『壹』 地球上的資源能用多少時間
有兩種說法:
聯合國把2008年命名為「國際地球年」，我國是提案國之一。「地學為社會服務」是本次地球年的行動口號，它旨在讓人們意識到，地球資源並不是無窮無盡的，相反，將比任何時候都更加珍貴。一切資源都將逐漸耗盡嗎?先是石油，然後是煤炭，最後是金屬?
地球的礦藏在皮膚里
地球的半徑大約為6370千米。在海底，從地表到5—8千米深處是堅硬的玄武岩層；而在大陸，從地表到30~70千米深處是較松軟的花崗岩層。
究竟是什麼原因。使得一些礦藏、原材料在某些地區大量積聚。從而得以被開采?
以金礦為例。地殼中金元素的含量只0．0000005％。如果金元素被平分在世界各地，開采它們就是不可能的，它們必須富集在某一個地方。其他大多數的金屬也是一樣。金元素能以不同的形式出現。因此人們可以通過熔煉或其他的一些物理化學手段將其分離出來。金元素有時甚至能溶於水。穿過石間縫隙。形成新的礦物。自然金常常形成於石英礦中。
石油是一種高溫、柔韌、高度腐蝕的濃稠體，它的產生需要具備很多條件。有機物、浮游生物、微小的海洋動植物必須在腐爛前沉積在海洋洋底。並快速與無機物混合，形成一種深海沉積物。這種沉積物逐漸變硬，成為所謂的母岩，並在高溫高壓的條件下沉陷軟化。這種過程通常發生在距海面2~4．5千米深的地方。新產生的石油比母岩輕，逐漸向上移動。此外還需要儲藏岩用來保存石油，當然還需要一層岩石作為遮蓋。防止石油外泄。在不同的地質時期，這些條件極不均勻地分布於地球表面的各個地方。
石油儲備的真實性
石油的價格已經達到了147美元／桶的價位；中國已經開始對柴油進行計劃供應；國際能源機構第一次發布了石油供應危機的消息；委內瑞拉總統查韋斯聲稱，如果美國發動新的戰爭，石油價格將上漲至每桶200美元……這一切，都是2007年冬季的真實情況。
現在真的已經達到原油開採的頂點了嗎?石油地質學家休伯特對於美國甚至整個世界的石油採掘量不會再增加的預言是否成真?
馬里昂?金?休伯特是殼牌公司一位傳奇的地質學家。在1956年的一次大會上。他做了關於美國石油儲備的調查研究報告，向與會者們呈示了他的「休伯特曲線」。預言美國的石油開采將在1971年到達頂峰。然後開始走下坡路。休伯特的預言遭致一片憤怒的反對聲。但被現實證明是正確的。1970年後，美國的石油產品開始逐年遞減。
尤爾克?辛德勒是德國路德維、希?博爾科系統技術咨詢公司的研究員，他和他的小組一直關注著世界石油的生產情況。他在研究報告中得出這樣的結論：「原油年產量自2006年就一直在衰減。」從上世紀80年代，以科威特、沙烏地阿拉伯、伊朗、伊拉克為首的海灣石油輸出國就不斷上調各自的石油儲備數據，之所以這樣做，是因為從20世紀80年代開始，OPEC組織把每個國家的石油儲備和開采份額掛鉤。誰的儲備多，就被允許生產更多的石油產品。阿聯酋曾把它的儲備量從310億桶』下子提高到920億桶。
一些環境組織成員和行業退休人員對石油輸出國的欺騙手法進行了抨擊。國際能源機構經濟主管法提赫?比羅爾在接受《世界報》采訪時回答了令人棘手的問題：那些石油國家所提供的石油儲備報告的可信度到底有多大?「我沒有官方的根據，說這些報告是不可信的，」比羅爾說，「但是我們有權知道，按照國際標准，有多少石油是我們還能利用的。」現在，很多人都開始意識到。石油作為最重要的燃料。在短短幾代人的時間里就被耗去了大約一半。
淘金魔掌伸向油砂
如果石油被耗盡。是不是一切都完了?人們對不同尋常的石油寄予了什麼厚望?專家把油頁岩、油砂等也稱為典型的石油品種，但開採的成本較高。開採油砂取油，一桶的價格在15~20美元之間，而在沙烏地阿拉伯，開採石油的價格僅為l～2美元。然而。當石油價格上升到70、80甚至90美元一桶的時候，這筆花費便顯得微不足道了。可見，石油價格對石油儲備以及開采方式兩者的平衡有著重要的影響，人們可以從加拿大北部亞賽巴斯卡油砂來了解這一點。
在亞賽巴斯卡，這些年開始了一股淘金熱潮，亞賽巴斯卡河沿岸城市麥梅里堡是開採油砂的中心，這里的居民數量從十幾年前到現在增加了近7萬人。房地產價格暴漲，達到了州府埃德蒙頓的水平。導致這一淘金熱的原因在於一種從原油、沙粒和水中分離出來的混合物。在這條瀝青帶上，儲藏著大約17億桶這樣的混合物，算得上世界第二大原油儲備地了。「我們擁有能源」成為麥梅里堡居民最自豪的寒暄用語。
麥梅里堡居民的生活希望，對於環境保護者來說卻是一場災難。在充滿原油的沙地上充斥著大型挖土機和重載卡車。原油首先要通過炙熱的蒸汽被液化，之後加人溶劑進行萃取，這需要消耗巨大的能量，對環境來說也是個極大的負擔，因為整個開采過程中產生的大量廢渣都被傾倒在低窪地中。如今，僅僅把水燒沸這一環節就需要消耗加拿大大部分的天然氣能源。若想開采完這里的原油，人們必須建立一座原子能發電站。
這一例子清楚地說明，提高原油價格並非人們想像的那樣可以保護環境，相反，一桶油的價格越高，人們想方設法進行開採的沖動就越大。諾貝爾和平獎得主阿爾?戈爾把開採油砂比作是患上了毒癮。「這真是瘋了。」他在接受采訪時說，「每獲得一桶原油所投入的天然氣量，能保證一個家庭4天的供暖。」
節能和回收是生存之道
除了原油之外，其他一些地下資源在過去的幾年間也經歷了類似的漲價。不論是銅、鐵、鋅、鉑、金，許多金屬礦石都經歷了一次價格拉力賽。鐵礦石的供應價格自2002年以來翻了3番，銅礦石的價格比幾年前貴了5倍。報紙上，偷盜鋼材的報道不計其數，這在幾年前都是難以想像的。
35年前。時任麻省理工學院教授的丹尼斯?米道斯寫了著名的《成長的極限》，書中預言：地殼中蘊含的各種資源，包括石油，都將逐漸被耗盡。不幸的是，專家們後來解除了這一警報，他們認為，從地質學觀點來看，地球上的金屬資源是無窮的，金屬原材料如鐵、鋁和銅都是取之不盡、用之不竭的。然而。盡管地殼的5％由鐵元素組成，8％由鋁元素組成。但目前為止這些豐富的礦藏仍難滿足人類日益增加的需求。
德國環保學者、化學家邁克?布朗嘉特倡導一種能提高原材料回收率的做法。他研發出一種辦公椅。它的製作材料能重復利用60次而沒有質量的損耗。
對於石油、天然氣以及煤這些燃料。想要回收是件很困難的事。可行的辦法就是節能，特別是交通行業存在著很大的潛力。綠色和平組織的能源專家安德里?波林認為，『『從技術層面上講。在未來10年裡將汽車的耗油量減半是完全有可能的。」油價的下跌。最終將改變全球經濟，更有優勢的燃料將成為全球經濟的基礎。
沒有油的世界
當石油危機到來時。世界會變得怎樣?一些人認為會帶來諸如股票暴跌、市民暴動、搶劫、飢荒等一系列的災難場景；另一些人則認為，這將是一個從舊能源向新能源逐漸轉變的過渡期。綠色和平組織警告說，燃料的一些加工過程會給環境造成災難性的後果，國際社會對於所有常規以及非常規的資源使用都應該有明確規定。
由於許多原油經營者和政治家根本不願意想像一個沒有油的世界，上述的設想還很不切實際。德國暢銷書作家安德里亞斯?埃斯克巴赫在他的小說《燃油殆盡》中，描述了北美洲同歐洲相比，原油的衰減會造成怎樣不同的影響：在美國，人人為了生存而斗爭的場面要比在歐洲激烈得多。
在書的最後，作者描述了十幾年後到叔叔家做客，餐具都是塑料的。從石油中提煉的人工材料製成的產品都成了珍品，人們只有在特殊的場合使用。侄兒問叔叔：「真的像爸爸說的那樣，你們早就把油用完了?」
統計數據表明，目前世界上75％的能源來自於礦物燃料的燃燒，而這些燃燒是人類最大的健康污染源，也是地球溫室效應的罪魁禍首。火力發電、交通運輸和各種加熱過程都需要燃燒大量的煤炭、石油、柴油、汽油和木製品，在燃燒過程中，這些礦物燃料會排放大量的有害氣體顆粒，導致人類呼吸系統障礙和癌症。從全球角度來看，目前全球面臨的最嚴重的環境問題之一，就是溫室氣體在大氣當中的含量持續增加，這是導致全球氣候變化的最重要的原因。聯合國希望世界各國花大力氣進行可再生能源，包括太陽能、風能、地熱能源、生物能源和水利資源的開發和應用，同時加大對現有礦物能源進行技術更新和改造，以減少有害氣體的排放。
科學家研究發現，在地表面幾千米處存在著溫度逾千度的灼熱岩石層，可以設想，火山爆發噴發出的火紅岩漿就源於此。科學家稱這種熱能為岩石地熱資源。如果能把灼熱岩石中的熱能取出變成電能，石頭也能發電。在此之前，科學家曾發明了利用水文地熱資源進行發電的方法，即把地下蒸汽或溫泉的能量轉化為電能，這種電能已佔總發電量的0．3％。如何把地下岩石中的熱能取出來發電，是許多能源專家長期以來的夢想。
英荷「羅雅·達奇舍」石油公司正計劃把這一夢想變成現實。不久前，該公司在薩爾瓦多組建了一個地熱財團，准備利用先進的工藝技術解決岩石地熱資源利用問題。根據這家財團的岩石地熱開發方案，工程技術人員將利用先進的勘探技術在薩爾瓦多尋找地下灼熱的岩石，然後通過鑽探技術建立水壓注入系統。利用這個系統，地面冷水能夠深入地下，並通過灼熱岩石轉化為熱水或過熱蒸汽返回地面，從而獲取熱能。在地面上再將熱能轉化為電能。按「羅雅·達奇舍」石油公司專家核算，他們能夠建造功率為2000－5000千瓦的岩石地熱發電站。
「羅雅·達奇舍」石油公司技術部經理達爾利說：「薩爾瓦多方案」是他們公司地熱利用宏偉計劃的一部分，公司計劃在未來五年內投資5－10億美元擴大岩石地熱開采規模，讓地下灼熱的岩石在不遠的將來成為人類主要能源之一。
太陽能
科學家預測，在10至15年內，地球上陽光充足地區將會出現大量太陽能熱電廠，向世界各國提供潔凈電能。
20世紀初，研究人員就開始在屋頂採用槽式聚光鏡獲取能源：先將黑色管子里的油加熱到400攝氏度，當油流過熱交換器時，將水蒸發成蒸汽，然後用蒸汽來推動渦輪發電機。隨著時間的流逝，在研究人員不斷努力下，太陽能發電技術獲得巨大改進。目前，槽式太陽能發電的轉換效率已經達到15％，也就是說1／6的入射光能可以轉換成電能，而太陽能電池板的轉換效率只能達到10％。80年代末，美國研究人員在加利福尼亞建成一座功率為354兆瓦的太陽能熱電站，它相當於一座中型熱電站。但是，槽式熱電站的劣勢是佔地面積大，它需要一條長 150米 ，寬 6米 的槽，其發電成本是煤炭、石油或天然氣的3倍。
槽式發電並非是太陽能發電的唯一途徑，有工程技術人員採用了別的方案，如塔式發電。他們採用上百個單反射鏡（定日鏡）從東向西跟蹤太陽，反射鏡將太陽光束照射到塔頂的熱交換器上，交換器把吸收到的熱導入鹽溶液，加熱後的鹽溶液被泵到塔底，產生推動渦輪機的蒸汽。利用鹽溶液的方法雖說不錯，但溶液對管道和容器會產生腐蝕作用，為此，科學家准備用空氣替代鹽溶液，用空氣來傳導熱能。為解決空氣導熱性能差的缺陷，研究人員研製出一種「容積接收器」，其原理類似吸水海綿，可將空氣加熱至1200攝氏度。當熱空氣通過該接收系統時，系統吸掉空氣中的大部分熱量，並將加熱後的空氣直接鼓入渦輪機，推動渦輪機發電。該方案將來是否會取代槽式發電方案，目前還沒有定論。從理論上說，塔式熱電站的太陽能利用率可以達到25％。重要的是塔式熱電站還存在一定的技術問題，而槽式發電在技術上已經成熟。
去年9月，西班牙政府通過一項新的法令，將原來每度電價從3歐分提高到15歐分。為此，西班牙計劃於2004年建造一座歐洲最大的太陽能槽式熱電站。為提高太陽能的利用率，研究人員將吸附管內的油換成水，這樣既可以節省昂貴的油，還可以將水直接蒸發。但在用水代替油的技術試驗成功之前，吸附管內仍以油作為熱載體。從目前進展情況看，該技術有可能在5年內實現，屆時太陽能的利用率有望提高到20％以上。除成本低於太陽能電池板外，太陽能熱電站在太陽下山後仍能靠白天存儲的熱能來發電。存儲熱量需要儲油罐或裝載鹽溶液的容器，這就要求有大的場地。將來肯定會有比上述熱載體更好的介質，發現它們只是時間問題。總之，研究人員研究目標明確，近幾十年內大型太陽能熱電站將為人們提供若干個百分點的電能。
太陽能發電前景喜人，從目前看，太陽能發出的電每度為15歐分，盡管它的價格只是太陽能電池板發電的1／4,但它還是比用化石燃料發出的電要高，沒有可靠的財政資助難以維持。專家們倒是持樂觀態度，他們認為，10至15年後，太陽能熱電站發出的電可以降至5至7歐分，可形成與傳統發電展開競爭的態勢。
來自二氧化碳的能源
前不久，日本德島工業技術中心的納卡米希·亞馬薩基在美國新澤西州的一次化學工業會議上宣布，他找到了一種用二氧化碳在比較低的溫度和壓力下，生產出較重的碳氫化合物（例如有三個碳原子鏈的丙烷和有四個碳原子鏈的丁烷）的方法。由於汽油就是一類長鏈碳氫化合物，他的報告引起了很大轟動。
雖然亞馬薩基的研究還需要進行嚴格鑒定，但如果他能用二氧化碳生產更重的有5～12個碳原子長鏈的碳氫化合物，就有可能用二氧化碳生產出汽油。以前，許多科學家試圖用碳和氫混合生產碳氫化合物，但結果都不理想。因為這種實驗要在很高的溫度下進行，而且產量少得可憐。
現在，亞馬薩基把溫室氣體二氧化碳作為碳原子源，把鹽酸作為氫原子源來生產碳氫化合物。他將發電廠排出的二氧化碳氣體引入反應罐，並在反應罐中進行加壓和加熱，溫度約為 300攝氏度 ，壓力達100個大氣壓。對生產碳氫化合物來說，這樣的溫度和壓力是非常低的，然後將二氧化碳和鹽酸混合，此時的加熱加壓條件還不能得到碳氫化合物，於是亞馬薩基利用鐵粉作催化劑。目前，他用這種技術已生產出相當多的甲烷、乙烷、丙烷和丁烷，這些碳氫化合物在冷卻時以氣態形式排出，如果能改進催化劑的性能，就有希望生產出像汽油這類碳鏈更長的碳氫化合物，成為非常有用的燃料。
但如果這種技術不能生產更有價值的長鏈碳氫化合物，例如在室溫下呈液態的石油，它就不可能和現在的生物反應器相競爭，因為喜歡吃二氧化碳的細菌等微生物有一種特殊的才能，可使二氧化碳和氫產生碳氫化合物，能在生物反應器中產生甲烷。
宇宙能源
一位量子物理學家曾這樣描述「零點能」：「在自然界，完全真空就是沒有任何東西，但真空中實際上是充滿著忽隱忽現的粒子，它們的狀態變化十分迅速，以至於無法看到。即使是在絕對零度的情況下，真空也在向四面八方散發能量。」顧名思義，「零點能」就是物質在絕對溫度為零度下在真空中產生的能量。
為什麼在真空中會存在「零點能」呢？著名物理學家海森伯提出了「測不準原理」，他認為「不可能同時知道同一粒子的位置和動量」。科學家們說，即使在粒子不再有任何熱運動的時候，它們仍會繼續抖動，能量的情形也是如此。這就意味著即使是在真空中，能量還會繼續存在，由於能量和質量是等效的，真空能量就會導致粒子一會兒存在、一會兒消失，能量也就被科學家稱為「起伏」的狀態中誕生。
從理論上講，任何體積的真空都可能包含著無數的「起伏」，因而也就含有無數的能量。
早在1948年，荷蘭物理學家亨德里克·卡西米爾就曾設計出探測「零點能」的方法。
1998年，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室和奧斯汀高能物理研究所的科學家們，用原子顯微鏡測出了「零點能」。科學家們宣稱，宇宙空間是廣袤無垠而又高度真空的，真空「起伏」蘊含著巨大能量。
也許，在21世紀，科學家將會給人類帶來驚喜，宇宙空間將成為人類新的「能源基地」。可以說，宇宙將成為人類的「新油田」，會有無數的「鑽井平台」漂浮在宇宙中，「鑽取」真空中取之不盡的「零點能」，為人類未來生存和可持續發展提供新動力。
『貳』 地球資源的現狀
先說水資源。我國水資源總量為2.8萬億立平方米左右，居世界第六位，人均占水量為2100多立方米，只佔世界人均水平的四分之一，屬於缺水國家，全國600多座城市中就有400多座缺水。特別是西部地區缺水非常嚴重，一些山區地方連人、畜飲水都非常困難。
地球上的水，盡管數量巨大，而能直接被人們生產和生活利用的，卻少得可憐。首先，海水又咸又苦，不能飲用，不能澆地，也難以用於工業。其次，地球的淡水資源僅占其總水量的2.5%，而在這極少的淡水資源中，又有70%以上被凍結在南極和北極的冰蓋中，加上難以利用的高山冰川和永凍積雪，有87%的淡水資源難以利用。人類真正能夠利用的淡水資源是江河湖泊和地下水中的一部分，約佔地球總水量的0.26%。全球淡水資源不僅短缺而且地區分布極不平衡。按地區分布，巴西、俄羅斯、加拿大、中國、美國、印度尼西亞、印度、哥倫比亞和剛果等9個國家的淡水資源佔了世界淡水資源的60%。約佔世界人口總數40%的80個國家和地區嚴重缺水。目前，全球80多個國家的約15億人口面臨淡水不足，其中26個國家的3億人口完全生活在缺水狀態。預計到2025年，全世界將有30億人口缺水，涉及的國家和地區達40多個。21世紀水資源正在變成一種寶貴的稀缺資源，水資源問題已不僅僅是資源問題，更成為關繫到國家經濟、社會可持續發展和長治久安的重大戰略問題。