能源与环境（2）-文章-中国环境生态网

各种能源的其它环境影响

就以燃煤而论，开采时要控出相当多的废碎石，还有矸石，我国约占采煤量的１０％，已占地1300KM²。矸石中的硫化物缓慢氧化发热，如散热不良或未隔绝空气就会自然，目前有９％的矸石堆正在自然，释出二氧化碳、二氧化硫及其它有害物质。为防止矿井中“瓦斯”积累爆炸，就要排风，排出大量甲烷（瓦斯）及氡。近代已有先从煤层中抽出甲烷加以利用的技术，我国的利用率约７％，现在排瓦斯^_４Ｍ３每吨煤（总量占天然气产量的１／３）。抗采多须抽水，约1.5吨水每吨煤。矿井水多受到矸石煤及其中杂质的污染。控出的煤与石也能污染地面水。此外采空区还会塌陷（平面区为２Ｍ^２每吨煤）。我国约人均（直接间接）年耗煤１吨，所以五口之家所需煤如采自平原就每年塌陷１平方米。至今在产煤区土建施工时还会遇到不知何朝代挖开的小坑道，需要填埋补救。

以上除甲烷与自燃外，其它采掘业也有类似问题，但为产生同等的能量铀的采掘量就小得多，不过其尾矿释氡需作专门处理。

煤矿可能伴生硫砷铬镉铅汞磷氟氯硒铍锰镍及镭铀钍等元素与苯并芘之类的有机物。燃烧中进入气灰或渣，有的部分分解。排气中主要是二氧化碳也有些一氧化碳，燃料中的硫大部分化作二氧化硫，对酸雨作出贡献。还有氮、氧化物、除氧化了燃料中氮化物外还氧化了空气中的氮，炉温愈高，氮氧化物愈多。每吨煤13KG的烟尘，还有氡也随气体排出。有些场合如炼焦还会排出苯并芘。由于烧去了碳，灰渣中杂质的浓度将增高很多倍，经过煅烧与粉碎，有害物质可能变为更容易进入水或空气的形态。按“老规矩”任意堆放或弃入水体，也增加了环境的负担，以至火电站释出的放射性物质都比核电站多。

缓解的办法，二氧化碳只能靠提高利用效率与节能；其它有害物质在燃烧前可采用洁净煤技术，先去掉无用有害杂质杂物，不把它们输来运去又烧又炼。燃烧中例如用沸腾床加石灰以固定硫，选用适当炉温以减少氮氧化物。家用亦以型煤为宜，燃烧后应设高效气体净化系统并精心保持其效能。我国电站过去气体净化能力较差。灰渣应予合理利用或处置，关键在于按成份与含量区分对待，有的可用作民用建材，有的只限用于特定场合，有的必须专门处置。

采油，尤期是注水采油，也会影响地面升降。所注水可能在地下受到污染，有时甚至有少量放射性物质聚集在采油管道的某些部位。采炼中为了安全，“放天灯”烧掉废气，有的还有浓烟，有一定环境影响。储运中的燃爆与泄漏可引起严重环境污染，几次海上漏油事故不仅污染海滩还危及海洋生物。油罐车损坏，油流入下水道引起多处火警的事也发生过。燃烧中产生的二氧化大比煤略少，氮氧化物与煤相似。二氧化硫为主要排放物，特别是高硫油。

我国车用油中石油的一半多（世界为４０％），汽油约四分之一。在内燃机中，压缩汽油空气混合气阶段果气体提前燃爆，就将妨碍飞轮顺转，引起震爆（噎），通常在油中搀入少量剧毒的乙基铅来提高抗噎性能，称为加铅汽油。汽车排气除前述燃气产物外还有铅污染。近代炼油技术已能产出足够的无铅汽油。同时还要要严格限制排气中的有害气体。目前我国尚未推行无铅汽油。

天然气除燃烧产物外，还有使用与传输中甲烷的损失与泄漏。其中还有一些氡随之进入室内。

生物质燃料原属再生能源，金属元素很少，但在较差的炉灶中燃烧，易生一氧化碳、烟及有机化合物。如果烟囱排烟能力差或处于严寒地带室内换气不良，室内有害物质可达很高浓度，从图７可见，发展中国家农舍中远高于世界卫生组织导规，而发达国家居室中浓度就低得多。使用沼气不仅方便，而且可制造农家肥，比较有利。

各种能源中电力是控制方便易于传输的。用燃料或核能经热机发电，热效率是有限的，总有相当发电量的一倍到两倍多的热能要就地耗散，可用冷却塔或传给水体。冬季可能利用余热，夏季就会成为热污染。水体的温升应严格限制以防发生有害生态影响。输电效率高，但也要防止使人受到过强的电磁场，电晕放电产生离子也会有不良效应。配送电用的电力电容器含多氯联苯，包裹蒸汽管道用的石棉，退役不用时如不妥善处置也会造成严重污染。

让水力能源白白流失是很可惜的，水力发电效率高，产生的少量热能影响很少。但为较充分的利用发电容量，就得建水库，就得考查期寿命与安全。尽管筑坝应该是成熟的技术，但也发生过若干次惨重的溃坝或溢水事故。如果上游水土保持不佳，水库被淤积，不能发挥应有效益的亏我们也吃过。我们受过盲目围湖造田带来的生态灾害，而改林地耕地草地为湖，也须认真分析其生态后果，尽管淡水中可达相当高的初级生物生产力，但水力水库恐难于达到，养鱼也需投饲。如果生产力低于原有陆地，则相当于排放二氧化碳。经济得失也要算帐，是否影响鱼类洄游繁殖，对某些寄生虫疫区增减，对航运的影响，均有待分析。回答这些问题恐比计算发出的电量要难得多。

太阳能热水器、太阳灶等低级利用，作为节约生活燃料的辅助手段，是很有效的。集热热机发电，主要技术是成熟的，除需排出余热与占地面积较大外，未见重要环境问题。太阳能电池，制造中会有一些有害物质，使用时似无特殊困难。在人造地球卫星上业已成功使用。在地面上主要是造价与寿命的问题。面储能设备配套。目前初级生物生产力只占到达地面太阳能的千分之一。高级农业林业仅达全年日照的百分之一上下。哪怕太阳能发电的效率仅百分之几，也将比燃烧生物质（或用乙醇）再发电效率高出１０倍，沙漠荒滩野岛均要利用，应予重视，加速开发。

帆船早已利用了风力。在风务条件好的地区风力提水，也是节省燃料的补充能源。风力发电也很有前途。联入供电网或配以储能装置可降低风力不稳的影响。此类设备应有小风能发电，大风吹不坏的自控能力。

地热利用中，温泉水中会溶有石中的有害物质，特别是高温温泉流出后，随温度与成分的变化，可能集聚在水流或系统的某些部位。氡是其中一项，有的温泉浴室确实氡浓度偏高。地热发电目前效率不高，而且特殊地点才适用，它也会带出地下有害物质，如循环注水当可缓减此弊。

其它可再生能源，尚在开发中，有的已知环境影响不大，有的因地而异，有的尚待研究，兹不例举。

关于废物

人类的活动，对环境的影响，很多来自废物。物本来是用之为宝弃之可以成害的。人们对待有害物质，为了控制与管理，对环境介质如空气、水、土壤中的有害物质的浓度多规定了管理限值。因为天然的绝对纯的介质也是罕见的。有些微量元素是生物所必需的，但多了还是有害的。在浓度限值下应不引起对人的急性损伤，有害的远后效也应轻微（证明绝对无害的是很费力的）到人们不足介意。有时就只能分出优中劣等几个浓度水平。传统的办法一是消毒解毒，用化学变化（包括燃烧）把有毒物质分解为确实无害的物质，焚烧某些塑料还会产生有毒气体。灭菌是对细菌的无害化手段。二是排入环境介质指望有害物质在环境条件下“自净”。有些物质确实能无害分解，而的DDＴ、塑料就不易分解而成害。另一招是用清洁的介质来稀释，但介质是有限的，地面地下淡水为每年十万分之三，不加限制地你排一些我排一些，加在一起浓度就很可观了，结果是释而不稀。海水量最大，而地面径流带着污染物不断排入海中，由海面蒸发的却是纯水，日积月累，海洋生物也将受不了。人类虽不喝海水但吃海产品吃海盐，归根结底还要受害。

有害物质进入了环境其命运就由不得你了。排出毒性较低的甘汞不能保证它不转化为升汞，而且已知在环境中，细菌可把汞转化为毒性最大的有机汞。稀释可降低浓度，但某些生物活动，可能浓集有害物质并可能使之进入食物链。

随着有害物的增加，对固体废弃物堆放填埋等传统办法就会不够有效，不能防止它们转到其它环境介质特别是水体中去。这些废物的处置已成为困难迫切而受到严重关注的问题。有的国家想把有害废物用船运到发展中国家去，对方发觉了不允许入境，结果这条船天地不容，在地中海转了好多天，最后只好得到允许返回本国。我国也遇到过“洋垃圾”企图入境的事，多数是发觉了勒令返回。

另一途径是浓缩，如果还是废物，也要把它置于人类的有效控制下与生物界严密隔绝。可以把它制成不易散失的形态，装入密封的容器，保存在多重的可靠的工程设施内。最长远的办法是选用经受过地质年代考验的地质构造或盐矿，在其深处构筑牢固的工程设施，再把有害物质做得和玻璃或岩石一样坚固。可以设计得即使其中几道屏障失效有害物质仍不会逸出。所以对有害废物不是束手无策，而是如何做得更牢固耐久更经济有效。

图９画出了煤电与核电所需燃料与所生废物的量。由于比例尺同，煤灰中有害物质约略等于核电低放废物的量。由于废物量本来较少，而作为先进技术核能又道当其冲地面临高毒废物的有效处置问题。而且对寿命较短的放射性物质浓缩保管更有优点。（更积极的办法是分离出长寿命放射性物质，费点事使之变为短寿命并尽量使之释出能量以缩短保管时间不留遗患。这种方法按当前技术水平还是现实的）将来核能在这方面的经验也会在不同程度上用于其它高毒物质。正像约４０年前核工业首先用气象学于环保，后来得到普遍推广一样。

处理这类问题务求周密慎重。从道义上讲，我们无权借口将来总会有办法解决，而把困难与灾害留给后代，也不能吃尽用光，让我们的后代只能在博物馆见到煤和原油。但也不必把他们设想成能力那样强而又那样愚蠢，干出我们已通过种种方法和文档告诫他们万万不要作的蠢事。总之，高毒物质处置并不是核能独有的，也不会成为核能发展的颠覆性障碍。

我们需要更好地发展与利用能源，来提高生产效率与生活质量，但如不注意限制与缓减与之伴随的气候与环境影响，则将造成损失与降低生活质量。所以需要深谋远虑的筹划与周密考虑。古代人影响自然的能力弱，所以苏轼讲“唯江上之清风与山间之明月，……取之无禁用之不竭，是造物者之无尽藏也，”而近代人类的无远虑的活动却可使有风不清有月不明，必须认真对待。

结语

人类，特别是发展中国家，需要增加能源以保证生存和发展，但增加是有限度的，开源之外更要立足于节流。以往一些工业化国家的能源浪费是既不可取亦不可行的。

各种能源都是太阳辐射的很小的份额，几能利用者，均宜予以一定程度的利用，再让它耗为热能，辐射出去。每一种能源的不同方案对环境的不利影响亦轻重不同，应采用环境影响小的方案，有通盘优化。

燃用化石燃料是吃老本，而它们更是宝贵的化工能源。对化石燃料的依赖不可能持续下去。温室效应需要认真对待，再生能源与先进核能应及早开发。

有效的能量储存技术是开发不稳定能源与扩大可移动能源的重要环节。

对能源的功效与环境影响要考察其全过程（如核燃料循环），包括建造与退役所需的资源与能量，在达到稳定的平衡的市场价格前，其当前费用未必能反映所需人力物力的价值，更不能反映其环境危害，特别是“外部”代价。目前对不同能源的分析的深度也不同，对待环境问题的“习惯”也不一样，比较时应当心中有数。

人类活动对气候的影响也受到关注。目前人类利用的能源只占太阳辐射能的很小的份额，等到人类掌握了大量的方便的“无害”的能源，也还要合理节能。因为过量热污染也会影响气候（增加额外热功率１％地面均温约增0.7摄氏度）。

与能源有关的各种后果的研究有待加强，除追踪污染的来踪去迹，分析考察生态变化外；还有些方面也要开展研究，例如如何根据微小的变化排除其他因素的影响作出可靠的预测，局部的微小变化能否诱发较大的激烈变化（如暴雨台风等），弄清楚这类问题将有助于防止数以亿万元计或无可挽回的损失，也可防止在不必要的地方浪费资源。

能源发展的通盘规划与大型能源建设项目，是涉及许多方面的高度综合性的问题，而不仅是卖买两方的事，不能以为只有那些直接参与工程建设的才是内行，别人全是“外行”。关于这个问题前苏联科普作家伊林早在４０年代就已讲得很清楚。

我们只有一个地球（至少目前如此）！要学会慎重地对待它。