環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展 第四章能 源及其在環(huán)境保護中的作用

第四章能源及其在環(huán)境保護中的作用目錄能源概況化石燃料的環(huán)境影響水電及其核能的環(huán)境影響新能源開發(fā)利用的環(huán)境影響解決我國能源環(huán)境問題的途徑

第一節(jié)能源概況

一、能源的基本概念

（1）能源

能源指現(xiàn)實生活中人類取得能量的來源，包括已開采出來可供使用的自然資源與經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換的能源。未開采出來的能源資源只稱為能源“資源”，不列入“能源”的范疇，以免混淆。

（2）能源資源

自然界中存在而可能為人們利用來獲取能量的自然資源稱為能源資源。這些資源或者已經(jīng)具有經(jīng)濟價值，或者預(yù)計在不遠的將來具有經(jīng)濟價值。如果不具有經(jīng)濟價值，就不可能在國民經(jīng)濟中大量使用，就稱不上是“資源”。

（3）能源儲量

為了解能源供需情況，必須了解能源儲量的含義。能源儲量是指在目前的技術(shù)和經(jīng)濟條件下，具有開采的經(jīng)濟價值，已準(zhǔn)確估計的或已知的資源。能源儲量又分地質(zhì)儲量和探明儲量。地質(zhì)儲量是指按地質(zhì)儲藏、形成與分布規(guī)律推算、預(yù)測的能源儲量。探明儲量是經(jīng)過地質(zhì)勘探工作探明的、有最終勘探報告的、由地質(zhì)勘探報告統(tǒng)計計算而得到的儲量。可采儲量是在現(xiàn)有生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟條件下，估算出的、能從探明儲量中開采的儲量。二、能源的分類

能源包括化石能源、水力能、核能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能和潮汐能等。目前沒有統(tǒng)一的分類方法，可以從不同角度進行多種分類。如一次能源和二次能源，常規(guī)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

一次能源是從自然界取得的未經(jīng)加工的能源，如開采出的原煤、原油、天然鈾礦和天然氣等。二次能源是由一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源。如焦炭、煤氣、煤油、汽油等燃料。大部分的一次能源都需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換使其變成容易輸送、分配和使用的二次能源，以適應(yīng)消費者的需求。

儲存在自然界的能源有三大類，即太陽輻射、地球本身蘊藏的能量及太陽系行星運行產(chǎn)生的能量。第一類是來自太陽輻射的能源，起源于太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)，這是地球上最主要的能量來源。地球上截獲的陽光總能流達1780×108兆焦，如果把到達地球大氣上層的太陽輻射作為100％，其中，被大氣吸收了約19％，被大氣中的云層和塵埃反射，被空氣分子和微小塵埃散射，以及地面反射等原因回到宇宙空間的約有34％；被地面吸收的太陽輻射能約占47％。估計地球每年接收的太陽能超過世界年能耗的20000倍。風(fēng)能、水能、波浪能和生物質(zhì)能等均來自太陽能。太陽光通過光合作用變成的生物能，每年約有8.7×1014千瓦時，這部分能量貯留在植物中。煤炭、石油、天然氣等化石能源，是古代埋在地下的動植物在一定的地質(zhì)條件下形成的，是間接來自太陽能的能源。

第二類是地球本身蘊藏的能量，主要有原子核能和地?zé)崮?，其來源與地球密切相關(guān)。原子核能是鈾、釷、氚(重氫)等易發(fā)生核反應(yīng)物質(zhì)的原子核發(fā)生反應(yīng)時釋放出來的能量。最重要的核反應(yīng)有裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)兩種，前者是較重的原子核分裂成較輕的原子核的反應(yīng)過程，l千克鈾-235裂變時釋放出的能量為8.32×1010千焦，相當(dāng)于2000噸石油燃燒釋放的能量。目前的核電站均是利用核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的熱量發(fā)電的。核聚變反應(yīng)的有效利用尚在研究中，1千克氚聚變時放出的能量為35×1010千焦，如果核聚變能得以應(yīng)用，將從根本上解決人類所需能源的問題。地?zé)崮艿睦碚搩α看?，僅在10千米以內(nèi)的地殼表層中所擁有的能量就相當(dāng)于煤炭總儲量的2000倍。地?zé)崾堑推肺坏哪茉?，開發(fā)利用受到一定的限制。第三類能源來自太陽系行星的相對運行。月球與地球在各自的運動過程中相對位置在不斷改變，不同位置時其問吸力就不同，這會激發(fā)潮流和潮汐的產(chǎn)生。集中于狹窄海面的潮流稱為潮汐，由于通道狹窄，能量比較集中，較易于開發(fā)。據(jù)估計，英吉利海峽蘊藏有80百萬千瓦的潮汐能，我國黃海也有55百萬千瓦潮汐能。江河的潮汐流比大海小，但易于開發(fā)，我國杭州灣潮差最高可達8.93米，是一項可觀的能源。據(jù)估計世界江河潮汐能總量約77百萬千瓦。潮汐能的利用尚處于試驗階段。

（2）再生能源與非再生能源

在一次能源中，不會隨人們的使用而減少的能源稱為再生能源，如太陽能、水能等。而化石燃料和核裂變?nèi)剂隙紩S著使用而逐漸減少，稱為非再生能源。

（3）常規(guī)能源和新能源

能源按使用狀況可分為常規(guī)能源和新能源。常規(guī)能源是指當(dāng)前被廣泛使用且量大的能源；新能源是指在新技術(shù)基礎(chǔ)上加以開發(fā)利用的能源。還存在其他分類方法，如按能源流通情況劃分，可以分為商品能源與非商品能源。商品能源是指經(jīng)過流通環(huán)節(jié)大量消費的能源；非商品能源是指未經(jīng)過流通環(huán)節(jié)而就地利用的能源，如薪柴、秸稈等。非商品能源在發(fā)展中國家的能源供應(yīng)中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，對環(huán)境和生態(tài)平衡的影響不可忽視。三、能源礦產(chǎn)資源

（1）世界能源資源

到2009年，世界化石能源地質(zhì)儲量總共約819232百萬噸油當(dāng)量。煤約占2/3，油、天然氣各占1/6。世界水電資源探明儲量是22．6×108kW，目前運轉(zhuǎn)中的水電裝機是372百萬千瓦，年發(fā)電量16000百萬度(按裝機容量50％利用率計算)，占探明資源的16％。發(fā)達國家水電開發(fā)利用程度高，日本達到66％，原聯(lián)邦德國達78％；發(fā)展中國家開發(fā)程度低，利用率低于10％。水電資源是可再生的能源，應(yīng)盡量加以利用。

核能的利用具有廣闊的發(fā)展前景，核電是當(dāng)代最重要的能源，目前利用熱中子反應(yīng)堆，核燃料是鈾和釷，使燃料資源擴大百倍以上。從遠景發(fā)展看，利用海水中豐富的重氫——氘(D)和氚(T)開發(fā)核聚變能，1噸氚相當(dāng)于12百萬噸標(biāo)煤，具有552×1012百萬噸標(biāo)煤的能量，可為人類提供長期使用的能源。

根據(jù)世界核協(xié)會(WNA)網(wǎng)站提供的資料，截至2010年5月1日，全球有29個國家共運行著438臺核電機組，總凈裝機容量為374.1百萬千瓦；有13個國家正在建設(shè)54臺核電機組，總凈裝機容量為56.1百萬千瓦；有28個國家計劃建設(shè)148臺核電機組，總裝機容量為162×106千瓦。我國核電發(fā)展較晚，1991年12月15日我國設(shè)計能力第一期為30萬千瓦的秦山核電站并網(wǎng)發(fā)電，2009年我國在建的核電站為24臺。

目前，我國的核電裝機容量約10.82百萬千瓦，在建30.97百萬千瓦，已成為全球在建核電規(guī)模最大的國家。2010年核電發(fā)電量約768億度?，F(xiàn)有核電裝機只占國際裝機容量的1.1％，相比日本、法國、俄羅斯和美國，比重非常小。遵照《能源開展“十二五”計劃》、《新興能源工業(yè)開展計劃》的設(shè)定，若要在2020年實現(xiàn)非化石能源比例達15％的目的，核電裝機要達到7500萬千瓦以上，未來有高達7～8倍的發(fā)展空間。

全世界總的能源儲量是豐富的，但常規(guī)能源中的石油、天然氣的儲量不很多，若今后不能繼續(xù)發(fā)現(xiàn)大的油氣田，現(xiàn)有的油氣資源將在幾十年內(nèi)開采完。煤炭和核裂變?nèi)剂蟽α枯^大，但假若油氣資源耗盡之后，以每年200—300億噸標(biāo)煤能耗計算時，現(xiàn)探明的可采儲量只能用50年左右。太陽能和核聚變?nèi)剂线@兩種能源數(shù)量巨大，據(jù)預(yù)測，到下世紀后半葉，這兩種能源將在能耗中占重要地位。水能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、潮汐能必須加快開發(fā)利用。

（2）我國的能源資源

我國能源資源豐富，但按人均占有資源量計算則比較低。對石油、天然氣的地質(zhì)勘探工作比較薄弱，有的資源尚未探明。從中可看出，我國常規(guī)能源儲量和生產(chǎn)量均以煤炭為主。我國水能資源可供開發(fā)容量為680百萬千瓦，位居世界第一。第二節(jié)化石燃料的環(huán)境影響

一、化石燃料燃燒的污染

煤的組成及結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜，是由碳、氫及少量的氧、氮、硫等元素構(gòu)成的復(fù)雜的多種高分子物質(zhì)組成的，復(fù)雜的稠環(huán)結(jié)構(gòu)是其特點，其中的灰分還含有多種金屬、放射性元素。石油主要是鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等碳氫化合物組成的，同時含有碳、氫與少量硫、氮、氧組成的復(fù)雜化合物，還含有多種微量元素。天然氣的組成以甲烷為主，其次是乙烷、丙烷，C4～C10也可能存在，還含有氮、氫、二氧化碳、硫化氫，有時還有少量惰性氣體氦、氬等。

化石燃料燃燒后向大氣排放二氧化碳和多種大氣污染物質(zhì)。主要大氣污染物有二氧化硫、煙塵、氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物，以及少量醛類(RCHO)、稠環(huán)化合物、重金屬及放射性物質(zhì)等。燃料燃燒產(chǎn)生的大氣污染物排放量大，會造成嚴重大氣污染。

燃料燃燒是造成大氣污染的主要原因。大氣污染問題與能源結(jié)構(gòu)及利用情況密切相關(guān)?；剂掀贩N和質(zhì)量不同，燃燒方式和燃燒條件不同，排放污染物的質(zhì)和量都有顯著不同。煤炭燃燒造成的大氣污染最為嚴重，煤質(zhì)不同，燃燒裝置不同，燃燒與污染物排放情況都有顯著的差別。燃料燃燒不完全會排出大量黑煙，其中含有多環(huán)芳烴等致癌物質(zhì)。隨著煙氣排放的顆粒物中尚含砷、鈹、鉛、汞等重金屬及放射性元素等有毒物質(zhì)。

發(fā)達國家的大氣污染在20世紀50年代末至60年代初達到了最嚴重程度，這與大量燃煤而沒有有效地控制污染有關(guān)。由于逐步建立了以石油和天然氣為主的能源結(jié)構(gòu)，強化了污染治理和實施高煙囪排放等措施，環(huán)境污染得到了較好的控制，環(huán)境質(zhì)量明顯改善，但環(huán)境污染問題仍然普遍存在。

發(fā)展中國家的大氣污染嚴重，仍與化石燃料的燃燒有關(guān)，已引起廣泛重視。大量使用化石燃料，引起了全球性的大氣污染，SO2，NOx，CO2都是降水中酸性物質(zhì)的來源，尤其是燃煤中SO2的排放，在煙塵中金屬離子的催化作用下形成SO3，并與大氣中的水分結(jié)合成霧狀硫酸(H2SO4·nH2O)，隨雨水一起降落，當(dāng)達到一定濃度，雨水pH值小于5．6，即所謂酸雨。酸雨成分復(fù)雜，除含硫酸外，還可能有硝酸、鹽酸等酸性物質(zhì)及其鹽類。酸雨形成的機制很復(fù)雜，且由于大氣運動的輸送作用，造成了酸雨蔓延。20世紀50年代美國東北部工業(yè)區(qū)出現(xiàn)酸雨，加拿大、北歐、西歐、亞洲也相繼出現(xiàn)。由于大氣中SO2逐年增加，20世紀70年代以來，降酸雨區(qū)大面積擴展，美國15個州出現(xiàn)pH值為4～4．5的酸雨，瑞典因歐洲大陸排放SO2，形成的酸雨，9萬個湖泊中有2萬個瀕于死湖邊緣。酸雨使大片森林死亡，農(nóng)作物減產(chǎn)，危及水生動植物和整個生態(tài)環(huán)境。酸雨使土壤酸化和貧瘠。水域的酸化提高了重金屬在水中的溶解度，人體和動物通過飲水和食物鏈?zhǔn)艿蕉竞ΑＫ嵊赀€對各種材料、建筑物及文物古跡造成嚴重腐蝕。總之，酸雨已成為一種嚴重的世界性的環(huán)境問題，被稱為“來自空中的死亡”。

化石燃料燃燒對大氣的污染還有著行業(yè)部門分布的特點。交通運輸主要消耗石油類燃料，是發(fā)達國家城市市區(qū)大氣污染的主要來源。我國各工業(yè)生產(chǎn)部門中，化石燃料消耗量及大氣污染物排放量的順序是電力、建材、化工、鋼鐵、有色冶金……。但是，若加上生產(chǎn)工藝過程排放，則鋼鐵和有色冶金行業(yè)排放SO2居第二(僅次于電力)，顆粒物排放居第三(次于電力和建材)，顆粒物中重金屬含量高是其特點。二、化石燃料開采和加工轉(zhuǎn)化對環(huán)境的影響

（1）煤炭a.煤炭開采

由于煤田地質(zhì)情況不同，煤炭開采分為地下礦井開采和露天開采。露天開采作業(yè)安全，生產(chǎn)規(guī)模大，機械化程度高。全世界露天開采產(chǎn)量達到煤炭總產(chǎn)量的40％，德、美、澳、捷等國達到或超過60％。我國露天開采產(chǎn)量僅占總產(chǎn)量的3％左右，云南省露天開采率為最高，達到全省總產(chǎn)量的30％。

煤炭地下開采會造成地表沉陷，沉陷深度最大可達采出煤層總厚度的80％。我國撫順、鶴崗等特厚煤層礦區(qū)沉陷深度已超過10米。地表陷落導(dǎo)致相應(yīng)范圍內(nèi)地面建筑、供水管道、供電線路、鐵路公路和橋梁等設(shè)施變形以致破壞，土地河流水系狀態(tài)發(fā)生變化，各層地下水漏失、混合和遭污染。沉陷會威脅到井下安全。

煤炭開采主要是占地和破壞地表植被，同時對地表水和地下水也有影響，破壞自然生態(tài)和環(huán)境。占地的多少與剝采比(剝離土石量與采煤量之比)關(guān)系大，因而為恢復(fù)土地投入的復(fù)田費變化也大，一般每采1噸煤的復(fù)田費為煤炭價格的5％左右。b.洗煤水和酸性廢水污染

首先，洗煤會對水造成污染，洗煤水中的主要污染物是粒度小于0.5毫米的煤泥。據(jù)全國105個洗煤廠統(tǒng)計，年入洗原煤1．1億噸，

排出洗煤水5000～8000萬噸，流失煤泥150萬噸。有浮選工藝的煉焦煤洗煤水中，還含有少量輕柴油、酚、甲醇等有害物質(zhì)，高硫煤洗煤水中有較多的硫化物。洗煤水排入河流，會影響水質(zhì)、填高河床和影響魚類生存。

煤炭含硫量大于5％時，礦井水的pH值可能小于6，還含有其他有害物質(zhì)，這部分水的排放會造成水體污染和土壤酸化。例如，美國阿巴拉契亞地區(qū)17000米的河流有10000米被井下與露天的酸性礦坑水所污染，影響水生物的生長，甚至致其死亡。

c.礦井瓦斯排放污染

礦井瓦斯是井下煤體和圍巖涌出及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣體，主要成分是甲烷。我國多數(shù)礦井為瓦斯礦，含有一定濃度瓦斯的空氣遇火能引起燃燒爆炸。我國每年都會發(fā)生煤礦瓦斯突出的礦難事故，此外還有塌方、透水等，嚴重威脅井下生產(chǎn)安全。瓦斯排出地面不僅浪費能源且污染大氣，應(yīng)合理開發(fā)利用。d.煤矸石對環(huán)境的影響

采煤和洗選中，排放占原煤產(chǎn)量10％～20％的煤矸石，全國每年排放2～3億噸以上。除部分利用，歷年積存數(shù)十余億噸，再加上露天礦排矸，占用了大面積的土地。矸石還會發(fā)生自燃，燃燒會釋放出大量SO2、CO和煙塵等污染物質(zhì)，造成大氣污染。國內(nèi)外廣泛開展矸石應(yīng)用研究，熱值高(I>8×103kJ)

的可作為沸騰爐燃燒和造氣；有的可用于建材生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中可進一步利用其可燃成分。e.煤炭貯運造成的污染

煤炭貯存過程中，常在礦區(qū)、車站和碼頭造成自燃，細煤會隨風(fēng)飛揚，降雨會淋洗煤堆，進而對水系產(chǎn)生危害。在運輸過程中，若運輸能力不足、運輸設(shè)施不全及生產(chǎn)管理不善，常會造成煤炭流失。裝卸還會造成大量的煤塵，污染大氣，破壞景觀。使用管道密相輸送，可較好解決此問題。f.煤炭的焦化、氣化和液化對環(huán)境的影響

煤炭是一種優(yōu)質(zhì)的化工資源，其綜合利用價值很高。煤炭的轉(zhuǎn)化是合理綜合利用煤炭的重要途徑。在煤炭轉(zhuǎn)化過程中，煤的部分硫(焦化過程中)或絕大部分硫(氣化和液化過程中)以H2S的形式被除去并制成為含硫產(chǎn)品，能獲得寶貴的化工原料。轉(zhuǎn)化過程因控制水平等原因，排放氣體中含有烴類、H2S、CO等污染物。其中多環(huán)芳烴是危害大的致癌物質(zhì)。（2）石油

石油開采過程中，污染環(huán)境的有泥漿、含油污水和洗井污水。泥漿中含有堿、鉻酸鹽等試劑，含油污水中的酸、堿、鹽、酚、氰等污染物，都需經(jīng)處理后才能外排。

此外，井噴會造成嚴重的環(huán)境污染，原油外泄會污染土地，影響植物生長。在海上采油，一旦發(fā)生井噴等事故，就會對海洋環(huán)境造成嚴重污染，影響水生物生長，破壞海洋生態(tài)平衡。如2010年4月20日夜間墨西哥灣英國石油公司的海上鉆井平臺“深水地平線”發(fā)生爆炸并引發(fā)大火后沉入墨西哥灣，事故造成11名工作人員死亡，7人重傷。鉆井平臺底部油井自24日起漏油不止，泄漏的原油30日開始漂到路易斯安那州沿岸。約7．8億升原油泄入墨西哥灣，嚴重破壞沿岸和海洋生態(tài)環(huán)境，引發(fā)美國歷史上最嚴重的漏油事件。大量原油泄漏造成了嚴重的海洋污染。一年后，漏油使許多地方土壤受侵蝕，植被退化，海灘上會不時出現(xiàn)裹滿油污的海豚尸體和原油球塊，某些海洋生物會因此而滅絕。英國石油公司可能因漏油事件損失629億美元。

石油加工過程中，會排出含油、硫、堿和鹽，以及酚類、硫醇等有機物的污水。煉油廠廢氣含烴類、CO及氧化瀝青尾氣等。煉油廠廢渣中毒性大的主要是石油添加劑廢渣。其中污水影響最大，每加工1噸原油需耗水2～5噸。石油加工或煉制的三廢排放比煤氣化和液化時多十倍以上。

石油貯運中油品漏失。油船壓艙水和清艙水、特別是油船事故泄油，會嚴重影響海洋環(huán)境。我國近海域油類污染突出，應(yīng)引起重視。石油輸運影響比煤炭更為嚴重。

石油海運在急劇增長，20世紀50年代最大油船3萬噸，現(xiàn)在達到五十萬噸級，甚至百萬噸級。石油海運量在快速攀升，1960年的海運量為4.49億噸，1977年達到17億噸；到2011年海運油量將上升到28.3億噸。洗艙水外排上升，海洋撞船和泄漏事故頻繁，如1970～1978年的9年間，海上跑油達107萬噸；海灣戰(zhàn)爭期問，更是造成大量的石油排人海洋。船舶污染風(fēng)險的發(fā)生不以人的意志為轉(zhuǎn)移，一旦發(fā)生重大污染事故，將會帶來巨大的經(jīng)濟損失。（3）天然氣

天然氣蘊藏在地下多孔隙巖層中，是一種多組分混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大部分，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮氣和水蒸氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷～丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以下的以液體形式存在。

天然氣系古生物遺骸長期沉積于地下，經(jīng)過漫長的轉(zhuǎn)化及變質(zhì)裂解過程而產(chǎn)生的氣態(tài)碳氫化合物，具可燃性，多存在于油田(開采原油時伴隨而出)或純天然氣氣田。比空氣輕，具有無色、無味、無毒之特性。天然氣公司皆須遵照政府規(guī)定添加臭劑(四氫噻吩)，以資用戶嗅辨。天然氣在空氣中的含量達到一定濃度后會使人窒息，當(dāng)濃度達到5％～15％的范圍時，遇明火時容易發(fā)生爆炸。這個濃度范圍即為天然氣的爆炸極限。爆炸會在瞬間產(chǎn)生高溫、高壓，其破壞力極大。

天然氣根據(jù)蘊藏狀態(tài)，可分為構(gòu)造性天然氣、水溶性天然氣、煤層天然氣等三種。構(gòu)造性天然氣又可分為伴隨原油的濕性天然氣、不含液體成分的干性天然氣。天然氣開采中的污染物主要是硫化氫和伴生鹽水的污染，需要進行處理。

天然氣可用來發(fā)電，降低煤炭的發(fā)電比例，是改善環(huán)境污染的有效途徑。天然氣作為化工原料，可用于制氫、制造氮肥等，具有投資少、成本低、污染少等特點。天然氣占氮肥生產(chǎn)原料的比重，世界平均為80％左右。天然氣還廣泛用于城市居民生活用氣。隨著人民生活水平的提高及環(huán)保意識的增強，大部分城市對天然氣的需求增大。壓縮或液化天然氣可代替汽油，具有價格低、污染少等優(yōu)點。

目前人們的環(huán)保意識逐漸提高，世界對潔凈能源的需求越來越大。天然氣是潔凈的能源之一，因此，在還未發(fā)現(xiàn)真正的替代能源前，天然氣需求量在不斷增加。三、化石燃料利用對環(huán)境的影響

化石燃料的主要用途是化工廠的原料和燃料。石油最早大量用于工業(yè)生產(chǎn)，隨著油價的逐步攀升，目前主要用于交通運輸。而煤炭主要用于發(fā)電、供餒和工業(yè)爐窯。

可見，化石燃料使用過程中的污染主要是燃燒過程中產(chǎn)生的氣態(tài)、固態(tài)污染物和余熱等。它是大氣環(huán)境污染物的主要來源，引起溫室效應(yīng)和熱污染。

化石燃料的污染源于第一次工業(yè)革命，1775年瓦特發(fā)明了蒸汽機，至1781年完善以后，促進了工業(yè)大發(fā)展，進而促進了煤炭的生產(chǎn)，隨之而來的是環(huán)境污染。英國作家狄更斯在《艱難時代》中描述19世紀50年代英國倫敦人們的生活環(huán)境時寫到：“這是一個到處都是機器和高聳煙囪的市鎮(zhèn)，無窮無盡的長蛇似的濃煙一直不停地從煙囪里冒出來”?！皣姵龅拇罅慷緹煟挥枚嗑镁蜁烟炜照肿　?，“使煤炭鎮(zhèn)居民看到的太陽呈現(xiàn)出一種日食的狀態(tài)”。隨著時代的發(fā)展，當(dāng)今人類化石燃料的使用所造成的污染還相當(dāng)嚴重。工業(yè)燃燒過程、內(nèi)燃機的燃燒等都會排放燃燒產(chǎn)物，由于燃燒裝備不同和燃料的差別，煙氣排放也有明顯的區(qū)別。化石燃料燃燒對地球環(huán)境產(chǎn)生的宏觀綜合影響主要有下述幾方面。1.溫室效應(yīng)

隨著世界化石燃料消耗的急劇增長，排入大氣中的CO2愈來愈多，加之生態(tài)環(huán)境破壞，大氣中的CO2呈增長趨勢。19世紀工業(yè)革命以前，地球大氣中CO2的濃度約為(200～280)×10一

，與海洋和綠色植物的吸收和儲存基本平衡。近50年來，CO2在大氣中的濃度以每年略高于1X10。6的速度在增加，1960年大氣中的CO2濃度達到了317×10～

，1986年大氣中的CO2濃度為347×10～

，2008年升高到394×10～

，其結(jié)果將導(dǎo)致1990～2100年間全球均氣溫有可能升高1.4～5.8。E

。許多專家認為，CO2濃度的增加已經(jīng)影響到了全球的氣候。大氣中的CO2不僅能選擇性地吸收太陽的短波長輻射能，還能大量吸收地球表面反射回來的長波輻射能，最終使大氣升溫，吸收熱量后的CO2再將能量逆輻射到地面。因此，大氣中的CO2猶如一個防止把熱散射到宇宙空間的蓋子，從而干擾地球的熱平衡，并使地球的平均氣溫升高。這種效應(yīng)稱為“溫室效應(yīng)”。早在1985年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署、世界氣象組織和國際科學(xué)聯(lián)盟理事會就在奧地利拉赫召開了會議，委托瑞典的國際氣象研究所進行此項研究，研究得出了到2030年世界平均氣溫將要升高1.5～4.5℃的結(jié)論，結(jié)果使海平面升高1.4米?！皽厥倚?yīng)”引起氣候和降雨模式變化，能導(dǎo)致廣泛的環(huán)境危害，許多國家海拔較低的沿海地區(qū)將被淹沒，從地球上消失。水位上升使農(nóng)作物模式改變，嚴重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。“溫室效應(yīng)”尚待進一步研究。有的科學(xué)家已提出了控制CO2排放和制止全球大規(guī)模砍伐森林的全球環(huán)境戰(zhàn)略。同時，世界上的燃燒專家都在全力開發(fā)清潔高效燃燒技術(shù)，減排二氧化碳、捕集二氧化碳和封存二氧化碳的技術(shù)。

2.酸雨

酸雨是另一個全球性的環(huán)境問題，是一種綜合性污染。它指的是pH值小于5.6的雨雪或其他方式形成的大氣降水(霧、霜)，廣義指酸性物質(zhì)的干、濕沉降。其酸性成分主要是硫酸，也有硝酸和鹽酸等。酸雨主要由化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物等酸性氣體，經(jīng)過復(fù)雜的大氣化學(xué)反應(yīng)，被雨水吸收溶解而成。

目前我國定義的酸雨區(qū)的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)還沒有統(tǒng)一，但一般認為：年均降雨的pH平均值高于5.65，認為酸雨率是0～20％，為非酸雨區(qū)；年降雨的pH平均值在5.30～5.60之間，認為酸雨率是10％～40％，為輕酸雨區(qū)；年降雨pH平均值在5.00~5.30之間，認為酸雨率是30％～60％，為中度酸雨區(qū)；年降雨pH平均值在4.70～5.00之間，認為酸雨率是50％一80％，為較重酸雨區(qū)；如果年降雨pH平均值小于4.70，認為酸雨率是70％～100％，為重酸雨區(qū)。這就是所謂酸雨的五級標(biāo)準(zhǔn)。

我國的酸雨主要是因大量燃燒含硫量高的煤而形成的，多為硫酸雨，少為硝酸雨，此外，各種機動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。近年來，我國一些地區(qū)已經(jīng)成為酸雨多發(fā)區(qū)，酸雨污染的范圍和程度引起人們的密切關(guān)注。3.熱污染

由于技術(shù)水平的限制，目前國內(nèi)外火力發(fā)電效率和燃燒設(shè)備熱效率都比較低，一般在38％～46％之間。造成大量的熱量未被利用，以余熱的形式排人環(huán)境，引起環(huán)境的熱污染。如電站的溫水排入水域，會使該水域的水溫升高，引起水域中魚類生活環(huán)境的改變，嚴重的會導(dǎo)致水生物死亡，水生生態(tài)系統(tǒng)也會發(fā)生變化。

城市和工業(yè)區(qū)因大量燃料燃燒，隨煙氣排出的廢熱可能使市內(nèi)氣溫升高，改變局部氣候，即形成所謂“熱島效應(yīng)”，對該區(qū)域的人群健康、動植物的生存和器物壽命造成危害，對周邊生態(tài)環(huán)境亦帶來有害影響。這是包括各種能源在內(nèi)的熱污染共有的環(huán)境影響。

采用熱電聯(lián)產(chǎn)，“余熱”供電廠或民用，發(fā)展暖房育種、溫水養(yǎng)殖，可以提高熱能利用率。技術(shù)上大部分采用涼水塔和冷卻池降低排水溫度，減少水域熱污染。生態(tài)環(huán)境亦帶來有害影響。這是包括各種能源在內(nèi)的熱污染共有的環(huán)境影響。采用熱電聯(lián)產(chǎn)，“余熱”供電廠或民用，發(fā)展暖房育種、溫水養(yǎng)殖，可以提高熱能利用率。技術(shù)上大部分采用涼水塔和冷卻池降低排水溫度，減少水域熱污染。工業(yè)廢水里約奧運帆船賽場驚現(xiàn)死魚群

案例一：中國氣象局國家氣候中心監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2011年9月1日至12月20日，中國中東部地區(qū)霧霾天氣多發(fā)，共發(fā)生12次較大范圍的霧霾天氣過程，不僅霧霾日數(shù)多，而且影響范圍廣。中國城市空氣污染的突出問題之一就是陰霾，特別是長江三角洲和珠江三角洲、京津冀地區(qū)的陰霾天氣明顯增加，在珠江三角洲的部分地區(qū)陰霾天氣已經(jīng)占到全年日數(shù)的一半。上海市氣象局在世界氣象日公布的數(shù)據(jù)顯示，長江三角洲地區(qū)大氣氣溶膠濃度有逐年增加的趨勢，細顆粒物污染地區(qū)的面積也在逐年擴大。中國的城市空氣污染相當(dāng)普遍，污染類型以煤煙型和沙塵型為主，主要污染物為總懸浮顆粒(TSP)，二氧化硫。

中科院大氣物理研究所與國內(nèi)外同行合作，對造成北京地區(qū)不同季節(jié)的污染源進行分析，揭示出化石燃料燃燒排放是北京PM2.5的主要來源，科學(xué)家解析出北京地區(qū)PM2.5的6個重要來源，分別是土壤塵、燃煤、生物質(zhì)燃料、汽車尾氣與垃圾焚燒、工業(yè)污染和二次無機氣溶膠，它們的平均貢獻為15%、18%、12%、4%、25%、26%。北京周邊省份快速發(fā)展的工業(yè)生產(chǎn)活動，會帶來跨境傳輸?shù)奈廴尽Ｒ虼?，治理北京本地空氣污染，不僅需要改善能源結(jié)構(gòu)，還需區(qū)域聯(lián)合防治。案例一

案例二：大慶油田是我國最大的油田，也是世界上為數(shù)不多的特大型砂巖油田之一，大慶油田在進行石油開采的同時，地下水資源也進行了高強度開發(fā)。而大慶油田開發(fā)建設(shè)過程中由于受到特殊歷史時期的政治和經(jīng)濟技術(shù)條件的制約，在年的開采歷程中對區(qū)域水文地質(zhì)環(huán)境造成了巨大影響。大慶主力油區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造可以概括為“構(gòu)造簡單、儲層復(fù)雜、層數(shù)眾多、相變劇烈”，屬嚴重非均質(zhì)大型砂巖油田，地質(zhì)構(gòu)造的特點決定了開采的難度，雖然油田整體構(gòu)造簡單，但是儲層復(fù)雜，層數(shù)眾多，使得油田內(nèi)部油層物性較差、連通性弱。當(dāng)油田進入主體開發(fā)階段和深度開發(fā)階段時，“二次”、“三次”開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用對油田地質(zhì)環(huán)境的影響比較明顯，容易造成斷層活動或地層滑動!引起套管載荷變化異常進而損壞套管，造成油、水井報廢，嚴重制約油田開發(fā)，并增加生產(chǎn)成本。案例二

大慶市水文地質(zhì)環(huán)境面臨的最嚴重的問題是由于長期過量開采地下水導(dǎo)致的地下水水資源枯竭，地下水降落漏洞面積不斷擴大，城市懸空，地面沉降。據(jù)地質(zhì)勘探部門調(diào)查公布的數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段大慶市地下已經(jīng)形成了兩大塊漏斗區(qū)，油田西部的方圓4000多Km2的漏斗區(qū)及東部的方圓1500多Km2的漏斗區(qū),幾乎覆蓋整個大慶市，并波及與大慶相鄰的周邊市縣。

通過對大慶市石油開采業(yè)對水文地質(zhì)環(huán)境的影響分析，建議采取以下對策及措施以保護和改善大慶地區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境的現(xiàn)狀，并規(guī)避該地區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境進一步惡化的潛在威脅：（1）建立和完善全區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境綜合監(jiān)測網(wǎng)；（2）控制地表水水質(zhì)!保證廢水達標(biāo)排放；（3）控制地下水開采量，創(chuàng)新油田開采模式。第三節(jié)

水電及核能的環(huán)境影響

目前世界電力生產(chǎn)發(fā)生了巨大變化，其中，煤炭發(fā)電占39％，水力發(fā)電占19％，核能發(fā)電占16％，天然氣發(fā)電占15％，石油發(fā)電占10％，其他占1％。水電和核能在世界能源結(jié)構(gòu)中的比例已經(jīng)超過35％。在發(fā)展中國家,水電近期內(nèi)將穩(wěn)定增長。在未來能源結(jié)構(gòu)中，核電將有很大的發(fā)展。世界能源結(jié)構(gòu)比例圖一、水力發(fā)電對環(huán)境的影響

水力資源是一種經(jīng)濟、清潔、可再生的能源，不產(chǎn)生空氣污染，但需要建水庫。水力發(fā)電工程對江河徑流在時間和空間分布上進行人為的調(diào)節(jié)和再分配，必然引起河川自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的變化，并對區(qū)域社會經(jīng)濟和人們的生活環(huán)境帶來深遠的影響。水力發(fā)電工程，特別是具有高庫大壩的水電工程，兼有防洪、灌溉、航運、供水及水產(chǎn)、旅游等多種功能，綜合效益大，并具有環(huán)境美學(xué)價值。

我國三峽水電站的建設(shè)對我國的經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用，具有灌溉、航運等多種功能。防洪的功能：庫容221.5億立方米，能有效控制洪水；發(fā)電功能：年發(fā)電840億度，可替代煤炭5000萬噸，可減輕上述地區(qū)的煤炭運輸壓力，并可減輕因火電燃煤引起的環(huán)境污染；航運功能：形成660千米長的深水航道，改善重慶下游的航道條件。由于險灘淹沒，航深增加，坡降變緩，流速減小，船舶的運輸效率將明顯提高，運輸成本可降低35％～37％，并且大大提高了航運的安全性。但是，它對自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟環(huán)境會產(chǎn)生某些不利影響。

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浸漬和沼澤化。水庫破壞了河流泥沙的運行規(guī)律和平衡條件，可能造成泥沙的淤積。改變了河流的水文條件，水庫下游水位降低，可造成土壤鹽堿化?！耙蛳掠文嗌硿p少，使出口三角洲受到侵蝕”。巨大的水庫可能引起地面沉降，地表活動，甚至誘發(fā)地震。水庫建設(shè)必須確保大壩安全，以免造成巨大災(zāi)害。影響局地氣候，蒸發(fā)量增大，氣候變得涼爽。2.對生態(tài)環(huán)境的影響

水庫筑壩蓄水對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，其影響大小與水庫的地理位置、季節(jié)有關(guān)。一般情況，上下游的生態(tài)系統(tǒng)會發(fā)生相反的變化，上游會淹沒農(nóng)田、森林、城市等，往往造成陸地生物的更新和水生生物的增加，大量野生動植物被淹沒，改變了魚類生存條件，因而打破了原有的生態(tài)平衡；對地方病和衛(wèi)生防疫有一定影響，可能導(dǎo)致血吸蟲病等疾病蔓延。

3.對社會經(jīng)濟環(huán)境的影響

庫區(qū)淹沒影響較大，建壩蓄水淹沒耕地、村鎮(zhèn)、古跡文物和交通設(shè)施，造成人口遷移，影響農(nóng)耕。對漁業(yè)的影響是：一方面水庫水面有利于人工養(yǎng)殖，另一方面回游魚類及喜流水性魚類發(fā)展受抑制。水庫下游有機質(zhì)減少，影響下游漁業(yè)。對航運等其他多方面均有一定影響。以我國丹江口水電站為例說明其環(huán)境影響。丹江口水電站在漢水上游，屬狹長水庫(面積達1050平方千米，庫容達290億立方米)，擋水建筑物全長2468米，其中混凝土壩全長1141米，最大壩高97米。建庫后產(chǎn)生的環(huán)境影響有：(1)平均水溫由16.8℃升高到18℃；夏季涼爽，雨少，冬季雨多，不穩(wěn)定；(2)地震次數(shù)增加，從16世紀到1959年，周圍有感地震次數(shù)為43次，建庫以來測得五百多次；(3)水質(zhì)變差，水中鎘、汞、砷、氰化物、營養(yǎng)物等有害物質(zhì)增加，如硝酸鹽從0.44mg／L升高到90mg／L，增加了近200倍；(4)遷移人口38萬，重建鎮(zhèn)三座，淹沒了不少春秋戰(zhàn)國和漢唐古墓，經(jīng)濟文化損失不可計量?？梢姡姷拈_發(fā)利用必須考慮對環(huán)境的影響，一旦造成危害就不可逆轉(zhuǎn)。從環(huán)境的角度考慮，大型水庫的副作用較多，一般情況，以建中小型水庫為宜。

鑒于上述情況，進行水電站建設(shè)時，必須事先進行周密的調(diào)查研究，進行嚴格的環(huán)境影響評價，并采取相應(yīng)措施，趨利避害，保證工程不僅有優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，同時具有良好的環(huán)境效益和社會效益。二、核能利用的環(huán)境影響

從技術(shù)發(fā)展看，合理有效地開發(fā)核能，一般經(jīng)過熱中子堆、快中子增值堆、核聚變堆三個階段。現(xiàn)有的核電站絕大部分屬熱中子堆核電站，只能利用鈾資源的l％左右?？熘凶釉鲋捣磻?yīng)堆和核聚變堆皆屬未來的能源。核能對解決人類未來能源將起到舉足輕重的作用。自從1951年美國在加利福尼亞州海邊希平港(ShippingPort)建成世界上第一座試驗性核電站以來，經(jīng)過60多年的發(fā)展，核電已成為30多個國家能源組成中不可或缺的部分。全世界正在運行的核動力堆已超過440座，總裝機容量超過387GW，核電占世界總發(fā)電量的比例達到17％。其中法國核電占其國內(nèi)總電力的76％，比利時為56．8％，瑞典為39％，日本為33.8％，德國為30.6％，英國為22％，美國為20％，俄羅斯為16％；而中國僅為1．1％。對核能利用的環(huán)境影響必須高度重視。1.核電站及其對環(huán)境的影響

核能是利用235U(鈾-235)、239Pu(钚-239)的核，在中子的轟擊下發(fā)生裂變，同時釋放出核能，將水加熱成蒸汽，由蒸汽驅(qū)動汽輪機，汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。核能發(fā)電除核電站外，還包括核燃料的開采、加工制造和核燃料循環(huán)。鈾礦石按流程順序加工濃縮為5％的UO2，再制成燃料元件裝入核電站反應(yīng)堆。廢燃料元件送到后處理工廠進行處理，UO2循環(huán)利用。核能的主要環(huán)境影響是核反應(yīng)堆的安全和放射污染問題。解決好反應(yīng)堆的安全控制和放射廢物的處理，是控制核能環(huán)境污染的關(guān)鍵。

A.核反應(yīng)堆的安全問題

熱核反應(yīng)使用低濃度鈾，并有精密的調(diào)控裝置，反應(yīng)堆有厚而密封的外殼，并采取了各種措施預(yù)防事故發(fā)生。關(guān)鍵是要保證設(shè)備符合要求，調(diào)控合理，操作正常。在現(xiàn)代技術(shù)條件下，完全可以保證安全運行。但是，由于設(shè)計技術(shù)和設(shè)備制造缺陷，會導(dǎo)致事故的發(fā)生。

1986年4月26日凌晨，烏克蘭加盟共和國首府基輔以北130千米處的切爾諾貝利核電站發(fā)生猛烈爆炸；反應(yīng)堆機房的建筑遭到毀壞，同時發(fā)生了火災(zāi)，反應(yīng)堆內(nèi)的放射物質(zhì)大量外泄，是在廣島投擲的原子彈所釋放的400倍，周圍環(huán)境受到嚴重污染。25年過后，核電站周邊成為無人的荒蕪地區(qū)。這反映了原有核電站存在著一些潛在問題和不完善的地方，已引起各國的高度重視。國際原子能機構(gòu)、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署已議定公約，以加強國際合作防止污染和預(yù)防緊急事故。B.慢性輻射影響

核燃料的前處理和后處理過程中如有不當(dāng)，會有少量放射輻射滲入冷卻回路

，通過水或空氣尤其是食物鏈的放大作用造成對人體的慢性輻射。如:碘-131在甲狀腺中富集，鍶-90在腎中富集，銫-137在肌肉中富集，最終對人體產(chǎn)生危害。

核電站生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)采取了嚴密的防輻射措施，美國1970年運行的核電站對附近居民的照射量僅為0.01～0.05毫雷姆／年(雷姆，rem：人體倫琴當(dāng)量，輻射產(chǎn)生的相對生物效應(yīng)劑量單位)，遠低于天然本底值，因此輻射劑量是安全的。C.放射性廢物的環(huán)境影響

反應(yīng)堆每年停車一次更換燃料。有來自裂變碎片產(chǎn)物和中子活化產(chǎn)物的放射。反應(yīng)堆取出的廢料，具有強放射性。對低放射性水平的廢料，一般埋入土中，或者裝在特殊容器中；對高放射性水平的廢料需進行特殊處理，長期隔離。

核廢料的處理必須慎重，到2000年，美國放射性廢物中積累的放射性約209×109Ci，飲用水標(biāo)準(zhǔn)10－9Ci/L，這些放射性廢料可污染2×1014m3的水，即全世界淡水的2倍，全部水圈的1/8。有人設(shè)想將廢料埋入150～600m的鹽床中、送到太陽中或貯于南極冰帽中等。

發(fā)展核電最突出的問題是放射性廢物的污染和處理問題，核燃料后處理工廠廢物品種多，其中低放射廢水和廢棄物經(jīng)專門處理并檢測合格后排放，中度和強放射性廢液國際上多采用玻璃化、瀝青和水泥固化，以控制不進入天然水系。目前是將固化物用不銹鋼密封貯存。

2.

核聚變能

核聚變反應(yīng)燃料是從海水中提煉的氫的同位素氘。每1升海水中所蘊含的氘如果提取出來，發(fā)生完全的聚變反應(yīng)，能釋放相當(dāng)于300升汽油燃燒時釋放的能量。以此推算，根據(jù)目前世界能源消耗水平和海水存量，核聚變能可供人類使用數(shù)億年，甚至數(shù)十億年。1991年11月9日，歐洲的科學(xué)家在英國首次成功地進行了實驗室里的受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)試驗，從而揭開了核聚變能利用的序幕。核能是指由原子核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所產(chǎn)生的能量，它有兩種來源：一種是由重原子核裂變釋放出來的；一種是由輕原子核聚變產(chǎn)生出來的。核聚變是兩個或兩個以上的較輕原子核(如氫的兩種同位素氘和氚)在超高溫等特定條件下聚合成一個較重的原子核時釋放出巨大能量的反應(yīng)。因為這種反應(yīng)必須在極高的溫度下才能進行，所以又叫熱核反應(yīng)。據(jù)計算，每1千克核燃料完全裂變可以放出93.6萬億焦的熱量，相當(dāng)于3200t標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒放出的熱量。而每1千克熱核聚變?nèi)剂暇圩兎懦龅臒崃渴呛肆炎兯尫拍芰康?倍?？梢姾司圩兡苁且环N極具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉础?/p>

2006年5月24日，中國、歐盟、美國等7方代表在歐盟總部布魯塞爾共同草簽了《成立國際組織聯(lián)合實施國際熱核聚變反應(yīng)堆(ITER)計劃的協(xié)定》。這標(biāo)志著ITER計戈曠進入了正式執(zhí)行階段。ITER計劃是一個大型的國際科技合作項目。它的實施結(jié)果將決定人類能否迅速地、大規(guī)模地使用核聚變能，可能影響人類從根本上解決能源問題的進程，其意義和影響十分重大。與化石燃料相比，核能無空氣污染，無漏油污染，無酸性礦坑污水等；唯一缺點就是放射性污染，使用后的廢渣，也必須與環(huán)境隔絕，不能進入生態(tài)系統(tǒng)。

案例：2011年3月日本福島核事故給能源產(chǎn)業(yè)帶來巨大影響，促使核能政策轉(zhuǎn)變，核電站處于停擺檢查狀態(tài)，各方對核電走向展開激烈爭論。為了彌補核電短缺,短期內(nèi)日本通過增加火電滿足電力需求，長期內(nèi)將大力發(fā)展可再生能源，確保能源供給!鑒于日本的經(jīng)驗教訓(xùn)，世界各國對核能安全性展開了深刻檢查，一些國家已經(jīng)提出了“零核能”的計劃。對中國而言，應(yīng)該吸取日本的教訓(xùn)，確保核電安全，謹慎發(fā)展核電；確保能源供給，實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)多元化；建立能源危機管理體系，提高能源危機應(yīng)對能力。

日本的經(jīng)驗教訓(xùn)表明，核電規(guī)劃建設(shè)務(wù)必安全穩(wěn)妥，杜絕核電產(chǎn)業(yè)利益集團的形成，切實加強監(jiān)管體系建設(shè)。我國核電進入快速發(fā)展期，新上項目有過多過快傾向，特別是一些地方政府為了拉動GDP增長和制造政績，核電建設(shè)規(guī)劃過于超前，提高了潛在風(fēng)險。在確保安全的前提下促進核電發(fā)展，必須合理調(diào)整中長期規(guī)劃，積極穩(wěn)妥地制定建設(shè)規(guī)模。案例第四節(jié)新能源開發(fā)利用的環(huán)境影響

所謂新能源，一般是指在新技術(shù)基礎(chǔ)上加以開發(fā)利用的可再生能源。按照我國的實際情況，可分為下述五種：太陽能——太陽能的熱利用、光電利用和蓄能技術(shù)。生物質(zhì)能——能源植物、沼氣、生物質(zhì)氣化和液化。風(fēng)能——風(fēng)能發(fā)電、風(fēng)能動力及其他利用技術(shù)。地?zé)崮堋責(zé)岚l(fā)電、中低溫地?zé)崴睦?。海洋能——潮汐發(fā)電、波浪能發(fā)電及其他利用技術(shù)。

一般來說，上述新能源的能量密度低，品位低而且分散。除生物質(zhì)能、地?zé)崮芡猓€有隨機性和間歇性的特點。每種新能源又可按其開發(fā)利用技術(shù)分為若干類，下面結(jié)合我國情況，對每種能源就其主要應(yīng)用方面的環(huán)境影響進行討論。一.太陽能直接利用及其環(huán)境影響

太陽能是地球上生物得以生存的重要因素沒有太陽，星球溫度會下降—268攝氏度。太陽能是一種巨大的、廉價的、無污染的能源。由于地球緯度季節(jié)不同、晝夜輪換及其他原因，地面接收的太陽能量不同，每平方米的變化范圍在0～1100W之間。據(jù)我國700個氣象站實測，各地太陽能總輻射量約為3.3×109～8．4×109

J／m2，中值為5.9×109

J／m2，全年日照時間為2000～3300小時。西北部的新疆、甘肅、青海、西藏大部及內(nèi)蒙古一部分為太陽能豐富帶，我國太陽能資源是相當(dāng)豐富的。長期以來，在世界范圍內(nèi)太陽能的應(yīng)用發(fā)展不快，主要原因是太陽能的能流密度低，受緯度、氣候等自然因素影響大，目前大規(guī)模能量收集、轉(zhuǎn)換和儲存等問題沒有能夠完全解決。隨著科學(xué)技術(shù)進步、能源發(fā)展需要和環(huán)境保護的要求，各國在逐步擴大和加速太陽能的開發(fā)利用。

太陽能路燈在生活中的使用

通過一定的工藝過程，太陽輻射可轉(zhuǎn)變成熱和電。直接利用太陽能的設(shè)備有熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、太陽能集熱器、太陽灶等。太陽能的用途有采暖、空調(diào)、炊事、食品冷藏、材料高溫處理、干燥、抽水、照明等。近期主要用途是采暖和供熱，遠期主要用途是發(fā)電。太陽能利用對環(huán)境的影響可歸納為：a、沒有毒氣體和CO2排出，不污染大氣環(huán)境。b、占用較多的土地，發(fā)電能力為1兆瓦的中央接收式太陽能發(fā)電站占地3～4萬平方米，而1000兆瓦的核電站只占地50萬平方米。c、太陽能集熱系統(tǒng)吸收太陽能后，會影響地面、大氣的能量平衡，減少了地面、建筑物反射回空間的能量，大規(guī)模使用太陽能可能對局部氣候產(chǎn)生影響。d、巨大的集熱系統(tǒng)及聚光裝置影響景觀，改變建筑風(fēng)格和規(guī)范，增加造價，帶來其他新的問題。e、太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率低，需要進一步開發(fā)研究，提高轉(zhuǎn)換效率。f、目前電池材料生產(chǎn)的能耗太高，不宜盲目大規(guī)模生產(chǎn)。二、生物質(zhì)能與沼氣對環(huán)境的影響

生物質(zhì)能是指綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。光合作用能把太陽能轉(zhuǎn)化為貯存于綠色植物中的化學(xué)能，植物可再轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的碳源。地球上的生物質(zhì)能資源較為豐富，而且無害。地球每年經(jīng)光合作用產(chǎn)生的物質(zhì)有1730億噸，其中蘊含的能量相當(dāng)于全世界能源消耗總量的10～20倍，但目前的利用率不到3％。所以從廣義上講，生物質(zhì)能是太陽能的一種表現(xiàn)形式。目前很多國家都在積極研究和開發(fā)利用生物質(zhì)能。通常作為能源消耗的生物質(zhì)能包括薪柴、木炭、農(nóng)業(yè)殘余物(如谷殼、甘蔗渣、秸稈等)、能源樹、雜草、人蓄糞便，以及由上述物質(zhì)、農(nóng)產(chǎn)品及有機廢物通過一定工藝生產(chǎn)的醇類和沼氣等。

生物質(zhì)能發(fā)電流程圖

生物質(zhì)能屬可再生資源，通過植物的光合作用可以再生。生物質(zhì)的硫、氮含量低，燃燒過程中生成的SOx、NOx較少；生物質(zhì)作為燃料時，由于它在生長時需要的二氧化碳相當(dāng)于它排放的二氧化碳的量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零，可有效地減輕溫室效應(yīng)。生物質(zhì)能的主要利用及其環(huán)境影響有如下三個方面。

為解決大量森林植被破壞和滿足農(nóng)村對薪柴的需要，許多國家大量選育發(fā)展速生樹種。產(chǎn)于墨西哥的銀合歡，每年能提供木材50t／公頃(相當(dāng)于松樹的5倍)。我國的速生樹種有紫穗槐、泡桐等。發(fā)展薪柴林有顯著的生態(tài)效益。

某些樹種被稱為能源樹，如我國的油楠、南美的苦配巴，均能分泌出可直接燃燒的液體，該液體燃燒時無SO2污染。

利用柴薪林具有顯著的生態(tài)效益

速生薪柴林的生長周期很短，而且由于是作為經(jīng)濟林作物開發(fā)的，所以在種植地區(qū)無法形成山林所應(yīng)有的生態(tài)鏈，植被單一，對野生動物、植物、鳥類、昆蟲的生存環(huán)境造成巨大的破壞。速生薪柴林通常都具有較強的吸水、吸肥能力，常常使得速生薪柴林周圍的植物無法生存，破壞了植被的多樣性。由于其強吸水能力，熟知這種植物的人，通常給它一個稱號“抽水機”。在“抽水機”種植的地區(qū)，多年以后，常?？梢园l(fā)現(xiàn)該地區(qū)土質(zhì)松散，沙化嚴重。

用生物質(zhì)資源可生產(chǎn)甲醇、乙醇和生物柴油等液體燃料。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。酒精燃燒時，污染較小。

沼氣是一種可燃性氣體，最早發(fā)現(xiàn)于1778年，意大利物理學(xué)家沃洛塔在沼澤地發(fā)現(xiàn)，故名沼氣。一百年后，人們成功地利用了人工沼氣。

冬用沼氣池儲存氣體

沼氣是動植物有機體在微生物作用下，經(jīng)厭氧發(fā)酵分解產(chǎn)生的。利用農(nóng)作物廢料、樹葉、人畜糞便、生活有機垃圾及某些有機工業(yè)廢渣和各種廢水，可以生產(chǎn)沼氣。沼氣的主要成分是CH4，約占60％～70％；CO2占25％一40％，還有少量的H2S、N2、H2和CO。沼氣熱值為16～25MJ／m3，是一種優(yōu)質(zhì)的氣體燃料。

城市中發(fā)展大中型沼氣也有很好的綜合效益，可以利用有機廢液、糞便、生活污水及生活垃圾等。我國一些釀酒廠用酒糟清液生產(chǎn)沼氣。

生產(chǎn)和利用沼氣有著顯著的綜合效益，可代替薪柴彌補農(nóng)村能源的不足，保護了森林資源。沼氣與薪柴和煤炭相比，是一種更為清潔的燃料，減少了污染。厭氧消化生產(chǎn)沼氣為管理好有機廢物和廢水提供了手段，沼氣發(fā)生過程消滅了大量細菌病原體和有毒物質(zhì)，有利于環(huán)境和衛(wèi)生，有利于生態(tài)的良性循環(huán)。沼渣是很好的肥料，也可作為飼料，用于開展綜合養(yǎng)殖。使用沼氣關(guān)鍵是注意安全，當(dāng)沼氣與空氣混合含量達5％～15％時，遇明火會發(fā)生爆炸。沼氣氣體和廢水中含有少量的H2S，對環(huán)境有危害三、風(fēng)能利用及其環(huán)境影響

風(fēng)能是大氣沿地球表面流動而產(chǎn)生的動能資源。風(fēng)能是由太陽輻射的-IJ

,部分能量(約2％)轉(zhuǎn)變成的動力能。目前對地球表面可以利用的風(fēng)能尚無準(zhǔn)確的估計，有人認為每年有相當(dāng)于電力10～500億度的能量。風(fēng)能存在分散、間歇、能量密度不高和風(fēng)力不均勻等弱點，利用時要因地制宜。在遠離電網(wǎng)的缺電地區(qū)，年平均風(fēng)速超過4～5m／s時，利用風(fēng)能有較好的經(jīng)濟效益，可以用來發(fā)電、驅(qū)動抽水機、貯存能量等。

風(fēng)能資源決定于風(fēng)能密度和可利用的風(fēng)能年累積小時數(shù)。風(fēng)能密度是單位迎風(fēng)面積可獲得的風(fēng)的功率，與風(fēng)速的三次方和空氣密度成正比關(guān)系。據(jù)國家氣象局估計，我國可開發(fā)利用的風(fēng)能資源約為1.6億千瓦。按照風(fēng)能利用條件分為四級：一級為風(fēng)能最佳區(qū)，指一年當(dāng)中風(fēng)速在3m/s以上的時間超過5000小時，6m/s以上風(fēng)速的時間超過2200小時，風(fēng)能密度大于200W/m2的地區(qū)。這些地區(qū)包括西北地區(qū)克拉瑪依、敦煌等地及華北地區(qū)、東北地區(qū)、東部沿海。二級為風(fēng)能較佳區(qū)，一般風(fēng)能密度大于150W/m2。三級為風(fēng)能可用區(qū)，風(fēng)能密度大于100W/m2。四級為風(fēng)能貧乏區(qū)，風(fēng)能密度大于50W/m2。我國的四級區(qū)占全國總面積的1/3。

利用風(fēng)能發(fā)電并儲存能量

隨著全球能源價格的攀升和能源資源的匱乏，風(fēng)能市場得以迅速發(fā)展。自2004年以來，全球風(fēng)力發(fā)電能力翻了一番，2006年至2007年一年間，全球風(fēng)能發(fā)電裝機容量增長了27％。2007年已達到9萬兆瓦，到2010年已經(jīng)發(fā)展到16萬兆瓦。預(yù)計未來20～25年內(nèi)，世界風(fēng)能市場每年將遞增25％。隨著技術(shù)進步和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，風(fēng)能發(fā)電在商業(yè)上將完全可以與燃煤發(fā)電競爭。

“十一五”期間，中國的并網(wǎng)風(fēng)電得到迅速發(fā)展。2006年，中國風(fēng)電累計裝機容量已經(jīng)達到260萬千瓦，成為繼歐洲、美國和印度之后發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的主要市場之一。2007年我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模延續(xù)暴發(fā)式增長態(tài)勢，截至2007年底，全國累計裝機約600萬千瓦。2008年中國風(fēng)電裝機總量已經(jīng)達到1250萬千瓦，占中國發(fā)電總裝機容量的1％，位居世界第五。這也意味著中國已進入可再生能源大國行列。2008年以來，國內(nèi)風(fēng)電建設(shè)的熱潮達到了白熱化的程度。

到2010年底我國風(fēng)電累計容量超過4000萬千瓦，躍居世界第一。

截至2009年底，我國風(fēng)電累計發(fā)電量約為516億千瓦時，按照發(fā)電標(biāo)煤煤耗每l千瓦時350克計算，可節(jié)約標(biāo)煤1806萬噸，減少二氧化碳排放5562萬噸，減少二氧化硫排放28萬噸。同時，風(fēng)電的利用可起到防風(fēng)固沙的作用。但是必須看到，風(fēng)電質(zhì)量差，并網(wǎng)困難，能效需進一步提高；對大氣環(huán)流，尤其是地表污染物的擴散、遷移，有顯著影響。

四、地?zé)崮荛_發(fā)利用對環(huán)境的影響

地?zé)崮苁菑牡貧?nèi)部抽取的天然熱能，這種能量來自地球內(nèi)部的熾熱熔巖．并以熱力形式存在，是導(dǎo)致火山噴發(fā)及地震的能量。地球內(nèi)部的巖漿溫度高達7000℃，在距離地表80～100千米的深處，溫度會降低到650～1200℃。熱量會通過地下水的流動和熔巖的涌動傳遞至離地面1～5千米的地殼，熱力得以被傳送至離地面較近的地方。高溫的熔巖將附近的地下水加熱，這些被加熱了的水最終會滲出地面。運用地?zé)崮茏詈唵魏妥詈侠淼姆椒ǎ褪侵苯永眠@些熱量。地?zé)崮苁且环N可再生能源。

按照地球內(nèi)部深處溫度超過1000℃計算，它所造成的溫度梯度的平均值為25℃/km。溫度梯度和熱流高出平均值很多的地區(qū)就是地?zé)嶝S富區(qū)，約占陸地面積的10％。在一定技術(shù)經(jīng)濟條件下能被人類開發(fā)利用的部分地?zé)崮芰糠Q為地?zé)崮?。地?zé)豳Y源的儲量豐富，有人估計地殼表面3km以內(nèi)可以利用的地?zé)崮芫瓦_8.4×1020焦。

據(jù)估計，地殼表面3km內(nèi)的地?zé)崮転?.3×1020焦，接近全世界煤儲量的熱含量，按10％轉(zhuǎn)換為電能，相當(dāng)于五十年內(nèi)5800萬千瓦發(fā)電機組的發(fā)電量。人類很早以前就開始利用地?zé)崮?，例如利用溫泉沐浴、醫(yī)療，利用地下熱水取暖、建造農(nóng)作物溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖及烘干谷物等。但真正認識地?zé)豳Y源并進行較大規(guī)模的開發(fā)利用卻是始于20世紀。早在1904年意大利(拉德勒羅)就利用地?zé)嵴羝M行發(fā)電，直到現(xiàn)在其推廣應(yīng)用仍然進展緩慢。

印度尼西亞地?zé)岚l(fā)電前景廣闊

地?zé)崮苡懈烧羝?、濕蒸汽和熱水三種形式。干蒸汽溫度在150℃以上，屬高溫?zé)崽?，質(zhì)量高，但儲量少，可以直接用于發(fā)電。濕蒸汽溫度在90～150℃之間，屬中溫地?zé)崽铮杳撍蟛拍苡脕戆l(fā)電，故技術(shù)上要復(fù)雜一些。濕蒸汽田的儲能量為干蒸汽田的20倍。熱水儲量最大，溫度一般低于90％，屬低溫地?zé)崽?。我國地?zé)豳Y源分布面廣，150℃以上的高溫地?zé)崽镏饕植荚谖鞑?、云南西部和臺灣等地，100℃以下的中低溫地?zé)崽锉榧叭珖鞯?，以東南沿海為多。西藏羊八井地?zé)崽?，井?00米以下最高溫度為172℃，井口壓力0.3～0.5MPa。云南騰沖地區(qū)井深12m處溫度達145℃。臺灣的大屯火山區(qū)，井深1000m處溫度達294℃。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)條件下，中、高溫地?zé)崽锟捎糜诎l(fā)電，低溫地?zé)崽锟捎糜谌∨凸帷?997年，全世界地?zé)岚l(fā)電的容量為762.2萬千瓦。我國上世紀70年代就開始建試驗地?zé)犭娬尽Ｎ鞑匮虬司責(zé)犭娬臼俏覈畲蟮牡責(zé)犭娬?，目前裝機容量達到2.52萬千瓦。

西藏羊八井地?zé)犭娬敬罄淼責(zé)釃責(zé)岚l(fā)電對環(huán)境的影響有下列幾個方面：a、化學(xué)污染：地?zé)崴偷責(zé)嵴羝校性S多污染環(huán)境的礦物質(zhì)，含有CO2，SO2，H2S，NH3，Be

，有時還會釋放出放射性氡。個別地方的地?zé)崴锌赡芎蠥s(砷)和sb(銻)、汞之類有毒物質(zhì)，會對大氣和水體產(chǎn)生污染，需要進行適當(dāng)處理。最好的辦法是注入地下，不要排入水體。b、熱污染：地?zé)嵴羝臏囟群蛪毫Χ疾蝗缁鹆Πl(fā)電廠高，地?zé)犭娬緹崂寐实?，不?0％，冷卻水用量大于普通電站，會造成更多的熱污染，應(yīng)加以綜合利用。c、對土地的影響：建設(shè)地?zé)犭娬疽加么罅客恋?，破壞地表的植被，提取地?zé)崃黧w后容易引起地表下沉。d、噪聲的影響：高壓地?zé)嵴羝退咚賴娚鋾a(chǎn)生高達120dB(A聲級)的噪聲，且有高頻的特點。如安裝有效的消聲器，不會造成多大環(huán)境問題。

總之，地?zé)豳Y源比化石燃料污染小得多，比核能安全，是一種較清潔的能源。

五、海洋能利用對環(huán)境的影響

海洋儲藏了巨大的能量，主要指潮汐能、潮流能、海流能、波浪能、溫差能和鹽差能等，是一種可再生能源。這些能量蘊藏于海上、海中、海底，屬于新能源的范疇。由于海洋環(huán)境惡劣，能源密度小，給開發(fā)帶來了困難，且開發(fā)投資較大。目前關(guān)于海洋能利用的研究工作較少，開發(fā)程度較低，短期內(nèi)難以大規(guī)模開發(fā)利用。a、潮汐能。選擇海灣等有利地形，圍截出口建壩，蓄存漲潮海水是利用潮水漲落造成的水位落差產(chǎn)生的潮汐能可推動水輪發(fā)電機發(fā)電。1966年，法國在朗斯河VI建造了大型潮汐發(fā)電站，裝機容量24萬千瓦，年發(fā)電5億多度。我國可利用的潮汐資源約為2×107

千瓦，主要集中在浙江、福建沿海。目前我國已有8座潮汐電站在運行，裝機總?cè)萘?000千瓦，年發(fā)電量1000多萬度。我國的潮汐發(fā)電量，僅次于法國、加拿大，居世界第三位。

太陽和月球?qū)Τ毕挠绊?/p>

b、波浪能由風(fēng)能衍生而來，其能量和動力值得考慮，但尚未找到經(jīng)濟有效的利用途徑，其可利用的能量約2.7億千瓦。它不存在任何環(huán)境問題，對大氣、土壤、水質(zhì)均無影響；若合理利用，反而有利于港口區(qū)的保堤和安全拋錨。波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波浪高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比。雖然大洋中的波浪能巨大，但是難以利用，因此可供利用的波浪能資源僅局限于靠近海岸線的地方。波浪能是利用波浪的上下運動，推動浮簡內(nèi)的活塞以帶動渦輪發(fā)電機。我國已將此類發(fā)電機用于浮標(biāo)航標(biāo)燈，目前每臺容量僅幾十瓦。

海洋能發(fā)電

c、海洋溫差能又稱海洋熱能。可利用海洋中受太陽能加熱的表層水與深層較冷的水之間的溫差進行發(fā)電而獲得能量。在南北緯30o之間的海面，表層海水和深層海水之間的溫差在20℃左右；在南、北緯20o海面上，每隔15千米建造一個海洋溫差發(fā)電裝置，理論上最大發(fā)電能力達500億千瓦。赤道附近太陽直射多，其海域的表層溫度可達25～28℃；波斯灣和紅海由于被炎熱的陸地包圍，其海面水溫可達35℃；而在海洋深處500～1000m處，海水溫度卻只有3～6℃，其問蘊藏著豐富的能源。

目前很難估計海洋能的可開發(fā)程度。海洋能開發(fā)的環(huán)境影響方面，一般認為海洋發(fā)電起了消波器作用，可能干擾海洋循環(huán)和海洋一大氣的轉(zhuǎn)換運動，進而影響氣候。海洋溫差發(fā)電可能影響鹽分和熱量分配，局部會影響海洋生態(tài)。六、未來能源可燃冰及其環(huán)境問題

燃冰也稱甲烷水合物、甲烷冰(methaneclathrate)，最早發(fā)現(xiàn)于20世紀60年代，存在于海底沉積物或永凍土中，蘊藏量豐富。其組成為1摩爾甲烷和5.75摩爾水，該比例取決于甲烷分子“嵌入”的多少；密度約0.9g／cm3。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1L可燃冰固體平均包含168L的甲烷氣體。一旦溫度升高或壓力降低，甲烷會逸出；1m3可燃冰在常溫常壓下可釋放164m3天然氣及0.8m3淡水。可燃冰的分子結(jié)構(gòu)式為CH4·8H2O，呈白色固體，外形像冰，燃點很低，極易燃燒，同等條件下燃燒產(chǎn)生的能量比煤、石油、天然氣要多出數(shù)十倍，而且燃燒后不產(chǎn)生任何殘渣和廢氣，屬優(yōu)質(zhì)能源。

可燃冰的燃燒方程式如下：

CH4.8H2O+2O2===CO2+10H20(反應(yīng)條件為“點燃”)

可燃冰的形成須具備溫度、壓力和氣源三個基本條件，在0℃以上即可生成，超過20℃便會分解；在0℃時，只需3MPa大氣壓即可生成；海底富含碳的有機物沉淀經(jīng)生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源?？茖W(xué)家們稱可燃冰為“屬于未來的能源”,27％的陸地和90％的大洋屬潛在區(qū)域。據(jù)潛在氣體聯(lián)合會(PGC，1981)估計，永凍土下可燃冰資源量為1.4×1013～3.4×1016m3，資源總量為7.6×1018m3。但大多數(shù)人認為儲存在可燃冰中的碳至少有1×1013t，是當(dāng)前已探明的所有化石燃料中碳含量的2倍。如能證明這些預(yù)計屬實的話，可燃冰將成為未來一種儲量豐富的重要能源?？茖W(xué)家的評價結(jié)果表明，僅僅在海底區(qū)域，可燃冰的分布面積就達4000萬平方千米，占地球海洋總面積的1／4。目前，世界上已發(fā)現(xiàn)的可燃冰分布區(qū)多達116處，其礦層之厚、規(guī)模之大，是常規(guī)天然氣田無法相比的。有科學(xué)家估計，海底可燃冰的儲量至少夠人類使用1000年。

世界上海底可燃冰已發(fā)現(xiàn)的主要分布區(qū)域是大西洋海域的墨西哥灣、加勒比海、南美東部陸緣、非洲西部陸緣和美國東海岸外的布萊克海臺等，西太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千島海溝、沖繩海槽、日本海、四國海槽、日本南海海槽、蘇拉威西海和新西蘭北部海域等，東太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亞灣和秘魯海槽等，印度洋的阿曼海灣，南極的羅斯海和威德爾海，北極的巴倫支海和波弗特海，以及大陸內(nèi)的黑海與里海等。在美國東南沿海水下2700平方千米面積的水化物中，含有足夠供應(yīng)美國70多年的可燃冰。其儲量預(yù)計是常規(guī)儲量的2.6倍，如果全部開發(fā)利用，可使用100年左右。中國在藏北高原羌塘盆地開展的大規(guī)模地球物理勘探成果表明：繼塔里木盆地后，西藏地區(qū)很有可能成為中國2l世紀第二個石油資源戰(zhàn)略接替區(qū)。

大西洋海域的可燃冰

由于可燃冰在常溫常壓下不穩(wěn)定，因此開采可燃冰的方法設(shè)想有：熱解法、降壓法和二氧化碳置換法。1960年，前蘇聯(lián)在西伯利亞發(fā)現(xiàn)了可燃冰，并于1969年投入開發(fā)；美國于1969年開始實施可燃冰調(diào)查，1998年把可燃冰作為國家發(fā)展的戰(zhàn)略能源列入國家級長遠計劃；日本是在1992年開始關(guān)注可燃冰，完成周邊海域的可燃冰調(diào)查與評價。最先挖出可燃冰的是德國。從2000年開始，可燃冰的研究與勘探進入高峰期，世界上至少有30多個國家和地區(qū)參與其中。其中以美國的計劃最為完善，印度和日本的開發(fā)工作也走在了前列。全球只有美國、日本、印度及中國四個國家具有開采能力。

我國是世界上最大的發(fā)展中的海洋大國，能源十分短缺。我國的油氣資源供需缺口很大，從1993年開始轉(zhuǎn)變?yōu)閮暨M口國，能源對外依存度增大，能源安全問題嚴峻，因此急需開發(fā)新能源以滿足經(jīng)濟的高速發(fā)展。海底天然氣水合物資源豐富，其上游的勘探開采技術(shù)可借鑒常規(guī)油氣，下游的天然氣運輸、使用等技術(shù)都很成熟。因此，加強天然氣水合物調(diào)查評價是貫徹實施黨中央、國務(wù)院確定的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要措施，也是開發(fā)我國21世紀新能源、改善能源結(jié)構(gòu)、增強綜合國力及國際競爭力、保證經(jīng)濟安全的重要途徑。

中國對海底可燃冰的研究與勘查已取得一定成果，在南海西沙海槽等海區(qū)已相繼發(fā)現(xiàn)可燃冰的地球物理標(biāo)志BSR，這表明中國海域也分布有可燃冰資源，值得開展進一步的研究。同時，青島海洋地質(zhì)研究所已建立有自主知識產(chǎn)權(quán)的可燃冰實驗室并成功點燃可燃冰。2005年4月14日，中國在北京舉行中國地質(zhì)博物館收藏我國首次發(fā)現(xiàn)的天然氣水合物碳酸鹽巖標(biāo)本儀式；宣布中國首次發(fā)現(xiàn)世界上規(guī)模最大被作為“可燃冰”即天然氣水合物存在重要證據(jù)的“冷泉”碳酸鹽巖分布區(qū)，其面積約為430平方千米。按照國家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的安排，2006~2020年是調(diào)查階段，2020～2030年是開發(fā)試生產(chǎn)階段，2030～2050年，我國可燃冰將進入商業(yè)生產(chǎn)階段。

可燃冰的開采對環(huán)境有較大的影響，會改變它賴以賦存的溫度、壓力條件，引起天然氣水合物的分解。因此，在可燃冰的開采過程中，如果不能有效實現(xiàn)對溫度和壓力條件的控制，就可能引發(fā)一系列環(huán)境問題，如溫室效應(yīng)的加劇、海洋生態(tài)的變化以及海底滑塌等。天然氣水合物在給人類帶來新的能源前景的同時，對人類生存環(huán)境也提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。天然氣水合物中的甲烷，其溫室效應(yīng)為CO2的20倍。溫室效應(yīng)造成的異常氣候和海面上升正威脅著人類的生存。全球海底可燃冰中的甲烷總量約為地球大氣中甲烷總量的3000倍，若不慎讓海底可燃冰中的甲烷氣逃逸到大氣中去，將產(chǎn)生無法想象的后果。而且固結(jié)在海底沉積物中的水合物，一旦條件發(fā)生變化使甲烷氣從水合物中釋出，還會改變沉積物的物理性質(zhì)，極大地降低海底沉積物的工程力學(xué)特性，使海底軟化，出現(xiàn)大規(guī)模的海底滑坡，毀壞海底工程設(shè)施，如海底輸電或通訊電纜和海洋石油鉆井平臺等。天然可燃冰呈固態(tài)，不會像石油開采那樣自噴流出。如果把它從海底一塊塊搬出，在從海底到海面的運送過程中，甲烷就會揮發(fā)殆盡，同時還會對大氣造成巨大危害。為了獲取這種清潔能源，世界上許多國家都在研究天然可燃冰的開采方法。科學(xué)家們認為，一旦開采技術(shù)獲得突破性進展，可燃冰立刻會成為2l世紀的主要能源。

案例一：1954年美國貝爾研究所的PEARSON等3位科學(xué)家在美國首次研制成功了實用的單晶硅太陽能電池，從此誕生了將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技術(shù)。20世紀70年代，發(fā)