西交大能源环境学讲义第1章 能源与环境问题的产生

PAGEPAGE6第1章能源与环境问题的产生一.本课内容：1.问题产生、能源现状、引起的全球环境问题；2.能源开发利用中的环境影响：根源、产生机理；3.能源利用与环境协调：解决问题的途径。二.参考书：周乃君，能源与环境，中南大学出版社，2008鄂勇，伞成立，能源与环境效应，化学工业出版社，2006滨川圭弘著，郭成言译，能源环境学，科学版，2003三.考查方式第1章能源与环境问题的产生——人口、资源、环境1.1人类活动对环境的影响（人口增长和经济发展）人类自出现以来就对地球环境施加干扰；不过长期以来并未造成严重的环境问题。只是近百十年来，人类活动对地球环境造成了显著的不利影响。人类活动对地球环境的干扰破坏日益加剧，其原因有两个方面：一是人口迅速增长；一是经济、社会发展对资源的需求。两方面共同作用，使人类对地球环境干扰的广度和强度迅速升级。虽然人口增长是主要原因，但需要强调指出，经济发展、科技进步使人类对环境的破坏力大大增强了。人口增长对地球资源造成压力；不适当的人类活动对环境造成破坏。从大气、水资源、土地资源，到生物、矿物资源，无不遭到污染和破坏。人口增长使能源紧张、大气质量下降。不适当的人类活动污染了大气，引起许多危害。人口增长、经济发展必然要消耗更多的能源、矿物资源和其它物料。在燃烧、冶炼和生产过程中，大量二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合物等排入大气。这些物质经过物理、化学、光化学反应，使大气组分发生变化，引起酸雨、臭氧层减薄、温室效应，恶化地面大气质量，影响太阳—大气—地球的辐射平衡，引起全球气候变化和异常，破坏生态系统平衡。人口增长使得水资源的缺乏更加严重。地球上的淡水资源并不丰富。由于人口分布、降水量的时间和空间分布都极不均匀，因此世界上许多地区淡水不足。加上人口激增，用水量不断增加，使得淡水资源更加紧张。根据世界水资源研究所的报告，世界上有26个国家严重缺水；尤其是中东和非洲。另外，人类活动造成水污染和用水过程中的浪费也是造成缺水的重要因素。人口增长和人类活动对土地资源的压力和破坏越来越大。人口增加使人均耕地日益减少。为满足粮食需求，一方面对土地过度利用，结果是耕地表土侵蚀严重，肥力下降，土质恶化；另一方面，为了扩大耕地面积，加剧土地开发，砍伐森林、开垦草原、围湖造田等等，破坏生态平衡；此外，人口增长和经济发展，使城乡扩展，住宅、交通、工矿等用地增加，使耕地不断减少。还有，为了提高粮食产量，大量使用化肥、农药，污染土壤。人口增长对生物资源的压力加大。人口急剧增加，为获得食物和发展经济，人们毁林开荒、焚草种地、填湖造田，开发荒野和滩涂，兴建水利工程等等，破坏了生物栖息地，使许多物种的生存环境缩小、消失，加快物种减少、灭绝。随着人口增加和工业现代化进展，人类对能源的需求越来越大。目前使用的能源主要是不可再生的贮存性能源——化石燃料，贮存量日渐减少。人口增长不仅使能源供应紧张，缩短煤、石油、天然气等化石燃料的耗竭时间，而且加速森林资源的破坏。因为许多发展中国家的燃料大量来源于树木。人口增长对森林资源破坏加剧。森林是地球生态系统的重要部分。近几十年来森林面积减少不可遏止。人口增长对粮食和土地的需求，加剧了毁林开荒；经济发展的需要，导致对林木的过量开采；落后地区人口增长和能源短缺，促使乱砍滥伐。发展中国家尤其严重。世界上几个古代文明国家的摇篮，大多因森林砍伐过度而成为林木稀少之地，甚至成为荒漠。热带森林毁坏非常严重。森林破坏导致地区气候变化、降雨量减少以及自然灾害；生态系统平衡失调；生物多样性减少；水土流失，土地荒漠化。1.2人口增长和地球的人口环境容量人口增长自从地球上出现人类以来，在很长时期内，人口增长缓慢，如图1.1。从原始人到1亿人口，经历了200~300万年。之后人口增长速度加快了，尤其在20世纪最后的30年，增长速度惊人，如表1.3所示。全球人口每增加10亿人的时间间隔迅速缩短；但在20世纪末，虽然人口增长依然很快，增长率已明显下降了，每增加10亿人的时间间隔已不再缩短，人口增长速度已经减慢了。人口急剧增长的因素，主要的不是寿命延长，而是生孩子的数目增多和生孩子的年龄即两代的间隔缩短。这是由社会、文化、经济因素决定的。人口增长较快的往往是经济、文化比较落后的发展中国家；与之对应，经济发达国家的人口则多为零增长或负增长。于是出现了相反的人口政策。一些国家实行计划生育，努力控制人口；另一些国家鼓励生育。目前的客观情况是世界总人口还在迅速增长；人口增长速度的地区差异性很大。距今年代图1.1过去50万年人口增长资料来源：黄润华，环境学基础教程，北京，高等教育出版社，19971999年10月12日，世界人口达到60亿。按目前的年龄结构和增长率估计，2025年世界人口将超过80亿，并继续增长；预计到21世纪末达到稳定值，如图1.2。联合国与世界银行对此稳定值作了预测，到2100年，预测人口低值为72亿，高值为149亿。图1.2世界人口增长及预测趋势世界人口排名（2008.3.8？）1

World6,525,170,264

2

China1,313,973,713

3

India1,095,351,995

4

EuropeanUnion456,953,258

5

UnitedStates298,444,215

6

Indonesia245,452,739

7

Brazil188,078,227

8

Pakistan165,803,560

9

Bangladesh147,365,352

10

Russia142,893,540

11

Nigeria131,859,731

12

Japan127,463,611

13

Mexico107,449,525

14

Philippines89,468,677

15

Vietnam84,402,966

16

Germany82,422,299

17

Egypt78,887,007

18

Ethiopia74,777,981

19

Turkey70,413,958

20

Iran68,688,433

21

Thailand64,631,5952006.10.27？序号国家人口

1世界6,302,309,691

2中国1,286,975,468

3印度1,049,700,118

4美国290,342,554

5印尼234,893,453

6巴西182,032,604

7巴基斯坦150,694,740

8俄国144,526,278

9孟加拉138,448,210

10尼日利亚133,881,703

11日本127,214,499

12墨西哥104,907,991

共十二个国家人口超过一亿

13菲律宾84,619,974

14德国82,398,326

15越南81,624,716

16埃及74,718,797

17伊朗68,278,826

18土耳其68,109,469

19埃塞俄比亚66,557,553

20泰国64,265,276

21法国60,180,529

22英国60,094,648

23意大利57,998,353

24刚果（金）56,625,039

25韩国48,289,037（2007.7.16？）1中国

1,319,000,000占世界人口19.77%2印度

1,169,016,00017.52%3美国

301,950,0004.53%

4印度尼西亚

231,627,0003.47%5巴西

186,500,0002.8%6巴基斯坦

163,630,0002.45%7孟加拉

158,665,0002.38%8尼日利亚

148,093,0009俄罗斯

142,499,0002.14%10日本

127,720,0001.91%11墨西哥

103,263,38812菲律宾

88,706,30013越南

87,375,00014德国

82,310,000地球的人口承载力地球上究竟能容纳多少人口，是全人类的重大问题。地球上的陆地、海洋能提供给人类的生物生产量是有限的，因此，地球环境对人口的承载能力也是有限的。地球环境的人口承载能力，即人口环境容量，指一定的生态环境条件下地球对人口的最大负荷能力。要求的生活条件不同，则能容纳的人口数目就不同。所以通常所说的地球的人口承载力，应指一定的生活水平和环境质量下所能供养的最高人口数。如果把标准定在仅仅维持生存的水平，那么地球能养活的人口数将接近生物学上的最高人口数；如果生活水平定得适当，则人口环境容量将是经济适度人口。国际人口生态学界将人口环境容量定义为：在不损害生物圈，或不耗尽可合理利用的不可更新资源的条件下，世界资源在长期稳定状态下，所能供养的人口数量。这里强调了人口容量以不破坏生态环境的平衡与稳定，保证环境资源的持续利用为前提。人口容量的制约因素很多。许多学者认为，自然资源和环境状况是主要限制因素。几十年来，人类对环境污染防治、自然生态保护做了大量努力，取得了一些成效，但目前的全球环境问题依然严峻。按照保证环境资源可持续利用的要求来看，地球上许多地区人口数量已经远远超过环境的承载力。在未来长时间内，控制人口、节约资源、保护环境，是全人类的艰巨任务。1.3人口、经济状况、资源分布不协调地球上的人口分布与资源分布很不一致。世界各地人口分布很不均匀，例如，美国人口平均密度为65人/km2，中国是110人/km2，印度是239人/km2，日本是334人/km2，孟加拉是699人/km2。一个国家内的人口分布也往往很不均匀。地球上的能源分布很不均衡；常规能源的生产和消费，各地区也不均衡。大多数人口密集的国家资源贫乏，而少数几个国家则拥有某种矿物的大部分。例如，石油集中在两个石油带：一是东半球的地中海—中东—印尼一带，产油大国集中在中东；一是西半球