突然發現米蘭的一個問題

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認識地球保護環境

                    ——訪國際地科聯主席張宏仁

  國際地科聯主席張宏仁認為，地質學發展的關鍵是社會需求，現在許多國家正在探索新的出路。礦業的需求、環境的需求對地質學的發展都很重要，其中環境是很有意義的一個方面。

  張宏仁說，許多人認為，地質學是研究固體地球的，與大氣層沒有多大關系，這其實是一個誤解。過去的大氣層已經不留痕跡地被現代的大氣層全部代替，而有關地球大氣層歷史的信息卻被“固化”在地殼中。正是地質學的研究向人們揭示了第四紀的氣候史，特別是“冰期”和“間冰期”的細節。也正是地質學的研究，證實了塞爾維亞數學家米蘭科維奇推論的氣候循環的存在。米蘭科維奇1920年根據理論計算提出，每22000年地球轉動的擺動有輕微的變化，每隔100000年地球圍繞太陽的軌道有變化，近乎圓形的軌道變得更橢圓了，使地球離太陽更遠。米蘭科維奇還發現，每41000年地球的自轉軸傾角變化，使得南半球或者北半球離太陽更遠。半個多世紀，他的假說一直沒被當回事。直到後來人們研究洋底沉積物鑽探巖心中反映海水表面溫度的放射蟲類型和有孔蟲石灰質殼氧同位素反映的古冰蓋消長時，才為米蘭科維奇的假說找到了證據。人們把米蘭科維奇周期與近幾百萬年的冰期聯系起來。這個問題至今仍有爭論。它涉及今後地球氣候的大趨勢究竟是變暖，還是變冷，答案仍然要地質學提供。

  國際上關注的溫室效應研究，也離不開地質學。地質學家發現，在地球誕生的初期，大氣層的二氧化碳含量也很高。大氣環境不適合多數生物的發展。後來，早期的生物把大氣層中絕大部分碳“固化”進碳酸鹽巖（主要是石灰巖和白雲巖）。人類活動對環境影響最大的當數化石燃料的燃燒。化石燃料實質上是地質歷史上幾千萬年乃至上億年大自然積累的太陽能和固化的碳。人類在幾百年內把它開發釋放出來，不能不對環境產生嚴重的影響。其中，有一個問題比較難解決，那就是二氧化碳排放。近年來，人們開始關注“封存”二氧化碳技術的研究，其中以將二氧化碳灌注到地下較有前景。挪威1991年在世界上首開先例，向大量排放二氧化碳的企業（如燃煤電廠）征收聯邦稅，每噸二氧化碳收55美元，以後又擴大到海上石油天然氣生產排放的二氧化碳。從1996年起，挪威國家石油公司每年向地下灌注約100萬噸二氧化碳，每年節約稅金支出5500萬元。二氧化碳的地下灌注涉及的地質研究包括地球物理、地球化學、地下流體動力學等。

  張宏仁說，淡水資源與地質學也有密切聯系。淡水和空氣一樣是人類生存不可缺少的。從淡水資源的角度看，無論地表還是地下，都是同一個淡水資源長流的片斷。淡水在地下流與在地表流，差別的重點不在水本身，而在介質，即地表水體與地下水含水層的差別。地表水體傳導水的能力很強，但存貯水的能力有限。地下水含水層則相反，傳導水的能力較差，但存儲水的能力很強。因此對兩者各自揚長避短，可以實現淡水資源最佳調配的目的。舉例說，為了緩解華北淡水資源的嚴重供需矛盾，南水北調是必要的；然而，長距離輸水，如果在終端缺乏足夠的緩沖庫容，一旦出了問題就很麻煩，修建平原水庫是不可行的。看來，充分利用地下庫容是唯一出路。

張宏仁認為，地質學在固體地殼方面的重要性也是不言而喻的。各種礦產資源的勘查、各種工程建設都離不開地質學。與地質學有關的另一個重要方面是地質災害防治。總之，人類生活在地球上，要保護好環境，就必須正確認識地球，掌握地質學的知識。地質學家更應當為保護環境作出應有的貢獻。

要用新視角研究地球系統

                           ——劉東生院士話地球科學研究

中科院院士劉東生是著名地質學家、環境地質學家，在黃土研究等領域作出過傑出貢獻。他認為，要用新視角研究、考察地球系統。

  劉東生說，從整個地學界來看，為社會提供資源保障、環境保障是今後地質學的共同任務，二者不可偏廢。非常高興地看到，我們國家的地質研究、地質工作已涉足自然災害預報、自然環境調查、農業土壤調查、城市環境調查等領域，這些工作和一個地區的礦產資源調查、評價工作結合起來，就更全面了。社會發展需要地質學，地質學對社會有較大影響，我非常贊成地質學與社會結合。從這個角度看今後地質學的發展中，我們要研究人類對地球環境的影響，應認識到人類的作用對於地質環境、地質演化是一股不能忽視的力量。如對全球變化的影響：據估計，如果氣溫上升1攝氏度，海平面就升高10厘米，而全球3／4的大城市和40％的人口都集中在離海岸60公裡以內的地區。至於對生態環境的破壞和影響，更難估計。有人說，生態環境的價值可以估算。印度一位學者提出，把一棵50年的樹產生氧氣、吸收有毒氣體、防止大氣污染、增加土地肥力、增加土壤水分以及為鳥類和獸類提供繁殖場所等六項作用加起來，得出的生態效益是19．6美元。在我國神農架保護區，50年以上的樹有50萬株，照這樣算的話，神農架這個地區就自然資源本身來說，生態效益大於1000萬美元。可現在這個地區仍比較貧困，對於這樣的問題，我們應該更加注意。

  地球環境問題現在已經成為全球經濟社會可持續發展的主要障礙。《寂靜的春天》這本書在20世紀60年代出版，被人們稱為人類對環境的新的覺醒。這本書的出版，在促進環境、人文科學發展的同時，也促進了自然科學的前進。幾十年來，環境科學的研究在空間范疇表現為從治理“三廢”擴大到保護區域環境，一直到考慮對全球性變化進行研究；在時間范疇表現為對現代物理化學生物過程進行分析，進而試圖對人類和這個星球的未來有所預見，同時也大大提高了人們對環境演化及其機制的一個重要方面——人類驅動的現實意義的認識。

地球環境是一個非常復雜的系統，各圈層之間的相互作用在時間和空間維度上都無比精確，事實告訴我們，人類活動已經成為一種重要的地質應力。現在，我們需要從新的視角來考察今天的地球系統。

節約資源大有可為

                ——陳毓川院士談礦產資源利用

  建設節約型社會、提高資源利用效率正逐步成為社會共識。中國工程院院士、著名礦床學家陳毓川在“世界地球日”前夕接受記者采訪時呼吁人們節約利用好不可再生的礦產資源。

  陳毓川說，總體而言，中國是個礦產資源豐富的國家，已發現171種礦產，已探明儲量的有158種。我國約有100多種礦產可以自給，其中大部分是非金屬礦產。我國大概需要使用20多種國外礦產資源，特別是一些關系國民經濟發展的大宗礦產、支柱性礦產，資源不能保障需要，如石油和天然氣，特別是石油，顯而易見是不夠的。我國鐵礦探明資源儲量500億噸，鐵礦石平均品位33％，國外鐵礦石品位一般達50％才開采利用。我國鐵礦石品位低，而且還有一部分目前還不能利用，因此富鐵礦是我國的短缺資源。我國的銅礦，探明儲量1800多萬噸，大概占世界儲量的5％，問題是我國的銅礦礦山小。我國世界級的超大型銅礦只有兩座：江西德興銅礦、西藏玉龍銅礦。德興的儲量是500多萬噸，玉龍是700多萬噸。而智利的丘基卡塔多銅礦若按0．7％的品位圈定，儲量有1億噸；若按0．79％圈的話，有5000多萬噸。這個礦去年生產銅金屬67萬噸，同年我國全國銅礦山產銅58萬噸。鉻鐵礦，在西藏、新疆有一些，基本上靠進口。錳礦，主要是碳酸錳，平均品位22％，屬貧礦，也需要大量進口。還有鉀鹽，作為固體礦產的鉀鹽在雲南有一點，我國主要開采的是青海、新疆的鹽湖鉀鹽，目前鉀鹽主要靠進口。我國煤炭雖然資源量很大，但可供投產建井用的精查儲量太少，大概500億噸（有說300億噸，也有說900億噸）。問題的關鍵是，煤炭資源浪費太大，開一個礦丟一個礦，甚至更多，一些小礦的回采率只有15％。總之，中國礦產資源大部分可以自給，但大宗的、影響國民經濟發展的一些礦產資源不足。

  陳毓川說，要解決礦產資源供應保障問題，辦法無非是開源與節流。開源，一是在國內找，加大地質勘查力度；二是利用國外資源：買礦，最好是期貨，或者組織隊伍、支持企業到國外去找礦、開發。

  陳毓川說，解決礦產資源要特別注意節流，我國應把節約資源放在第一位，這方面大有余地，也大有可為。具體來說，第一，要加強資源管理。通過管理節約資源，在國內是很重要的措施。一個礦不能好幾家開，否則易造成資源浪費，又造成不安全隱患；大礦要大開不能小開；嚴禁亂采濫挖；要提高准入門檻，要有資源利用、環境保護、最低開采規模等要求。

  第二，提高開采回采率、選礦回收率。以煤炭為例，現在煤炭資源的開采回采率低，國有大礦回采率為50％左右，地方國有礦山一般為30％左右，鄉鎮個體小礦一般為15％左右。這裡有管理問題，也有技術問題。要搞兼並，搞大型開發，建設大型煤炭基地，提高技術含量，從而提高開采回采率。不只煤炭，其他礦種也都需要提高開采回采率。只要組織好，管理好，回采率問題不難解決。

選礦回收率，這裡有科技難題，是一個科技攻關問題。舉個例子，中國磷礦，量很大，但大部分是膠磷礦。膠磷礦選礦是難題，我國至今還沒有完全攻克。再如錳礦，我國大部分是碳酸錳，粒度細、選礦難。鐵礦也如此，有一種叫寧鄉式鐵礦的赤鐵礦礦床，是鲕狀結構。法國對這種鐵礦的選礦攻關成功了，可我國始終沒有過關，至今這種鐵礦基本放著沒有動。這裡面問題較多，要進行地質研究，礦物結構分析、礦物之間內部關系研究，以及工藝流程設計、選礦機械制造研究等，是一門專門的學問。目前我國金屬礦山選礦回收率與國外平均差10～20個百分點。要不斷提高我國的選礦能力，堅持不懈地開展科技攻關。

  第三，推進礦產資源綜合利用。中國有色金屬礦山的綜合利用是大事。我國有色金屬礦山一個特點是，礦石中不只蘊含一種元素，而是包含多個金屬元素，如鉛鋅礦中有銀、鍺、铟、镉等。中國有很多伴生、共生礦床，其中實行綜合利用的大約有1／3。在這1／3的礦山中，資源綜合利用程度也就是20％左右，而國外資源綜合利用水平要比我們高20～30個百分點。我們與先進水平的差距非常大。

  第四，促進資源循環利用。這是節約資源的重大措施。如已開展廢舊金屬的回收利用，包括鋼、銅、鋁、鉛、鋅等。以廢鋼為例，美國廢鋼回收利用量占其

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