斷出現(xiàn),社會(huì)生產(chǎn)從原始的單一形態(tài)逐漸多樣化,家庭工藝、手工業(yè)逐漸興起，使人類社會(huì)生產(chǎn)出現(xiàn)分工,生產(chǎn)組織形式逐漸分化。換言之，這時(shí)人類發(fā)展已從依賴天然賞賜食物階段過渡到自我生產(chǎn)階段。在這一嶄新的階段中,盡管石頭的天然屬性并未有任何改變，但石器制作技術(shù)的不斷革新卻使人類的社會(huì)生產(chǎn)發(fā)生了根本性變革。由此農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)成為新石器時(shí)代的基本標(biāo)志,這就是人類歷史的第一次產(chǎn)業(yè)革命-—農(nóng)業(yè)革命第二節(jié)金屬時(shí)期根據(jù)史前考古學(xué)的發(fā)現(xiàn)，大約在1萬年前(公元前8000年）人類就開始學(xué)會(huì)了使用金屬礦物。實(shí)際上，當(dāng)時(shí)人類的祖先并不知曉金屬礦物為何物,因此也就更不了解金屬礦物與非金屬礦物（即通常的石頭)兩者間的內(nèi)在差異。在他們看來,金屬礦物和非金屬礦物都屬一類,即石頭。所不同的是，自然界中的“石頭”有硬有軟,稍軟的“石頭(自然存在的金屬礦物）”可以不通過砍、砸、削、磨和燒制等傳統(tǒng)技術(shù)，而是通過加溫和錘擊等技術(shù)打造成形。于是，一種新的石器加工技術(shù)-—鍛造-—便由此誕生了,并且引導(dǎo)人類社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)更為廣闊的“石頭”世界——金屬時(shí)期。一、銅器時(shí)代銅是人類最早認(rèn)識(shí)和使用的金屬之一,是人類社會(huì)進(jìn)入金屬時(shí)期的標(biāo)志.但是根據(jù)對(duì)歷史遺存物的考證,人類在認(rèn)識(shí)銅類金屬以前就已經(jīng)開始使用自然存在的金。自然金塊生性柔韌，可以較輕易地錘擊成不同形狀。自然銅塊雖不如金塊引人注目，但也能錘打成片,且其堅(jiān)硬度足以制造成工具、器皿和飾品等。人類在學(xué)會(huì)鍛造加工金和銅這樣的金屬后不久，繼而又發(fā)明了冶銅技術(shù).天然銅和早期冶煉的銅沒有摻人其他金屬，稱為紅銅。后來在銅中加入適量的錫,以降低熔點(diǎn)和改善硬度,即為錫青銅,通稱為青銅。此外，還有含一定比例鋅的紫銅，含一定比例鎳的自銅。大約在公元前8０00年左右，美索不達(dá)米亞開始出現(xiàn)了天然銅飾物.有人認(rèn)為最早的冶銅技術(shù)是公元前４000年前后在土耳其和伊朗境內(nèi)出現(xiàn)的。中國商代中期銅器在鑄造技術(shù)上有較大發(fā)展,周朝、春秋戰(zhàn)國時(shí)期銅器器種更為豐富,制作工藝更為精湛。秦漢銅器不僅品種多樣，而且制作已經(jīng)轉(zhuǎn)入規(guī)格化。冶煉技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了金屬工具的制造。比石器更為方便的金屬工具，特別是犁和雙輪車的使用，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)推向廣闊平原，從而大大改變了舊有文明的界限和疆域。農(nóng)業(yè)革命時(shí)期的人類祖先大都定居在大江大河流域，或是與之相聯(lián)系的三角洲及湖泊附近，因此從一開始水運(yùn)就在早期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中承擔(dān)起了運(yùn)輸?shù)闹饕巧?。借助自然原?dòng)力：風(fēng)、船和帆的結(jié)合不斷增大著人類航行的空間;而輪子和獸力的結(jié)合同樣為最初的實(shí)物交換和運(yùn)輸提供了方便。人類以車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度替代步行速度，從原始森林走向了更為廣闊的平原和沼澤地帶。顯然，如果沒有金屬工具的出現(xiàn)，人毅想通過船和輪子進(jìn)行生存空間的擴(kuò)展是根本無法實(shí)現(xiàn)的。二、鐵器時(shí)代鐵器在人類社會(huì)生產(chǎn)中的使用雖然較銅器和青銅器晚,但它質(zhì)地更為堅(jiān)硬，而且礦藏分布較銅普遍，價(jià)格低廉。因此，鐵器出現(xiàn)后即得到普及。鐵器的出現(xiàn)使人類歷史產(chǎn)生了劃時(shí)代的進(jìn)步。它使廣闊森林地區(qū)的開墾和更大面積農(nóng)田的耕作成為可能。鐵器給勞動(dòng)者提供了一種廉價(jià)且易得的工具，而其堅(jiān)固和銳利的程度卻遠(yuǎn)非石頭和銅器所能比。在世界上，最早進(jìn)行人工煉鐵的是居住在小亞細(xì)亞的赫梯人,時(shí)間大約是在公元前14００年左右。公元前130０至前１１00年，冶鐵技術(shù)傳入兩河流域和古埃及,歐洲的部分地區(qū)于公元前1000年左右也進(jìn)入鐵器時(shí)代。當(dāng)時(shí)冶煉的都是天然鐵塊，一直到中世紀(jì)末(1400年左右)歐洲發(fā)明水力鼓風(fēng)爐以后,才出現(xiàn)冶煉生鐵。盡管中國何時(shí)開始冶鐵和使用鐵器目前尚無準(zhǔn)確定論,但專家們的意見是,中國出現(xiàn)生鐵的時(shí)間要比外國早１8０0多年。鐵器的出現(xiàn)和發(fā)展加大了包括水利、交通和城市等在內(nèi)的主要社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，并由此刺激了農(nóng)業(yè)和礦業(yè)（主要為采石及有色金屬采掘業(yè))生產(chǎn)的發(fā)展.例如，亞洲地區(qū)出現(xiàn)了精耕細(xì)作的桑田魚塘農(nóng)業(yè)和長距離的運(yùn)河工程，而歐洲昔日的原始森林則已經(jīng)變成了大片麥田（“金色的西方”)。更不用說此時(shí)東西方都在進(jìn)行的大型廟宇、宮殿、道路及文化與軍事防衛(wèi)設(shè)施的建設(shè)，如羅馬帝國的競技場(chǎng)及中國北方戰(zhàn)國時(shí)期及秦王朝的長城。在掌握和運(yùn)用了銅、青銅、金和鐵等之后,人類希望得到更多種類的金屬，以豐富自身發(fā)展的工具庫.遠(yuǎn)東和歐洲等地區(qū)在錫、銀等金屬礦產(chǎn)開采方面都已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模.金屬工具、器皿和飾品的大量涌現(xiàn)不僅極大地豐富了人類的財(cái)富，而且也極大地激發(fā)了人類獲取更多金屬礦產(chǎn)和農(nóng)副產(chǎn)品的愿望。為此，人類又開始了新一輪的探險(xiǎn)活動(dòng)，以使自己邁出已有文明的疆界.“新大陸”的發(fā)現(xiàn)使人類走向了更大范圍的開發(fā),而新的金屬礦物產(chǎn)地的發(fā)現(xiàn)又使人類的索取行為由平原轉(zhuǎn)向更為廣闊的自然空間。到了１8世紀(jì)末，幾乎整個(gè)人類都已經(jīng)擺脫了石器時(shí)代，用鐵質(zhì)工具和武器裝備起來的農(nóng)民正在入侵原始狩獵者的最后一批據(jù)點(diǎn)。第三節(jié)合成材料與礦物燃料時(shí)期人類是有“欲望的動(dòng)物”，這種欲望被稱之為“需求”。飲食是人類最基本的生理需求,穿衣、居住和取暖也是人類的基本生理需求。在這些基本需求之外,人類還有其他許多“高級(jí)”需求，諸如學(xué)習(xí)、閱讀、旅行、娛樂、交流等等。人類的需求沒有上限，但有下限：即維持生命所必須的最低限度的食物、水和居住空間。當(dāng)基本生理需求得到大體滿足之后，人類便開始著手建立以滿足高一層次需求為目的的社會(huì)生產(chǎn)體系，這就是在農(nóng)業(yè)革命發(fā)生1萬年之后，以尋求資本增殖和財(cái)富積累為目的的第二次社會(huì)產(chǎn)業(yè)變革-—工業(yè)革命。盡管誘發(fā)和哺育工業(yè)革命的是建立在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)之上的農(nóng)副產(chǎn)品加工(紡織和食品），然而，支撐并推動(dòng)工業(yè)革命發(fā)展的卻是礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用部門。如果說銅器和鐵器使人類社會(huì)發(fā)展邁進(jìn)了農(nóng)業(yè)社會(huì)并推動(dòng)其走向成熟的話，那么在多金屬、有機(jī)及無機(jī)礦物基礎(chǔ)上發(fā)展起來的合成材料與礦物燃料的大規(guī)模開發(fā)和使用,則將人類社會(huì)帶人了一個(gè)新的天地——工業(yè)化時(shí)代。一、合成材料１．金屬合成材料眾所周知，工業(yè)革命最初的資本和技術(shù)積累來源于農(nóng)業(yè)社會(huì)。作為維系農(nóng)業(yè)社會(huì)發(fā)展的各種礦物金屬自然就成為孕育和支撐工業(yè)革命的最基本物質(zhì)材料來源，其中尤以鐵的作用最為重要.不過,這一次它卻是以一種全新的面貌出現(xiàn)在工業(yè)化的社會(huì)生產(chǎn)之中，這就是鋼。鐵是堅(jiān)硬的金屬，但質(zhì)地相對(duì)較脆，且可塑性差,因而無法制造更為復(fù)雜的機(jī)械或工具為人類所用.為此，人類一直在探尋克服鐵的弱點(diǎn)的途徑和方法。由于偶然的機(jī)會(huì)使人們發(fā)現(xiàn),如果在熔煉鐵的時(shí)候不斷吹人大量空氣可以降低鐵中的含碳量,如此便可以得到一種質(zhì)地更為堅(jiān)硬、有韌性和易于成形的新產(chǎn)品：碳素鋼.這種新產(chǎn)品實(shí)際上是一種含碳量在2％以下,并含有某些其他元素的鐵碳合金.世界上第一個(gè)現(xiàn)代鋼廠建于1７４0年，自此，人類開始進(jìn)入了以鋼為代表的“鋼鐵時(shí)代”。直到今日,這種碳素鋼依然是人類社會(huì)生產(chǎn)中使用量最大和使用范圍最為廣泛的金屬合成材料。應(yīng)當(dāng)指出的是，鐵碳合金（鋼）是自人類掌握金屬利用以來第一次有效控制金屬基本元素構(gòu)成的嘗試。從此以后,以能夠控制基本元素構(gòu)成的合金技術(shù)便成為人類金屬材料開發(fā)的最重要領(lǐng)域和方向.于是,一個(gè)新的金屬合成材料的時(shí)代便應(yīng)運(yùn)而生了。金屬合成材料的成功極大地刺激了人類對(duì)金屬礦物的認(rèn)識(shí)范圍和領(lǐng)域。由于科學(xué)、勘探及冶煉技術(shù)的發(fā)展,越來越多的新金屬被發(fā)現(xiàn)和使用.金屬礦物的開發(fā)為構(gòu)建人類社會(huì)的工業(yè)化大廈提供了源源不斷的新材料。若按礦種計(jì)算,工業(yè)革命以來２0０多年所發(fā)現(xiàn)的金屬數(shù)量超出了舊金屬時(shí)期的5倍(圖1—1）。圖１—１不同歷史時(shí)期人類社會(huì)使用的金屬應(yīng)當(dāng)說，任何一種新的金屬并不是在發(fā)現(xiàn)之初就得到應(yīng)用。例如，鎳的發(fā)現(xiàn)是在17５１年［由瑞典礦物學(xué)家克朗斯塔特（A.F.Cromtedt）分離出金屬鎳］，由于技術(shù)和資金等原因，對(duì)鎳金屬的開發(fā)在1804年被迫終止。直到1８8９年鎳合金出現(xiàn)之前，鎳金屬的存在還只能用來滿足人們的科學(xué)好奇心。同樣地，人類最初發(fā)現(xiàn)鋁土礦是在１８27年，但由于鋁金屬的冶煉極其困難，因此，鋁金屬被劃為當(dāng)時(shí)最貴重的金屬行列。據(jù)記載，拿破侖三世有幾副鋁合金刀叉，只是在宴請(qǐng)少數(shù)貴客且需金器餐具的配合之下才肯拿出一用.此后,電解技術(shù)的發(fā)展使每公斤金屬鋁的價(jià)格從１３0英鎊下降到0.5英鎊,這樣才使鋁金屬的使用范圍得到迅速擴(kuò)大。隨著人類對(duì)金屬礦產(chǎn)整體認(rèn)識(shí)的不斷提高,在此階段上新金屬廣泛的使用使各種生產(chǎn)工具的發(fā)明和制造成為了可能。與此同時(shí)，不斷加快的工具發(fā)明和各類生產(chǎn)機(jī)器的普及又極大地刺激了新的合成材料的開發(fā)和使用.鋼的使用極大地推動(dòng)了合金冶煉技術(shù)的發(fā)展，眾多金屬的發(fā)現(xiàn)又為合金技術(shù)的發(fā)展提供了源源不斷的新元素和新原料來源。眾所周知，工業(yè)化社會(huì)的一個(gè)基本特征就是大機(jī)器化生產(chǎn)，但是，如果沒有各類金屬合金的開發(fā)和利用,這種大機(jī)器化的生產(chǎn)是無法實(shí)現(xiàn)的。例如，各類輕金屬如鋁和鈦合金的發(fā)明極大地刺激了飛機(jī)制造業(yè)的發(fā)展.同樣地，沒有鉻、鈦和釩等耐高溫合金的生產(chǎn),噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)則無法取代渦輪發(fā)動(dòng)機(jī).實(shí)際上，正是2０世紀(jì)諸如鎳、鉻、鈦、鈷、鎢及鉬等各類合金的出現(xiàn),才使大批采掘、制造、交通運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械產(chǎn)品與武器的生產(chǎn)成為可能。2。非金屬合成材料.非金屬合成材料是由無機(jī)和有機(jī)兩大非金屬礦物所組成。這也是合成材料中最具風(fēng)采和最富發(fā)明的一類。（1)無機(jī)合成材料。水泥不僅是無機(jī)合成材料,而且也是包括金屬和非金屬在內(nèi)整個(gè)合成材料中的最大產(chǎn)品。作為一種水硬性膠凝材料,水泥是一種鈣、鋁和硅的無機(jī)合成材料。與金屬合成材料一樣，人工水泥也是通過高溫?zé)Y(jié)而成的。182４年第一座人工水泥廠在英國建成.由于水泥能夠廣泛地應(yīng)用于建筑、水利、道路、工業(yè)和軍事設(shè)施工程，因此水泥生產(chǎn)迅速得到普及.目前世界水泥產(chǎn)量為1５億噸(1996年）,超出黑色和有色金屬產(chǎn)量的總和.在無機(jī)合成材料及產(chǎn)品中，化肥的產(chǎn)量僅次于水泥.由于人類生存始終保持著對(duì)培植植物（小麥、玉米、稻谷、大豆、各類蔬菜及水果等)和馴化動(dòng)物（豬、牛、羊、家禽和各類水產(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。主要是通過碳化鈣(電石）和水的反應(yīng)來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。如果說無機(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500萬種,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)有很長的歷史，并且在大約５０００年前就學(xué)會(huì)通過自然能（如風(fēng)能和水能）來獲取所需的能量.但是,使用各類工具進(jìn)行社會(huì)生產(chǎn)的能量主體依然來自植物、動(dòng)物和人類自身。科學(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％以上是來自于植物、動(dòng)物和人,其他則來自于自然能。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.而這種無生命物質(zhì)就是現(xiàn)在人們通常所說的礦物燃料.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)的能量供給開始從生命物質(zhì)進(jìn)入無生命物質(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,中國是最早進(jìn)行石油和天然氣開采與利用的國家之一。其中周朝時(shí)期（公元前11世紀(jì)。前7７1年）的《周易》一書就有“澤中有火”的描述,西漢（公元前２0６一前2５年)時(shí)期中國已經(jīng)有了天然氣井,而石油一詞則始見于北宋時(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)模開發(fā)和利用還是在工業(yè)革命開始以后.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年美國人愛得溫·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說明了人類支配自然能源過程的加快。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。與1860年時(shí)相比,世界人均一次能源消費(fèi)水平增長了近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，世界各國相繼面臨著人口、資源和環(huán)境問題。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。如果人口增長過快，人口數(shù)量超過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,特別是自第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以來，世界人口增長迅猛.從人類產(chǎn)生到公元１8００年前后,人類經(jīng)過了大約300萬年漫長的發(fā)展，人口數(shù)量才首次突破1０億大關(guān)；到1930年時(shí),經(jīng)過了近1３０年的時(shí)間,人口數(shù)量就超過了20億；到1９6０年，經(jīng)過了短短的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6８億.人口的增長，特別是發(fā)展中國家的人口迅速增長已經(jīng)給許多國家的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展帶來沉重的包袱。人口的過快增長意味著人類對(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，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人類對(duì)資源開發(fā)的強(qiáng)度和利用程度達(dá)到了空前規(guī)模,世界上許多資源因此而面臨著退化和枯竭的危險(xiǎn)．土地是地球上最重要的自然資源。根據(jù)聯(lián)合國估計(jì)，世界上每年有60０萬hｍ2土地退化為沙漠化地區(qū)，每年２100萬hm2的農(nóng)田由于沙漠化而變得完全無用或近于無用的狀態(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)地球所在的太陽系有九大行星.每個(gè)行星在圍繞太陽做自轉(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，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)，在人類最初開始進(jìn)行礦產(chǎn)資源的開發(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)資源開發(fā)與利用經(jīng)歷了很長的過程，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，在礦產(chǎn)資源開發(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增長以及城市化發(fā)展三個(gè)方面.（1）人口規(guī)模增長。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２00０萬人。多數(shù)人口專家認(rèn)為，當(dāng)時(shí)世界人口總量大體在200—10０0萬人之間更為實(shí)際。·圖1—4世界人口長期增長變化過程對(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)志著世界人口增長進(jìn)人了一個(gè)嶄新階段。建立在大規(guī)模礦產(chǎn)資源開發(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。從增長速度看，1750—1850年間世界人口的年均增長速度不到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，沒有大規(guī)?！笆^”開發(fā)與利用所提供的巨大動(dòng)力,世界人口無法完成這種增長的加速運(yùn)動(dòng).（2)人均ＧＤP增長。在人口總量增長確定之后，決定人均GDＰ增長及變化的關(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,即按每人的基本食物和其他生存物質(zhì)獲取情況計(jì)算;另一種方法是根據(jù)國家和地區(qū)基本物質(zhì)產(chǎn)出能力和環(huán)境變化條件來計(jì)算。上述兩種方法可以相互補(bǔ)充和相互驗(yàn)證。圖1-5中表明，按１990年美元（蓋一凱美元,下同)計(jì)算的話,估計(jì)農(nóng)業(yè)革命以前人均GDP不足１０0美元，完全用于維持人類生存的最基本食物保障之用。進(jìn)入農(nóng)業(yè)社會(huì)后,人均食物供應(yīng)和居住條件有了一定程度的改善，人均ＧDP大體在30０—400美元.最大可能為350美元。盡管如此,人類社會(huì)生產(chǎn)還只能維持極為一般的生活水準(zhǔn)，因此還談不上什么財(cái)富積累。圖1—5世界人均GDP增長過程(15０0~199５年按1990年蓋一凱美元計(jì)算）進(jìn)人工業(yè)化社會(huì)后，人類社會(huì)財(cái)富的積累速度則出現(xiàn)了大大加快的趨勢(shì)。1８50年,世界人均GDＰ較工業(yè)革命前增長了1倍以上，達(dá)到了６50美元，1900年便突破了100０美元大關(guān)，1995年更攀升到６483美元的高峰.與人口總量增長相同,人均GDP的增長也呈現(xiàn)明顯的加速上升軌跡。1750。1８50年間，世界人均GDＰ的年均增長只有０．7％。１850.1900年間便上升到了0.9％，190１—１950年間為1．0%，195０—１995年間為２．1％.（3）城市化發(fā)展.人文景觀是一種自然景觀的再造和延伸。作為人文景觀的一個(gè)最重要的集合體,城市的產(chǎn)生、發(fā)展和演進(jìn)則完全取決于人類利用和開發(fā)自然資源及環(huán)境的程度.在新石器時(shí)代,農(nóng)業(yè)革命不僅改變了人類的生產(chǎn)方式,而且也改變了人類的生活方式.人類開始從不斷的遷移生活方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎ň拥纳罘绞?大約在公元前５000年左右，隨著手工業(yè)和商業(yè)的發(fā)展，一部分原始居民點(diǎn)逐漸擴(kuò)大成為所在地區(qū)社會(huì)活動(dòng)的中心，于是便形成了早期的城市。在有限礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用時(shí)期（石器時(shí)期和金屬時(shí)期），以土地資源為本的農(nóng)業(yè)社會(huì)產(chǎn)出能力只能維持低水平的城市發(fā)展。在這種低發(fā)展水平時(shí)期,城市的數(shù)量少、規(guī)模小。例如,1３世紀(jì)歐洲的城市居民很少有超過5萬人的。此外,城市的空間分布大都集中在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)。當(dāng)然,在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)、交通方便的地區(qū)也曾建立起大的城市。如公元前1~2世紀(jì)的羅馬城有10０萬以上人口；中國西晉時(shí)的洛陽城,隋唐時(shí)期的長安城，南宋時(shí)的臨安（今杭州)城，均有數(shù)十萬至上百萬人口。盡管如此，工業(yè)革命以前，城市對(duì)孕育自己的母體——農(nóng)業(yè)社會(huì)生產(chǎn)——始終保持著一種依附的關(guān)系。進(jìn)人工業(yè)革命以后,城市發(fā)展開始進(jìn)入了一個(gè)新階段。城市化是一個(gè)農(nóng)村人口轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘腥丝诘倪^程。實(shí)質(zhì)上，當(dāng)人類社會(huì)生產(chǎn)的自然要素投入主體從土地資源轉(zhuǎn)變?yōu)榈V產(chǎn)資源時(shí),城市化的發(fā)展便成為一種必然.體現(xiàn)這種必然的便是城市數(shù)量的迅速增長和城市規(guī)模的急劇擴(kuò)張。以北美洲為例,1７90年城市數(shù)量有１2座（＞5000人），城市人口為39０萬人，城市化率僅為4．0％。到19７0年城市數(shù)量上升到了4４61座，城市人口為2.２5億人,城市化率高達(dá)6９.２％。同樣地,１8００年世界城市人口只有２930萬人，僅占世界總?cè)丝诘?%左右。至1996年，世界城市人口便達(dá)到了２6。8億人,城市居民占總?cè)丝诘谋戎?城市化率)也上升到４６％。從社會(huì)生產(chǎn)的角度看，城市是第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的空間集聚場(chǎng)所,因此，城市化的發(fā)展?fàn)顟B(tài)便代表著整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)程度。從礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用的角度看,城市化的發(fā)展意味著人類從生物資源消費(fèi)為主轉(zhuǎn)入到礦產(chǎn)資源消費(fèi)為主的階段.城市化水平的高低則直接決定著社會(huì)礦產(chǎn)資源的占有程度.由于歷史資料的不完整性，目前尚無法進(jìn)行大時(shí)間尺度的(即古代農(nóng)業(yè)社會(huì)與現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的）全球城市化發(fā)展與礦產(chǎn)資源占有程度的對(duì)比。但是,若考慮到世界現(xiàn)代城市化發(fā)展和礦產(chǎn)品消費(fèi)方面所存在的巨大地區(qū)差距，依然可以從不同類型國家的對(duì)比研究中得到相應(yīng)的印證。為此,這里選擇了石油、煤炭、鐵礦和鋁土礦等四大關(guān)鍵礦種為代表進(jìn)行有關(guān)城市化發(fā)展水平的對(duì)比(表l一1).表１—1世界不同類型國家城市化發(fā)展與礦產(chǎn)品消費(fèi)水平對(duì)比（1997年）\\項(xiàng)目\總?cè)丝诔鞘谢嗜司M(fèi)水平（公斤，人）地區(qū)＼\（萬人)(%）石油煤炭鐵礦石鋁土礦低收入國家3５．１6２8。0３23３5869４8中等收入國家１4.9649．0２57４５68１6２146高收入國家８.85７6。056７012Ｊ7045ｌ８６0t！t～－58.9746.０６80５48１５0194資料來源：uN,EneｒｇySmｔ/a／ｅｓYeａrbook，1997；Ｗo(hù)r/ｄ脅剮Sｔaｔ/ａ/cｓYeａrbook，199７．分析的結(jié)果表明，隨著社會(huì)城市化水平的加快，各類礦產(chǎn)品的人均消費(fèi)水平也出現(xiàn)急劇上升的局面.結(jié)論是顯而易見的.城市化水平越高,社會(huì)的礦產(chǎn)資源占有度也就越高。與地球上其他多數(shù)物種一樣，人類長期保持著“日出而作,日落而息”的生活習(xí)慣。然而，隨著工業(yè)化的快速發(fā)展和對(duì)礦產(chǎn)資源、特別是能源礦產(chǎn)利用和開發(fā)能力的不斷提高,這一原始生活習(xí)性也迅速被“日出而作,日落也作”的現(xiàn)代生活習(xí)性所替代。而不斷營造著這種現(xiàn)代生活習(xí)性環(huán)境的就是城市化發(fā)展。２000年,美國國家宇航局拍攝了一幅名為《夜色下的地球》的精美遙感圖片（圖1—6).圖片清晰地顯示,在漆黑的夜晚，地球陸地表層的眾多部分卻是白光點(diǎn)點(diǎn)，大有“疑是銀河落九天”的感覺。在地球表層的點(diǎn)點(diǎn)繁星之中，以城市化發(fā)展程度最高的北美和歐洲大陸最為耀眼.試想，若沒有龐大的現(xiàn)代能源資源開發(fā)、生產(chǎn)與供應(yīng)系統(tǒng),人們?nèi)绾蝸戆l(fā)展和豐富自己的夜生活。實(shí)際上,正是這種生活習(xí)性的改變使人類徹底擺脫了原始動(dòng)物種群的行列，成為地球上一個(gè)最具有自主性的特殊物種。圖1—6夜色下的地球（2000年遙感成像圖）二、代價(jià)與收獲相同,人類利用和開發(fā)礦產(chǎn)資源所付出的代價(jià)也有一個(gè)逐漸增大和積累的過程。譬如，從石器時(shí)代到金屬時(shí)代，經(jīng)歷了數(shù)千年的農(nóng)業(yè)革命,歐洲廣袤的原始森林變成了大片的麥田，綠色的西方變成了金色的西方。同樣地，在大體經(jīng)歷了相同長的歷史時(shí)期后，中國長江中下游地區(qū)也從無垠的沼澤地帶變成了桑塘魚米的富饒之鄉(xiāng)。這種土地覆被和利用的變化不僅從根本上改變了這些地區(qū)的自然景觀，而且也從根本上改變了原有自然能量交換的形式。如果說，因?yàn)槿狈尚诺幕A(chǔ)數(shù)據(jù),對(duì)農(nóng)業(yè)社會(huì)礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用所付出的代價(jià)尚無法作出明確判斷的話，那么，當(dāng)人類進(jìn)人工業(yè)化社會(huì)后,大規(guī)模的礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用所付出的代價(jià)則成為有目共睹的事實(shí)。這種代價(jià)就是整個(gè)人類生存環(huán)境的惡化,其主要代表便是溫室效應(yīng)、水環(huán)境惡化和固體廢棄物污染。（1)溫室效應(yīng).溫室效應(yīng)不僅是大氣污染的一個(gè)最突出的代表，而且是生態(tài)環(huán)境代價(jià)中最具全球化威脅的一個(gè)問題。氣候觀測(cè)顯示，在過去的一個(gè)世紀(jì)里，地球氣溫上升了O．３～C～0。６～Ｃ（圖1—7)。導(dǎo)致氣溫上升的主要是二氧化碳、甲烷、一氧化氮、氧化亞氮、氯氟烴等溫室氣體,其中二氧化碳和甲烷兩類氣體的比重占到了83％，它們主要來自礦物燃料為主的能源消耗排放。同樣地，根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)局的報(bào)告,大規(guī)模的礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用以來,主要溫室氣體分別增長了1—400多倍，其中以碳?xì)涞V物為主的能源利用貢獻(xiàn)度為４9%,工業(yè)制造業(yè)為24%，森林砍伐為14%，農(nóng)業(yè)種植業(yè)為13％。工業(yè)革命以來，全球能源的利用規(guī)模隨著經(jīng)濟(jì)擴(kuò)張和人口增長而迅速上升.預(yù)計(jì)這一上升趨勢(shì)在2l世紀(jì)初的數(shù)十年間將繼續(xù)下去。根據(jù)模型計(jì)算，2010年的世界能源消費(fèi)規(guī)模較目前可能增長２０％一25%。受此影響，屆時(shí)二氧化碳的排放水平將比工業(yè)革命前翻一番，地球表面平均溫度也將上升l℃～3。５＇:12。這比過去1萬年中發(fā)生的變化還要迅速得多。(2)水環(huán)境惡化。同大氣的溫室效應(yīng)一樣，水環(huán)境的惡化也是２1世紀(jì)全球人類生存所面臨的重大挑戰(zhàn)之一.這一挑戰(zhàn)主要來自淡水資源的短缺和水生生態(tài)環(huán)境的破壞兩個(gè)方面.總體而言,淡水資源的短缺是由先天發(fā)育和后天發(fā)展兩個(gè)條件的合成結(jié)果而造成的.從世界范圍看,淡水資源的供應(yīng)是充分的。但是,由于淡水資源的時(shí)空分布極不均衡,特別是與人口的分布狀態(tài)極不吻合，因此,淡水資源的不足就成為大多數(shù)地區(qū)和國家發(fā)展的制約因素.很明顯，淡水資源的短缺是資源供給能力和需求之間失衡的必然結(jié)果。根據(jù)聯(lián)合國淡水資源短缺的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，世界上有1/３以上的人口面臨中等至嚴(yán)重缺水。據(jù)估計(jì)，到2０25年時(shí),中等和嚴(yán)重缺水的人口將增加到世界人口的2／3,嚴(yán)重的問題還不止于此。水污染使許多可利用的水資源被破壞,極大地加劇了水資源短缺地區(qū)問題的嚴(yán)重性.目前,許多發(fā)展中國家正面臨著各種水污染問題，如富營養(yǎng)化、重金屬、酸性、難降解有機(jī)污染物(ＰＯP3）等，更不用說未經(jīng)處理的大部分生活污水。這種情況在快速城市化發(fā)展地區(qū)顯得尤為突出.更加糟糕的是，作為城市用水主要來源之一的地下水,同樣沒有逃脫被污染的厄運(yùn)。遺憾的是，建立在礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用基礎(chǔ)之上的礦業(yè)開發(fā)、礦產(chǎn)品加工和制造業(yè)生產(chǎn)恰恰是地下水的最大污染源。從全球范圍看，淡水系統(tǒng)（河流、湖泊和濕地及生長于此的多樣化生態(tài)群落)是相當(dāng)有限的.這些系統(tǒng)的面積只占地球表層總面積的l％。盡管如此,淡水系統(tǒng)又是地球上各類系統(tǒng)中最具生命活力、動(dòng)植物種群最為繁茂、物種數(shù)量最多的一種。淡水系統(tǒng)除了擁有豐富的生物資源外,對(duì)人類的發(fā)展同樣是至關(guān)重要的。實(shí)際上,無論是在農(nóng)耕時(shí)代。還是在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)代,大多數(shù)內(nèi)陸及沿海城市都是在江河流域或是湖泊區(qū)域內(nèi)發(fā)育和成長的。然而，在進(jìn)人大規(guī)模礦產(chǎn)資源開發(fā)和使用時(shí)期以來，為了農(nóng)業(yè)灌溉、城市生活、改善航道和能量獲得所進(jìn)行的各類水工建設(shè)，特別是大壩和運(yùn)河建設(shè)，使淡水系統(tǒng)蒙受巨大的損失.據(jù)世界銀行統(tǒng)計(jì)，1９50年世界上有５270座大壩,到１9８0年便上升到了近３6500座.與此同時(shí)，因航運(yùn)而改造的河流數(shù)目也從19０0年的不足9000條增加到近50萬條.這些水利工程設(shè)施建設(shè)的影響不僅徹底改變了淡水系統(tǒng)的動(dòng)力循環(huán)方式,而且直接破壞了水生系統(tǒng)多樣化物種及人類自身的生存環(huán)境（圖l一8）。圖1—8因開發(fā)航道而改造的天然河道長度(1680~1９8０年)資料來源:Ｊ．B.Ａbramｏvitz．１996．Ｉmp～eｄＷａt(yī)er,ImpoveriｓｈｅdFutuｒｅ:kDeｃｌiｎe0ｆFｒesｈwatｅｒＥcosｙｓt㈣.Ｗo(hù)rldwaｔｃｈPａｐerN0．128,Ｗo(hù)rldwatchnstiｔｕte，waｓｌlin鯽,D。c．)（3)固體廢棄物.與其他自然資源要素相同，礦產(chǎn)資源的開發(fā)和利用涉及到了人類社會(huì)生產(chǎn)與生活的整個(gè)過程。因此,固體廢棄物的排放也就貫穿于礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用的整個(gè)過程。從資源開發(fā)的角度看，目前全世界每人每年直接消耗的礦產(chǎn)資源數(shù)量在2。１6噸。如果考慮到由于資源開發(fā)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)所造成基礎(chǔ)開發(fā)與水土流失的隱性消費(fèi)物在內(nèi)的話，那么人均每年的礦產(chǎn)資源總消耗數(shù)量將達(dá)到4—42噸以上。例如,在德國,為每一個(gè)公民生產(chǎn)一年消費(fèi)所需的能源,要搬走和回填29噸以上的巖石及表土，這當(dāng)然不包括燃料本身的搬運(yùn)及其造成的污染。由于礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中（如采掘、表土移動(dòng)、流失等)所產(chǎn)生的這種隱性消費(fèi)物不作為可供購買的商品進(jìn)入經(jīng)濟(jì)過程，因此也就不能進(jìn)人國民經(jīng)濟(jì)核算體系中來,所以，這種隱性消費(fèi)往往會(huì)被忽略。然而，實(shí)際上這些隱性消費(fèi)物的數(shù)量卻通常能占到礦產(chǎn)資源總消耗量的7５%以上。就礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響而言,如此龐大數(shù)量的隱性消費(fèi)物對(duì)環(huán)境的影響是極其重要的，因?yàn)檫@種隱性消費(fèi)物實(shí)實(shí)在在地存在著，其對(duì)環(huán)境變化所產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的預(yù)料(表1—２).從資源開發(fā)和利用的角度看，生產(chǎn)與生活垃圾對(duì)人類生存環(huán)境的影響似乎更為直接和明了，因?yàn)檫@類固體廢棄物主要來自于高密度人口集聚的城市地區(qū)。由于工業(yè)化和城市化進(jìn)程的空間差異，目前發(fā)展中國家和發(fā)達(dá)國家的城市人均固體廢棄物（垃圾）每年的產(chǎn)生量為0.２。1．５噸。隨著合成材料使用量的增長，城市廢棄物的有毒物質(zhì)成分出現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。因此，對(duì)這些固體廢棄物進(jìn)行無害處理的成本也隨之上漲，每噸大約需要2萬美元左右。如果采取簡易的堆存和填埋方式，則會(huì)置城市于垃圾的包圍之中,這恰恰是發(fā)展中國家城市地區(qū)的一種常見情景。表１—2主要礦業(yè)生產(chǎn)部門的基本環(huán)境影響部門大氣水土壤,土地化學(xué)制品(無機(jī)和有機(jī)化合物,不包括石油產(chǎn)品)顆粒物、S0２、NOｘ、CＯ、CＦC,、VOC。和其他有機(jī)化學(xué)品氣味的排放1．生產(chǎn)用水和冷卻水使用２．有機(jī)化學(xué)品、重金屬、懸浮性固體物、有機(jī)物質(zhì)及PcB8的排放1.化學(xué)生產(chǎn)廢料處理２。空氣和水污染處理產(chǎn)生的污泥處理問題水泥、玻璃、陶瓷1.水泥：粉塵、NOx、C0２、鉻、鉛、ＣO2．玻璃：鉛、砷、Ｓ02、釩等3．陶瓷：二氧化硅、S02、NＯｘ、氟化物油和重金屬污染的生產(chǎn)用水排放1.原材料的提取2．金屬和廢物造成土壤污染的處理問題金屬和礦物開采１。生產(chǎn)及運(yùn)輸中的粉塵排放2．凈礦砂干燥時(shí)產(chǎn)生的金屬排放1。高酸性廢礦水對(duì)地表及地下水的污染2．金屬采掘中所用的化學(xué)品污染1．大規(guī)模的地表破壞和侵蝕２．熔煉廢渣造成的土地退化鋼鐵1．S02、C０2、硫化氫、P砒、鉛、砷、鎘、鉻、銅、汞、鎳、硒、鋅、有機(jī)化合物、PCDDdPＣ—ｎil、PCB，、粉塵、顆粒物質(zhì)、碳?xì)浠衔铩⑺犰F的排放2．接觸紫外線和紅外線輻射、電離輻射1。生產(chǎn)用水的使用２．有機(jī)物質(zhì)、焦油和油、懸浮性固體物、金屬、苯、酚、酸、硫化物、硫酸鹽、氨、氫化物、硫氰酸鹽、氟化物、鉛、鋅的排放爐渣、污泥、油脂殘?jiān)?、碳?xì)浠衔?、鹽、硫化物、重金屬、土壤污染和固體廢棄物處理問題有色金屬冶煉顆粒物、Ｓ02、Ｎq、CO、硫化氫、氟化氫、鋁、硒、鎘、鉻、銅、鋅、汞、鎳、鉛、鎂、PAHs、氟化物、二氧化硅、錳、炭黑、碳?xì)浠衔?、氣溶膠的排放1．含有色金屬的洗滌溶劑用水2。含有固體、氟、碳?xì)浠衔锏臍怏w洗滌劑廢水排放1．排放出的各類精選的尾礦處理2。污泥、電解電池涂料所產(chǎn)生的土壤污染和廢物處理問題部門大氣水土壤，土地煤炭開采與初加工1.采掘、儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)生的粉