世界经济增长与资源环境变化
一.经济增长和能源消耗
18上世纪60年代蒸汽机的发明和使用，标志着人类社会工业化社会的开始。工业革命以来的200多年里，社会财富的积累超过了农业社会几千年的总和。大型机器的广泛使用使人们能够方便地大规模开发和利用能源和矿产资源，并将其转化为社会财富。人类社会财富快速增长的同时，也出现了人口膨胀、资源枯竭、环境污染等问题，成为人类社会可持续发展的制约因素。经济发展与能源消费的关系主要表现为能源消费总量不断增加，能源结构不断优化，能源强度逐步下降。
——能源消费总量继续增加。从发展趋势来看，一个国家的GDP与能源生产和消费密切相关。发达国家之所以能够实现现代化，一个重要原因就是大规模开发利用能源资源。产品越丰富，社会越富裕，能源的生产和消耗就越大。自工业革命以来，世界能源消耗总量持续增加。总油耗就是一个典型的例子。1857德州开始大规模石油开采。根据BP世界能源统计2009年公布的数据，到2008年底，全球消耗石油约6543.8+056亿吨，其中前40年仅消耗约2亿吨，不到20世纪上半叶的6543.8+000亿吨，后50年为6543.8+046亿吨(表654.38+0和图654.46)
表1 1998 ~ 2008年全球能源消费一览表单位:百万吨油当量。
图1 1983 ~ 2008年全球能源消费趋势图
(根据英国石油公司2009年世界能源统计)
——产业结构升级，能源结构逐步优化。随着科技的进步和社会文明的加速，在产业结构升级的同时，能源结构也在逐步优化:农业社会能源以薪柴为主；自工业革命以来，能源构成发生了巨大变化。欧洲国家在工业化的最早期使用木材来炼铁。随着废钢在原料中比例的增加，现在都用电炉炼钢。火车一开始用的是煤，现在高铁都用上了电。总的来说，自工业革命以来，能源结构经历了从木柴到煤、煤到石油、石油和天然气到煤的演变。随着全球环保运动的兴起，可再生能源的发展受到了世界各国的高度重视。特别是近年来，防止温室气体排放导致的全球变暖已成为国际环境外交的热点。可再生能源发展迅速，在能源中的比重逐步提高。根据相关研究，未来能源结构变化大致如图2所示。
图2世界一次能源构成及发展预测(1940 ~ 2100)
(根据W . E.Schollnbeger和J.R.Frisch《未来资源危机》。1982)
——随着工业化的完成，世界各国单位GDP能耗逐渐下降。当英国、美国和其他国家工业化时，并没有全球性的能源短缺。换句话说，早期工业化国家在工业化过程中没有明显的资源环境约束，是一种没有或很少约束的自然发展。日本工业化高速发展期间，刚好赶上世界第一次石油危机。1973提出资源约束下的经济增长，通过科技创新和结构调整降低单位GDP能耗，从而完成工业化的历史任务(图3)。由于工业化的支撑技术不同，人均能耗及其峰值也不同。实证研究表明，早期工业化国家的人均能源消费增长只有在人均能源消费较大时才会放缓，而后期发达国家的峰值能源消费明显低于前者。例如，在发达国家人均GDP达到654.38美元+0万美元之前，能源消费迅速增长:在654.38美元+0万美元时，韩国人均能源消费为4.07吨标准煤(654.38+0997)，日本为4.25吨标准煤(654.38+0980)，美国为8吨标准煤(654.38+0960)。国务院发展研究中心研究员冯飞根据相关研究数据绘制了各国能源强度变化的概念模型(图4)。
图3英国、美国、日本和发展中国家单位GDP能耗曲线。
(冯飞。电力技术与经济。2007年第3期)
世界主要国家能源强度变化曲线。
(冯飞。电力技术与经济。2007年第3期)
第二，经济增长和主要金属矿产的消费
与能源消耗规律相似，随着全球经济规模的扩大，金属矿产的消费总量不断增加，且矿产消费量与人均收入呈正相关关系。
——金属矿产消费继续增长。世界主要矿产品的消费总量在增加，表现在一些国家工业化的快速增长。例如，第二次世界大战后资源的消耗迅速增加，并在1973至2000年间波动。发达国家对矿产品需求的下降，一部分是因为城市化的完成，一部分是因为高消耗产业向发展中国家转移；铅是一个例外，这主要是因为它的毒性更大，而且越来越多地被其他材料取代(图5)。
图5全球矿物消费增长趋势
(王、王等。全球矿产资源战略研究年度报告2001。中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心. 2001)
——人均钢材消费强度随着人均收入的增加而变化。从人均钢材消费量的变化可以发现，在工业化初期(人均GDP为3000 ~ 15000美元)，发达工业化国家主要资源人均消费量增长迅速，后期(人均GDP超过15000美元)，主要资源人均消费量绝对值放缓甚至下降。简单来说，一个国家或一个地方的矿产资源人均消费强度经历了三个阶段:(低)快速上升-(高)平稳-(低)缓慢下降(图6)。
图6 65438-0968年世界钢铁消费与人均GDP的关系
(马建明。对矿产资源(矿产)需求预测的思考。2006)
——人均钢材消费量与人均GDP密切相关。总的来说，人均GDP和人均钢材消费量是正相关的。从人均钢材消费量与人均GDP的关系曲线图(图7)可以看出:一、不同收入水平的国家和地区大致集中在两个区域:曲线图左下角主要是发展中国家和地区，主要特点是人均GDP和人均钢材消费量较低。发达国家和地区出现在图的右中间，特点是人均GDP和人均钢铁消费量高。其次，韩国和中国台湾省是例外，人均购买力平价为2万美元时，人均钢材消费量约为800公斤。原因是重化工业是韩国和中国台湾省的主导产业，出口导向是其发展战略，出口产品的钢铁强度高。日本、意大利、奥地利、德国等国的人均GDP虽然和其他发达国家差不多，但人均钢材消费量更高，因为这些国家的机电产品出口量也大。
图7人均钢铁消费量与人均国内生产总值的关系
(陆晓明。矿产需求与经济发展的关系研究。中国矿产需求预测、资源保障分析及可持续发展对策建议。2006)
第三，经济增长与水泥消费
水泥是城市发展和基础设施建设的必要材料。原材料是非金属矿的石灰石和一些工业和生活垃圾。随着科技进步和经济发展，非金属矿物制品被广泛应用于建筑、冶金、化工、轻工、石油、地质、机械、农业、医药、珠宝和环保等领域，成为不可替代的材料，日益受到世界大多数国家的重视和青睐。
在工业化和城市化进程中，水泥消费呈现出一定的规律。以美国为例从1900开始，美国的水泥产量和表观消费量呈缓慢上升趋势。根据美国经济部国际贸易局的数据，到2008年，美国水泥产量为81万吨，表观消费量为9252万吨。从1955开始，美国水泥净进口量持续增长，到2008年，累计净进口量达到1152万吨。1906至2008年，美国累计水泥产量50.28亿吨，累计表观消费量54.40亿吨(图8)。
图8 1900以来美国水泥产量和表观消费量的变化
第四，城市化进程中土地利用的变化
不可再生和不可移动的土地是城市发展的最基本条件。城市化的本质之一是土地等自然资源的利用方式由粗放型向集约型转变，集约化程度由低到高的发展过程。
在工业化过程中，不同国家的土地利用变化是不同的。英国工业革命伴随着以圈地运动为标志的农业革命。早期的圈地运动把耕地变成了羊场，后来伴随而来的是耕地的增加。从1793到1815，由于与法国的战争贸易中断，填海造地达到高峰。到1830年，曾经被称为荒地的土地在英国基本不复存在。
美国的耕地面积也有一个变化过程。南北战争及其余波后，美国相继颁布了《宅地法》和《贫瘠土地法》，大量移民在西部播种，国内外移民不断增加。从1862到1926，联邦政府共颁发了139万公顷土地所有权证书，面积约为2.3亿英亩。美国农业可耕地面积从1870年的4.07亿英亩增加到2004年的91965438(图9)主要工业国的现代工业史。
。据世界银行统计，2005年，美国耕地面积减少到4300万英亩，至今仍是世界上耕地面积最大的国家。
图9美国农业用地随国民生产总值的变化
道格拉斯·诺斯。美国的工业化，载于阿波罗·斯坦，哈巴谷(Postan，M.M .，哈巴谷，H.J .):剑桥欧洲经济史(第六卷)。北京:经济科学出版社。2002)
在日本工业化过程中，耕地面积变化的特点是数量先持续减少，然后缓慢减少(图10)。1960、1970、1980年耕地分别减少5000公顷、36000公顷、53000公顷。1980之后，每年减少约13000公顷，体现了工业化完成与建设用地占用减少的一致性。日本经历了一个耕地开发、保护和控制的过程，耕地减少与国土面积小、人均耕地少密切相关。65438-0959年，日本农林水产省颁布了《日本农用地转用标准》，旨在确保优良农用地，维持农业生产力，适当限制农用地转用。
图10 1960日本国民生产总值和可耕地面积的变化
(南金良。日本的经济发展。北京:经济管理出版社。6438+0992+008)
根据美国学者莱斯特·布朗的研究，日本、韩国和中国台湾省在工业化过程中丧失了三分之一以上的可耕地，这需要中国决策者特别注意。
动词 （verb的缩写）经济发展与环境保护
研究表明，人均收入与污染物排放之间存在倒U型关系(库兹涅茨曲线)。如果经济增长最终能够改善环境质量，就没有必要为了保护环境而放慢经济增长速度。正因为如此，环境学家和经济学家不断验证库兹涅茨曲线揭示的规律。下面引用一些研究结果。
作为《世界发展报告》(IBRD，1992)背景研究的一部分，一些专家估算了10环境指标与人均收入之间的关系。这些指标是:缺乏清洁水、缺乏城市卫生设施、城区悬浮颗粒物水平、二氧化硫浓度、森林面积和年采伐量从1961到1986的变化、河水中溶解氧和大肠杆菌、人均城市垃圾、人均二氧化碳排放量等。结果表明，部分指标确实符合库兹涅茨曲线，包括:清洁水的缺乏和城市卫生设施随着收入的增加而逐渐改善，但收入的增加导致水质恶化，引起全球气候变化的温室气体随着收入的增加而明显增加；城市垃圾的产生和排放也是如此。一个国家的人均排放量与人均收入水平所表示的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、悬浮颗粒物(SPM)之间的关系符合倒U型曲线所揭示的规律。
有专家在这份报告中利用世界经济增长和人口增长的数据，评估森林采伐与SO2排放的关系，预测1990到2025年的全球变化趋势。对SO2的研究表明，拐点出现在人均GDP 3000美元。全球SO2排放量将从1990年的3.83亿吨增加到2025年的118100亿吨；人均SO2排放量将从1990年的73kg增加到2025年的142kg。森林覆盖率从1990年的4040万平方公里减少到2016年的3720万平方公里，2025年增加到3760万平方公里。因为森林砍伐导致生物多样性的丧失，这个过程在生物进化的尺度上是不可逆的。罗杰·帕尔曼著，侯等译。自然资源和环境经济学。北京:中国经济出版社。2002.
。
不及物动词世界经济增长与资源环境关系的启示
1.没有一个国家能够依靠本土资源实现工业化。
由于自然资源的地理分布不均，没有一个国家能够依靠本地资源实现工业化。一般来说，有些国家的某些矿产相对丰富，有些国家则相当贫乏；一个国家内部的差异也可以表现得淋漓尽致。比如盛产石油的科威特，除了油气资源，其他矿产的经济价值都不大。只有幅员辽阔的国家，如美国、俄罗斯、中国、印度、澳大利亚、加拿大和巴西，才能资源总量丰富，矿种齐全。即使这些资源丰富的国家也可能存在不尽人意的结构，甚至结构性短缺。
以石油为例。世界石油资源丰富，但分布极不均匀。根据美国地质调查局(USGS)2000年的评估，在现有经济技术条件下，全球最终可采石油储量约为3567.45亿吨，主要分布在中东地区，可采石油资源量为135678亿吨，占全球石油资源总量的38%；其次是前苏联和北美，分别占17.27和59029万吨，分别占17.3%和16.5%；欧洲最少，只有1465438+3300万吨，不到世界最终可采石油资源的4%。迄今为止，全球仍有约6543.8+028亿吨石油资源有待发现。
根据英国石油公司(BP)2009年6月发布的《全球能源统计报告》，如果排除加拿大油砂储量，截至2008年底，全球已探明石油储量为654.38+0.258亿桶，主要分布在中东地区，剩余已探明可采储量为754.1亿桶，占全球总剩余可采储量的59.9%。其他地区剩余探明可采储量小于全球总剩余可采储量的10%(表2)。
表2全球剩余探明石油储量单位:6543.8+0亿桶
再比如固体矿产资源。世界矿产资源的分布很不均匀。有关研究表明，金属矿产资源总储量的46%集中在只有0.25%矿产地的少数大型矿山，而且集中在少数几个国家。具体来说，大约25种矿物主要集中在3 ~ 5个国家。例如，76.2%的煤炭储量集中在美国、德国、俄罗斯、南非、澳大利亚、中国和印度。铁矿石储量的90%分布在俄罗斯、美国、巴西、澳大利亚、加拿大、印度、南非、瑞典、法国、委内瑞拉和利比亚，前五国储量占80%。锰矿资源储量的94%集中在南非、俄罗斯、墨西哥、加蓬、澳大利亚、巴西和印度，其中南非和俄罗斯合计占储量的88%。南非、哈萨克斯坦、津巴布韦、芬兰、印度、巴西、土耳其和菲律宾占世界铬铁矿储量的96%，前四国占91.6%。
世界上大部分铁、锰、铬等矿产资源都集中在少数大型或超大型矿床中。比如俄罗斯库尔斯克有超大型铁矿，探明储量426亿吨，其中富矿储量2665438+亿吨；富矿探明和预测储量约820亿吨，600米深度估算2900亿吨，浅部资源。乌克兰克里沃罗格铁矿盆地储量2065438+亿吨；巴西米纳斯-杰斯拉“铁四边形”地区有100个铁矿床，储量220亿吨；在巴西的Carajas铁矿区，富铁矿的探明储量达到6543.8+077亿吨。在哈默斯利铁矿区，赤铁矿和赤铁矿-针铁矿品位高，含铁54% ~ 62%，褐铁矿含铁50% ~ 54%，总储量320亿吨，品位54% ~ 64%的249亿吨，可露天开采。65，438+0亿吨的超大型锰矿床包括加蓬的Moanda含锰层、卡拉哈里马的Matwang型矿石、墨西哥的Morango含锰层和加拿大的Lapid-Crick铁锰层。在加蓬，莫安达的含锰层已探明储量2.2亿吨，平均品位50%；卡拉哈里锰矿田马马特王兴型矿石储量约6543.8+032.04亿吨，其中可采储量4.74亿吨，平均品位约39%。如果加上卡塞尔型矿床的可采储量，平均品位为48%，卡拉哈里锰矿田总估算储量为654.38+03.13亿吨，其中可采储量为865.438+03亿吨。
资源产地的可持续勘探开发可以保证全球资源的稳定供应；生产和消费场所的错位不影响矿产资源的勘探、开发和加工。特别是在中国这样的发展中国家，把资源的供给完全寄托在国外市场上，既不现实，也不可能。所谓不现实是因为资源供给存在不安全因素，所谓不可能是因为没有一个国家能满足中国这么大的市场需求。摸清家底，立足国内，应该是中国保障矿产品供给安全的指导原则和立足点。
2.资源强度呈倒U型或倒S型。
实证研究表明，资源强度(单位GDP金属消费量)总体呈现倒U型曲线特征，人均金属消费量与人均GDP的增长关系呈“S”型(图11)。在人均GDP达到65，438美元+0，000美元后，一个国家或一个地方在工业化过程中进入能源和资源消耗的“爬坡”阶段。
图11矿产资源单位GDP消耗量倒U型格局和人均消耗量S型格局。
人均金属消费量与人均GDP之间存在“S”型曲线。具体原因如下:第一，随着经济增长，经济结构特别是产业结构的变化，使得资源消耗弹性先增大后减小。在一国经济进入工业化高速增长之前，以农业和纺织业为主的“温饱”产业往往是经济增长的主导产业，资源消耗强度较低。进入工业化后，资源消耗开始不断增加，在以重化工业为主导的工业化中后期达到历史最高水平。此后，随着重化工业增速放缓，比重下降，服务业增速加快，单位产出资源消耗强度持续下降并长期保持稳定。第二，在经济持续增长的背景下，不可再生资源价格有长期上涨的趋势，需求增长和生产成本上升是主要原因。价格上涨会刺激各种资源替代技术的快速发展，比如塑料等新材料对钢铁的替代，也会对传统资源的消耗强度产生直接影响。第三，随着人均收入的增长，无论是人均钢铁产量和消费量的增加，还是人均住房面积的扩大，都需要消耗大量的实物；即使进入信息社会，没有实物投资，也无法建造高楼大厦和各种基础设施。
不同金属矿物的“S”曲线波长不同，这与其性能和工业化中经济结构的演变有关。曲线的起点和形状也因各国的经济结构、资源禀赋和资源政策而异。以美国为例，近百年来，美国矿产品及相关产品的生产和消费呈现出明显的变化。从铁矿石和钢铁的生产和消费来看，美国铁矿石产量在1.952年达到1.2亿吨的历史最高水平，铁矿石消费量在1.954年达到1.4.5亿吨，此后一直维持在71万吨之间。1900 ~ 1949期间，大部分年份铁矿石表观消费量超过产量，铁矿石净进口不超过500万吨(仅8年净出口，数量不超过200万吨)。1954 ~ 1990铁矿石表观消费量大于产量，差额为1200 ~ 7000万吨，1991 ~ 2007年降为158万~ 400万吨。1900至2007年，铁矿石累计产量70.45亿吨，累计表观消费量82.53亿吨。2006年钢产量达到历史最高水平1973，表观消费量达到历史最高水平137万吨。根据美国商务部的数据和《布鲁塞尔报》关于2008年世界粗钢产量和排名的报告，2008年美国钢产量为91.5万吨。1914 ~ 1958钢材为净出口，1959 ~ 2008钢材为净进口。
3.工业化和技术革命相互促进。
自工业革命以来，机器生产体系逐渐形成。工业化带来了一系列的技术发明(图12)。每一项技术发明都需要一个过程，从技术发明到生产实践都需要一个过程。当生产发展到一定的新阶段，对技术发明提出了新的要求，于是不断循环，逐步推进。换句话说，工业革命和技术进步相互促进，共同提高。
图12英国城市化进程与重要技术发展的关系
在这一过程中，新技术的R&D和扩散遵循“新技术产业创新点-新技术产业链-新技术产业体系”的“点线面”扩散路径:技术发明首先在产业体系的一两个关键点取得突破，然后沿产业上下游方向扩散形成新的技术产业链，再扩散到相关产业形成新的技术产业体系(网络)，从而逐步带动城市化。
4.回收成为原材料的重要来源。
无论是矿产、能源还是其他生产资料，消费的“零增长”还没有出现。美国是最典型的。美国已进入后工业化时代，但仍是世界上最大的矿产品生产国，许多矿产品产量居世界第一。它是世界上最大的矿产品消费国，人均消费量超过20吨，是中国的5倍；也是矿产品最大贸易国，多种矿产品进出口居世界第一；非燃料矿产的加工产值约占美国国内生产总值的5%。
后工业化国家依靠知识和技术创新来发展经济。矿产资源消耗增速远低于GDP增速，单位GDP资源消耗强度大幅下降。随着人均收入水平的提高，非金属矿产资源的消耗量明显增加；废旧物资的产生和积累为其回收和再利用创造了条件，并逐渐成为原材料供应的重要补充。钢铁、铝、铜等大宗废金属的回收和循环利用在资源投入中的比重越来越大，非金属和各种新合金的消费量急剧增加，新材料和替代品不断出现，应用领域不断扩大，支撑着社会进步和经济可持续发展。德国、日本等依靠可再生资源发展“静脉产业”的国家就是例子。