能源消耗对环境的影响

能源消耗对环境的影响

编者按：人类能够惬意地活在世界上，很重要的原因就是人类会使用火。火让人类开始吃熟食、方便地取暖、也可以用于在危机四伏的早期丛林中抵御袭击。可以说，人类能够成为地球上的顶级动物与火密不可分。火是人类把能量从木材中转化的一种方式。而能量转化如今也是人类生存所必须做的事情。能源提供能量，消耗能源也必然会对人类产生影响，比如：环境。

一、 能源：

既然说能源消耗对环境的影响，就不能不知道何为能源。

1. 能源的定义：《科学技术百科全书》说：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；我国的《能源百科全书》说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任何形式能量的载能体资源。”由此能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。

2. 能源的分类：能源主要分为两类——一次能源和二次能源。

（1）一次能源，直接来自自然界的能源。如：煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物能。

（2）二次能源，如：沼气、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等。

3. 能源的开发状况：主要有常规能源比如：煤、石油、天然气、水能、生物能；新能源比如：核能、地热、海洋能、太阳能、早期、风能。

根据人类的发展，我主要选出四个阶段的主要能源：干木材、煤、石油、天然气（气态石油气）探究它们的规律。对于这四种燃料，不同之处就是使用时的热值。根据公式Q

4mc-1 容易得知能源效率与热值成正比。它们的热值分别是C干木柴=1.2510Jkg

4-1，对4-1C=2.9310JkgC=4.52210Jkg于煤煤，对于石油石油，对于气态液化

石油气有C气态液化石油气=5.02310Jkg4-1。我们不难发现，开发年代越短的能源

2热值越大。再看现在的核能，根据爱因斯坦质能方程Emc，其中蕴含的能量更是无

穷的。因此能源正向更安全、更高效的方向发展。（数据来自中国环境网）

二、一点基础：蝴蝶效应

蝴蝶效应（Butterfly Effect），是指在一个动力系统中，初始条件下微小的变化能引起整个系统长期而巨大的连锁反应。这是一种混沌现象。此效应说明，事物发展的结果，对初始条件具有极为敏感的依赖性，初始条件的极小偏差，将会引起结果的极大差异。一件表面上看来毫无关系、非常微小的事情，可能带来巨大的改变。美国气象学家爱德华·诺顿·罗伦兹（Edward Norton Lorenz）1963年在一篇提交纽约科学院的论文中分析了这个效应。“一个气象学家提及，如果这个理论被证明正确，一个海鸥扇动翅膀足以永远改变天气变化。”在以后的演讲和论文中他用了更加有诗意的蝴蝶。对于这个效应最常见的阐述是：“一个蝴蝶在巴西轻拍翅膀，可以导致一个月后德克萨斯州的一场龙卷风。”蝴蝶效应通常用于天气、股票市场等在一定时段难于预测的比较复杂的系统中。蝴蝶效应在社会学界用来说明：一个坏的微小的机制，如果不加以及时地引导、调节，会给社会带来非常大的危害，称为“龙卷风”或“风暴”；一个好的微小的机制，只要正确指引，经过一段时间的努力，将会产生轰动效应，或称为“革命”。对于能源消耗也是同样的道理，一点点的增加或者减少就会对环境产生意想不到的影响。

三、“碳”的力量:

1.来源：随着十八世纪工业革命的到来，人类突然为平衡的自然碳循环增加了新的因子——含碳的化石能源燃烧。20世纪初，人类有开始燃烧石油和天然气。这些化石燃料是在漫长的地质年代里，由植物固定的碳素变成的。再加上人口的激增及工业化的扩大，是这些燃烧所产生的二氧化碳超过植物和海洋所能吸收的量。据推算，每年约有50~60亿吨的碳由化石

变成二氧化碳，排放到空气中。而且，

这个数字还在增加。

2.影响：“碳”本身并不可怕，但它主

要以二氧化碳和一氧化碳及其他含碳

化合物的方式进入空气。一氧化碳的

危害自不必说，而且，它在碳的量中

只是凤毛麟角。有些碳以微小颗粒的

方式进入空气，形成雾霾，也就是人人谈之色变的“PM2.5”。“碳”对人类环境最主要的影响就是来自二氧化碳。从下图的统计数据中不难看出，大气中二氧化碳的含量在不断地增

加，而且速度越来越快。这就造成了我们耳熟能详的厄尔尼诺现象和温室效应。

3.温室效应及厄尔尼诺现象：

（1）温室效应：在物理学中我们学过，所有的带热物体都能以不同的波长放出不同能量的辐射。炽热的太阳发出波长较短的高能辐射，凉爽的地球表面发出波长较长的低能辐射。地球的大气层起着温室玻璃的作用，允许波长较短的太阳辐射穿过，抵达地球表面，但是却能够捕获波长较长的地球的红外辐射热，使地球保持着一种温暖的状态，这种现象被形象地称为“温室效应”。大气之所以起到温室效应的作用，是因为大气本身合有大量的温室气体，比如水蒸气、二氧化碳、甲烷等温室气体。每种气体都有其特有的吸收谱线，是否是温室气体的关键是它能不能强烈的吸收地球发出的长波辐射，如果能那它就是温室气体。是不是温室气体越多越好呢?当然不是。当温室气体过多时，会使地球的平均温度升高，全球气候会因此变暖。全球变暖会有很多危害。比如：①地球上的病虫害增加②海平面上升③气候反常，海洋风暴增多 ④土地干旱，沙漠化面积增大。二氧化碳就是最主要的温室气体。

（2）厄尔尼诺现象：要弄清这个现象，要先讲讲洋流。所谓洋流，是海水大规模运动的方式，按成因分为风海流、密度流、补偿流三种，按温度又分暖流（从暖处流向冷处，如日本暖流，巴西暖流）、寒流（由冷处流向暖处，如秘鲁寒流，千岛寒流，拉布拉多寒流）。暖流造成沿岸温度上升，降雨增加；寒流造成沿岸温度降低，降雨减少。说完了洋流，就好解释厄尔尼诺了。所谓“厄尔尼诺”，就是指因温室效应过强，海水升温膨胀，造成的一支异常的暖流。与普通的暖流一样，它有增温增湿作用，而且效果更明显。其对温度的影响会引起沿海地区极度炎热，对降水的影响会造成洪涝灾害。厄尔尼诺有温室效应引起，是温室效应危害的具体表现。

（3）从这方面看，减少二氧化碳排放（即减少化石能源使用）刻不容缓且益处多多。再来看看前面所说的“蝴蝶效应”。既然一点小小的变化就能对结果产生一定的影响，那么从我们自身做起 ——少使用消耗化石能源的东西，就会对我们的环境产生巨大的积极的影响。

四、核能——双刃利剑

1.发展：1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为 5兆瓦(电)的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站，装机容量1279兆瓦（电）。由于核浓缩技术的发展，到1966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。1978年全世界22个国家和地区正在运行的30兆瓦（电）以上的核电站

反应堆已达200多座,总装机容量已达107776兆瓦（电）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能发电的进展更快。到1991年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套，总容量为3.275亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约16％。

2.原理：核电站是怎样发电的呢？简而言之，它是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。核电站除了关键设备——核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。

核反应中质量数守恒、电荷数守恒。

人工转变核反应方程：

14

7N2He4178O1H1 94Be2He4126C0n1

3.对环境影响：

核电站在运行时不能出半点差池。乌克兰的切尔诺贝利核电站

的核泄漏事故就是最好不过的前车之鉴我们对所有安全措施的严守

都只能是为我们提供一种近似的而非彻底的安全。核电站自身潜在的

高危特性是不能允许操作人员有丝毫失误的，因此也就预示着核电站

隐含了不可避免的危险。核物质高强度的放射性对人体和环境的毁灭

性不用赘论了。核能从经济的角度上讲也并非完全可行。人们不了解

的是，建一座核电站相对容易，拆除它却要花费数倍乃至十数倍于建造的费用。拆除核电站

要将整座核电站用特殊的工具切割

成一块一块的小砖头，然后一块一

块地用特殊仪器检测，未发现含有

过量核辐射的才可以运走。若发现

其含有超量核辐射的则要按核废料

处理。提到核废料，极少有人知道

它处理的难度，这也是造成公众对

核电站抱无所谓态度的主要原因。

核废料不同于废电池，统一收集密闭封存就可以高枕无忧了。核废料中不能被完全用尽的核物质仍具有极强的放射性，且具有残留时间长、毒性剧烈的特点。核废料即使贮存过百万年，其残留物质中的核辐射剂量仍能超过允许剂量的一千万倍以上，这是一般人难以想象和理解的。比起核电站的运转来，世界本身所具有的不稳定特性，必将给核废料的安全贮存带来难以预测、不可避免的破坏。基于此，许多原来率先建造核电站的国家正在考虑停建缓建核电站。国外一些专家也呼吁人类在对核能的使用上要慎之又慎。因为核技术不仅是用于军事上才会威胁到人类安全，核技术本身就是极度危险的。（图片所示为切尔诺贝利核灾难）

五、总结：

本文主要从当今最主要的两种能源——化石能源、核能源论述了能源消耗对环境的影响。我们十分惊讶地发现，消耗能源终究是有危害的。它也许就像是慢性病，挥之不去，又慢慢地吞噬着你的生命；它也许又像是急性发作，在瞬间击倒你，予以毁灭性的打击。当然，我们不可能再次回到农耕时代，我们所能做的只有尽可能节约能源，等待未来的科学解决能源消耗与环境间的矛盾。