能源开发利用引起的环境污染问题有哪些？

Answer 1

随着经济的持续增长，能源引起的环境问题日益受到重视。按照人类开发利用能源活动作用于周围环境所引起的环境质量变化，将环境污染问题分为以下三大类。

1．对大气环境的影响

大气环境是指生物赖以生存的空气的物理、化学和生物学特性。能源开发利用过程排出的CO2、SO2、CO、NOx（氮氧化物）等有害气体可改变原有空气组成，并引起污染，造成全球气候变化。燃烧煤炭、石油、天然气等化石燃料，会导致二氧化碳排放量增加，加剧“温室效应”，同时排放的二氧化硫和氮氧化物会形成“酸雨”，破坏森林植被，造成土壤酸化、农业减产。燃煤造成的粉尘、烟雾等对人体呼吸系统和自然景物都有不利的影响。

1）空气污染

空气污染的主要污染物有SO2、CO2、NOx（氮氧化物）和烟尘等。

(1)SO2:

我国SO2污染物85%来自燃煤，其余的来自炼油厂、冶金工业和自然界。在大气中的SO2会转化为SO3，成为硫酸气溶胶或硫酸根，并再化合为硫酸盐。这些污染物弥散在大气中，可减少农作物的光合作用并使植物产生病变；形成酸雨，导致河水酸度增加、土地酸化；SO2和粉尘在冬季早晨还会形成烟雾，直接影响人们的健康。同时，SO2对金属，特别是对钢结构的腐蚀，每年给国民经济带来很大的损失。

(2)CO2:

地球上植物和动物的呼吸作用可使CO2和O2的循环达到平衡，但由于全球人口的增加和工业的发展，烧去了大量含碳矿物燃料并生成CO2，再加上滥伐森林，结果使全球大气中的CO2含量正以每年0.4%的速率增加。按此速率增长，预计会出现由于温室效应而引起的全球气候变暖，导致世界降雨分布量变化，使两极冰雪融化、海平面上升。

（3）NOx（氮氧化物）：

NOx是高温燃烧过程中的产物，如排烟中产生的NOx。NOx会形成光化学烟雾，这种污染对人体健康极为不利。

（4）烟尘：

燃烧煤炭时，烟尘的排放量最大，分别是燃油和燃气的6.15倍和9.76倍。当烟尘的颗粒直径在5～10μm（PM10）时会直达人的支气管区，而直径小于5μm的微粒可以到达人的肺泡区，导致人的心血管疾病和哮喘病增加。

2）温室效应

由于大气中的CO2容易吸收长波辐射，所以太阳的短波辐射可以透过大气层射入地面，而地面温度增高所放出的长波热辐射却被大气中逐年增加的CO2气体吸收，无法逸散出高空，地球就像盖上了一层“厚厚的毯子”，处于“温室”之中，这就是所谓的“温室效应”，如图1.5所示。

图1.5　温室效应示意图

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。首先，全球气候变暖会引起地球两极部分冰雪消融（图1.6），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。一部分沿海城市可能被迫迁入内地，大部分沿海平原将发生盐化或沼泽化（图1.7和图1.8），不适于粮食生产。同时，海平面的上升也将会给江河中下游地区带来灾害，造成江水水位抬高、泥沙淤积加速、洪水威胁加剧，使江河下游的环境急剧恶化。其次，全球气候变暖将导致全球气候变化出现异常，使某些地区出现干旱，某些地区降雨量增加，海洋风暴增多，飓风力量增强，风源向北扩展，出现频率也将提高，自然灾害加剧。再者，全球气候变暖使得地球上的病虫害增加，还会引起和加剧传染病的流行，使以前的致命病毒复活，威胁人类健康。

图1.6　冰雪消融

图1.7　盐化

图1.8　沼泽化

3）酸雨

酸雨是大气受到污染的一种表现，其成分极其复杂，含有多种无机酸和有机酸，但绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。酸雨的形成是一种复杂的大气化学和物理现象。能源在燃烧时，首先产生酸性气体，酸性气体经化学反应后形成酸性物质。酸雨的形成如图1.9所示。

图1.9　酸雨形成示意图

酸雨可溶解地面中的矿物质，供植物吸收。但如果酸度过高，pH值降到5.6以下时，就会产生严重危害。它可以使大片森林直接死亡（图1.10），农作物枯萎（图1.11）；也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化；而且还可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，进而毒害鱼类；加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程（图1.12）；危及人体健康。

图1.10　酸雨危害森林

图1.11　酸雨危害农作物

图1.12　酸雨危害文物古迹

2．对生态环境的影响

生态环境是指与人类密切相关的，影响人类生活和生产活动的各种自然力量的总和。能源引起的生态环境问题是指人类为其自身生存和发展，不合理地开发利用能源的过程中所造成的生态破坏，具体包括对动物、植物、微生物、土地、矿物、海洋、河流等天然物质要素以及地面、地下的各种建筑物和相关设施等人工物质要素的负面影响。滥伐森林烧柴、过度采集薪草、乱采滥挖矿产造成的生物多样性减少、水土流失、土地退化和沙漠化等都属于能源开发引起的生态环境问题。

化石能源的开发对生态环境造成的影响不可忽视。煤炭开采会引发矿区土体坍塌、地表沉陷（图1.13）、地质灾害、洗煤水污染（图1.14）等；煤矿大量抽排地下水，会引发地下水位下降，导致居民和牲畜发生水荒，进而造成土地贫瘠和植被破坏。陆地石油生产时，产油区地面上的油井、集输站等生产设施如果发生原油泄漏，这些石油类物质进入土壤会造成污染。水利资源开发不当也会造成库区淹没、农田毁坏。开矿产生的重金属被植物叶面、土壤和水产品吸收后，通过食物链进入人体，严重危害人类的健康。核能则会产生放射性污染（图1.15）。生物质能的过度采集和砍伐会导致森林植被破坏，造成水土流失加剧，土壤沙化，土地肥力减退，农作物减产等，最终陷入能源短缺和生态破坏的恶性循环。

图1.13　地表沉陷

图1.14　水污染

图1.15　核能产生的放射性污染

3．对人居环境的影响

人居环境主要指人类工作劳动、生活居住、休息游乐和社会交往的空间场所。能源开发利用引起的人居环境问题是指能源的开发和利用干扰了人类生活的空间场所，造成居住环境偏离人们理想中的居住环境。破坏大气环境和生态环境最终都会导致人类生存环境的恶化。