化石能源消耗对环境影响

化石燃料消耗对环境影响

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学院：材料科学与工程学院

专业：金属材料工程

化石燃料消耗对环境影响

摘要：随着十八世纪下半叶工业革命的开始，人类便开始迅速步入工业文明时代。随着人类社会经济的全面发展，人类对一种事物更加倚重，甚至早已不可缺失，它就是能源。不论哪一次人类文明的巨大飞跃，其背后影藏的动力都是新兴能源应用。尽管工业革命把人类带入了现代文明，但是工业革命也将人类的贪婪性和对地球环境的破坏性表现得淋漓尽致。人类在寻找、开发和消耗地球能源（煤、石油、天然气）的方式却依然如此野蛮。对地球环境造成了不可扭转的巨大破坏。本文主要描述了煤、石油在开采和使用过程中对地球环境产生的影响。

关键词：煤、石油、化石燃料、环境影响、

尽管近几年，可再生能源技术不断得到发展，各种清洁能源得到发展和推广，清洁能源在人类能源消费比中不断扩大。但是人类对传统的化石能源的依赖程度依然在80%以上，特别是过去一百年来，对煤、石油和天然气的巨大消耗，已经对环境造成巨大的破坏。且现在还未发现能有效代替化石能源的新能源。

2010年世界能源总消耗量构成的一种示意图：

一、煤的消耗及其对环境影响

1煤开采对环境影响

1.1 地表塌陷对环境影响

煤炭开采破坏了地壳内部原有的力学平衡状态。由于连续不断的开采。采空区范围不断扩大。当顶板自重超过顶板抗拉强度和煤柱抗压强度时, 顶板岩土层会发生位移、断裂、下沉变化之后，引起地表塌陷。地表塌陷后，损坏了地面构筑物、民用建筑物、农田塌陷、灌溉设施损坏、塌陷区积水以及桥梁、铁路、输电线路等不同程度受到影响, 原有生态系统受到破坏[ 1] 。

1.2 矸石对环境影响

煤矸石是煤炭生产过程中产生的废弃物，包括井下开掘岩巷、半煤岩巷排出的矸石、露天矿剥离物被用于井下充填，而大部分矸石则被运输到地面堆积，形成矸石山。煤矸石中含有碳和大量的硫等有害物质，长期堆积往往会引起自燃，排放大量的烟尘、SO2、CO、H2S等有害气体，对矿区环境造成严重污染。并且矸石山淋溶水含较强的酸性渗人地下，个别地区矸石中还含有重金属以及放射性元素，污染了周围土壤和地表水系及地下水。此外，矸石山侵占耕地良田，造成环境污染，矿区生态系统破坏严重。

1.3矿区排水对环境影响

在煤矿建设和开采过程中，地表渗透水、岩溶水、矿坑水，以及生产、防尘用水等会通过不同的途径进入巷道和工作面。为了保证采矿安全，防止水害的发生，需将矿井水排出。矿井水是煤矿排放量最大的一种废水，矿井水排出后，破坏了地下水的自然平衡状态，从而引起地下水水位下降、地表沉降等一系列问题。矿井水由于受开采、运输过程中散落的煤粉、岩粉、支架乳化液等杂物的混入以及煤中伴生矿物的分解氧化等导致水体混浊，大多数水体呈灰褐色、悬浮物、色度高、水面浮有油膜，并散发出少量的腥臭、油腥味, 细菌和大肠杆菌群数超标。这些废水若没有经过净化处理直接外排，会污染附近地表水体，引起环境污染, 并对养殖业产生不良影响。而且有些矿井水属于酸性水，它会腐蚀设备及管路，

污染地表水体和土壤，破坏自然景观和动、植物的生长。废水渗入地下，将对地下水资源造成严重污染,危害人类用水和身体健康。

2 煤的消费对环境影响

人类过去对煤的利用方式是直接燃烧，煤的燃烧会对大气环境产生许多污染，煤炭燃烧过程中向环境释放了大量二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、挥发性有机化合物（VOC）、悬浮颗粒物等大气污染物和CO2等温室气体。研究表明，燃煤利用过程中排放的SO2 、NOx和颗粒物分别占全部人为源排放量的94%、60%和70%左右，是主要的大气污染物来源。

2.1酸沉降由硫酸型向复合型转变

二氧化硫和氮氧化物均为致酸物质，其大量排放会引起酸沉降问题，影响范围已经由局地性污染发展成为区域性污染，甚至成为全球性污染。我国西南、华中及东部沿海地区已成为继欧洲和北美地区之后的世界第三大酸雨区。

2.2颗粒物造成的沙尘和灰霾污染严重

颗粒物是影响城市空气质量的最主要的污染物，目前监测的300 多个城市中约有三分之二的城市PM10 超过国家二级标准。此外，在一些大中城市，随着对粗颗粒物控制的有效性的提高，细粒子在颗粒物中所占的比例日趋上升，而且细粒子中含有高浓度的有机物、硫酸盐和硝酸盐等二次成分，对人体健康构成很大威胁。我国城市监测的PM2.5浓度最高达150 ug/m3，超过美国标准年均限值(15 ug/m3)的8-10倍。目前京津冀、长三角和珠三角等城市群地区频发灰霾天气，大气能见度明显下降，就是高PM2.5浓度与不利气象条件共同作用的结果。

2.3臭氧和光化学污染问题凸显

臭氧最重要的前躯物除NOx外，还有挥发性有机污染物（VOC），但我国目前还几乎没有针对挥发性有机污染物的控制措施。

2.4应对全球气候变化压力日益增大

在煤炭利用的过程中，除排放大量大气污染物外，还排放了二氧化碳、甲烷、氧化二氮等温室气体。目前，我国的CO2排放总量已成为世界首位，人均温室气体排放量也已达到世界平均水平，CO2减排压力日益增大。

二、石油消耗对环境影响

1、陆地石油开采对环境影响

油气田开发的特征决定了油气田开发所涉及环境问题的多重性。从环境影响分类看，既有生态影响，又有污染影响。如管道、道路、井场建设带来的环境破坏属生态型影响，油气开采排放的废水、废气、含油污泥等属污染型影响。从污染源空间分布看，既有面源，又有点源。整个油气田由几百至几千个单井组成，属面源污染，而污染物排放又集中在联合站，属点源污染。从污染源时间分布看，既有固定源，又有变化源。联合站排放的废气一般固定不变，油田产出水会随着采油时间的变化逐年增加。石油天然气开采除对水体、大气、土壤环境造成污染外，还会对地层和地表景观造成破坏并改变原始自然生态环境。而这种对原始自然生态环境的影响，有些是不可恢复或难以恢复的。【2】

2、海上开采对环境影响

（1）开采过程中，海床的岩土遭到破坏，影响底栖生物的生存环境。钻井中，带有原油的泥浆从岩土底层被抽取部分进入附近海域，泥浆的物理化学特性改变周围环境。（2）钻井作业中，钻井液、水下切割、油漆，平台的阴极保护，会对周围环境产生污染。（3）采油过程中，运输、存储等的原油泄漏造成的污染，对生态将造成毁灭性的破坏。

过去50年最严重原油泄漏事故【3】

事件时间泄漏量

“M/T天堂”号事故1991年原油泄漏量：14.5万吨“阿莫戈-卡迪兹”号事故1978年3月16日原油泄漏量：22.3万吨

“贝利韦尔城堡”号事故1983年原油泄漏量：25.2万吨

埃科菲斯克油田井喷事故1977年原油泄漏量：26.3万吨“ABT夏日”号事故1991年5月原油泄漏量：26万吨

瑙鲁兹海上油田事故1983年2月10日原油泄漏量：26万吨

费尔干纳盆地事故1992年3月2日原油泄漏量：28.5万吨

“大西洋女皇”号事故1979年7月19日原油泄漏量：28.7万吨

“伊克斯托克-I”油井事故1979年6月3日原油泄漏量：45.4万吨科威特漏油事故1991年1月原油泄漏量：136万至150万吨