能源利用对环境的主要影响

能源对人类发展的巨大贡献是显而易见的，自从人类发现火并加以利用以来，能源就与人类结下了不解之缘，能源的不断开发和利用使人类的物质生活不断地得到改善，给人类带来了光明和幸福。对人类的发展和进步起到了巨大的推动作用。但是，它也给人类带来了许多麻烦，能源的大量开发和利用，给生态破坏和环境污染带来了不少问题。

（一）环境问题的实质

1.环境对人类的作用

（1）提供人类活动不可缺少的各种自然资源

环境是各种生物生存的基本条件之一，也是人类从事生产活动的物质基础。自第二次世界大战后，世界经济的快速增长、人口的快速增长使得人类大量消耗着各种自然资源。

（2）可对人类经济活动和日常生活产生的废弃物进行消纳

由于环境有着自净功能和一定的消纳容量，可对人类经济活动和日常生活产生的废弃物进行消纳。环境通过各种各样的物理、化学、生物反应，可稀释、消与纳和转换人类产生的废弃物，起到环境的自净作用。如果环境没有这种功能，千万年来，人类产生的废弃物早就充满了世界，人类将无法生存。

（3）向人类提供舒适的生活环境

洁净的水和清洁的空气是工农业生产必不可少的要素，也是人类健康快乐生活的基本要求。优美舒适的环境有利于人们的生活及有效地工作，也有利于经济社会的发展。

2.环境问题的实质

（1）人类经济活动索取自然资源的速度超过了资源本身的再生速度

地球上的自然资源的补给和再生、增殖是需要时间的。不要说石化能源已没有多少年的采掘期，就以遍布全世界的森林资源为例，全世界现有森林面积为36.25km2，而人类每年平均砍伐量为1680万hm2，相当于每年砍掉森林总量的0.5%。照此速度砍伐下去，森林的涵养水分、储存CO2、调节气候及栖息动植物的功能将会殆尽，生态环境和生物多样性将会遭到毁灭性的威胁。

水资源也不是取之不尽的，人口的增加和经济的高速发展，使人类消耗淡水量迅速增加，人类正面临着淡水短缺的威胁。

（2）人类向环境排放废弃物量超越了环境的自净能力

人类每年向环境排放大量的废气、废水和固体废弃物已超越了环境的自净能力，因而使全球的生态环境发生了显著的变化，直接影响到人类的生存，如全球地表温度的上升、臭氧层的破坏已使地球变暖；向大气中大量排放有害气体，形成的酸雨会造成森林大面积的枯萎，并使大量的微小水生物死亡；大量的工业及生活污水排入江河污染了河流，破坏了地下水源等。

（二）温室效应和全球气候变暖

1.温室效应的含义

温室效应是大气保温效应的俗称，有时又称为“花房效应”，像生活中常见的玻璃花房或塑料蔬菜温室一样，玻璃或塑料薄膜被用作温室，以允许阳光直接照射温室并加热室内空气，而玻璃或塑料薄膜可以防止室内热空气向外流动和散发，并保持室内温度高于室外温度，以利于植物快速生长，这就是人工温室。

在自然界的大气中，O2、N2和H2等双原子气体的辐射能力可以忽略不计，可以视为“透明体”。然而，多原子气体如CO2、水蒸气和CH2具有很强的辐射和吸收能力，这些气体的辐射和吸收也具有一定的选择性。它们只能辐射和吸收一定波长范围内的能量。CO2等气体可以让太阳的短波辐射自由通过，同时吸收来自地面的长波辐射。这样，大部分太阳能短波辐射能可以通过大气层到达地球表面，从而提高了地面温度。同时，由于CO2气体对来自地球表面的长波辐射的强烈吸收，减少了空间的热损失。像蔬菜温室中的塑料薄膜一样，温室中的气体如CO2被玻璃覆盖，导致地球表面从太阳吸收更多的热量，损失更少的热量，导致地球温度上升，这被称为“温室效应”。

像CO2这类能够产生“温室效应”的气体叫作温室气体，大气层中主要的温室气体有CO2（二氧化碳）、CH4（甲烷）、N2O（一氧化二氮）、O3（臭氧）、H2O水蒸气）及氯氟碳化合物等。温室气体占大气层不足1%，其总能度要看各种节温室气体的“源”和“汇”的结果，所谓“源”是指产生这种温室气体的来源，即某些化学或物理过程使这种温室气体的浓度增加；而“汇”指的是温室气体的减少。人类的活动和能源的利用可直接影响到各种温室气体的“源”和“汇”知而因此改变了其浓度。

温室气体造成的温室效应的结果是全球变暖，但是不同温室气体使“全球变暖潜力”是不同的。“全球升温潜能值”的概念是指在一定时间内，每单位质量温室气体相对于CO2的累积辐射功率，是反映温室气体的相对强度，是其在大气层中的存留时间及其吸收辐射的能力。

全球气候变暖就是指全球气温升高，近一百年来，全球平均温度正在呈现出不断上升的趋势，进入20世纪80年代后，全球气温急剧上升。根据相关数据，与1860～1900年相比，全球陆地和海洋温度上升了0.75℃，自1979年以来，陆地温度上升了0.25℃，海洋温度上升了0.13℃，而陆地温度上升的速度是海洋温度的两倍。根据卫星温度探测，对流层的温度每10年上升0.12～0.22℃。

全球气候变暖的事实是真实的，并且还在继续。

根据中国气象局专家和世界上许多专家的预测，人类将在未来50～100年内完全进入一个变暖的世界。由于人类活动的影响，特别是能源的过度使用，21世纪温室气体和硫化物气溶胶的浓度将迅速增加，导致未来100年全球的气温迅速上升。到2050年，全球平均表面温度将上升1.4～5.8℃，中国平均温度将上升2.2℃。

专家们认为，冬季以来频繁的雾天也是冬季温暖的标志。雾天气是由“暖冬”引起的非常微弱的冷空气造成的。全球变暖的现实继续震撼着世界上所有国家，并且严重影响了人类的生存和社会的可持续发展。这不仅是一个科学问题，也是一个涉及政治、经济、能源等的综合问题。更加重要的时候，全球变暖的事实已经上升到国家安全的水平。

2.温室效应的危害

由温室效应导致全球气候变暖所引起的危害性是多方面的。

（1）全球气候变暖会引起地球两极部分冰雪消融

全球液态水总量增加，造成海平面上升，沿海人口密集工农业发达的大陆低地地区将会被淹没，一些海滨城市如上海、纽约、东京等将不复存在，部分岛屿将成为暗礁。

（2）全球气候变暖将导致全球气候变化出现异常

全球变暖将导致一些地区过早干旱，一些地区降雨量增加，海洋风暴增加，飓风强度增加，风源向被扩展，发生频率增加，自然灾害增加。例如，在1960年代后期，撒哈拉以南非洲经历了持续六年的干旱。牲畜因缺乏食物和牧场而被宰杀，超过150万人死于饥饿。

（3）全球气候变暖使得地球上的传染病加剧传播

在全球变暖的过程中，它还会导致并加剧传染病的流行，以瘟疫为例，在过去五年里，世界上疟疾的发病率增加了四倍。目前，全世界有5亿人患有疟疾，其中200万人死亡。全球变暖还会使以前致命的病毒复活，威胁人类健康。一些科学家警告说，冰冻超过10万年的史前致命病毒可能会因全球变暖导致北极冰层融化而被重新发现，从而引发全球流行病恐慌，严重威胁人类生命。一些科学家认为，一系列流行病病毒，如流感、脊髓灰质炎和天花，可能隐藏在北极冰层深处。目前，人类对这些原始病毒没有抵抗力。当冰因全球变暖而融化时，这些潜伏在冰中数千年或更久的病毒可能会复活并形成流行病。尽管有可能知道这些病毒的生存希望，或者再次适应现代环境的机会，但不能否认这些病毒可能会卷土重来。

除此之外，全球气候变暖还可使全球大气环流发生调整，使得包括我国北方在内的中纬度地区降水量减少，蒸发量加大，使得土地干旱、沙漠面积增大。

全球气候变暖的主要原因之一是人类对能源的利用，所有化石能源在被利用（燃烧）时均排出温室气体CO2，不过在获得相同的热量情况下，燃烧不同的化石能源排放出不同量的温室气体。例如，同样产生一千卡的热量，煤炭必将排放出相当于0.098g碳量的CO2，石油为0.085g，而天然瓦斯只需排出0.056g即可。

（三）酸雨污染

pH值小于5.6的大气降水统称为酸雨，它包括雨、雪、雹、雾。我们知道，纯水的pH值为7。pH值越低，酸性越大；pH值越高，碱性越大。正常的雨水由于融入了大气中的CO2，一般呈弱酸性，pH值达5.6左右，因此，人们就把pH值低于5.6的降水称为酸雨。酸雨对自然生态会产生不利影响，目前，酸雨已经成为国际社会共同关注的重要全球环境问题之一。

1.酸雨的形成

酸雨也属于空气污染导致的一种现象。它的成分极其复杂，含有各种无机酸和有机酸，但大多数是硫酸和硝酸，大多数主要是硫酸。酸雨形成的主要原因是能源的利用，即化石能源的燃烧。近代工业革命是从蒸汽机的发明开始能的，蒸汽机所使用的能源主要是煤炭，锅炉烧煤产生蒸汽推动机器进行做功。与后来，人们把煤炭变成二次能源电能，方便了对能源的利用，因此，火力发电环得到快速发展，火电厂星罗棋布，燃烧的都是煤炭。但是，煤是含有杂质的，尤其含有杂质硫和氮，煤在燃烧时除了产生大量的室温气体CO2外，还产生酸性气体SO2（二氧化硫）和NO2（氮氧化物）。煤炭在燃烧的过程中所产生的高温也会导致空气中产生一些化学变化，即O2与N2化合也排放出酸性气体NO2（氮氧化物）。

汽车以石油作为能源，在燃烧时排出的尾气中含有NO2（氮氧化物），也是形成酸雨的主要原因。

酸雨的形成是一种复杂的大气化学和物理现象。当使用（燃烧）能量时，首先产生酸性气体，化学反应后形成酸性物质。这些酸性物质也经历了一个“云内成雨过程”，即水蒸气凝结在冷凝核上，如硫酸盐和硝酸盐，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴，然后“云下冲刷过程”，即酸雨在下落过程中不断碰撞，合并、吸收和洗涤其他酸雨和酸性气体，形成更大的雨滴，最后落到地面上形成酸雨。(www.xing528.com)

酸雨的形成还与大气中其他物质有关，如悬浮颗粒物和大气中的NH3（氨）。悬浮颗粒物的来源很复杂，主要有煤尘和风沙扬尘。颗粒物对酸雨的形成有两个方面的作用，一是所含的某些金属在酸性气体的氧化成酸过程中起催化作用，如某些金属可催化促使SO2氧化成H2SO4；二是某些碱性颗粒如氧化钙、碳酸钙以及其他碱性颗粒可对酸起中和作用，降低了酸雨的发生。另外大气中的NH3（氨）对酸雨的形成也是非常重要的，有机物质的分解和农田施用的氨肥料的挥发是形成氨的主要方式，土壤中氨的挥发量是非常大的，并且随着土壤pH值的增加而增加。氨是大气中唯一常见的气态碱，由于氨的水溶性，它与大气中的酸性气溶胶和酸性雨滴反应，以中和酸雨并降低雨水的酸度。

总之，酸雨的酸度实际上是大气中阴阳离子酸碱反应的综合结果，涉及复杂的大气物理和大气化学过程，有关酸雨的具体成因只知道与能源的利用、酸性气体的排放有关，但具体成因还很不透彻，目前国内外许多学者都在做进一步地深入探讨。

2.酸雨的危害

酸雨的危害是相当严重的，首先是破坏生态系统，虽说在生物的生长过程中S和N是不可缺少的元素，弱酸性的降水可以将地壳中的矿物质溶解，以供动植物吸收，但如果酸度过高，例如pH值小于5时，生态系统就将会遭受到损害。

在土壤盐其饱和度低的地区或土层薄的岩石地区，酸性雨水降落地面后得不到中和，就会使土壤酸度增加，结构受到破坏，植物的正常生长受到危害。即使肥沃的土壤，酸雨也会抑制土壤中有机物的分解和N的固定，淋洗与土壤粒子结合的Ca、Mg、K等营养元素，甚至会变为贫瘠的不毛之地酸雨还会伤害到植物的芽叶和根系，从而影响其正常发育生长，使森林遭受严重毁坏，大片牧草死亡，促使土地沙化。

酸雨会使河水、湖水酸化，当河水或湖水的pH值降到5以下时，流域内的土壤和水体底泥中的金属（如Al、Mn）就会溶解于水中，引起植物和藻类生长环境改变，导致水生物的组成和结构发生变化，有根植物、细菌和无脊椎动物减少，耐酸的藻类、真菌增多，这样就会使鱼类的繁殖和发育受到严重影响，引起鱼类的衰败或消亡。

其次，酸雨还会对建筑材料、金属构件、油漆、皮革、纺织品起腐蚀作用，桥梁、古建筑、雕塑像包括许多名胜古迹也会受到损坏。

再者，酸雨严重危害人体健康，由于酸雨在降落过程中可以溶解空气中的重金属粒子及作为水源的湖泊和地下水酸化后也会溶解某些金属离子，使其变成对人体有害的金属盐，会对饮用者的健康产生不利的影响，特别是对体弱多病与抵抗力较差的人，酸雨可诱发多种疾病。

（四）土地沙化

土地沙化简单地说就是土地退化或土地荒（沙）漠化，这意味着，在脆弱的生态系统下，由于过度的人类经济活动，平衡被破坏，环境也发生了变化，例如以前非沙化地区的沙化景观。因此，任何有沙化过程的土地都被称为沙化土地。土地沙化还包括沙漠边缘的沙丘在风的影响下向前移动和入侵的地方，以及由于植被破坏而激活沙丘的原始固定区域。广义而言，土地沙化是指由于人类和自然因素的综合影响，干旱、半干旱甚至半湿润地区环境退化的全过程，包括盐碱化、草原退化、土壤侵蚀、土壤沙化、狭义沙化、植被沙化、历史时期沙丘的早期入侵以及其他以某些环境因素为标志的自然环境退化。

1.自然产生的土地沙化

土地沙化是干旱气候的产物。早在人类出现之前，地球上就有沙漠，但是荒凉的沙漠和肥沃的草原之间没有不可逾越的界限。有了水，茂盛的植物可以在沙漠中生长，创造出一个生机勃勃的绿洲。反之，如果没有了水和植物，这个绿地很快就会变成沙漠。

2.人为产生的土地沙化

土地沙化是由人类经济活动造成的。例如，为了获得更多的食物，人们不关心土地和气候条件，而是开辟荒地进行耕种和过度放牧；特别是，过度开发能源有利于环境，为了解决燃料问题，不管后果如何，树木都会被随意砍伐，破坏森林，毁坏植被；对化石能源的不合理开发，产生大量的温室气体，造成气候变暖，土地水分被蒸发，发生干旱，造成土地沙化；能源利用中排放出有害气体，形成酸雨，破坏植被，促使土地进一步沙化。总之，土地沙化是在包括变异和人类活动在内的多种因素的作用下形成和发展的。

土地沙化问题是全球性的生态环境问题，影响着全球2/3的国家和地区，1/5的人口的生存和发展。截至目前，全球土地沙漠化的面积为3600万km2，而且正以每年5万～7万km2的速度扩展。

在当今诸多的环境问题中，土地沙漠化是最为严重的灾害之一，对于受土地沙漠化的人来说，土地沙漠化就意味着他们将失去最基本的生存基础，意味着有生产能力的土地的消失。20世纪60年代末和70年代初，非洲西部撒哈拉地区连年严重干旱，使干旱地区的土地沙化情况严重，造成了空前的灾难。

据悉，中国是世界上荒漠化面积最大、受风沙危害严重的国家。全国有荒漠化土地261.16万平方公里，占国土面积的27.2%；沙化土地172.12万平方公里，占国土面积的17.9%。经过不懈努力，全国荒漠化土地面积自2004年以来已连续三个监测期持续净减少，荒漠化扩展的态势得到有效遏制。

（五）水源污染

水源污染是指人们生活、生产用水的源头受到人为或自然因素的影响，使水的感官性状、微生物指标、有毒成分等超过了标准；是指人类生产、生活活动能源利用等产生的废弃物排放和突发性事件对江河的源头、上游、水库、湖泊、地下水等水源地造成的污染。污水排放垃圾堆放和酸雨是造成水源污染的主要原因。

随着我国工业高速发展和城镇化的加速，工业污水和生活污水也大量增加，而我国的污水处理厂又很少，因而使大部分的污水均直接排入水体，致使82%的节地表水域和93%的城市饮用水被污染。据调查显示，在全国430个城市中有90%以上的城市饮用水源遭到不同程度的污染，这种现象已日趋普遍和严重。据对9 500km江河水的检测结果表明，受到严重污染的已达4 800m，190km已知受到明显的污染。

地下水位的下降改变了水动力的条件，使得饮水源渗入地下水中而形成地下水污染。另外，工业污水、生活污水以及农业污水可直接灌入和渗入地下水，也可形成地下水的污染。地下水位的持续下降又会使海水或滞留于地下的古代海水以回潮潜流的形式浸入地下淡水层，使地下水遭到污染。人们的生活用水和工业用水都来自地表水源和地下水源，其中地下水占20%～35%。

因此，我们要加强对水源的保护，防治污染的原则是以预防为主。要定期对水污染源进行调查，要实地观察、收集排污资料。根据水源污染的类型进行治与理；要减少排放，进行清洁生产，要对能源利用转换过程中产生的废气进行脱硫处理，减少因氧化硫的排放所形成的酸雨情况的发生，还要加强水源上游水质的监测，并要依法治理污染源，确保水源的安全与卫生。

（六）生物物种减少

1.生物对人类的供给

人类的生存离不开其他生物，生物物种是生态系统不可分割的一部分。地球上的各种动物、植物和微生物为人类提供了不可缺少的食物、纤维、木材、医药和工业原料。

（1）就食物而言

根据相关统计，地球上有7万到8万种植物可供食用，其中大约150种可以大规模种植。迄今为止，只有20种被人类广泛使用，但是已经占世界粮食总产量的90种动植物基本上构成了世界农业生产的基础。就野生物种而言，主要以野生物种为基础的渔业在1989年向世界提供了1亿吨食物。事实上，在世界大多数地方，野生物种仍然是人们饮食的主要组成部分。

（2）就药物而言

在现代化学制药工业出现之前，几乎所有的药物都来自动植物，尤其是我们的传统中药。今天，直接基于生物材料的药物仍然占据主要地位。在发展中国家，基于动植物的传统医学仍然是维持基本健康的基础。至于现代药物，美国最畅销的20种药物都含有从植物、微生物和动物中提取的化合物。

（3）就工业原料而言

生物制品如纤维、木材、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等。仍然是重要的工业原料。

简而言之，生物多样性与其在地球上的物理环境相互作用形成的生态系统调节地球上的能量流动，确保物质循环，从而影响大气的组成，决定土壤的性质，控制水文条件，并构成人类生存和发展所依赖的生命支持系统。如果生物物种的数量继续减少，一些物种的灭绝不仅会剥夺人类各种宝贵的生物资源及其在食品、医药和其他领域的直接和潜在使用价值，还会导致生态系统的退化和解体，直接或间接威胁人类生存的基础。

2.生物的灭绝

有人估计，地球上曾经有过5亿多种生物。在漫长的生物进化过程中，生物赖以生存的自然环境曾发生过多次重大变化，有的物种逐渐灭亡，如众所周知的恐龙大灭绝，但生物在自然选择和本身的遗传与变异共同控制下，也不断地发生变异与发展，相继产生出新的物种，进而不断演化和发展形成今日地球繁荣而丰富的生物资源。

（1）生物的自然灭绝

过去，生物的灭绝大都是自然发生的，但近400年以来，人类活动的影响使地球上的物种灭绝速度加快，如兽类在17世纪平均每5年灭绝一种，到了20世纪每2年就灭绝一种。科学家们预测，如不采取有效的保护措施，随着生态环境识的恶化，地球上全部生物多样性的1/4，未来20～30年将有灭绝的危险，每年有一万到两万种物种灭绝，速度是形成速度的100万倍。食物链的结果是，地球上附着在植物上的10～30种动物和微生物将会消失。生物多样性的减少肯定会恶化人类的生存环境，限制人类生存和发展机会的选择，甚至严重威胁人类的生存和发展。

（2）生物的人为灭绝

物种的大量灭绝是人类对能源的大量利用的结果。人类在利用能源时排放出了大量酸性气体和微尘，污染了空气，形成了酸雨，危害森林和侵蚀土壤，特别是热带雨林和相对封闭的水生生态系统。此外，当使用能源时，大量二氧化碳温室气体将会被排放，使全球气候变暖，并在相对较短的时间内造成气候模式的巨大变化，使自然生态系统无法适应，并可能改变生物群落的世界。

为了保护生物多样性，使其长期地满足人类的各种现实和潜在需求，长期起到维持生态系统稳定性的作用，就要采取措施保护基因、物种、生态环境和生态系统。为了实现保护生物多样性的目标，全人类应该共同行动起来，各个国家携手努力，保护生态环境，与生物和平共处，并要更科学、更经济地利用生物以实现人类可持续发展的长远目标。保护生物多样性的办法：建立保护区，就地保护；迁地保护；积极改善生态系统环境使其早日得到恢复。