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各种能源的其它环境影响

各种能源的其它环境影响

  就以燃煤而论,开采时要挖出相当多的废碎石,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燃,目前有9%的矸石堆正在自燃,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)。坑采多须抽水,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。挖出的煤与石也能污染地面水。此外采空区还会塌陷(平原区为2m2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何代挖开的小坑道,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,除氧化了燃料中的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,尤其是注水采油,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碳比煤略少,氮氧化物与煤相似。二氧化硫为主要排放物,特别是高硫油。


  我国车用油约占石油的一半多(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如果气体提前燃爆,就将妨碍飞轮顺转,引起震爆,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。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小。但为较充分的利用发电容量,就得建水库,就得考查其寿命与安全。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。经济得失也要算账,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。还需储能设备配套。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。沙漠荒滩野岛均可利用,应予重视,加速开发。


  帆船早已利用了风力。在风力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。连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,温泉水中会溶有岩石中的有害物质,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。

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