壹.經濟增長和能源消耗
18上世紀60年代蒸汽機的發明和使用，標誌著人類社會工業化社會的開始。工業革命以來的200多年裏，社會財富的積累超過了農業社會幾千年的總和。大型機器的廣泛使用使人們能夠方便地大規模開發和利用能源和礦產資源，並將其轉化為社會財富。人類社會財富快速增長的同時，也出現了人口膨脹、資源枯竭、環境汙染等問題，成為人類社會可持續發展的制約因素。經濟發展與能源消費的關系主要表現為能源消費總量不斷增加，能源結構不斷優化，能源強度逐步下降。
——能源消費總量繼續增加。從發展趨勢來看，壹個國家的GDP與能源生產和消費密切相關。發達國家之所以能夠實現現代化，壹個重要原因就是大規模開發利用能源資源。產品越豐富，社會越富裕，能源的生產和消耗就越大。自工業革命以來，世界能源消耗總量持續增加。總油耗就是壹個典型的例子。1857德州開始大規模石油開采。根據BP世界能源統計2009年公布的數據，到2008年底，全球石油消費量約為6543.8+056億噸，其中前40年僅用了約2億噸，不到20世紀前50年的6543.8+000億噸，後50年為6543.8+046億噸(表654.38+)
表1 1998 ~ 2008年全球能源消費壹覽表單位:百萬噸油當量。
圖1 1983 ~ 2008年全球能源消費趨勢圖
(根據英國石油公司2009年世界能源統計)
——產業結構升級，能源結構逐步優化。隨著科技的進步和社會文明的加速，在產業結構升級的同時，能源結構也在逐步優化:農業社會能源以薪柴為主；自工業革命以來，能源構成發生了巨大變化。歐洲國家在工業化的最早期使用木材來煉鐵。隨著廢鋼在原料中比例的增加，現在都用電爐煉鋼。火車壹開始用的是煤，現在高鐵都用上了電。總的來說，自工業革命以來，能源結構經歷了從木柴到煤、煤到石油、石油和天然氣到煤的演變。隨著全球環保運動的興起，可再生能源的發展受到了世界各國的高度重視。特別是近年來，防止溫室氣體排放導致的全球變暖已成為國際環境外交的熱點。可再生能源發展迅速，在能源中的比重逐步提高。根據相關研究，未來能源結構變化大致如圖2所示。
圖2世界壹次能源構成及發展預測(1940 ~ 2100)
(根據W . E.Schollnbeger和J.R.Frisch《未來資源危機》。1982)
——隨著工業化的完成，世界各國單位GDP能耗逐漸下降。當英國、美國和其他國家工業化時，並沒有全球性的能源短缺。換句話說，早期工業化國家在工業化過程中沒有明顯的資源環境約束，是壹種沒有或很少約束的自然發展。日本工業化高速發展期間，剛好趕上世界第壹次石油危機。1973提出資源約束下的經濟增長，通過科技創新和結構調整降低單位GDP能耗，從而完成工業化的歷史任務(圖3)。由於工業化的支撐技術不同，人均能耗及其峰值也不同。實證研究表明，早期工業化國家的人均能源消費增長只有在人均能源消費較大時才會放緩，而後期發達國家的峰值能源消費明顯低於前者。例如，在發達國家人均GDP達到654.38美元+0萬美元之前，能源消費迅速增長:在654.38美元+0萬美元時，韓國人均能源消費為4.07噸標準煤(654.38+0997)，日本為4.25噸標準煤(654.38+0980)，美國為8噸標準煤(654.38+0960)。國務院發展研究中心研究員馮飛根據相關研究數據繪制了各國能源強度變化的概念模型(圖4)。
圖3英國、美國、日本和發展中國家單位GDP能耗曲線。
(馮飛。電力技術與經濟。2007年第3期)
世界主要國家能源強度變化曲線。
(馮飛。電力技術與經濟。2007年第3期)
第二，經濟增長和主要金屬礦產的消費
與能源消耗規律相似，隨著全球經濟規模的擴大，金屬礦產的消費總量不斷增加，且礦產消費量與人均收入呈正相關關系。
——金屬礦產消費繼續增長。世界主要礦產品的消費總量在增加，表現在壹些國家工業化的快速增長。例如，第二次世界大戰後資源的消耗迅速增加，並在1973至2000年間波動。發達國家對礦產品需求的下降，壹部分是因為城市化的完成，壹部分是因為高消耗產業向發展中國家轉移；鉛是壹個例外，這主要是因為它的毒性更大，而且越來越多地被其他材料取代(圖5)。
圖5全球礦物消費增長趨勢
(王、王等。全球礦產資源戰略研究年度報告2001。中國地質科學院全球礦產資源戰略研究中心. 2001)
——人均鋼材消費強度隨著人均收入的增加而變化。從人均鋼材消費量的變化可以發現，在工業化初期(人均GDP為3000 ~ 15000美元)，發達工業化國家主要資源人均消費量增長迅速，後期(人均GDP超過15000美元)，主要資源人均消費量絕對值放緩甚至下降。簡單來說，壹個國家或壹個地方的礦產資源人均消費強度經歷了三個階段:(低)快速上升-(高)平穩-(低)緩慢下降(圖6)。
圖6 65438-0968年世界鋼鐵消費與人均GDP的關系
(馬建明。對礦產資源(礦產)需求預測的思考。2006)
——人均鋼材消費量與人均GDP密切相關。總的來說，人均GDP和人均鋼材消費量是正相關的。從人均鋼材消費量與人均GDP的關系曲線圖(圖7)可以看出:壹、不同收入水平的國家和地區大致集中在兩個區域:曲線圖左下角主要是發展中國家和地區，主要特點是人均GDP和人均鋼材消費量較低。發達國家和地區出現在圖的右中間，特點是人均GDP和人均鋼鐵消費量高。其次，韓國和中國臺灣省是例外，人均購買力平價為2萬美元時，人均鋼材消費量約為800公斤。原因是重化工業是韓國和中國臺灣省的主導產業，出口導向是其發展戰略，出口產品的鋼鐵強度高。日本、意大利、奧地利、德國等國的人均GDP雖然和其他發達國家差不多，但人均鋼材消費量更高，因為這些國家的機電產品出口量也大。
圖7人均鋼鐵消費量與人均國內生產總值的關系
(陸曉明。礦產需求與經濟發展的關系研究。中國礦產需求預測、資源保障分析及可持續發展對策建議。2006)
第三，經濟增長與水泥消費
水泥是城市發展和基礎設施建設的必要材料。原材料是非金屬礦的石灰石和壹些工業和生活垃圾。隨著科技進步和經濟發展，非金屬礦物制品被廣泛應用於建築、冶金、化工、輕工、石油、地質、機械、農業、醫藥、珠寶和環保等領域，成為不可替代的材料，日益受到世界大多數國家的重視和青睞。
在工業化和城市化進程中，水泥消費呈現出壹定的規律。以美國為例從1900開始，美國的水泥產量和表觀消費量呈緩慢上升趨勢。根據美國經濟部國際貿易局的數據，到2008年，美國水泥產量為81萬噸，表觀消費量為9252萬噸。從1955開始，美國水泥凈進口量持續增長，到2008年，累計凈進口量達到1152萬噸。1906至2008年，美國累計水泥產量50.28億噸，累計表觀消費量54.40億噸(圖8)。
圖8 1900以來美國水泥產量和表觀消費量的變化
第四，城市化進程中土地利用的變化
不可再生和不可移動的土地是城市發展的最基本條件。城市化的本質之壹是土地等自然資源的利用方式由粗放型向集約型轉變，集約化程度由低到高的發展過程。
在工業化過程中，不同國家的土地利用變化是不同的。英國工業革命伴隨著以圈地運動為標誌的農業革命。早期的圈地運動把耕地變成了羊場，後來伴隨而來的是耕地的增加。從1793到1815，由於與法國的戰爭貿易中斷，填海造地達到高峰。到1830年，曾經被稱為荒地的土地在英國基本不復存在。
美國的耕地面積也有壹個變化過程。南北戰爭及其余波後，美國相繼頒布了《宅地法》和《貧瘠土地法》，大量移民在西部播種，國內外移民不斷增加。從1862到1926，聯邦政府發放了139萬公頃土地所有權證書，面積約為2.3億英畝。美國農業可耕地面積從1870年的4.07億英畝增加到2004年的91965438(圖9)主要工業國的現代工業史。
。據世界銀行統計，2005年，美國耕地面積減少到4300萬英畝，至今仍是世界上耕地面積最大的國家。
圖9美國農業用地隨國民生產總值的變化
道格拉斯·諾斯。美國的工業化，載於阿波羅·斯坦，哈巴谷(Postan，M.M .，哈巴谷，H.J .):劍橋歐洲經濟史(第六卷)。北京:經濟科學出版社。2002)
在日本工業化過程中，耕地面積變化的特點是數量先持續減少，然後緩慢減少(圖10)。1960、1970、1980年耕地分別減少5000公頃、36000公頃、53000公頃。1980之後，每年減少約13000公頃，體現了工業化完成與建設用地占用減少的壹致性。日本經歷了壹個耕地開發、保護和控制的過程，耕地減少與國土面積小、人均耕地少密切相關。65438-0959年，日本農林水產省頒布了《日本農用地轉用標準》，旨在確保優良農用地，維持農業生產力，適當限制農用地轉用。
圖10 1960日本國民生產總值和可耕地面積的變化
(南金良。日本的經濟發展。北京:經濟管理出版社。6438+0992+008)
根據美國學者萊斯特·布朗的研究，日本、韓國和中國臺灣省在工業化過程中喪失了三分之壹以上的可耕地，這需要中國決策者特別註意。
動詞 （verb的縮寫）經濟發展與環境保護
研究表明，人均收入與汙染物排放之間存在倒U型關系(庫茲涅茨曲線)。如果經濟增長最終能夠改善環境質量，就沒有必要為了保護環境而放慢經濟增長速度。正因為如此，環境學家和經濟學家不斷驗證庫茲涅茨曲線揭示的規律。下面引用壹些研究結果。
作為《世界發展報告》(IBRD，1992)背景研究的壹部分，壹些專家估算了10環境指標與人均收入之間的關系。這些指標是:缺乏清潔水、缺乏城市衛生設施、城區懸浮顆粒物水平、二氧化硫濃度、森林面積和年采伐量從1961到1986的變化、河水中溶解氧和大腸桿菌、人均城市垃圾、人均二氧化碳排放量等。結果表明，部分指標確實符合庫茲涅茨曲線，包括:清潔水的缺乏和城市衛生設施隨著收入的增加而逐漸改善，但收入的增加導致水質惡化，引起全球氣候變化的溫室氣體隨著收入的增加而明顯增加；城市垃圾的產生和排放也是如此。壹個國家的人均排放量與人均收入水平所表示的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、懸浮顆粒物(SPM)之間的關系符合倒U型曲線所揭示的規律。
有專家在這份報告中利用世界經濟增長和人口增長的數據，評估森林采伐與SO2排放的關系，預測1990到2025年的全球變化趨勢。對SO2的研究表明，拐點出現在人均GDP 3000美元。全球SO2排放量將從1990年的3.83億噸增加到2025年的118100億噸；人均SO2排放量將從1990年的73kg增加到2025年的142kg。森林覆蓋率從1990年的4040萬平方公裏減少到2016年的3720萬平方公裏，2025年增加到3760萬平方公裏。因為森林砍伐導致生物多樣性的喪失，這個過程在生物進化的尺度上是不可逆的。羅傑·帕爾曼著，侯等譯。自然資源和環境經濟學。北京:中國經濟出版社。2002.
。
不及物動詞世界經濟增長與資源環境關系的啟示
1.沒有壹個國家能夠依靠本土資源實現工業化。
由於自然資源的地理分布不均，沒有壹個國家能夠依靠本地資源實現工業化。壹般來說，有些國家的某些礦產相對豐富，有些國家則相當貧乏；壹個國家內部的差異也可以表現得淋漓盡致。比如盛產石油的科威特，除了油氣資源，其他礦產的經濟價值都不大。只有幅員遼闊的國家，如美國、俄羅斯、中國、印度、澳大利亞、加拿大和巴西，才能資源總量豐富，礦種齊全。即使這些資源豐富的國家也可能存在不盡人意的結構，甚至結構性短缺。
以石油為例。世界石油資源豐富，但分布極不均勻。根據美國地質調查局(USGS)2000年的評估，在現有經濟技術條件下，全球最終可采石油儲量約為3567.45億噸，主要分布在中東地區，可采石油資源量為135678億噸，占全球石油資源總量的38%；其次是前蘇聯和北美，分別占17.27和59029萬噸，分別占17.3%和16.5%；歐洲最少，只有1465438+3300萬噸，不到世界最終可采石油資源的4%。迄今為止，全球仍有約6543.8+028億噸石油資源有待發現。
根據英國石油公司(BP)2009年6月發布的《全球能源統計報告》，如果排除加拿大油砂儲量，截至2008年底，全球已探明石油儲量為654.38+0.258億桶，主要分布在中東地區，剩余已探明可采儲量為754.1億桶，占全球總剩余可采儲量的59.9%。其他地區剩余探明可采儲量小於全球總剩余可采儲量的10%(表2)。
表2全球剩余探明石油儲量單位:6543.8+0億桶
再比如固體礦產資源。世界礦產資源的分布很不均勻。有關研究表明，金屬礦產資源總儲量的46%集中在只有0.25%礦產地的少數大型礦山，而且集中在少數幾個國家。具體來說，大約25種礦物主要集中在3 ~ 5個國家。例如，76.2%的煤炭儲量集中在美國、德國、俄羅斯、南非、澳大利亞、中國和印度。鐵礦石儲量的90%分布在俄羅斯、美國、巴西、澳大利亞、加拿大、印度、南非、瑞典、法國、委內瑞拉和利比亞，前五國儲量占80%。94%的錳礦資源集中在南非、俄羅斯、墨西哥、加蓬、澳大利亞、巴西和印度，其中南非和俄羅斯占儲量的88%。南非、哈薩克斯坦、津巴布韋、芬蘭、印度、巴西、土耳其和菲律賓占世界鉻鐵礦儲量的96%，前四國占91.6%。
世界上大部分鐵、錳、鉻等礦產資源都集中在少數大型或超大型礦床中。比如俄羅斯庫爾斯克有超大型鐵礦，探明儲量426億噸，其中富礦儲量2665438+億噸；富礦探明和預測儲量約820億噸，600米深度估算2900億噸，淺部資源。烏克蘭克裏沃羅格鐵礦盆地儲量2065438+億噸；巴西米納斯-傑斯拉“鐵四邊形”地區有100個鐵礦床，儲量220億噸；在巴西的Carajas鐵礦區，富鐵礦的探明儲量達到6543.8+077億噸。在哈默斯利鐵礦區，赤鐵礦和赤鐵礦-針鐵礦品位高，含鐵54% ~ 62%，褐鐵礦含鐵50% ~ 54%，儲量320億噸，品位54% ~ 64%的249億噸，可露天開采。65，438+0億噸的超大型錳礦床包括加蓬的Moanda含錳層、卡拉哈裏馬的Matwang型礦石、墨西哥的Morango含錳層和加拿大的Lapid-Crick鐵錳層。在加蓬，莫安達的含錳層已探明儲量2.2億噸，平均品位50%；卡拉哈裏錳礦田馬馬特王興型礦石儲量約6543.8+032.04億噸，其中可采儲量4.74億噸，平均品位約39%。如果加上卡塞爾型礦床的可采儲量，平均品位為48%，卡拉哈裏錳礦田總估算儲量為654.38+03.13億噸，其中可采儲量為865.438+03億噸。
資源產地的可持續勘探開發可以保證全球資源的穩定供應；生產和消費場所的錯位不影響礦產資源的勘探、開發和加工。特別是在中國這樣的發展中國家，把資源的供給完全寄托在國外市場上，既不現實，也不可能。所謂不現實是因為資源供給存在不安全因素，所謂不可能是因為沒有壹個國家能滿足中國這麽大的市場需求。摸清家底，立足國內，應該是中國保障礦產品供給安全的指導原則和立足點。
2.資源強度呈倒U型或倒S型。
實證研究表明，資源強度(單位GDP金屬消費量)總體呈現倒U型曲線特征，人均金屬消費量與人均GDP的增長關系呈“S”型(圖11)。在人均GDP達到65，438美元+0，000美元後，壹個國家或壹個地方在工業化過程中進入能源和資源消耗的“爬坡”階段。
圖11礦產資源單位GDP消耗量倒U型格局和人均消耗量S型格局。
人均金屬消費量與人均GDP之間存在“S”型曲線。具體原因如下:第壹，隨著經濟增長，經濟結構特別是產業結構的變化，使得資源消耗彈性先增大後減小。在壹國經濟進入工業化高速增長之前，以農業和紡織業為主的“溫飽”產業往往是經濟增長的主導產業，資源消耗強度較低。進入工業化後，資源消耗開始不斷增加，在以重化工業為主導的工業化中後期達到歷史最高水平。此後，隨著重化工業增速放緩，比重下降，服務業增速加快，單位產出資源消耗強度持續下降並長期保持穩定。第二，在經濟持續增長的背景下，不可再生資源價格有長期上漲的趨勢，需求增長和生產成本上升是主要原因。價格上漲會刺激各種資源替代技術的快速發展，比如塑料等新材料對鋼鐵的替代，也會對傳統資源的消耗強度產生直接影響。第三，隨著人均收入的增長，無論是人均鋼鐵產量和消費量的增加，還是人均住房面積的擴大，都需要消耗大量的實物；即使進入信息社會，沒有實物投資，也無法建造高樓大廈和各種基礎設施。
不同金屬礦物的“S”曲線波長不同，這與其性能和工業化中經濟結構的演變有關。曲線的起點和形狀也因各國的經濟結構、資源稟賦和資源政策而異。以美國為例，近百年來，美國礦產品及相關產品的生產和消費呈現出明顯的變化。從鐵礦石和鋼鐵的生產和消費來看，美國鐵礦石產量在1.952年達到1.2億噸的歷史最高水平，鐵礦石消費量在1.954年達到1.4.5億噸，此後壹直維持在71萬噸之間。1900 ~ 1949期間，大部分年份鐵礦石表觀消費量超過產量，鐵礦石凈進口不超過500萬噸(僅8年凈出口，數量不超過200萬噸)。1954 ~ 1990鐵礦石表觀消費量大於產量，差額為1200 ~ 7000萬噸，1991 ~ 2007年降為158萬~ 400萬噸。1900至2007年，鐵礦石累計產量70.45億噸，累計表觀消費量82.53億噸。2006年鋼產量達到歷史最高水平1973，表觀消費量達到歷史最高水平137萬噸。根據美國商務部的數據和《布魯塞爾報》關於2008年世界粗鋼產量和排名的報告，2008年美國鋼產量為91.5萬噸。1914 ~ 1958鋼材為凈出口，1959 ~ 2008鋼材為凈進口。
3.工業化和技術革命相互促進。
自工業革命以來，機器生產體系逐漸形成。工業化帶來了壹系列的技術發明(圖12)。每壹項技術發明都需要壹個過程，從技術發明到生產實踐都需要壹個過程。當生產發展到壹定的新階段，對技術發明提出了新的要求，於是不斷循環，逐步推進。換句話說，工業革命和技術進步相互促進，相互提高。
圖12英國城市化進程與重要技術發展的關系
在這壹過程中，新技術的R&D和擴散遵循“新技術產業創新點-新技術產業鏈-新技術產業體系”的“點線面”擴散路徑:技術發明首先在產業體系的壹兩個關鍵點取得突破，然後沿產業上下遊方向擴散形成新的技術產業鏈，再擴散到相關產業形成新的技術產業體系(網絡)，從而逐步帶動城市化。
4.回收成為原材料的重要來源。
無論是礦產、能源還是其他生產資料，消費的“零增長”還沒有出現。美國是最典型的。美國已進入後工業化時代，但仍是世界上最大的礦產品生產國，許多礦產品產量居世界第壹。它是世界上最大的礦產品消費國，人均消費量超過20噸，是中國的5倍；也是礦產品最大貿易國，多種礦產品進出口居世界第壹；非燃料礦產的加工產值約占美國國內生產總值的5%。
後工業化國家依靠知識和技術創新來發展經濟。礦產資源消耗增速遠低於GDP增速，單位GDP資源消耗強度大幅下降。隨著人均收入水平的提高，非金屬礦產資源的消耗量明顯增加；廢舊物資的產生和積累為其回收和再利用創造了條件，並逐漸成為原材料供應的重要補充。鋼鐵、鋁、銅等大宗廢金屬的回收和循環利用在資源投入中的比重越來越大，非金屬和各種新合金的消費量急劇增加，新材料和替代品不斷出現，應用領域不斷擴大，支撐著社會進步和經濟可持續發展。德國、日本等依靠可再生資源發展“靜脈產業”的國家就是例子。