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地理学与生活（插图第11版） [:1705409675]
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煤炭
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煤是工业革命的燃料基础。1850—1910年，美国由煤供应的能量比例从10%上升到大约80%。虽然煤的消费由于对石油利用的扩大而降低，但是直到1950年（图5.5），煤仍然是美国最重要的国内能源。
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煤虽然是非可再生资源，但是它的世界供应量如此巨大，以致煤的预期资源寿命可能要以世纪来量计，不会是通常量计石油和天然气那样短得多的寿命。单美国就拥有2500亿吨以上的煤，这被认为是在现今技术下可开采的潜在经济基础。依现今的生产水平，这些已展现的储量将足够满足另外两个半世纪美国国内对煤的需求。
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就全世界而言，蕴藏量最大的煤矿，集中在北半球的中纬度地带，如图5.9所示。中国和美国这两个国家，最近许多年来在煤的生产中处于主导地位，占有世界一半以上的煤产量。自1990年以来，世界上对煤的利用处于比较稳定的状态，但是煤的使用有明显的地区性变化。煤的产量在美国有轻微上升，但在欧洲和原苏联各国，煤产量由于政府停止了对工业的补贴而下降。煤的使用在许多亚洲国家与地区继续增长（印度、印尼、韩国、中国台湾和日本）。中国的煤产量与消费自2000年以来由于经济快速增长而翻了一番。在美国和其他工业化国家，煤主要用于发电和炼制生产钢铁的焦炭。在欠发达国家，煤广泛用于家庭取暖和烹饪，以及用于发电和作为工厂的燃料。
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图 5.9 2005年1月各地区已证实的煤储量所占份额。主要含煤盆地集中在北半球。尽管这些含煤盆地面积很大，但是非洲和南美洲的煤却很少。2004年，中国是世界上最大的煤生产国和消费国，其次是美国。在“亚太地区”，几乎所有的煤储量都位于中国（12.6%），印度（10.2%）和澳大利亚（8.6%）三个国家。
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资料来源：Reserve data from The BP Statistical Review of World Energy, June 2005.
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煤并不是一种质量稳定的资源。它从褐煤（由原生的泥炭轻微压实而成），经由沥青质煤（软煤）到无烟煤（硬煤），每一级都反映有机质转变的程度。无烟煤有固定的含碳量，约在90%左右，水分很少。相反，褐煤水分含量最高，而碳元素含量最低，因而热量值也最低。在美国，大约有一半已探明的储量是沥青质煤，主要集中在密西西比河以东各州。
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煤除了分级以外，还分等，等取决于杂质（尤其是灰分和硫）的含量，这有助于确定煤的质量。优质沥青煤因其所含热量和物理性质适合于生产炼钢工业所需的焦炭。这种煤越来越少，价格越来越高。无烟煤从前是家庭取暖的主要燃料，但其现今的开采费用昂贵得多，且没有稳定的工业市场。东宾夕法尼亚州产无烟煤的斯库尔基尔（Schuylkill）已在第13章作为独特类型的资源区来探讨。
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煤矿的价值不仅取决于煤的分级和分等，还取决于它的可达性。后者依赖于煤层的厚度、深度和煤层的连续性，以及煤层相对地面的倾斜度。有许多煤可以通过露天开采技术比较便宜地被开采。由巨大的挖土机在矿坑中剥除地表沙石，采掘暴露出的煤层。但是，也有许多煤只能通过昂贵且比较危险的矿井开采，例如在阿巴拉契亚山脉和欧洲大部分地区。尽管美国西部煤的热量值普遍较低，但由于其含硫量低，所以现在仍具有吸引力。但是，那里的煤需要花费昂贵的运输费用才能被运到市场，如果要用于发电以供应遥远的消费者，也需要成本很高的输电线路（图5.10）。
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图 5.10 长距离运输显著增大了美国西部低硫煤的成本，因为它距离美国东部市场遥远。为使成本最低化，专门的运煤列车需要在西部的煤矿带与东部的公用事业公司之间保持连续的穿梭运输。（© Craig Nelson / Index Stock Imagery）
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与煤的开采和燃烧有关的生态、卫生和安全问题也必须列入煤的成本。由于露天采煤和燃煤而使原始地面支离破碎和河湖遭受酸污染，这些情况虽然部分地受到环境保护法的约束，但是相关的措施增大了成本。美国东部的煤含硫量较高，现今大多数工业化国家，包括美国，需要应用费用高昂的技术从烟道气中去除硫和其他杂质。
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煤的运输成本影响着煤的生产和消费格局。煤炭体积庞大，不像非固体的燃料那样容易运输。通常，煤在煤矿附近消费。煤的高运输成本使主要的重工业中心直接在煤田发展，例如匹兹堡、鲁尔、英格兰中部地区，以及顿涅茨克。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705409676]
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天然气
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煤是最丰富的化石燃料，而天然气则被称为近乎完美的能源。它效率高、用途广、无须加工又对环境无害。在化石燃料中，天然气的主要成分是甲烷，对环境的影响最小。它燃烧清洁，燃烧后的化学产物是二氧化碳和水蒸气，虽然它们是温室气体，但这两者都不是污染物。
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如图5.5所示，20世纪见证了天然气在美国能源供应份额中的可观增长。在1900年以前，天然气约占全国能源供应的3%, 到1980年，天然气供应量已上升到30%，但是到2005年又下降到25%。世界其他地区的天然气供应量则呈相反的趋势。全球的天然气生产和消费在1973—1974年石油危机以后显著增加，在2005年增长了将近一倍，大约占全球能源消费的25%。
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大部分天然气直接用于工业和居民采暖。实际上，天然气作为室内取暖燃料，其用量已经超过煤和石油。而在美国，现在已经有超过一半的家庭利用天然气取暖。一部分天然气还用于发电厂。有些天然气生产品种多样的化工产品，例如汽车燃油、塑料、合成纤维和杀虫剂。
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早在1916年，得克萨斯州和路易斯安那州就已发现非常巨大的天然气田，而后又在堪萨斯-俄克拉何马-新墨西哥州地区发现了大天然气田。在那个时期，美国中南部人口稀少，以致未利用天然气。但无论怎样，当时在寻找的是石油，而不是天然气。许多只产出天然气的井被加盖封存。与石油共生而产出的天然气，被当作石油工业上不需要的副产物而从井口排放或者燃烧掉。这种情况直到20世纪30年代才发生改变，那时铺设了输送管道，将南方的天然气输送至芝加哥、明尼阿波利斯，以及其他北方城市消费。
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天然气同石油一样，很容易用管道输送而且价格低。但是与石油不同，在国际贸易中天然气不能自由地由海路输送（图5.11）。穿越海洋的船运涉及到将天然气冷却到-126℃、使其液化的昂贵装备，因为船只需要在适当的温度条件下装载这种液体，而在目的港要有再将其气化的装备，并将气体注入当地的管道系统。液化天然气（liquefied natural gas，LNG）危险性极大，因为甲烷和空气的混合物具有爆炸性。虽然美国主要从特立尼达和多巴哥进口一些液化天然气，但大部分天然气用管道输送。在美国，管道系统的长度在160万千米以上。
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图 5.11 天然气的世界贸易路线，2004年。俄罗斯向20多个欧洲国家出口天然气，占世界贸易量的30%。荷兰和挪威的出口量占另外的25%。大部分天然气经由管道输送，但是天然气在发达国家的供应量日渐减少。大储量天然气在遥远地区的发现和伴随着液化天然气贸易成本的降低使得液化天然气更有吸引力。在2004年，只有4个国家——日本、韩国、西班牙和美国进口大量的液化天然气，占世界燃料贸易的80%。但是这种格局在下一个10年将会变动。
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资料来源：Data from The BP Statistical Review of World Energy, June 2005.