yuxiaolong的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yuxiaolong

博文

磷资源短缺与中国的机会 精选

已有 6244 次阅读 2013-5-9 21:54 |系统分类:论文交流| 中国, 机遇, 磷资源

      中学时代化学老师就告诉我们,对于植物来说,土壤中的氮磷钾是必不可少的营养元素,缺少其中任何一种,植物都无法正常生长。磷被植物根部吸收后,主要用于合成DNA,RNA和ATP,另外细胞膜的基本组成成分磷脂双分子层也含有大量的磷。
     
      磷肥施于农地,促进植物生长,从而收获更多食物来满足不断增长的人口对食物的需求。另一方面,近年来,生物质能(biomass energy)作为新能源之一也在飞速发展。可以想象如果没有充足的肥料,生物燃料将无法实现。这势必会占用一部分粮食生产使用的磷肥。磷除了作为肥料之外,在人类社会中也有广泛的用途。比如用于生产阻燃剂,洗涤剂,色素,食品添加剂等等。

      和石油一样,磷也是不可再生资源,并且资源分布不均匀,其中中国,摩洛哥,美国和俄罗斯四个国家共占有世界磷矿总含量的70%以上。据美国地质调查局(USGS)资料显示,目前世界磷矿含量约有620亿吨,包括150亿吨难以开采或是含有杂质过多的磷矿。在所有磷矿资源中,中国拥有约141亿吨,摩洛哥及西撒哈拉拥有267亿吨,美国46亿吨。

      2008年,世界范围内磷矿开采量为1.61亿吨,如果按照现有的每年2.5%~3%的磷需求增长率计算的话,磷资源可供人类使用的时间仅有125年。而这还是最保守的计算方法。
 
      早在1996年,美国便开始禁止出口磷矿资源,并且每年向摩洛哥进口大量磷肥。

      中国作为农业和人口大国,在面临着水资源分布不均匀,农地污染严重,土地面积减少等问题的情况下,要用仅占世界9%的可耕地面积养活占世界21%的总人口,如果没有可靠的磷肥资源供给,粮食安全将无法得到保障。

      中国在2007年,磷矿石的产出量约占当年总产量的30%,达到4540万吨。从2008年起,中国对磷出口的附加关税比2007年增长了一倍以上。而其中磷含量占24%~38%的高品质磷矿则禁止出口国外。生产的大部分磷肥只在国内销售,而且也从国外进口磷肥。

      虽然磷肥大量施于田地,但是其利用效率却不高。只有5%~10%被作物所吸收,50%的磷在土壤中转化为难以溶解不可被农作物根部吸收利用的形式存在,剩余部分则被雨水冲刷进入河流湖泊,经过一段时间累积,如果遇到合适的气候条件,最终将导致藻类疯长等水体富营养化现象发生。

      被农作物吸收的磷作为营养元素储存在粮食中,而粮食最终被人体消费。随着食物进入人体的磷经过消化吸收后绝大部分随着尿液和粪便排出。早在几千年前我们的祖先就知道将屎尿当做肥料加以利用。而在现代社会,屎尿随同生活污水被收集到污水处理厂集中处理,而其中磷则被污水中微生物吸收利用最终作为其残骸的一部分沉淀形成污泥。进过焚烧处理后的污泥,磷含量占到10%~30%,与一般磷矿石中磷的含量相近。

      除了人类的排泄物之外,动物产生的排泄物中磷的含量是人类的五倍,而全世界所有养殖的动物约为650亿只。在中国,养殖业对水体中磷的“贡献率”超过了56%,与之相比,农地只占了11.4%。而大部分养殖场的动物排泄物没有得到专业处理。如果能将养殖业动物粪便加以有效利用,每年不仅将节约三分之一的磷资源消耗,对水体中磷的排放也将大大减少。

      一方面磷资源面临短缺,另一方面水体中的磷含量过多导致水污染,究其根本原因在于磷资源没有得到有效管理和利用。可以预见,在不远的将来,如果中国能够有效掌握磷资源的管理,利用和回收技术,再加上本来就拥有的丰富磷矿资源,那么在于其他国家的竞争中,无疑又增加了一极有分量的筹码。
 

 
文中数据来源:

1, The disappearing nutrient, nature,2009
2, Phosphate fertilizer warning for China, nature, 2010
3, 汚泥の処理とリサイクル技術(in Japanese), 2010

 



https://blog.sciencenet.cn/blog-814367-688308.html


下一篇:“网上谈兵”-------由科学网最近的讨论所想到的

10 曹建军 赵建民 辛晓十 何学锋 陈冬生 高建国 梁光河 zhxftcl1 wuhuike mazhenyi

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (24 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-12-2 12:36

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部