化学与能源开发论文

2022-05-13

本论文主题涵盖三篇精品范文,主要包括《化学与能源开发论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。我国属于能源大国,能源开发与国民经济发展的关系十分密切,我国一直重视开发煤炭和石油能源的开发,现在正在逐渐向新型能源转化,逐步开发新能源。现在西方发达国家陆续开始开发新型能源,包括太阳能、风能、水能、潮汐能等能源,这些属于可再生能源,还有很多不可再生能源,如天然气、氢气和核能等。目前我国正致力于新型清洁能源的开发与利用研究。

第一篇:化学与能源开发论文

化学工程视野下的电化学能源转换与存储

摘要:以风力/太阳能等为代表的间歇性可再生能源发电技术为能源快速发展注入了新的活和契机。为此,发展这些电能的高效转换与存储体系至关重要,已成为当今世界范围内的重大挑战性课题之一。基于此,本文讨论和展望了化学工程视野下的电化学能源转换与存储技术的未来发展方向,为解决该领域工业化发展中的关键科学和技术问题提供了有效指导,将全面促进电化学能源转换与存储领域的快速发展。文章从化学工程的视角综述了电化学能源转换与存储技术 (二次电池、超级电容器、电化学催化等) 的国内外研究发展状况,指出并剖析了该体系存在的关键科学/技术问题,主要内容包括电化学能源转换与存储领域中的三传一反、系统工程、分离工程以及绿色节能新策略等。

关键词:传递过程;电化学;反应工程;电解;分离

随着能源危机以及环境污染问题日益严峻,以石油、煤和天然气等传统化石能源为主导的能源结构逐渐无法满足世界各国不断增长的能源需求,因此开发清洁高效可再生的新能源体系迫在眉睫。近年来,太阳能、风能、核能等可再生能源发电技术得到快速发展,规模占比逐年增加,电能的价格也逐年降低,目前光伏发电价格可低至0.35CNY/(k W·h)(国家发展和改革委员会 2020 年光伏发电上网电价政策)。在新能源发电技术的迅猛发展中,弃风弃电比例逐年增加,如何将弃风弃电有效地利用起来,对于全面推动可再生能源技术的发展具有重要的理论和现实意义。由此,基于电化学的能源转换与存储技术备受关注,成为国内外挑战性的重大课题。电化学能源转换与存储主要涉及二次电池、电解水制氢、电催化CO2/N2还原、电合成精细化学品/燃料、超级电容器等体系。近年来,在高效电极材料、电催化剂、电解液、隔膜以及系统等方面均取得了较大的成绩,基本实现在实验室中材料的可控制备和系统的正常运行。但是,仍然面临着一些关键的科学和技术问题,距离其大规模工业化应用仍存在差距。事实上,在研发和工业生产的过程中,涉及了化学、化工、能源、材料等多个学科和领域,其中在化学工程领域,三传一反、产品分离以及环境等问题都不容忽视。

本文综述了化学工程的理论与方法在电化学能源转换与存储领域的应用和状况 ,重点回顾了在提高电极材料电化学活性、开发清洁高效材料制备工艺,改善体系传质性能以及开发电化学产品分离工艺等方面所取得的一系列研究成果。在此基础上,针对该领域涉及的化学工程问题进行阐述,旨在抛砖引玉,共同推动电化学能源转换与存储领域的发展。

一、电化学领域中的三传一反

三传一反即质量传递、动量传递、热量传递和反应工程。在电化学能源转换与存储技术中,三传一反至关重要。以锂硫电池为例,多硫化锂在电极材料中的溶解和扩散速率直接影响了电池的倍率性能和稳定性。Qiu 等基于化工过程中反应器内的折流挡板能够调节流体流动状态的技术,采用静电自组装的方法设计制备了一种具有类折流挡板结构的石墨烯气凝胶,并将其作为多硫化锂的宿主材料。这一独特设计改变了多硫化锂在材料内部的流动状态和停留时间,一定程度抑制了多硫化锂的溶解与扩散,从而使其表现出优异的循环稳定性,在1C 下循环 500 次仍保持 509m A·h/g 的容量。此外,基于流体力学的基本规律,他们通过重力场辅助,实现了具有梯度缺陷密度的碳耦合量子点全碳材料的精细化制备,并将其应用于I-3还原反应,光电转换效率最高可达8.42%。基于电化学技术的能源存储与转换器件,在静置/使用过程中也涉及热量的输入与移出。以锂电池为例,由于内部短路、外部因素或者大电流下自放热等原因导致副反应发生,大量气体释放以及热量累积,如果无法及时导出和释放,存在严重的安全隱患。在一些特殊工况条件下,如超低温环境下,锂电池在使用过程中因传热效率差,常面临发动机启动困难、充电缓慢等问题,需要外界投入大量的热量以减少功率损耗。为了解决这一问题,Wang 等开发了一种自发热型“全气候电池”,其无需外部加热装置或者电解液添加剂,从0℃以下自行加热。这种自热式全气候电池在 50% 的充电状态下,-30℃时可实现(1061/1425)W/kg的放电/再生功率。

在电化学能源转换与存储技术中,离子存储与输运和电子的传递一定程度上影响了电化学器件的整体性能。如何运用化学工程的基础理论和技术强化材料微结构内离子的存储与输运及电子的传递十分重要。对于钠离子电池体系,为了加快充放电过程中钠离子在电极材料中的插层扩散速率,Qiu等构筑了一种具有分级结构的“三明治”型碳基纳米复合材料,超大的层间距大大降低了钠离子的扩散距离以及传输阻力,其在 30A/g 和 50A/g 电流密度下分别表现出 152m A·h/g 和 93m A·h/g 的高比容量。在超级电容器领域,他们采用厚度可调的二维多孔炭纳米片,探究了影响离子传输的关键因素。研究发现,通过调变纳米片厚度可有效避免纳米片的卷曲和堆叠,缩短离子传输的距离,加速离子扩散,从而具有最小的沃伯格系数和最大的离子扩散系数。用作超级电容器电极材料,在0.5A/g电流密度下的容量高达 280F/g,同时在 100A/g 的大电流密度下,容量保持率高达81%。

二、电化学领域中的系统工程

传统电解水制氢的阳极反应为析氧反应(OER),其缓慢的反应动力学使得电解电压升高,大大降低了电解水制氢的能量利用效率,阻碍了水裂解制氢技术的工业化发展。因此研究者将电氧化制备高附加值的精细化学品取代 OER,同时耦合阴极产氢过程组成杂化水裂解系统,同步实现了氢气与精细化学品的绿色化合成。这一耦合集成策略既解决了OER过电势高、产物附加值低的问题,也缓解了能量密集型的传统热催化制备精细化学品所带来的能源环境压力。目前杂化水裂解阳极替代反应主要有 5-羟甲基糠醛(HMF)氧化、甘油氧化和苯甲醇氧化等。为维持高的电荷利用率,工作电流密度必须限制在较低水平,但是这将无法满足大电流密度下工业化生产的需求。。

三、结语

基于此问题,本文作者课题组合成了一种无定形的镍钴氢氧化物纳米片催化剂应用于苯甲醇的电催化氧化反应,该材料表现出了优异的电化学性能,在无析氧反应发生的电压下,工作电流密度首次突破400m A/cm2,极大地推动了基于电化学技术生产精细化学品的工业化进程。

四、参考文献

[1] 黄红菱,于畅,邱介山. 化学工程视野下的电化学能源转换与存储[J]. 化工进展,2021,40(9):4696-4702.

[2] 刘尚,宇博,敬海峰,等. 电化学能源体系表界面构筑化学的先进电子显微解析[J]. 表面技术,2021,50(1):28-46.

[3] 孔玥,黄燕山,罗宇,等. 石墨烯基复合材料在新能源转换与存储领域的应用现状、 关键问题及展望[J]. 化工进展,2021,40(9):5118-5131.

[4] 豆义波. MOFs基多级结构复合材料在电化学能源存储与转换领域中的应用[D]. 北京:北京工业大学,2017..

作者:梁国庆

第二篇:新型清洁能源的开发现状与利用

我国属于能源大国,能源开发与国民经济发展的关系十分密切,我国一直重视开发煤炭和石油能源的开发,现在正在逐渐向新型能源转化,逐步开发新能源。现在西方发达国家陆续开始开发新型能源,包括太阳能、风能、水能、潮汐能等能源,这些属于可再生能源,还有很多不可再生能源,如天然气、氢气和核能等。目前我国正致力于新型清洁能源的开发与利用研究。本文首先指出了清洁能源开发的现状,分析了当前清洁能源开发和利用存在的问题,提出了清洁能源开发和利用的有效策略。

在我国战略发展过程中,清洁能源的开发和利用是一项基本战略,这是实现可持续发展的必然要求,这也符合生态经济与低碳经济发展的需要,是构建和谐社会的基础和前提。我国心情清洁能源的开发和利用还面对很多的问题,如认识不够、开发难度大、开发和处理技术落后、保障制度不够完善、能源利用率较低等,要想解决这些问题,就要推进技术研发,建立完善的制度,进而促进新能源的开发和利用。

一、我国清洁能源发展现状

清洁能源开发难度大。我国地大物博,广袤土地上存在的清洁能源较为风农夫,但是由于多种原因,新型清洁能源的开发不是很顺利,首先,地理条件和环境是一种限制因素,例如我的很多地区未开发的水能一般集中在西南部的高山和深谷中,地热能和潮汐能也分布在地势较为特别的地区,风能主要集中在西北风较大的地区,能源开发环境恶劣,工程建设难度较大,其次,清洁能源的勘探工作水平较低,成本较高,开发难度较大,与其他能源相比,竞争力较弱,因此,难以实现大规模开发。

清洁能源产业化存在困难。能源的利用最好就是形成产业链,改变传统能源结构,实现多元化的能源利用。但现阶段,我国清洁能源产业化与西方国家相比起步较晚,缺乏相关经验,与西方国家差距较大。清洁能源产业化存在一些困难,主要表现在:(1)水能。我国水资源较为丰富,我国可以开发和利用的水资源约占全球水资源的1/7,总量大,但是开发利用的较少,利用率远远低于很多西方国家。有数据显示,美国水资源开发率为63%,我国只约到15%。(2)风能。我国目前利用风力发电在逐年上升,截止到2010年,风力发电能力达到16吉瓦。但与部分发达国家相比,风能资源的产业化水平不足,没有实现风力发电机并网发电,发电机功率较小,风能资源还有很大开发空间。(3)太阳能。我国对于太阳能的开发和利用还处于起步探索阶段,光伏发电装机容量只有15万千瓦,还没有形成一定的规模。(4)潮汐能、地热能。我国目前对于地热能和潮汐能的开发利用是多种清洁能源里面最低的,主要原因是我国地理环境的影响,另外开发和利用技术落后也是重要的原因。(5)核能、氢能等,目前我国核能与氢能发展较为迅速,但是清洁煤技术发展缓慢,有待进一步产业化。

二、清洁能源开发和利用存在的问题

社会和人民对于清洁能源认识不足。目前,我国民众使用传统能源较多,如煤炭、石油,对于新兴清洁能源的认识不足,以为清洁能源指的就是太阳能、风能等,社会大众对于清洁能源的优势不了解,因此,清洁能源开发和利用缺乏群众基础。还有部分地区的领导干部和决策者没有正确认识到清洁能源的重要性。

政策有关部门扶持不足。现阶段,我国有关部门对于清洁能源的开发和利用不够重视,清洁能源政策推进面临一定的困难,清洁能源发展重点仍旧放在化石能源的清洁利用方面,对于太阳能、风能和水能的开发和利用水平较低,尤其对于生物能源和核能等开发还处于初始阶段。地方政府缺乏相关经验,政策扶持力度不够,使清洁能源的开发和利用受到限制。

能源分布不均开发较难。清洁能源目前主要集中于经济不发达的西部地区,西北和西南,当地经济发展较为滞后,电网规划不够合理,网络建设没有普及,基础设施建设有待加强,因此,清洁能源的开发与利用自然存在一些难度,由于地理位置的分散,导致能源难以集中开发。

开发与利用技术相对落后。我国清洁能源开发和利用技术有待提高,现在很多技术需要依靠从国外引进,我国自主研发的技术缺乏,政府有关部门投入不足,扶持不够,必然导致技术层面的缺失,进而科研成果难以转化为实践,清洁能源的产业化也难以实现。

三、清洁能源开发与利用的有效策略

建立关于清洁能源的科学观念。目前,我国社会和人民大众对于清洁能源的认识还存在一些误区,认为清洁能源比照传统能源数量较少,因此,不是未来世界的主要能源,应该大力开发传统能源。还有一种错误认知是清洁能源具有“救世主”的功能,这是不正确的,要树立科学的清洁能源发展观念,进而指导能源开发与利用。首先,要加大宣传力度,例如太阳能,目前,我国使用太阳能热水器的家庭不在少数。其次,要做好清洁能源从业者的培训,帮助其树立正确的能源观念,选择低碳经济且清洁的能源,是未来的主流,进而引导大众正视清洁能源。

研发和引进新的开发与利用技术。清洁能源的开发和利用,需要依赖较为先进的技术作为支撑,因此,要实现技术上的突破,我国不能单单依靠从西方国家引进先进技术,这样清洁能源的开发和利用就比较被动,因此,我国科研人员要加强技术创新。我国作为制造大国,要借鉴西方发达国家得先进技术,完善设备和装备,推进新能源的开发和利用。我国要为技术开发提供良好的环境,政府部门要加以引导,提供一些优质的政策作为支持。有关部门要加大投资,引导社会资金注入,为技术研发提供资金保障。同时,要培养专业人才,为新能源开发提供人才基础。

建立完善的管理制度。针对清洁能源的开发和利用要建立完善的制度,这是一项系统而复杂的工程,涉及到很多领域,如制造业、消费行业等,因此,需要广大群众的大力支持,需要科学的制度作为保障。有关部门要建立相应的制度,出台相关法律法规,针对清洁能源质量监督认证建立完善的技术标准,制定扶持性政策,支持清洁能源的开发和利用。不同地区要结合当地情况制定差异化的制度和政策,保障清潔能源有序开发。

总之,推动我国清洁能源开发和利用,有助于实现可持续发展,我国要根据本国的实际,建立适合的清洁能源开发制度,政府部门出台一系列扶持政策,能源开发的过程中重视环境保护,进而促进我国生态经济的稳定发展,走出一条低碳、绿色能源的道路。

作者:赵连新

第三篇:中国西部能源及矿业开发与环境保护协调发展研究

摘要 中国西部地区自然环境脆弱且恶劣,但能源及矿产资源分布相对集中,能源及矿业开发已经成为其经济社会发展的支柱产业。本文力图从西部能源及矿业开发与环境保护协调发展、促进资源开发与生态保护的视角,综合辨析出西部地区能源及矿业开发引发的地质环境及生态环境恶化问题,主要包括土壤污染与土地破坏、水资源污染与短缺、矿区大气污染、噪声污染以及采矿诱发的各类地质灾害和生态环境破坏等。文章认为:西部地区矿产资源和能源开发等人为因素引发的地质环境及生态环境恶化问题日益突出,增强西部地区可持续发展能力,确保资源开发与环境保护的协调发展是西部地区提高能源资源保障能力的现实选择,也是转变发展方式、建设“两型”社会的必然要求。为此,本文对西部地区能矿资源开发与环境保护的协调发展提出了相关建议,主要包括:大力推行绿色发展,积极开发绿色新能源;加强资源管理与污染控制,建立、健全矿产资源开发环境保护相关法律法规和体系,健全生态补偿机制;通过市场准入制度设立绿色门槛,继续整合小矿山;加强西部资源型城市与沿海地区的区域融合,减少资源开发的负外部性,破除“资源诅咒”;借鉴国际上“责任矿产开发倡议”,提高能源及矿产资源开发利益相关者的参与能力;统筹协调资源税费、地方发展基金,明确资源税的调节作用,健全利益分配机制,设立绿色发展基金;加强能矿资源开发全过程的第三方独立监管,在能源及矿产资源开发过程中实行有效透明的监管等。

关键词西部地区;能源矿业;环境保护;协调发展

西部地区地质构造条件复杂,在地质历史上,是多个板块碰撞汇聚之处,拥有大部分我国著名的造山带和内陆盆地,成矿条件极其优越,能源及矿产资源分布相对集中,优势突出,资源蕴藏量非常丰富,品种齐全,资源远景好。随着西部大开发的推进,能源及矿业开发已经成为西部地区经济发展的支柱产业,对其经济的发展起了重要的作用,但同时对自然资源开发的加速,矿产资源和能源开发等人为因素引发的地质环境及生态环境恶化问题日益突出,对西部地区可持续发展的制约日益明显。

1西部地区能源及矿业发展迅速

目前我国已发现的171种矿产在西部地区均有发现,有探明储量的矿种达132种,其中能源矿产8种,金属矿产52种,非金属矿产69种,水气矿产3种。西部地区45种主要矿产保有储量的潜在价值高达44.97万亿元,占全国总量的50.85%;一些稀有金属的储量位居全国乃至世界的前列。特别是我国紧缺性矿产资源,如石油、天然气、铜、镍、磷、钾盐等,在西部表现出明显富集的特点[1]。目前,西部地区矿业和能源开发已经成为西部地区国民经济发展的重要支柱产业,已探明储量的矿产资源大多数都已得到了开发利用,天然气、铬铁矿、钛矿、锌矿、镍矿、钴矿、银矿、铂族矿、稀土矿、钾盐、玻璃硅质原料、石棉等已开发利用储量占全国已开发利用总储量的比重大于50%,形成了较大的生产能力,已建成从能源、黑色金属、有色金属、贵金属到化工非金属以及建材等多种矿产品的生产体系,成为我国重要的矿产品生产基地。除煤炭等少数几个矿种外,西部仍有不少大型、超大型矿区和具有较好资源潜力的地区尚未开发利用,特别是西南三江地区、青藏高原地区和大西北高原盆地及山区,油、气(天然气和煤成气)、富铜、镍、钾盐、铂族元素、银、铀、盐湖硼矿、稀有矿产、优质煤炭资源等矿产资源仍具有很大的潜力。例如:青藏铁路沿线、雅鲁藏布江成矿带,西藏班公错—怒江地区估算铜资源量近200万t,具有大型、超大型矿床远景规模;新疆阿尔金地区的钨锡矿带发现工业价值矿体11条,有可能成为继南岭钨锡矿带之后我国又一个钨锡资源勘查开发基地[2]。能源及矿产资源开发已处于西部地区经济及社会发展总体布局中的基础和支柱性地位,一大批西部矿业城市依托矿产资源的开发而崛起,对地方经济的发展起了极大的促进作用。

2西部地区自然环境脆弱

西部地区地域辽阔,处在全国第一和第二级阶梯上,平均海拔在1 000 m以上,气候条件差异显著,恶劣多变的自然条件导致西部地区生态环境脆弱,生态承载力相对低下。受人为因素的影响,西部地区生态系统呈现出由结构性破坏到功能性紊乱演变的发展态势。

沈镭等:中国西部能源及矿业开发与环境保护协调发展研究中国人口·资源与环境2013年第10期2.1矿山自然环境恶劣

西部地区地貌类型多样,矿山自然环境恶劣。作为全国最重要的水源生成和大气动源之所,西部地区是整个国家赖以生存和发展的基本生态环境屏障。然而,在地形地貌、大气环流和地球重力的作用下,西南山高坡陡、水土流失严重,西北干旱少雨、人类生存环境极其恶劣[3]。因此,任何过量和不合理的资源开发活动都会突破地区生态环境的均衡阈值,引发难以预计的生态环境灾难,其后果甚至威胁到整个社会的正常活动。

2.2人为活动导致矿山环境恶化

由于西部远离我国经济重心,自然条件恶劣,交通基础设施差以及矿产勘查开发投入不足等一系列因素的制约,西部地区矿产资源勘探、开发利用程度低,资源优势未能转化为经济优势。目前,西部能源及矿产资源总体开发利用程度低,利用水平不高,许多矿产资源储量因地质勘察程度低而尚难利用,矿山企业普遍存在着设备简陋、经营粗放、破坏和浪费资源及污染环境等严重问题。主要矿产的采选回收率一般只有30%-50%,不仅低于发达国家的水平,而且低于全国平均水平10%-20%。矿产品的加工程度不高,市场竞争力不强。此外,人为活动导致矿山环境恶化。矿山开采占用并破坏了大量土地,破坏的土地主要有露天采矿场、排土场、尾矿场、塌陷区及其他矿山地质灾害破坏的土地。由于缺乏环境意识,技术水平低下,片面追求经济效益,对矿产资源不合理的开发利用导致的严重生态环境问题,已从局部扩展至整体,将严重地阻碍西部大开发目标的实现,成为急待解决的问题。

3西部地区能源及矿业开发引起的环境问题西部地区丰富的矿产资源,被开发利用后为国民经济建设和社会发展做出了巨大贡献。随着矿业开发的同时,也对环境造成了破坏,严重影响了社会经济的可持续发展。西部地区矿业开发引起的环境问题主要有土壤污染与土地破坏、水资源污染与短缺、矿区大气污染、噪声污染和矿山地质灾害等几个方面。

3.1土壤污染与土地破坏

西部地区土壤污染形势严峻, 原因首先在于该地区是中国能源供应的主要后备基地和接续地,矿产储量煤、陆地石油和天然气分别占全国总量的60%、30%、25%。石油、有色金属、煤炭等矿业企业众多,这些矿产能源是西部地区的骨干企业和主要税源。但矿产企业的建设不仅严重破坏环境,而且其生产过程表现的高能耗、高污染、高排放的特点很容易造成土壤的污染,大量小厂矿的乱采乱挖,也增加了许多新的污染源。据资料显示,云南、广西、四川、贵州等重金属主产区,很多矿区周围都已经形成了日渐扩散的重金属污染土地。被重金属污染的土地让农作物无法食用,当地人的生活陷入困境[4]。如甘肃省金昌市既是甘肃省重点商品粮生产基地,又是全国镍工业生产基地。作为在传统农业区基础上建立的新兴资源型城市,工业区与住宅区间无隔离带,尾矿库和选冶工业区建在上风向,长期的冶炼活动,加上沙尘暴、土地荒漠化、酸雨和水土流失等影响,导致建成区20 hm2的土壤受到污染,占建成区面积的74%,存在着较高的环境风险。此外,因矿产资源开发造成的土地破坏面积不断扩展。能源和矿业开发破坏植被、景观,露天开采由于其作业方式的需要,必须直接剥离大面积的表土层及其上生长的大量植被,使得水土流失加剧,这也是陕北近年来新增加的一项生态环境灾害。目前,西部地区水土流失面积为104.7万km2,占全国水土流失总面积的80%以上,水土流失率达15.15%[5],使西部脆弱的生态环境雪上加霜。

3.2水资源污染与短缺

水体污染和水资源短缺是西部地区存在两个最严重的水环境问题,西北部干旱和半干旱地区淡水资源相当匮乏,岷江、渭河等河流污染也相当严重。目前,因采矿产生的废水和废液的排放总量占全国工业废水量的10%上,处理率仅为4.23%,水资源污染严重,水质恶化明显。由于采矿、选矿活动,使地表水或地下水含酸性、含重金属和有毒元素。矿山污水危及矿区周围河道、土壤,甚至破坏整个水系,影响生活用水、工农业用水,并且有毒物质的排放给人类健康带来了潜在威胁。由于大量排放有害矿井水以及选矿厂排放的含有重金属离子和化学药剂的废水,对土地和水系造成直接的污染,不仅使土壤性质变差,而且危及农作物,影响人畜健康。此外,由于采矿过度抽取地下水,加剧了水资源短缺,使地下水水位下降,大部分城市和地区地下水水位连续下降,有些地方形成了不同规模的地下水漏斗,包头、西安、库尔勒等城市的地下水污染也比较严重;榆林地区由于煤炭开采的影响,导致地下水位显著降低,延长了地下潜水与地表水交换的路径,减少了地下潜水向地表的供应量和向河道的补给量,全市湖泊也由开发前的869个减少到现在的79个[6]。

3.3矿区大气污染

矿山企业,特别是露天开采矿山,大气污染甚为严重,开采以及矿井下的穿、爆破以及矿石、废石的装载、运输过程中产生的粉尘、废石场废石的氧化和自然释放出大量有害气体,废石风化形成的细粒物质和粉尘等,特别是干旱炎热的地区,在大风的作用下产生尘暴现象,造成区域环境的大气污染,对矿工的健康和附近居民的生活环境造成严重的危害。在含硫量较高的矿区,煤矸石山燃烧周期长达数年,产生大量的一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、二氧化硫等有毒、有害气体和烟尘,给矿区大气造成长期的严重污染,是矿区大气污染的主要污染源之一。在井工矿开采中,矿井瓦斯的利用率仅占15%-20%,大多直接排放到大气中,对矿区大气造成了污染。近年来因西部经济高速增长主要依靠资源型产业尤其是能源重化工业的拉动,造成单位GDP能耗高,“三废”和碳排放强度大。据统计,2008年,西部万元GDP能耗高达202 t标准煤,比全国平均水平高836%。酸雨在西部地区城市中相当严重,将近2/3城市的空气质量不能达到二级标准,小矿土法采炼也加重了酸雨危害。云、贵、川三省土法炼磺,年排放二氧化硫和硫化氢达26万t,堆积含硫废渣2 000多万t,整个炼磺区空气中二氧化硫浓度超过国家标准5-50倍,形成酸雨PH值3-4,造成大片耕地寸草不生[6]。

3.4噪声污染

采矿业是一个高噪声污染的行业之一,其噪声污染相当严重。无论是井工开采,还是露天开采,都要利用大量的机器设备进行穿孔、爆破、采掘、运输,井工开采还有提升、通风、排水、压气等生产环节。随着我国矿业的现代化,机械化程度越来越高,各种频率不同的声强噪声,对矿山职工的危害最直接,不仅污染了工作环境,而且影响了职工的身心健康,降低了劳动生产率,给矿山的生产造成了较大影响。

3.5诱发各种地质灾害

西部地区自然地理、地质构造复杂、地质环境脆弱,地质灾害类型多,发生频度高,危害严重。在实施西部大开发的战略中,由于采矿而诱发的各类地质灾害和生态环境破坏问题也相当突出。国土资源部大范围专项调查结果表明,我国矿山环境形势严峻。煤矸石容易诱发泥石流,甚至产生爆炸的危险。采矿活动引发的地面塌陷、地裂缝等地质灾害问题突出、毁损土地资源严重[7]。矿产开发活动也造成了地下水均衡系统破坏,加剧了矿区水土流失和土地沙化。由于对自然环境的各种破坏,使得西部矿业和能源开发的环境成本高、代价大。

4西部能源及矿业开发与环境协调发展的建议从经济格局和区域发展来看,西部地区已成为我国21世纪能源和矿产原材料资源的接替地,但矿业在取得巨大成就的同时,对生态环境产生的负面影响也与日俱增,已成为制约西部资源开发和经济社会可持续发展的重要因素,亟需采取一系列措施来保障西部地区能矿资源开发与环境保护的协调发展。

4.4.2加强西部资源型城市与沿海地区的融合

实现大宗能源就地转化利用,改变化石能源的长途外输格局。长三角、珠三角、环渤海等东部沿海地区资金相对充足,技术水平高,但土地、劳动力、能源等要素供给趋紧,资源环境约束矛盾日益突出,而广大的中西部地区基础设施逐步完善,要素成本优势明显,产业发展空间较大。西部地区资源丰富,但需要东部地区在资金和技术上的大力支持,西部拥有的丰富的资源,如水电、油气、稀土等均是东部短缺却又利用最多的资源。把东中部先进的资金、技术、人才等要素引入西部,与西部地区得天独厚的资源、政策等优势形成互补,例如把西部的政策优势和东部的人才优势结合起来,可让东部人才到对口的教育单位、政府部门和大中型企业挂职及工作,从而使东中西部之间进入了一个全新的良性互动发展。

4.4.3减少资源开发的负外部性,破除“资源诅咒”,实现西部地区可持续发展

为此,必须明晰资源产权,尽量培养当地劳动力,吸纳本地产业工人,通过加大教育投入、基础设施以及科技创新,减轻人力资本、物质资本的挤出效应,克服“荷兰病”,从而提升西部地区经济增长内在活力(如图3)。

4.5提高能源及矿产资源开发利益相关者的参与能力

借鉴国际上“责任矿产开发倡议(Responsible Mining Development Initative, RMDI)”,加强企业社会责任和利益相关者的参与,具体包括:①在进行矿产开发协议谈判之前,就采矿工艺以及可能的收益、风险、机遇和责任等方面,广泛开展公共教育宣传;②企业必须发布关于其运营的经济价值和社会影响的研究结果,这些研究应与当地政府、研究机构和民间团体合作;③政府应该采取措施吸引制造业和服务业资本进入采矿业领域;④采用“地方政府开发论坛”的模式,为当地的利益相关方围绕地方局部问题进行磋商,提供广泛和民主的公共沟通管道。通过地籍管理程序,扩大地质数据和矿业权许可证的透明度;⑤推广国际上广泛实行的采掘行业透明度倡议(Extractive Industry Transparency Initiative, EITI),并在西部地区各个省市区以下层面进行责任分解;⑥帮助培训当地政府人员,提高构建共同监管的技术能力;⑦建立起基于社区的有效申诉机制,加强能源及矿业开发协议条款落实的监督能力。

力拓矿业集团(Riot Tinto)在澳大利亚北部领地的采矿是一个很好的案例,其做法是高薪雇用当地居民共同保护环境,加大针对当地特色的就业培训,实行采矿收益分成,加强政府与地方、企业与地方之间的沟通与协商。在老挝Sepon和Phu Bia的两个重大项目中,公司让政府工作人员在其技术实验室和各部门进行轮换实习,以培养他们的管理能力,并确保国家现有的和未来的矿产开采能够符合监管要求,这些培训都是矿业公司免费为地方政府提供。在巴布亚新几内亚,通过地方政府开发论坛,当地受影响的社区能够参与到大型新建能源资源项目的收益方案的范围和性质的讨论中来。法律规定任何能源资源开发项目必须有社区的参与,参与程序由一个委员会统一管理,该委员会由相关的国家政府部长主持。这些论坛主要用于制定社会对项目的接纳条款,或者“社会经营许可”。这些做法也表明:让社区参与能源及矿产开发协议的制定,直接涵盖广泛的利益相关群体,是一个有效的参照模式。

4.6协调统筹资源税费和地方发展基金

4.6.1明确资源税的调节作用,健全利益分配机制

资源税作为调节经济的杠杆,可引导社会投资向节能型能源产品生产转移,提高资源开采效率和利用效率,对中国未来的经济发展结构的调节作用非同小可。明确资源税就是具有将资源、环境等方面的外部效应内在化作用的一个楔子,首先有利于促进国有资源合理开采、节约使用和有效配置,加强国家对自然资源的保护和管理,防止经营者乱占滥采资源,减少资源的损失和浪费;其次有利于经营者提高资源开发利用率,最大限度合理、有效、节约地开发利用国有资源;其三有利于合理调节由于资源条件差异而形成的资源级差收入,促使企业在同一起跑线上公平竞争;再者有利于正确处理国家与企业、集体和个人之间的分配关系,资源税的合理分配,可为地方政府恢复生态、治理环境解决资金不足的问题;最后有利于促进地方经济发展,将资源优势转化为经济优势,增加财政收入,调动中央和地方的积极性,实现双赢。

4.6.2设立绿色发展基金

近年来在环境、社会与公司治理这三大社会责任关注的重点领域中,关注环境问题的绿色投资已经成为社会责任投资领域的重要方向,绿色投资发展势头良好。绿色产业的发展以及利润创造将是绿色投资财富增长的根本。根据清洁技术集团(Cleantech Group)的最新研究报告,2010年全球三大清洁能源领域——生物燃料、风能发电和太阳能光伏产业的收入为1 881亿美元。而相比十年前,这三个产业的收入还不到100亿美元,十年增长了20倍。[31]我国云南省也设立了绿色环境发展基金会(简称绿色基金会),以生态环境保护和建设为主要工作方向。当前海外绿色投资基金的发展蓬勃,绿色投资基金的形式层出不穷,除了在数量和规模方面发展迅速,其形式也开始多样化。

4.6.3设立地方或社区综合开发基金

“保护生态环境、共创美好家园”,离不开地方或社区的参与。由于多元化的地域、民族、资源及文化差异,西部地区形成了复杂多样的区域或社区。设立地方或社区综合开发基金可探索解决资源利用与环境保护之间的矛盾,构建生态和谐、文明、可持续发展的新型社区,宣传自然资源保护和管理的文化知识,增强社区居民环保理念,按照社区实际开展生态环境保护,帮助社区发展替代生计,在自然保护区及其他矿区周边探索生态补偿的新途径,并参与和支持新能源推广。

4.7加强能源及矿业开发全过程的第三方独立监管

在能源及矿产资源开发过程中必须实行有效透明的监管,而委托第三方监管是国际上非常成功的经验,首先有助于明确地方和企业生态保护的责任,落实责任方和监管方;其次可加强监管技术创新、人才培训、装备配备和政策倾斜;再者可增强综合执法,司法、公安介入,以保证政策效果。同时,对西部地区能源及矿产资源开发的监管,还必须采取差别化策略,即对新上项目、在建项目和已建项目区别对待,主要做法包括:对于新上项目,严格审批(探、采、选、冶、矿山闭坑等规划),环境保证金;对于在营项目,着重绿色绩效考核;对于历史项目,严格执行污染矿区环境修复。

总之,西部大开发战略的实施,为西部能源及矿产资源的开发利用创造了良好的外部条件,但同时必须处理好资源开发与生态保护的关系,发展绿色矿业、建设绿色矿山,既是立足西部地区、提高能源资源保障能力的现实选择,也是转变发展方式、建设“两型”社会的必然要求,对全国的经济社会发展全局具有十分重要的现实意义和深远的战略意义。

(编辑:常勇)

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作者:沈镭 高丽