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能源是指可能为人类利用以获取有用能量的各种来源，如太阳能、风力、水力、蒸汽、化石燃料及核能、潮汐能等等均可称为能源。一次能源常规能源新能源可再生能源：水力不可再生能源：煤、石油、天然气可再生能源：太阳能、生物能、风能、地热能、海洋能不可再生能源：核燃料二次能源：电力、焦炭、煤气、沼气、蒸汽、汽油、柴油、重油、氢、激光当前能源存在的问题（一）能源枯竭与短缺问题据世界资源所发布的统计数字，我们可以根据1970年和1986年全世界的石油、天然气和煤炭的开采量计算出这三种能源的开采量年增长率，进而算出它们可供开采的年限（即R/P值），如下表所示（二）能源对环境的影响无烟煤烟煤石油天然气总储量标准量/1021J19.84.585.645.0034.6年限2094552实物量/105Mt7.113.281.35128.9×1012m3比重/%57.213.316.214.5100世界能源资源8.1当前世界能源消耗情况（1）自20世纪50年代以来，随着工农业的迅速发展和交通工具数量的增加，世界能源的消耗速度急剧增加。（2）发达国家能耗很大，尤其是个人能源消耗水平越来越高。（3）因此造成世界能源生产的增长率远大于人口的增长率。（4）目前世界上消耗最多的能源是石油，由于发达国家工业发展很快，石油消耗量很大，致使石油消耗的比例增加。改变了20世纪60年代前以煤为主要能源的局面。（5）尽管如此，发展中国家如我国、印度的能源还是以煤炭为主；（6）虽然石油仍是当今工业发达国家能源消耗的主要资源，但随着石油开采量过大，石油矿藏减少。预计今后增长不会太快。（7）当前世界能源是以化石燃料为主，消耗核能和水力能的比例，就是在发达国家也不高。（8）天然气具有广阔的利用前景。（9）大多数工业发达国家早已对水电资源进行了充分利用。估计今后在一段时期内水电增长不会太快，（10）核能资源的利用将迅速增长。1.化石燃料的影响8.2能源利用对环境的影响（1）煤炭1）矿井地表沉陷2）露天开采占地3）酸性矿井水4）矿井瓦斯5）煤炭贮运中的污染6）洗煤厂排放水7）煤矸石8）煤炭的焦化和气化9）煤炭燃烧中产生的污染例如：洗煤厂排放水在洗煤过程中，一般洗选一吨煤用水量4-5立方米，因选煤全国每年排出的选煤废水就有4000万吨。此外，露天煤场煤炭装卸时所用的降尘洒水、煤堆自燃时灭火用的水、洗胶带冲洗用水等，如未做过处理流入江河湖海都会对水体造成污染。（2）石油1）石油开采造成的污染2）石油运输与储存中的泄漏与燃烧3）石油加工中的污染4）石油及石油产品燃烧产生的污染（3）、利用过程中的环境污染化石燃料燃烧时产生的污染物对环境造成的影响：1）全球气候变化燃料中的碳转变为二氧化碳而进入大气，从而导致温室效应，改变全球的气候，危害生态系统。2）热污染热污染首先使水体各类无机氮含量都增加。原因是水温升高使藻类的繁殖加快和固氮藻的固氮速率增大。图8－2和图8－3分别表示长山电厂的库里泡水库和陡河电厂的陡河水库内未离解氨(NH3·H2O)随水温升高而增加的情况。0200.24未离解NH3/mg/L0.200.160.120.080.040.8未离解NH3/mg/L0.50.70.60.40.30.20.1253035400510152025303540水温/℃水温/℃图8－2未离解氨随水温的变化长山电厂——库里泡水库，夏季图8－3未离解氨随水温的变化徒河电厂——徒河水库，夏季pH=8.5pH=8.0pH=8.2~8.5其二，水温升高使藻类种群结构发生改变。如淡水浮游藻类，在10～15℃时硅藻占优势，27～32℃时绿藻与少量蓝藻占优势，＞35℃则蓝藻占绝对优势(图8－4)。100502025303540硅藻绿藻蓝藻图8－4藻类种群结构与水温的关系藻类的相对比例/％其三，水体温度的增加也影响浮游动物(如原生动物、轮虫、棱角类和挠足类生物)的生存。其四，在强增温区内，底栖生物的增加也十分突出。其五，昆虫苏醒次序的这种更迭，会造成有关生态系统中食物链的中断，破坏生态平衡，使提前苏醒的昆虫大批死亡，甚至灭绝。这是一般热污染所共有的对环境的不良影响。（3）其它污染物及酸雨气体废物中硫氧化物数量最大，苯并（a）芘最毒1987年底，核能在全世界能源中所占的比重为8％，预计到2020年将达到31％（见下表）年份石油煤天然气核能其他总计19794328202710020002928231010100202011261331191002核电站与环境核电站对环境的影响1）慢性辐射的影响问题2）放射性废物的环境问题3）反应堆的安全问题1）慢性辐射的影响问题核电站对人的体外慢性辐射影响，在反应堆的密度还不很大的时候，可以暂时不予考虑。但是，由反应堆和核工业前处理和后处理车间中释放的少量放射性，通过水或空气特别是食物链的放大效应，会造成人体内的慢性辐射。这是发展核工业时必须重视的问题，尤其要慎重处置由反应堆排出的各种放射性污染物。2）放射性废物的环境问题反应堆定期排出的大量放射性，主要来自两方面：裂变碎片产物（fissionproducts）和反应堆中的其它材料受堆芯强中子场作用产生的中子活化产物（neutronacfirationproducts）3）反应堆的安全问题目前世界上普遍使用的反应堆都是轻水堆，功率一旦过高，核裂变反应就变弱，功率自动复原，或由操作人员通过调整使功率复原，即便操作人员未发现，紧急停堆装置也能实现自动停堆。安全性和可靠性是完全能得到保证的水库建造的过程与建成之后，对环境的影响：1.可能诱发地震2.改变生态环境3.影响气候4.泥沙沉积和水质改变5.社会问题3水力发电对环境的影响自然方面降水、水文地表活动、小气候等地球化学方面水质、营养素、微量元素等生物方面社会经济方面人类居住、旅游运输等水库图8－7水库的环境影响主要有以上四方面：3）生物方面这与水库具体的地理位置和季节有关。4）社会经济方面修建水库可改善用水的供应和管理，增加农田灌溉，生产电力及其它工农业生产等社会经济效益，但同时亦有其不利之处，如居民搬迁后重新定居，会对社会结构(宗教信仰、生活习惯、农村户口转城镇户口等)产生影响。以上四方面的影响，彼此又相互作用，使情况更为复杂(如图8－7)，因此，对利用水电所带来的环境影响决不能等闲视之。下面以我国丹江口水利枢纽为例，说明水力发电对环境的影响。丹江口水利枢纽位于汉水上游，有一个狭长的水库，面积l1050km2，坝顶高程l75m，库容290.5亿m3。建成后，给我国带来不少利益，但对环境也发生很大影响。（1）河流水温从l6.8℃上升到18℃，使河水蒸发量增大。（2）地震活动增加（3）河流水质改变（4）为了建库需迁移人口38万，同时重建城镇3座，而且春秋战国和汉唐古墓多淹没在地下，在社会经济方面造成不少损失。上例说明，建设大型水电站确实存在许多不利影响。针对巨大水电工程可能造成的环境影响，人们认真对待，反复试验研究，提出了许多有效的技术措施与方法，减轻三峡工程的不利影响。（1）采用“蓄清排浑”的运行方式，防止泥沙迅速淤积而使水库报废，实现长期保持水库库容。所谓“蓄清排浑”，就是在汛期来沙多的时候，水库就在低水位下运行，令泥沙随洪水泄离水库；汛后水清沙少，水库便蓄水，满足发电、航运和供水的需要。按照这种运行方式，库容就可以长期保存下去。（2）采取正确的移民措施，保持社会安定（3）及时放空水库以减少战争破坏带来的灾难（4）提前发掘、迁建文物古迹（5）把环境影响的补偿投资打入建库计划中，使不利于库区的生态与环境影响控制至最少程度，实现经济建设与环境建设的“三同步”。长江三峡水电工程的建设说明，只要认真研究，认真对待，采取科学有效的措施，就可以把水力利用的环境影响降到最低程度，然而，更有效的方针，还是大力发展中小型水电站。综上所述，能源问题主要有两方面的含义：一是能源在近期或长期如何满足人类的需求；二是能源在开发利用过程中对环境的污染危害。1）试分析当前世界能源的消耗与供应情况及其特点2）你认为核能与水电的发展前景如何？3）试系统分析各类常规能源开发利用对环境的影响4）电厂温排水的热污染对生态环境造成什么影响？5）如何看待建设大型水电站的利与弊？6）根据世界上煤炭的总储量河2002年的消耗情况，试计算现有煤炭可供人类使用的年限7）标准煤的含义是什么？2.3×106亿m3天然气相当于多少亿吨标准煤？思考题与习题