悄然来袭的“磷元素危机”？（转帖自航天港）

      当今世界，正处在下一轮科技革命的前夜，这已经成为人们普遍的共识了。作为人类文明赖以存续和发展的三大支柱----能源、材料与信息，与之相关的开发利用技术，在每一轮科技革命中，都必将经历重大的提升。下一轮科技革命，首先发轫于哪个领域？目前还是见仁见智。但是，农业科技革命必然在这一轮浪潮中，扮演很重要的角色，对此无人可以辩驳。

    人首先要解决吃饭问题，然后才能谈得上发展。随着世界人口持续增长，新兴国家的人民饮食结构趋于高端化，对粮食、油料等农作物必然也提出越来越高的产量与品质要求。物质守恒，因此，无论下一轮农业革命中，超级杂交作物，转基因作物，亦或人工叶绿体等技术如何发展，这一切技术要想真正发挥出威力，首先必须在“材料”---也即“物质”上，获得稳定、持续、足够的供应来源，这才能避免陷入无米之炊的窘境。

    宇宙中，能源、材料都是无限的，但是很可惜，人类在未来200年内，还不太可能实现太空殖民。所以，要实现可持续发展的战略目标，我们必须至少保证能从地球母体，获得足够的能源与材料，以支撑我们足够长的时间，直到人类文明摆脱对地球母体的依赖。

    相对来说，能源问题还不那么迫切，我相信科学家们的努力，可以在我们有生之年，叩开核聚变能源时代的大门。此贴只关注材料的供给问题，更具体地说，等到2050年，地球人口接近100亿的时候，我们如何能避免饥饿。没有温饱，一切无从谈起。

    氮、磷、钾，这是农业生产所必需的三大元素。地球大气里，氮元素占了78%，至少4000万亿吨。而且氮元素循环是完全循环，人类现有技术就可以很轻松地从液化空气里分离出液氮，然后和其他元素合成氮肥。因此，氮元素可以被视为取之不尽、用之不竭。

    再看钾元素。我国目前年消耗钾肥1000万吨，除了向加拿大等国购买可溶性钾肥以外，国内尚有已探明的可溶性钾盐资源约10亿吨，主要分布于哈密盆地，随着哈罗铁路的开通，外运已无虞。我国的不可溶性钾盐资源很多，地理分布也较广，钾盐储量保守估计为50亿吨，远期预测为120亿吨甚至200亿吨以上，按目前消费量，可保障数百年。。。最关键的是，钾元素在海水里含量不低，它属于常量元素之一。地球海水里的钾元素含量为600万亿吨，是世界陆地钾盐资源的几万倍。我国一些科研团队，经过几十年研究，在海水提钾技术领域，已经有了可喜进展。最近河北工业大学的袁俊生教授带领的团队，就已经突破了海水提钾技术的工业化运用若干难题，相信再努力10--20年，钾元素供应，也可以进入“取之不尽、用之不竭”的范畴。

    真正的烦恼来了------磷元素，如何保障供应？

    磷元素几乎存在于一切生物体内，虽然含量一般都很低，但它非常重要。有科学家就认为，早期地球没有多少磷元素，所以那时的海洋里也极少有生命，直到富含磷元素的小行星撞击地球，一切才为之改观。在地壳元素里，磷元素含量排名第10位，似乎挺靠前。但是，具有讽刺意味的是，磷元素在地壳里分布太“均匀”了，导致单位含量太低，达到工业开采水平的磷酸盐矿藏，在地球上非常有限，70%集中于摩洛哥、中国和美国等地，中国目前是第二大磷肥产地，年消耗磷矿石8000万吨，制取磷肥接近2000万吨，暂时自给有余。但随着我国富磷矿资源的快速消耗，可能20年后，我们就无法再获得低成本的磷肥了。实际上，近几年，国家已经大力关闭中小磷矿企业，加速整合磷矿资源，把它列为了战略资源之一，严格限制出口，我们的前景很不乐观。

    按照相关国际组织的分析，目前全球磷矿储量为600亿吨，但是大多品位很低，缺乏商业价值。磷元素含量超过20%的磷矿资源，只有不到200亿吨。假设我们以目前的开采速度继续下去，100年内将会导致磷矿枯竭，有的科学家甚至认为，随着人类食品消费的不断攀升，可能50年后，磷矿就枯竭了。如果找不到别的磷酸盐贮藏，世界性的大饥馑，似乎很难避免，到时候马尔萨斯所鼓吹的用战争、饥荒和瘟疫来消灭多余人口的“理论”，恐怕就不仅仅是停留在纸面上了。对此，谁也不能无动于衷。

    陆地上的磷元素指望不了，大气中又几乎不含磷元素，我们唯一的选择，依然是把目光投向海洋。

    海洋里的磷元素，主要分为两大类-----溶解于海水里的磷酸盐，以及沉积于海底的磷钙土资源。深海磷钙土大约有3000亿吨，不算很丰富，而且主要集中于美洲大陆的东西近海海底，那是美国、秘鲁、智利等国的专属经济区，对我国意义不大。非洲西南海岸也占有一部分，但那同样在大西洋，出于种种原因，我们依然指望不上。西太平洋海山区，也是深海磷钙土的富集区域，但那是公海海底，觊觎者远非一两家，没有长期和谐的国际环境，似乎也很难把它作为命根子来依靠。总而言之，深海磷钙土，不仅技术上开发难度大、成本高，而且分布位置对我们不利，只能有限利用之。

    万不得已，我们只能仰仗于海水里溶解的磷酸盐了。在海水里溶解有60多种元素，每升海水有1毫克以上者，为常量元素，1毫克以下者，为微量元素，以及痕量元素。磷元素浓度属于第二类，它是微量元素。与钾元素相比，不仅浓度低了一级，而且在海水里分布并不均衡。磷元素属于海水营养盐的一种，所以，在200米以上的真光层（浅层）海水里，磷元素含量极少，几乎都被浮游生物所利用了。按照世界各地的测量数据，磷酸盐在海水里的浓度，以水深400---1000米之间最高，水深1000米左右达到极值，然后随着深度加大，又略有降低，最终稳定在某个数值上。

    换句话说，如果我们未来不得不从海水里提取磷元素，而且是在本国海区的话，渤海、黄海和东海都太浅，唯有南海的中南部区域，可以满足抽取深层海水的最佳条件。当然，如果我们未来可以研制出远离陆地的“机器岛”之类的综合巨型浮动平台，去大洋上进行海水提磷的工作，或者干脆直接在1000米深海部署有人值守的深潜工作站，直接从深层海水里提取磷酸盐的话，生产区域就不怎么受限制了，当然这是题外话。

    说一千、道一万，要想在人类文明没有进入宇宙殖民时代之前，不会因为元素供应的问题而夭折，海洋是我们必须好好珍惜和利用的最后资源，它决定了我们的未来。我在网上多方查询，一直没有找到那个最关心的数据---------溶解于海水里的磷元素（亦或磷酸盐），其总量究竟为多少？假设我们可以突破相关技术，以能承受的代价，从海水里（主要指200米以下的深层海水）提取它，按照人类目前对磷元素的消耗强度，可以维持多久？      我想，当大家都在热衷于探讨新的科技革命，带给我们哪些便利的时候，不妨先冷静下来，好好思考这些最基础的问题吧。。


转帖地址---------http:    //bbs.9ifly.cn/thread-12643-1-1.html      当今世界，正处在下一轮科技革命的前夜，这已经成为人们普遍的共识了。作为人类文明赖以存续和发展的三大支柱----能源、材料与信息，与之相关的开发利用技术，在每一轮科技革命中，都必将经历重大的提升。下一轮科技革命，首先发轫于哪个领域？目前还是见仁见智。但是，农业科技革命必然在这一轮浪潮中，扮演很重要的角色，对此无人可以辩驳。

    人首先要解决吃饭问题，然后才能谈得上发展。随着世界人口持续增长，新兴国家的人民饮食结构趋于高端化，对粮食、油料等农作物必然也提出越来越高的产量与品质要求。物质守恒，因此，无论下一轮农业革命中，超级杂交作物，转基因作物，亦或人工叶绿体等技术如何发展，这一切技术要想真正发挥出威力，首先必须在“材料”---也即“物质”上，获得稳定、持续、足够的供应来源，这才能避免陷入无米之炊的窘境。

    宇宙中，能源、材料都是无限的，但是很可惜，人类在未来200年内，还不太可能实现太空殖民。所以，要实现可持续发展的战略目标，我们必须至少保证能从地球母体，获得足够的能源与材料，以支撑我们足够长的时间，直到人类文明摆脱对地球母体的依赖。

    相对来说，能源问题还不那么迫切，我相信科学家们的努力，可以在我们有生之年，叩开核聚变能源时代的大门。此贴只关注材料的供给问题，更具体地说，等到2050年，地球人口接近100亿的时候，我们如何能避免饥饿。没有温饱，一切无从谈起。

    氮、磷、钾，这是农业生产所必需的三大元素。地球大气里，氮元素占了78%，至少4000万亿吨。而且氮元素循环是完全循环，人类现有技术就可以很轻松地从液化空气里分离出液氮，然后和其他元素合成氮肥。因此，氮元素可以被视为取之不尽、用之不竭。

    再看钾元素。我国目前年消耗钾肥1000万吨，除了向加拿大等国购买可溶性钾肥以外，国内尚有已探明的可溶性钾盐资源约10亿吨，主要分布于哈密盆地，随着哈罗铁路的开通，外运已无虞。我国的不可溶性钾盐资源很多，地理分布也较广，钾盐储量保守估计为50亿吨，远期预测为120亿吨甚至200亿吨以上，按目前消费量，可保障数百年。。。最关键的是，钾元素在海水里含量不低，它属于常量元素之一。地球海水里的钾元素含量为600万亿吨，是世界陆地钾盐资源的几万倍。我国一些科研团队，经过几十年研究，在海水提钾技术领域，已经有了可喜进展。最近河北工业大学的袁俊生教授带领的团队，就已经突破了海水提钾技术的工业化运用若干难题，相信再努力10--20年，钾元素供应，也可以进入“取之不尽、用之不竭”的范畴。

    真正的烦恼来了------磷元素，如何保障供应？

    磷元素几乎存在于一切生物体内，虽然含量一般都很低，但它非常重要。有科学家就认为，早期地球没有多少磷元素，所以那时的海洋里也极少有生命，直到富含磷元素的小行星撞击地球，一切才为之改观。在地壳元素里，磷元素含量排名第10位，似乎挺靠前。但是，具有讽刺意味的是，磷元素在地壳里分布太“均匀”了，导致单位含量太低，达到工业开采水平的磷酸盐矿藏，在地球上非常有限，70%集中于摩洛哥、中国和美国等地，中国目前是第二大磷肥产地，年消耗磷矿石8000万吨，制取磷肥接近2000万吨，暂时自给有余。但随着我国富磷矿资源的快速消耗，可能20年后，我们就无法再获得低成本的磷肥了。实际上，近几年，国家已经大力关闭中小磷矿企业，加速整合磷矿资源，把它列为了战略资源之一，严格限制出口，我们的前景很不乐观。

    按照相关国际组织的分析，目前全球磷矿储量为600亿吨，但是大多品位很低，缺乏商业价值。磷元素含量超过20%的磷矿资源，只有不到200亿吨。假设我们以目前的开采速度继续下去，100年内将会导致磷矿枯竭，有的科学家甚至认为，随着人类食品消费的不断攀升，可能50年后，磷矿就枯竭了。如果找不到别的磷酸盐贮藏，世界性的大饥馑，似乎很难避免，到时候马尔萨斯所鼓吹的用战争、饥荒和瘟疫来消灭多余人口的“理论”，恐怕就不仅仅是停留在纸面上了。对此，谁也不能无动于衷。

    陆地上的磷元素指望不了，大气中又几乎不含磷元素，我们唯一的选择，依然是把目光投向海洋。

    海洋里的磷元素，主要分为两大类-----溶解于海水里的磷酸盐，以及沉积于海底的磷钙土资源。深海磷钙土大约有3000亿吨，不算很丰富，而且主要集中于美洲大陆的东西近海海底，那是美国、秘鲁、智利等国的专属经济区，对我国意义不大。非洲西南海岸也占有一部分，但那同样在大西洋，出于种种原因，我们依然指望不上。西太平洋海山区，也是深海磷钙土的富集区域，但那是公海海底，觊觎者远非一两家，没有长期和谐的国际环境，似乎也很难把它作为命根子来依靠。总而言之，深海磷钙土，不仅技术上开发难度大、成本高，而且分布位置对我们不利，只能有限利用之。

    万不得已，我们只能仰仗于海水里溶解的磷酸盐了。在海水里溶解有60多种元素，每升海水有1毫克以上者，为常量元素，1毫克以下者，为微量元素，以及痕量元素。磷元素浓度属于第二类，它是微量元素。与钾元素相比，不仅浓度低了一级，而且在海水里分布并不均衡。磷元素属于海水营养盐的一种，所以，在200米以上的真光层（浅层）海水里，磷元素含量极少，几乎都被浮游生物所利用了。按照世界各地的测量数据，磷酸盐在海水里的浓度，以水深400---1000米之间最高，水深1000米左右达到极值，然后随着深度加大，又略有降低，最终稳定在某个数值上。

    换句话说，如果我们未来不得不从海水里提取磷元素，而且是在本国海区的话，渤海、黄海和东海都太浅，唯有南海的中南部区域，可以满足抽取深层海水的最佳条件。当然，如果我们未来可以研制出远离陆地的“机器岛”之类的综合巨型浮动平台，去大洋上进行海水提磷的工作，或者干脆直接在1000米深海部署有人值守的深潜工作站，直接从深层海水里提取磷酸盐的话，生产区域就不怎么受限制了，当然这是题外话。

    说一千、道一万，要想在人类文明没有进入宇宙殖民时代之前，不会因为元素供应的问题而夭折，海洋是我们必须好好珍惜和利用的最后资源，它决定了我们的未来。我在网上多方查询，一直没有找到那个最关心的数据---------溶解于海水里的磷元素（亦或磷酸盐），其总量究竟为多少？假设我们可以突破相关技术，以能承受的代价，从海水里（主要指200米以下的深层海水）提取它，按照人类目前对磷元素的消耗强度，可以维持多久？      我想，当大家都在热衷于探讨新的科技革命，带给我们哪些便利的时候，不妨先冷静下来，好好思考这些最基础的问题吧。。


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