環(huán)境地質(zhì)學(xué)第六章(共15頁)

1、 第六章能源(nngyun)與地質(zhì)環(huán)境 能源(nngyun)是人類生產(chǎn)(shngchn)和生活所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)。早在原始社會人類便學(xué)會了鉆木取火開始了能源的利用。在人類的能源利用史上，不論從薪柴轉(zhuǎn)向煤炭，還是由煤炭轉(zhuǎn)向石袖、電力，每次能源變革都立足于能源開發(fā)利用技術(shù)的飛躍，都伴隨著產(chǎn)業(yè)革命，使生產(chǎn)力獲得極大發(fā)展。同時，能源利用對人類生存環(huán)境的破壞和污染也相伴而生。能源環(huán)境問題已成為國際社會普遍關(guān)注的重再問題。調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、開發(fā)新能源已成為人類社會持續(xù)發(fā)展所必須解決的一項課題。 第一節(jié)能源與能源環(huán)境問題概述一、能源的概念及其分類 (一)能源的基本概念 從字面上看，“能源”即能量的來源。能源的科學(xué)

2、定義是指能為人類利用并可獲得能量的資源。能源的范圍隨著人類社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷擴大，它包括提供某種形式能量的物質(zhì)資源和某種物質(zhì)的運動形式。礦物燃料、風(fēng)力、水力、太陽能等都是能源。 (二)能源的分類 地球上可供人類使用的能源主要來自地球以外的天體，最主要的是來自太陽的輻射能，薪柴、化石燃料、水能、風(fēng)能、海流能、波浪能等都是由太陽輻射能轉(zhuǎn)化而來的。地?zé)崮芎头派湫院巳剂鲜堑厍虮旧硖N藏的能量，而潮汐能則是地球和其他天體相互作用而產(chǎn)生的能量。為了便于研究，人們從不同的角度對能源做了分類。 1按照能源的生成古式劃分 可分為一次能源和二次能源。一次能源也叫初級能源，是自然界現(xiàn)已存在，可以直接使用而

3、不改變其基本形態(tài)的能源，如煤炭、石油、天然氣、水力、太陽輻射等。二次能源也叫次級能源，是指由一次能源加工轉(zhuǎn)換而得到的產(chǎn)品能源，如電能、汽油、沼氣、火藥、酒精等。 2按照能擔(dān)的彤戒和再生性劃分 可分為可再生能源和不可再生能源。可再生能源一般指不會隨人類的開發(fā)利用而遞縮的能源，即能夠重復(fù)產(chǎn)生的自然能源，如水力、潮汐、太陽輻射、風(fēng)力、地?zé)岬?。不可再生能源指?jīng)過漫長的地質(zhì)年代生成，一日使用在短期難以再生成的能源，如化石燃料、核燃料。 3按照能甄的利用歷史和使用狀況劃分 可分為常規(guī)能源和新能源。常規(guī)能源指在一定歷史時期和科學(xué)技術(shù)水平下，已經(jīng)被人們廣泛應(yīng)用的能源。在當今，水力、煤炭、石油、天然氣、核裂變材

4、料均屬常規(guī)能源。新能源指由于科學(xué)技術(shù)進步新發(fā)現(xiàn)的能源資源或利用先進技術(shù)新開發(fā)的能源產(chǎn)品；過去曾被利用過而現(xiàn)在又以新的方式利用的能源也屬新能源。前者如太陽能、地?zé)崮?、海洋能、沼氣（生物質(zhì)能)等；后者如風(fēng)能，人類早在柴草能源時期就廣泛利用風(fēng)力帶動風(fēng)車汲水、推磨碾米，后來被電動機所代替，最近幾年利用風(fēng)力發(fā)電，重新引起人們的重視，所以風(fēng)能是一種“古老的”新能源。 然而，常規(guī)能源和新能源是相對的慨念，在不同的歷史時期和不同的科學(xué)技術(shù)水平條件下，其范圍是不同的。19世紀初，蒸汽機剛開始使用時，煤炭(mitn)曾是那時的新能源；而現(xiàn)在煤炭卻已是常規(guī)能源了。20世紀50年代，核能(hnng)剛被利用，被人們稱

5、為新能源(nngyun)，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，現(xiàn)在壘球已建立了300多座原子能發(fā)電站。工業(yè)發(fā)達國家已把棱能看成是常規(guī)能源，但發(fā)展中國家仍把它看作新能源。 4按照能源使用方式劃分 可分為燃料性能源和非燃料性能源。燃料性能源指通過直接燃燒而產(chǎn)生能量的能源如礦物燃料、生物燃料、核燃料等。非燃料性能源指不需通過燃燒就可獲得能量的能源，如風(fēng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮堋⑻柲艿?。此外根?jù)能源使用過程中對環(huán)境污染的情況，還可把它分為清潔性能源和圬染性能源。前者如太陽能、水能和海洋能等，后者如煤炭、石油、裂變棱燃料等能源的各種分類方法可歸納如表6一l所示。二、常規(guī)能源的供給與需求 ( 一 )常規(guī)能源的供應(yīng)(gn

6、gyng)狀況 目前(mqin)已為人類廣泛升發(fā)利用的常規(guī)(chnggu)能源主要有煤炭、石油、天然氣、核裂變材料5U和水力等。其中前三種都是由遠古的化石演變而成的燃料，稱為礦物燃料或化石燃料它們是在地球演變過程中某些特定階段的自然產(chǎn)物。 1。礦物燃料 礦物燃料是世界上重要的能源資源。它們均是有機質(zhì)死亡后在埋藏條件下形成的。礦物燃料的產(chǎn)出幾乎遍布全球，但它們在地質(zhì)時代和空間上的分布是相當復(fù)雜的。從時代上講，無論煤炭還是油氣，主要儲藏在某些特殊地質(zhì)時代的地層中，知中國主要聚煤時期有：古生代的石炭二疊紀，中生代的侏羅紀新生代的第三紀。從地區(qū)分布上看全球礦物燃料的地質(zhì)儲量在各地有著很大的差別，前蘇聯(lián)

7、擁有最大的焊炭儲量，其次是北美洲和中國；世界油氣資源主要集中在北緯2040之間和5070之問，近60的世界石油儲量集中分布在中東，其次為北美(10 5)、南美(8 4)(圖61)。 中國煤炭資源可采儲量l .145108t。居世界第三位煤炭占各種化石燃料資源總儲量的95以上；已探明的石油開采資源為33. 2 x 108t，居世界第11位；天然氣探明儲量1 5 276108m3，居世界第19位；可開發(fā)的水能約3. 79108kW，居世界第一位。 2水力能源 地球上成千上萬條川流不息的江河為人類提供了豐富的水力能源。人類很早以前就利用水輪機打谷、碾米，但直到交流發(fā)電機發(fā)明之后，水力才被大規(guī)模開發(fā)利

8、用，它是僅次于石油天然氣和煤的主要能源。據(jù)世界資源研究所發(fā)表的世界資源報告，1986年水力發(fā)電在爭世界發(fā)電最中占21。 目前(mqin)，全世界(shji)現(xiàn)有(xin yu)技術(shù)可開發(fā)的水力資源蘊藏量約為22108kw。但水力資源的開發(fā)程度在不同地區(qū)是很不相同的，西方發(fā)達國家的水力開發(fā)程度已達40以上，某些國家的電力高度依賴于水力；而對于發(fā)展中國家情況則完全不同。 中國地域遼闊，河流眾多，地形高差大，水力資源極為豐富，占世界第一位。全國水力資源理論蘊藏量為6 8 x 108kw，可供開發(fā)利用的水能資源約為3.8108kw，年發(fā)電量可達1.9x1012kw.h。但2001年全國發(fā)電量為14 7

9、80108kw h，開發(fā)程度僅19，低于世界平均開發(fā)程度的22；人均年發(fā)電量1158 3l kwh只占世界人均發(fā)電量的l4。 3核能 核能是重要的現(xiàn)代能源之一，特別是在能源結(jié)構(gòu)從石油轉(zhuǎn)向非油能源的時期，核能、煤炭和節(jié)能被桃為解決能源短缺的希望。核電是當代經(jīng)濟、安全、可靠的優(yōu)質(zhì)二次能源，許多工業(yè)發(fā)達國家和一些發(fā)展中國家都在積極發(fā)展核電。 目前，人類所利用的核能的生成物質(zhì)是鈾（235U）。鈾在地殼中的豐度約為210-6。據(jù)OCEDIAEA(1989)，世界鈾總儲量為359. 7 x104t，其中目前經(jīng)濟可采儲量162. 5 x104t。澳大利亞儲量最多，儲量超過10 x104t的國家依次為南非、尼

10、日爾、巴西、前蘇聯(lián)、加拿太和美國。中國鈾礦資源特點是礦床規(guī)模小，成群產(chǎn)出，品位偏低，埋深較大。 (二)能源(nngyun)消費 能源是人民生活和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。能源需求與國民經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟與人口的增長速度、能源生產(chǎn)和消費等多項因素有關(guān)。隨著(su zhe)工業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的飛速發(fā)展、大眾生活水平的提高以及戰(zhàn)爭和軍備競賽，世界能源生產(chǎn)和消費總量在迅猛增加(表62)。在能源消費中化石燃料仍占有重要的地位。1998年世界一敬能源消費結(jié)構(gòu)為石油39 .9、犬然氣23. 5、煤炭26 .7、核電7 .3、水電2 .6；中國(zhn u)的結(jié)構(gòu)為石油19 .8、天然氣2 .1、煤炭7l .6、核電

11、及水電6 .5， 近幾十年來，中國能源建設(shè)有了長足的發(fā)展(表63)。煤炭產(chǎn)量自1989年突破10108t以來，一直居世界第一位，1996年選13. 96108t，創(chuàng)歷年最高產(chǎn)量；石油年產(chǎn)量自1997年以來，一直保持存1.6x108t以上，居世界第五位。2001年全國發(fā)電裝機容量達3. 38108kW，全年發(fā)電量達14 780 x108kW h，僅次于美國，均居世界第二。 三、能源環(huán)境問題概述 能源是發(fā)展農(nóng)業(yè)、工業(yè)、國防、科學(xué)技術(shù)和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。能源利用的廣度和深度是衡量一個國家生產(chǎn)力發(fā)展水平的主要標志之一。隨著能源的供應(yīng)和燃料消耗量日益增多，在其開采、輸送、加工、轉(zhuǎn)換、利用和

12、消費過程中，都直接或間接地改變著地球上的物質(zhì)平衡和能量平衡，必然對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生各種影響，成為環(huán)境污染的主要根源。特別是當能源供應(yīng)不甚合理或燃料使用不當，在低燃燒效率消耗能源時，更會加重對環(huán)境的污染。 所渭能源環(huán)境問題，就是指人類(rnli)在開發(fā)和利用能源過程中對環(huán)境造成的危害以及這種危害反過來對人類杜會的影響。它包括生態(tài)環(huán)境的破壞和環(huán)境污染兩個方面。目前，全球主要能源環(huán)境問題有：溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層破壞、煙霧和熱污染等。 (一)溫室效應(yīng)(wn sh xio yn) 20世紀80年代以來全球氣候異常，熱浪向全球各個角落襲來。西歐(Xu)出現(xiàn)了歷史上罕見的暖冬：千百年來風(fēng)景優(yōu)美氣候宜人的開羅，

13、也一反常態(tài)，被40島溫騷擾而煩躁不安；被稱為“世界糧倉”的美國，正忍受著半個多世紀來最嚴重的干旱；南亞在暴風(fēng)雨襲擊的同時，又不得不忍受熱浪及干旱的重壓，產(chǎn)糧區(qū)土地龜裂。自1986年開始，中國連續(xù)16年出現(xiàn)了冬季偏暖的現(xiàn)象，暖冬天氣使全國多個城市的氣溫刷新紀錄，2001年2月下旬北京平均氣溫破建國來最高記錄。 氣象記錄表明20世紀中6 個雖熱的年頭都出現(xiàn)在80年代以來的十幾年間1995年是近l00年來最熱的一年。與100年前相比，現(xiàn)在全球平均溫度提高了約0. 6。計算機測算表明，再過4050年，全球溫度將比現(xiàn)在提高1.0一3.1。變暖的速度比19世紀快1050倍。 氣候變暖與大氣層的化學(xué)成分變化

14、直接相關(guān)。太陽光照射到地球表面，一部分輻射能量被地球表面和云層反射，一部分被大氣層和空氣分子散射回宇宙空間，剩余部分則被地球表面所吸收，使地表增溫。大氣層吸收太陽輻射能量的氣體主要有二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等等，俗稱“溫室氣體”。這些氣體的作用猶如一個溫室的罩子，允許太陽輻射的能量穿過大氣到達地表，同時又防止地球反射的能量逸散到天空。這種現(xiàn)象，其結(jié)果是使低層大氣變暖。二氧化碳是引起溫室效應(yīng)的主要氣體。研究表明19世紀中期即世界大規(guī)模工業(yè)化以前，大氣中二氧化碳的含量約為29010-6，現(xiàn)在已上升到350 x10-6左右。大氣層的化學(xué)成分在過去幾千年的時間里基本上是穩(wěn)定的，工業(yè)化以來發(fā)生的急劇變化

15、，則成為氣候必然變暖的原因所在。 大氣層化學(xué)成分出現(xiàn)上述變化的主要原因有：礦物能源消耗量大幅度增加；大面積森林及植被破壞。礦物能源消耗量大幅度增加導(dǎo)致二氧化碳排放量劇增而森林植被銳減破壞了自然生態(tài)吸收二氧化碳制氧的機能，全世界因人為活動導(dǎo)致大氣中二氧化碳增加量中礦物能源消耗所起的作用占50以上，砍伐森林的作用約為25左右。 溫室效應(yīng)帶來一系列環(huán)境危害。首先，由于氣溫升高，使海水變暖并膨脹、極地冰雪融化，從而導(dǎo)致海平面上升，沿海地區(qū)受到風(fēng)暴潮、暴雨的災(zāi)害將更加嚴重有些沿悔城市和島嶼將被海水淹沒。其次，旱澇出現(xiàn)頻率上升，中緯度內(nèi)陸湖泊、水庫水位將會下降甚至干枯，而高緯度低地則可能經(jīng)常出現(xiàn)漬澇；不少

16、現(xiàn)有的水利設(shè)施可能失效一些內(nèi)河湖泊和航運也將受到影響。再次，在中緯度的一些地區(qū)夏季少雨，蒸發(fā)量大，會變的酷熱難忍，森林失火和草原失火增多，水資源問題將更為尖銳。氣候變暖對農(nóng)業(yè)的影響則有利有弊，高緯度地區(qū)的生長季節(jié)會延長有些干旱、半干旱地區(qū)降雨會增多同時二氧化碳本身也是一種肥料。但由于地球上多數(shù)地區(qū)是雨熱同季，如果夏季變得干熱少雨，而冬季溫濕多雨雪，將不利于農(nóng)作物生長，并導(dǎo)致病蟲害加重。 (二)酸沉降(chnjing) 目前(mqin)。酸沉降的危害已成為一個嚴重的世界性問題，被稱為?！翱罩?kngzhng)死神”。所謂酸沉降是指大氣中pH值小于5. 6的酸性物質(zhì)的沉降現(xiàn)象。酸沉降包括濕沉降和于

17、沉降，前者包括雨、雹、霧、露等沉降：后者包括酸性氣體、顆粒物及有關(guān)物質(zhì)沉降。酸雨僅是這種復(fù)雜的酸沉降現(xiàn)象中的一種，也是最常見的。不過由于歷史的原因，現(xiàn)在仍有人沿用酸雨一詞來表示廣義的酸沉降。 在正常情況下潔凈的雨水溶解大氣中的二氧化硫等物質(zhì)降落地面時pH值大約為6左右即呈微酸性。當大氣中的二氧化硫和氮氧化物遇到水滴或潮濕空氣，即轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸，溶解在雨中即導(dǎo)致雨水的pH值降至5. 6以下，形成所謂的酸雨。據(jù)測定，酸雨的主要成分是硫酸和硝酸，兩者占總酸量的90以上。 煤的主要化學(xué)成分是碳(C)但也含有其他的許多雜質(zhì)成分，如硫(S)。硫在煤中的舍量約為百分之一，在燃燒時生成酸性氣體二氧化硫(SO

18、2)；煤燃燒時產(chǎn)生的高溫還能使周圍的空氣部分化學(xué)變化，空氣中的氧氣與氯氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成酸性氣體氟氧化物(NOx)。二氧化硫和氮氧化物為礦物能源消費過程中排放的主要污染物：這些酸性氣體在雨水中的表現(xiàn)形式是硫酸根(SO42-)、硝酸根(NO3-)和銨離子(NH4+)。 目前在人類活動所排放的二氧化硫和氮氧化物的總量中，礦物能源利用所占的份額達80以上，礦物能源利用在酸雨形成中的作用為75以上。 酸雨造成的環(huán)境問題是嚴重的，也是多方面的。 (1)土壤及期泊、河流酸化：酸雨及二氧化硫等塵埃降落到地面，導(dǎo)致土酸化。一方面，土壤中的鈣、鎂、鉀等養(yǎng)分被淋溶，土壤日益貧瘠化；另一方面酸化的土壤又影響土壤中

19、微生物的活性，造成土壤肥力下降，影響植物和農(nóng)作物生長。酸雨還導(dǎo)致湖泊、河流甚至地下水等水體的酸化破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。 (2)森林及植物受損：受酸雨侵蝕的植物葉子、葉綠素含量降低導(dǎo)致光合作用受阻，引起葉子萎縮和畸形，造成生產(chǎn)量下降。 (3)對建筑交通設(shè)施及古跡等的影響：一切裸露于大氣中的物體，不論是建筑物丶橋梁丶工業(yè)裝備丶金屬材料等，還是古代文化遺產(chǎn)如古建筑、雕刻、古跡等，都必將遭到酸雨無情地腐蝕而嚴重損壞。 (4)嚴重摧殘人類的健康：在污染濃度高的地區(qū)，酸雨對人體健康的直接危害已十分嚴重。很多國家由于酸雨的影響，地下水中的鋁丶銅丶鋅丶鎘的濃度已超過正常值的10100倍。酸雨還通過食物鏈對人體健康

20、造成間接危害。 (三)煙霧(ynw)事件 煙霧形成的基礎(chǔ)是向大氣排放(pi fn)污染物。在一定的氣候下，大氣中的污染物經(jīng)陽光的作用， 就會形成對人類有害的煙霧。一般地說，城市或工業(yè)區(qū)最容易出現(xiàn)煙霧，其中礦物能源消費排放的污染物占形成煙霧物質(zhì)的80左右，個別污染物質(zhì)甚至高達100。已發(fā)生過的煙霧事件主要有兩種類型，即煤煙型煙霧和光化學(xué)煙霧。 煤煙型煙霧以1952年倫敦?zé)熿F事件最為著名。1952年12月5日8日，因受冷高壓的影響，倫敦上空出現(xiàn)了無風(fēng)狀態(tài)。當時的逆溫層在60150m的低空，仿佛一個大蓋子將從工廠和家庭的煙囪排出的煙塵滯留在下面。漂塵、二氧化硫含量較平時高出56倍，甚至十多倍，在短短

21、的幾天里，造成死亡人數(shù)較平常多4 000人左右，患存呼吸器官疾病者是平時的4倍，心臟病發(fā)作者是平時的3倍這次事件中大氣(dq)污染物的60是家庭采暖的煙氣所致。 光化學(xué)煙霧最早記載干1946年的洛杉磯煙霧。與煤煙型煙霧不同，光化學(xué)煙霧主要是汽車和石油化工排放的碳氧化合物和氮氧化物，經(jīng)太陽光能的作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種淺藍色煙霧，其中含有臭氧、乙醛及過氧乙酰硝酸脂等氧化劑。這是一種刺激性很強的毒霧主要刺激眼、鼻喉，引起眼疾、喉頭炎和小同程度的頭痛，嚴重的造成死亡。 （四）臭氧層破壞 臭氧是一種氣體臭氧層主要分布在離地球表面1070 km范圍內(nèi)，尤其集中在2030 km的高空平流層中，其濃度的峰

22、值約在25 km高度上。這層薄薄的臭氧像一道屏障擋住了太陽光中的紫外線輻射。假如地球沒有這道屏障，太陽散射的強大輻射會毫無阻擋地直接照射到地球。那么，生命或許就會退回到依靠水體保護的非常原始的階段。 科學(xué)研究表明，如果臭氧減少10，地表的紫外線輻射將增加20，人類患皮膚癌患者的數(shù)量必將增加。據(jù)1970 1980年對平流層上層的觀測，每10年臭氧減少2一3。進人20世紀80年代科學(xué)家們陸續(xù)在南極、北極上空發(fā)現(xiàn)了“臭氧層空洞”。南極上空受到破壞的臭氧層已超過10。每到春季就會形成一個臭氧層空洞，1986年的面積大到可以容納下美國大陸。深到可以裝下珠穆朗瑪峰。2000年，南極上空的臭氧空洞變化異常，

23、89月問迅速擴大，面積一度達到2 800 x104km2，相當于3個美國大陸的面積；空洞由橢圓形擴大成三角形，并到達南美洲有人居住的區(qū)域上空。北極上空的臭氧空洞面積相當于南極臭氧空洞面積的15。 氟里昂是導(dǎo)致臭氧層破壞的主要原因，它和四氯化碳、三氯乙烷一起對臭氧層破壞所起的作用占80以上。礦物能源的消費，也是臭氧層破壞的重要原因。有的科學(xué)家估計，化肥和燃料產(chǎn)生的氧化氮，可能導(dǎo)致臭氧減少15。 據(jù)國際有關(guān)組織的實驗，臭氧減少1程可能會使皮膚癌發(fā)病率增加4。目前(mqin)全世界每年死于皮膚癌的人大約有10萬人。紫外線增加，還會危害植物及森林等的發(fā)育、生長，使農(nóng)業(yè)減產(chǎn)、殺死海藻，使魚類和其他水產(chǎn)品

24、減產(chǎn)。 (五)熱污染 熱污染是指現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和生話中排放的廢熱所造成的環(huán)境污染。火力發(fā)電廠、核電站和鋼鐵廠的冷卻系統(tǒng)排出的熱水，以及石油、化工、造紙(zo zh)等工廠排出的生產(chǎn)性廢水中均含有大量廢熱。熱污染可以污染大氣和水體。廢熱水排入地面水體之后，能使水溫升高。在工業(yè)發(fā)達的美國，每天排放的冷卻用水達4 5 x108m3。接近全國(qun u)用水量的13；廢熱水含熱量約250 0108kW，可使2 5 x108m3的水溫升高10。 剛排出的冷卻水的溫度有時可高達40，若持續(xù)大量排放可使水體溫度大幅上升，導(dǎo)致水環(huán)境發(fā)生一系列化學(xué)、物理和生物學(xué)變化。通常水溫升高10，化學(xué)反應(yīng)速率約增加一倍，水

25、中有毒物質(zhì)、重金屬離子等對水生動物的毒性增強如氰化物、鋅離子等甜魚類的毒性隨水溫升高面增強。 由于水溫升高使水中溶解氧降低，水體處于缺氧狀態(tài)，同時水中細菌分解有機物的能力增強，水生動物的耗氧量增加，造成水中溶解氧進一步降低。在熱效力作用下，某些水生生物發(fā)育受阻或死亡，另一些永生生物可能生長繁殖加快，水體富營養(yǎng)化，生志環(huán)境平衡遭受破壞。此外水溫上升還可能引起一些致病微生物滋生丶泛濫，導(dǎo)致疾病流行，危害人類健康。 第二節(jié) 能源開發(fā)對地質(zhì)環(huán)境的影響 人類不斷地開發(fā)利用能源，形成了當今社會高度發(fā)達的物質(zhì)文明和精神文明。然而，能源的開發(fā)利用也給人類賴以生存的自然環(huán)境帶來了嚴重的污染和破壞。時至今日人類生

26、存空間出現(xiàn)了前所未有的嚴重環(huán)境污染。 一、能源與環(huán)境的關(guān)系 能源與環(huán)境有著十分密切的關(guān)系。一方面人類在獲得和利用能源的過程中，會改變原有的自然環(huán)境或產(chǎn)生大量的廢棄物，使人類賴以生存的環(huán)境受到破壞和污染，引起種種有害的后果；另一方面，能源與經(jīng)濟的發(fā)展，又對環(huán)境的改善起著巨大的推動作用。能源供應(yīng)的不斷增加和經(jīng)濟力量的增強，可以提供更多的資金和技術(shù)，促進自然環(huán)境的治理和改造。 在產(chǎn)業(yè)革命以前的漫長歲月中，能源消費以薪柴為主。由于用量不大，植物的自然生長足以補充其作為能源的消費；而且，環(huán)境容量可以“吸收和消化”薪柴利用過程中排放的廢棄物。這時期，能源開發(fā)利用對環(huán)境的影響不大。產(chǎn)業(yè)革命后，礦物燃料成為能

27、源消費的主體現(xiàn)代環(huán)境問題隨之產(chǎn)生。經(jīng)濟增長，人口增加導(dǎo)致能源消費需求急劇上升，人類賴以生存和發(fā)展的環(huán)境逐步惡化。 二、常規(guī)能源開發(fā)利用對地質(zhì)環(huán)境的影響 (一)煤炭資源開發(fā)利用中的環(huán)境(hunjng)洲趣 煤炭開發(fā)、加工和利用的環(huán)境影響是多方面的。在煤炭的開采和加工過程中，帶有明顯行業(yè)特點的環(huán)境影響主要有以下幾個方面：礦區(qū)地面沉陷、占用土地、酸性礦井水造成的污染丶煤矸石堆以及煤炭焦化造成的污染、煤炭燃燒(rnsho)產(chǎn)生的污染等(圖62)。 地表沉陷是地下開采煤炭的一十主要環(huán)境(hunjng)問題。地下煤層被采出后，破壞了巖體內(nèi)部原有的力學(xué)平衡狀態(tài)，使巖層發(fā)生位移變形，巖體的完整性受到破壞而引起

28、地表沉陷。 為了保證礦井正常生產(chǎn)，必須把井下涌水不斷排到地表。pH值小于6的酸性礦井水中還含有大量的懸浮物(主要是煤性)，當把酸性礦井水排至地面時，就會污染水體、土壤和農(nóng)田。 煤矸石是煤礦采掘和原煤選詵排故的廢棄物。一般地說，煤炭開采過程中要排出2030左右的煤矸石。煤矸石的堆放大量占用土地，破壞地表生態(tài)系統(tǒng)。同時，矸石自燃排放的SO2、CO和煙塵等有害物質(zhì)還會污染大氣，或形成酸雨污染水體和土壤。矸石山還可能發(fā)生崩塌事故，對當?shù)鼐用竦纳敭a(chǎn)造成危害。 煤炭在燃燒過程中，排出多種污染物，包括煙塵、二氧化硫、氯氧化物、二氧化碳、一氧化碳、烴類、醛類以及大量的灰渣。煙塵可增加大氣懸浮物的含量；降低

29、大氣能見度，影響植物的光合作用。進人大氣中的硫氧化物可轉(zhuǎn)化為高度活潑的硫酸或硫酸鹽而形成酸雨，直接或聞接地腐蝕破壞許多物質(zhì)。大氣中二氧化碳含量增加，會產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”，引發(fā)一系列嚴重后果。 煤礦露天開采活動包括采場剝離與開挖，礦區(qū)內(nèi)地表河流改道丶洗選廠房建設(shè)丶剝離土地堆放場以及生活建設(shè)的，其環(huán)境影響主要是大量占用土地，對地表，地下水產(chǎn)生影響，破壞自然生態(tài)環(huán)境(圖63). (二)石油(shyu)開發(fā)利用中的環(huán)境問題 石油勘探、開采(kici)、加工、運輸和利用中的環(huán)境影響也是多方面的，主要有：開采對地表的破壞，泥漿和含油污水、廢氣與煉廠渣對環(huán)境的污染。 1. 石油開采對環(huán)境(hunjng)的影響

30、 石油開采過程產(chǎn)生的洗井水和鉆井泥漿往往舍有石油，伴隨石油同時采出的油層水多是含油污水，這些污染物質(zhì)的排放對周圍(zhuwi)水體、土壤、農(nóng)田和動植物都會造成危害。 2儲運(ch yn)過程中環(huán)境的影響 石油儲存和裝運討程中，會有部分原油和石油產(chǎn)品漏出，污染環(huán)境。油船壓艙水和清艙水的排放以及油船事故性溢油，會嚴重影響(yngxing)海洋環(huán)境。 3加工轉(zhuǎn)化過程中對環(huán)境的影響 石油加工過程中可產(chǎn)生瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫和瀝青煙氣等廢氣，造成空氣污染；煉廠廢渣和廢污水中含有大量的硫、酸堿、鹽、油酚、氰等質(zhì)，它們的排放會造成土壤、水域和農(nóng)田的污染。 石油在加工轉(zhuǎn)化過程中往往需要增加某種添加

31、劑，因而使其產(chǎn)品在消費過程中對環(huán)境的影響更為嚴重，第一次世界大戰(zhàn)期問，當人們首次將鉛粉作為附加劑摻入汽油以防爆炸，并使汽車功率加大時，無不認為這是個科學(xué)大“奇跡”。但是，半個世紀過后，人們卻又面對這個“奇跡”大傷腦筋。因為汽車排放的有害鉛塵，對人類健康的危害越來越大。 (三)水能開發(fā)利用的環(huán)境影響 水是一種經(jīng)濟、浦凈、可再生的能源，水力發(fā)電基本上不產(chǎn)生污染物。但是，水力發(fā)電要依靠建造水庫才能實現(xiàn)，水庫的建設(shè)雖然對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人和生活帶來巨大禮儀，但也要付出巨大的環(huán)境代價。修建水庫是對河川水文條件在時間和空間上進行人為的調(diào)節(jié)和再分配，必然引起自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的改變。對水庫庫區(qū)及其下游流域的地質(zhì)

32、環(huán)境產(chǎn)生重大的影響(圖64)。 1.對自然環(huán)境的影響 水庫蓄水，抬高了水庫周圍的地下水位，在一定條件下可能形成局部土地浸漬和沼澤化。在多泥沙河流，水庫破壞了水流中的泥沙運行規(guī)律和平衡條件。會造成大量泥沙淤積，使河床急劇抬高。 修建水庫還會引起下游河道的變遷，使原有防洪工程體系與新的水文條件不相適應(yīng)。有些大型水壩建成后，使河口三角洲失去一年一度的泛濫，從而使得土地肥力降低，入海水量減少，海水倒流浸漬，加重了土壤鹽堿化。流域性的水利水電開發(fā)和跨流域調(diào)水工程，對區(qū)域環(huán)境的影響更加深遠它可使水位降低，水面縮小舍鹽量上升；由于排向下游的河水流量減小，河流攜帶的泥沙相直減少，結(jié)果導(dǎo)致入海河口海岸侵蝕加劇、

33、海水入侵程度加重。 2對地震(dzhn)的影響 在一定的地質(zhì)構(gòu)造條件下，水庫蓄水改變了地表(dbio)靜載分布和原有地質(zhì)構(gòu)造的應(yīng)力平衡，會誘發(fā)地震、在北美、非洲、中亞、西伯利亞、印度和中國等地都發(fā)生過水庫誘發(fā)地震的事例。 3對生物(shngw)的影響 大型水庫的修建將導(dǎo)致大量的野生動植物被淹沒而死，嚴重時甚至絕滅；與此同時，可能有另外一些生物孕育而生。從而破壞了原有的生態(tài)平衡。最明顯的是，上游原來是陸地生態(tài)系統(tǒng)建立水庫后則成為水生態(tài)系統(tǒng)，而下游則發(fā)生相反的變化 水庫為發(fā)展?jié)O業(yè)提供了廣闊的水面，在淡水漁業(yè)中占有重要地位。但由于攔河筑壩截斷了魚類回游通道，水文條件的改變又可能破壞一部分天然產(chǎn)卵場。

34、在水庫的生態(tài)條件下，一些喜流水性的魚類，因條件不適而受到抑制。故水庫天然繁殖的魚類種群和數(shù)量，常不及河流湖泊豐富。 4水文地球化學(xué)方而的影響 修建水庫不僅改變了河流原有的水動力環(huán)境，而且也使水庫地區(qū)的水文地球化學(xué)環(huán)境發(fā)生改變。水庫回水范圍內(nèi)河水流速減慢，對排人河流的污染物質(zhì)的稀釋凈化能力降低；水庫水體基本處于靜止狀態(tài)對進入水庫中的污染物質(zhì)的凈化作用主要表現(xiàn)為物理沉淀和化學(xué)反應(yīng)，凈化能力較河水的搬運稀釋作用減弱大型水庫中的水還會出現(xiàn)熱分層現(xiàn)象，致使各層水的密度、溫度和溶解氧都有所不同；庫底靜水層由于分解有機物，減少了水中的溶解氧，對水生生物產(chǎn)生一定的影響。 綜上所述，攔河筑壩建水庫，會產(chǎn)生多種多

35、樣的環(huán)境影響。中國長江三峽水庫的修建曾引起長期(chngq)爭議，有贊同者有反對者。反對者多半基于生態(tài)學(xué)的觀點，認為對生態(tài)環(huán)境的影響太大。 (四)核能科用中的環(huán)境(hunjng)問題 1核能的特點(tdin)與利用方式 核能有兩種：一種是核裂變能，一種是核聚變能。目前，鈾、釷等原于核發(fā)生分裂產(chǎn)生的核裂變能已屬常規(guī)能源。 當前，核能的利用以發(fā)電為主，核電是一種清潔能源。核燃料代替化石燃料發(fā)電，對環(huán)境質(zhì)量的改善有著積極的作用。目前世界各國都在開發(fā)利用核能發(fā)電，已有核反應(yīng)堆發(fā)電站數(shù)百座。中國也開始利用核能發(fā)電，修建了大亞灣核電站和泰山核電站。核能利用在能源消耗中的比例正在逐漸上升。 2核能開發(fā)利用的環(huán)境影響 然而，核能利用仍存在著潛在的環(huán)境影響。它與其他常規(guī)能源相比，真正的不同點在于放射性(表64），這些在核能生產(chǎn)和廢物處置中產(chǎn)生的輻射公害已引起了人們的關(guān)注。從開采核原料放射性廢物的最終處置，都會有不同數(shù)量的放射物進入環(huán)境中。災(zāi)難性核事故發(fā)生的機會雖然很低，但隨著每個反應(yīng)堆的投入使用，事故的幾率增加了。1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站的放射性污染事故造成了極為嚴重的結(jié)果。致使13人死亡，300多人因輻射致傷，河流、水庫受到輻射污染，數(shù)千平方公里的土地若干年內(nèi)無法耕種。目前，核廢料的處置以密封深埋為主，但有許多問題需要解決。此外，由于快中子增殖反應(yīng)堆中裂變材料的濃度比較