环境与可持续发展 第四章能 源及其在环境保护中的作用

第四章能源及其在环境保护中的作用目录能源概况化石燃料的环境影响水电及其核能的环境影响新能源开发利用的环境影响解决我国能源环境问题的途径

第一节能源概况

一、能源的基本概念

（1）能源

能源指现实生活中人类取得能量的来源，包括已开采出来可供使用的自然资源与经过加工或转换的能源。未开采出来的能源资源只称为能源“资源”，不列入“能源”的范畴，以免混淆。

（2）能源资源

自然界中存在而可能为人们利用来获取能量的自然资源称为能源资源。这些资源或者已经具有经济价值，或者预计在不远的将来具有经济价值。如果不具有经济价值，就不可能在国民经济中大量使用，就称不上是“资源”。

（3）能源储量

为了解能源供需情况，必须了解能源储量的含义。能源储量是指在目前的技术和经济条件下，具有开采的经济价值，已准确估计的或已知的资源。能源储量又分地质储量和探明储量。地质储量是指按地质储藏、形成与分布规律推算、预测的能源储量。探明储量是经过地质勘探工作探明的、有最终勘探报告的、由地质勘探报告统计计算而得到的储量。可采储量是在现有生产科学技术水平和经济条件下，估算出的、能从探明储量中开采的储量。二、能源的分类

能源包括化石能源、水力能、核能、风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能和潮汐能等。目前没有统一的分类方法，可以从不同角度进行多种分类。如一次能源和二次能源，常规能源和新能源，再生能源和非再生能源等。

（1）一次能源和二次能源

一次能源是从自然界取得的未经加工的能源，如开采出的原煤、原油、天然铀矿和天然气等。二次能源是由一次能源经过加工、转换得到的能源。如焦炭、煤气、煤油、汽油等燃料。大部分的一次能源都需要经过转换使其变成容易输送、分配和使用的二次能源，以适应消费者的需求。

储存在自然界的能源有三大类，即太阳辐射、地球本身蕴藏的能量及太阳系行星运行产生的能量。第一类是来自太阳辐射的能源，起源于太阳内部的热核反应，这是地球上最主要的能量来源。地球上截获的阳光总能流达1780×108兆焦，如果把到达地球大气上层的太阳辐射作为100％，其中，被大气吸收了约19％，被大气中的云层和尘埃反射，被空气分子和微小尘埃散射，以及地面反射等原因回到宇宙空间的约有34％；被地面吸收的太阳辐射能约占47％。估计地球每年接收的太阳能超过世界年能耗的20000倍。风能、水能、波浪能和生物质能等均来自太阳能。太阳光通过光合作用变成的生物能，每年约有8.7×1014千瓦时，这部分能量贮留在植物中。煤炭、石油、天然气等化石能源，是古代埋在地下的动植物在一定的地质条件下形成的，是间接来自太阳能的能源。

第二类是地球本身蕴藏的能量，主要有原子核能和地热能，其来源与地球密切相关。原子核能是铀、钍、氚(重氢)等易发生核反应物质的原子核发生反应时释放出来的能量。最重要的核反应有裂变反应和聚变反应两种，前者是较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应过程，l千克铀-235裂变时释放出的能量为8.32×1010千焦，相当于2000吨石油燃烧释放的能量。目前的核电站均是利用核裂变反应产生的热量发电的。核聚变反应的有效利用尚在研究中，1千克氚聚变时放出的能量为35×1010千焦，如果核聚变能得以应用，将从根本上解决人类所需能源的问题。地热能的理论储量大，仅在10千米以内的地壳表层中所拥有的能量就相当于煤炭总储量的2000倍。地热是低品位的能源，开发利用受到一定的限制。第三类能源来自太阳系行星的相对运行。月球与地球在各自的运动过程中相对位置在不断改变，不同位置时其问吸力就不同，这会激发潮流和潮汐的产生。集中于狭窄海面的潮流称为潮汐，由于通道狭窄，能量比较集中，较易于开发。据估计，英吉利海峡蕴藏有80百万千瓦的潮汐能，我国黄海也有55百万千瓦潮汐能。江河的潮汐流比大海小，但易于开发，我国杭州湾潮差最高可达8.93米，是一项可观的能源。据估计世界江河潮汐能总量约77百万千瓦。潮汐能的利用尚处于试验阶段。

（2）再生能源与非再生能源

在一次能源中，不会随人们的使用而减少的能源称为再生能源，如太阳能、水能等。而化石燃料和核裂变燃料都会随着使用而逐渐减少，称为非再生能源。

（3）常规能源和新能源

能源按使用状况可分为常规能源和新能源。常规能源是指当前被广泛使用且量大的能源；新能源是指在新技术基础上加以开发利用的能源。还存在其他分类方法，如按能源流通情况划分，可以分为商品能源与非商品能源。商品能源是指经过流通环节大量消费的能源；非商品能源是指未经过流通环节而就地利用的能源，如薪柴、秸秆等。非商品能源在发展中国家的能源供应中占有相当的比重，对环境和生态平衡的影响不可忽视。三、能源矿产资源

（1）世界能源资源

到2009年，世界化石能源地质储量总共约819232百万吨油当量。煤约占2/3，油、天然气各占1/6。世界水电资源探明储量是22．6×108kW，目前运转中的水电装机是372百万千瓦，年发电量16000百万度(按装机容量50％利用率计算)，占探明资源的16％。发达国家水电开发利用程度高，日本达到66％，原联邦德国达78％；发展中国家开发程度低，利用率低于10％。水电资源是可再生的能源，应尽量加以利用。

核能的利用具有广阔的发展前景，核电是当代最重要的能源，目前利用热中子反应堆，核燃料是铀和钍，使燃料资源扩大百倍以上。从远景发展看，利用海水中丰富的重氢——氘(D)和氚(T)开发核聚变能，1吨氚相当于12百万吨标煤，具有552×1012百万吨标煤的能量，可为人类提供长期使用的能源。

根据世界核协会(WNA)网站提供的资料，截至2010年5月1日，全球有29个国家共运行着438台核电机组，总净装机容量为374.1百万千瓦；有13个国家正在建设54台核电机组，总净装机容量为56.1百万千瓦；有28个国家计划建设148台核电机组，总装机容量为162×106千瓦。我国核电发展较晚，1991年12月15日我国设计能力第一期为30万千瓦的秦山核电站并网发电，2009年我国在建的核电站为24台。

目前，我国的核电装机容量约10.82百万千瓦，在建30.97百万千瓦，已成为全球在建核电规模最大的国家。2010年核电发电量约768亿度。现有核电装机只占国际装机容量的1.1％，相比日本、法国、俄罗斯和美国，比重非常小。遵照《能源开展“十二五”计划》、《新兴能源工业开展计划》的设定，若要在2020年实现非化石能源比例达15％的目的，核电装机要达到7500万千瓦以上，未来有高达7～8倍的发展空间。

全世界总的能源储量是丰富的，但常规能源中的石油、天然气的储量不很多，若今后不能继续发现大的油气田，现有的油气资源将在几十年内开采完。煤炭和核裂变燃料储量较大，但假若油气资源耗尽之后，以每年200—300亿吨标煤能耗计算时，现探明的可采储量只能用50年左右。太阳能和核聚变燃料这两种能源数量巨大，据预测，到下世纪后半叶，这两种能源将在能耗中占重要地位。水能、生物质能、风能、海洋能、潮汐能必须加快开发利用。

（2）我国的能源资源

我国能源资源丰富，但按人均占有资源量计算则比较低。对石油、天然气的地质勘探工作比较薄弱，有的资源尚未探明。从中可看出，我国常规能源储量和生产量均以煤炭为主。我国水能资源可供开发容量为680百万千瓦，位居世界第一。第二节化石燃料的环境影响

一、化石燃料燃烧的污染

煤的组成及结构最为复杂，是由碳、氢及少量的氧、氮、硫等元素构成的复杂的多种高分子物质组成的，复杂的稠环结构是其特点，其中的灰分还含有多种金属、放射性元素。石油主要是链烷烃、环烷烃、芳香烃等碳氢化合物组成的，同时含有碳、氢与少量硫、氮、氧组成的复杂化合物，还含有多种微量元素。天然气的组成以甲烷为主，其次是乙烷、丙烷，C4～C10也可能存在，还含有氮、氢、二氧化碳、硫化氢，有时还有少量惰性气体氦、氩等。

化石燃料燃烧后向大气排放二氧化碳和多种大气污染物质。主要大气污染物有二氧化硫、烟尘、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物，以及少量醛类(RCHO)、稠环化合物、重金属及放射性物质等。燃料燃烧产生的大气污染物排放量大，会造成严重大气污染。

燃料燃烧是造成大气污染的主要原因。大气污染问题与能源结构及利用情况密切相关。化石燃料品种和质量不同，燃烧方式和燃烧条件不同，排放污染物的质和量都有显著不同。煤炭燃烧造成的大气污染最为严重，煤质不同，燃烧装置不同，燃烧与污染物排放情况都有显著的差别。燃料燃烧不完全会排出大量黑烟，其中含有多环芳烃等致癌物质。随着烟气排放的颗粒物中尚含砷、铍、铅、汞等重金属及放射性元素等有毒物质。

发达国家的大气污染在20世纪50年代末至60年代初达到了最严重程度，这与大量燃煤而没有有效地控制污染有关。由于逐步建立了以石油和天然气为主的能源结构，强化了污染治理和实施高烟囱排放等措施，环境污染得到了较好的控制，环境质量明显改善，但环境污染问题仍然普遍存在。

发展中国家的大气污染严重，仍与化石燃料的燃烧有关，已引起广泛重视。大量使用化石燃料，引起了全球性的大气污染，SO2，NOx，CO2都是降水中酸性物质的来源，尤其是燃煤中SO2的排放，在烟尘中金属离子的催化作用下形成SO3，并与大气中的水分结合成雾状硫酸(H2SO4·nH2O)，随雨水一起降落，当达到一定浓度，雨水pH值小于5．6，即所谓酸雨。酸雨成分复杂，除含硫酸外，还可能有硝酸、盐酸等酸性物质及其盐类。酸雨形成的机制很复杂，且由于大气运动的输送作用，造成了酸雨蔓延。20世纪50年代美国东北部工业区出现酸雨，加拿大、北欧、西欧、亚洲也相继出现。由于大气中SO2逐年增加，20世纪70年代以来，降酸雨区大面积扩展，美国15个州出现pH值为4～4．5的酸雨，瑞典因欧洲大陆排放SO2，形成的酸雨，9万个湖泊中有2万个濒于死湖边缘。酸雨使大片森林死亡，农作物减产，危及水生动植物和整个生态环境。酸雨使土壤酸化和贫瘠。水域的酸化提高了重金属在水中的溶解度，人体和动物通过饮水和食物链受到毒害。酸雨还对各种材料、建筑物及文物古迹造成严重腐蚀。总之，酸雨已成为一种严重的世界性的环境问题，被称为“来自空中的死亡”。

化石燃料燃烧对大气的污染还有着行业部门分布的特点。交通运输主要消耗石油类燃料，是发达国家城市市区大气污染的主要来源。我国各工业生产部门中，化石燃料消耗量及大气污染物排放量的顺序是电力、建材、化工、钢铁、有色冶金……。但是，若加上生产工艺过程排放，则钢铁和有色冶金行业排放SO2居第二(仅次于电力)，颗粒物排放居第三(次于电力和建材)，颗粒物中重金属含量高是其特点。二、化石燃料开采和加工转化对环境的影响

（1）煤炭a.煤炭开采

由于煤田地质情况不同，煤炭开采分为地下矿井开采和露天开采。露天开采作业安全，生产规模大，机械化程度高。全世界露天开采产量达到煤炭总产量的40％，德、美、澳、捷等国达到或超过60％。我国露天开采产量仅占总产量的3％左右，云南省露天开采率为最高，达到全省总产量的30％。

煤炭地下开采会造成地表沉陷，沉陷深度最大可达采出煤层总厚度的80％。我国抚顺、鹤岗等特厚煤层矿区沉陷深度已超过10米。地表陷落导致相应范围内地面建筑、供水管道、供电线路、铁路公路和桥梁等设施变形以致破坏，土地河流水系状态发生变化，各层地下水漏失、混合和遭污染。沉陷会威胁到井下安全。

煤炭开采主要是占地和破坏地表植被，同时对地表水和地下水也有影响，破坏自然生态和环境。占地的多少与剥采比(剥离土石量与采煤量之比)关系大，因而为恢复土地投入的复田费变化也大，一般每采1吨煤的复田费为煤炭价格的5％左右。b.洗煤水和酸性废水污染

首先，洗煤会对水造成污染，洗煤水中的主要污染物是粒度小于0.5毫米的煤泥。据全国105个洗煤厂统计，年入洗原煤1．1亿吨，

排出洗煤水5000～8000万吨，流失煤泥150万吨。有浮选工艺的炼焦煤洗煤水中，还含有少量轻柴油、酚、甲醇等有害物质，高硫煤洗煤水中有较多的硫化物。洗煤水排入河流，会影响水质、填高河床和影响鱼类生存。

煤炭含硫量大于5％时，矿井水的pH值可能小于6，还含有其他有害物质，这部分水的排放会造成水体污染和土壤酸化。例如，美国阿巴拉契亚地区17000米的河流有10000米被井下与露天的酸性矿坑水所污染，影响水生物的生长，甚至致其死亡。

c.矿井瓦斯排放污染

矿井瓦斯是井下煤体和围岩涌出及生产过程中产生的气体，主要成分是甲烷。我国多数矿井为瓦斯矿，含有一定浓度瓦斯的空气遇火能引起燃烧爆炸。我国每年都会发生煤矿瓦斯突出的矿难事故，此外还有塌方、透水等，严重威胁井下生产安全。瓦斯排出地面不仅浪费能源且污染大气，应合理开发利用。d.煤矸石对环境的影响

采煤和洗选中，排放占原煤产量10％～20％的煤矸石，全国每年排放2～3亿吨以上。除部分利用，历年积存数十余亿吨，再加上露天矿排矸，占用了大面积的土地。矸石还会发生自燃，燃烧会释放出大量SO2、CO和烟尘等污染物质，造成大气污染。国内外广泛开展矸石应用研究，热值高(I>8×103kJ)

的可作为沸腾炉燃烧和造气；有的可用于建材生产，在生产过程中可进一步利用其可燃成分。e.煤炭贮运造成的污染

煤炭贮存过程中，常在矿区、车站和码头造成自燃，细煤会随风飞扬，降雨会淋洗煤堆，进而对水系产生危害。在运输过程中，若运输能力不足、运输设施不全及生产管理不善，常会造成煤炭流失。装卸还会造成大量的煤尘，污染大气，破坏景观。使用管道密相输送，可较好解决此问题。f.煤炭的焦化、气化和液化对环境的影响

煤炭是一种优质的化工资源，其综合利用价值很高。煤炭的转化是合理综合利用煤炭的重要途径。在煤炭转化过程中，煤的部分硫(焦化过程中)或绝大部分硫(气化和液化过程中)以H2S的形式被除去并制成为含硫产品，能获得宝贵的化工原料。转化过程因控制水平等原因，排放气体中含有烃类、H2S、CO等污染物。其中多环芳烃是危害大的致癌物质。（2）石油

石油开采过程中，污染环境的有泥浆、含油污水和洗井污水。泥浆中含有碱、铬酸盐等试剂，含油污水中的酸、碱、盐、酚、氰等污染物，都需经处理后才能外排。

此外，井喷会造成严重的环境污染，原油外泄会污染土地，影响植物生长。在海上采油，一旦发生井喷等事故，就会对海洋环境造成严重污染，影响水生物生长，破坏海洋生态平衡。如2010年4月20日夜间墨西哥湾英国石油公司的海上钻井平台“深水地平线”发生爆炸并引发大火后沉入墨西哥湾，事故造成11名工作人员死亡，7人重伤。钻井平台底部油井自24日起漏油不止，泄漏的原油30日开始漂到路易斯安那州沿岸。约7．8亿升原油泄入墨西哥湾，严重破坏沿岸和海洋生态环境，引发美国历史上最严重的漏油事件。大量原油泄漏造成了严重的海洋污染。一年后，漏油使许多地方土壤受侵蚀，植被退化，海滩上会不时出现裹满油污的海豚尸体和原油球块，某些海洋生物会因此而灭绝。英国石油公司可能因漏油事件损失629亿美元。

石油加工过程中，会排出含油、硫、碱和盐，以及酚类、硫醇等有机物的污水。炼油厂废气含烃类、CO及氧化沥青尾气等。炼油厂废渣中毒性大的主要是石油添加剂废渣。其中污水影响最大，每加工1吨原油需耗水2～5吨。石油加工或炼制的三废排放比煤气化和液化时多十倍以上。

石油贮运中油品漏失。油船压舱水和清舱水、特别是油船事故泄油，会严重影响海洋环境。我国近海域油类污染突出，应引起重视。石油输运影响比煤炭更为严重。

石油海运在急剧增长，20世纪50年代最大油船3万吨，现在达到五十万吨级，甚至百万吨级。石油海运量在快速攀升，1960年的海运量为4.49亿吨，1977年达到17亿吨；到2011年海运油量将上升到28.3亿吨。洗舱水外排上升，海洋撞船和泄漏事故频繁，如1970～1978年的9年间，海上跑油达107万吨；海湾战争期问，更是造成大量的石油排人海洋。船舶污染风险的发生不以人的意志为转移，一旦发生重大污染事故，将会带来巨大的经济损失。（3）天然气

天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，是一种多组分混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大部分，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮气和水蒸气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷～丁烷以气体状态存在，戊烷以下的以液体形式存在。

天然气系古生物遗骸长期沉积于地下，经过漫长的转化及变质裂解过程而产生的气态碳氢化合物，具可燃性，多存在于油田(开采原油时伴随而出)或纯天然气气田。比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。天然气公司皆须遵照政府规定添加臭剂(四氢噻吩)，以资用户嗅辨。天然气在空气中的含量达到一定浓度后会使人窒息，当浓度达到5％～15％的范围时，遇明火时容易发生爆炸。这个浓度范围即为天然气的爆炸极限。爆炸会在瞬间产生高温、高压，其破坏力极大。

天然气根据蕴藏状态，可分为构造性天然气、水溶性天然气、煤层天然气等三种。构造性天然气又可分为伴随原油的湿性天然气、不含液体成分的干性天然气。天然气开采中的污染物主要是硫化氢和伴生盐水的污染，需要进行处理。

天然气可用来发电，降低煤炭的发电比例，是改善环境污染的有效途径。天然气作为化工原料，可用于制氢、制造氮肥等，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重，世界平均为80％左右。天然气还广泛用于城市居民生活用气。随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求增大。压缩或液化天然气可代替汽油，具有价格低、污染少等优点。

目前人们的环保意识逐渐提高，世界对洁净能源的需求越来越大。天然气是洁净的能源之一，因此，在还未发现真正的替代能源前，天然气需求量在不断增加。三、化石燃料利用对环境的影响

化石燃料的主要用途是化工厂的原料和燃料。石油最早大量用于工业生产，随着油价的逐步攀升，目前主要用于交通运输。而煤炭主要用于发电、供馁和工业炉窑。

可见，化石燃料使用过程中的污染主要是燃烧过程中产生的气态、固态污染物和余热等。它是大气环境污染物的主要来源，引起温室效应和热污染。

化石燃料的污染源于第一次工业革命，1775年瓦特发明了蒸汽机，至1781年完善以后，促进了工业大发展，进而促进了煤炭的生产，随之而来的是环境污染。英国作家狄更斯在《艰难时代》中描述19世纪50年代英国伦敦人们的生活环境时写到：“这是一个到处都是机器和高耸烟囱的市镇，无穷无尽的长蛇似的浓烟一直不停地从烟囱里冒出来”。“喷出的大量毒烟，不用多久就会把天空罩住”，“使煤炭镇居民看到的太阳呈现出一种日食的状态”。随着时代的发展，当今人类化石燃料的使用所造成的污染还相当严重。工业燃烧过程、内燃机的燃烧等都会排放燃烧产物，由于燃烧装备不同和燃料的差别，烟气排放也有明显的区别。化石燃料燃烧对地球环境产生的宏观综合影响主要有下述几方面。1.温室效应

随着世界化石燃料消耗的急剧增长，排入大气中的CO2愈来愈多，加之生态环境破坏，大气中的CO2呈增长趋势。19世纪工业革命以前，地球大气中CO2的浓度约为(200～280)×10一

，与海洋和绿色植物的吸收和储存基本平衡。近50年来，CO2在大气中的浓度以每年略高于1X10。6的速度在增加，1960年大气中的CO2浓度达到了317×10～

，1986年大气中的CO2浓度为347×10～

，2008年升高到394×10～

，其结果将导致1990～2100年间全球均气温有可能升高1.4～5.8。E

。许多专家认为，CO2浓度的增加已经影响到了全球的气候。大气中的CO2不仅能选择性地吸收太阳的短波长辐射能，还能大量吸收地球表面反射回来的长波辐射能，最终使大气升温，吸收热量后的CO2再将能量逆辐射到地面。因此，大气中的CO2犹如一个防止把热散射到宇宙空间的盖子，从而干扰地球的热平衡，并使地球的平均气温升高。这种效应称为“温室效应”。早在1985年，联合国环境规划署、世界气象组织和国际科学联盟理事会就在奥地利拉赫召开了会议，委托瑞典的国际气象研究所进行此项研究，研究得出了到2030年世界平均气温将要升高1.5～4.5℃的结论，结果使海平面升高1.4米。“温室效应”引起气候和降雨模式变化，能导致广泛的环境危害，许多国家海拔较低的沿海地区将被淹没，从地球上消失。水位上升使农作物模式改变，严重影响农业生产。“温室效应”尚待进一步研究。有的科学家已提出了控制CO2排放和制止全球大规模砍伐森林的全球环境战略。同时，世界上的燃烧专家都在全力开发清洁高效燃烧技术，减排二氧化碳、捕集二氧化碳和封存二氧化碳的技术。

2.酸雨

酸雨是另一个全球性的环境问题，是一种综合性污染。它指的是pH值小于5.6的雨雪或其他方式形成的大气降水(雾、霜)，广义指酸性物质的干、湿沉降。其酸性成分主要是硫酸，也有硝酸和盐酸等。酸雨主要由化石燃料燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物等酸性气体，经过复杂的大气化学反应，被雨水吸收溶解而成。

目前我国定义的酸雨区的科学标准还没有统一，但一般认为：年均降雨的pH平均值高于5.65，认为酸雨率是0～20％，为非酸雨区；年降雨的pH平均值在5.30～5.60之间，认为酸雨率是10％～40％，为轻酸雨区；年降雨pH平均值在5.00~5.30之间，认为酸雨率是30％～60％，为中度酸雨区；年降雨pH平均值在4.70～5.00之间，认为酸雨率是50％一80％，为较重酸雨区；如果年降雨pH平均值小于4.70，认为酸雨率是70％～100％，为重酸雨区。这就是所谓酸雨的五级标准。

我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少为硝酸雨，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。近年来，我国一些地区已经成为酸雨多发区，酸雨污染的范围和程度引起人们的密切关注。3.热污染

由于技术水平的限制，目前国内外火力发电效率和燃烧设备热效率都比较低，一般在38％～46％之间。造成大量的热量未被利用，以余热的形式排人环境，引起环境的热污染。如电站的温水排入水域，会使该水域的水温升高，引起水域中鱼类生活环境的改变，严重的会导致水生物死亡，水生生态系统也会发生变化。

城市和工业区因大量燃料燃烧，随烟气排出的废热可能使市内气温升高，改变局部气候，即形成所谓“热岛效应”，对该区域的人群健康、动植物的生存和器物寿命造成危害，对周边生态环境亦带来有害影响。这是包括各种能源在内的热污染共有的环境影响。

采用热电联产，“余热”供电厂或民用，发展暖房育种、温水养殖，可以提高热能利用率。技术上大部分采用凉水塔和冷却池降低排水温度，减少水域热污染。生态环境亦带来有害影响。这是包括各种能源在内的热污染共有的环境影响。采用热电联产，“余热”供电厂或民用，发展暖房育种、温水养殖，可以提高热能利用率。技术上大部分采用凉水塔和冷却池降低排水温度，减少水域热污染。工业废水里约奥运帆船赛场惊现死鱼群

案例一：中国气象局国家气候中心监测数据显示，2011年9月1日至12月20日，中国中东部地区雾霾天气多发，共发生12次较大范围的雾霾天气过程，不仅雾霾日数多，而且影响范围广。中国城市空气污染的突出问题之一就是阴霾，特别是长江三角洲和珠江三角洲、京津冀地区的阴霾天气明显增加，在珠江三角洲的部分地区阴霾天气已经占到全年日数的一半。上海市气象局在世界气象日公布的数据显示，长江三角洲地区大气气溶胶浓度有逐年增加的趋势，细颗粒物污染地区的面积也在逐年扩大。中国的城市空气污染相当普遍，污染类型以煤烟型和沙尘型为主，主要污染物为总悬浮颗粒(TSP)，二氧化硫。

中科院大气物理研究所与国内外同行合作，对造成北京地区不同季节的污染源进行分析，揭示出化石燃料燃烧排放是北京PM2.5的主要来源，科学家解析出北京地区PM2.5的6个重要来源，分别是土壤尘、燃煤、生物质燃料、汽车尾气与垃圾焚烧、工业污染和二次无机气溶胶，它们的平均贡献为15%、18%、12%、4%、25%、26%。北京周边省份快速发展的工业生产活动，会带来跨境传输的污染。因此，治理北京本地空气污染，不仅需要改善能源结构，还需区域联合防治。案例一

案例二：大庆油田是我国最大的油田，也是世界上为数不多的特大型砂岩油田之一，大庆油田在进行石油开采的同时，地下水资源也进行了高强度开发。而大庆油田开发建设过程中由于受到特殊历史时期的政治和经济技术条件的制约，在年的开采历程中对区域水文地质环境造成了巨大影响。大庆主力油区的地质构造可以概括为“构造简单、储层复杂、层数众多、相变剧烈”，属严重非均质大型砂岩油田，地质构造的特点决定了开采的难度，虽然油田整体构造简单，但是储层复杂，层数众多，使得油田内部油层物性较差、连通性弱。当油田进入主体开发阶段和深度开发阶段时，“二次”、“三次”开发技术的应用对油田地质环境的影响比较明显，容易造成断层活动或地层滑动!引起套管载荷变化异常进而损坏套管，造成油、水井报废，严重制约油田开发，并增加生产成本。案例二

大庆市水文地质环境面临的最严重的问题是由于长期过量开采地下水导致的地下水水资源枯竭，地下水降落漏洞面积不断扩大，城市悬空，地面沉降。据地质勘探部门调查公布的数据，现阶段大庆市地下已经形成了两大块漏斗区，油田西部的方圆4000多Km2的漏斗区及东部的方圆1500多Km2的漏斗区,几乎覆盖整个大庆市，并波及与大庆相邻的周边市县。

通过对大庆市石油开采业对水文地质环境的影响分析，建议采取以下对策及措施以保护和改善大庆地区水文地质环境的现状，并规避该地区水文地质环境进一步恶化的潜在威胁：（1）建立和完善全区水文地质环境综合监测网；（2）控制地表水水质!保证废水达标排放；（3）控制地下水开采量，创新油田开采模式。第三节

水电及核能的环境影响

目前世界电力生产发生了巨大变化，其中，煤炭发电占39％，水力发电占19％，核能发电占16％，天然气发电占15％，石油发电占10％，其他占1％。水电和核能在世界能源结构中的比例已经超过35％。在发展中国家,水电近期内将稳定增长。在未来能源结构中，核电将有很大的发展。世界能源结构比例图一、水力发电对环境的影响

水力资源是一种经济、清洁、可再生的能源，不产生空气污染，但需要建水库。水力发电工程对江河径流在时间和空间分布上进行人为的调节和再分配，必然引起河川自然环境和生态系统的变化，并对区域社会经济和人们的生活环境带来深远的影响。水力发电工程，特别是具有高库大坝的水电工程，兼有防洪、灌溉、航运、供水及水产、旅游等多种功能，综合效益大，并具有环境美学价值。

我国三峡水电站的建设对我国的经济发展具有重要作用，具有灌溉、航运等多种功能。防洪的功能：库容221.5亿立方米，能有效控制洪水；发电功能：年发电840亿度，可替代煤炭5000万吨，可减轻上述地区的煤炭运输压力，并可减轻因火电燃煤引起的环境污染；航运功能：形成660千米长的深水航道，改善重庆下游的航道条件。由于险滩淹没，航深增加，坡降变缓，流速减小，船舶的运输效率将明显提高，运输成本可降低35％～37％，并且大大提高了航运的安全性。但是，它对自然环境、生态环境和社会经济环境会产生某些不利影响。

1.对自然环境的影响

水库蓄水，抬高了水库周围的地下水位，在一定条件下可能形成局部浸渍和沼泽化。水库破坏了河流泥沙的运行规律和平衡条件，可能造成泥沙的淤积。改变了河流的水文条件，水库下游水位降低，可造成土壤盐碱化。“因下游泥沙减少，使出口三角洲受到侵蚀”。巨大的水库可能引起地面沉降，地表活动，甚至诱发地震。水库建设必须确保大坝安全，以免造成巨大灾害。影响局地气候，蒸发量增大，气候变得凉爽。2.对生态环境的影响

水库筑坝蓄水对生态环境产生影响，其影响大小与水库的地理位置、季节有关。一般情况，上下游的生态系统会发生相反的变化，上游会淹没农田、森林、城市等，往往造成陆地生物的更新和水生生物的增加，大量野生动植物被淹没，改变了鱼类生存条件，因而打破了原有的生态平衡；对地方病和卫生防疫有一定影响，可能导致血吸虫病等疾病蔓延。

3.对社会经济环境的影响

库区淹没影响较大，建坝蓄水淹没耕地、村镇、古迹文物和交通设施，造成人口迁移，影响农耕。对渔业的影响是：一方面水库水面有利于人工养殖，另一方面回游鱼类及喜流水性鱼类发展受抑制。水库下游有机质减少，影响下游渔业。对航运等其他多方面均有一定影响。以我国丹江口水电站为例说明其环境影响。丹江口水电站在汉水上游，属狭长水库(面积达1050平方千米，库容达290亿立方米)，挡水建筑物全长2468米，其中混凝土坝全长1141米，最大坝高97米。建库后产生的环境影响有：(1)平均水温由16.8℃升高到18℃；夏季凉爽，雨少，冬季雨多，不稳定；(2)地震次数增加，从16世纪到1959年，周围有感地震次数为43次，建库以来测得五百多次；(3)水质变差，水中镉、汞、砷、氰化物、营养物等有害物质增加，如硝酸盐从0.44mg／L升高到90mg／L，增加了近200倍；(4)迁移人口38万，重建镇三座，淹没了不少春秋战国和汉唐古墓，经济文化损失不可计量。可见，水电的开发利用必须考虑对环境的影响，一旦造成危害就不可逆转。从环境的角度考虑，大型水库的副作用较多，一般情况，以建中小型水库为宜。

鉴于上述情况，进行水电站建设时，必须事先进行周密的调查研究，进行严格的环境影响评价，并采取相应措施，趋利避害，保证工程不仅有优良的技术经济指标，同时具有良好的环境效益和社会效益。二、核能利用的环境影响

从技术发展看，合理有效地开发核能，一般经过热中子堆、快中子增值堆、核聚变堆三个阶段。现有的核电站绝大部分属热中子堆核电站，只能利用铀资源的l％左右。快中子增值反应堆和核聚变堆皆属未来的能源。核能对解决人类未来能源将起到举足轻重的作用。自从1951年美国在加利福尼亚州海边希平港(ShippingPort)建成世界上第一座试验性核电站以来，经过60多年的发展，核电已成为30多个国家能源组成中不可或缺的部分。全世界正在运行的核动力堆已超过440座，总装机容量超过387GW，核电占世界总发电量的比例达到17％。其中法国核电占其国内总电力的76％，比利时为56．8％，瑞典为39％，日本为33.8％，德国为30.6％，英国为22％，美国为20％，俄罗斯为16％；而中国仅为1．1％。对核能利用的环境影响必须高度重视。1.核电站及其对环境的影响

核能是利用235U(铀-235)、239Pu(钚-239)的核，在中子的轰击下发生裂变，同时释放出核能，将水加热成蒸汽，由蒸汽驱动汽轮机，汽轮机带动发电机发电。核能发电除核电站外，还包括核燃料的开采、加工制造和核燃料循环。铀矿石按流程顺序加工浓缩为5％的UO2，再制成燃料元件装入核电站反应堆。废燃料元件送到后处理工厂进行处理，UO2循环利用。核能的主要环境影响是核反应堆的安全和放射污染问题。解决好反应堆的安全控制和放射废物的处理，是控制核能环境污染的关键。

A.核反应堆的安全问题

热核反应使用低浓度铀，并有精密的调控装置，反应堆有厚而密封的外壳，并采取了各种措施预防事故发生。关键是要保证设备符合要求，调控合理，操作正常。在现代技术条件下，完全可以保证安全运行。但是，由于设计技术和设备制造缺陷，会导致事故的发生。

1986年4月26日凌晨，乌克兰加盟共和国首府基辅以北130千米处的切尔诺贝利核电站发生猛烈爆炸；反应堆机房的建筑遭到毁坏，同时发生了火灾，反应堆内的放射物质大量外泄，是在广岛投掷的原子弹所释放的400倍，周围环境受到严重污染。25年过后，核电站周边成为无人的荒芜地区。这反映了原有核电站存在着一些潜在问题和不完善的地方，已引起各国的高度重视。国际原子能机构、联合国环境规划署已议定公约，以加强国际合作防止污染和预防紧急事故。B.慢性辐射影响

核燃料的前处理和后处理过程中如有不当，会有少量放射辐射渗入冷却回路

，通过水或空气尤其是食物链的放大作用造成对人体的慢性辐射。如:碘-131在甲状腺中富集，锶-90在肾中富集，铯-137在肌肉中富集，最终对人体产生危害。

核电站生产的各个环节采取了严密的防辐射措施，美国1970年运行的核电站对附近居民的照射量仅为0.01～0.05毫雷姆／年(雷姆，rem：人体伦琴当量，辐射产生的相对生物效应剂量单位)，远低于天然本底值，因此辐射剂量是安全的。C.放射性废物的环境影响

反应堆每年停车一次更换燃料。有来自裂变碎片产物和中子活化产物的放射。反应堆取出的废料，具有强放射性。对低放射性水平的废料，一般埋入土中，或者装在特殊容器中；对高放射性水平的废料需进行特殊处理，长期隔离。

核废料的处理必须慎重，到2000年，美国放射性废物中积累的放射性约209×109Ci，饮用水标准10－9Ci/L，这些放射性废料可污染2×1014m3的水，即全世界淡水的2倍，全部水圈的1/8。有人设想将废料埋入150～600m的盐床中、送到太阳中或贮于南极冰帽中等。

发展核电最突出的问题是放射性废物的污染和处理问题，核燃料后处理工厂废物品种多，其中低放射废水和废弃物经专门处理并检测合格后排放，中度和强放射性废液国际上多采用玻璃化、沥青和水泥固化，以控制不进入天然水系。目前是将固化物用不锈钢密封贮存。

2.

核聚变能

核聚变反应燃料是从海水中提炼的氢的同位素氘。每1升海水中所蕴含的氘如果提取出来，发生完全的聚变反应，能释放相当于300升汽油燃烧时释放的能量。以此推算，根据目前世界能源消耗水平和海水存量，核聚变能可供人类使用数亿年，甚至数十亿年。1991年11月9日，欧洲的科学家在英国首次成功地进行了实验室里的受控热核聚变反应试验，从而揭开了核聚变能利用的序幕。核能是指由原子核的链式反应所产生的能量，它有两种来源：一种是由重原子核裂变释放出来的；一种是由轻原子核聚变产生出来的。核聚变是两个或两个以上的较轻原子核(如氢的两种同位素氘和氚)在超高温等特定条件下聚合成一个较重的原子核时释放出巨大能量的反应。因为这种反应必须在极高的温度下才能进行，所以又叫热核反应。据计算，每1千克核燃料完全裂变可以放出93.6万亿焦的热量，相当于3200t标准煤燃烧放出的热量。而每1千克热核聚变燃料聚变放出的热量是核裂变所释放能量的4倍。可见核聚变能是一种极具发展潜力的能源。

2006年5月24日，中国、欧盟、美国等7方代表在欧盟总部布鲁塞尔共同草签了《成立国际组织联合实施国际热核聚变反应堆(ITER)计划的协定》。这标志着ITER计戈旷进入了正式执行阶段。ITER计划是一个大型的国际科技合作项目。它的实施结果将决定人类能否迅速地、大规模地使用核聚变能，可能影响人类从根本上解决能源问题的进程，其意义和影响十分重大。与化石燃料相比，核能无空气污染，无漏油污染，无酸性矿坑污水等；唯一缺点就是放射性污染，使用后的废渣，也必须与环境隔绝，不能进入生态系统。

案例：2011年3月日本福岛核事故给能源产业带来巨大影响，促使核能政策转变，核电站处于停摆检查状态，各方对核电走向展开激烈争论。为了弥补核电短缺,短期内日本通过增加火电满足电力需求，长期内将大力发展可再生能源，确保能源供给!鉴于日本的经验教训，世界各国对核能安全性展开了深刻检查，一些国家已经提出了“零核能”的计划。对中国而言，应该吸取日本的教训，确保核电安全，谨慎发展核电；确保能源供给，实现能源结构多元化；建立能源危机管理体系，提高能源危机应对能力。

日本的经验教训表明，核电规划建设务必安全稳妥，杜绝核电产业利益集团的形成，切实加强监管体系建设。我国核电进入快速发展期，新上项目有过多过快倾向，特别是一些地方政府为了拉动GDP增长和制造政绩，核电建设规划过于超前，提高了潜在风险。在确保安全的前提下促进核电发展，必须合理调整中长期规划，积极稳妥地制定建设规模。案例第四节新能源开发利用的环境影响

所谓新能源，一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源。按照我国的实际情况，可分为下述五种：太阳能——太阳能的热利用、光电利用和蓄能技术。生物质能——能源植物、沼气、生物质气化和液化。风能——风能发电、风能动力及其他利用技术。地热能——地热发电、中低温地热水的利用。海洋能——潮汐发电、波浪能发电及其他利用技术。

一般来说，上述新能源的能量密度低，品位低而且分散。除生物质能、地热能外，还有随机性和间歇性的特点。每种新能源又可按其开发利用技术分为若干类，下面结合我国情况，对每种能源就其主要应用方面的环境影响进行讨论。一.太阳能直接利用及其环境影响

太阳能是地球上生物得以生存的重要因素没有太阳，星球温度会下降—268摄氏度。太阳能是一种巨大的、廉价的、无污染的能源。由于地球纬度季节不同、昼夜轮换及其他原因，地面接收的太阳能量不同，每平方米的变化范围在0～1100W之间。据我国700个气象站实测，各地太阳能总辐射量约为3.3×109～8．4×109

J／m2，中值为5.9×109

J／m2，全年日照时间为2000～3300小时。西北部的新疆、甘肃、青海、西藏大部及内蒙古一部分为太阳能丰富带，我国太阳能资源是相当丰富的。长期以来，在世界范围内太阳能的应用发展不快，主要原因是太阳能的能流密度低，受纬度、气候等自然因素影响大，目前大规模能量收集、转换和储存等问题没有能够完全解决。随着科学技术进步、能源发展需要和环境保护的要求，各国在逐步扩大和加速太阳能的开发利用。

太阳能路灯在生活中的使用

通过一定的工艺过程，太阳辐射可转变成热和电。直接利用太阳能的设备有热电转换系统、光电转换系统、太阳能集热器、太阳灶等。太阳能的用途有采暖、空调、炊事、食品冷藏、材料高温处理、干燥、抽水、照明等。近期主要用途是采暖和供热，远期主要用途是发电。太阳能利用对环境的影响可归纳为：a、没有毒气体和CO2排出，不污染大气环境。b、占用较多的土地，发电能力为1兆瓦的中央接收式太阳能发电站占地3～4万平方米，而1000兆瓦的核电站只占地50万平方米。c、太阳能集热系统吸收太阳能后，会影响地面、大气的能量平衡，减少了地面、建筑物反射回空间的能量，大规模使用太阳能可能对局部气候产生影响。d、巨大的集热系统及聚光装置影响景观，改变建筑风格和规范，增加造价，带来其他新的问题。e、太阳能电池光电转换效率低，需要进一步开发研究，提高转换效率。f、目前电池材料生产的能耗太高，不宜盲目大规模生产。二、生物质能与沼气对环境的影响

生物质能是指绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物质内部的能量。光合作用能把太阳能转化为贮存于绿色植物中的化学能，植物可再转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。地球上的生物质能资源较为丰富，而且无害。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10～20倍，但目前的利用率不到3％。所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。通常作为能源消耗的生物质能包括薪柴、木炭、农业残余物(如谷壳、甘蔗渣、秸秆等)、能源树、杂草、人蓄粪便，以及由上述物质、农产品及有机废物通过一定工艺生产的醇类和沼气等。

生物质能发电流程图

生物质能属可再生资源，通过植物的光合作用可以再生。生物质的硫、氮含量低，燃烧过程中生成的SOx、NOx较少；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应。生物质能的主要利用及其环境影响有如下三个方面。

为解决大量森林植被破坏和满足农村对薪柴的需要，许多国家大量选育发展速生树种。产于墨西哥的银合欢，每年能提供木材50t／公顷(相当于松树的5倍)。我国的速生树种有紫穗槐、泡桐等。发展薪柴林有显著的生态效益。

某些树种被称为能源树，如我国的油楠、南美的苦配巴，均能分泌出可直接燃烧的液体，该液体燃烧时无SO2污染。

利用柴薪林具有显著的生态效益

速生薪柴林的生长周期很短，而且由于是作为经济林作物开发的，所以在种植地区无法形成山林所应有的生态链，植被单一，对野生动物、植物、鸟类、昆虫的生存环境造成巨大的破坏。速生薪柴林通常都具有较强的吸水、吸肥能力，常常使得速生薪柴林周围的植物无法生存，破坏了植被的多样性。由于其强吸水能力，熟知这种植物的人，通常给它一个称号“抽水机”。在“抽水机”种植的地区，多年以后，常常可以发现该地区土质松散，沙化严重。

用生物质资源可生产甲醇、乙醇和生物柴油等液体燃料。如用淀粉、甘蔗等制取酒精，可以替代部分汽油。目前巴西用甘蔗酒精替代了20％以上的汽油。酒精燃烧时，污染较小。

沼气是一种可燃性气体，最早发现于1778年，意大利物理学家沃洛塔在沼泽地发现，故名沼气。一百年后，人们成功地利用了人工沼气。

冬用沼气池储存气体

沼气是动植物有机体在微生物作用下，经厌氧发酵分解产生的。利用农作物废料、树叶、人畜粪便、生活有机垃圾及某些有机工业废渣和各种废水，可以生产沼气。沼气的主要成分是CH4，约占60％～70％；CO2占25％一40％，还有少量的H2S、N2、H2和CO。沼气热值为16～25MJ／m3，是一种优质的气体燃料。

城市中发展大中型沼气也有很好的综合效益，可以利用有机废液、粪便、生活污水及生活垃圾等。我国一些酿酒厂用酒糟清液生产沼气。

生产和利用沼气有着显著的综合效益，可代替薪柴弥补农村能源的不足，保护了森林资源。沼气与薪柴和煤炭相比，是一种更为清洁的燃料，减少了污染。厌氧消化生产沼气为管理好有机废物和废水提供了手段，沼气发生过程消灭了大量细菌病原体和有毒物质，有利于环境和卫生，有利于生态的良性循环。沼渣是很好的肥料，也可作为饲料，用于开展综合养殖。使用沼气关键是注意安全，当沼气与空气混合含量达5％～15％时，遇明火会发生爆炸。沼气气体和废水中含有少量的H2S，对环境有危害三、风能利用及其环境影响

风能是大气沿地球表面流动而产生的动能资源。风能是由太阳辐射的-IJ

,部分能量(约2％)转变成的动力能。目前对地球表面可以利用的风能尚无准确的估计，有人认为每年有相当于电力10～500亿度的能量。风能存在分散、间歇、能量密度不高和风力不均匀等弱点，利用时要因地制宜。在远离电网的缺电地区，年平均风速超过4～5m／s时，利用风能有较好的经济效益，可以用来发电、驱动抽水机、贮存能量等。

风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。据国家气象局估计，我国可开发利用的风能资源约为1.6亿千瓦。按照风能利用条件分为四级：一级为风能最佳区，指一年当中风速在3m/s以上的时间超过5000小时，6m/s以上风速的时间超过2200小时，风能密度大于200W/m2的地区。这些地区包括西北地区克拉玛依、敦煌等地及华北地区、东北地区、东部沿海。二级为风能较佳区，一般风能密度大于150W/m2。三级为风能可用区，风能密度大于100W/m2。四级为风能贫乏区，风能密度大于50W/m2。我国的四级区占全国总面积的1/3。

利用风能发电并储存能量

随着全球能源价格的攀升和能源资源的匮乏，风能市场得以迅速发展。自2004年以来，全球风力发电能力翻了一番，2006年至2007年一年间，全球风能发电装机容量增长了27％。2007年已达到9万兆瓦，到2010年已经发展到16万兆瓦。预计未来20～25年内，世界风能市场每年将递增25％。随着技术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。

“十一五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。2006年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年我国风电产业规模延续暴发式增长态势，截至2007年底，全国累计装机约600万千瓦。2008年中国风电装机总量已经达到1250万千瓦，占中国发电总装机容量的1％，位居世界第五。这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。2008年以来，国内风电建设的热潮达到了白热化的程度。

到2010年底我国风电累计容量超过4000万千瓦，跃居世界第一。

截至2009年底，我国风电累计发电量约为516亿千瓦时，按照发电标煤煤耗每l千瓦时350克计算，可节约标煤1806万吨，减少二氧化碳排放5562万吨，减少二氧化硫排放28万吨。同时，风电的利用可起到防风固沙的作用。但是必须看到，风电质量差，并网困难，能效需进一步提高；对大气环流，尤其是地表污染物的扩散、迁移，有显著影响。

四、地热能开发利用对环境的影响

地热能是从地壳内部抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的炽热熔岩．并以热力形式存在，是导致火山喷发及地震的能量。地球内部的岩浆温度高达7000℃，在距离地表80～100千米的深处，温度会降低到650～1200℃。热量会通过地下水的流动和熔岩的涌动传递至离地面1～5千米的地壳，热力得以被传送至离地面较近的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些被加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合理的方法，就是直接利用这些热量。地热能是一种可再生能源。

按照地球内部深处温度超过1000℃计算，它所造成的温度梯度的平均值为25℃/km。温度梯度和热流高出平均值很多的地区就是地热丰富区，约占陆地面积的10％。在一定技术经济条件下能被人类开发利用的部分地热能量称为地热能。地热资源的储量丰富，有人估计地壳表面3km以内可以利用的地热能就达8.4×1020焦。

据估计，地壳表面3km内的地热能为8.3×1020焦，接近全世界煤储量的热含量，按10％转换为电能，相当于五十年内5800万千瓦发电机组的发电量。人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪。早在1904年意大利(拉德勒罗)就利用地热蒸汽进行发电，直到现在其推广应用仍然进展缓慢。

印度尼西亚地热发电前景广阔

地热能有干蒸汽、湿蒸汽和热水三种形式。干蒸汽温度在150℃以上，属高温热田，质量高，但储量少，可以直接用于发电。湿蒸汽温度在90～150℃之间，属中温地热田，需脱水后才能用来发电，故技术上要复杂一些。湿蒸汽田的储能量为干蒸汽田的20倍。热水储量最大，温度一般低于90％，属低温地热田。我国地热资源分布面广，150℃以上的高温地热田主要分布在西藏、云南西部和台湾等地，100℃以下的中低温地热田遍及全国各地，以东南沿海为多。西藏羊八井地热田，井深200米以下最高温度为172℃，井口压力0.3～0.5MPa。云南腾冲地区井深12m处温度达145℃。台湾的大屯火山区，井深1000m处温度达294℃。在现代科学技术条件下，中、高温地热田可用于发电，低温地热田可用于取暖和供热。1997年，全世界地热发电的容量为762.2万千瓦。我国上世纪70年代就开始建试验地热电站。西藏羊八井地热电站是我国最大的地热电站，目前装机容量达到2.52万千瓦。

西藏羊八井地热电站大理地热国地热发电对环境的影响有下列几个方面：a、化学污染：地热水和地热蒸汽中，含有许多污染环境的矿物质，含有CO2，SO2，H2S，NH3，Be

，有时还会释放出放射性氡。个别地方的地热水中可能含有As(砷)和sb(锑)、汞之类有毒物质，会对大气和水体产生污染，需要进行适当处理。最好的办法是注入地下，不要排入水体。b、热污染：地热蒸汽的温度和压力都不如火力发电厂高，地热电站热利用率低，不到10％，冷却水用量大于普通电站，会造成更多的热污染，应加以综合利用。c、对土地的影响：建设地热电站要占用大量土地，破坏地表的植被，提取地热流体后容易引起地表下沉。d、噪声的影响：高压地热蒸汽和水高速喷射会产生高达120dB(A声级)的噪声，且有高频的特点。如安装有效的消声器，不会造成多大环境问题。

总之，地热资源比化石燃料污染小得多，比核能安全，是一种较清洁的能源。

五、海洋能利用对环境的影响

海洋储藏了巨大的能量，主要指潮汐能、潮流能、海流能、波浪能、温差能和盐差能等，是一种可再生能源。这些能量蕴藏于海上、海中、海底，属于新能源的范畴。由于海洋环境恶劣，能源密度小，给开发带来了困难，且开发投资较大。目前关于海洋能利用的研究工作较少，开发程度较低，短期内难以大规模开发利用。a、潮汐能。选择海湾等有利地形，围截出口建坝，蓄存涨潮海水是利用潮水涨落造成的水位落差产生的潮汐能可推动水轮发电机发电。1966年，法国在朗斯河VI建造了大型潮汐发电站，装机容量24万千瓦，年发电5亿多度。我国可利用的潮汐资源约为2×107

千瓦，主要集中在浙江、福建沿海。目前我国已有8座潮汐电站在运行，装机总容量7000千瓦，年发电量1000多万度。我国的潮汐发电量，仅次于法国、加拿大，居世界第三位。

太阳和月球对潮汐的影响

b、波浪能由风能衍生而来，其能量和动力值得考虑，但尚未找到经济有效的利用途径，其可利用的能量约2.7亿千瓦。它不存在任何环境问题，对大气、土壤、水质均无影响；若合理利用，反而有利于港口区的保堤和安全抛锚。波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波浪高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。虽然大洋中的波浪能巨大，但是难以利用，因此可供利用的波浪能资源仅局限于靠近海岸线的地方。波浪能是利用波浪的上下运动，推动浮简内的活塞以带动涡轮发电机。我国已将此类发电机用于浮标航标灯，目前每台容量仅几十瓦。

海洋能发电

c、海洋温差能又称海洋热能。可利用海洋中受太阳能加热的表层水与深层较冷的水之间的温差进行发电而获得能量。在南北纬30o之间的海面，表层海水和深层海水之间的温差在20℃左右；在南、北纬20o海面上，每隔15千米建造一个海洋温差发电装置，理论上最大发电能力达500亿千瓦。赤道附近太阳直射多，其海域的表层温度可达25～28℃；波斯湾和红海由于被炎热的陆地包围，其海面水温可达35℃；而在海洋深处500～1000m处，海水温度却只有3～6℃，其问蕴藏着丰富的能源。

目前很难估计海洋能的可开发程度。海洋能开发的环境影响方面，一般认为海洋发电起了消波器作用，可能干扰海洋循环和海洋一大气的转换运动，进而影响气候。海洋温差发电可能影响盐分和热量分配，局部会影响海洋生态。六、未来能源可燃冰及其环境问题

燃冰也称甲烷水合物、甲烷冰(methaneclathrate)，最早发现于20世纪60年代，存在于海底沉积物或永冻土中，蕴藏量丰富。其组成为1摩尔甲烷和5.75摩尔水，该比例取决于甲烷分子“嵌入”的多少；密度约0.9g／cm3。在标准状况下，1L可燃冰固体平均包含168L的甲烷气体。一旦温度升高或压力降低，甲烷会逸出；1m3可燃冰在常温常压下可释放164m3天然气及0.8m3淡水。可燃冰的分子结构式为CH4·8H2O，呈白色固体，外形像冰，燃点很低，极易燃烧，同等条件下燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气，属优质能源。

可燃冰的燃烧方程式如下：

CH4.8H2O+2O2===CO2+10H20(反应条件为“点燃”)

可燃冰的形成须具备温度、压力和气源三个基本条件，在0℃以上即可生成，超过20℃便会分解；在0℃时，只需3MPa大气压即可生成；海底富含碳的有机物沉淀经生物转化，可产生充足的气源。科学家们称可燃冰为“属于未来的能源”,27％的陆地和90％的大洋属潜在区域。据潜在气体联合会(PGC，1981)估计，永冻土下可燃冰资源量为1.4×1013～3.4×1016m3，资源总量为7.6×1018m3。但大多数人认为储存在可燃冰中的碳至少有1×1013t，是当前已探明的所有化石燃料中碳含量的2倍。如能证明这些预计属实的话，可燃冰将成为未来一种储量丰富的重要能源。科学家的评价结果表明，仅仅在海底区域，可燃冰的分布面积就达4000万平方千米，占地球海洋总面积的1／4。目前，世界上已发现的可燃冰分布区多达116处，其矿层之厚、规模之大，是常规天然气田无法相比的。有科学家估计，海底可燃冰的储量至少够人类使用1000年。

世界上海底可燃冰已发现的主要分布区域是大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东海岸外的布莱克海台等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、日本南海海槽、苏拉威西海和新西兰北部海域等，东太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亚湾和秘鲁海槽等，印度洋的阿曼海湾，南极的罗斯海和威德尔海，北极的巴伦支海和波弗特海，以及大陆内的黑海与里海等。在美国东南沿海水下2700平方千米面积的水化物中，含有足够供应美国70多年的可燃冰。其储量预计是常规储量的2.6倍，如果全部开发利用，可使用100年左右。中国在藏北高原羌塘盆地开展的大规模地球物理勘探成果表明：继塔里木盆地后，西藏地区很有可能成为中国2l世纪第二个石油资源战略接替区。

大西洋海域的可燃冰

由于可燃冰在常温常压下不稳定，因此开采可燃冰的方法设想有：热解法、降压法和二氧化碳置换法。1960年，前苏联在西伯利亚发现了可燃冰，并于1969年投入开发；美国于1969年开始实施可燃冰调查，1998年把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划；日本是在1992年开始关注可燃冰，完成周边海域的可燃冰调查与评价。最先挖出可燃冰的是德国。从2000年开始，可燃冰的研究与勘探进入高峰期，世界上至少有30多个国家和地区参与其中。其中以美国的计划最为完善，印度和日本的开发工作也走在了前列。全球只有美国、日本、印度及中国四个国家具有开采能力。

我国是世界上最大的发展中的海洋大国，能源十分短缺。我国的油气资源供需缺口很大，从1993年开始转变为净进口国，能源对外依存度增大，能源安全问题严峻，因此急需开发新能源以满足经济的高速发展。海底天然气水合物资源丰富，其上游的勘探开采技术可借鉴常规油气，下游的天然气运输、使用等技术都很成熟。因此，加强天然气水合物调查评价是贯彻实施党中央、国务院确定的可持续发展战略的重要措施，也是开发我国21世纪新能源、改善能源结构、增强综合国力及国际竞争力、保证经济安全的重要途径。

中国对海底可燃冰的研究与勘查已取得一定成果，在南海西沙海槽等海区已相继发现可燃冰的地球物理标志BSR，这表明中国海域也分布有可燃冰资源，值得开展进一步的研究。同时，青岛海洋地质研究所已建立有自主知识产权的可燃冰实验室并成功点燃可燃冰。2005年4月14日，中国在北京举行中国地质博物馆收藏我国首次发现的天然气水合物碳酸盐岩标本仪式；宣布中国首次发现世界上规模最大被作为“可燃冰”即天然气水合物存在重要证据的“冷泉”碳酸盐岩分布区，其面积约为430平方千米。按照国家发展战略规划的安排，2006~2020年是调查阶段，2020～2030年是开发试生产阶段，2030～2050年，我国可燃冰将进入商业生产阶段。

可燃冰的开采对环境有较大的影响，会改变它赖以赋存的温度、压力条件，引起天然气水合物的分解。因此，在可燃冰的开采过程中，如果不能有效实现对温度和压力条件的控制，就可能引发一系列环境问题，如温室效应的加剧、海洋生态的变化以及海底滑塌等。天然气水合物在给人类带来新的能源前景的同时，对人类生存环境也提出了严峻的挑战。天然气水合物中的甲烷，其温室效应为CO2的20倍。温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。全球海底可燃冰中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的3000倍，若不慎让海底可燃冰中的甲烷气逃逸到大气中去，将产生无法想象的后果。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件发生变化使甲烷气从水合物中释出，还会改变沉积物的物理性质，极大地降低海底沉积物的工程力学特性，使海底软化，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施，如海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。天然可燃冰呈固态，不会像石油开采那样自喷流出。如果把它从海底一块块搬出，在从海底到海面的运送过程中，甲烷就会挥发殆尽，同时还会对大气造成巨大危害。为了获取这种清洁能源，世界上许多国家都在研究天然可燃冰的开采方法。科学家们认为，一旦开采技术获得突破性进展，可燃冰立刻会成为2l世纪的主要能源。

案例一：1954年美国贝尔研究所的PEARSON等3位科学家在美国首次研制成功了实用的单晶硅太阳能电池，从此诞生了将太阳能转换为电能的实用光伏发电技术。20世纪70年代，发