能源与环境的关系

能源与环境的关系

能源是人类社会存在和发展的物质基础。自从人类告别了渔猎进入农耕以来，从刀耕火种开始，人类社会的文明进步一直依赖于能源这个物质基础的支撑。尤其是蒸汽机的发明为代表的工业革命以来，能源技术推动了经济社会的高速发展。它无时无刻不在改变着我们的生活。人民的生活已离不开能源。但是在发展的同时，人们也越来越感受到大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国家之间、地区之间的政治经济纠纷甚至是冲突和战争。为了人类社会的永久和谐，必须寻找一种新的、清洁的、安全、可靠的可持续能源系统。

一、能源

（一）能源的定义

能源的定义可以描述为：比较集中的含能体或能量过程称为能源。

能源是能量的来源，是在一定条件下可转换成人类所需的燃料或动力来源的物质。能源既包括煤、石油、天然气、水能等常规能源，也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和核能等新能源。有些能源储量非常有限，如煤炭、石油等，不能再生；有些能源如水能、太阳能、风能、生物质能等，是可以再生的。随着人类社会生产和科学技术的发展，能源的范围也将不断扩大。

人类发展的历史进程与能源密切相关。回顾人类的发展历史，每一次高效的新能源的利用，都会使社会进入一个新的时代，产生一次新的飞跃。

人类对能源的利用是从薪柴燃火开始的。火为原始人提供了温暖、光明和熟食，也是人们防御和围猎动物的工具。人类先后经历了薪柴时代，煤炭时代和石油时代。（二）能源的分类

对能源的分类有不同的方法。

1．按能量蕴藏方式分类

根据能量根本蕴藏方式的不同，可将能源分为三大类。

第一类能源来自地球以外的太阳能。人类现在使用的能量主要来自太阳能，故太阳有“能源之母”之称。现在除了直接利用太阳的辐射能之外，还大量间接地使用太阳能。最常用的煤、石油、天然气等资源就是千百年前绿色植物在阳光照射下，经过光合作用形成有机质而长成的根茎，以及食用它们的动物的遗骸，在漫长的地质变迁中所形成的。

此外，生物质能、流水能、风能、海洋能、雷电等，也都是由太阳能经过某些方式转换而形成的。

第二类能源来自地球自身蕴藏的能量。主要指地热能资源以及原子能燃料，还包括地震、火山喷发和温泉等自然呈现出的能量。

第三类能源来自地球与其他天体引力相互作用。主要指地球和太阳、月球等天体间有规律运动而形成的潮汐能。

2．按能源形态、特性分类

能源按其形态可分为固体燃料、液体燃料、气体燃料；按特性可分为水力、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能和核聚变能。

3．按能源转换和利用方式分类

能源按其转换和利用的方式进行分类还可分为：一次能源、二次能源和终端能源；可再生能源和非再生能源；新能源和常规能源；商品能源和非商品能源等。

二、环境的定义及分类

（一）环境的定义

环境是人类和其他生物所赖以生存的客观物质和生态系统所组成耳朵一个整体。环境可分为社会环境（精神环境）和自然环境（物质环境）两大类。一般讲的环境，主要指自然环境。

自然环境是对我们周围的各种因素的总称，包括大气、水、土壤、岩石、生物、各种矿物等。自然界有它自己的运动规律。从环境保护的角度来说，最重要的是认识和掌握自然界的生态平衡规律。

（二）环境污染及其分类

1．环境污染的定义

环境污染是指人类活动使环境要素或其状态发生变化，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统的稳定性及人类的正常生活条件的现象。实质是人类活动总将大量的污染物排入环境，影响其自净能力，降低了生态系统的功能。

2．分类

环境污染按性质可分为化学污染、物理污染和生物污染

化学污染物包括：燃料的污染；烹调油烟的污染；吸烟烟雾的污染；建筑材料的污染（放射性污染、石棉的污染、涂料、填充料及溶剂所含挥发性有机化合物的污染）；

装饰材料的污染；家用化学品的污染； VOC的污染；室外污染对室内空气质量的影响；其它污染物的影响；臭氧的污染。

物理污染有：噪声的污染；电磁波的污染；噪光的污染。

生物污染有：尘螨的污染；宠物的污染。

三、能源与环境的关系

能源是决定人类进步的主要支撑，是经济增长的战略投入要素。经济增长和能源投入之间形成了一定的互动关系，能源是经济增长的动力源泉，经济增长又拉动能源消费。因此能源对经济社会的积极影响还是很明显。但是能源的利用，对环境也造成了越来越严重的影响。

（一）能源利用是引起环境变化的重要原因

人类是环境的产物，又是环境的改造者。人类在同自然界的斗争中，不断地改造自然。但是由于人类认识能力和科学技术水平的限制，在改造环境的过程中，会造成对环境的污染和破坏。

人类活动造成的环境问题，最早可追溯到远古时期。那时，由于用火不慎，大片草地、森林发生火灾，生物资源遭到破坏，他们不得不迁往他地以谋生存。随着社会分工和商品交换的发展，城市成为手工业和商业的中心。城市里人口密集，各种手工业作坊与居民住房混在一起。排出的废水、废气、废渣，以及城镇居民排放的生活垃圾，造成环境污染。

煤、石油、天然气是所有能源中最重要的能源，也是全球经济发展的基础能源。自18世纪英国工业革命以来，人们千百年来的自然生活方式大大地改变了。随着现代科学进步和工业化进程的急速发展，人们对于自己所处的环境—大自然的改造能力越来越强。人类对能源的需求量也明显的发生了变革。基础能源的使用量和需求量开始大幅度增加。下面是一座1000MW的发电厂在使用不同燃料时的污染物的排放量。

任何一种能源的开发的利用都会对环境造成一定影响。例如水能的开发和利用可能会造成地面沉降、地震、生态系统变化；地热能的开发利用能导致地下水污染和地面下沉。在诸多能源中，不可再生能源对环境的影响是罪为严重的。煤、石油、天然气等大量能源的利用，也使得由于使用能源而导致的环境问题开始显现出来。大量使用化石燃料，对环境造成严重的危害。下面是20世纪的2件公害事件：

1.比利时马斯河谷烟雾事件

1930年12月1—5日。比利时马斯河谷工业区。工业区处于狭窄的盆地中，12月1—5日发生气温逆转，工厂排出的有害气体在近地层积累，三天后有人发病，症状变现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一周内有60多人死亡。心脏病、肺病患者死亡率最高。这是20世纪最早记录下的大气污染事件。

2.日本水俣病事件

1953—1956年．日本熊本县水俣市含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和外国的“不知火海”的鱼中毒，人食用毒鱼后受害，造成了近万人的中枢神经疾病，其中甲基汞中毒患者283人中有60余人死亡。

（二）能源利用导致的主要环境问题

1.酸雨污染

大气中的硫和氮的氧化物有自然和认为两个来源。例如：二氧化硫的自然来源包括微生物活动和火山活动，含盐的海水飞沫也增加大气中的硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的一半，但由于自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。环境中硫氧化物的人为来源主要是煤炭、石油等矿物燃料的燃烧、金属冶炼、化工生产、水泥生产、木材造纸以及其他含硫原料的工业生产。近年来各国虽然采取了种种减少二氧化硫排放量的措施，使燃料单位质量的矿物燃料排出的二氧化硫量有所减少。但随着工业的发展与人口的增加，矿物燃料的总消费量在不断增长吗，世界的二氧化硫认为排放量仍在继续增加。

2.荒漠化加剧

荒漠化是由于气候变化和人类不合理的经济活动等因素使干旱、半干旱和具有干旱灾害的半湿润地区的土地发生退化。土地开垦成农田以后，生态环境就发生了根本的变

化，稀疏的作物遮挡不住暴雨对土壤颗粒的冲击；缺少植被而裸露的地表凭日晒风吹，不断地损失掉它的水分和肥沃的表层细土；单调的作物又吸走了土壤中的某些无机和有机肥料，并随收获被带出土壤生态系统以外，年复一年，不断减少这土壤的肥力，导致土壤品质恶化，于是水土流失便加速进行。

3．生物多样性减少

由于工业化和城市化的发展，能源的大量利用占用了大面积的土地，破坏了大量天然植被，造成突然、水喝空气污染，危害了森林，特别是对相对封闭的水生生态系统带来毁灭性影响；另外由于全球变暖，导致气候形态在比较短的时间内发生较大变化，使自然生态系统无法适应，可能改变生物群落的边界。

4.温室效应和全球气候变化

地球大气中起温室作用的气体主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化氮、氟利昂以及水汽等。由于大气的运动是全球性的，大气没有国界，因而大气污染所造成的危害都是共同的。当进入大气的有害物质在数量上超过了大气的自净能力时，就会对各方面造成污染，这是大气污染。在大气认为污染源中，温室效应是全球性因空气污染而形成的环境问题。

（三）各种能源的开发利用对环境的影响

1.水力发电

水库建造的过程与建成之后，对环境的影响主要包括以下几方面。

（1）自然方面

巨大的水库可能引起地表的活动，甚至有可能诱发地震。此外，还会引起流域水文上的改变，如下游水位降低或来自上游的泥沙减少等。水库建成后，由于蒸发量大，气候凉爽且较稳定，降雨量减少。

（2）生物方面

对陆地动物而言，水库建成后，可能会造成大量的野生动物被淹没死亡，甚至灭绝。对水生动物而言，由于上游生态环境的改变，会使鱼类受到影响，导致灭绝或种群数量减少。同时，由于上游水域面积的扩大，使某些生物（如钉螺）的栖息地点增加，为一些地区疾病（如血吸虫病）的蔓延创造了条件。

（3）物理化学性质方面

流入和流出水库的水在颜色和气味等物理化学性质方面发生变化，而且水库中各层的密度、温度、甚至溶解氧等有所不同。深层水的水温低，而且沉积库底的有机物不能充分氧化而处于厌氧分解，水体的二氧化碳含量明显增加。

（4）社会经济方面

修建水库可以防洪、发电，也可以改善水的供应和管理，增加农田灌源，但同时亦有不利之处。如受淹地区城市搬迁、农村移民安置会对社会结构、地区经济发展等产生影响。如果整体、全局计划不同，社会生产和人民生活安排不当，还会引起一系列的社会问题。另外，自然景观和文物古迹的淹没与破坏，更是文化和经济上的一大损失。应当事先制定保护规划和落实保护措施。

2.电力

各种能源中电力是控制方便易于传输的。用燃料或核能经热机发电，热效率是有限的，总有相当发电量的一倍到两倍多的热能要就地耗散，这些热量可用冷却塔传给水体。冬季可能利用余热，夏季就会成为热污染。水体的温升应严格限制以防发生有害生态影响。输电效率高，但也要防止使人受到过强的电磁场，电晕放电产生离子也会有不良效应。配送电用的电力电容器含多路联苯，包裹蒸汽管道用的石棉，退役不用时如不妥善处置也会造成严重污染。

3.化石燃料

由于化石燃料是目前世界一次能源的主要部分，其开采、燃料、耗用等方面的数量都很大，从而对环境的影响也令人关注。

就以燃煤而言，开采时要挖出相当多的废碎石，还有矸石。矸石中的硫化物缓慢氧化发热，如散热不良或未隔绝空气就会自燃，释放出二氧化碳、二氧化硫及其他有害物质。为防止矿井中“瓦斯”积累爆炸，就要排风，排出大量甲烷（瓦斯）及氡。开采多需要抽水，矿井水多受到矸石煤及其杂质的污染，挖出的煤与石也能污染地面水。（四）我国能源环境问题

我国能源与环境发展的总体格局是：能源工业的发展以煤炭为基础，以电力为中心，大力发展水电，积极开发石油、天然气、核电，因地制宜开发新能源和可再生能源，依靠科学进步，提高能源效率，合理利用能源资源，对传统煤炭的开采利用向环境无害化方向改变，开发洁净煤技术以减少环境污染。

我国能源环境问题与世界主要国家的主要问题有一定差别。其根本在于石油使用导致的污染与煤炭导致的污染主要差别。我国能源利用所导致的主要环境问题是：煤炭开采运输污染，燃煤造成的城市大气污染和农村过度消耗生物质能引起的生态破坏，能源与资源利用效率低导致的环境问题，还有日益严重的车辆尾气的污染等。

（五）走可持续的清洁能源之路

面对未来中国能源发展的重大挑战，包括一次能源供应、石油和天然气的安全保障，能源消费造成的环境污染、全球气候变化对减排CO2的压力等，中国走能源清洁发展之路必须解决如何实现可持续的能源战略以及以有限的资源满足可持续发展的需求的一系列问题。

根据当前能源发展遇到的严峻问题，国务院发展研究中心在“中国能源发展战略和改革国际研讨会”上提出，在未来20年中国应实行“节能优先，结构多元。环境友好”的可持续能源发展战略。

1.节能优先

节能的领域应该是全面的，以工业、交通和建筑三大耗能部门为主全方面采取节能措施。一方面今后20年能耗始终占一半以上的工业部门仍是节能的重点领域，预计节能潜力有5亿吨标准煤左右；另一方面需要晶块改变偏重工业节能，忽略建筑、交通节能的现状，对当前已进入快速增长期、今后需求比例明显提高的建筑、交通部门，必须及早采取有效措施。

2.结构多元

能源结构调整的原则为

（1）立足国内资源、充分利用国际资源，在保证供给和经济可承受性的前提下最大限度地优化能源结构。

（2）国家能源安全方面有充分保障。

（3）环境质量明显改善，可持续发展能力明显增强。

3.环境友好

（1）发展环境友好能源，把发展洁净能源和能源洁净利用技术作为可持续发展能源战略的重要目标。

（2）按空气质量要求，对主要污染物实行严格的总量控制。

（3）提高排污收费标准，实行排污交易。

（4）实行环保折价，将环境污染的外部成本内部化。

（5）及早控制城市交通污染

（6）取消对高耗能产品的生产补贴。

（7）应对全球气候变暖的国际行动。

参考文献：

【1】魏双燕、谢刚编．《能源概论》．东北大学出版社，2007.

【2】中国现代国际关系研究院经济安全研究中心．《》．北京:时事出版社，2005.【3】王革华、田雅林、袁婧婷．《》．北京化学工业出版社，2005

【4】斯·日兹宁．《》．上海华东师范大学出版社，2005