第二章 环境问题与环境污染
第一节 人类面临的环境问题
环境问题是指由于自然或人类活动使环境质量发生变化，从而带来不利于人类生产、生活和健康的结果，其重要特点就是从局部地区的环境污染向全球性环境问题发展。当前人类面临的环境问题很多，很难区分哪些是最重要的。本章把主要的环境问题划分为全球（大气）环境问题，
生态环境问题及社会环境问题三部分分别进行介绍。
一、社会环境问题
20 世纪以来，全世界发生了三种影响深远的变化：①社会生产力的极大提高和经济规模的空前扩大，创造了前所未有的巨大财富；②全球人口爆炸性增长，一个世纪人口翻了两番；③随之出现了生产和生活资料短缺、环境污染、以及生态系统破坏等一系列环境问题。这些变化加剧了人类与自然界之间的矛盾，对人类自身的生存和社会经济持续发展构成新的障碍。其中，人口剧增是矛盾的最主要方面。
1,人口剧增
人口急剧增加是当今世界面临的首要环境问题。据统计，世界人口在 1830 年为 10 亿,1930
年为 20 亿,1960 年为 30 亿,1975 年为 40 亿,1987 年 7 月 11 日为 50 亿,1999 年 10 月 12 日，
世界人口已达到 60 亿。从人类 200 多万年历程中人口达到 10 亿，到目前超过 60 多亿的短短 170
年时间，每增加 10 亿人口的时间分别为 100 年,30 年、15 年和两个 12 年。目前世界人口仍以每年 8000 万的速度增长，其中发展中国家速度更快，是发达国家的 2 倍以上。
中国是世界上第一人口大国。 20 世纪初，我国的人口不足 4 亿，到 50 年代初为 4.5 亿，现在人口已经超过 13 亿。我国在 50 年代初鼓励生育，到 1974 年人口增长到 9 亿，平均每 5.3 年增加 1 亿。在实施计划生育的国策后，人口的增长速度明显减缓，平均每 7 年增加 1 亿，同期我国的经济发展高速增长。可见，控制人口增长是经济持续发展的有效途径之一。
人口急剧增加导致人口与环境之间的严重失调，加剧了人类与自然界之间的矛盾。
首先是人口增加导致人类对自然资源的需求急剧增大，加剧了资源供需矛盾。自然资源是人类生存发展不可缺少的物质依托和条件，但是地球上的许多自然资源是有限的、不可再生的或需要很长的更替时间，其承载能力受到一定的制约。随着全球人口的增长和经济的发展，全球资源匮乏的危机与日俱增，如土地不断减少和退化、粮食短缺、森林减少、淡水严重不足、生物多样性减少、以及某些矿产、能源濒临枯竭等。
以土地与粮食为例，由于世界粮食增长赶不上人口增长的速度，目前世界上有 4 亿多人的饮食严重不足，在发展中国家，每年有 1500 万至 2000 万人直接死于营养不良，其中有 3／4 是儿童。地球表面的陆地仅占 1／4,但有一半的土地暂时还不能供人类利用，包括终年积雪、冻土、
沙漠、陡坡山地等，而依赖有限的土地资源生活的人却越来越多,1975 年世界人均耕地 0.31hm2，
目前下降到 0.15 hm2，减少了一半。20 世纪 70 年代初平均 1 hm2 地养活 2.6 人，目前需要养活
4 个人。随着人口的增长和经济发展占地的不断增加，还将使耕地面积不断缩小。
其次，人口增加导致人类活动以及对资源的利用的增加，尤其是化石能源的利用急剧增加，
加重了环境污染和生态破坏。随着人口的增加，人类的活动范围和生产规模不断扩大，使得生产和消费活动中不可避免的有害废弃物的排放量急剧增加，从而加重了环境污染，直至破坏整个生态系统的平衡。环境污染主要包括大气污染，如全球气候变暖、酸雨沉降、臭氧层破坏，水体和土壤的污染，固体废物的污染，以及噪声、辐射、光污染等。生态环境破坏主要有生物多样性减少，森林和草原植被破坏，土地退化、水土流失和荒漠化，海洋生态问题等。
2,城市化
城市化由人类利用和改造环境而创造出来的高度人工化的生存环境，是人类发展、变革的重要过程和一个国家经济和文化发展的结果。古代城市环境的主要问题是由于过度的开发和掠夺性经营土地，使得整个区域生态环境的恶化，许多城市因此被遗弃，最终消亡，如古代三大文明之一的巴比伦古城，我国古代西北地区一些城市等。尤其自 18 世纪工业革命后，开创了以煤和石油为主要能源的时期，出现了严重的公害问题，直接影响并威胁到城市人们的生活质量和生命安全。城市化引起的环境问题有大气、水体、垃圾和噪声污染严重，绿地缺乏，城市热辐射和光辐射，能源和资源不足，生物种类极为贫乏，生态环境质量下降等，主要反映在生物环境、水环境、
以及大气环境三个方面,
（1 ）城市化对生物环境的影响。城市化严重地破坏了生物环境，使生产者有机体与消费者有机体的结构比例失调，失去了自然生物环境的调节功能。许多城市除了遍地的水泥建筑、沥青路面、以及拥挤不堪的人群，其他的生命体，如野生动物种群、飞禽走兽、以及大面积的植被几乎完全消失。它使生态系统遭到破坏，影响了碳、氧、氮等物质正常循环。
（2 ）城市化对水环境的影响。城市化影响地表水径流流量，使得地下水源枯竭，导致水质恶化，破坏自然界的正常水循环。城市化增加了房屋和道路等不透水面积和排水工程，一方面减少雨水的渗透，地下水得不到地表水足够的补充；同时城市化将增加耗水量，往往导致水源枯竭、
地下水面下降和地面下沉。另一方面，增加了地表水的总径流流量，特别是暴雨季节排水工程，
会增加地表径流的峰值流量，使得河流洪峰流量增加。另外，随着城市化的进程，城市废水对河流、湖泊等水体的污染日益加重。生活污水中的病原菌污染水源，导致传染病流行（如 1848～
1854 年，伦敦先后两次霍乱大流行）；工业废水比重不断增加，排出的污染物质和毒物也随之增多，最终使得水质恶化，水生生物灭绝，生态平衡被破坏。
（3 ）城市化对大气环境的影响。城市化改变了大气的热量分布，影响自然地面的组成和性质，并向大气排放大量的颗粒污染物和有害气体。城市人口稠密、工业集中、交通繁忙，这种格局消耗大量能源，释放出大量热能。此外，燃料燃烧排放温室气体 CO2，加上城市建筑材料的热容量大，白天吸收的热量夜间难以完全释放，使得城市成为一个大热源。其次，城市化大量排放各种气体和颗粒污染物，如烟尘、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等，这些有害气体改变了城市大气环境的组成，造成对大气的严重污染。
盲目的城市化过程还会造成振动、噪声、微波污染，交通紊乱、住房拥挤、供应紧张等一系列威胁人民健康和生命安全的环境问题。
依照自然规律和随着社会的不断进步，人口增长和城市化是不可避免的必然趋势，但人口剧增和城市过大的弊端又是明显的。因此，必须采取措施，有效地控制人口增长和防止城市化自流发展，使人口增长和城市的规模与环境功能相适应。
二、全球性环境问题
1,全球气候变暖
全球气候变暖一般包括气温升高、海平面上升和降水增加三个方面的内容。对过去 100 多年中全球气温的研究表明，全球平均地面温度上升了 0．3 ～ 0．6 ℃，1981～1990 年全球平均气温比 1861～1880 年上升了 0．48℃,20 世纪 50 年代以后全球平均气候约比 19 世纪下半叶升高了
0．612 ℃。 100 年来，地球上两极冰川融化后退，海平面上升了 14～ 25 cm。全球陆地降雨量增加了 1%。有专家预测，考虑到海水热膨胀、冰雪融化、降水增加等综合因素，全球气温在本世纪可能升高 1．5 ～4 ℃，海平面可能上升 20～ 165cm。从近 6 亿年全球周期性气候冷暖变化的地质发展规律来看，目前地球正处于冰期向间冰期的过渡时期，全球性气候变暖是必然的，人类活动所造成的“温室效应”(greenhouse effect) 加快了全球变暖的趋势。
所谓“温室效应”是地球上早已存在的自然现象，由瑞典诺贝尔化学奖获得者 S．阿伦纽斯在 1896 年提出的概念。大气中的某些组分，如三原子气体能让太阳短波辐射通过，但却可以强烈地吸收长波辐射，就像温室中玻璃保温一样，使地表大气温度提高。据科学家估算，如果不存在温室效应，地球表面的温度将不是现在的 15℃，而是－18℃。
自然界的任何物体都有热辐射，温度越高，辐射能量越大，辐射波长就越短。太阳表面平均温度约为 6000K，以 300～800nm 的紫外光、可见光等短波辐射透过大气被地球表面吸收；而地球表面平均温度约为 288K，以 16000nm 的红外长波辐射形式将到达地表的太阳能向外空间反射，
从而维持地球的热平衡。由气体分子结构和分子光谱的原理可知，大气中的 CO2和其它微量气体如 CH4、CFC s (氯氟烃),H 2O、N 2O,O3等可以使太阳的短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地面反射的长波辐射，阻止地面向外空间散失能量，使大气温度升高。因此，这些气体有类似温室的作用，故称上述气体为“温室气体” (green housegas)，由此产生的效应称为温室效应。目前由于人类活动增加了大气中的温室气体，温室效应加强了，因而导致全球气候变暖。
大气中能产生温室效应的气体已经发现近 30 种。从对增加温室效应的贡献来看，最重要的气体是 CO2，大约起 66%的作用，其次,CH4和 CFCs 分别起到 16%和 12%的作用。 CO2是一种比较稳定的化学物质，它在大气中的保留时间可达 l0 年以上，而且较少参与大气中的各种化学反应。
大气中 CO2浓度增加的人为原因主要是化石燃料的燃烧和森林植被的毁坏两个原因。据估算，化石燃料燃烧所排放的 C02占排放总量的 70%。 1850 年工业革命后，人类活动使大气中 CO2体积分数由 0.028%增加到 1991 年的 0.0383%,100 多年来增长了 20～ 30%。到本世纪中叶，化石燃料仍然是人类的主要能源，而且需求还将增加，大气中的 CO2体积分数将达到 0.056%以上。大气 CO2
增加的另一个原因是陆地植物系统的破坏。据科学家估算，全球绿色植物每年能吸收 285×10
9
t
CO2，其中森林就可吸收其中的 42%。热带雨林的破坏，使大气层每年增加 17×10
9
t CO2，这个数字相当于世界燃烧放出的 CO2的总量，所以森林在地球上以极快的速度消失是导致全球性气温升高的又一个重要原因。
CH4在大气中的含量极少，但对温室效应的 贡献是同样数量 C02的 21 倍。由于随着人口和人类活动的增加，家畜饲养、生物体分解、煤矿和天然气的开采、以及工业生产等活动的 CH4排放也增加，使得大气中甲烷已经从工业革命开始前的 0．7 ×10
-6
增长到 1992 年的 1,7×10
-6
，增加了将近 150%，而且正以每年 1%～ 2%的速度增加。目前全球甲烷每年排放约 5．5 亿 t，其中 2/3
左右来自人工源。氯氟烃(CFCs) 的商业名称为氟利昂，它的温室效应作用不仅是同样数量 C02
数千倍，危害极大，而且破坏臭氧层的作用更加令人关注。
全球变暖可能造成的影响有：①人类的传染病、心血管和呼吸道疾病发病率增高，危害增大；
②生物物种的迁徙可能跟不上气候变化的速率，影响动植物的分布；③加剧全球干旱、洪涝等气象灾难事件的频率和程度；④海平面上升会对经济相对发达的沿海地区产生重大影响；⑤全球范围农作物的产量和品种的地理分布将发生变化。
2,臭氧层损耗
臭氧（O 3）在大气中的含量非常微少，仅占一亿分之一。臭氧层存在于距地面高度 20～30km
范围平流层中，其中臭氧的含量占这一高度上的空气总量的十万分之一。臭氧含量虽然极微，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，它能吸收波长为 200～ 300nm 的紫外线。正由于臭氧层能够吸收 99%以上来自太阳的，对生物具有极强的杀伤力的紫外辐射，从而保护了地球上各种生命的存在、繁衍和发展，维持着地球上的生态平衡。
科学家观察证实，近 40 年来，大气中臭氧层的破坏和损耗越来越严重。自 1975 年以来，南极上空每年早春( 南极 10 月份) 总臭氧浓度的减少超过 30%。 1985 年，南极上空臭氧层中心地带的臭氧浓度极为稀薄，近 95%被破坏，出现所谓的臭氧层“空洞” 。到 1994 年，南极上空的臭氧层破坏面积已经达 2 400 万 km2。臭氧空洞发生的持续期间和面积不断延长和扩大,1998 年的持续期间为 100 天，比 1995 年增加 23 天，而且臭氧洞的面积比 1997 年增大约 15%，几乎可以相当于 3个澳大利亚。南极上空的臭氧层是在 20亿年里形成的，可是在一个世纪里就被破坏了 60%。
北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄。欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了 10%～15%,西伯利亚上空甚至减少了 35%。 20 世纪 80 年代，中国昆明上空臭氧平均含量减少 1．5%，北京减少 5%。
臭氧层损耗原因目前还在探索之中，仍然存在着不同的认识，但人类排放的许多物质能引起臭氧层破坏已成了不争的事实。这些物质主要有氟氯烃(CFCs),哈龙、氮氧化物、四氯化碳以及甲烷) 等，其中破坏作用最大的为哈龙与氟氯烃类物质。
氟氯碳( 氟利昂) 和哈龙的存在是臭氧层遭到破坏的主要原因。氟利昂主要用于致冷剂、发泡剂、清洗剂以及火箭使用的推进器等，而哈龙则是高效灭火剂。进入平流层的氟利昂和哈龙在强烈的紫外线照射下，其分子吸收光子进行光解反应等，释放出具有催化活性的原子态氯和溴。而
O3吸收大量太阳强辐射后会产生激发态氧原子(O),如果激发态氧原子遇到具有催化活性的基团、
原子或分子，就会发生化学反应而被消耗掉。这种反应基本上属于活化能很小的热化学反应，反应快速并容易进行，可循环反应多次，如原子态 Cl 与 O3反应形成 ClO 与 O2，而 ClO 遇到 O 原子又反应成原子态 Cl，从而再次损耗 O3。只有当原子态 Cl 形成较稳定的分子（HCl）后，整个链式反应才告终。据估算，一个氯原子可以破坏 10 万个臭氧分子，哈龙释放的溴原子对臭氧的破坏能力是氯原子的 30～ 60 倍。由于人为释放的氟利昂和哈龙等的化学性质很稳定，在大气的对流层中可长期存在( 寿命约为几十年甚至上百年) 并向全球扩散，不能通过一般的大气化学反应去除。它们通过大气环流进入平流层，由于平流层空气很少有上下对流，没有雨雪的冲洗，污染物可以在平流层停留很长的时间，对臭氧层的破坏很大。
许多氮氧化物也像 CFC 一样破坏平流层中臭氧层，其中氧化亚氮(N 2O)引人关注。 N2O 的光解和氧化作用可以形成 NO,NO 再与 O3反应形成 NO2和 O2，从而使 O3分解。 N2O 的人为来源是施用化肥、化石燃料燃烧等，天然来源有土壤中的细菌作用和空中雷电等自然现象。高空飞行的航空器、
核试验等产生的 NOX也可以使 O3分解。据美国科学院估计，假如工业生产及豆科植物产生的氮肥增加 1～2 倍，全球的臭氧将减少 3.5%。
臭氧层损耗，过量紫外线照射造成的危害有：①损害人的免疫系统、眼角膜及人体皮肤，尤其使患皮肤癌患者增加。据估计，平流层臭氧若损耗 1%，皮肤癌的发病率将增加 2%。②破坏地球上的生态系统。抑制植物的光合作用，损害植物叶片，使农作物减产。水生生态系统中的微生物、小型鱼虾和单细胞藻类减少、死亡，食物链被破坏，还可能导致某些生物物种的突变。③引起新的环境问题。如加剧光化学烟雾的形成，增强大气温室效应，加速材料的老化、分解、破坏，
例如塑料老化、涂料变色、钢铁材料加速腐蚀等等。
3,酸性降水
酸性降水是指 pH 值小于 5.6 的大气降水，包括雨、雪、霜、雹、雾和露等各种降水形式，
其中最多的酸性降水是酸雨。一般雨水的 pH 值为 6 左右，呈现弱酸性，主要是天然降水中溶解了 CO2所致。国际上多年来将 pH 值 5.6 作为判断是否是酸雨的界限。但近年来通过对降水的多年监测，有人认为 pH 值小于 5.0 为酸雨比较合适。
有关酸雨的研究已有 100 多年历史。1852 年，英国杂志上首次发表了曼彻斯特附近地区降雨中有硫酸的报导，而酸雨(acid rain) 的概念则是 1872 年 R．史密斯在《大气与降水—化学气候学的开端》一书中首次提出的。当前的酸雨主要是人类活动向大气排放的各类酸性物质所造成。
20 世纪五六十年代以前，酸雨只在局部地区出现。之后，欧美等工业发达国家陆续发现酸雨增多、范围扩大的现象。70 年代初，调查发现北欧斯堪的纳维亚的许多湖泊被酸化，瑞典就有 15000 个。北欧、英国和联邦德国，酸雨造成的环境酸化程度超过正常值的 10 倍以上，而且发现北欧酸雨是英国和西欧排放的 SO2“输出”造成的，酸雨成为跨越国界的环境问题。在 1974
年欧洲科西嘉岛测得过一次 pH 值为 2.4 的酸雨，这已经与食醋的 pH 值一样。1982 年美国有 15
个州的降水 pH 值在 4.8 以下，酸雨已经从美国东北部地区蔓延到西部人口稠密区和重要的自然保护区。此后，酸雨在世界各地相继出现。
我国 20 世纪 70 年代末也发现酸雨。30 年来，酸雨受害面积已扩大到国土面积的 30%以上。
我国的酸雨主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地。其中以长沙为代表的华中酸雨区，降水酸度值最低，酸雨出现频率最高，长沙降水平均 pH 值曾经低至 3.54。酸雨的范围也在扩大，北方地区也有一些城市，如青岛、图们、太原等出现酸雨。目前，我国与日本已成为步北欧、北美后的世界第三大酸雨区。
通常，在酸雨形成过程中，硫酸占 60%～70%,硝酸占 30%，盐酸占 5%，有机酸占 2%。 NOx
和 SO2是形成酸雨的大气污染物的主要成分，主要来自燃烧化石燃料的各种设备和汽车尾气等人为的排放。
气态的 NOx和 SO2在大气中可以氧化成不易挥发的硝酸和硫酸，溶于云雾或雨滴中而形成酸雨。 SO2氧化为 SO3的速度在清洁干燥的大气中非常慢，但在潮湿、有多种微粒和光的作用下，反应速度会大大加快。SO 2 的化学氧化机理有：①液相催化反应。当大气湿度较高时，游离在大气中颗粒状的金属盐( 锰铁、铜等的硫酸盐或氯化物) 作为凝结核可使水分子聚集成小水滴，水滴吸收 SO2和 O2后，在这些金属盐的催化作用下，液相中的 SO2将迅速氧化为 H2SO4。②光氧化反应。
直接光氧化反应是在光的作用下处于激状态的 SO2，与 O2碰撞发生形成 SO3；间接光氧化反应是处于基态的 SO2，与由其他分子光解产生的自由基如 HO,HO2等碰撞而发生热化学反应形成 SO3，
SO3再与 H2O 化合成 H2SO4。NO 的氧化途径有两种：NO 与 O3反应氧化成 NO2，或与自由基 OH,H02
等反应形成 HN02,HN03。 N02的氧化途径也有两种,N02与 03和 NO3反应形成 N205，再与 HO2反应转化成 HN03，或与过 H02反应转化为 H02NO2 (过氧硝酸) 。
酸雨的危害极大，主要表现在：①酸雨使水生生态系统酸化，浮游植物和动物减少，影响鱼类繁殖、生存。当 pH 值小于 5.5 时，大部分鱼类难以生存；当 pH 值小于 4.5 时，水生生物大部分死亡；②酸雨使陆生生态系统酸化，土壤中的营养元素钾、镁、钙、硅等不断流失和有毒元素溶出，抑制了微生物固氮和分解有机质的活动，加速了土壤贫瘠化过程，影响各种绿色植物的生存及产量；③酸雨腐蚀建筑材料和金属制品等各种材料，尤其对主要化学成分为 CaCO3的大理石所构建的文物古迹，如古代建筑、雕刻、绘画等，由酸雨溶解下来的 CaSO4部分侵入颗粒间缝隙，
大部分被雨水冲走或以宜于脱落的结壳形式沉积于大理石表面，造成无法挽回的损失；④酸雨间接影响和危害人体健康，如饮用由于酸雨的溶侵作用，使地下水中 Al、Cu,Gd 等金属元素的浓度超出正常值几十、上百倍的水，食用酸性水体中被食物链的富集作用污染的鱼类等，必然对人体健康造成伤害。
三、生态环境问题
1,生物多样性锐减
生物多样性(biological diversity 或 biodiversty)是指一定空间范围所有生物有规律地结合在一起的总称。一般从物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性三个方面来研究和分析生物多样性的基本特点。生物多样性以及由此而形成的生物资源构成了人类赖以生存的生命支持系统，具有维持生态平衡的功能，是一种不可缺少的自然遗产和重要资源。
在地球上大约 1000 万～ 3000 万的物种中，已辨明、分类的植物、动物、微生物品种共有 170
万种，其中覆盖地球陆地面积的 7%的热带森林几乎包含了世界物种的一半以上。物种丰富的生物资源提供了地球生命的基础，植物中不到 20 种提供了世界绝大部分的粮食。植物和动物是主要的工业原料。同时，生物资源起到维护自然界的氧- 碳平衡、净化环境、涵养水源、降解有毒有害污染物等作用。
物种多样性锐减表现为物种灭绝和消失，前者是指一个物种在整个地球上不可逆转的消失；
后者则是指一个物种仅在某些地域存活，而在大部分分布区消失，但在一定条件下可以恢复。物种灭绝是一个自然进化的过程。在 2,2 亿年前的晚三叠纪和 6500 万年前的晚白垩纪，地球均有过大规模的物种灭绝。但是最近 400 年来，人类活动已引起全球 700 多个物种的灭绝，其中包括大约 100 多种哺乳动物和 160 种鸟类。其中 1／ 3 是 19 世纪前灭绝的，1 ／3 是 19 世纪灭绝的，
另 1／3 是近 50 年来灭绝的，而且 20 世纪最后 10 年里灭绝的生物物种比前 90 年所灭绝的物种的总和还多。科学家预测，物种灭绝的速度是形成速度的 100 万倍，如不采取保护措施，地球上全部生物多样性的 1／ 4 在未来 20～ 30 年里有被消灭的严重危险。由于食物链的作用，地球上每消失一种植物，往往有 10～30 种依附于这种植物的动物和微生物也随之消失。
生物多样性锐减，将导致生物圈内食物链的破碎，引起人类生存基础的坍塌，威胁人类生存与发展机会的选择，其后果是灾难性的。人类活动造成生物多样性锐减主要原因有：①大面积森林采伐，过度放牧引起草场退化；②工业、旅游、城市的无控制发展，生物资源的过分利用；
③大气、水体、土壤等环境污染；④各种干扰的累加效应。
改善和恢复生态系统的环境，以及建立各种生物保护区是保护生物多样性的主要途径。我国为保护生物的多样性建立了各类形式的保护区，截止 2001 年底，中国自然保护区达 1551 个，总面积为 12989 万 hm
2
，占全国国土面积的 12.9%。
2,森林和草原植被减少
森林和草原植被是一种可再生的自然资源，是整个陆地生态系统的重要组成部分，它们的减少与破坏是生态环境破坏的最典型特征之一。历史上，地球森林广阔，但到 1985 年，全世界森林面积仅为 41.47 亿 hm
2
。目前，地球森林面积的覆盖率约为 27%。
我国占世界森林面积的 3%～4%。中国森林减少与破坏的现象曾经比较严重，森林覆盖率从
1949 年的 13%曾一度下降到 11.5%。 20 世纪的最后十几年，我国采取了天然林资源保护工程、防护林体系建设工程、退耕还林工程等措施，取得了成效。到 2001 年底，我国森林面积 15900 万
hm
2
，森林覆盖率为 16,55%，仍比世界平均水平低 10.45 个百分点；人均占有森林面积为 0,128hm
2
，
相当于世界人均森林面积的 1/5。森林的重要作用体现在,
（1 ）森林是陆地上最丰富的物种基因库和生产地。森林繁育着多种多样的生物物种，保存着世界上濒危、珍稀、特有的野生动植物，生物生产量占植物生产总量 90%；它又是巨大的基因库，物种的遗传变异和种质对农业、医药和工业每年能提供数十亿美元的贡献。
（2 ）维护和调节地球的生态平衡。森林在生态系统的碳循环中起着重要的调节作用，每年大约可固定 36×10
9
t 碳，使全球 550 亿吨的 C02转化，维持大气中 C02和 02的良性循环。据测定，
1 hm
2
阔叶林每天可吸收 l 000kg C02，放出 730kg02，可供 1000 人正常呼吸之用。森林具有水源涵养、固沙防风、调节气候、减少水土流失的功能。
（3 ）净化环境的污染。森林可以净化环境，能阻滞酸雨和吸收大气中的污染物，每公顷云杉林可吸滞粉尘 10.5t；森林还可降低噪声,30m 宽的林带可衰减噪声 10～15dB；森林还分泌杀菌素，有的树木能促使臭氧产生，杀死空气中的细菌，有益人体健康。
（4 ）森林是生物资源的生产基地。森林提供建筑、造纸等原料，还是林业副产品和森林化工原材料的生产基地。
到 2001 年底，全国各类天然草原 39283 万 hm
2
，约占国土面积的 41.7%，居世界第二位。但人均占有草地仅 0.33 hm
2
，为世界人均面积的一半。我国天然草原的面积每年减少约 0.17%,90%
存在不同程度的退化。其中“三化” (退化、沙化、碱化) 草原面积已达 34.4%，并且每年还以 200
万 hm
2
的速度增加。
草原把太阳能转化为化学能及生物能，是一个巨大的绿色能源库和宝贵的生物基因库，为人类活动提供丰富的生产和消费资源，具有重要的经济价值。它覆盖面积大、适应性强，更新速度快，具有调节气候、保持水土、防风固沙、净化大气环境等重要的生态功能。
保护森林和草原植被的措施有：①强化植被管理，推行规范化、科学化、法制化管理机制；
②改变植被经营思想，发挥植被的多种功能和多种效益，利用好现有植被资源；③实施生态建设规划，坚持不懈地植树造林，优化、调整林业生产布局，重视和发展草地产业，加快草地的恢复和建设；④加强林区保护，防治森林和草原植被的病虫鼠害。
3,土地退化
土地退化主要有水土流失和荒漠化两种现象。水土流失是土地资源的不合理利用特别是毁林造田、过度放牧所带来的不良后果。据统计，全世界水土流失面积达 25 亿 hm
2
，占全球陆地面积的 16.8%，以及占全球耕地和林草地总面积的 29%。如果以土壤层平均厚 lm 计算，经过 809 年全球耕地土壤将被侵蚀殆尽。
中国是世界上水土流失最严重的国家之一。目前全国水土流失总面积 3.56 亿 hm
2
，约占我国领土面积的 37%。黄土高原地区的水土流失现象最为严重，流失面积占该区总面积的 83%。水土流失的直接后果是导致土地退化、地力衰退，严重破坏了土地资源和农业生产，削弱人类赖以生存和发展的基础。我国每年损失表土约 50 亿 t，相当于全国耕地每年剥去 1cm 的肥土层，流失的氮、磷、钾估计为 4 000 万 t 左右，与一年化肥用量相当，折合经济损失达 24 亿元。此外，
流失土壤还会造成水库、湖泊和河道淤积。例如，由于黄河上游水土流失严重，下游河床平均每年抬高达 lOcm。
荒漠化是包括气候变异和人类活动在内的种种因素所造成的土地退化。目前世界上受荒漠化威胁的面积已达 4 5 亿 hm
2
，其中有 21 亿 hm
2
完全丧失生产能力。每年约有 500～700 万 hm
2
的耕地被沙化，损失达 100 亿美元。荒漠化受害面涉及到全世界，全球陆地面积的 1／3,超过 60%
的国家和地区、世界约 20%的人口受到荒漠化的危害和直接影响。最为严重的是非洲大陆，其次是亚洲。
我国的沙漠化现象也比较严重。我国有 1.68 亿 hm
2
土地为荒漠地貌，约占国土面积的 17.5%，
比 10 个山东省的面积还要大。其中 1.1 亿 hm
2
目前尚无可以治理的有效方法，并且荒 漠化的扩张速度达到每年 24 万 hm
2
。若考虑潜在的荒漠化面积，受荒漠化影响的土地面积约占国土总面积的 1／3,近 4 亿人口受到荒漠化的威胁。
荒漠化扩大主要是由于森林面积减少、过度耕作和放牧、天然草场退化、水土流失、水体和土壤污染等人为过度的经济活动，破坏生态平衡所引起的一种土地退化过程。联合国对荒漠化地区的调查结果发现：由于自然变化引起的荒漠化占 13%，其余 87%均为人为因素所致；中国科学院的调查也表明我国北方地区现代荒漠化土地中的 94.5%为人为因素所致。
4,海洋生态问题
海洋总面积 3．6 亿 km
2
，覆盖 71%的地球表面，占地球总水量的 97%。海洋具有深的浩瀚水域、独自的潮汐和洋流系统、比较稳定和较高的盐度( 约 3.5%左右) 。海洋以其巨大的容量消纳着一切来自自然源和人为源的污染物，是大部分污染物的最终归宿地。随着人为活动的加剧，海洋已经遭受日益严重的人为污染，其中主要的是海洋石油污染。
造成海洋石油污染的主要原因是石油的海上运输事故，油轮将大量原油泄入海洋，以及其他正常输油船只的冲洗排放和近海采油平台及输油管的泄漏；其次是排入江河的来自陆地油田、机动车辆、船只或其它机器的散溢的石油和润滑油，这些废油最终进入近海。据估计，每年在海运过程中流失的原油估计达 150 万 t，其它途径进入海洋的原油及石油产品的总量约达 200～2000
万 t。
海洋石油污染给海洋生态带来一系列有害影响：首先，海面被油膜覆盖后降低海洋植物光合作用的效率，阻止大气中氧气向海水中的扩散，而使海水中的溶解氧下降，导致海洋水生动物难以生存；其次，原油在海水中扩散、乳化、溶解产生剧毒，进入并破坏鱼类的循环系统，轻则使鱼类富集有毒物质失去食用价值，重则大批鱼类死亡；还有，油污阻止海洋浮游植物的细胞分裂而致其大量死亡，石油污染海兽和海鸟皮毛而破坏其隔热保护作用，石油通过鸟类用嘴整理羽毛时进入肠胃导致病亡等。高浓度石油对近海水域生态系统的破坏是局部的，但低浓度、长时间对整个海洋的危害也已日渐显露。
近海赤潮是另一种常见的海洋污染现象，它主要是由氮和磷引起的污染，农田退水和洗涤废水中富含这两种元素。当海水中无机氮浓度超过 0.3μ g／ g、无机磷浓度超过 0.01μ g／g 时，藻类群落就会因环境的富营养化而“爆发”地增长，形成“藻花”，并因不同藻类的不同颜色而被称为“赤潮”、“褐潮”或“绿潮”。茂密的藻花遮蔽了阳光，使下层水生植物不能生长；大量藻类死亡腐化消耗水中氧气，造成局部海域的厌氧环境，产生 H2S 等还原性有毒气体，给海洋渔业、水产业和旅游业带来巨大损失。
2001 年，中国大部分海域环境质量基本保持良好状态，但近岸海域局部污染仍然较重。近岸海域水质主要受到活性磷酸盐和无机氮的影响，部分海域主要污染物是化学需氧量、石油类和铅，近岸海水以二类和劣四类为主。中国海域赤潮发生次数增多，发生时间提前，主要赤潮生物种类增多，总次数和累计影响面积均比往年有大幅度增加。
海洋污染的特点是：①污染源广。人类活动产生的废物在各种因素的影响下，最后都进入海洋。②持续性强。未溶解的和不易分解的污染物质长期在海洋中蓄积着，并且随着时间的推移，
越积越多。③扩散范围大。污染物质排入海洋后，通过海流把混入海水中的污染物质带到很远的海域去。④控制复杂。由于污染源和海洋系统的复杂多变性决定了海洋污染控制的复杂性。
第二节 能源概述
一、能源及其分类
1,能源利用的进程
能源是自然环境中存在的，通过人类开发能够产生各种能量的物质资源，是人类赖以生存的基础和经济发展的动力。人类社会的巨大发展与进步，都与能源消费的增长密切相关。能源利用和消费的每一次重大突破，都伴随着科学技术的重大进步，促进社会生产力的大幅度提高，加速了经济的发展，使人类社会的面貌发生根本的变化。人类从远古的钻木取火之后，薪柴燃料作为主要能源维持日常生活，并少量使用水力、风力等能源促进生产方式的变化。能源利用的重大突破出现在 18 世纪后半叶,1785 年蒸气机的问世，把热能转换为机械能，推动了产业革命。机械化大工业生产的迅猛发展，促使能源由薪材燃料转向了化石燃料，首先是煤炭消耗量的迅速增加。
19 世纪中叶以后，内燃机的发明和火力发电厂的发展，以及钻探技术的提高，石油和天然气得到广泛应用。目前，人类社会生产和生活进入了电气化时代，对电能的需求量日益增长。由于产生电能的一次能源主要是煤和石油，都是非再生能源，长期强行开采势必使之日渐枯竭，能源的开发利用必须走多样化的道路。本世纪 50 年代，继原子能技术在军事上应用后，实现了核裂变技术在工业中的应用。核电站的建立和核燃料的使用是能源利用发展史上一次重大的技术革命，
为人类社会稳定发展打下坚实的物质基础。随着科学技术水平的提高，太阳能、风能、海洋能、
地热能等新能源必将得到充分的合理开发和利用，尤其是受控核聚变若能实现的话，将为人类提供无穷无尽的能量。
2,能源的分类
能源的分类有许多形式。按照能源的来源可分为三类：①来自太阳的能量，包括直接来自太阳的辐射能，即通常所说的太阳能，以及间接来自太阳的能源，如化石燃料、水能、风能、海洋能；②地球本身贮存的能量称为贮存能，如地球内部的地热能，地球上的可用铀、钍、氘、氚等产生裂变聚变的核能；③由月亮、太阳、地球之间产生的能量为引力能，如潮汐能。
根据能源的利用形式和性质可以进行不同的分类。以化学能或原子能形式贮存于物质中，通过燃烧或原子裂、聚变后释放出热能的自然资源称为燃料能源，如化石燃料、草木、沼气、核燃料。而以光能、机械能或热能形式存在，可以直接利用的能量资源称为非燃料能源，如太阳能、
水能、风能、地热能。
自然界中不需进行加工，可以直接应用的能源为一次能源，有煤、原油、天然气、水能、
风能、太阳能等。其中矿物燃料和核燃料的生成速度极慢，而消费速度不断增长，最终会枯竭，
故称为非再生能源；在自然界的物质和能量循环中能够重复生产的能源，如太阳能、水能、风能、
地热能、波浪能、潮汐能、生物质能、海洋能、及其所产生的二次氢能等，能量的消耗速度可与再生速度持平，经久使用而不会枯竭，故称为可再生能源。经由一次能源的处理和转换而得到的能源称为二次能源，如焦炭、重油、煤气、电力、蒸汽等。
目前，这些能源资源中在工农业生产和人类生活消费中得到广泛应用的部分被称为常规能源，如煤炭、石油、天然气、水力等。可再生能源与核能受到现阶段科学技术水平的限制，尚未大规模开发或广泛使用，在利用技术方面有待进一步研究完善，称之为新能源。
从对环境污染程度来说，目前主要的常规能源，煤、石油、天然气在使用时会对环境产生较严重的污染，属于不清洁能源；可再生能源为清洁能源。
3,化石燃料
燃料是由可燃物质、不可燃成分和水分等物质组成的混合物，是常规能源的主要组成部分，
在燃烧过程中能够放出大量热量。化石燃料是由于地壳内部深处的动植物残骸，历经数千万年漫长的生物、化学和物理变化而形成的，如煤、石油、天然气、油页岩等。化石燃料中的化学能最初来源于太阳。植物通过光合作用收集、转化了太阳能，接着转存于动植物的有机体中，成为化石燃料的原料。由于形成的原因、地质条件与年代的不同，产生了不同种类的化石燃料。
煤主要是远古时代的高等植物在地壳运动中被深埋在地下或水中，其残体在缺氧条件下被厌氧细菌生化降解，纤维素、木质素、蛋白质等被分解并聚缩，形成胶体状的腐殖酸。其余具有抗腐能力的部分如树脂、角质、孢子等保留原有形态分散在腐殖酸中，逐步变成含水很多、黑褐色的泥炭。这是成煤的第一阶段——泥炭化阶段。经过漫长的地质年代，泥炭在地热和泥沙覆盖层不断增厚或地壳下沉而受压增大的作用下，泥炭层被压实、失水，其化学性质和成分发生变化。
泥炭的密度和碳含量相对增加，腐殖酸、水分、氧、氢和甲烷等挥发物逐渐减少。随着泥炭的质变由浅到深，依次形成不同种类的褐煤、烟煤、无烟煤等。这是成煤的第二阶段——煤化阶段。
石油的生成过程与煤相似。它的形成物质主要是低等动、植物遗体中的脂肪、蛋白质和碳水化合物。这些有机物质的沉积物在地壳长期缓慢下降中不断增厚，或在深水中被沉积保存。同样经历了缺氧或强还原环境中的细菌分解阶段和温度、压力增加条件下的转化阶段，碳和氢的含量富集，形成一种流动或半流动的粘稠性液体。石油的生成条件要求较严格，沉积过程初期，温度和压力不够，不能生成石油。当沉积深度达到 1 000～ 4000m，温度达到 60～50 ℃时有机质生成大量石油。若压力和温度进一步增加，有机质被热分解，如深度超过 4000m，温度超过 150～ 200
℃后几乎不能生成石油。
天然气的形成物质非常广泛。除石油有机物质可以产气外，高等植物中的木质纤维腐烂分解，无机物质如地下深处碳钙等各种矿物的分解，都可以生成天然气。天然气的生成过程比石油容易、简单，除生成石油的压力和温度范围外，在常温、常压、高温、高压下均能产生气体。同时，天然气除在强还原环境外，有氧气存在的弱还原条件下，如沼泽地带也可生成。天然气中富集了有机物质被菌化或分解后形成的分散碳氢化合物，成为可燃气体。
化石燃料的燃烧排放物是环境污染的最主要原因。
二、中国能源资源
（一）综合能源资源
1,中国一次能源资源丰富
中国常规能源包括煤、油、气和水能，水能为可再生能源。按使用 100 年计算，探明( 技术可开发) 总资源量超过 8231 亿 tce（吨标准煤），占世界同类资源总量的 2,5%，按 2000 年能源产量计算的能源资源保证程度超过 760 年。同时，还有核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、波浪能以及生物质能等新能源和可再生能源可供开发利用。中国常规能源探明( 经济可开发) 剩余可采总储量 1392 亿 tce，约占世界总量的 10.1%。能源探明总储量的结构为：原煤 87.4%,原油 2.8%，
天然气 0.3%，水能 9.5%。能源剩余可采总储量的结构为：原煤 58.8%，原油 3.4%，天然气 1.3%，
水能 36.5%。中国常规能源资源储量及结构见表 2—1。
表 2—1 中国常规能源资源储量及结构
能 源
能源总量
/亿 tce
原 煤
/亿 t
原 油
/亿 t
天然气
/亿 m
3
水 能/ 亿
kW·h
总资源量 404466.4 50592.2 1000.0 381400.0 59221.8
结构(%) 100.0 89.3 3.5 1.3 5.9
世界总量 1048809.7 1195748.4 51172.8 79330827.1 413095.0
中国所占比例(%) 3.9 4.2 2.0 0.5 14.3
探明总储量( 技术可开发) 8231.0 10077.0 160.0 20606.0 19233.0
结构(%) 100 87.4 2.8 0.3 9.5
世界总量 329697.5 352749.6 25674.6 26630075.2 117549.0
中国所占比例(%) 2.5 2.9 0.6 0.1 16.4
资源探明率(%) 20.3 19.9 16.0 5.4
资源保证年限 766.8 1007.7 98.2 74.3
剩余可采储量( 经济可开发) 1391.9 1145.0 32.7 13668.9 12600.0
结构(%) 100.0 58.8 3.4 1.3 36.5
世界总量 13832.9 9842.1 1402.8 1493811.0 73053.0
中国所占比例(%) 10.1 11.6 2.3 0.9 17.2
资源保证年限 129.7 114.5 20.1 49.3
2,人均能源资源占有量低
中国是一个能源资源大国，更是一个人口大国。中国能源资源总量列于世界前列，水能资源居世界第一，煤炭资源可采储量居世界第三。但是，按人口平均的能源资源占有量分析，中国
2000 年人均煤炭可采储量 90t，人均石油剩余可采储量 3 t，人均天然气剩余可采储量 1080m
3
，
分别是世界平均水平的 54.9%,11.0%和 4.3%；是美国的 9.7%,23.1%和 6.3%。从这个角度来说，
中国又是一个能源资源贫国。因此，要提倡节约能源，并且把节能视为煤、油、气和水能之后的
“第五能源” 。
3,能源资源结构以煤为主
中国常规能源资源以煤炭为主的结构，决定了能源生产和消费结构以煤炭为主的特点。煤炭与其他能源相比，效率低，对环境污染大。因此，煤炭的清洁利用，适当增加清洁能源如油、
气和水能的比例，以及把开发利用新能源和可再生能源列为能源可持续发展战略的重要组成部分，是提高中国能源效率，调整和优化能源结构，解决生态环境的的根本出路。
4,能源资源地区分布不均衡
中国能源资源总体的地区分布是北多南少、西富东贫，能源品种的地区分布是北煤、南水和西油气，而中国经济发达、能源需求量大的地区是东部和东南沿海地区。因此，必须妥善解决能源长距离输送问题。
（二）常规能源资源
1,煤炭
煤炭是中国最主要的能源资源，在中国能源资源中占绝对优势地位。按 2000 年煤炭产量 10
亿 t 计算，中国煤炭资源探明保有储量的保证程度高达 1000 年，其中经济可开发剩余可采储量的保证程度为 114 年。煤炭储量及分布特点有,
（1 ）煤炭储量多，在世界占有重要地位。煤炭资源地质总储量 50592 亿吨，截至 2000 年底，
煤炭探明保有储量 10077 亿 t，资源探明率 19,9%。根据国际通行的划分标准，中国现有煤炭经济可开发剩余可采储量为 1145 亿吨，约占世界同类储量(9842 亿 t)的 11.6%。
（2 ）分布既广泛又集中。广泛是指中国大陆 31 个省( 市、自治区),除上海外，都有煤炭的探明储量；集中是指分布的数量。全国煤炭地质总储量中，以大别山—秦岭—昆仑山为界，北煤多于南煤，北方煤炭地质储量占全国的 93.5%；若以京广铁路为界，西煤多于东煤。西部煤炭地质储量占全国 85%，其中山西煤炭地质储量占全国的 43%。
（3 ）煤种比较齐全，质量较好。褐煤、烟煤、无烟煤、天然焦以及石煤都有贮存。在现有探明储量中，前三者的比例分别为 13%、75 %,12%；原料煤占 27%，动力煤占 73%。中国煤炭的质量，一般来说，北方煤田的灰份、硫份较低，南方煤田的灰份、硫份较高。灰分小于 10%的特低灰煤占 20%以上；硫份小于 1%的低硫煤占 67%左右，硫分 1～ 2%的煤炭约占 18%，硫分大于 4%
的特高硫煤仅占 3%。高硫煤主要集中在西南和中南地区。
（4 ）开发条件较好。中国煤炭资源有许多有利的开发条件。煤层一般不超过 1000m，北方煤田大多适于机械化开采，南方煤田可以正常开采。中国煤田开发的不利因素主要有：矿井透水威胁煤矿生产，煤层瓦斯在煤系地层中普遍存在。
2,石油和天然气
中国石油总资源量约有 1000 亿 t，其中探明储量 160 亿 t；天然气总资源量 38.14 万亿 m
3
，
其中探明储量 2,06 万亿 m
3
。石油和天然气探明储量在全国能源资源探明总储量结构中分别占
2.8%和 0.3%，在世界同类油气储量中分别占 2.0%和 0.5%。根据美国《油气杂志》的资料，中国至 2000 年油气资源探明剩余可采储量，石油为 32.74 亿 t，天然气为 1.37 万亿 t，分别占世界总量的 2.3%和 0.9%，分别排名第 11 位和第 18 位。按 2000 年油气产量计算，剩余可采储量的保证程度，石油 20 年，天然气 49 年。石油和天然气储量及分布特点有,
（1 ）沉积盆地面积大，资源分布相对集中。中国陆上和沿海大陆架沉积盆地总面积约 550
万 km
2
，各类沉积盆地超过 500 个，其中，大于 1 万 km
2
的沉积盆地有 59 个，占石油总资源量的 96.7%；9 个主要拥有天然气的盆地，占天然气总资源量的 78.7%。陆上石油和天然气资源量分别占全国总量的 73.8%和 78.1%。石油资源量主要分布在北部地区，天然气资源则集中在中部和西北地区。
（2 ）质量以常规油为主。中国石油资源质量是以常规油为主，约占石油总资源量的 63.8%，
主要集中在东部和西部含油气区。天然气资源主要是油型气，陆上天然气总资源量中，油型气资源占 82%，煤型气占 17%，生物气仅占 1%。
（3 ）资源埋藏深度中等，勘探难度越来越大。中国陆上石油资源埋藏深度小于 2000m、在
2000～ 3500 m 范围和超过 3500 m 的比例分别为 20%,56%和 24%。天然气气田 47%的地质构造比较复杂，勘探开发难度较大。
3,水能
中国的水能资源蕴藏丰富。根据 20 世纪 70 年代末的普查统计，中国水能总理论蕴藏量为
5.7 万亿 kW，加上部分较小河流，合计拥有年理论水力发电总量 59222 亿 kW·h (未统计台湾省水能资源) 。中国可开发水能资源量，在全国能源资源探明总储量结构中占 9.5%。按 2000 年水力发电量 2224 亿 kW·h 计算，中国可开发水能资源的开发程度为 11.56%。水能的资源蕴藏量及分布特点有,
（1 ）水能资源量大，居世界第一。中国水能资源在世界总量中的比例，理论蕴藏量为 14.3%，
技术可开发量为 16.4%，经济可开发量为 17.2%，理论蕴藏量和可开发量均居世界第一位。
（ 2）水能资源分布很不均匀，主要集中在西南地区。中国各省 (自治区) 都有可开发的水能资源，但主要集中在西南区，占全国总量的 67.8%；其次为中南区和西北区，分别占 15,5%和 9,9%；
东北、华东和华北区各占 1—3%。
（3 ）大型水电站的比重大，位置集中。中国水能资源总量中，单站规模大于 200 万 kW 的水电站资源量占 50%，而且大型水电站和特大型水电站集中在西南地区。例如，已经建成的葛洲坝水电站装机容量 271.5 万 kW，二滩水电站装机容量 330 万 kW。长江三峡工程的规划装机容量为 1820 万 kW。
（三）新能源及可再生能源资源
新能源和可再生能源不同于常规的化石能源，可以持续发展，几乎是用之不竭，对环境无多大损害，有利于生态良性循环。中国新能源有核能，可再生能源资源包括水能、太阳能、风能、
波浪能、潮汐能、地热能、生物质能、海洋能及其所产生的二次能源氢能等。
1．核能资源
核能是原子核粒子重新组合和排列时所产生的能量。当一个重核（如铀）分裂成为两个轻核时，释放的能量称为核裂变能，原子弹和目前的核电站就是利用这种原理；两个以上轻原子核聚合为一个重核，其质量小于原来两个核的质量之和，释放的巨大能量称为核聚变能，如氢弹爆炸和太阳内部的氢核聚变形成氦核的核聚变过程。铀是可以开发利用的核能资源，钍作为可转换材料是潜在的核能资源。
中国的主要铀矿有 5 个，已探明的铀储量居世界 9 大产铀国( 储量超过 10 万吨) 之列。中国铀矿规模以中小型为主，品位中等，埋藏深度大都在 500 米以内。中国现有核电站装机容量 210
万 kW，在建有 640 万 kW。铀资源现有经济可采储量完全可以保证其运行 30 年；若 2010 年核电总装机容量达到 2000 万 kW，现有探明储量要满足其运行 30 年，还存在一定的缺口。
2．可再生能源
（1 ）太阳能。太阳能是太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。太阳向宇宙空间发射的功率为 3.8×10
23
kW 的辐射能，20 亿分之一到达地球大气高层，其中 30%被大气层反射，23 %被大气层吸收，其余到达地球表面，其功率约为 8×10
13
kW。中国具有比较丰富的太阳能资源，各地的太阳辐射年总量大致在 3.35×10
3
～8,40×10
3
J/m
2
之间。从内蒙古东北部开始，经过北京西北侧至兰州，然后沿横断山脉转向西藏南部，在该线以北的绝大部分地区的年总量都超过 5,86×10
3
J/m
2
的平均值。目前，中国太阳能的利用主要是解决城乡居民生活用能，如太阳能热水器、被动太阳房、太阳灶。太阳能电池的商业化正在研究发展之中。
（ 2）风能。风能是空气流动产生的一种动能，其大小决定于风速和空气的密度。中国 10
米高度层的风能资源总储量为 32.26 亿 kW，其中实际可开发利用的风能资源储量为 2,53 亿 kW，
主要分布在东南沿海和新疆、甘肃、内蒙古北部到东北地带，有效风能密度为 200～300W/m
2
，
年均风速 4～ 5m。风能资源的总储量非常巨大，但它的能量密度低，且不稳定，只能在一定的技术经济条件下，作为重要的补充能源进行开发利用。 中国是风能利用较早的国家之一。至 1996
年，全国有 15.9 万台微型和小型风力机(0.1kW 至 5kW)在运行，总装机容量 2.34 万 kW，其中内蒙古 14 万台。目前，中国风力发电呈现加速发展势头。
（3 ）地热能。地球内部蕴藏着的巨大热能，其分布随深度而增加。通常，有可能在适当的未来时期内经济而又合理地取出来的那部分热量称为地热资源。中国地热资源丰富多数为中低温地热资源。高温地热资源主要集中在台湾省、西藏南部和云南、四川西部。如西藏羊八井 2004
号钻孔达 329.8℃，云南西部有的热储温度达 260℃；台湾的高温地热达 244℃。根据地矿部资料，中国地热资源的推测储量为 116.6 亿 tce，探明储量为 31.6 亿 tce。目前中国地热资源开发利用，以直接用地热水为多。低温地热利用已有 1300 多处，每年约相当于 6 万 tce。地热发电主要是西藏羊八井地热电站 2.52 万 kW，年发电量约占拉萨电网供电量的 50%。
（4 ）潮汐能。潮汐能是海水周期性涨落，水体形成的势能或由海流潮汐形成的动能。据估计，全世界海洋潮汐能达 22 万亿 kW，其中经济可开发的有 2000 亿 kW。由于潮汐电站造价高，
现仅开发了 0.3%。中国的潮汐能资源比较丰富，理论蕴藏量预计达 1.9 亿 kW，技术可开发资源的装机容量为 2157.5 万 kW，主要分布在浙江、福建两省，占总量的 88.5%。目前在沿海已建有几座小型潮汐电站，总装机容量约 10800 kW。其中浙江省乐清湾内的江厦潮汐电站，水库水面积 29.1 km
2
，最大潮差 8.39m，5 台机组总装机容量 3200 kW。
（5 ）波浪能。波浪能是水质点相对于静水面位移的势能和水质点运动的动能的总和。波浪能主要是以波浪的速度传播，是一种低密度不稳定的能源。据估计，全球海洋波浪能的蕴藏量约
700 亿 kW，其中可开发利用的有 30 亿 kW。波浪能的开发利用目前还处于研究阶段，商业应用主要是航标的灯光电源，日本已经建成总输出功率为 1250 kW 的船型波浪发电装置。中国海洋波浪能的理论蕴藏量 1290 万 kW，其中台湾省占 1/3。目前中国已安装用作航标灯电源的小型波力发电装置 300 多台，并有波力试验电站 3 座共 40 kW。
三、中国能源的发展
（一）能源生产与消费
近十多年以来，我国经历了,八五” 和,九五” 两个经济发展时期，能源生产和消费呈现不同的发展趋势。中国近几年一次能源生产量、消费量及其构成情况列于表 2－2 和表 2－3 。
2—2 中国能源生产量及构成
原煤 原油 天然气 水电
年
份
能源生产总量
/亿 tce
产量
/亿 tce
构成
/%
产量
/亿 tce
构成
/%
产量
/亿 m
3
构成
/%
产量/ 亿
kW·h
构成
/%
1990 10.39 10.80 74.23 1.383 19.01 153.0 1.96 1267 4.80
1991 10.48 10.87 74.10 1.410 19.20 160.7 2.00 1247 4.70
1992 10.73 11.16 74.30 1.421 18.90 157.9 2.00 1307 4.80
1993 11.11 11.51 74.00 1.452 18.70 167.7 2.00 1518 5.30
1994 11.87 13.40 74.60 1.461 17.60 175.6 1.90 1674 5.90
1995 12.90 13.61 75.30 1.501 16.60 179.5 1.90 1906 6.20
1996 13.26 13.97 75.20 1.573 17.00 201.1 2.00 1880 5.80
1997 13.24 13.73 74.10 1.607 17.30 227.0 2.10 1960 6.50
1998 12.43 12.50 71.90 1.610 18.50 232.8 2.50 1989 7.10
1999 10.91 10.45 68.30 1.600 21.00 252.0 3.10 1966 7.60
2000 10.90 9.98 67.20 1.630 21.40 277.3 3.40 2224 8.00
注：①tce 指吨标准煤。②构成以能源生产总量为 100%。③各能源折标准煤系数：煤炭 0,7143，
石油 1,4286，天然气 1 3,3；水电按当年发电标准煤耗,1980 年以后为 404 克。 ④资料来源,国家统计局，《中国统计摘要 2001》。
,八五” 期间，一次能源生产总量年均增长率为 4.42%；能源消费总量年均增长率为 5.98%，
能源生产和消费稳步增长，到 1996 年达到高峰。但在,九五,期间，能源生产总量和消费总量均呈现下降的态势，一次能源生产总量年均递减率为 3.31%；能源消费总量年均递减率为 0.49%。
二次能源—电力生产量和消费量继续增长，总发电量增加 3600 亿 kWh，年均增长率在 7.20%左右。五年间，能源生产递减高于消费递减，能源净进口量特别是石油净进口量有增无减。
2—3 中国能源消费量及构成
煤炭 石油 天然气 水电
年
份
能源消费总量/ 亿
tce
消费量
/亿 tce
构成
/%
消费量
/亿 tce
构成
/%
消费量
/亿 m
3
构成
/%
消费量/
亿 kW·h
构成
/%
1990 9.87 10.55 76.19 1.149 16.62 153.0 2.05 1267 5.14
1991 10.38 11.04 76.10 1.238 17.10 160.7 2.00 1247 4.80
1992 10.92 11.40 75.70 1.335 17.50 157.9 1.90 1307 4.90
1993 11.60 12.09 74.70 1.472 18.20 167.7 1.90 1518 5.20
1994 12.27 12.85 75.00 1.496 17.40 175.6 1.90 1674 5.70
1995 13.12 13.77 74.60 1.607 17.50 179.5 1.80 1906 6.10
1996 13.89 14.47 74.70 1.744 18.00 201.1 1.80 1880 5.50
1997 13.82 13.92 71.50 1.969 20.40 227.0 1.80 1960 6.30
1998 13.22 12.95 69.60 1.982 21.50 232.8 2.20 1989 6.70
1999 13.01 12.39 68.00 2.113 23.20 252.0 2.20 1966 6.60
2000 12.80 12.01 67.00 2.115 23.60 277.3 2.50 2224 6.90
注：①tce 指吨标准煤。②构成以能源消费总量为 100%。③各能源折标准煤系数：煤炭 0,7143，
石油 1.4286，天然气 1 3.3；水电按当年发电标准煤耗,1980 年以后为 404 克。④资料来源,国家统计局，《中国统计摘要 2001》。
（二）能源发展的现状与特点
1,能源结构全方位调整和优化，但结构性矛盾更加突出
2000 年的能源生产和消费与 1995 年相比，一次能源生产结构中，原煤的比例减少 8.1%，原油、天然气和水电的比例分别增加 4.8%,1.5%和 1.8%；能源消费总量中，煤炭的比例降低 7.6%，
石油、天然气和水电的比例分别增加 6.1%,0.7%和 0.8%。其中，石油生产和消费比例有大幅度的提高，主要是国内原油开采规模的扩大和石油净进口量的增加。同时，中国煤炭出口量有了较大幅度的增加，2000 年中国原煤出口量占原煤生产量的 5.30%。
“九五” 期间，国家通过对能源结构全方位的调整和优化，主要是对煤炭产业实行关井压产政策，使煤炭产量及其在能源生产结构中的比例大幅度降低。同时，加大了对石油、天然气和水能资源的开发建设力度，使清洁能源产量及其在能源生产结构中的比例逐年增加，为提高能源利用效率和生态环境质量作出了贡献。
但是，能源结构性矛盾仍然突出，已上升为主要矛盾，主要体现在：①石油供不应求，石油进口与能源安全形势严峻。整个 90 年代，石油的消费与生产相比较，年均增长速度要高出 4,63%，
两者间的数量年均差额高达 719 万 t。这样，必然会提高中国对进口石油的依赖程度，由此带来中国能源和经济安全问题；②清洁能源天然气和水能所占的比例仍然较低，煤层气、风能和太阳能发电等清洁能源刚刚起步，其地位和作用尚未得到应有的重视；③各能源行业内部发展不平衡，
结构失调严重。煤炭工业采掘能力远大于下游市场的开发；石油工业储存量与开采量比例下降；
天然气下游市场开发缓慢，生产及输送管道能力不能充分发挥；电力工业高压输电网发展滞后于电源建设，城乡配电网建设滞后等。
在相当长时间内，中国能源结构仍将以煤炭为主，这与严重的环境污染直接关系。在 2000
年能源结构中，煤炭仍占有 67%的份额，这与世界的能源结构有很大差别。 1995 年世界一次能源构成中，石油居第一位，占 39.6%；煤炭居第二位，占 27.3%；天然气、核能、水电分别占 22.4%，
7.5%和 2.7%。近几年，中国煤炭消费总量在 12 亿 t 以上，而其中的 80%是原煤直接燃烧。
2．电力工业发展迅速，但电力消费水平较低，结构存在差距
电能是一种清洁的二次能源，可集中大规模生产，污染排放容易控制。增加一次能源用于发电的比重，有利于环境保护，而且有利于提高总体能源利用效率。虽然 2000 年中国用于发电的能源占一次能源总量已达 38.5%，但这个比重还较低，美国、日本、加拿大、法国等工业发达国家的比重在 1997 年已达到 41.6%、51.5%,62.1%,55.4% 。
“九五” 期间，中国电力工业发展迅速，全国发电装总机容量和发电量从 1995 年的 2,17 亿
kW 和 10077 亿 kW·h 增长到 2000 年的 3.19 亿 kW 和 13556 亿 kW·h。发电量和发电装机容量居世界第 2 位，仅次于美国。发电能源构成中，火电比重仍呈上升趋势，比重很大。火力发电量占全国总发电量的 81%，水力发电量为 17.8%，核电的相应比重仅为 1.2%。
目前，我国电力消费还处于较低的水平。 2000 年中国人均电力消费量只有 999.6 kW·h，而世界人均为 2433 kW·h，亚洲人均为 1207 kW·h，发达国家人均超过 8000 kW·h。在用电构成方面，中国与世界发达国家相比也有相当的差距。与一些发达国家 1998 年的用电构成进行比较，
美国、日本、加拿大、法国等国家的非生产用电比重分别为 64.78%、52.61 %、52.23%,56.28%,
远高于我国的同类用电比重。
3．能源利用效率低，节能潜力大
2000 年，中国万元 GDP（国内生产总值）可比能耗为 1.43tce，比 1995 年下降了 0.75tce，
年均节能率高达 8.09%，居世界前列。从产品的单位能耗来看，火电厂供电标准煤耗已由 1995
年的 412g/kW·h，降低到 2000 年的 392 g/kW·h；每吨钢的可比能耗，由 976kg 标准煤下降到 930kg
标准煤；载货汽车运输耗柴油，由每百吨公里 4.82 升下降到 4.34 升。这里的能源节约量,80%
来自经济节能( 或间接节能),即经济结构调整、加强能源管理和高能耗产品进口等；其余为技术节能( 或直接节能),如自热电联产，集中供热，大型发电机组比例增加以及各行业的节能技术改造项目的投产运行。
由此看出,“九五” 期间，我国的节能取得了可喜的成绩。但与发达国家相比，我国的能源经济效率（单位耗能所实现的 GDP）是很低的。 1994 年的能源经济效率，以 1tce 实现的 GDP（美元）为单位，日本为 6623，德国 4219，法国 4115，英国，美国 2217；而中国 1994 年为 536，
若以 2000 年的 845 与之比较，也只有这些国家的 13%～38 %。另一方面，我国产品的单位能耗较高，据有关资料报导，日本火电厂供电标准煤耗为 322 克 g/kW·h (1998 年) ；日本每吨钢的可比能耗为 680kg 标准煤(1999 年) ；美国载货汽车运输每百吨公里耗柴油为 3.54 升(1995 年),中国
2000 年同类数据比发达国家要高 18～27 %。可见，中国在能源利用效率与世界先进国家相比，还存在较大差距，能源节约的潜力还很大。
中国的能源利用效率低、单位产值能耗高的原因主要有：首先是高能耗的产业结构。中国高能耗产业工业和运输业的比重高达 77%。高能耗产业的单位产值能耗约是其他低耗能产业的 5.6～
8 倍，工业的单位产值能耗又是运输业的 1.4 倍多。其次是能源效率低。中国能源系统( 从开采、
中间环节到终端利用) 的总效率很低，1997 年仅为 10.3%，这意味着能源经开采、加工、转换、
储运、分配到终端利用，有 90%被损失和浪费了，而联合国欧洲经济委员会地区( 包括西欧、东欧和前苏联) 90 年代初相应的数字为 20～30% 。
（三）能源消费与经济发展
能源消费与国民经济发展有着密切的关系。能源与 GDP 增长的关系，可用弹性系数来表示。
能源生产弹性系数 P 是能源生产年增长率与 GDP 年增长率的比值；能源消费弹性系数 C 是能源消费年增长率与 GDP 年增长率的比值，表示能源生产或消费增长速度与 GDP 发展速度之间的关系。 C 的大小反映了一个国家的经济技术发达程度。 C=1,能源消费量与 GDP 同步增长( 或下降),
单位 GDP 的能耗与上年相同； C<1，能源消耗的增长率小于 GDP 的增长率； C >1，能源消耗的增长率大于 GDP 的增长率；C <0，能源消费下降，而 GDP 增长。
一般能源消费量的增长速度与 GDP 的发展速度成正比。据统计，在主要工业发达国家中，
1950～ 1975年间 GDP 年平均增长率最低的是英国，为 2.6%，它的能耗年平均增长最慢，只有 1,2%，
C=0.46；美国、法国、德国、前苏联按顺序提高；GDP 年平均增长率最高的是日本，为 8.7%，
它的能耗年平均增长也最快，达 8.8%，C=0.99 。世界各国间能源消费存在很大的差距。1990 年的数据统计表明，美国的人均能耗为 11.70tce，是世界人均能耗 2.07 tce 的 5.65 倍，而人口仅占世界人口的 4.7%。中国人均能耗只有 0.918 tce，不到世界平均水平的 1/2，仅占美国人均能耗的 7.8%，而人口却占世界人口的 21%，是美国人口的 4.5 倍。极端不平衡的能源消费水平，从一个侧面反映出各国之间国民经济发展和物质生活水平的差距。因此，加强能源建设，提高人均能耗水平，是促进社会发展和进步的重要因素。
我国 1977 年以前，C >1；其后至 1996 年一直是 C<1，即 GDP 的增长率大于能源消耗的增长率。而在,九五” 期间,GDP 持续增长，能源生产和能源消费均却出现负增长,P=-0.401,C=-0.059。
除了国际经济发展的背景之外，主要是因为我国的能源结构战略性调整和能源节约取得了明显成效，使得能源消费显著下降。许多发达国家在某一时期也曾出现 C<0 的情况。一般来说,C≤0
没有什么实际意义，这只能是某一地区管理水平较低，技术相对落后的表现，原来的能源耗费很大，一个时期内进行了能源政策的调整、节能工作或压缩能源消费，GDP 反而有上升的现象。
可以预计，随着我国国民经济正常、有序的发展，能源消费弹性系数仍将转变为正值，应当进一步做好能源结构调整和节能工作，使 C 值保持在低的水平。
第三节 环境污染及对生态的影响
一,环境污染与污染源
（一）环境的自净及容量
环境污染是指由于人类活动的干扰达到某一程度时，导致环境质量下降，产生有害于人类及其他生命体的正常生存和发展的现象。环境污染的产生有一个从量变到质变的发展过程，只有当某种污染物质的浓度或其总量超过环境自净的能力，才会产生环境污染。环境受到污染后，在物理，化学和生物的作用下，逐步消除污染物的过程称为环境的自净能力。而在人类生存和自然生态不致受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量称为环境容量。
1,环境自净
环境自净能力按发生机理可分为三类,
（1 ）物理净化作用。通过稀释、扩散，吸附、沉淀、淋洗，挥发，沉降等物理过程达到净化的目的。如含有烟尘的废气，通过大气扩散，降水淋洗，重力的沉降等作用，而得到净化；混浊的污水进入江河湖海后，通过物理的吸附，沉淀和水流的稀释，扩散等作用，水体恢复到清洁的状态。土壤中挥发性污染物如酚、氰，汞等，因为挥发作用，其含量逐渐降低。
（2 ）化学净化作用。通过氧化、还原，化合、分解，吸附，凝聚，交换等化学反应过程达到净化的目的。如某些有机污染物经氧化还原作用最终生成水和二氧化碳等；水中铜、铅、锌、
镉、汞等重金属离子与硫离子化合，生成难溶的硫化物沉淀；铁，锰、铝的水合物，粘土矿物，
腐植酸等对重金属离子的化学吸附和凝聚作用。
（3 ）生化净化作用。通过微生物的吸收、降解以及作用中的化学反应等生物化学过程达到净化的目的。如植物能吸收土壤中的酚、氰，并在体内转化为酚糖甙和氰糖甙；球衣菌可以把酚、
氰分解为二氧化碳和水；绿色植物可以吸收二氧化碳，放出氧气。
2,环境容量
环境容量是在控制污染物浓度时提出的概念。因为尽管各个污染源排放的污染物可能达到
(包括稀释排放而达到的) 浓度控制的标准，但若不考虑环境自净化和容纳的能力，当某一地区由于污染源集中，污染物排放总量过大，仍会使环境受到严重污染。因此，必须考虑环境容量问题，
把各个污染源排入某一环境的污染物总量限制在环境容量允许的范围之内，即总量控制法。
任何特定环境对污染物的容量是有限的。环境容量与环境空间的范围，各环境要素的特征，
污染物本身的各种性质有关。环境空间越大，其对污染物的净化能力就越强，它的环境容量就越大，可接纳的污染物就越多，反之则越少；污染物的物理和化学性质越不稳定，环境对它的容量也就越大。污染物的排放，必须与环境容量相适应，否则就要采取控制排放浓度和排放量等环境保护措施。环境容量包括绝对容量和年容量两个方面,
（1 ）环境绝对容量 C
q
。绝对容量是指某一环境所能容纳某种污染物的最大负荷量，达到绝对容量与时间无关。环境绝对容量可表示为 C
q
=（ C
s
- B），其中,C
s
为环境标准的规定值； B
为环境背景特征。如某地土壤中镉的背景值为 0.1ppm，农田土壤标准规定的镉的最大容许值为
1ppm，该地土壤镉的绝对容量则为 0.9ppm。
（2 ）环境年容量 C
a
。年容量是指某一环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大容许值的情况下，每年所能容纳的某污染物的最大负荷量。年容量不仅与 C
s
值和 B 值有关外，
还与污染物的特性和环境对污染物的净化能力有关，可表示为 C
a
=KC
q
，其中，K 为某污染物在某一环境中的年净化率。如某农田对镉的绝对容量为 0.9ppm，农田对镉的年净化率为 20%，其年容量则为 0.18ppm。按此污染负荷，该农田镉的积累浓度永远不会超过土壤标准规定的镉的最大容许值 1ppm。
通常，对在环境中停留的时间很短的非积累性的污染物，用绝对容量来控制这类的污染。
如许多 SO
2
污染源各自排放的浓度都没有超过排放标准，但在某一地区集中排放量却大大超过该环境的绝对容量。在这种情况下，只有以环境绝对容量为依据控制该区域的 SO
2
排放总量，才能保证该区的大气环境质量。而对在环境中能产生长期有害效应的积累性污染物，应使其排放与环境的净化速率保持平衡，用年容量这个参数来控制更合适。
3．环境污染的分类
环境污染有不同的类型。按污染产生的原因可分为生产污染（包括工业污染、农业污染、交通污染等）和生活污染；按污染物的形态可分为废气污染，废水污染、固体废物污染、噪声污染、
辐射污染等等；按环境要素可分为大气污染，水体污染、土壤污染等；按污染物的性质可分为物理污染、化学污染和生物污染；按污染物的分布范围又可分为全球性污染，区域性污染，局部性污染等。
（二）污染源与污染物
1,污染源
污染源是指造成环境污染的污染物发生源，一般指向环境排放有害物质或对环境产生有害影响的场所，设备和装置。污染源可分为天然污染源和人为污染源。天然污染源是指自然现象过程中向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，如火山喷发、森林火灾等。人为污染源是指形成污染的人类各种活动场所，也是环境保护工作研究和控制的主要对象。
根据污染源的特点和解决环境问题的对象，人为污染源有多种分类方法。按人类活动的性质可分为生产污染源与生活污染源。按污染源的种类，可分为有机污染源，无机污染源，热污染源，
噪声污染源，放射性污染源，病原体污染源以及多种污染物的混合污染源等。事实上，大多数污染源都属于混合污染源。例如，煤燃烧排放出的烟气中就含有 CO,CO
2
,SO
2
,NO
x
与粉尘等污染物；化工厂排出的废气中含有 H
2
S,NO
2
,HF,HCL,NH
3
等有害气体，这两个例子都属于向环境排放废热。按污染源污染的主要对象，还可分为大气污染源、水体污染源和土壤污染源等。
按排放污染物的空间分布方式，把在一个很小范围内或某一个点排放污染物的场所称为点源（包括固定源与移动源），在一个大面积范围排放污染物的场所称为面源，还有扩散源等。
通常是按人类社会活动功能和整个环境污染的情况，把污染源概括地分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源。
（1 ）工业污染源。工业企业是城市、乡镇环境的主要污染源，对环境危害最大。工业污染源来自诸如原料开采、加工生产、石化燃料的燃烧、加热冷却、成品整理等工业生产环节和过程中所使用的设备或场所。工业污染源向环境排放废气、废水、废渣和废热，污染大气、水体和土壤，还产生噪声、振动、有害辐射以及电磁污染来危害周围环境。各种工业生产过程排出的废物含有不同的污染物。例如，煤燃烧过程等气态和固态污染物；一些化工生产过程排出的废气；炼油厂排出的含油废水、硫化物、碱类等；电镀工业废水中主要含有重金属( 铬、镐、镍，铜等) 离子、酸和碱，氰化物和各种电镀助剂。
（2 ）农业污染源。农业污染源主要来自不合理施用化肥和农药，除了破坏土壤的生态系统，
还破坏水体的生态系统。目前在世界范围内大量使用的化学农药约有 50 余种，主要污染物有有机氯类、有机磷类、氨基甲酯类、苯氧羧酸类、苯酰胺类等。残留在土壤中的化学肥料氮和磷，
以及牧场、养殖场、农副产品加工厂的有机废物，通过降水所形成的径流和渗流进入水体，使水体水质恶化，有时造成河流、水库、湖泊等水体的富营养化。大量氮化合物进入水体则导致饮用水中硝酸盐含量增加，危及人体健康。
（3 ）交通运输污染源。交通运输污染源主要来自对周围环境造成污染的交通运输设施和设备。这类污染源排放废气和洗刷废水( 包括油轮压舱水),泄漏有害液体、发出噪声等都会污染环境。主要污染物有一氧化碳，氮氧化物、碳氢化合物，二氧化硫，铅化合物，苯并 (a)芘，石油和石油制品以及有毒有害的运载物。
（4 ）生活污染源。生活污染源主要来自人类消费活动产生的各种废气物，其污染环境的途径有：①消耗能源排出废气造成大气污染，如城市里居民普遍使用的小炉灶在城市区域内构排放的废气；② 排出生活污水( 包括粪便) 造成水体污染，如生活污水中的有机物，合成洗涤剂、氯化物以及致病菌、病毒和寄生虫卵等污染物进入水体，恶化水质，并传播疾病；③ 抛弃的城市垃圾造成环境污染，如厨房废物、废塑料、废纸、金属、煤炭和碴土等。
2,污染物
污染物是生产或使用过程中产生的有害物质。它们从污染源排放进入环境后，使环境的正常组成和性质发生变化，直接或间接危害人类或其他生物。其中，一些是已经没有利用价值进入环境的废弃物，还有一些是生产中没有充分利用的有用物质，有的甚至是生命体必需的营养元素，
大量排放形成环境中的污染物。一种物质成为污染物，必须在特定的环境中达到一定的数量或浓度，并且持续一定的时间。例如，铬是人体必需的微量元素，氮和磷是植物的营养元素，如果它们较长时期在环境中的浓度较高，就会造成人体中毒，水体富营养化等有害后果。随着对环境保护工作的日益重视和科学技术的进步，原有污染物的排放量和种类会逐渐减少，但也会发现和产生更多新的污染物。
由污染源直接排入环境的，其物理和化学性质未发生变化的污染物，称为一次污染物。一次污染物可能通过一系列的环境自净作用降解成无害的物质，但也可能形成二次污染物，即在自然环境中通过理化反应或生化作用转变成新的、理化性状与一次污染物不同的污染物。如一次污染物二氧化硫在环境中氧化成的硫酸盐气溶胶；汽车废气中的氧化氮，碳氢化合物等在日光的照射下发生光化学反应，生成的臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN),甲醛和酮类等；无机汞化合物通过微生物的作用转变成的甲基汞化合物；某些农药通过微生物或光解作用生成的降解产物等。通常，
二次污染物对环境和人体的危害要比一次污染物严重。环境中的污染物既可能是直接由污染源排出的一次污染物，又可能是在环境中转化而成的二次污染物，如大气中的 SO
3
，可能是由污染源直接排出，也可能是由 SO
2
氧化生成。
污染物也有多种分类方法。例如，按污染物污染的主对象可分为大气污染物、水体污染物，
土壤污染物等。按污染物的性质可分为物理污染物（包括噪声、微波辐射、放射性污染物等）、
化学污染物（包括无机污染物和有机污染物）和生物污染物（包括病原体，变应原污染物等）。
也可按污染物的形态分为气体、液体和固体污染物。
（三）环境污染的控制
控制环境污染，首先要建立和健全国家的政策、法令和标准。如《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》等法令，以及《地面水环境质量标准》、《环境空气质量标准》、
《污水综合排放标准》《大气污染物综合排放标准》等标准。国家制定法令对环境污染的控制与管理做了明确规定，如要求排放污染物必须遵守国家标准，超过标准的要收取排污费，对已造成环境污染的部门必须进行积极治理等。各种环境质量标准与污染物排放标准均为控制环境污染法规，分为国家、地方和地区三级。其次是通过区域建设规划和企业管理制约和控制环境污染。在制订区域建设时，从宏观上把污染源控制与工业布局、能源、交通运输以及公用设施的规划统一考虑、统筹安排，保证社会发展、经济腾飞和环境清洁的统一。
控制环境污染采取环境污染总量控制方法，即根据环境质量标准，借助调控污染源分布状况与污染物排放方式，把污染物在单位时间内排放的负荷总量控制在自然环境容量的承载能力范围之内。
污染物总量受污染源分布状况、污染物排放方式、污染物质性质、环境质量标准以及自然环境背景五个重要因素的影响和支配。其中，自然环境背景是客观因素，前三个是可以通过技术手段加以控制的人为因素，而环境质量标准是客观存在与主观愿望之间的调控因素，受到经济与技术的约束。由于允许排污总量随污染源分布状况与污染物排放方式不同而不同，所以调控污染源分布状况、改变污染物有害性质以及污染物排放方式成为总量控制的重要问题。另外，由于政策和技术原因，无法完全限制全部污染物质的排放和在限定时间内按规定的排污总量全部排出，仍可能出现超标排放而污染环境。因此，实施总量控制的同时，还须附加控制浓度的措施，才能有效地防治环境污染。
二、能源利用与环境
能源不仅是社会经济发展必要的物质基础，而且是现实的重要污染源。如煤炭的大量开发和利用，既严重破坏了开采地的生态环境，又会大面积污染消费地的大气环境；因大量燃烧化石燃料而排放 CO
2
所引发的全球性气候变暖问题。随着经济发展水平的提高，人们对环境质量的价值越来越重视，环境问题对能源战略的影响已不容忽视，越来越严格的环境排放标准正推动着清洁能源的发展。
能源的利用过程可分为开采开发和消费应用两大过程。常规能源中的煤、石油、天然气、水能、核裂变燃料以及风能、地热能等需要开发，能源的消费以电能、热能形式为主。因此大规模的能源消费，都需要通过燃烧来释放化石燃料的化学能而转换成热能。从能源的开发到最终的消费使用，每一过程均对环境造成不同程度的危害，但以能源消费中化石燃料的燃烧过程造成的环境污染尤为严重。
（一）能源开发与环境问题
1．煤开发的环境问题
煤的地下和露天开采都会严重破坏生态环境，而且采煤是一种危险而有损健康的职业。
（1 ）岩层地表塌陷。岩层深处的煤采用地下开采方法。当煤层被开采挖空后，上覆岩层的应力平衡被破坏，导致上岩层的断裂塌陷，甚至地表整体下沉。塌陷下落的体积可达开采煤炭的
60%～70 %，如开滦矿区地面沉陷平均为 6m。地表沉陷后，较浅处雨季积水、旱季泛碱，较深处则长期积水会形成湖泊；塌陷裂缝使地表和地下水流紊乱，地表水漏入矿井，还使城镇的街道、
建筑物遭到破坏。治理塌陷的方法有：对于较浅的煤层，可在采煤时留下部分煤柱支撑煤层，但采煤效率很低；最有效的方法是将采空部分用碎石、砂、矸石、废油页岩等材料全部回填，但填充矿井需要付出昂贵的代价。
（2 ）地层表面破坏。接近地表的煤层采用露天开采方法。露天采煤时，先挖去某一狭长地段的覆盖土层，采出剥露的煤炭，形成一道地沟。然后将紧邻狭长地段的覆盖土翻入这道地沟，
开采出下一地段的煤炭，依次类推。其结果，平原采煤后矿区地表形成一道道交错起伏的脊梁和洼地，形如,槎板” ；丘陵采煤后出现层层,梯田” 。露天煤矿开采后使植被遭到破坏，地表丧失地力，地面被污染，水土流失严重，整个生态平衡被打破。治理露天采煤造成破坏的方法有：开挖时尽量保持地表土仍覆盖在上层地面；用城市污泥或熟土回填矿区，进行复垦和再种植等。复垦的土地需要养护若干年，才能逐渐改善土壤条件，种植植物，因而代价也很昂贵。
（3 ）矿井酸性排水。煤炭中通常含有黄铁矿(FeS
2
)，与进入矿井内的地下水、地表水和生产用水等生成稀酸，使矿井的排水呈酸性。此外，矿区洗煤过程中也排出含硫、酚等有害污染物的酸性水。大量的酸性废水排入河流，致使河水污染。治理酸性排水的方法有：防止大量的水进入矿井；封闭废弃矿井入口；把废水排入不会自流排放的废井等，但同样存在经济问题。
（4 ）废弃物堆积。煤炭的开采和选洗过程中，产生大量的煤矸石和废石，矿区固体废物堆积数量巨大。全世界每年排矸量 10～ 12 亿 t，中国目前年排矸量超过 1 亿 t，而综合利用不到 2 000
万 t。现已堆积煤矸石 16～20 亿 t，占地面积约 1 万 hm
2
。矸石堆积除了占用土地，还不断自燃，
排放有害气体和灰尘，污染大气和水体。矸石可以设法综合利用：作为供热或发电用的劣质燃料，
或作为工业原料用于建筑、修路以及化肥生产等，至少可用于矿井回填。目前，全国平均综合利用率大约只有 20%左右。
（5 ）粉尘飞扬。煤的开采、装卸、运输过程中，难免有大量细小的煤灰、粉尘飞扬，使矿区空气中的固体颗粒悬浮浓度增大，严重危害人体健康及矿区生态环境。
（6 ）自燃。开采出来的煤堆或地壳煤层经常会自动地缓慢燃烧。煤的自燃不仅浪费有价值的资源，而且释放一氧化碳、硫化物等有害气体，严重污染空气。
煤炭是中国的第一能源，煤炭开采的环境保护与综合利用尤为重要。
2．铀生产的环境污染
核工业对环境的放射性污染主要来自核燃料生产和使用后燃料的处理。一般核燃料生产过程的放射性污染较轻，不构成严重危害。但它终究对人体有害，仍须予以充分注意。
核裂变燃料的基本原料是铀。铀的生产过程包括勘探、开采、选矿、水冶加工，最后精制得到的浓缩铀。在核燃料生产中，主要污染源是铀矿山和铀水冶厂，污染物均为放射性物质，随生产过程中的废气、废水和固体废物排向环境。虽然排出的废物放射性水平低，但排放量大，分布广。
铀矿区空气污染物有放射性气体氡、衰变子体和放射性粉尘，主要来自掘进、破碎、装运等过程中产生的氡和粉尘，随矿井通风系统进入大气。此外，矿岩石、矿石堆、废石堆、尾矿堆、
矿坑水等都不断地析出氡气。铀矿山废水中的污染物不仅包含氡、铀及其衰变子体，而且有其他共生的有害化学物质。废水来自地下水渗入矿井后形成的矿坑水，湿法开采作业产生的废水，流经各种矿石堆的雨水等。铀矿山的固体废物主要是开采挖掘出来的废石，以及预选淘汰矿石，还有预处理产生的矿渣或尾矿。这些固体废物具有低水平的放射性，数量非常大。
水冶过程是铀生产的重要环节，其排出的废气放射性水平很低，一般不致引起环境放射性污染。水冶厂废水中的污染物有镭
226
、硫酸根、硝酸根、有机溶剂等。其中镭
226
是最危险的放射性物质，而酸性废水排人河流造成的危害往往比放射性物质更严重。水冶厂的固体废物主要是提取铀后的尾矿，还有受到污染的设备、物品等。尾矿数量大致与原矿石相等。虽然其中残留铀不及原矿石含量的 10%，但原矿石总放射性的 70～80 %仍然保留在尾矿中，如镭放射性仍残留 95%
以上。
核燃料生产中对环境的污染，最主要是含有放射性污染物的废水排入河流造成水体污染，在排放口下游附近，镭含量往往超标，使鱼类和其他水生生物几难以生存。固体废物污染附近土地，
或由于受到雨水冲淋，污染物随径流流入河流，往往造成一定程度的土壤污染和水体污染。铀矿山和水冶厂排出的废气，在大气自净能力的作用下，一般不会引起严重污染。
通常，铀矿山的废水用钡盐除镭或用其他方法净化后排放；矿渣采取堆放弃置或回填矿井的方法处置。水冶厂废水贮存于尾矿坑中，澄清后一部分重复使用，大部分自然蒸发、渗入地下或排入河川；尾矿砂可以回填矿井，也可以采用在尾矿砂堆表面喷涂化学药剂，或用混凝土覆盖等各种稳定方法使污染减少扩散。如果采取各种合理的预防措施，核燃料生产过程中的污染排放不会造成太大危害。核放射污染的主要危险是应用浓缩铀的核反应堆突发事故和燃料的后处理。
3．水能开发对环境的影响
水能的最主要利用是水力发电。由于水力发电本身具有无环境污染的危害，以及水力是可连续再生的自然资源等一系列优点，水电总是以清洁能源有些列入能源的开发战略。但是，水力发电也存在对生态环境的影响，它在给人类带来巨大利益的同时，也会带来一定的危害。水电工程无论是建设初期还是建成后使用，对环境的影响都是巨大的，尤其是建立拦河畜水的大坝，破坏了原有河流流域的生态平衡。因此，必须对水电工程引发的环境问题做出全面的、充分的评估，
从而采取有效的对策和措施，把危害降到最低程度。水能开发对环境的影响有,
(1)对生态环境的影响。现代水电工程区域很大。由于库区大片植被遭到破坏，使该区内的野生动物丧失了栖息地和食物来源而被迫迁徙，原来的动物群落解体、消失或灭绝。
水库改变了河流环境状况，直接或间接影响鱼类与其他水生生物的生存。水库淹没了一些鱼类的产卵和栖息地，阻挡某些鱼类的回游路径。如美国的哥伦比亚河修建的大古力水坝使大鳞大马哈鱼的回游栖息和产卵地减少了 70%。水库内可能出现氮、磷及有机物含量过高，使鱼类患弯体病死亡，也会造成库水富营养化而影响鱼类生存。
水库会改变该区域的气候。由于水的热容量大，使得水库和陆地上空的大气压力发生改变而形成风。在水库影响区域内，有风天数明显增加。此外，水库附近上空的湿度增加，由于水库和陆地的温度存在差异，冬季可能使降水有所增加，而夏季可能会使降水减少。还有，水库对当地气温起着明显的调节作用，能缩小最高气温和最低气温的温差。如新安江水库建库前最高气温为
45℃，最低气温为-12 ℃，建库后则分别为 41.8℃与-7,9℃。
(2)对自然环境的影响。水利发电利用水流的机械能，需要尽可能高的落差，必须建筑大坝拦河蓄水。筑坝时需要进行修建交通道路、建设房屋以及劈山采石等工作，水库蓄水将水位大幅度提高，将大量的土地、森林、村庄城镇、或名胜古迹永久淹没。这可能使自然景观永远消失，
风光绮丽的崇山峻岭受到破坏。如修建黄河三门峡水电站淹没了 660km
2
的良田，包括元代修建的道教圣地永乐宫( 又称大纯阳万寿宫) 。
(3)对社会环境的影响。除了自然生态环境问题，移民是水电建设的社会环境问题，也就是需要建立一个新的社会生态平衡系统。人口迁移问题远比其他生物经受的变化复杂，这对库区居民的生产和生活有着明显的影响。新建的居住区必须重视移民的风俗习惯和对当地居民的影响，
避免造成和激化社会矛盾。此外，应避免移民区的地方病和流行病异地传播。
(4)泥沙沉积。含有泥沙的河水进入库区后，流速减小，泥沙逐渐沉积下来，降低了水库容水量。泥沙沉积严重影响水库的功能，甚至会使整个水电站报废。黄河三门峡水电站因泥沙沉积被迫改建四次，而发电量也只有原设计能力的 10%。美国、印度、塞浦路斯等国的 130 座水库调查表明，每年淤积的库容量为 2%～ 14.3%。水库内沉沙淤泥还会加剧水坝下游河流对河岸的侵蚀，
使之与淤泥沿岸沉积的平衡被破坏，威胁沿岸城市和桥梁地基；淤泥减少会使下游低级微生物得不到营养大量死亡，从而导致鱼类急剧减少，引起该区域水生生态的变化。
我国江河泥沙流失严重，据不完全统计，每年流失近 50 亿 t，尤以黄河、长江为最。对于水库泥沙淤积，首先要在流域范围内植树造林，防止水土流失；此外，筑坝建库之前需考虑泥沙沉积的影响，水库设计要完善滞洪排沙的功能
(5)诱发地震。水库畜水改变和破坏了库区岩体的应力的平衡与稳定，可能诱发地震。由于引起水库地震的相关因素很多，目前人们对它的成因认识尚不够统一。水库地震与库坝区岩石特性、地质结构和应力场、水文地质条件以及水库要素（坝高、库容、库水深度、水库面积及畜水速度）等因素有关。各类岩石中，诱震水库位于碳酸盐岩地区的比较多，我国约占 72%，岩浆岩区震级较高。有洞穴、漏斗和较宽断裂的岩溶透水地区，诱发地震的概率较高，但震级较小。
高坝水库( 高于 100m，库容大于 10
8
m
3
)发震可能性较高。60 年代，印度的柯伊纳、希腊的克里马斯塔、中国的新丰江，赞比亚的卡里巴，水库相继发生 6 级以上强震，埃及阿斯旺水库（坝高
111m，库容居世界之二，1640× 10
8
m
3
）地震最大一次为 5．6 级。
(6)对水库滑坡的影响。水库岸边岩体中的松软夹层，是制约岸坡稳定，导致滑坡主要因素。
由于水库水位提高，长期浸泡使松软夹层软化，河岸岩体强度降低，容易发生滑坡或崩岩。其结果会导致库容减小，威胁过往航运船只，激起涌浪危及大坝的安全。自然界异常活动，如暴雨、
洪水、地震以及人类在沿岸过度活动等，极易诱发滑坡现象。
（二）能源消费与环境污染
在人类的生产和生活中，需要将能源从初级形式转换为可以消费应用的高级形式。这种转换过程对环境产生了各方面的负面影响。
机械能（位能或动能）、热能、化学能、质量能以及光、核、电、声、磁等都是能量的基本形式，它们在自然中以各种形式出现。如太阳能是光能；化石燃料属于化学能；水能是位能；海浪和风能贮存着动能；等等。各种能量中，热能、机械能和电能消费最多，它们在不同的工业装置中完成各种转换过程。如锅炉把燃料化学能→热能，汽轮机把热能→机械能，发电机把机械能
→电能，三者组成火力发电厂；汽车的内燃机将燃料化学能→热能→机械能；水电站将水的位能
→动能→电能；太阳能集热器或电池分别将光能转换为热能或电能等。高品质的电能也可以转换为光、热或机械能，用于照明、取暖或做功。这些在人为干预下的能量转换过程，不仅得到了造福于人类的结果，而且产生了有害于环境的某些不良效应，即环境污染。
根据热力学定律，任何能量转换装置的效率都不能达到 100%。如使用非再生性常规能源，
火力发电厂将煤的化学能转化为电能的效率约 40%；汽车发动机将石油化学能转化为机械能的效率约 25%；核电站的效率约为 33%。可见，大部分能源在消费过程中以热能的形式散失于环境，
造成热污染，同时还向环境排放有害污染物，产生不良的环境效应。因此，提高能量资源利用效率，不仅可以减少能耗，节约能源，提高产品的经济性；而且减少环境污染，有利于环境保护。
常规能源中水能的利用与化石燃料相比较，其优势非常突出。水在自然河流中流动的机械能，
一部分会转化为热能分散于水中。水电站将水的机械能转化为电能输送到各地，在电能消费处化为热能而散失，即水能利用的结果，只不过改变了热量的空间分布，对大环境而言，没有热量的增加。水电站在运行时，没有废热和污染物的排放，对环境几乎没有不利的影响。
多数环境污染问题与能源应用直接有关，如空气污染、水体和土壤污染、热污染、放射性污染、固体废物、噪声等。化石燃料的燃烧，排放的 SO
2
,NQ
x
,CO、碳氢化合物和烟尘等直接污染大气，污染物在大气中经过物理过程和光化学反应形成酸雨和光化学烟雾影响涉及更广的范围，除大气之外，还包括水体和土壤。排放的大量 CO
2
和废热引起温室效应，造成区域性和全球性的危害。能源工业产生的大量固体废物也污染大气、水和土壤。放射性污染主要来自核电站，
核武器试验也是污染源。近年来，三哩岛、切尔诺贝利等几次核电站重大事故说明，无论怎样小心防护，核电站终归是一个危险装置，其事故的发生往往是灾难性的。此外，与火力发电相比，
核电站排放废热更严重，它将全部热能的 2／3 排向环境。
三、环境污染对生物的影响
生物的生存环境被污染后，生物体内的毒物含量会逐渐积累。当富集到一定数量后，生物就开始出现受害症状，生理、生化过程受阻，生长发育停滞，最后导致死亡。
（一）环境污染对植物的影响
污染物影响植物的生理生化作用。污染物对光合作用的影响是植物受害的主要原因。如 S0
2
抑制二磷酸核酮糖羧化酶的活性；重金属 Pb
2+
能抑制菠菜叶绿素中光合电子传递，这都阻止光合作用中对 C0
2
的固定，使光合作用下降。S0
2
还能使植物的总含氮量与蛋白质含氮量均下降；重金属镉能明显影响种子中氨基酸含量，从而影响植物的营养成分。污染物能破坏植物细胞膜的透性，并使植物的呼吸作用下降。
污染物能改变并降低土壤微生物和酶的活性，影响植物根系对土壤中营养元素的吸收。对重金属镉的研究表明：①镉能明显影响玉米幼苗对氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、铜的吸收，
使玉米幼苗体内氮、磷、锌的含量降低。②镉可以影响和破坏植物细胞的超微结构。如玉米用镉处理后，细胞核变形、外膜肿大、内腔扩大，核仁趋向碎裂；幼苗根的线粒体肿胀，腔内有絮状沉积物，出现受害症状；叶绿体超微结构层次减少，分布不均、混乱，发生明显变化。③用镉处理种子后，发芽率下降，抑制水生植物生长发育。随着镉浓度增大，根的增加量相应减少，断根增加，降低了根的吸收功能。加上植物叶片褪绿，光合作用减弱，最终导致生物产量的降低。
（二）环境污染对动物的影响
环境污染影响动物正常的生理功能，威胁动物的生存。污染物明显破坏动物的内脏。有些污染物，如 Pb、Cd 还能使鱼脊椎弯曲。有机氯农药严重影响鱼类、水鸟、哺乳动物的繁殖机能，
使许多鸟类蛋壳变薄。重金属元素对鱼类的呼吸系统有严重的影响和破坏作用。这些重金属元素能粘附和积累在鱼鳃的表面，导致鳃的上皮和黏液细胞产生贫血和营养失调，而且还能降低血液中呼吸色素的浓度，使红血球减少。其结果，影响了鱼类对氧的呼吸作用和降低血液输送氧气的能力，使得鱼类呼吸器官机能衰退。对一些污染物的研究结果表明，甲基汞能使血红蛋白、血浆中的 Na
+
和 Cl
-
增加；Cd
+
能干扰肝脏对维生素 B
12
的正常储存；用亚致死剂量镉处理鲽鱼有明显的贫血反应。
（三）环境污染对人体的影响
人体具有自身的生理调节功能以适应不断变化的环境的能力。但是，如果环境污染物导致环境的异常变化，超出人体正常的生理调节限度，则可能引起人体功能、代谢和结构发生异常的病理性变化，即环境致病。人类的环境致病有物理性因素（如噪声、放射性物质、热污染等）、化学性因素（如重金属、有害气体、化肥、农药、各种有机及无机化合物，）和生物性因素（如细菌、病菌等）。疾病的发展阶段有潜伏期、前驱期、临床症状期、转归期( 恢复健康或恶化死亡) 。
对于微量慢性致病因素长期作用下的中毒，疾病的前两期可能相当长，但并不表明病人,健康,，
而急性中毒的疾病会很快出现明显的临床症状和体征。因此，不能以人体是否出现疾病的临床症状和体征来评价有无环境污染及其严重程度。所以，在评价环境污染对人体健康的影响时，应考虑是否会引起急性中毒；慢性中毒；致癌、致畸及致突变；寿命的缩短；生理、生化的变化。
环境污染物能否对人体产生危害及其危害的程度，主要取决于污染物进入人体的,剂量” 。
当剂量达到一定程度，即可引起异常反应或致病。其次，随着污染物作用时间的延长，毒物在体内蓄积量达到中毒阈值时，就会产生危害。另外，多种污染物在体内同时作用于人体，存在综合影响。如锌能阻抗镉对肾小管的损害，而 CO 与 H
2
S 则可相互促进中毒的发展。还有，不同人的健康和生理状况、遗传因素等，均可影响人体对环境异常变化的反应强度和性质。如 1952 年伦敦烟雾事件死亡的 4000 人中，患有心肺疾患的人占到 80%。
环境污染对人体健康的危害，是一个十分复杂的问题。大体上可分为急性危害、慢性危害和远期危害。
1．急性危害
环境污染造成急性危害的突出事件有烟雾、有毒化学品及核反应堆泄漏等事故。煤烟型烟雾使人从感到胸闷、咳嗽、呼吸困难，进而发烧直至死亡。死亡率最高的是支气管炎、肺炎、肺结核、心脏病等呼吸和循环系统疾病的患者。研究表明，大气污染物中粉尘浓度的危害比 SO
2
更大。
光化学烟雾主要是刺激呼吸道粘膜和眼结膜，而引起眼结膜炎、流泪、嗓子疼、胸疼，严重时会造成运动着的人突然晕倒，出现意识障碍。有机污染物中的有机磷农药，能在体内产生抑制酶的代谢产物。这种代谢产物常可引起急性神经障碍症状。
2．慢性危害
慢性危害主要有大气污染物以及重金属，如镉、铬、铅、汞、砷等中毒引起的疾病。
大气污染引发的上呼吸道慢性炎症有慢性鼻炎、慢性咽炎。同时，由于呼吸系统持续不断地受到大气污染物刺激腐蚀，使呼吸系统的各种防御功能相继遭到破坏，抵抗力逐渐下降而诱发慢性支气管炎、肺气肿等肺部疾病。随着心肺的负担不断增加，使肺泡换气功能下降，肺动脉压力上升，最终因右心功能不全而导致肺心病。
氟是环境中主要污染物之一，在氟污染地区常引起氟中毒。氟引起的疾病有斑釉齿、骨质硬化症、甲状腺肿瘤等。人体每天摄取 8～lOmg 以上氟就会出现骨硬化、不规则骨膜骨、骨密质增厚、密度增大等氟骨症。
铅中毒引起贫血是因为铅污染物经呼吸道或消化道侵入体内，再由血液输送到脑、骨骼及骨髓等各个器官，损害了骨髓造血系统。轻度铅中毒造成胃肠功能紊乱。铅对神经系统也将造成损害，能引起末梢神经炎，出现伸肌麻痹、触觉减弱、运动异常。铅中毒还会伤害大脑系统，尤其对未成年人的影响特别敏感。低浓度的铅能影响儿童智力发育，出现学习低能、注意力涣散等智力障碍，产生古怪异常行为。铅还具有母婴遗传特征，危害后代。
镉中毒能引起骨痛。骨痛病者大多身材矮小，伴随脊椎与胸腔变形。大多会出现末鞘神经障碍、红色素性贫血、低血压及一些肾功能方面的障碍。大气中镉浓度在 50μg／m
3
以上时，对健康会产生不利影响，食物中含镉 0,3mg／kg 以上的大米就不能食用。长期饮用超标 400 倍的被铬污染的井水，发生口角糜烂、腹泻、腹痛和消化道机能紊乱等病症。
汞中毒是中枢神经系统受损害的中毒病症。重症临床表现为口唇周围和肢端呈现出神经麻木
(感觉消失),中心性视野狭窄、听觉和语言受障碍、运动失调。典型事件发生在 1956 年的日本熊本县水俣湾地区，因而称水俣病。这是在硫酸汞催化乙炔的反应过程中产生的副产品甲基汞，
随废水排入水俣湾海域。甲基汞在水中被鱼类吸入体内，使鱼体含汞量达到 20～ 30μg/g，甚至更高。居民大量食用含有甲基汞的鱼就会患此病。
急性危害和慢性危害的划分是相对的，当慢性污染物短期内大量进入人体也会出现急性危害症状。
3．远期危害
环境污染的影响在短期不能表现出来，有些甚至不是在当代表现出来的危害为远期危害。
通常所指的是致癌、致突变、致畸问题。
（1 ）致癌。据一些研究资料分析，人类癌症患者中约 90%由化学物质的作用所引起。国际癌症研究中心(1ARC) 研究证明，由流行病学调查确定对人致癌的化学物质有 26 种，其中有 8 种是药物。有些是由于经常的职业接触致癌的，如联苯胺、苯、双氯甲醚、异丙油、芥子气、镍、
氯乙烯、铬、氧化镉等。
砷化物随废气、废水、废渣排入环境。砷由呼吸道进入人体会致肺癌,S0
2
有促癌作用；通过饮食或皮肤侵入体内，可使皮肤发黑，皮肤癌、肝癌等发病率升高。石棉纤有锐利的尖刺，进入人体内能刺入肺泡或胸、腹膜，使膜纤维化、并逐渐变厚形成间皮瘤或癌。在接触石棉与吸烟两种因素共同作用下，其致癌性更强。苯并[a] 芘是一种强烈的致癌物质。早在 1775 年英国就发现清扫烟囱的工人多患阴囊癌，后来从煤焦油和煤烟中分离出苯并[a] 芘和 20 多种多环芳烃。许多学者用苯并[a] 芘进行实验，均收到致癌阳性结果。美国 Carnow 等认为大气中苯并[a] 芘浓度每增加 0.1μg/100 m
3
，肺癌死亡率就相应升高 5%。
（2 ）致突变。是指生物体细胞的遗传信息和遗传物质发生突然的改变，使其产生新的遗传特征。环境污染物中的致突变物能使哺乳动物的生殖细胞发生突变，可能导致不孕或胚胎早死等；
也能使体细胞发生突变，则可能形成癌肿；还能使染色体畸变，可能导致人类社会,基因库” 的不良变化，造成人类社会整体素质的下降。如铬及其化合物能引起染色体畸变，其中六价铬的诱变率大于三价铬。
（3 ）致畸作用。物理、化学和生物学的各种不良因素可能会起到致畸作用。化学因素致畸的典型事例是 20 世纪 60 年代初孕妇服用前西德生产的一种俗称,反应停” 的药物，这是一种非苯巴比妥安眠药，孕妇在妊娠反应时服用后，能引起胎儿,海豹症” 畸形。研究表明，农药存在对环境的污染作用和残留在食物上的问题，且多具有胚胎毒性。具有致畸作用的农药有敌枯双、螟蛉畏、
有机磷杀菌丹、灭菌丹、敌菌丹、五氯酚钠等；对人有致畸作用的污染物有能引起皮肤色素沉着的多氯联苯(PCB),引起胎儿性水俣病的甲基汞等。物理因素如放射性物质，可引起眼白内障，
小头症等畸形。生物学因素如风疹等病毒，在怀孕母体早期感染后可能引起胎儿畸形等。
复习思考题
1,当前人类面临哪些环境问题，我国的环境形状如何？
2,城市化如何对环境产生影响？
3,试述温室效应、臭氧层空洞、酸性降水形成的原因及危害。
4,人类可利用的能源有哪些？如何进行分类？
5,综述中国能源资源及其开发利用的现状和特点。
6,什么是环境污染、环境容量和环境的自净作用？
7,常规能源的开发和消费对环境有何影响？
8,环境污染对生物有何影响？
第一节 人类面临的环境问题
环境问题是指由于自然或人类活动使环境质量发生变化，从而带来不利于人类生产、生活和健康的结果，其重要特点就是从局部地区的环境污染向全球性环境问题发展。当前人类面临的环境问题很多，很难区分哪些是最重要的。本章把主要的环境问题划分为全球（大气）环境问题，
生态环境问题及社会环境问题三部分分别进行介绍。
一、社会环境问题
20 世纪以来，全世界发生了三种影响深远的变化：①社会生产力的极大提高和经济规模的空前扩大，创造了前所未有的巨大财富；②全球人口爆炸性增长，一个世纪人口翻了两番；③随之出现了生产和生活资料短缺、环境污染、以及生态系统破坏等一系列环境问题。这些变化加剧了人类与自然界之间的矛盾，对人类自身的生存和社会经济持续发展构成新的障碍。其中，人口剧增是矛盾的最主要方面。
1,人口剧增
人口急剧增加是当今世界面临的首要环境问题。据统计，世界人口在 1830 年为 10 亿,1930
年为 20 亿,1960 年为 30 亿,1975 年为 40 亿,1987 年 7 月 11 日为 50 亿,1999 年 10 月 12 日，
世界人口已达到 60 亿。从人类 200 多万年历程中人口达到 10 亿，到目前超过 60 多亿的短短 170
年时间，每增加 10 亿人口的时间分别为 100 年,30 年、15 年和两个 12 年。目前世界人口仍以每年 8000 万的速度增长，其中发展中国家速度更快，是发达国家的 2 倍以上。
中国是世界上第一人口大国。 20 世纪初，我国的人口不足 4 亿，到 50 年代初为 4.5 亿，现在人口已经超过 13 亿。我国在 50 年代初鼓励生育，到 1974 年人口增长到 9 亿，平均每 5.3 年增加 1 亿。在实施计划生育的国策后，人口的增长速度明显减缓，平均每 7 年增加 1 亿，同期我国的经济发展高速增长。可见，控制人口增长是经济持续发展的有效途径之一。
人口急剧增加导致人口与环境之间的严重失调，加剧了人类与自然界之间的矛盾。
首先是人口增加导致人类对自然资源的需求急剧增大，加剧了资源供需矛盾。自然资源是人类生存发展不可缺少的物质依托和条件，但是地球上的许多自然资源是有限的、不可再生的或需要很长的更替时间，其承载能力受到一定的制约。随着全球人口的增长和经济的发展，全球资源匮乏的危机与日俱增，如土地不断减少和退化、粮食短缺、森林减少、淡水严重不足、生物多样性减少、以及某些矿产、能源濒临枯竭等。
以土地与粮食为例，由于世界粮食增长赶不上人口增长的速度，目前世界上有 4 亿多人的饮食严重不足，在发展中国家，每年有 1500 万至 2000 万人直接死于营养不良，其中有 3／4 是儿童。地球表面的陆地仅占 1／4,但有一半的土地暂时还不能供人类利用，包括终年积雪、冻土、
沙漠、陡坡山地等，而依赖有限的土地资源生活的人却越来越多,1975 年世界人均耕地 0.31hm2，
目前下降到 0.15 hm2，减少了一半。20 世纪 70 年代初平均 1 hm2 地养活 2.6 人，目前需要养活
4 个人。随着人口的增长和经济发展占地的不断增加，还将使耕地面积不断缩小。
其次，人口增加导致人类活动以及对资源的利用的增加，尤其是化石能源的利用急剧增加，
加重了环境污染和生态破坏。随着人口的增加，人类的活动范围和生产规模不断扩大，使得生产和消费活动中不可避免的有害废弃物的排放量急剧增加，从而加重了环境污染，直至破坏整个生态系统的平衡。环境污染主要包括大气污染，如全球气候变暖、酸雨沉降、臭氧层破坏，水体和土壤的污染，固体废物的污染，以及噪声、辐射、光污染等。生态环境破坏主要有生物多样性减少，森林和草原植被破坏，土地退化、水土流失和荒漠化，海洋生态问题等。
2,城市化
城市化由人类利用和改造环境而创造出来的高度人工化的生存环境，是人类发展、变革的重要过程和一个国家经济和文化发展的结果。古代城市环境的主要问题是由于过度的开发和掠夺性经营土地，使得整个区域生态环境的恶化，许多城市因此被遗弃，最终消亡，如古代三大文明之一的巴比伦古城，我国古代西北地区一些城市等。尤其自 18 世纪工业革命后，开创了以煤和石油为主要能源的时期，出现了严重的公害问题，直接影响并威胁到城市人们的生活质量和生命安全。城市化引起的环境问题有大气、水体、垃圾和噪声污染严重，绿地缺乏，城市热辐射和光辐射，能源和资源不足，生物种类极为贫乏，生态环境质量下降等，主要反映在生物环境、水环境、
以及大气环境三个方面,
（1 ）城市化对生物环境的影响。城市化严重地破坏了生物环境，使生产者有机体与消费者有机体的结构比例失调，失去了自然生物环境的调节功能。许多城市除了遍地的水泥建筑、沥青路面、以及拥挤不堪的人群，其他的生命体，如野生动物种群、飞禽走兽、以及大面积的植被几乎完全消失。它使生态系统遭到破坏，影响了碳、氧、氮等物质正常循环。
（2 ）城市化对水环境的影响。城市化影响地表水径流流量，使得地下水源枯竭，导致水质恶化，破坏自然界的正常水循环。城市化增加了房屋和道路等不透水面积和排水工程，一方面减少雨水的渗透，地下水得不到地表水足够的补充；同时城市化将增加耗水量，往往导致水源枯竭、
地下水面下降和地面下沉。另一方面，增加了地表水的总径流流量，特别是暴雨季节排水工程，
会增加地表径流的峰值流量，使得河流洪峰流量增加。另外，随着城市化的进程，城市废水对河流、湖泊等水体的污染日益加重。生活污水中的病原菌污染水源，导致传染病流行（如 1848～
1854 年，伦敦先后两次霍乱大流行）；工业废水比重不断增加，排出的污染物质和毒物也随之增多，最终使得水质恶化，水生生物灭绝，生态平衡被破坏。
（3 ）城市化对大气环境的影响。城市化改变了大气的热量分布，影响自然地面的组成和性质，并向大气排放大量的颗粒污染物和有害气体。城市人口稠密、工业集中、交通繁忙，这种格局消耗大量能源，释放出大量热能。此外，燃料燃烧排放温室气体 CO2，加上城市建筑材料的热容量大，白天吸收的热量夜间难以完全释放，使得城市成为一个大热源。其次，城市化大量排放各种气体和颗粒污染物，如烟尘、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等，这些有害气体改变了城市大气环境的组成，造成对大气的严重污染。
盲目的城市化过程还会造成振动、噪声、微波污染，交通紊乱、住房拥挤、供应紧张等一系列威胁人民健康和生命安全的环境问题。
依照自然规律和随着社会的不断进步，人口增长和城市化是不可避免的必然趋势，但人口剧增和城市过大的弊端又是明显的。因此，必须采取措施，有效地控制人口增长和防止城市化自流发展，使人口增长和城市的规模与环境功能相适应。
二、全球性环境问题
1,全球气候变暖
全球气候变暖一般包括气温升高、海平面上升和降水增加三个方面的内容。对过去 100 多年中全球气温的研究表明，全球平均地面温度上升了 0．3 ～ 0．6 ℃，1981～1990 年全球平均气温比 1861～1880 年上升了 0．48℃,20 世纪 50 年代以后全球平均气候约比 19 世纪下半叶升高了
0．612 ℃。 100 年来，地球上两极冰川融化后退，海平面上升了 14～ 25 cm。全球陆地降雨量增加了 1%。有专家预测，考虑到海水热膨胀、冰雪融化、降水增加等综合因素，全球气温在本世纪可能升高 1．5 ～4 ℃，海平面可能上升 20～ 165cm。从近 6 亿年全球周期性气候冷暖变化的地质发展规律来看，目前地球正处于冰期向间冰期的过渡时期，全球性气候变暖是必然的，人类活动所造成的“温室效应”(greenhouse effect) 加快了全球变暖的趋势。
所谓“温室效应”是地球上早已存在的自然现象，由瑞典诺贝尔化学奖获得者 S．阿伦纽斯在 1896 年提出的概念。大气中的某些组分，如三原子气体能让太阳短波辐射通过，但却可以强烈地吸收长波辐射，就像温室中玻璃保温一样，使地表大气温度提高。据科学家估算，如果不存在温室效应，地球表面的温度将不是现在的 15℃，而是－18℃。
自然界的任何物体都有热辐射，温度越高，辐射能量越大，辐射波长就越短。太阳表面平均温度约为 6000K，以 300～800nm 的紫外光、可见光等短波辐射透过大气被地球表面吸收；而地球表面平均温度约为 288K，以 16000nm 的红外长波辐射形式将到达地表的太阳能向外空间反射，
从而维持地球的热平衡。由气体分子结构和分子光谱的原理可知，大气中的 CO2和其它微量气体如 CH4、CFC s (氯氟烃),H 2O、N 2O,O3等可以使太阳的短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地面反射的长波辐射，阻止地面向外空间散失能量，使大气温度升高。因此，这些气体有类似温室的作用，故称上述气体为“温室气体” (green housegas)，由此产生的效应称为温室效应。目前由于人类活动增加了大气中的温室气体，温室效应加强了，因而导致全球气候变暖。
大气中能产生温室效应的气体已经发现近 30 种。从对增加温室效应的贡献来看，最重要的气体是 CO2，大约起 66%的作用，其次,CH4和 CFCs 分别起到 16%和 12%的作用。 CO2是一种比较稳定的化学物质，它在大气中的保留时间可达 l0 年以上，而且较少参与大气中的各种化学反应。
大气中 CO2浓度增加的人为原因主要是化石燃料的燃烧和森林植被的毁坏两个原因。据估算，化石燃料燃烧所排放的 C02占排放总量的 70%。 1850 年工业革命后，人类活动使大气中 CO2体积分数由 0.028%增加到 1991 年的 0.0383%,100 多年来增长了 20～ 30%。到本世纪中叶，化石燃料仍然是人类的主要能源，而且需求还将增加，大气中的 CO2体积分数将达到 0.056%以上。大气 CO2
增加的另一个原因是陆地植物系统的破坏。据科学家估算，全球绿色植物每年能吸收 285×10
9
t
CO2，其中森林就可吸收其中的 42%。热带雨林的破坏，使大气层每年增加 17×10
9
t CO2，这个数字相当于世界燃烧放出的 CO2的总量，所以森林在地球上以极快的速度消失是导致全球性气温升高的又一个重要原因。
CH4在大气中的含量极少，但对温室效应的 贡献是同样数量 C02的 21 倍。由于随着人口和人类活动的增加，家畜饲养、生物体分解、煤矿和天然气的开采、以及工业生产等活动的 CH4排放也增加，使得大气中甲烷已经从工业革命开始前的 0．7 ×10
-6
增长到 1992 年的 1,7×10
-6
，增加了将近 150%，而且正以每年 1%～ 2%的速度增加。目前全球甲烷每年排放约 5．5 亿 t，其中 2/3
左右来自人工源。氯氟烃(CFCs) 的商业名称为氟利昂，它的温室效应作用不仅是同样数量 C02
数千倍，危害极大，而且破坏臭氧层的作用更加令人关注。
全球变暖可能造成的影响有：①人类的传染病、心血管和呼吸道疾病发病率增高，危害增大；
②生物物种的迁徙可能跟不上气候变化的速率，影响动植物的分布；③加剧全球干旱、洪涝等气象灾难事件的频率和程度；④海平面上升会对经济相对发达的沿海地区产生重大影响；⑤全球范围农作物的产量和品种的地理分布将发生变化。
2,臭氧层损耗
臭氧（O 3）在大气中的含量非常微少，仅占一亿分之一。臭氧层存在于距地面高度 20～30km
范围平流层中，其中臭氧的含量占这一高度上的空气总量的十万分之一。臭氧含量虽然极微，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，它能吸收波长为 200～ 300nm 的紫外线。正由于臭氧层能够吸收 99%以上来自太阳的，对生物具有极强的杀伤力的紫外辐射，从而保护了地球上各种生命的存在、繁衍和发展，维持着地球上的生态平衡。
科学家观察证实，近 40 年来，大气中臭氧层的破坏和损耗越来越严重。自 1975 年以来，南极上空每年早春( 南极 10 月份) 总臭氧浓度的减少超过 30%。 1985 年，南极上空臭氧层中心地带的臭氧浓度极为稀薄，近 95%被破坏，出现所谓的臭氧层“空洞” 。到 1994 年，南极上空的臭氧层破坏面积已经达 2 400 万 km2。臭氧空洞发生的持续期间和面积不断延长和扩大,1998 年的持续期间为 100 天，比 1995 年增加 23 天，而且臭氧洞的面积比 1997 年增大约 15%，几乎可以相当于 3个澳大利亚。南极上空的臭氧层是在 20亿年里形成的，可是在一个世纪里就被破坏了 60%。
北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄。欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了 10%～15%,西伯利亚上空甚至减少了 35%。 20 世纪 80 年代，中国昆明上空臭氧平均含量减少 1．5%，北京减少 5%。
臭氧层损耗原因目前还在探索之中，仍然存在着不同的认识，但人类排放的许多物质能引起臭氧层破坏已成了不争的事实。这些物质主要有氟氯烃(CFCs),哈龙、氮氧化物、四氯化碳以及甲烷) 等，其中破坏作用最大的为哈龙与氟氯烃类物质。
氟氯碳( 氟利昂) 和哈龙的存在是臭氧层遭到破坏的主要原因。氟利昂主要用于致冷剂、发泡剂、清洗剂以及火箭使用的推进器等，而哈龙则是高效灭火剂。进入平流层的氟利昂和哈龙在强烈的紫外线照射下，其分子吸收光子进行光解反应等，释放出具有催化活性的原子态氯和溴。而
O3吸收大量太阳强辐射后会产生激发态氧原子(O),如果激发态氧原子遇到具有催化活性的基团、
原子或分子，就会发生化学反应而被消耗掉。这种反应基本上属于活化能很小的热化学反应，反应快速并容易进行，可循环反应多次，如原子态 Cl 与 O3反应形成 ClO 与 O2，而 ClO 遇到 O 原子又反应成原子态 Cl，从而再次损耗 O3。只有当原子态 Cl 形成较稳定的分子（HCl）后，整个链式反应才告终。据估算，一个氯原子可以破坏 10 万个臭氧分子，哈龙释放的溴原子对臭氧的破坏能力是氯原子的 30～ 60 倍。由于人为释放的氟利昂和哈龙等的化学性质很稳定，在大气的对流层中可长期存在( 寿命约为几十年甚至上百年) 并向全球扩散，不能通过一般的大气化学反应去除。它们通过大气环流进入平流层，由于平流层空气很少有上下对流，没有雨雪的冲洗，污染物可以在平流层停留很长的时间，对臭氧层的破坏很大。
许多氮氧化物也像 CFC 一样破坏平流层中臭氧层，其中氧化亚氮(N 2O)引人关注。 N2O 的光解和氧化作用可以形成 NO,NO 再与 O3反应形成 NO2和 O2，从而使 O3分解。 N2O 的人为来源是施用化肥、化石燃料燃烧等，天然来源有土壤中的细菌作用和空中雷电等自然现象。高空飞行的航空器、
核试验等产生的 NOX也可以使 O3分解。据美国科学院估计，假如工业生产及豆科植物产生的氮肥增加 1～2 倍，全球的臭氧将减少 3.5%。
臭氧层损耗，过量紫外线照射造成的危害有：①损害人的免疫系统、眼角膜及人体皮肤，尤其使患皮肤癌患者增加。据估计，平流层臭氧若损耗 1%，皮肤癌的发病率将增加 2%。②破坏地球上的生态系统。抑制植物的光合作用，损害植物叶片，使农作物减产。水生生态系统中的微生物、小型鱼虾和单细胞藻类减少、死亡，食物链被破坏，还可能导致某些生物物种的突变。③引起新的环境问题。如加剧光化学烟雾的形成，增强大气温室效应，加速材料的老化、分解、破坏，
例如塑料老化、涂料变色、钢铁材料加速腐蚀等等。
3,酸性降水
酸性降水是指 pH 值小于 5.6 的大气降水，包括雨、雪、霜、雹、雾和露等各种降水形式，
其中最多的酸性降水是酸雨。一般雨水的 pH 值为 6 左右，呈现弱酸性，主要是天然降水中溶解了 CO2所致。国际上多年来将 pH 值 5.6 作为判断是否是酸雨的界限。但近年来通过对降水的多年监测，有人认为 pH 值小于 5.0 为酸雨比较合适。
有关酸雨的研究已有 100 多年历史。1852 年，英国杂志上首次发表了曼彻斯特附近地区降雨中有硫酸的报导，而酸雨(acid rain) 的概念则是 1872 年 R．史密斯在《大气与降水—化学气候学的开端》一书中首次提出的。当前的酸雨主要是人类活动向大气排放的各类酸性物质所造成。
20 世纪五六十年代以前，酸雨只在局部地区出现。之后，欧美等工业发达国家陆续发现酸雨增多、范围扩大的现象。70 年代初，调查发现北欧斯堪的纳维亚的许多湖泊被酸化，瑞典就有 15000 个。北欧、英国和联邦德国，酸雨造成的环境酸化程度超过正常值的 10 倍以上，而且发现北欧酸雨是英国和西欧排放的 SO2“输出”造成的，酸雨成为跨越国界的环境问题。在 1974
年欧洲科西嘉岛测得过一次 pH 值为 2.4 的酸雨，这已经与食醋的 pH 值一样。1982 年美国有 15
个州的降水 pH 值在 4.8 以下，酸雨已经从美国东北部地区蔓延到西部人口稠密区和重要的自然保护区。此后，酸雨在世界各地相继出现。
我国 20 世纪 70 年代末也发现酸雨。30 年来，酸雨受害面积已扩大到国土面积的 30%以上。
我国的酸雨主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地。其中以长沙为代表的华中酸雨区，降水酸度值最低，酸雨出现频率最高，长沙降水平均 pH 值曾经低至 3.54。酸雨的范围也在扩大，北方地区也有一些城市，如青岛、图们、太原等出现酸雨。目前，我国与日本已成为步北欧、北美后的世界第三大酸雨区。
通常，在酸雨形成过程中，硫酸占 60%～70%,硝酸占 30%，盐酸占 5%，有机酸占 2%。 NOx
和 SO2是形成酸雨的大气污染物的主要成分，主要来自燃烧化石燃料的各种设备和汽车尾气等人为的排放。
气态的 NOx和 SO2在大气中可以氧化成不易挥发的硝酸和硫酸，溶于云雾或雨滴中而形成酸雨。 SO2氧化为 SO3的速度在清洁干燥的大气中非常慢，但在潮湿、有多种微粒和光的作用下，反应速度会大大加快。SO 2 的化学氧化机理有：①液相催化反应。当大气湿度较高时，游离在大气中颗粒状的金属盐( 锰铁、铜等的硫酸盐或氯化物) 作为凝结核可使水分子聚集成小水滴，水滴吸收 SO2和 O2后，在这些金属盐的催化作用下，液相中的 SO2将迅速氧化为 H2SO4。②光氧化反应。
直接光氧化反应是在光的作用下处于激状态的 SO2，与 O2碰撞发生形成 SO3；间接光氧化反应是处于基态的 SO2，与由其他分子光解产生的自由基如 HO,HO2等碰撞而发生热化学反应形成 SO3，
SO3再与 H2O 化合成 H2SO4。NO 的氧化途径有两种：NO 与 O3反应氧化成 NO2，或与自由基 OH,H02
等反应形成 HN02,HN03。 N02的氧化途径也有两种,N02与 03和 NO3反应形成 N205，再与 HO2反应转化成 HN03，或与过 H02反应转化为 H02NO2 (过氧硝酸) 。
酸雨的危害极大，主要表现在：①酸雨使水生生态系统酸化，浮游植物和动物减少，影响鱼类繁殖、生存。当 pH 值小于 5.5 时，大部分鱼类难以生存；当 pH 值小于 4.5 时，水生生物大部分死亡；②酸雨使陆生生态系统酸化，土壤中的营养元素钾、镁、钙、硅等不断流失和有毒元素溶出，抑制了微生物固氮和分解有机质的活动，加速了土壤贫瘠化过程，影响各种绿色植物的生存及产量；③酸雨腐蚀建筑材料和金属制品等各种材料，尤其对主要化学成分为 CaCO3的大理石所构建的文物古迹，如古代建筑、雕刻、绘画等，由酸雨溶解下来的 CaSO4部分侵入颗粒间缝隙，
大部分被雨水冲走或以宜于脱落的结壳形式沉积于大理石表面，造成无法挽回的损失；④酸雨间接影响和危害人体健康，如饮用由于酸雨的溶侵作用，使地下水中 Al、Cu,Gd 等金属元素的浓度超出正常值几十、上百倍的水，食用酸性水体中被食物链的富集作用污染的鱼类等，必然对人体健康造成伤害。
三、生态环境问题
1,生物多样性锐减
生物多样性(biological diversity 或 biodiversty)是指一定空间范围所有生物有规律地结合在一起的总称。一般从物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性三个方面来研究和分析生物多样性的基本特点。生物多样性以及由此而形成的生物资源构成了人类赖以生存的生命支持系统，具有维持生态平衡的功能，是一种不可缺少的自然遗产和重要资源。
在地球上大约 1000 万～ 3000 万的物种中，已辨明、分类的植物、动物、微生物品种共有 170
万种，其中覆盖地球陆地面积的 7%的热带森林几乎包含了世界物种的一半以上。物种丰富的生物资源提供了地球生命的基础，植物中不到 20 种提供了世界绝大部分的粮食。植物和动物是主要的工业原料。同时，生物资源起到维护自然界的氧- 碳平衡、净化环境、涵养水源、降解有毒有害污染物等作用。
物种多样性锐减表现为物种灭绝和消失，前者是指一个物种在整个地球上不可逆转的消失；
后者则是指一个物种仅在某些地域存活，而在大部分分布区消失，但在一定条件下可以恢复。物种灭绝是一个自然进化的过程。在 2,2 亿年前的晚三叠纪和 6500 万年前的晚白垩纪，地球均有过大规模的物种灭绝。但是最近 400 年来，人类活动已引起全球 700 多个物种的灭绝，其中包括大约 100 多种哺乳动物和 160 种鸟类。其中 1／ 3 是 19 世纪前灭绝的，1 ／3 是 19 世纪灭绝的，
另 1／3 是近 50 年来灭绝的，而且 20 世纪最后 10 年里灭绝的生物物种比前 90 年所灭绝的物种的总和还多。科学家预测，物种灭绝的速度是形成速度的 100 万倍，如不采取保护措施，地球上全部生物多样性的 1／ 4 在未来 20～ 30 年里有被消灭的严重危险。由于食物链的作用，地球上每消失一种植物，往往有 10～30 种依附于这种植物的动物和微生物也随之消失。
生物多样性锐减，将导致生物圈内食物链的破碎，引起人类生存基础的坍塌，威胁人类生存与发展机会的选择，其后果是灾难性的。人类活动造成生物多样性锐减主要原因有：①大面积森林采伐，过度放牧引起草场退化；②工业、旅游、城市的无控制发展，生物资源的过分利用；
③大气、水体、土壤等环境污染；④各种干扰的累加效应。
改善和恢复生态系统的环境，以及建立各种生物保护区是保护生物多样性的主要途径。我国为保护生物的多样性建立了各类形式的保护区，截止 2001 年底，中国自然保护区达 1551 个，总面积为 12989 万 hm
2
，占全国国土面积的 12.9%。
2,森林和草原植被减少
森林和草原植被是一种可再生的自然资源，是整个陆地生态系统的重要组成部分，它们的减少与破坏是生态环境破坏的最典型特征之一。历史上，地球森林广阔，但到 1985 年，全世界森林面积仅为 41.47 亿 hm
2
。目前，地球森林面积的覆盖率约为 27%。
我国占世界森林面积的 3%～4%。中国森林减少与破坏的现象曾经比较严重，森林覆盖率从
1949 年的 13%曾一度下降到 11.5%。 20 世纪的最后十几年，我国采取了天然林资源保护工程、防护林体系建设工程、退耕还林工程等措施，取得了成效。到 2001 年底，我国森林面积 15900 万
hm
2
，森林覆盖率为 16,55%，仍比世界平均水平低 10.45 个百分点；人均占有森林面积为 0,128hm
2
，
相当于世界人均森林面积的 1/5。森林的重要作用体现在,
（1 ）森林是陆地上最丰富的物种基因库和生产地。森林繁育着多种多样的生物物种，保存着世界上濒危、珍稀、特有的野生动植物，生物生产量占植物生产总量 90%；它又是巨大的基因库，物种的遗传变异和种质对农业、医药和工业每年能提供数十亿美元的贡献。
（2 ）维护和调节地球的生态平衡。森林在生态系统的碳循环中起着重要的调节作用，每年大约可固定 36×10
9
t 碳，使全球 550 亿吨的 C02转化，维持大气中 C02和 02的良性循环。据测定，
1 hm
2
阔叶林每天可吸收 l 000kg C02，放出 730kg02，可供 1000 人正常呼吸之用。森林具有水源涵养、固沙防风、调节气候、减少水土流失的功能。
（3 ）净化环境的污染。森林可以净化环境，能阻滞酸雨和吸收大气中的污染物，每公顷云杉林可吸滞粉尘 10.5t；森林还可降低噪声,30m 宽的林带可衰减噪声 10～15dB；森林还分泌杀菌素，有的树木能促使臭氧产生，杀死空气中的细菌，有益人体健康。
（4 ）森林是生物资源的生产基地。森林提供建筑、造纸等原料，还是林业副产品和森林化工原材料的生产基地。
到 2001 年底，全国各类天然草原 39283 万 hm
2
，约占国土面积的 41.7%，居世界第二位。但人均占有草地仅 0.33 hm
2
，为世界人均面积的一半。我国天然草原的面积每年减少约 0.17%,90%
存在不同程度的退化。其中“三化” (退化、沙化、碱化) 草原面积已达 34.4%，并且每年还以 200
万 hm
2
的速度增加。
草原把太阳能转化为化学能及生物能，是一个巨大的绿色能源库和宝贵的生物基因库，为人类活动提供丰富的生产和消费资源，具有重要的经济价值。它覆盖面积大、适应性强，更新速度快，具有调节气候、保持水土、防风固沙、净化大气环境等重要的生态功能。
保护森林和草原植被的措施有：①强化植被管理，推行规范化、科学化、法制化管理机制；
②改变植被经营思想，发挥植被的多种功能和多种效益，利用好现有植被资源；③实施生态建设规划，坚持不懈地植树造林，优化、调整林业生产布局，重视和发展草地产业，加快草地的恢复和建设；④加强林区保护，防治森林和草原植被的病虫鼠害。
3,土地退化
土地退化主要有水土流失和荒漠化两种现象。水土流失是土地资源的不合理利用特别是毁林造田、过度放牧所带来的不良后果。据统计，全世界水土流失面积达 25 亿 hm
2
，占全球陆地面积的 16.8%，以及占全球耕地和林草地总面积的 29%。如果以土壤层平均厚 lm 计算，经过 809 年全球耕地土壤将被侵蚀殆尽。
中国是世界上水土流失最严重的国家之一。目前全国水土流失总面积 3.56 亿 hm
2
，约占我国领土面积的 37%。黄土高原地区的水土流失现象最为严重，流失面积占该区总面积的 83%。水土流失的直接后果是导致土地退化、地力衰退，严重破坏了土地资源和农业生产，削弱人类赖以生存和发展的基础。我国每年损失表土约 50 亿 t，相当于全国耕地每年剥去 1cm 的肥土层，流失的氮、磷、钾估计为 4 000 万 t 左右，与一年化肥用量相当，折合经济损失达 24 亿元。此外，
流失土壤还会造成水库、湖泊和河道淤积。例如，由于黄河上游水土流失严重，下游河床平均每年抬高达 lOcm。
荒漠化是包括气候变异和人类活动在内的种种因素所造成的土地退化。目前世界上受荒漠化威胁的面积已达 4 5 亿 hm
2
，其中有 21 亿 hm
2
完全丧失生产能力。每年约有 500～700 万 hm
2
的耕地被沙化，损失达 100 亿美元。荒漠化受害面涉及到全世界，全球陆地面积的 1／3,超过 60%
的国家和地区、世界约 20%的人口受到荒漠化的危害和直接影响。最为严重的是非洲大陆，其次是亚洲。
我国的沙漠化现象也比较严重。我国有 1.68 亿 hm
2
土地为荒漠地貌，约占国土面积的 17.5%，
比 10 个山东省的面积还要大。其中 1.1 亿 hm
2
目前尚无可以治理的有效方法，并且荒 漠化的扩张速度达到每年 24 万 hm
2
。若考虑潜在的荒漠化面积，受荒漠化影响的土地面积约占国土总面积的 1／3,近 4 亿人口受到荒漠化的威胁。
荒漠化扩大主要是由于森林面积减少、过度耕作和放牧、天然草场退化、水土流失、水体和土壤污染等人为过度的经济活动，破坏生态平衡所引起的一种土地退化过程。联合国对荒漠化地区的调查结果发现：由于自然变化引起的荒漠化占 13%，其余 87%均为人为因素所致；中国科学院的调查也表明我国北方地区现代荒漠化土地中的 94.5%为人为因素所致。
4,海洋生态问题
海洋总面积 3．6 亿 km
2
，覆盖 71%的地球表面，占地球总水量的 97%。海洋具有深的浩瀚水域、独自的潮汐和洋流系统、比较稳定和较高的盐度( 约 3.5%左右) 。海洋以其巨大的容量消纳着一切来自自然源和人为源的污染物，是大部分污染物的最终归宿地。随着人为活动的加剧，海洋已经遭受日益严重的人为污染，其中主要的是海洋石油污染。
造成海洋石油污染的主要原因是石油的海上运输事故，油轮将大量原油泄入海洋，以及其他正常输油船只的冲洗排放和近海采油平台及输油管的泄漏；其次是排入江河的来自陆地油田、机动车辆、船只或其它机器的散溢的石油和润滑油，这些废油最终进入近海。据估计，每年在海运过程中流失的原油估计达 150 万 t，其它途径进入海洋的原油及石油产品的总量约达 200～2000
万 t。
海洋石油污染给海洋生态带来一系列有害影响：首先，海面被油膜覆盖后降低海洋植物光合作用的效率，阻止大气中氧气向海水中的扩散，而使海水中的溶解氧下降，导致海洋水生动物难以生存；其次，原油在海水中扩散、乳化、溶解产生剧毒，进入并破坏鱼类的循环系统，轻则使鱼类富集有毒物质失去食用价值，重则大批鱼类死亡；还有，油污阻止海洋浮游植物的细胞分裂而致其大量死亡，石油污染海兽和海鸟皮毛而破坏其隔热保护作用，石油通过鸟类用嘴整理羽毛时进入肠胃导致病亡等。高浓度石油对近海水域生态系统的破坏是局部的，但低浓度、长时间对整个海洋的危害也已日渐显露。
近海赤潮是另一种常见的海洋污染现象，它主要是由氮和磷引起的污染，农田退水和洗涤废水中富含这两种元素。当海水中无机氮浓度超过 0.3μ g／ g、无机磷浓度超过 0.01μ g／g 时，藻类群落就会因环境的富营养化而“爆发”地增长，形成“藻花”，并因不同藻类的不同颜色而被称为“赤潮”、“褐潮”或“绿潮”。茂密的藻花遮蔽了阳光，使下层水生植物不能生长；大量藻类死亡腐化消耗水中氧气，造成局部海域的厌氧环境，产生 H2S 等还原性有毒气体，给海洋渔业、水产业和旅游业带来巨大损失。
2001 年，中国大部分海域环境质量基本保持良好状态，但近岸海域局部污染仍然较重。近岸海域水质主要受到活性磷酸盐和无机氮的影响，部分海域主要污染物是化学需氧量、石油类和铅，近岸海水以二类和劣四类为主。中国海域赤潮发生次数增多，发生时间提前，主要赤潮生物种类增多，总次数和累计影响面积均比往年有大幅度增加。
海洋污染的特点是：①污染源广。人类活动产生的废物在各种因素的影响下，最后都进入海洋。②持续性强。未溶解的和不易分解的污染物质长期在海洋中蓄积着，并且随着时间的推移，
越积越多。③扩散范围大。污染物质排入海洋后，通过海流把混入海水中的污染物质带到很远的海域去。④控制复杂。由于污染源和海洋系统的复杂多变性决定了海洋污染控制的复杂性。
第二节 能源概述
一、能源及其分类
1,能源利用的进程
能源是自然环境中存在的，通过人类开发能够产生各种能量的物质资源，是人类赖以生存的基础和经济发展的动力。人类社会的巨大发展与进步，都与能源消费的增长密切相关。能源利用和消费的每一次重大突破，都伴随着科学技术的重大进步，促进社会生产力的大幅度提高，加速了经济的发展，使人类社会的面貌发生根本的变化。人类从远古的钻木取火之后，薪柴燃料作为主要能源维持日常生活，并少量使用水力、风力等能源促进生产方式的变化。能源利用的重大突破出现在 18 世纪后半叶,1785 年蒸气机的问世，把热能转换为机械能，推动了产业革命。机械化大工业生产的迅猛发展，促使能源由薪材燃料转向了化石燃料，首先是煤炭消耗量的迅速增加。
19 世纪中叶以后，内燃机的发明和火力发电厂的发展，以及钻探技术的提高，石油和天然气得到广泛应用。目前，人类社会生产和生活进入了电气化时代，对电能的需求量日益增长。由于产生电能的一次能源主要是煤和石油，都是非再生能源，长期强行开采势必使之日渐枯竭，能源的开发利用必须走多样化的道路。本世纪 50 年代，继原子能技术在军事上应用后，实现了核裂变技术在工业中的应用。核电站的建立和核燃料的使用是能源利用发展史上一次重大的技术革命，
为人类社会稳定发展打下坚实的物质基础。随着科学技术水平的提高，太阳能、风能、海洋能、
地热能等新能源必将得到充分的合理开发和利用，尤其是受控核聚变若能实现的话，将为人类提供无穷无尽的能量。
2,能源的分类
能源的分类有许多形式。按照能源的来源可分为三类：①来自太阳的能量，包括直接来自太阳的辐射能，即通常所说的太阳能，以及间接来自太阳的能源，如化石燃料、水能、风能、海洋能；②地球本身贮存的能量称为贮存能，如地球内部的地热能，地球上的可用铀、钍、氘、氚等产生裂变聚变的核能；③由月亮、太阳、地球之间产生的能量为引力能，如潮汐能。
根据能源的利用形式和性质可以进行不同的分类。以化学能或原子能形式贮存于物质中，通过燃烧或原子裂、聚变后释放出热能的自然资源称为燃料能源，如化石燃料、草木、沼气、核燃料。而以光能、机械能或热能形式存在，可以直接利用的能量资源称为非燃料能源，如太阳能、
水能、风能、地热能。
自然界中不需进行加工，可以直接应用的能源为一次能源，有煤、原油、天然气、水能、
风能、太阳能等。其中矿物燃料和核燃料的生成速度极慢，而消费速度不断增长，最终会枯竭，
故称为非再生能源；在自然界的物质和能量循环中能够重复生产的能源，如太阳能、水能、风能、
地热能、波浪能、潮汐能、生物质能、海洋能、及其所产生的二次氢能等，能量的消耗速度可与再生速度持平，经久使用而不会枯竭，故称为可再生能源。经由一次能源的处理和转换而得到的能源称为二次能源，如焦炭、重油、煤气、电力、蒸汽等。
目前，这些能源资源中在工农业生产和人类生活消费中得到广泛应用的部分被称为常规能源，如煤炭、石油、天然气、水力等。可再生能源与核能受到现阶段科学技术水平的限制，尚未大规模开发或广泛使用，在利用技术方面有待进一步研究完善，称之为新能源。
从对环境污染程度来说，目前主要的常规能源，煤、石油、天然气在使用时会对环境产生较严重的污染，属于不清洁能源；可再生能源为清洁能源。
3,化石燃料
燃料是由可燃物质、不可燃成分和水分等物质组成的混合物，是常规能源的主要组成部分，
在燃烧过程中能够放出大量热量。化石燃料是由于地壳内部深处的动植物残骸，历经数千万年漫长的生物、化学和物理变化而形成的，如煤、石油、天然气、油页岩等。化石燃料中的化学能最初来源于太阳。植物通过光合作用收集、转化了太阳能，接着转存于动植物的有机体中，成为化石燃料的原料。由于形成的原因、地质条件与年代的不同，产生了不同种类的化石燃料。
煤主要是远古时代的高等植物在地壳运动中被深埋在地下或水中，其残体在缺氧条件下被厌氧细菌生化降解，纤维素、木质素、蛋白质等被分解并聚缩，形成胶体状的腐殖酸。其余具有抗腐能力的部分如树脂、角质、孢子等保留原有形态分散在腐殖酸中，逐步变成含水很多、黑褐色的泥炭。这是成煤的第一阶段——泥炭化阶段。经过漫长的地质年代，泥炭在地热和泥沙覆盖层不断增厚或地壳下沉而受压增大的作用下，泥炭层被压实、失水，其化学性质和成分发生变化。
泥炭的密度和碳含量相对增加，腐殖酸、水分、氧、氢和甲烷等挥发物逐渐减少。随着泥炭的质变由浅到深，依次形成不同种类的褐煤、烟煤、无烟煤等。这是成煤的第二阶段——煤化阶段。
石油的生成过程与煤相似。它的形成物质主要是低等动、植物遗体中的脂肪、蛋白质和碳水化合物。这些有机物质的沉积物在地壳长期缓慢下降中不断增厚，或在深水中被沉积保存。同样经历了缺氧或强还原环境中的细菌分解阶段和温度、压力增加条件下的转化阶段，碳和氢的含量富集，形成一种流动或半流动的粘稠性液体。石油的生成条件要求较严格，沉积过程初期，温度和压力不够，不能生成石油。当沉积深度达到 1 000～ 4000m，温度达到 60～50 ℃时有机质生成大量石油。若压力和温度进一步增加，有机质被热分解，如深度超过 4000m，温度超过 150～ 200
℃后几乎不能生成石油。
天然气的形成物质非常广泛。除石油有机物质可以产气外，高等植物中的木质纤维腐烂分解，无机物质如地下深处碳钙等各种矿物的分解，都可以生成天然气。天然气的生成过程比石油容易、简单，除生成石油的压力和温度范围外，在常温、常压、高温、高压下均能产生气体。同时，天然气除在强还原环境外，有氧气存在的弱还原条件下，如沼泽地带也可生成。天然气中富集了有机物质被菌化或分解后形成的分散碳氢化合物，成为可燃气体。
化石燃料的燃烧排放物是环境污染的最主要原因。
二、中国能源资源
（一）综合能源资源
1,中国一次能源资源丰富
中国常规能源包括煤、油、气和水能，水能为可再生能源。按使用 100 年计算，探明( 技术可开发) 总资源量超过 8231 亿 tce（吨标准煤），占世界同类资源总量的 2,5%，按 2000 年能源产量计算的能源资源保证程度超过 760 年。同时，还有核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、波浪能以及生物质能等新能源和可再生能源可供开发利用。中国常规能源探明( 经济可开发) 剩余可采总储量 1392 亿 tce，约占世界总量的 10.1%。能源探明总储量的结构为：原煤 87.4%,原油 2.8%，
天然气 0.3%，水能 9.5%。能源剩余可采总储量的结构为：原煤 58.8%，原油 3.4%，天然气 1.3%，
水能 36.5%。中国常规能源资源储量及结构见表 2—1。
表 2—1 中国常规能源资源储量及结构
能 源
能源总量
/亿 tce
原 煤
/亿 t
原 油
/亿 t
天然气
/亿 m
3
水 能/ 亿
kW·h
总资源量 404466.4 50592.2 1000.0 381400.0 59221.8
结构(%) 100.0 89.3 3.5 1.3 5.9
世界总量 1048809.7 1195748.4 51172.8 79330827.1 413095.0
中国所占比例(%) 3.9 4.2 2.0 0.5 14.3
探明总储量( 技术可开发) 8231.0 10077.0 160.0 20606.0 19233.0
结构(%) 100 87.4 2.8 0.3 9.5
世界总量 329697.5 352749.6 25674.6 26630075.2 117549.0
中国所占比例(%) 2.5 2.9 0.6 0.1 16.4
资源探明率(%) 20.3 19.9 16.0 5.4
资源保证年限 766.8 1007.7 98.2 74.3
剩余可采储量( 经济可开发) 1391.9 1145.0 32.7 13668.9 12600.0
结构(%) 100.0 58.8 3.4 1.3 36.5
世界总量 13832.9 9842.1 1402.8 1493811.0 73053.0
中国所占比例(%) 10.1 11.6 2.3 0.9 17.2
资源保证年限 129.7 114.5 20.1 49.3
2,人均能源资源占有量低
中国是一个能源资源大国，更是一个人口大国。中国能源资源总量列于世界前列，水能资源居世界第一，煤炭资源可采储量居世界第三。但是，按人口平均的能源资源占有量分析，中国
2000 年人均煤炭可采储量 90t，人均石油剩余可采储量 3 t，人均天然气剩余可采储量 1080m
3
，
分别是世界平均水平的 54.9%,11.0%和 4.3%；是美国的 9.7%,23.1%和 6.3%。从这个角度来说，
中国又是一个能源资源贫国。因此，要提倡节约能源，并且把节能视为煤、油、气和水能之后的
“第五能源” 。
3,能源资源结构以煤为主
中国常规能源资源以煤炭为主的结构，决定了能源生产和消费结构以煤炭为主的特点。煤炭与其他能源相比，效率低，对环境污染大。因此，煤炭的清洁利用，适当增加清洁能源如油、
气和水能的比例，以及把开发利用新能源和可再生能源列为能源可持续发展战略的重要组成部分，是提高中国能源效率，调整和优化能源结构，解决生态环境的的根本出路。
4,能源资源地区分布不均衡
中国能源资源总体的地区分布是北多南少、西富东贫，能源品种的地区分布是北煤、南水和西油气，而中国经济发达、能源需求量大的地区是东部和东南沿海地区。因此，必须妥善解决能源长距离输送问题。
（二）常规能源资源
1,煤炭
煤炭是中国最主要的能源资源，在中国能源资源中占绝对优势地位。按 2000 年煤炭产量 10
亿 t 计算，中国煤炭资源探明保有储量的保证程度高达 1000 年，其中经济可开发剩余可采储量的保证程度为 114 年。煤炭储量及分布特点有,
（1 ）煤炭储量多，在世界占有重要地位。煤炭资源地质总储量 50592 亿吨，截至 2000 年底，
煤炭探明保有储量 10077 亿 t，资源探明率 19,9%。根据国际通行的划分标准，中国现有煤炭经济可开发剩余可采储量为 1145 亿吨，约占世界同类储量(9842 亿 t)的 11.6%。
（2 ）分布既广泛又集中。广泛是指中国大陆 31 个省( 市、自治区),除上海外，都有煤炭的探明储量；集中是指分布的数量。全国煤炭地质总储量中，以大别山—秦岭—昆仑山为界，北煤多于南煤，北方煤炭地质储量占全国的 93.5%；若以京广铁路为界，西煤多于东煤。西部煤炭地质储量占全国 85%，其中山西煤炭地质储量占全国的 43%。
（3 ）煤种比较齐全，质量较好。褐煤、烟煤、无烟煤、天然焦以及石煤都有贮存。在现有探明储量中，前三者的比例分别为 13%、75 %,12%；原料煤占 27%，动力煤占 73%。中国煤炭的质量，一般来说，北方煤田的灰份、硫份较低，南方煤田的灰份、硫份较高。灰分小于 10%的特低灰煤占 20%以上；硫份小于 1%的低硫煤占 67%左右，硫分 1～ 2%的煤炭约占 18%，硫分大于 4%
的特高硫煤仅占 3%。高硫煤主要集中在西南和中南地区。
（4 ）开发条件较好。中国煤炭资源有许多有利的开发条件。煤层一般不超过 1000m，北方煤田大多适于机械化开采，南方煤田可以正常开采。中国煤田开发的不利因素主要有：矿井透水威胁煤矿生产，煤层瓦斯在煤系地层中普遍存在。
2,石油和天然气
中国石油总资源量约有 1000 亿 t，其中探明储量 160 亿 t；天然气总资源量 38.14 万亿 m
3
，
其中探明储量 2,06 万亿 m
3
。石油和天然气探明储量在全国能源资源探明总储量结构中分别占
2.8%和 0.3%，在世界同类油气储量中分别占 2.0%和 0.5%。根据美国《油气杂志》的资料，中国至 2000 年油气资源探明剩余可采储量，石油为 32.74 亿 t，天然气为 1.37 万亿 t，分别占世界总量的 2.3%和 0.9%，分别排名第 11 位和第 18 位。按 2000 年油气产量计算，剩余可采储量的保证程度，石油 20 年，天然气 49 年。石油和天然气储量及分布特点有,
（1 ）沉积盆地面积大，资源分布相对集中。中国陆上和沿海大陆架沉积盆地总面积约 550
万 km
2
，各类沉积盆地超过 500 个，其中，大于 1 万 km
2
的沉积盆地有 59 个，占石油总资源量的 96.7%；9 个主要拥有天然气的盆地，占天然气总资源量的 78.7%。陆上石油和天然气资源量分别占全国总量的 73.8%和 78.1%。石油资源量主要分布在北部地区，天然气资源则集中在中部和西北地区。
（2 ）质量以常规油为主。中国石油资源质量是以常规油为主，约占石油总资源量的 63.8%，
主要集中在东部和西部含油气区。天然气资源主要是油型气，陆上天然气总资源量中，油型气资源占 82%，煤型气占 17%，生物气仅占 1%。
（3 ）资源埋藏深度中等，勘探难度越来越大。中国陆上石油资源埋藏深度小于 2000m、在
2000～ 3500 m 范围和超过 3500 m 的比例分别为 20%,56%和 24%。天然气气田 47%的地质构造比较复杂，勘探开发难度较大。
3,水能
中国的水能资源蕴藏丰富。根据 20 世纪 70 年代末的普查统计，中国水能总理论蕴藏量为
5.7 万亿 kW，加上部分较小河流，合计拥有年理论水力发电总量 59222 亿 kW·h (未统计台湾省水能资源) 。中国可开发水能资源量，在全国能源资源探明总储量结构中占 9.5%。按 2000 年水力发电量 2224 亿 kW·h 计算，中国可开发水能资源的开发程度为 11.56%。水能的资源蕴藏量及分布特点有,
（1 ）水能资源量大，居世界第一。中国水能资源在世界总量中的比例，理论蕴藏量为 14.3%，
技术可开发量为 16.4%，经济可开发量为 17.2%，理论蕴藏量和可开发量均居世界第一位。
（ 2）水能资源分布很不均匀，主要集中在西南地区。中国各省 (自治区) 都有可开发的水能资源，但主要集中在西南区，占全国总量的 67.8%；其次为中南区和西北区，分别占 15,5%和 9,9%；
东北、华东和华北区各占 1—3%。
（3 ）大型水电站的比重大，位置集中。中国水能资源总量中，单站规模大于 200 万 kW 的水电站资源量占 50%，而且大型水电站和特大型水电站集中在西南地区。例如，已经建成的葛洲坝水电站装机容量 271.5 万 kW，二滩水电站装机容量 330 万 kW。长江三峡工程的规划装机容量为 1820 万 kW。
（三）新能源及可再生能源资源
新能源和可再生能源不同于常规的化石能源，可以持续发展，几乎是用之不竭，对环境无多大损害，有利于生态良性循环。中国新能源有核能，可再生能源资源包括水能、太阳能、风能、
波浪能、潮汐能、地热能、生物质能、海洋能及其所产生的二次能源氢能等。
1．核能资源
核能是原子核粒子重新组合和排列时所产生的能量。当一个重核（如铀）分裂成为两个轻核时，释放的能量称为核裂变能，原子弹和目前的核电站就是利用这种原理；两个以上轻原子核聚合为一个重核，其质量小于原来两个核的质量之和，释放的巨大能量称为核聚变能，如氢弹爆炸和太阳内部的氢核聚变形成氦核的核聚变过程。铀是可以开发利用的核能资源，钍作为可转换材料是潜在的核能资源。
中国的主要铀矿有 5 个，已探明的铀储量居世界 9 大产铀国( 储量超过 10 万吨) 之列。中国铀矿规模以中小型为主，品位中等，埋藏深度大都在 500 米以内。中国现有核电站装机容量 210
万 kW，在建有 640 万 kW。铀资源现有经济可采储量完全可以保证其运行 30 年；若 2010 年核电总装机容量达到 2000 万 kW，现有探明储量要满足其运行 30 年，还存在一定的缺口。
2．可再生能源
（1 ）太阳能。太阳能是太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。太阳向宇宙空间发射的功率为 3.8×10
23
kW 的辐射能，20 亿分之一到达地球大气高层，其中 30%被大气层反射，23 %被大气层吸收，其余到达地球表面，其功率约为 8×10
13
kW。中国具有比较丰富的太阳能资源，各地的太阳辐射年总量大致在 3.35×10
3
～8,40×10
3
J/m
2
之间。从内蒙古东北部开始，经过北京西北侧至兰州，然后沿横断山脉转向西藏南部，在该线以北的绝大部分地区的年总量都超过 5,86×10
3
J/m
2
的平均值。目前，中国太阳能的利用主要是解决城乡居民生活用能，如太阳能热水器、被动太阳房、太阳灶。太阳能电池的商业化正在研究发展之中。
（ 2）风能。风能是空气流动产生的一种动能，其大小决定于风速和空气的密度。中国 10
米高度层的风能资源总储量为 32.26 亿 kW，其中实际可开发利用的风能资源储量为 2,53 亿 kW，
主要分布在东南沿海和新疆、甘肃、内蒙古北部到东北地带，有效风能密度为 200～300W/m
2
，
年均风速 4～ 5m。风能资源的总储量非常巨大，但它的能量密度低，且不稳定，只能在一定的技术经济条件下，作为重要的补充能源进行开发利用。 中国是风能利用较早的国家之一。至 1996
年，全国有 15.9 万台微型和小型风力机(0.1kW 至 5kW)在运行，总装机容量 2.34 万 kW，其中内蒙古 14 万台。目前，中国风力发电呈现加速发展势头。
（3 ）地热能。地球内部蕴藏着的巨大热能，其分布随深度而增加。通常，有可能在适当的未来时期内经济而又合理地取出来的那部分热量称为地热资源。中国地热资源丰富多数为中低温地热资源。高温地热资源主要集中在台湾省、西藏南部和云南、四川西部。如西藏羊八井 2004
号钻孔达 329.8℃，云南西部有的热储温度达 260℃；台湾的高温地热达 244℃。根据地矿部资料，中国地热资源的推测储量为 116.6 亿 tce，探明储量为 31.6 亿 tce。目前中国地热资源开发利用，以直接用地热水为多。低温地热利用已有 1300 多处，每年约相当于 6 万 tce。地热发电主要是西藏羊八井地热电站 2.52 万 kW，年发电量约占拉萨电网供电量的 50%。
（4 ）潮汐能。潮汐能是海水周期性涨落，水体形成的势能或由海流潮汐形成的动能。据估计，全世界海洋潮汐能达 22 万亿 kW，其中经济可开发的有 2000 亿 kW。由于潮汐电站造价高，
现仅开发了 0.3%。中国的潮汐能资源比较丰富，理论蕴藏量预计达 1.9 亿 kW，技术可开发资源的装机容量为 2157.5 万 kW，主要分布在浙江、福建两省，占总量的 88.5%。目前在沿海已建有几座小型潮汐电站，总装机容量约 10800 kW。其中浙江省乐清湾内的江厦潮汐电站，水库水面积 29.1 km
2
，最大潮差 8.39m，5 台机组总装机容量 3200 kW。
（5 ）波浪能。波浪能是水质点相对于静水面位移的势能和水质点运动的动能的总和。波浪能主要是以波浪的速度传播，是一种低密度不稳定的能源。据估计，全球海洋波浪能的蕴藏量约
700 亿 kW，其中可开发利用的有 30 亿 kW。波浪能的开发利用目前还处于研究阶段，商业应用主要是航标的灯光电源，日本已经建成总输出功率为 1250 kW 的船型波浪发电装置。中国海洋波浪能的理论蕴藏量 1290 万 kW，其中台湾省占 1/3。目前中国已安装用作航标灯电源的小型波力发电装置 300 多台，并有波力试验电站 3 座共 40 kW。
三、中国能源的发展
（一）能源生产与消费
近十多年以来，我国经历了,八五” 和,九五” 两个经济发展时期，能源生产和消费呈现不同的发展趋势。中国近几年一次能源生产量、消费量及其构成情况列于表 2－2 和表 2－3 。
2—2 中国能源生产量及构成
原煤 原油 天然气 水电
年
份
能源生产总量
/亿 tce
产量
/亿 tce
构成
/%
产量
/亿 tce
构成
/%
产量
/亿 m
3
构成
/%
产量/ 亿
kW·h
构成
/%
1990 10.39 10.80 74.23 1.383 19.01 153.0 1.96 1267 4.80
1991 10.48 10.87 74.10 1.410 19.20 160.7 2.00 1247 4.70
1992 10.73 11.16 74.30 1.421 18.90 157.9 2.00 1307 4.80
1993 11.11 11.51 74.00 1.452 18.70 167.7 2.00 1518 5.30
1994 11.87 13.40 74.60 1.461 17.60 175.6 1.90 1674 5.90
1995 12.90 13.61 75.30 1.501 16.60 179.5 1.90 1906 6.20
1996 13.26 13.97 75.20 1.573 17.00 201.1 2.00 1880 5.80
1997 13.24 13.73 74.10 1.607 17.30 227.0 2.10 1960 6.50
1998 12.43 12.50 71.90 1.610 18.50 232.8 2.50 1989 7.10
1999 10.91 10.45 68.30 1.600 21.00 252.0 3.10 1966 7.60
2000 10.90 9.98 67.20 1.630 21.40 277.3 3.40 2224 8.00
注：①tce 指吨标准煤。②构成以能源生产总量为 100%。③各能源折标准煤系数：煤炭 0,7143，
石油 1,4286，天然气 1 3,3；水电按当年发电标准煤耗,1980 年以后为 404 克。 ④资料来源,国家统计局，《中国统计摘要 2001》。
,八五” 期间，一次能源生产总量年均增长率为 4.42%；能源消费总量年均增长率为 5.98%，
能源生产和消费稳步增长，到 1996 年达到高峰。但在,九五,期间，能源生产总量和消费总量均呈现下降的态势，一次能源生产总量年均递减率为 3.31%；能源消费总量年均递减率为 0.49%。
二次能源—电力生产量和消费量继续增长，总发电量增加 3600 亿 kWh，年均增长率在 7.20%左右。五年间，能源生产递减高于消费递减，能源净进口量特别是石油净进口量有增无减。
2—3 中国能源消费量及构成
煤炭 石油 天然气 水电
年
份
能源消费总量/ 亿
tce
消费量
/亿 tce
构成
/%
消费量
/亿 tce
构成
/%
消费量
/亿 m
3
构成
/%
消费量/
亿 kW·h
构成
/%
1990 9.87 10.55 76.19 1.149 16.62 153.0 2.05 1267 5.14
1991 10.38 11.04 76.10 1.238 17.10 160.7 2.00 1247 4.80
1992 10.92 11.40 75.70 1.335 17.50 157.9 1.90 1307 4.90
1993 11.60 12.09 74.70 1.472 18.20 167.7 1.90 1518 5.20
1994 12.27 12.85 75.00 1.496 17.40 175.6 1.90 1674 5.70
1995 13.12 13.77 74.60 1.607 17.50 179.5 1.80 1906 6.10
1996 13.89 14.47 74.70 1.744 18.00 201.1 1.80 1880 5.50
1997 13.82 13.92 71.50 1.969 20.40 227.0 1.80 1960 6.30
1998 13.22 12.95 69.60 1.982 21.50 232.8 2.20 1989 6.70
1999 13.01 12.39 68.00 2.113 23.20 252.0 2.20 1966 6.60
2000 12.80 12.01 67.00 2.115 23.60 277.3 2.50 2224 6.90
注：①tce 指吨标准煤。②构成以能源消费总量为 100%。③各能源折标准煤系数：煤炭 0,7143，
石油 1.4286，天然气 1 3.3；水电按当年发电标准煤耗,1980 年以后为 404 克。④资料来源,国家统计局，《中国统计摘要 2001》。
（二）能源发展的现状与特点
1,能源结构全方位调整和优化，但结构性矛盾更加突出
2000 年的能源生产和消费与 1995 年相比，一次能源生产结构中，原煤的比例减少 8.1%，原油、天然气和水电的比例分别增加 4.8%,1.5%和 1.8%；能源消费总量中，煤炭的比例降低 7.6%，
石油、天然气和水电的比例分别增加 6.1%,0.7%和 0.8%。其中，石油生产和消费比例有大幅度的提高，主要是国内原油开采规模的扩大和石油净进口量的增加。同时，中国煤炭出口量有了较大幅度的增加，2000 年中国原煤出口量占原煤生产量的 5.30%。
“九五” 期间，国家通过对能源结构全方位的调整和优化，主要是对煤炭产业实行关井压产政策，使煤炭产量及其在能源生产结构中的比例大幅度降低。同时，加大了对石油、天然气和水能资源的开发建设力度，使清洁能源产量及其在能源生产结构中的比例逐年增加，为提高能源利用效率和生态环境质量作出了贡献。
但是，能源结构性矛盾仍然突出，已上升为主要矛盾，主要体现在：①石油供不应求，石油进口与能源安全形势严峻。整个 90 年代，石油的消费与生产相比较，年均增长速度要高出 4,63%，
两者间的数量年均差额高达 719 万 t。这样，必然会提高中国对进口石油的依赖程度，由此带来中国能源和经济安全问题；②清洁能源天然气和水能所占的比例仍然较低，煤层气、风能和太阳能发电等清洁能源刚刚起步，其地位和作用尚未得到应有的重视；③各能源行业内部发展不平衡，
结构失调严重。煤炭工业采掘能力远大于下游市场的开发；石油工业储存量与开采量比例下降；
天然气下游市场开发缓慢，生产及输送管道能力不能充分发挥；电力工业高压输电网发展滞后于电源建设，城乡配电网建设滞后等。
在相当长时间内，中国能源结构仍将以煤炭为主，这与严重的环境污染直接关系。在 2000
年能源结构中，煤炭仍占有 67%的份额，这与世界的能源结构有很大差别。 1995 年世界一次能源构成中，石油居第一位，占 39.6%；煤炭居第二位，占 27.3%；天然气、核能、水电分别占 22.4%，
7.5%和 2.7%。近几年，中国煤炭消费总量在 12 亿 t 以上，而其中的 80%是原煤直接燃烧。
2．电力工业发展迅速，但电力消费水平较低，结构存在差距
电能是一种清洁的二次能源，可集中大规模生产，污染排放容易控制。增加一次能源用于发电的比重，有利于环境保护，而且有利于提高总体能源利用效率。虽然 2000 年中国用于发电的能源占一次能源总量已达 38.5%，但这个比重还较低，美国、日本、加拿大、法国等工业发达国家的比重在 1997 年已达到 41.6%、51.5%,62.1%,55.4% 。
“九五” 期间，中国电力工业发展迅速，全国发电装总机容量和发电量从 1995 年的 2,17 亿
kW 和 10077 亿 kW·h 增长到 2000 年的 3.19 亿 kW 和 13556 亿 kW·h。发电量和发电装机容量居世界第 2 位，仅次于美国。发电能源构成中，火电比重仍呈上升趋势，比重很大。火力发电量占全国总发电量的 81%，水力发电量为 17.8%，核电的相应比重仅为 1.2%。
目前，我国电力消费还处于较低的水平。 2000 年中国人均电力消费量只有 999.6 kW·h，而世界人均为 2433 kW·h，亚洲人均为 1207 kW·h，发达国家人均超过 8000 kW·h。在用电构成方面，中国与世界发达国家相比也有相当的差距。与一些发达国家 1998 年的用电构成进行比较，
美国、日本、加拿大、法国等国家的非生产用电比重分别为 64.78%、52.61 %、52.23%,56.28%,
远高于我国的同类用电比重。
3．能源利用效率低，节能潜力大
2000 年，中国万元 GDP（国内生产总值）可比能耗为 1.43tce，比 1995 年下降了 0.75tce，
年均节能率高达 8.09%，居世界前列。从产品的单位能耗来看，火电厂供电标准煤耗已由 1995
年的 412g/kW·h，降低到 2000 年的 392 g/kW·h；每吨钢的可比能耗，由 976kg 标准煤下降到 930kg
标准煤；载货汽车运输耗柴油，由每百吨公里 4.82 升下降到 4.34 升。这里的能源节约量,80%
来自经济节能( 或间接节能),即经济结构调整、加强能源管理和高能耗产品进口等；其余为技术节能( 或直接节能),如自热电联产，集中供热，大型发电机组比例增加以及各行业的节能技术改造项目的投产运行。
由此看出,“九五” 期间，我国的节能取得了可喜的成绩。但与发达国家相比，我国的能源经济效率（单位耗能所实现的 GDP）是很低的。 1994 年的能源经济效率，以 1tce 实现的 GDP（美元）为单位，日本为 6623，德国 4219，法国 4115，英国，美国 2217；而中国 1994 年为 536，
若以 2000 年的 845 与之比较，也只有这些国家的 13%～38 %。另一方面，我国产品的单位能耗较高，据有关资料报导，日本火电厂供电标准煤耗为 322 克 g/kW·h (1998 年) ；日本每吨钢的可比能耗为 680kg 标准煤(1999 年) ；美国载货汽车运输每百吨公里耗柴油为 3.54 升(1995 年),中国
2000 年同类数据比发达国家要高 18～27 %。可见，中国在能源利用效率与世界先进国家相比，还存在较大差距，能源节约的潜力还很大。
中国的能源利用效率低、单位产值能耗高的原因主要有：首先是高能耗的产业结构。中国高能耗产业工业和运输业的比重高达 77%。高能耗产业的单位产值能耗约是其他低耗能产业的 5.6～
8 倍，工业的单位产值能耗又是运输业的 1.4 倍多。其次是能源效率低。中国能源系统( 从开采、
中间环节到终端利用) 的总效率很低，1997 年仅为 10.3%，这意味着能源经开采、加工、转换、
储运、分配到终端利用，有 90%被损失和浪费了，而联合国欧洲经济委员会地区( 包括西欧、东欧和前苏联) 90 年代初相应的数字为 20～30% 。
（三）能源消费与经济发展
能源消费与国民经济发展有着密切的关系。能源与 GDP 增长的关系，可用弹性系数来表示。
能源生产弹性系数 P 是能源生产年增长率与 GDP 年增长率的比值；能源消费弹性系数 C 是能源消费年增长率与 GDP 年增长率的比值，表示能源生产或消费增长速度与 GDP 发展速度之间的关系。 C 的大小反映了一个国家的经济技术发达程度。 C=1,能源消费量与 GDP 同步增长( 或下降),
单位 GDP 的能耗与上年相同； C<1，能源消耗的增长率小于 GDP 的增长率； C >1，能源消耗的增长率大于 GDP 的增长率；C <0，能源消费下降，而 GDP 增长。
一般能源消费量的增长速度与 GDP 的发展速度成正比。据统计，在主要工业发达国家中，
1950～ 1975年间 GDP 年平均增长率最低的是英国，为 2.6%，它的能耗年平均增长最慢，只有 1,2%，
C=0.46；美国、法国、德国、前苏联按顺序提高；GDP 年平均增长率最高的是日本，为 8.7%，
它的能耗年平均增长也最快，达 8.8%，C=0.99 。世界各国间能源消费存在很大的差距。1990 年的数据统计表明，美国的人均能耗为 11.70tce，是世界人均能耗 2.07 tce 的 5.65 倍，而人口仅占世界人口的 4.7%。中国人均能耗只有 0.918 tce，不到世界平均水平的 1/2，仅占美国人均能耗的 7.8%，而人口却占世界人口的 21%，是美国人口的 4.5 倍。极端不平衡的能源消费水平，从一个侧面反映出各国之间国民经济发展和物质生活水平的差距。因此，加强能源建设，提高人均能耗水平，是促进社会发展和进步的重要因素。
我国 1977 年以前，C >1；其后至 1996 年一直是 C<1，即 GDP 的增长率大于能源消耗的增长率。而在,九五” 期间,GDP 持续增长，能源生产和能源消费均却出现负增长,P=-0.401,C=-0.059。
除了国际经济发展的背景之外，主要是因为我国的能源结构战略性调整和能源节约取得了明显成效，使得能源消费显著下降。许多发达国家在某一时期也曾出现 C<0 的情况。一般来说,C≤0
没有什么实际意义，这只能是某一地区管理水平较低，技术相对落后的表现，原来的能源耗费很大，一个时期内进行了能源政策的调整、节能工作或压缩能源消费，GDP 反而有上升的现象。
可以预计，随着我国国民经济正常、有序的发展，能源消费弹性系数仍将转变为正值，应当进一步做好能源结构调整和节能工作，使 C 值保持在低的水平。
第三节 环境污染及对生态的影响
一,环境污染与污染源
（一）环境的自净及容量
环境污染是指由于人类活动的干扰达到某一程度时，导致环境质量下降，产生有害于人类及其他生命体的正常生存和发展的现象。环境污染的产生有一个从量变到质变的发展过程，只有当某种污染物质的浓度或其总量超过环境自净的能力，才会产生环境污染。环境受到污染后，在物理，化学和生物的作用下，逐步消除污染物的过程称为环境的自净能力。而在人类生存和自然生态不致受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量称为环境容量。
1,环境自净
环境自净能力按发生机理可分为三类,
（1 ）物理净化作用。通过稀释、扩散，吸附、沉淀、淋洗，挥发，沉降等物理过程达到净化的目的。如含有烟尘的废气，通过大气扩散，降水淋洗，重力的沉降等作用，而得到净化；混浊的污水进入江河湖海后，通过物理的吸附，沉淀和水流的稀释，扩散等作用，水体恢复到清洁的状态。土壤中挥发性污染物如酚、氰，汞等，因为挥发作用，其含量逐渐降低。
（2 ）化学净化作用。通过氧化、还原，化合、分解，吸附，凝聚，交换等化学反应过程达到净化的目的。如某些有机污染物经氧化还原作用最终生成水和二氧化碳等；水中铜、铅、锌、
镉、汞等重金属离子与硫离子化合，生成难溶的硫化物沉淀；铁，锰、铝的水合物，粘土矿物，
腐植酸等对重金属离子的化学吸附和凝聚作用。
（3 ）生化净化作用。通过微生物的吸收、降解以及作用中的化学反应等生物化学过程达到净化的目的。如植物能吸收土壤中的酚、氰，并在体内转化为酚糖甙和氰糖甙；球衣菌可以把酚、
氰分解为二氧化碳和水；绿色植物可以吸收二氧化碳，放出氧气。
2,环境容量
环境容量是在控制污染物浓度时提出的概念。因为尽管各个污染源排放的污染物可能达到
(包括稀释排放而达到的) 浓度控制的标准，但若不考虑环境自净化和容纳的能力，当某一地区由于污染源集中，污染物排放总量过大，仍会使环境受到严重污染。因此，必须考虑环境容量问题，
把各个污染源排入某一环境的污染物总量限制在环境容量允许的范围之内，即总量控制法。
任何特定环境对污染物的容量是有限的。环境容量与环境空间的范围，各环境要素的特征，
污染物本身的各种性质有关。环境空间越大，其对污染物的净化能力就越强，它的环境容量就越大，可接纳的污染物就越多，反之则越少；污染物的物理和化学性质越不稳定，环境对它的容量也就越大。污染物的排放，必须与环境容量相适应，否则就要采取控制排放浓度和排放量等环境保护措施。环境容量包括绝对容量和年容量两个方面,
（1 ）环境绝对容量 C
q
。绝对容量是指某一环境所能容纳某种污染物的最大负荷量，达到绝对容量与时间无关。环境绝对容量可表示为 C
q
=（ C
s
- B），其中,C
s
为环境标准的规定值； B
为环境背景特征。如某地土壤中镉的背景值为 0.1ppm，农田土壤标准规定的镉的最大容许值为
1ppm，该地土壤镉的绝对容量则为 0.9ppm。
（2 ）环境年容量 C
a
。年容量是指某一环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大容许值的情况下，每年所能容纳的某污染物的最大负荷量。年容量不仅与 C
s
值和 B 值有关外，
还与污染物的特性和环境对污染物的净化能力有关，可表示为 C
a
=KC
q
，其中，K 为某污染物在某一环境中的年净化率。如某农田对镉的绝对容量为 0.9ppm，农田对镉的年净化率为 20%，其年容量则为 0.18ppm。按此污染负荷，该农田镉的积累浓度永远不会超过土壤标准规定的镉的最大容许值 1ppm。
通常，对在环境中停留的时间很短的非积累性的污染物，用绝对容量来控制这类的污染。
如许多 SO
2
污染源各自排放的浓度都没有超过排放标准，但在某一地区集中排放量却大大超过该环境的绝对容量。在这种情况下，只有以环境绝对容量为依据控制该区域的 SO
2
排放总量，才能保证该区的大气环境质量。而对在环境中能产生长期有害效应的积累性污染物，应使其排放与环境的净化速率保持平衡，用年容量这个参数来控制更合适。
3．环境污染的分类
环境污染有不同的类型。按污染产生的原因可分为生产污染（包括工业污染、农业污染、交通污染等）和生活污染；按污染物的形态可分为废气污染，废水污染、固体废物污染、噪声污染、
辐射污染等等；按环境要素可分为大气污染，水体污染、土壤污染等；按污染物的性质可分为物理污染、化学污染和生物污染；按污染物的分布范围又可分为全球性污染，区域性污染，局部性污染等。
（二）污染源与污染物
1,污染源
污染源是指造成环境污染的污染物发生源，一般指向环境排放有害物质或对环境产生有害影响的场所，设备和装置。污染源可分为天然污染源和人为污染源。天然污染源是指自然现象过程中向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，如火山喷发、森林火灾等。人为污染源是指形成污染的人类各种活动场所，也是环境保护工作研究和控制的主要对象。
根据污染源的特点和解决环境问题的对象，人为污染源有多种分类方法。按人类活动的性质可分为生产污染源与生活污染源。按污染源的种类，可分为有机污染源，无机污染源，热污染源，
噪声污染源，放射性污染源，病原体污染源以及多种污染物的混合污染源等。事实上，大多数污染源都属于混合污染源。例如，煤燃烧排放出的烟气中就含有 CO,CO
2
,SO
2
,NO
x
与粉尘等污染物；化工厂排出的废气中含有 H
2
S,NO
2
,HF,HCL,NH
3
等有害气体，这两个例子都属于向环境排放废热。按污染源污染的主要对象，还可分为大气污染源、水体污染源和土壤污染源等。
按排放污染物的空间分布方式，把在一个很小范围内或某一个点排放污染物的场所称为点源（包括固定源与移动源），在一个大面积范围排放污染物的场所称为面源，还有扩散源等。
通常是按人类社会活动功能和整个环境污染的情况，把污染源概括地分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源。
（1 ）工业污染源。工业企业是城市、乡镇环境的主要污染源，对环境危害最大。工业污染源来自诸如原料开采、加工生产、石化燃料的燃烧、加热冷却、成品整理等工业生产环节和过程中所使用的设备或场所。工业污染源向环境排放废气、废水、废渣和废热，污染大气、水体和土壤，还产生噪声、振动、有害辐射以及电磁污染来危害周围环境。各种工业生产过程排出的废物含有不同的污染物。例如，煤燃烧过程等气态和固态污染物；一些化工生产过程排出的废气；炼油厂排出的含油废水、硫化物、碱类等；电镀工业废水中主要含有重金属( 铬、镐、镍，铜等) 离子、酸和碱，氰化物和各种电镀助剂。
（2 ）农业污染源。农业污染源主要来自不合理施用化肥和农药，除了破坏土壤的生态系统，
还破坏水体的生态系统。目前在世界范围内大量使用的化学农药约有 50 余种，主要污染物有有机氯类、有机磷类、氨基甲酯类、苯氧羧酸类、苯酰胺类等。残留在土壤中的化学肥料氮和磷，
以及牧场、养殖场、农副产品加工厂的有机废物，通过降水所形成的径流和渗流进入水体，使水体水质恶化，有时造成河流、水库、湖泊等水体的富营养化。大量氮化合物进入水体则导致饮用水中硝酸盐含量增加，危及人体健康。
（3 ）交通运输污染源。交通运输污染源主要来自对周围环境造成污染的交通运输设施和设备。这类污染源排放废气和洗刷废水( 包括油轮压舱水),泄漏有害液体、发出噪声等都会污染环境。主要污染物有一氧化碳，氮氧化物、碳氢化合物，二氧化硫，铅化合物，苯并 (a)芘，石油和石油制品以及有毒有害的运载物。
（4 ）生活污染源。生活污染源主要来自人类消费活动产生的各种废气物，其污染环境的途径有：①消耗能源排出废气造成大气污染，如城市里居民普遍使用的小炉灶在城市区域内构排放的废气；② 排出生活污水( 包括粪便) 造成水体污染，如生活污水中的有机物，合成洗涤剂、氯化物以及致病菌、病毒和寄生虫卵等污染物进入水体，恶化水质，并传播疾病；③ 抛弃的城市垃圾造成环境污染，如厨房废物、废塑料、废纸、金属、煤炭和碴土等。
2,污染物
污染物是生产或使用过程中产生的有害物质。它们从污染源排放进入环境后，使环境的正常组成和性质发生变化，直接或间接危害人类或其他生物。其中，一些是已经没有利用价值进入环境的废弃物，还有一些是生产中没有充分利用的有用物质，有的甚至是生命体必需的营养元素，
大量排放形成环境中的污染物。一种物质成为污染物，必须在特定的环境中达到一定的数量或浓度，并且持续一定的时间。例如，铬是人体必需的微量元素，氮和磷是植物的营养元素，如果它们较长时期在环境中的浓度较高，就会造成人体中毒，水体富营养化等有害后果。随着对环境保护工作的日益重视和科学技术的进步，原有污染物的排放量和种类会逐渐减少，但也会发现和产生更多新的污染物。
由污染源直接排入环境的，其物理和化学性质未发生变化的污染物，称为一次污染物。一次污染物可能通过一系列的环境自净作用降解成无害的物质，但也可能形成二次污染物，即在自然环境中通过理化反应或生化作用转变成新的、理化性状与一次污染物不同的污染物。如一次污染物二氧化硫在环境中氧化成的硫酸盐气溶胶；汽车废气中的氧化氮，碳氢化合物等在日光的照射下发生光化学反应，生成的臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN),甲醛和酮类等；无机汞化合物通过微生物的作用转变成的甲基汞化合物；某些农药通过微生物或光解作用生成的降解产物等。通常，
二次污染物对环境和人体的危害要比一次污染物严重。环境中的污染物既可能是直接由污染源排出的一次污染物，又可能是在环境中转化而成的二次污染物，如大气中的 SO
3
，可能是由污染源直接排出，也可能是由 SO
2
氧化生成。
污染物也有多种分类方法。例如，按污染物污染的主对象可分为大气污染物、水体污染物，
土壤污染物等。按污染物的性质可分为物理污染物（包括噪声、微波辐射、放射性污染物等）、
化学污染物（包括无机污染物和有机污染物）和生物污染物（包括病原体，变应原污染物等）。
也可按污染物的形态分为气体、液体和固体污染物。
（三）环境污染的控制
控制环境污染，首先要建立和健全国家的政策、法令和标准。如《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》等法令，以及《地面水环境质量标准》、《环境空气质量标准》、
《污水综合排放标准》《大气污染物综合排放标准》等标准。国家制定法令对环境污染的控制与管理做了明确规定，如要求排放污染物必须遵守国家标准，超过标准的要收取排污费，对已造成环境污染的部门必须进行积极治理等。各种环境质量标准与污染物排放标准均为控制环境污染法规，分为国家、地方和地区三级。其次是通过区域建设规划和企业管理制约和控制环境污染。在制订区域建设时，从宏观上把污染源控制与工业布局、能源、交通运输以及公用设施的规划统一考虑、统筹安排，保证社会发展、经济腾飞和环境清洁的统一。
控制环境污染采取环境污染总量控制方法，即根据环境质量标准，借助调控污染源分布状况与污染物排放方式，把污染物在单位时间内排放的负荷总量控制在自然环境容量的承载能力范围之内。
污染物总量受污染源分布状况、污染物排放方式、污染物质性质、环境质量标准以及自然环境背景五个重要因素的影响和支配。其中，自然环境背景是客观因素，前三个是可以通过技术手段加以控制的人为因素，而环境质量标准是客观存在与主观愿望之间的调控因素，受到经济与技术的约束。由于允许排污总量随污染源分布状况与污染物排放方式不同而不同，所以调控污染源分布状况、改变污染物有害性质以及污染物排放方式成为总量控制的重要问题。另外，由于政策和技术原因，无法完全限制全部污染物质的排放和在限定时间内按规定的排污总量全部排出，仍可能出现超标排放而污染环境。因此，实施总量控制的同时，还须附加控制浓度的措施，才能有效地防治环境污染。
二、能源利用与环境
能源不仅是社会经济发展必要的物质基础，而且是现实的重要污染源。如煤炭的大量开发和利用，既严重破坏了开采地的生态环境，又会大面积污染消费地的大气环境；因大量燃烧化石燃料而排放 CO
2
所引发的全球性气候变暖问题。随着经济发展水平的提高，人们对环境质量的价值越来越重视，环境问题对能源战略的影响已不容忽视，越来越严格的环境排放标准正推动着清洁能源的发展。
能源的利用过程可分为开采开发和消费应用两大过程。常规能源中的煤、石油、天然气、水能、核裂变燃料以及风能、地热能等需要开发，能源的消费以电能、热能形式为主。因此大规模的能源消费，都需要通过燃烧来释放化石燃料的化学能而转换成热能。从能源的开发到最终的消费使用，每一过程均对环境造成不同程度的危害，但以能源消费中化石燃料的燃烧过程造成的环境污染尤为严重。
（一）能源开发与环境问题
1．煤开发的环境问题
煤的地下和露天开采都会严重破坏生态环境，而且采煤是一种危险而有损健康的职业。
（1 ）岩层地表塌陷。岩层深处的煤采用地下开采方法。当煤层被开采挖空后，上覆岩层的应力平衡被破坏，导致上岩层的断裂塌陷，甚至地表整体下沉。塌陷下落的体积可达开采煤炭的
60%～70 %，如开滦矿区地面沉陷平均为 6m。地表沉陷后，较浅处雨季积水、旱季泛碱，较深处则长期积水会形成湖泊；塌陷裂缝使地表和地下水流紊乱，地表水漏入矿井，还使城镇的街道、
建筑物遭到破坏。治理塌陷的方法有：对于较浅的煤层，可在采煤时留下部分煤柱支撑煤层，但采煤效率很低；最有效的方法是将采空部分用碎石、砂、矸石、废油页岩等材料全部回填，但填充矿井需要付出昂贵的代价。
（2 ）地层表面破坏。接近地表的煤层采用露天开采方法。露天采煤时，先挖去某一狭长地段的覆盖土层，采出剥露的煤炭，形成一道地沟。然后将紧邻狭长地段的覆盖土翻入这道地沟，
开采出下一地段的煤炭，依次类推。其结果，平原采煤后矿区地表形成一道道交错起伏的脊梁和洼地，形如,槎板” ；丘陵采煤后出现层层,梯田” 。露天煤矿开采后使植被遭到破坏，地表丧失地力，地面被污染，水土流失严重，整个生态平衡被打破。治理露天采煤造成破坏的方法有：开挖时尽量保持地表土仍覆盖在上层地面；用城市污泥或熟土回填矿区，进行复垦和再种植等。复垦的土地需要养护若干年，才能逐渐改善土壤条件，种植植物，因而代价也很昂贵。
（3 ）矿井酸性排水。煤炭中通常含有黄铁矿(FeS
2
)，与进入矿井内的地下水、地表水和生产用水等生成稀酸，使矿井的排水呈酸性。此外，矿区洗煤过程中也排出含硫、酚等有害污染物的酸性水。大量的酸性废水排入河流，致使河水污染。治理酸性排水的方法有：防止大量的水进入矿井；封闭废弃矿井入口；把废水排入不会自流排放的废井等，但同样存在经济问题。
（4 ）废弃物堆积。煤炭的开采和选洗过程中，产生大量的煤矸石和废石，矿区固体废物堆积数量巨大。全世界每年排矸量 10～ 12 亿 t，中国目前年排矸量超过 1 亿 t，而综合利用不到 2 000
万 t。现已堆积煤矸石 16～20 亿 t，占地面积约 1 万 hm
2
。矸石堆积除了占用土地，还不断自燃，
排放有害气体和灰尘，污染大气和水体。矸石可以设法综合利用：作为供热或发电用的劣质燃料，
或作为工业原料用于建筑、修路以及化肥生产等，至少可用于矿井回填。目前，全国平均综合利用率大约只有 20%左右。
（5 ）粉尘飞扬。煤的开采、装卸、运输过程中，难免有大量细小的煤灰、粉尘飞扬，使矿区空气中的固体颗粒悬浮浓度增大，严重危害人体健康及矿区生态环境。
（6 ）自燃。开采出来的煤堆或地壳煤层经常会自动地缓慢燃烧。煤的自燃不仅浪费有价值的资源，而且释放一氧化碳、硫化物等有害气体，严重污染空气。
煤炭是中国的第一能源，煤炭开采的环境保护与综合利用尤为重要。
2．铀生产的环境污染
核工业对环境的放射性污染主要来自核燃料生产和使用后燃料的处理。一般核燃料生产过程的放射性污染较轻，不构成严重危害。但它终究对人体有害，仍须予以充分注意。
核裂变燃料的基本原料是铀。铀的生产过程包括勘探、开采、选矿、水冶加工，最后精制得到的浓缩铀。在核燃料生产中，主要污染源是铀矿山和铀水冶厂，污染物均为放射性物质，随生产过程中的废气、废水和固体废物排向环境。虽然排出的废物放射性水平低，但排放量大，分布广。
铀矿区空气污染物有放射性气体氡、衰变子体和放射性粉尘，主要来自掘进、破碎、装运等过程中产生的氡和粉尘，随矿井通风系统进入大气。此外，矿岩石、矿石堆、废石堆、尾矿堆、
矿坑水等都不断地析出氡气。铀矿山废水中的污染物不仅包含氡、铀及其衰变子体，而且有其他共生的有害化学物质。废水来自地下水渗入矿井后形成的矿坑水，湿法开采作业产生的废水，流经各种矿石堆的雨水等。铀矿山的固体废物主要是开采挖掘出来的废石，以及预选淘汰矿石，还有预处理产生的矿渣或尾矿。这些固体废物具有低水平的放射性，数量非常大。
水冶过程是铀生产的重要环节，其排出的废气放射性水平很低，一般不致引起环境放射性污染。水冶厂废水中的污染物有镭
226
、硫酸根、硝酸根、有机溶剂等。其中镭
226
是最危险的放射性物质，而酸性废水排人河流造成的危害往往比放射性物质更严重。水冶厂的固体废物主要是提取铀后的尾矿，还有受到污染的设备、物品等。尾矿数量大致与原矿石相等。虽然其中残留铀不及原矿石含量的 10%，但原矿石总放射性的 70～80 %仍然保留在尾矿中，如镭放射性仍残留 95%
以上。
核燃料生产中对环境的污染，最主要是含有放射性污染物的废水排入河流造成水体污染，在排放口下游附近，镭含量往往超标，使鱼类和其他水生生物几难以生存。固体废物污染附近土地，
或由于受到雨水冲淋，污染物随径流流入河流，往往造成一定程度的土壤污染和水体污染。铀矿山和水冶厂排出的废气，在大气自净能力的作用下，一般不会引起严重污染。
通常，铀矿山的废水用钡盐除镭或用其他方法净化后排放；矿渣采取堆放弃置或回填矿井的方法处置。水冶厂废水贮存于尾矿坑中，澄清后一部分重复使用，大部分自然蒸发、渗入地下或排入河川；尾矿砂可以回填矿井，也可以采用在尾矿砂堆表面喷涂化学药剂，或用混凝土覆盖等各种稳定方法使污染减少扩散。如果采取各种合理的预防措施，核燃料生产过程中的污染排放不会造成太大危害。核放射污染的主要危险是应用浓缩铀的核反应堆突发事故和燃料的后处理。
3．水能开发对环境的影响
水能的最主要利用是水力发电。由于水力发电本身具有无环境污染的危害，以及水力是可连续再生的自然资源等一系列优点，水电总是以清洁能源有些列入能源的开发战略。但是，水力发电也存在对生态环境的影响，它在给人类带来巨大利益的同时，也会带来一定的危害。水电工程无论是建设初期还是建成后使用，对环境的影响都是巨大的，尤其是建立拦河畜水的大坝，破坏了原有河流流域的生态平衡。因此，必须对水电工程引发的环境问题做出全面的、充分的评估，
从而采取有效的对策和措施，把危害降到最低程度。水能开发对环境的影响有,
(1)对生态环境的影响。现代水电工程区域很大。由于库区大片植被遭到破坏，使该区内的野生动物丧失了栖息地和食物来源而被迫迁徙，原来的动物群落解体、消失或灭绝。
水库改变了河流环境状况，直接或间接影响鱼类与其他水生生物的生存。水库淹没了一些鱼类的产卵和栖息地，阻挡某些鱼类的回游路径。如美国的哥伦比亚河修建的大古力水坝使大鳞大马哈鱼的回游栖息和产卵地减少了 70%。水库内可能出现氮、磷及有机物含量过高，使鱼类患弯体病死亡，也会造成库水富营养化而影响鱼类生存。
水库会改变该区域的气候。由于水的热容量大，使得水库和陆地上空的大气压力发生改变而形成风。在水库影响区域内，有风天数明显增加。此外，水库附近上空的湿度增加，由于水库和陆地的温度存在差异，冬季可能使降水有所增加，而夏季可能会使降水减少。还有，水库对当地气温起着明显的调节作用，能缩小最高气温和最低气温的温差。如新安江水库建库前最高气温为
45℃，最低气温为-12 ℃，建库后则分别为 41.8℃与-7,9℃。
(2)对自然环境的影响。水利发电利用水流的机械能，需要尽可能高的落差，必须建筑大坝拦河蓄水。筑坝时需要进行修建交通道路、建设房屋以及劈山采石等工作，水库蓄水将水位大幅度提高，将大量的土地、森林、村庄城镇、或名胜古迹永久淹没。这可能使自然景观永远消失，
风光绮丽的崇山峻岭受到破坏。如修建黄河三门峡水电站淹没了 660km
2
的良田，包括元代修建的道教圣地永乐宫( 又称大纯阳万寿宫) 。
(3)对社会环境的影响。除了自然生态环境问题，移民是水电建设的社会环境问题，也就是需要建立一个新的社会生态平衡系统。人口迁移问题远比其他生物经受的变化复杂，这对库区居民的生产和生活有着明显的影响。新建的居住区必须重视移民的风俗习惯和对当地居民的影响，
避免造成和激化社会矛盾。此外，应避免移民区的地方病和流行病异地传播。
(4)泥沙沉积。含有泥沙的河水进入库区后，流速减小，泥沙逐渐沉积下来，降低了水库容水量。泥沙沉积严重影响水库的功能，甚至会使整个水电站报废。黄河三门峡水电站因泥沙沉积被迫改建四次，而发电量也只有原设计能力的 10%。美国、印度、塞浦路斯等国的 130 座水库调查表明，每年淤积的库容量为 2%～ 14.3%。水库内沉沙淤泥还会加剧水坝下游河流对河岸的侵蚀，
使之与淤泥沿岸沉积的平衡被破坏，威胁沿岸城市和桥梁地基；淤泥减少会使下游低级微生物得不到营养大量死亡，从而导致鱼类急剧减少，引起该区域水生生态的变化。
我国江河泥沙流失严重，据不完全统计，每年流失近 50 亿 t，尤以黄河、长江为最。对于水库泥沙淤积，首先要在流域范围内植树造林，防止水土流失；此外，筑坝建库之前需考虑泥沙沉积的影响，水库设计要完善滞洪排沙的功能
(5)诱发地震。水库畜水改变和破坏了库区岩体的应力的平衡与稳定，可能诱发地震。由于引起水库地震的相关因素很多，目前人们对它的成因认识尚不够统一。水库地震与库坝区岩石特性、地质结构和应力场、水文地质条件以及水库要素（坝高、库容、库水深度、水库面积及畜水速度）等因素有关。各类岩石中，诱震水库位于碳酸盐岩地区的比较多，我国约占 72%，岩浆岩区震级较高。有洞穴、漏斗和较宽断裂的岩溶透水地区，诱发地震的概率较高，但震级较小。
高坝水库( 高于 100m，库容大于 10
8
m
3
)发震可能性较高。60 年代，印度的柯伊纳、希腊的克里马斯塔、中国的新丰江，赞比亚的卡里巴，水库相继发生 6 级以上强震，埃及阿斯旺水库（坝高
111m，库容居世界之二，1640× 10
8
m
3
）地震最大一次为 5．6 级。
(6)对水库滑坡的影响。水库岸边岩体中的松软夹层，是制约岸坡稳定，导致滑坡主要因素。
由于水库水位提高，长期浸泡使松软夹层软化，河岸岩体强度降低，容易发生滑坡或崩岩。其结果会导致库容减小，威胁过往航运船只，激起涌浪危及大坝的安全。自然界异常活动，如暴雨、
洪水、地震以及人类在沿岸过度活动等，极易诱发滑坡现象。
（二）能源消费与环境污染
在人类的生产和生活中，需要将能源从初级形式转换为可以消费应用的高级形式。这种转换过程对环境产生了各方面的负面影响。
机械能（位能或动能）、热能、化学能、质量能以及光、核、电、声、磁等都是能量的基本形式，它们在自然中以各种形式出现。如太阳能是光能；化石燃料属于化学能；水能是位能；海浪和风能贮存着动能；等等。各种能量中，热能、机械能和电能消费最多，它们在不同的工业装置中完成各种转换过程。如锅炉把燃料化学能→热能，汽轮机把热能→机械能，发电机把机械能
→电能，三者组成火力发电厂；汽车的内燃机将燃料化学能→热能→机械能；水电站将水的位能
→动能→电能；太阳能集热器或电池分别将光能转换为热能或电能等。高品质的电能也可以转换为光、热或机械能，用于照明、取暖或做功。这些在人为干预下的能量转换过程，不仅得到了造福于人类的结果，而且产生了有害于环境的某些不良效应，即环境污染。
根据热力学定律，任何能量转换装置的效率都不能达到 100%。如使用非再生性常规能源，
火力发电厂将煤的化学能转化为电能的效率约 40%；汽车发动机将石油化学能转化为机械能的效率约 25%；核电站的效率约为 33%。可见，大部分能源在消费过程中以热能的形式散失于环境，
造成热污染，同时还向环境排放有害污染物，产生不良的环境效应。因此，提高能量资源利用效率，不仅可以减少能耗，节约能源，提高产品的经济性；而且减少环境污染，有利于环境保护。
常规能源中水能的利用与化石燃料相比较，其优势非常突出。水在自然河流中流动的机械能，
一部分会转化为热能分散于水中。水电站将水的机械能转化为电能输送到各地，在电能消费处化为热能而散失，即水能利用的结果，只不过改变了热量的空间分布，对大环境而言，没有热量的增加。水电站在运行时，没有废热和污染物的排放，对环境几乎没有不利的影响。
多数环境污染问题与能源应用直接有关，如空气污染、水体和土壤污染、热污染、放射性污染、固体废物、噪声等。化石燃料的燃烧，排放的 SO
2
,NQ
x
,CO、碳氢化合物和烟尘等直接污染大气，污染物在大气中经过物理过程和光化学反应形成酸雨和光化学烟雾影响涉及更广的范围，除大气之外，还包括水体和土壤。排放的大量 CO
2
和废热引起温室效应，造成区域性和全球性的危害。能源工业产生的大量固体废物也污染大气、水和土壤。放射性污染主要来自核电站，
核武器试验也是污染源。近年来，三哩岛、切尔诺贝利等几次核电站重大事故说明，无论怎样小心防护，核电站终归是一个危险装置，其事故的发生往往是灾难性的。此外，与火力发电相比，
核电站排放废热更严重，它将全部热能的 2／3 排向环境。
三、环境污染对生物的影响
生物的生存环境被污染后，生物体内的毒物含量会逐渐积累。当富集到一定数量后，生物就开始出现受害症状，生理、生化过程受阻，生长发育停滞，最后导致死亡。
（一）环境污染对植物的影响
污染物影响植物的生理生化作用。污染物对光合作用的影响是植物受害的主要原因。如 S0
2
抑制二磷酸核酮糖羧化酶的活性；重金属 Pb
2+
能抑制菠菜叶绿素中光合电子传递，这都阻止光合作用中对 C0
2
的固定，使光合作用下降。S0
2
还能使植物的总含氮量与蛋白质含氮量均下降；重金属镉能明显影响种子中氨基酸含量，从而影响植物的营养成分。污染物能破坏植物细胞膜的透性，并使植物的呼吸作用下降。
污染物能改变并降低土壤微生物和酶的活性，影响植物根系对土壤中营养元素的吸收。对重金属镉的研究表明：①镉能明显影响玉米幼苗对氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、铜的吸收，
使玉米幼苗体内氮、磷、锌的含量降低。②镉可以影响和破坏植物细胞的超微结构。如玉米用镉处理后，细胞核变形、外膜肿大、内腔扩大，核仁趋向碎裂；幼苗根的线粒体肿胀，腔内有絮状沉积物，出现受害症状；叶绿体超微结构层次减少，分布不均、混乱，发生明显变化。③用镉处理种子后，发芽率下降，抑制水生植物生长发育。随着镉浓度增大，根的增加量相应减少，断根增加，降低了根的吸收功能。加上植物叶片褪绿，光合作用减弱，最终导致生物产量的降低。
（二）环境污染对动物的影响
环境污染影响动物正常的生理功能，威胁动物的生存。污染物明显破坏动物的内脏。有些污染物，如 Pb、Cd 还能使鱼脊椎弯曲。有机氯农药严重影响鱼类、水鸟、哺乳动物的繁殖机能，
使许多鸟类蛋壳变薄。重金属元素对鱼类的呼吸系统有严重的影响和破坏作用。这些重金属元素能粘附和积累在鱼鳃的表面，导致鳃的上皮和黏液细胞产生贫血和营养失调，而且还能降低血液中呼吸色素的浓度，使红血球减少。其结果，影响了鱼类对氧的呼吸作用和降低血液输送氧气的能力，使得鱼类呼吸器官机能衰退。对一些污染物的研究结果表明，甲基汞能使血红蛋白、血浆中的 Na
+
和 Cl
-
增加；Cd
+
能干扰肝脏对维生素 B
12
的正常储存；用亚致死剂量镉处理鲽鱼有明显的贫血反应。
（三）环境污染对人体的影响
人体具有自身的生理调节功能以适应不断变化的环境的能力。但是，如果环境污染物导致环境的异常变化，超出人体正常的生理调节限度，则可能引起人体功能、代谢和结构发生异常的病理性变化，即环境致病。人类的环境致病有物理性因素（如噪声、放射性物质、热污染等）、化学性因素（如重金属、有害气体、化肥、农药、各种有机及无机化合物，）和生物性因素（如细菌、病菌等）。疾病的发展阶段有潜伏期、前驱期、临床症状期、转归期( 恢复健康或恶化死亡) 。
对于微量慢性致病因素长期作用下的中毒，疾病的前两期可能相当长，但并不表明病人,健康,，
而急性中毒的疾病会很快出现明显的临床症状和体征。因此，不能以人体是否出现疾病的临床症状和体征来评价有无环境污染及其严重程度。所以，在评价环境污染对人体健康的影响时，应考虑是否会引起急性中毒；慢性中毒；致癌、致畸及致突变；寿命的缩短；生理、生化的变化。
环境污染物能否对人体产生危害及其危害的程度，主要取决于污染物进入人体的,剂量” 。
当剂量达到一定程度，即可引起异常反应或致病。其次，随着污染物作用时间的延长，毒物在体内蓄积量达到中毒阈值时，就会产生危害。另外，多种污染物在体内同时作用于人体，存在综合影响。如锌能阻抗镉对肾小管的损害，而 CO 与 H
2
S 则可相互促进中毒的发展。还有，不同人的健康和生理状况、遗传因素等，均可影响人体对环境异常变化的反应强度和性质。如 1952 年伦敦烟雾事件死亡的 4000 人中，患有心肺疾患的人占到 80%。
环境污染对人体健康的危害，是一个十分复杂的问题。大体上可分为急性危害、慢性危害和远期危害。
1．急性危害
环境污染造成急性危害的突出事件有烟雾、有毒化学品及核反应堆泄漏等事故。煤烟型烟雾使人从感到胸闷、咳嗽、呼吸困难，进而发烧直至死亡。死亡率最高的是支气管炎、肺炎、肺结核、心脏病等呼吸和循环系统疾病的患者。研究表明，大气污染物中粉尘浓度的危害比 SO
2
更大。
光化学烟雾主要是刺激呼吸道粘膜和眼结膜，而引起眼结膜炎、流泪、嗓子疼、胸疼，严重时会造成运动着的人突然晕倒，出现意识障碍。有机污染物中的有机磷农药，能在体内产生抑制酶的代谢产物。这种代谢产物常可引起急性神经障碍症状。
2．慢性危害
慢性危害主要有大气污染物以及重金属，如镉、铬、铅、汞、砷等中毒引起的疾病。
大气污染引发的上呼吸道慢性炎症有慢性鼻炎、慢性咽炎。同时，由于呼吸系统持续不断地受到大气污染物刺激腐蚀，使呼吸系统的各种防御功能相继遭到破坏，抵抗力逐渐下降而诱发慢性支气管炎、肺气肿等肺部疾病。随着心肺的负担不断增加，使肺泡换气功能下降，肺动脉压力上升，最终因右心功能不全而导致肺心病。
氟是环境中主要污染物之一，在氟污染地区常引起氟中毒。氟引起的疾病有斑釉齿、骨质硬化症、甲状腺肿瘤等。人体每天摄取 8～lOmg 以上氟就会出现骨硬化、不规则骨膜骨、骨密质增厚、密度增大等氟骨症。
铅中毒引起贫血是因为铅污染物经呼吸道或消化道侵入体内，再由血液输送到脑、骨骼及骨髓等各个器官，损害了骨髓造血系统。轻度铅中毒造成胃肠功能紊乱。铅对神经系统也将造成损害，能引起末梢神经炎，出现伸肌麻痹、触觉减弱、运动异常。铅中毒还会伤害大脑系统，尤其对未成年人的影响特别敏感。低浓度的铅能影响儿童智力发育，出现学习低能、注意力涣散等智力障碍，产生古怪异常行为。铅还具有母婴遗传特征，危害后代。
镉中毒能引起骨痛。骨痛病者大多身材矮小，伴随脊椎与胸腔变形。大多会出现末鞘神经障碍、红色素性贫血、低血压及一些肾功能方面的障碍。大气中镉浓度在 50μg／m
3
以上时，对健康会产生不利影响，食物中含镉 0,3mg／kg 以上的大米就不能食用。长期饮用超标 400 倍的被铬污染的井水，发生口角糜烂、腹泻、腹痛和消化道机能紊乱等病症。
汞中毒是中枢神经系统受损害的中毒病症。重症临床表现为口唇周围和肢端呈现出神经麻木
(感觉消失),中心性视野狭窄、听觉和语言受障碍、运动失调。典型事件发生在 1956 年的日本熊本县水俣湾地区，因而称水俣病。这是在硫酸汞催化乙炔的反应过程中产生的副产品甲基汞，
随废水排入水俣湾海域。甲基汞在水中被鱼类吸入体内，使鱼体含汞量达到 20～ 30μg/g，甚至更高。居民大量食用含有甲基汞的鱼就会患此病。
急性危害和慢性危害的划分是相对的，当慢性污染物短期内大量进入人体也会出现急性危害症状。
3．远期危害
环境污染的影响在短期不能表现出来，有些甚至不是在当代表现出来的危害为远期危害。
通常所指的是致癌、致突变、致畸问题。
（1 ）致癌。据一些研究资料分析，人类癌症患者中约 90%由化学物质的作用所引起。国际癌症研究中心(1ARC) 研究证明，由流行病学调查确定对人致癌的化学物质有 26 种，其中有 8 种是药物。有些是由于经常的职业接触致癌的，如联苯胺、苯、双氯甲醚、异丙油、芥子气、镍、
氯乙烯、铬、氧化镉等。
砷化物随废气、废水、废渣排入环境。砷由呼吸道进入人体会致肺癌,S0
2
有促癌作用；通过饮食或皮肤侵入体内，可使皮肤发黑，皮肤癌、肝癌等发病率升高。石棉纤有锐利的尖刺，进入人体内能刺入肺泡或胸、腹膜，使膜纤维化、并逐渐变厚形成间皮瘤或癌。在接触石棉与吸烟两种因素共同作用下，其致癌性更强。苯并[a] 芘是一种强烈的致癌物质。早在 1775 年英国就发现清扫烟囱的工人多患阴囊癌，后来从煤焦油和煤烟中分离出苯并[a] 芘和 20 多种多环芳烃。许多学者用苯并[a] 芘进行实验，均收到致癌阳性结果。美国 Carnow 等认为大气中苯并[a] 芘浓度每增加 0.1μg/100 m
3
，肺癌死亡率就相应升高 5%。
（2 ）致突变。是指生物体细胞的遗传信息和遗传物质发生突然的改变，使其产生新的遗传特征。环境污染物中的致突变物能使哺乳动物的生殖细胞发生突变，可能导致不孕或胚胎早死等；
也能使体细胞发生突变，则可能形成癌肿；还能使染色体畸变，可能导致人类社会,基因库” 的不良变化，造成人类社会整体素质的下降。如铬及其化合物能引起染色体畸变，其中六价铬的诱变率大于三价铬。
（3 ）致畸作用。物理、化学和生物学的各种不良因素可能会起到致畸作用。化学因素致畸的典型事例是 20 世纪 60 年代初孕妇服用前西德生产的一种俗称,反应停” 的药物，这是一种非苯巴比妥安眠药，孕妇在妊娠反应时服用后，能引起胎儿,海豹症” 畸形。研究表明，农药存在对环境的污染作用和残留在食物上的问题，且多具有胚胎毒性。具有致畸作用的农药有敌枯双、螟蛉畏、
有机磷杀菌丹、灭菌丹、敌菌丹、五氯酚钠等；对人有致畸作用的污染物有能引起皮肤色素沉着的多氯联苯(PCB),引起胎儿性水俣病的甲基汞等。物理因素如放射性物质，可引起眼白内障，
小头症等畸形。生物学因素如风疹等病毒，在怀孕母体早期感染后可能引起胎儿畸形等。
复习思考题
1,当前人类面临哪些环境问题，我国的环境形状如何？
2,城市化如何对环境产生影响？
3,试述温室效应、臭氧层空洞、酸性降水形成的原因及危害。
4,人类可利用的能源有哪些？如何进行分类？
5,综述中国能源资源及其开发利用的现状和特点。
6,什么是环境污染、环境容量和环境的自净作用？
7,常规能源的开发和消费对环境有何影响？
8,环境污染对生物有何影响？
