能源利用与保护

能源是指可能为人类利用以获取有用能量的各种来源，如太阳能、风能、水能、蒸汽、化石燃料及核能、潮汐能等。能源是实现国民经济现代化和提高人民生活水平的物质基础。人均能源消耗量是衡量现代化国家人民生活水平的主要指标。但大量消耗能源的结果，不仅使环境付出了巨大的代价，而且对后代能源的供应构成威胁。

　 （一）能源的分类
　 人们从不同角度对能源进行了多种多样的分类，如一次能源和二次能源，常规能源和新能源，可再生能源和不可再生能源等等。
　　一次能源是指从自然界直接取得，而不改变其基本形态的能源，有时也称初级能源。二次能源是经过加工，转换成另一种形态的能源。常规能源是指当前被广泛利用的一次能源，新能源是目前尚未广泛利用而正在积极研究以便推广利用的一次能源。可再生的能源是能够不断得到补充供使用的一次能源；不可再生能源是须经地质年代才能形成而短期内无法再生的一次能源，但它们又是人类目前主要利用的能源。

　 根据能源消费后是否造成环境污染，又可分为污染型能源和清洁型能源。如煤炭和石油类能源是污染型能源；水力、电力和太阳能等是清洁型能源。

　　（二）世界能源消耗情况
　　1、世界能源消费情况概述

　 自本世纪50年代以来，随着工农业生产的迅速发展和交通工具数量的增加，世界能源消耗速度急剧增加，尤其是发达国家，个人能源消耗水平越来越高，造成发达国家能耗很大。能源消耗最多的是美国，按人均能耗来计算，1986年美国人均耗能是发展中国家的34倍，是世界平均耗能的5倍。反映出世界能源消耗的极端不平衡，80年代只占世界人口23%的发达国家却消耗了世界能源消耗量的77%。我国人均能耗是最低的。1980年为0.61t/人，1986年增加到0.76t/人。而美国为9.43t/人，日本3.62t/人和英国5.33t/人。

　 从能源结构上看，石油是目前世界上消耗最多的能源，这是由于发达国家工业发展很快，石油消耗量很大，致使石油消耗比例增加，改变了60年代前以煤为主的能源结构。特别是美国和日本等国。但第三世界国家如中国、印度等还是以当前世界能源是以化石能源为主，而对核能和水力能的消耗比例，即使在发达国家也不高。

　 虽然，自1972年以来工业化国家的能耗程度(指能源消耗与国民生产总值之比)有所煤为主，1986年我国煤炭消耗占总能耗的75.8%，印度占67.8%。下降，但是，由于人口增长和发展中国家能耗的需求，世界平均能耗强度仍在继续上升。能源消耗指数从1980年到1989年增长了17.8%，达103.3亿t标准煤。

　 （三）我国能源利用特征

我国能源生产和消费的特征包括：一是50年代石油靠进口，60年代自给，70年代煤炭、原油和石油制品均有出口，直到近年，石油制品再度进口；二是以煤为主的能源结构面临严峻挑战，1986年我国能源消费结构是煤炭占66.03%，石油占17.06%，天然气为2.26%，水电为4.65%。我国是最大的煤炭消费国，这给环境造成严重污染，给交通运输带来严重的困难，因此能源结构急需改善；三是农村居民的生活所需能源以生物质能为主，严重破坏生态环境；四是人均能耗低而单位产值能耗高，因而，能源利用率急待提高。能源利用现状可归纳为：
　　1、能源丰富而人均消费量少

　 就消费的绝对量来说，仅次于美国和前苏联，居世界第三位。但由于我国人口众多，人均占有消费量只有840kg，是美国的1/9，加拿大的1/11，只相当于世界平均水平的40%。

　　2、能源构成以煤为主、污染严重

　　煤炭在我国90年代一次能源中占70%以上。全国直接燃烧煤炭总煤耗量的84%，与世界能源构成相比，我国煤炭的比重比世界平均水平高一倍以上。以煤炭为主能源是我国大气污染严重的主要根源。据历年的资料估算，燃煤排放的主要大气污染物，如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等，总量约占整个燃料燃烧排放量的96%。其中燃煤排放的二氧化硫占各类污染源排放的87%，粉尘占60%，氮氧化物占67%，一氧化碳占70%。燃煤对我国城市的大气污染作用尤为突出。

　　3、工业部门消耗能源占有很大的比重

　 与工业国家相比，我国工业部门耗能比重很高，而交通运输和商业民用的消耗较低。我国的能耗比例关系反映了我国工业生产中的工艺设备落后，能源管理水平低。

　　4、农村能源短缺，以生物质能为主

　 我国农村使用的能源以生物质能为主，特别是农村生活用的能源更是如此。在农村能源消费中，生物质能占55%。目前，一年所生产的农作物秸秆只有4.6亿t，除去饲料和工业原料，作为能源仅为43.9%，全国农产平均每年大约缺柴2～3个月。

　　 （四）能源利用对环境的影响

　　 通常，任何一种能源的开发和利用都给环境造成了一定的影响。例如：水能开发利用可能造成地面沉降、地震、上下游生态系统显著变化、地区性疾病(如血吸虫病)蔓延、土壤盐碱化、野生动植物灭绝、水质发生变化等等；地热能的开发利用能引起地面下沉，使地下水或地表水受到氯化物、硫酸盐、碳酸盐、二氧化硅的污染，水质发生变化等等。在诸多的能源中以不可再生能源引起的环境影响最为严重和显著，它们在开采、运输、加工、利用等环节都会对环境产生严重影响。它们给环境带来的问题主要有以下几方面：
　　1、城市大气污染：一次能源利用过程中，产生大量的CO、SO2、NOX、TSP及多种芳烃化合物，已对一些国家的城市造成了十分严重的污染，不仅导致对生态的破坏，而且损害人体健康。欧盟每年由于大气污染造成的材料破坏、农作物和森林以及人体健康损失费用每年超出100亿美元。我国大气污染造成的损失每年达120亿元人民币。如果考虑一次能源开采、运输和加工过程中的不良影响，则造成损失更为严重。以采煤而言，世界每采1万t煤，受伤人数为15～30人，破坏土地200hm2(露天矿)，排出矿坑废水达10万t。
　　2、矿物燃料的燃烧，使大气CO2浓度增加，温室效应增强

　 工业革命前，大气中的CO2按体积计算是每100万大气单位中有280个单位的CO2。之后，由于大量化石能源的燃烧，大气CO2浓度不断增加，1988年已达到349个单位，如果大气中CO2浓度增加一倍，全球平均表面温度将上升1.5～3℃，极地温度可能上升6～8℃。这样的温度可能导致海平面上升20～140cm，将对全球许多国家的经济、社会产生严重影响。

　　3、酸雨：化石能源的燃烧产生的大量SO2和NOX等污染物通过大气传输，在一定条件下形成大面积酸雨，改变酸雨覆盖区的土壤性质，危害农作物和森林生态系统，改变湖泊水库的酸度，破坏了水生生态系统，腐蚀材料，造成重大经济损失。酸雨还导致地区气候改变，造成难以估量的后果。

　　4、核废料问题：发展核能技术，尽管在反应堆方面已有了安全保障，但是，世界范围内的民用核能计划的实施，已产生了上千吨的核废料。这些核废料的最终处理问题并没有完全解决。这些废料在数百年里仍将保持着有危害的放射性。

　 （五）、未来的能源利用
　　 1、未来的能源利用政策

　 目前全世界以煤为主的化石能源至少还要维持人类二三百年的需要，但如果核能利用的技术得到解决，则现在的能源可供全世界消耗二三百万年；而所谓能源危机的悲观前景也就消失了。但是，可供人类消耗的能源，包括太阳能，都是受到当时当地许多具体条件的限制的，难以作到随意供应。因此有必要慎重考虑人类在与自然界进行质能转换时，尽量降低不可再生能源的消耗速度；充分利用可再生能源以促进其循环再生；同时减少能源消耗对环境的危害，以达到人类对于自然环境的持续利用。未来的能源政策以可再生能源为基础，提高能源利用效率，节约能源，缓解能源供求矛盾，减少环境污染的重要途径。

　　2、利用生态学原理解决未来能源

　 生态学的基本原理和理论思想是自然保护的理论基础，利用生态学原理来解决能源问题的基本思想有以下几个方面：

　　 1) 控制人口，减少能源消耗。自然生态系统规律揭示了任何物种发展过快或能量消耗过多，势必引起该生态系统的崩溃。人口增长过快，同样也加速了对能源消耗，特别是缩短了化石燃料的耗竭时间。因此，控制人口增长和能源的个人消耗，可以起到使人类生态系统能耗与环境供给相协调作用。

　 2) 太阳能是重要的能源。自然生态系统所需的全部能量均来自于太阳能，即使目前使用的化石能源也是一种过去储存的太阳能。太阳能的利用具有一定的优越性；一是用不尽的可再生能源；二是一种清洁能源，减少环境污染。既无毒气体排出，也无可能影响地球气候的CO2排出。

　　 3) 多渠道解决能源平衡。生态学告诉我们，稳定的食物
网，其能量流动是多通道的，对于人口异常集中，生产高度发展和生活追求高标准的现代人类社会，更不可能有任何一种能源可以独自满足这个庞大的能量需求，而需要多种能源同时并用。不但要直接利用太阳能，而且也要间接利用诸如水电、风能、潮汐能、生物质能、地势能等等可再生能源，只有这样，才能满足对能源的需求，并使环境污染和破坏降到最低限度，保证人类社会稳定地向前发展。

　　4) 充分利用能源并减少浪费。任何生态系统中能源的利用是充分的并没有丝毫浪费。提高能源利用效率减少浪费是未来能源的关键。我国能源利用率约30%，发达国家为40%以上，美国为57%。因此，能源的利用具有极大的“能效”潜力。如热电厂的余热可以为其它工业和居民区使用，使热利用率提高，如若排入环境，不仅是浪费，而且能引起热污染。