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资源储量
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有些地区蕴藏很多资源，而其他地区相对较少。然而，没有哪个工业化国家拥有支持它所需的所有资源。美国有丰富的矿藏，但是有些矿产——例如锡和锰——要依赖其他国家。对实际上稀缺或可能稀缺的关键性非可再生资源，最好进行未来可用性的预测。例如，我们需要知道，地球上还剩下多少石油，我们能继续使用多久。
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任何回答只能是一种估计。而且由于各种理由，这种估计是难以做出的。开采揭示了某种矿产的存在，但是我们没有可靠的方法知道，还有多少未被发现。再者，我们对构成一种有用资源的组成的定义，依赖于当今的经济和技术条件。如果这些条件变化了——例如，提取和加工矿产有可能变得更有效——我们对储量的估计也将变化。最终，答案部分地依赖于资源被利用的速率。但是，想要比较确切地预测被利用的速率是不可能的。如果发现了成问题的资源有代用品，现有的利用速率可能下降；如果人口增长或者工业化对资源的需求增大，利用速率就有可能上升。
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图5.4举例说明一种估算储量的有用方法。设想大长方形包含着一种资源的总储量，即存在于地球内或地球表面的全部资源。该资源的某些矿床已被发现，在方框中表示为“已鉴定储量”；尚未探明的矿床，称为“尚未探明的储量”；应用现今技术在经济上可采的矿产标记为“经济储量”；而“次经济储量”是由于种种理由（品位不够高，开采后处理费用高，开采不到等）而没有吸引力的已鉴定储量。
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图 5.4 可变的储量定义。已证实或可用的储量，由已被鉴定的以及在现有价格和技术下可开采的数量构成。X表示经济上有吸引力，但尚未被发现的数量。Y表示已鉴定，但经济上尚无吸引力的数量。Z表示尚未发现，即便现在被发现也无吸引力的数量。
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资料来源：General classification of resources by the U.S. Geological Survey.
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图中只有深色表示的部分可以恰当地被称为已证实储量（proved reserve），或者可用储量（usable reserve），即从已知矿床中能够被有利可图地开采的资源数量。这些都是已被鉴定以及在现有经济和运作条件下可开采的数量。如果资源中有新的矿产被发现，储量的等级将向右方移动；随着技术改进或者产品价格上升，储量边界可下移。例如，如果发现了经济的开采方法，那么在1950年没有被考虑为储量的矿产在2010年可以变成储量。
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5.2 能源资源与工业化
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虽然人们依赖蕴藏在生物圈里各种各样的资源，但能源却是“主导资源”。我们利用能源使所有其他资源为人类所用（见“什么是能量？”专栏）。没有能源，所有其他资源将存留在原地，不可能被开采、加工和分配。当水变得稀缺时，我们利用能源从较大深度处抽取地下水或者从江河引水和建造渡槽。同样的，在面对贫瘠土壤管理的情况下，我们投入化肥、农药和农具等能源来增加产量。通过能源的使用，把原材料转化为商品以及服务的绩效都远远超过任何个人所能做到的水平。而且，应用能源可克服人类开发的物质世界的不足。高质量的铁矿可能被耗尽，但是通过广泛应用能源，可以将岩石中含量极低的铁提炼、富集以供工业利用。
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专栏 5-1 什么是能量？
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人们借助非生物能源建立了发达社会。能量（energy）——做功的能力——不是势能（potential energy）就是动能（kinetic energy）。势能是被储藏的能量，当被释放出来时，处于一种能被利用做功的形式；动能是运动能，所有运动中的物体都具有动能。
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设想一座水库蓄满了大量的水，水就是势能的储藏库。当水库大坝蓄水的闸门打开时，水汹涌流出，势能就变成了动能。它能被利用做功，例如驱动发电机。能量没有消失，只是从一种形式转变为另一种形式。
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遗憾的是，能量的转变并不是完全的。并非水的全部势能都能转变成电能。有些势能常常转变成热量然后消失到周围环境中。能源效率就是我们如何能很好地将能量从一种形式转变成另一种形式而没有浪费——即生产出来的能量与生产过程中所消耗的能量之比。
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能源可以用多种方法提取。人类本身就是能量的转换者，从蕴藏在食物中的能量获取燃料。我们的食物来源于植物通过光合作用而储存的太阳能。实际上，几乎所有能源都是当初太阳产生的能量的储存库。其中有木材、水、风和化石燃料等。人类已经不同程度地利用了其中的每一种。农业社会之前，人们主要将储藏在野生植物和动物中的能量作为食物，不过也开发了某些工具（如矛）和养成了开拓能源基地的习惯。例如，人们通过火来取暖、做饭和清理林地从而增加自己的能源。
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定居性的农业社会发展了技术以利用越来越多的能源。动植物的驯化（domestication），利用风力（wind power）推动船只和风磨，利用水转动水轮，这些都扩大了能源的基础。在人类的大部分历史中，木材是主要的燃料来源。甚至在今天，世界上至少还有一半的人将木材作为燃料烹饪和取暖。
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然而，正是在从可再生资源到非可再生矿物的过渡期中，主要的化石燃料激发了工业革命，使得第6章所讨论的人口增长成为可能，并且给予一些地区远超过其未使用非生物能源时所能达到的人口承载力。在工业化国家，个人和国家财富的大量增加，在很大程度上是建立在煤、石油和天然气的经济基础上的。这些能源被用于供热、发电和开动机器。
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能源的消耗与工业化生产和个人财富的增加密切相关。一般来说，能源消费水平越高，人均国民总收入就越高。能源消耗与经济发展的这种相互关系表明了各社会之间的基本差异。能承受大量能源消耗的国家，就可以继续扩张他们的经济和提升人民的生活水平。那些无法获得能源、或者承受不起能源消费的国家，他们的经济发展远景与那些发达国家的差距日益加大。
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5.3 非再生能源
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原油（crude oil）、天然气和煤构成了工业化的基础。图5.5表明了美国过去的能源消费格局。大约1885年之前，燃烧木材提供了大部分的能源需求。从1885年起，煤炭上升到主要地位。由燃煤满足的能源需求所占比例大约在1910年达到顶峰。之后，石油和天然气逐渐取代了煤炭。如图所示，化石燃料作为能源在最近100年占据绝对优势，2005年占美国全国能源消费的90%左右。
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图 5.6 （a）石油主要生产国。2004年这8个国家生产了世界石油的56%。石油输出国组织成员国以星号标注，共占2004年石油生产量的41%。（b）石油主要消费国。这里只表示了6个国家。每国在2004年消费了世界石油的3%或更多。
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资料来源：Data from The BP Statistical Review of World Energy, June 2005.