#沙漠在未来经过改造可能宜居吗#
人类当然有可能做到这一点,甚至难度都不算大,只不过这个不是一个非常有优先级的问题,所有资源不会向这里集中罢了。

沙漠普遍有很大的太阳能和风能发电的潜力,这意味着在将来它们很可能成为有机质工业——也就是工业化的农业的新中心。
真正值得担心的,反而是对沙漠的过度开发

早前,随着气象问题以及人类活动干预影响,世界沙漠的面积在逐步增加,给人类世界带来了不少危害,因此在察觉到沙漠化越来越严重之后,各国开始对其采取各种防护措施,比如建造人工河,植树造林等等。而中国的治沙成果在世界上都堪称一个“奇迹”,中国大力建设的“三北防护林”工程如今已经取得了显著成果,根据2019年最新数据显示,中国的森林覆盖率已经达到了22.96%,较上次统计森林净增面积甚至超过了一个福建省的面积。而森林面积的增加大大改善了中国的生态环境,将沙漠化带来的各种问题症状减缓。
正是因为看到了植树造林的好处,此后便有人提出了这样一个设想,即如果把世界上的所有沙漠都变成森林,世界环境会不会变得更好呢?

森林的重要性
我们需要先了解森林的生态作用。一般而言,我们将以木本植物为主体的大型生物群落称之为森林,它里面不仅包括了大量植草树木,还有动物、微生物、适宜的土壤等等成分,各成分之间相互发展,又相互制约,可以说,森林也如同一个小型人类世界,是地球上最大的陆地生态系统。
而森林之所以会成为全球生物圈不可或缺的一环,让人类极为看重和依赖,主要还是其能够大量生成人类呼吸所需的氧气。
众所周知,大部分植物都会进行光合作用,通过吸收二氧化碳来产生氧气。据了解,一公顷的森林每日可产氧量在0.7吨左右,而在21世纪初期,世界上的森林面积就达到了34.5亿公顷,能够生产的氧气量为24.15亿吨,是世界的主要供氧系统,也被称为“地球之肺”
当然,除了能“清新空气”以外,森林植物的大面积种植还能够改善土地质量,调节水文湍流,维持生态平衡。因此,从表面上来看,如果将可能会侵害到人类生存环境质量的沙漠全部换成森林,应该是只有好处没有坏处的。但是事实真会如此吗?
如果将沙漠变成森林
早前有科学家曾表示,自然生态环境中任何成分的存在都是有自身价值的,森林尽管能够给人类带来极大好处,但是所谓过犹不及,森林的生态占有量大都有一定规律,一旦有一天它取代了另一位生态成员,占据了世界更大的百分比,那么生态平衡也会随之被打破,此后出现的结果,人类可能难以承受。

为什么会这么说呢?我们来做一个简单的分析。在地球石炭纪以及两叠纪时期,地球陆地上最早的森林出现,此后随着时间的变化,森林面积逐渐扩大,植物茂密,含氧量剧增,生存在这个时期的生物体型巨大,人类恐难以生存。
再则如上文所说,森林是地球之肺,产氧量本来就高,一旦其面积急剧增加,那么地球上的含氧量又会进入一个新的剧增时期,而人类对于氧气的需求量是有限制的,一旦氧气量过多,那么人类极易出现醉氧现象,严重甚至会危及性命。
而且森林常常是火灾源头,面积与氧气量的增加无疑进一步加大了森林自燃的概率,一旦森林大面积起火,是很难将其扑灭的,而森林燃烧带来的自然危害不仅是自然生态生物的减少,还有地球二氧化碳含量的增加。

届时温室气体含量上升,全球迅速变暖,接下来会出现的生存危机严重程度只会是现在的诸多倍,相信人类是不会想要看到的。
沙漠无需治理,沙漠化需要
很多人不懂,既然将沙漠全部变成森林一样会带来严重危害,那人们为什么还要治理沙漠呢?
关于这一点,我们需要纠正一个说法,即治理沙漠化并非治理沙漠化。沙漠是自然界的重要组成成分,它本身具有极高的价值。
比如沙漠能够储存净水,其间出现的沙尘效应还能够给土地固碳、增雨甚至是中和酸雨,而且沙漠中含有丰富的自然资源,包含野生动植物的基因资源、人类需要的矿物资源等等,因此沙漠的存在算是人类的一个天然生态资产。
而人类植树造林,看起来是为了减少沙漠的面积,但实际上是为了治理沙漠化。
沙漠和沙漠化虽然是一字之差,可意味却天差地别。沙漠本身存在价值,但是沙漠化却是让有价值的土地变得“分毫不值”,土地沙漠化后会变得无法耕种,生产力下降难以利用,甚至不能居住人群,对人类的影响极大。
因此治理沙漠化是人类当前极为重要的生态治理计划,只有让被沙漠化的土地重新恢复生机,人类才能增加生存空间,避免造成资源不够用的情况,导致物种面临生存危机。

沙漠和冰川、深海一样,虽然身为“不毛之地”,但却是生态循环里一个特殊的环节,而且恐怕还是不可替代的来源。
沙漠的扬尘对海洋浮游生物和降雨有很大的影响,要是沙漠被消灭了,基于浮游生物的生态链可能受到很大的影响,更别提降水变化所造成的生态冲击了。
这些“荒地”不是“没用的”,把它们改造成“宜居地”并不见得符合人类的总体利益。非不能也,是不为也。

经济的自然原理(8)

关于自然界的基本知识(4)

一、自然进化的过程及原理(3)

地球上所有活的生物主要由4种化学元素构成:氢、氧、碳和氮,其它元素加在一起还不及活的生物总质量的1%。这四种元素全都出现在了宇宙中最多的六种元素名单中,它们属于化学特性最活跃的元素,其中氧是地球上最多的四种元素之一。地球上的生命体为什么没有充分利用地球上其它几种较丰富的元素,而选择了碳、氧、氢?也许并非是因为某些偶然的原因促成了这样的结果,其中可能存在一定的必然性。我们知道,生命的构造首先需要形成结构复杂的有机分子。氢原子只能与一个其它原子结合,氧原子能与一、两个其它原子结合,而碳原子能够与四个其它原子结合。高度活跃状态的碳原子可以很快地和氢、氮、氧、磷及硫等元素结合,产生许多不同的物质。所以,碳成了所有生命体内分子的骨干,如蛋白质和糖。碳与其它原子的结合很脆弱,很容易破裂,使得碳基分子相互碰撞和相互作用,很容易形成新型的分子。这是生命新陈代谢活动中至关重要的部分。而硅原子虽然能与四个其它原子结合,但它的活跃性非常低,所形成的化合物结合得十分牢固,无法再形成新型的分子。这些特征体现了有机分子在构造过程中所需要的客观条件,这些条件既包含了一定的稳定性,同时也包含一定的活跃度,只有在相对适中的状态下才有利于有机分子结构的进化。除此之外,液体也是有机分子相互结合的理想环境。因为固体则将原子和分子锁定在一个地方,它们能够碰撞和相互作用的机会要少得多;而在气体里,分子运动较液体环境更加自由,碰撞和相互结合的概率也较低。我们不能指望生命在冰层中产生,或者在水蒸气中产生,因为大量分子通过相互碰撞并稳定结合在一起才是生命形成的基本环境。生命结构是在适应环境的过程中产生和进化的,它会利用每一种可以利用的环境和物质。地球上贮藏丰富的固体、液体和气体都是生命体可以直接利用的物质,但有些贮藏量很大的元素却因为它们的化合物过于稳定而难以被利用。生命进化对外部环境和自身结构都有一定的要求,它既需要一个条件适度的环境,自身结构又不能缺少灵活性、适应性以及整体的稳定性。当外部环境发生了变化,一些结构不完善、适应性不强的生命体就会率先遭到打击。因此,在生命进化的漫长路途中充满了无数的风险和挑战,一不小心就会成为环境变化的牺牲品。

有机分子的出现向我们展示了不可逆结构更复杂的一面——不同的元素通过电磁力的相互作用结合在一起,形成多种元素平行连接的“平行结构”。这些物质在各种严酷的自然环境中经受着不同程度的考验,有些分子结合得很脆弱,它们难以长久保持结构的完整;有些分子结合得很牢固,一旦生成化合物便难以被分解;还有很多物质处于中间状态。有机物进化的时间越长,结构就越复杂,对周围环境的依赖性也越大,它们需要更频繁地从环境中获取物质和能量。有机体的生存模式是从其它无机物或有机物中获取它们所携带的物质或者能量,它们的生存能力取决于如何善加利用这些物质和能量。本质上,从有机分子到单细胞生物,从动植物到人类社会,它们的生存方式都是一致的——高效地从周围环境中获取物质或者能量,维持结构的稳定,并获得进化的机会。

有机分子结构的进化除了受到分子间相互作用力的约束之外,很大程度上还是适应外界环境的结果。环境因素对有机物质的形态造成了很大的影响,它的多样性促使物质进化的路径持续地分化。造成这种分化的根本原因在于,有机物必须努力地适应变化的生存环境,而生存环境受制于不可预见的随机性变得难以预料。正是因为有机物对独特环境的努力适应,使得它们与环境之间的相关性越来越大,依赖性越来越高。当我们把这一逻辑进一步延伸到更广泛的领域时,我们会发现人类社会的进化路径同样是不可逆的、不可复制的,而且它们与生存环境是不可分割的。

碳分子同氢、氧、氮、硫等分子通过化学键的形式结合在一起,形成了各种结构的有机分子。有机化合物都是含碳的化合物,同时还有含碳的无机化合物,碳元素的地位具有几乎不可替代的作用。因为碳原子结构的独特性,使它可以与多种原子尝试不同的组合方式,从而成为组成有机物和生命体的基本物质。有机物数目众多,可达几千万种,而无机物却只发现数十万种,因为碳原子的结合能力非常强,可以互相结合成碳链或碳环。碳原子数量可以是一、两个,也可以是几千、几万个,许多有机高分子化合物(聚合物)甚至可以有几十万个碳原子。此外,有机化合物中同分异构现象(化合物具有相同的分子式而有不同的原子排列)非常普遍,这也是有机化合物数目繁多的原因之一。有机分子没有选择类似星系的“核心结构”,而是选择了更开放的“平行结构”。也许是因为“平行结构”更容易组合,具有更高的灵活性。再有,分子之间的相互作用依靠的是电磁力,其强度远不如强核力,无法构建像原子一样稳固的“核心结构”,因而就“因地制宜”地采用平行的方式。虽然“平行结构”的稳定性较差,但它所具有的灵活性、复杂性是“核心结构”不能替代的。假如所有的大分子都采用“核心结构”来构造,就不会出现如此丰富多彩的世界,也很难出现如此复杂的生命构造。显然,两种结构各有所长,它们在自然界中相互补充、扬长避短,以达到某种平衡的状态。

所有的生命系统除病毒以外都是由细胞构成的,细胞是最简单的生命形态。细胞中有机物达几千种之多,它们主要由碳、氢、氧、氮等元素组成。有机物则主要由四大类分子所组成,即蛋白质、核酸、脂类和糖。在形成简单的细胞之前,必须形成类似于蛋白质和核酸这样的有机化合物,它们就像宇宙中的原子一样成为了生命构成的基本物质。当这些有机物质大量生成以后,生命的萌发就开始了。最先出现的生命形态是由脂质、蛋白质、碳水化合物和水构成的、由半透膜包裹的囊,这样的原始细胞被称为“异养生物”——即在同化作用的过程中,不能直接利用无机物制成有机物,只能把从外界摄取的现成的有机物转变成自身的组成物质并储存了能量。最小细胞的直径只有氢原子的1000倍,它们通过漂浮在海洋表面或者接近表面的地方,捕获海水中丰富的酸基和碱基,从而找到能量的来源。蓝藻是另一种类型的原始单细胞生物,也是最早出现的“自养生物”。它们以阳光作为能量来源,制造出生长所需的食物和蛋白质。在很长一段时间之后,自养生物不仅变成了很多种类的细菌,而且还变成了如今遍布地球表面的植物。

《金正大建成样板工厂,贡献磷资源综合利用“中国方案”7》

碳达峰是磷复肥行业未来十年必须直面的挑战,全行业将迎来一场生存和转型大考。

根据时间表,到2030年中国将实现碳达峰 ,2060年实现碳中和。面对双碳目标,磷复肥行业最核心的任务是提升磷资源综合利用水平,其中,最难啃的硬骨头是磷石膏处理这一世界性难题。

5月23日,在贵州瓮安县召开的磷资源综合利用技术创新与产业化发展研讨会上,金正大公布了历时6年攻关的“α-石膏法”磷酸技术,该技术在金正大贵州瓮安生产基地获得成功,一举攻克磷复肥行业实现碳达峰最大的卡点——磷石膏处理。针对这一重要突破,来自生态环境部、工信部、国务院发展研究中心的专家呼吁加快建立标准,加大政策扶持,向全行业推广。

年减碳700多万吨

磷石膏是磷复肥生产的副产物,由于利用渠道有限,只能堆存,长期累积,形成了一道高悬在行业头顶的“堰塞湖”,成为环境风险隐忧。数据显示,中国目前磷石膏存量高达5亿吨,每年还在新增5000万吨。

如期实现碳达峰,磷复肥行业必须改变观念,摆脱一味堆存磷石膏的做法。国务院发展研究中心社会发展研究部主任周宏春认为,按照循环经济的理念,废弃物是放错地方的资源,金正大贵州基地坚持问题导向,在磷石膏处理上技术特点鲜明。

金正大贵州公司始建于2011年,已完成投资大约40个亿,从规划起就把磷石膏综合利用纳入其中。

金正大贵州公司副总经理宋国发介绍,基地相继建设了两套磷石膏制酸联产水泥和硅钙钾镁肥装置,随着磷酸产能增大,单靠这些装置,无法及时消化磷石膏。但是,囿于行业尚无成熟的技术,从2013年起,金正大开始探索新的磷石膏产业化利用技术,历经6年,中途反复遭遇波折,到2019年终于取得成功。

“要想把磷石膏用好,首先要把品质做好。”宋国发解释说,常规磷酸工艺副产磷石膏,杂质多,制成石膏建材成本高、强度低,无法大规模应用。金正大进行了大胆改造,采取独创的α—石膏法磷酸工艺,在不增加任何生产成本的前提下,实现磷石膏性能质的飞跃:含水量由40%-45%下降到20%-25%,总磷含量由>0.8%下降到<0.2%,而且由于磷石膏晶体结构改变,可以制成高强度石膏建材。

“在碳达峰、碳中和的背景下,按照磷复肥行业每年5000万吨磷石膏产生量,每年可减少700多万吨碳排放,加上新工艺回收的磷酸,每年还可大约减少130万吨磷矿消耗。”宋国发说。

磷复肥生存之战

解决磷石膏难题,不仅事关磷复肥行业如期碳达峰这一国家战略,也直接牵系行业生存。

生态环境部生态环境执法局原督察专员李远认为,磷石膏是行业的“卡脖子”难题,既要环保上不出问题,更要高效利用,这是行业面临的巨大挑战。

近些年,针对磷石膏资源化利用,各项政策持续加码。四川、贵州等多个省份出台“以渣定产”的倒逼政策,即企业能消化多少磷石膏,才被允许生产相应产量的磷酸和磷复肥。同时,长江“三磷”整治行动,也在给磷石膏处理加上了紧箍咒。2020年,中国政府向世界承诺双碳目标和时间表,在这一背景下,破解磷石膏资源化利用难题更是进入倒计时。

毫不夸张地说,如果不能彻底解决磷石膏这一卡点,磷复肥生产企业将面临生存之忧。

金正大独创的α—石膏法磷酸工艺为磷复肥行业带来了曙光。“磷矿尾矿和磷石膏等固体废弃物处理是难题,但在这儿看到了希望,金正大为国家做出了贡献。” 生态环境部原总工程师杨朝飞认为,“从长远来看,固废填埋都不是办法了,综合利用才是真正的出路。”

历经多年锲而不舍的攻关,金正大在磷石膏处理上已经探索出一套成功的模式,并在逐步向全行业推广复制。

依托α—石膏法磷酸工艺这一独创技术,金正大已经建成了30万吨/年α-石膏法磷酸装置,并将磷石膏资源化利用拓展到了四大方向——

一是副产磷石膏在线应用,免烘干,直接生产石膏精密砌块、无纸面石膏板等;

二是生产α-高强石膏粉,扩大了销售半径,解决了磷石膏产地集中在西南、销地集中在东部沿海的问题;

三是生产无水二型填料;

四是开展技术输出,目前已经在施可丰公司成功落地。

值得一提的是,除了在建材领域,金正大还将磷石膏成功应用到土壤改良领域,生产高品质的土壤改良剂——硅钙钾镁肥。

瓮安县副县长罗培林介绍,磷石膏既是良好的建材,重量轻、强度高、防火等级高、具有自呼吸功能等,还是盐碱地改良的理想产品。“国家每年在土壤治理上花了七八千亿,如果把土壤改良的资金拿出一部分补贴磷石膏利用,就能很好解决问题。”

急待向行业推广

磷石膏产业化利用,是“十四五”乃至今后数十年的重大课题,复制成功的经验和模式,实现行业整体突围是当务之急。

工信部原材料与工业司原司长周长益认为,生态文明建设的主战场,或者说,最大的障碍就是工业固体废弃物处理。中国每年产生的工业固体废弃物大约是120亿吨,利用率不到50%。“我们必须一个领域一个领域的解决,积小胜为大胜。金正大这一技术开辟了磷石膏产业化利用新路,这件事应是国企、央企来干,被民营企业干了,体现了金正大的责任感和担当。” 周长益表示。

工信部赛迪研究院副院长刘文强说,在磷石膏综合利用上,金正大坚持创新,整套工艺成功打通并稳定运行,接下来的工作重心是要在磷复肥行业推广开来。

但是,一项新技术的推广并非易事。金正大贵州公司董事长颜明宵说,金正大耗费了大量的人财物开发磷石膏处理新技术,但在推广过程中也遇到不少阻力,新事物、新技术更多的是需要鼓励支持。

针对如何将金正大磷石膏产业化利用复制到全行业,专家们纷纷提出真知灼见。

李远建议金正大牵头制定指导性标准,来引领行业。

杨朝飞建议金正大成立专门的政策研究机构,综合运用好现有相关的税收政策、财政政策和金融政策。

周长益建议面向全行业召开现场推广会,同时围绕新技术制定标准,依据此改造传统装置。

值得一提的是,“以渣定产”政策目前只是在部分省份执行,与会专家呼吁要严格实施“以渣定产”,全国不再新(改)建磷石膏渣场,倒逼磷化工企业推进磷石膏资源化利用。对此,杨朝飞认为,其实不仅是磷化工领域,现在国家新批矿山,原则上都不再批建尾矿库和渣石山场地,逼着企业要么回填,要么综合利用。

与会专家建议,要持续加大科技研发力度,在国家相关部委支持下,争取搭建国家级磷资源综合利用的平台,创建磷资源综合利用国家级创新示范区,并联合政府、协会、企业和社会各界量,加大向全国的推广力度。


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