清洁生产第1章

清洁生产2第1章绪论1.1人类社会发展及其环境问题

1.1.1人类社会发展与环境问题的演变

1.1.2

当代世界主要环境问题及其危害1.1.3

我国当前的资源环境形势1.2自然资源1.2.1

自然资源的概念1.2.2

自然资源的分类1.2.3自然资源的属性1.3

能源与清洁能源1.3.1

能源的定义和分类1.3.2

清洁能源1.3.3我国的能源特点与存在的问题1.3.4

世界的能源需求和发展趋势41.1人类社会发展及其环境问题

环境问题通常是指由于人类活动使环境条件发生不利于人类的变化，以致影响人类的生产和生活，给人类带来危害的现象。环境问题一般可分为两类：一是不合理开发利用自然资源，超出环境承载力，使生态环境质量恶化或自然资源枯竭的现象；二是人口激增、城市化和工农业高速发展引起的环境污染和生态破坏。总之，是人类经济社会发展与环境的关系不协调所引起的问题。51.1.1

人类社会发展与环境问题的演变

第四阶段

第三阶段

第二阶段第一阶段

第二次高潮第一次高潮发展恶化阶段萌芽阶段61.萌芽阶段（工业革命以前）

人类从诞生起很长一段时间里，只是靠采集野果和捕食动物为生，那时人类主要是以生活活动，以生理代谢过程与环境进行物质交换和能量转换，主要是利用环境，而很少有意识地改造环境。7那时的“环境问题”

主要是由于人口的自然增长和盲目的乱采乱捕、滥用资源而造成生活资料缺乏所引起的饥荒问题。为了解除这种环境威胁，人类被迫学会了吃一切可以吃的东西，以扩大和丰富自己的食谱，或是被迫扩大自己的生活领域，学会适应在新的环境中生活的本领。8农业革命(AgriculturalRevolution)

随后,人类学会了培育、驯化植物和动物，开始发展农业和畜牧业，这在人类生产发展史上是一次伟大的革命-农业革命。9

随着农业和畜牧业的发展，人类改造环境的作用也越来越明显地显示出来，与此同时也发生了相应的环境问题。10

如大量毁林开荒、毁草开荒、破坏森林和草原、刀耕火种，往往引起局部的水土流失、水旱灾害频繁和沙漠化；又如兴修水利，不合理灌溉，往往引起土壤的盐渍化和沼泽化，及引起某些传染病的流行。

在工业革命以前虽然已出现了城市化和手工业作坊（或工场），但工业生产并不发达，由此引起的环境污染问题并不突出。122.发展恶化阶段（工业革命至20世纪50年代前）

随着生产力的发展，在18世纪60年代至19世纪中叶，生产发展史上又出现了一次伟大的革命—工业革命。

13工业革命(IndustricalRevolution)工业革命使建立在个人才能、技术和经验之上的小生产被建立在科学技术成果之上的大生产所代替，大幅度地提高了劳动生产效率，增强了人类利用和改造环境的能力，与此同时也带来了新的环境问题。一些工业发达的城市和工矿区的工业企业，排出了大量的废弃物污染了环境，使环境污染事件不断发生。

14

1873-1892年，英国伦敦多次发生可怕的有毒烟雾事件；

19世纪后期，日本足尾铜矿区排出的废水污染了大片农田；伦敦烟雾事件15

马斯河谷烟雾事件

1930年比利时的马斯河谷工业区，由于工厂排出的含有SO2的有害气体，在逆温条件下造成了几千人发病，60人死亡的严重大气污染事件。16

1943年，美国洛杉矶市由于汽车排放的碳氢化合物和NOx，在太阳光的作用下，产生了光化学烟雾，造成大多数居民患病，400多人死亡严重大气污染事件。

洛杉矶光化学烟雾事件

17

如果说农业生产主要是生活资料生产，它在生产和消费中所排放的“三废”是可以纳入物质的生物循环，而能迅速净化、重复利用的话，那么工业生产除生产生活资料外，它还大规模地进行生产资料的生产，工业生产把大量深埋在地下的矿物资源开采出来，加工利用投入到环境之中。

农业生产与工业生产的不同18

许多工业产品在生产和消费过程中排放的“三废”，都是生物和人类所不熟悉，难以降解、难以同化和难以忍受的。总之，由于大工业的日益发展，生产力的大幅度提高，环境问题也随之发展且逐步恶化。193.第一次高潮（20世纪50年代至80年代以前）

（20世纪50年代）以后，环境问题更加突出，震惊世界的公害事件接连不断。

20伦敦烟雾事件如1952年12月的伦敦烟雾事件：由燃煤排放的SO2和烟尘遇逆温天气，造成5天内死亡人数达4000人严重的大气污染事件

。21日本的水俣病事件水俣病患者

1953~1956年日本的水俣湾镇氮肥厂排出的含汞的废水进入了水俣湾，人食用了含Hg污染的鱼、贝类，造成神经系统中毒，病人口齿不清，步态不稳、面部痴呆、耳聋眼瞎、全身麻木，最后神经失常，患者达180人，死亡达30多人.22日本的骨痛病事件

1955~1972年日本富山县炼锌厂排放含Cd废水进入了河流，人喝了含Cd的水，吃了含Cd的米，造成关节痛、神经痛和全身骨痛，最后骨脆、骨折、骨骼软化，饮食不进，在衰弱疼痛死去。患者超过180人，死亡人数达34人。日本的水俣病受害者231961年日本的四日市石油化工联合企业排放的SO2、碳氢化合物、NOx

和飘尘等污染物造成的大气污染事件，患有支气管哮喘、肺气肿患者超过500多人，死亡人数达36人。

日本的四日市哮喘病事件24事件名称发生时间发生地点污染类型污染源/物伦敦烟雾事件1952.12英国伦敦市大气污染燃煤中含硫量高，排放大量SO2和烟尘

水俣病事件1953日本水俣镇海洋污染汞污染氮肥厂含汞催化剂随废水排入海湾四日哮喘1961日本四日市大气污染工厂大量排放SO2和煤尘，重金属颗粒富山事件(痛痛病)1955日本富山县神通川流域水体污染土壤污染镉污染炼锌厂未处理的含镉废水排入河中

公害事件发生时间、地点、类型、污染源/物25

这些震惊世界的公害事件形成了环境问题的第一次高潮26环境问题第一次高潮的主要原因（3个）：③能源的消耗大增①人口迅猛增加，都市化的速度加快②工业不断集中和扩大其一是人口的迅猛增加，

都市化的速度加快

刚进入20世纪时世界人口仅为16个亿，至1950年增至为25个亿，到1980年则增至为45个亿。

1900年拥有70万以上人口的城市，全世界有299座，到1951年迅速增加到879座，其中百万人口以上的大城市约有69座。在许多发达国家中，有半数人口住在城市。其二是工业不断集中和扩大其三是能源的消耗大增

1900年世界能源消费量还不到10亿吨煤当量，至1950年就猛增至25亿吨煤当量；到1956年石油的消费量也猛增至6亿吨，在能源结构中所占的比例加大，又增加了新污染。31

1900-1956能源的消耗年份能源消耗量1900不到10亿吨煤当量

1950

25亿吨煤当量1956

石油的消费量也猛增至6亿吨

大工业的迅速发展逐渐形成大的工业地带，而当时人类的环境意识还非常薄弱，因此环境问题第一次高潮的出现是必然的。

当时，在工业发达国家因环境污染已达到了严重程度，直接威胁到人类的生命和安全，成为了重大的社会问题，激起了广大民众的强烈不满，并且也影响了经济的顺利发展。341972年斯德哥尔摩→人类环境会议

人类认识环境问题→里程碑

至此，工业发达国家已把环境问题摆上了国家的议事日程，包括制定法律、建立机构、加强管理、采用新技术，所以70年代中期环境污染得到了有效控制，城市和工业区的环境质量有明显的改善。第二次高潮（20世纪80年代以后）

第二次高潮是伴随全球性的环境污染和大范围的生态破坏，在20世纪80年代初开始出现的。

37◆

一是全球性的大气污染，“温室效应”、臭氧层破坏和酸雨；◆

二是大面积生态破坏:森林被毁、草场退化、土壤侵蚀和荒漠化；◆三是突发性的严重污染事件迭起:

印度博帕尔农药泄漏事件，切尔诺贝利核电站泄漏事故，莱因河污染事故

人们共同关心的影响范围大和危害严重的环境问题有三类：

1979~1988年间这类突发性的严重污染事故就发生了10多起。

这些全球性大范围的环境问题严重威胁着整个人类的生存和发展，不论是广大公众还是政府官员，也不论是发达国家还是发展中国家，都普遍对此感到不安。

391992年里约热内卢→环境与发展人类认识环境问题→又一里程碑40第一次高潮主要出现在工业发达国家，是局部性、小范围的环境污染问题，如城市、河流、农田的污染等；第二次高潮则是大范围，乃至全球性的环境污染和大面积的生态破坏。这些环境问题不仅对某个国家、某个地区造成危害，而且对人类赖以生存的整个地球环境造成危害。这不但包括了经济发达的国家，也包括了众多的发展中国家。

前后两次高潮有很大的不同，有明显的阶段性发展中国家不仅认识到全球性环境问题与自己休戚相关，而且也认识到了本国面临的诸多环境问题，如植被破坏、水土流失和荒漠化等生态恶性循环，是比发达国家的环境污染危害更大、更难解决的环境问题。

其一，影响范围不同。41

第一次高潮人们关心的是环境污染对人体健康的影响，环境污染虽也对经济造成损害，但问题还不突出；

第二次高潮不但明显损害人类健康，每分钟因水污染

和环境污染而死亡的人数全世界平均达到31人，而且全球性的环境污染和生态破坏已威胁到全人类的生存与发展，并且严重地阻碍了经济的持续发展。

其二，危害后果不同42

其三，污染源复杂程度不同

第一次高潮的污染来源尚不太复杂，通过污染源调查就可以弄清产生环境问题的来龙去脉。

第二次高潮的污染源和破坏源非常之多，不但分布广，而且来源杂，既来自人类的经济再生产活动，也来自人类的日常生活活动；既来自发达国家，也来自发展中国家。解决这些环境问题只靠一个国家的努力很难奏效，要靠众多国家，甚至全人类的共同努力才行，这就极大地增加了解决环境问题的难度。43第二次高潮的突发性严重污染事件一是带有突发性，二是事故污染范围大、危害严重、经济损失巨大。例如：印度博帕尔农药泄漏事件，受害面积达40平方公里。

其四，一潮的“公害事件”与二潮的突发性严重污染事件也不相同

据估计，死亡人数在8千人左右，受害人数为19万人左右，其中有许多人双目失明或终生残废，直接经济损失数十亿美元。441.1.2

当代世界主要环境问题及其危害

人口问题资源问题环境污染生态破坏45

近百年来，世界人口的增长速度达到了人类历史上的最高峰，目前世界人口已达60多亿。

世界人口增长示意图1.人口问题–首要问题

人既是生产者，又是消费者46

任何生产都需要大量的自然资源来支持:

如农业生产需要耕地、水资源、种子资源；

工业生产需要能源、各类矿产资源、各类生物资源等等。随着人口的增加、生产规模必然扩大，一方面所需要的资源要持续增大；另一方面在任何生产中都会有废物排出，而随着生产规模的扩大，资源的消耗和废物的排放量也会逐渐增大。

从生产者来说:47从消费者来说:

随着人口的增加、生活水平的提高，人类对土地的占用（如居住、生产食物）会越来越大，对各类资源如能源、水资源等的利用也会急剧增加，当然排出的废物量也会增加，从而加重环境污染和资源消耗。

这就是为什么说人口问题是当今世界面临首要问题的原因所在.因为环境问题主要产生于2个环节:生产环节和消费环节而这两个环节都与人口有关.49

2.资源问题

自然资源是人类生存发展不可缺少的物质依托和条件。然而，随着全球人口的增长和经济的发展，对资源的需求与日俱增，人类正受到某些资源短缺或耗竭的严重挑战。

全球资源匮乏和危机主要表现在4个方面：土地资源不断减少森林资源不断缩小淡水资源严重不足矿产资源濒临枯竭50（1）土地资源在不断减少和退化

土地资源损失尤其是可耕地资源损失已成为全球性的问题，发展中国家尤为严重。

目前，人类开发利用的耕地和牧场，正在不断减少或退化，而全球可供开发利用的后备资源已很少，许多地区已经近于枯竭。

随着世界人口的快速增长，人均占有的土地资源在迅速下降，这对人类的生存构成了严重威胁。

由于世界人口的日益增长，人均耕地面积在减少。据联合国环境规划署统计，从1975年至2000年，全球有3亿hm2耕地被侵蚀，另有3亿hm2的土地被压在新的城镇和公路之下，而且这一趋势还在发展之中。由此可见土地问题的严重性。52（2）森林资源在不断缩小

历史上森林植被变化最大的是在温带地区。自从大规模的农业开垦以来，温带落叶林已减少31%左右。但近几十年中，世界毁林集中发生在热带地区，热带森林正以前所未有的速率在减少。

据估计：1981~1990年间全世界每年损失森林平均达1690万公顷，而每年再植森林约为1054万公顷，森林的亏缺每年达645万公顷。目前再植的森林面积还是抵不过损失的森林面积，因此森林资源减少的形势仍然是十分严峻的。历史76亿公顷现在36亿公顷53

（3）淡水资源出现严重不足

目前，世界上有43个国家和地区缺水，占全球陆地面积的60%。约有20亿人用水紧张，10亿人得不到良好的饮用水。

此外，由于严重的水污染，更是雪上加双，使许多水体丧失了使用功能，造成了水质性缺水，更加剧了水资源的紧张程度。

54

水资源短缺已成为许多国家经济发展的障碍，成为全世界普遍关注的问题。当前，水资源正面临着水资源短缺和用水量持续增长的双重矛盾。联合国早在1977年就发出警告:“水不久将成为一项严重的社会危机，水是继石油危机之后的又一个社会危机。”55

（4）某些矿产资源濒临枯竭

如化石燃料濒临枯竭煤石油

可以说当代人类的社会文明主要是建立在化石能源的基础之上的。无论是工业、农业或生活，其繁荣都依附于化石能源。而由于人类高速发展的需要和无知的浪费，化石燃料逐渐走向枯竭，并反过来直接影响人类的文明生活。56

与化石能源相似，人类不仅无计划地开采地下矿藏，而且在开采过程中浪费惊人，资源利用率很低，导致矿产资源贮量不断减少甚至枯竭。

有色金属铁再如矿产资源匮乏573.环境污染

环境污染作为全球性的重要环境问题，主要指的是温室效应、臭氧层破坏、酸雨和海洋污染等。

（1）温室效应(GreenHouseEffect)

（2）臭氧层破坏(O3layerdestruction)

（3）酸雨(AcidRain)

（4）海洋污染（Oceanpollution）58

（1）温室效应

由于人类生产活动的规模空前扩大，向大气层排放了大量的微量组分,如:CO2、CH4

N2O、CFCs等。59

这些微量成分能使太阳的短波辐射透过，地面吸收了太阳的短波辐射后被加热，不断地向外发出长波辐射，又被大气中的这些微量组分所吸收，并以长波辐射的形式放射回地面，从而使地面增温。

这种作用与玻璃暖房的作用非常相似，所以称为温室效应。60

温室效应危害

研究表明，CO2浓度每增加１倍，全球平均气温将上升１.５-4.5℃。

气候变暖会影响陆地生态系统中动植物的生理和区域的生物多样性，使农业生产能力下降。干旱和炎热的天气会导致森林火灾的不断发生和沙漠化过程加剧61

温室效应危害

气候变暖还会使冰川融化，海平面上升，大量沿海城市、低地和海岛将被水淹没。

气候变暖会加大疾病的发病率和死亡率，据报道，美国由于夏季持续高温，曾导致上百人死亡的记录。

62（2）臭氧层破坏

处于大气平流层中的臭氧层是地球的一个保护层，它能阻止过量的紫外线到达地球表面，从而保护地球上的生命免遭过量紫外线的伤害。63

然而自1958年以来，发现高空臭氧有减少的趋势，70年代以来，这种趋势更为明显。1985年在南极上空首次观察到臭氧浓度减少超过30%的现象，并称其为“臭氧空洞”。近年来又报导在北极上空也出现了臭氧空洞。南极上空臭氧层破坏64

臭氧层破坏的原因

造成臭氧层破坏的主要原因，是人类向大气中排放的氯氟烷烃化合物（氟里昂）、溴氟烷烃化合物（哈龙）等物质，能与平流层的臭氧(O3)起化学反应，从而消耗臭氧层中臭氧的含量。65臭氧层破坏的危害

研究表明：平流层臭氧浓度每减少1%；

到达地球表面的紫外线强度将增加2%

；人类皮肤癌发病率增加3-5%；

白内障发病率将增加1.6%。66

臭氧层破坏的危害

※

过量的紫外线辐射会使海洋浮游生物和虾蟹、贝类大量死亡，造成某些生物绝迹；

※

还会使农作物小麦、水稻减产，影响作物产量。

※

有学者认为平流层中O3含量减至１／５时，将成为地球存亡的临界点。67

（3）酸雨

酸雨是PH值<5.6的大气降雨。

伴随着人口的快速增长和迅速的工业化，酸雨和环境酸化问题一直呈发展趋势，影响地域逐渐扩大，由局地问题发展成为跨国问题，由工业化国家扩大到发展中国家。目前，世界酸雨主要集中在欧洲、北美和中国西南部三个地区。

形成酸雨的原因主要是由人类排入大气中的SOx和NOx所致。68（3）酸雨的危害

如酸雨可引起江、河、湖、水库等水体酸化，影响水生动植物的生长，当湖水PH降到５.０以下时，湖泊将成为无生命的死湖；

酸雨可使土壤酸化，有害金属（Al、Cd）溶出，使植物体内有害物质含量增高，对人体健康成危害

尤其是植物叶面首当其冲，受害最为严重，直接危害农业和森林草原生态系统，瑞典每年因酸雨损失的木材达４５０万m3；

69（3）酸雨的危害

酸雨会加速建筑物的石料及金属材料的风化、腐蚀；使主要为CaCO3成分的纪念碑、石刻壁雕、塑像等文化古迹受到腐蚀和破坏。据估计，美国每年花费在修复因酸雨破坏的文物古迹上的费用就达50亿美元。酸化的饮用水对人的健康危害更大、更直接。

（4）海洋污染

海洋污染是目前海洋环境面临的最重大的环境问题。目前局部海域的石油污染、赤潮、海面漂浮垃圾等现象非常严重，并有扩展到全球海洋的趋势。

据估计，输入海洋的污染物，有40%是通过河流输入的，30%是由空气输入的，海运和海上倾倒各占10%左右。人类每年向海洋输入600万-1000万吨石油、1万吨汞、100万吨有机氯农药和大量的氮、磷等营养物质。海洋石油污染的危害

海洋石油污染不仅影响海洋生物的生长、破坏海岸设施，还可能影响局部地区的水文气象条件和降低海洋的自净能力。

据实测，每滴石油在水面上能够形成0.15平方米的油膜，每吨石油可能覆盖500万平方米的水面。油膜能使大气与水面隔绝，减少进入海水的氧的数量，从而降低海洋的自净能力。油膜覆盖海面还会阻碍海水的蒸发，影响大气和海洋的热交换，改变海面的反射率，减少进入海洋表层的日光辐射，从而对局部地区的水文气象条件产生一定的影响。同时油膜和油块还能粘住大量的鱼卵和幼鱼，使鱼卵死亡、幼鱼畸形，还会使鱼虾类等水产品产生石油臭味，使水产品品质下降，造成经济损失。赤潮现象

由氮、磷等营养物聚集在浅海或半封闭的海域中，可促使浮游生物过量繁值，使海水水面变色，称为赤潮现象。我国自１９８０年以后发生赤潮达3０多起，１９９９年７月１３日，辽东湾海域发生了有史以来最大的一次赤潮，面积达６３００Km2。赤潮的危害

赤潮的危害主要表现在：赤潮生物可分泌粘液，粘附在鱼类等海洋动物的鱼鳃上，妨碍其呼吸导致鱼类窒息死亡；

赤潮生物还可分泌毒素，使生物中毒或通过食物链引起人类中毒；不仅如此，赤潮生物死亡后，其残骸被需氧微生物分解，能消耗水中溶解氧，造成缺氧环境，形成厌氧气体（NH3、H2S、CH4），致使鱼、虾、贝类死亡；

赤潮生物还可吸收阳光，遮盖海面（几十公分），使水下生物因得不到阳光而影响其生存和繁殖；同时还能引起海洋生态系统结构变化，造成食物链局部中断，破坏海洋的正常生产过程。744.生态破坏全球性的生态环境破坏主要包括：（1）植被破坏

（2）水土流失（3）沙漠化

（4）物种消失（1）植被的破坏

植被是全球或某一地区内所有植物群落的泛称。植被破坏是生态破坏的最典型特征之一。

植被的破坏（如森林和草原的破坏）不仅极大地影响了该地区的自然景观，而且由此带来了一系列的严重后果，如生态系统恶化、环境质量下降、水土流失、土地沙化以及自然灾害加剧，进而可能引起土壤荒漠化；土壤的荒漠化又加剧了水土流失，以致形成生态环境的恶性循环。76（2）水土流失

水土流失是指在水的营力作用下，土壤及其疏松母质被侵蚀、搬运、堆积的过程。据估计、全世界现有水土流失面积2500万平方公里，占全球陆地面积的16.8%，每年流失的土壤高达257亿t。每年有800万hn2的农田因水土流失丧失生产能力，有大约几十亿t流失的土壤在河流河床和水库中淤积。目前，全世界水土流失区主要分布在干旱、半干旱和半湿润地区。77（3）土地沙漠化土地沙漠化是指非沙漠地区出现的风沙活动、沙丘起伏为主要标志的沙漠景观的环境退化过程。目前全球土地沙漠化的趋势还在扩展，沙化、半沙化面积还在逐年增加。沙漠化的扩展使可利用土地面积缩小，土地产出减少，降低了土地养育人口的能力，成为影响全球生态环境的重大问题。78（4）生物物种消失

生物物种消失是全球普遍关注的重大生态环境问题。

由于森林、湿地面积锐减和草原退化，使生物物种的栖息地遭到了严重的破坏，食物来源枯竭，生物物种正以空前的速度在灭绝。

79（4）物种消失

而且越到近代，物种消失的速度越快。据粗略估计，从公元前8000年至1975年，哺乳动物和鸟类的平均灭绝速率大约增加1000倍。80研究表明：倘若一个森林区的原面积减少10%，即可使继续存在的生物物种下降至30%。

生物学家警告说，如果

森林砍伐、沙漠化及湿地等破坏按目前的速度继续下去，到2030年将有100多万种物种从地球上消失。1.1.3

我国当前的资源环境形势

1.资源形势

我国人口众多，人均资源占有量严重不足。水资源总量占世界水资源总量的7%，居第6位。但人均占有量仅有2200m3，为世界人均水量的1/4，居世界第119位，是全球13个贫水国之一。我国人均耕地面积为1.41亩，不足世界人均水平的40%。人均煤炭探明可采储量为1.8t，仅为世界人均水平的7%。

我国人均森林占有面积为1.9亩，仅为世界人均水平的1/5。2003年，我国石油剩余可采储量仅为39亿t，占世界可采储量的2.3%。天然气剩余可采储量为1.57万亿m3，占世界可采储量的0.9％。铁矿储量占世界的2.3%，铜矿不足5%，铝土矿不足2%。

长期以来，我国的经济增长基本上是依靠资源的高投入、高消耗来实现的，资源利用率较低。

2005年我国GDP约占世界的4％，但重要资源消耗占世界的比重，石油为7.4%、原煤为31%、钢铁为27%、氧化铝为25%、水泥为40%。

钢铁、有色、电力、化工等8个高耗能行业单位产品能耗比世界先进水平均高出40％以上，单位建筑面积采暖能耗相当于同样气候条件发达国家的2~3倍，工业用水重复利用率比国外先进水平低15%~25%，万元产值用水量是国外先进水平的10倍。

2010年我国资源综合利用率和国际先进水平的比较项目矿产资源总回收率共伴生矿产资源木材我国30%35%60%国际先进水平50%50%80%

目前我国粗放型的经济增长方式还未发生根本改变，这种依靠资源的高投入、高消耗的经济增长方式使我国的资源形势更加严峻。在未来很长的一个时期里，我国仍将处于工业化和城镇化加快发展阶段，资源的消耗强度将进一步增大。预计到2020年，我国45种矿产资源中只有9种可以保证需求，石油、铁、铜、铝等关系国家经济安全的矿产资源将严重短缺，我国将缺铁30亿t、缺铝1亿t，天然气和石油进口量将分别达到1000亿立方米和5亿t，对外依存度将分别高达50%和70%。2.环境污染与生态破坏

（1）水环境污染相当严重近年来，我国水污染物排放量很大，其中COD排放量超过环境承载能力80%以上。江河湖泊普遍受到污染，黄河、淮河为中度污染，辽河、海河为重度污染。湖泊富营养化问题突出（氮、磷污染造成）。在国家环境监测网实际监测的197条河流417个断面中，Ⅰ-Ⅲ类、Ⅳ-Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为49.9%、26.5%和23.6%。（2）大气污染非常严重

我国大气污染以煤烟型污染为主，以煤为主的能源结构是形成以城市为中心的大气污染严重的主要原因，我国大气中可吸入颗粒物普遍超标，SO2排放量超过环境承载能力60％以上。

随着我国民用汽车保有量的增加，城市机动车排放污染问题也日益突出，一些大城市汽车尾气污染明显上升。

2007年，全国参加酸雨监测统计的500个县市中，出现至少1次以上酸雨的城市281个（占56.2%），酸雨发生频率在25%以上的城市171个（占34.2%），酸雨发生频率在75%以上的城市65个（占13.0%）。

浙江建德市、象山县、湖州市、安吉县、嵊泗县，重庆江津市酸雨频率为100%。全国酸雨发生频率在5%以上的区域占国土面积的32.6%，酸雨发生频率在25%以上区域占国土面积的15.4%。（3）城市生活垃圾和工业固体废物

污染日益突出

我国工业固体废物产生量不断增加。2007年，全国工业固体废物排放量为1197万t；危险废物产生量为1079万t，未经有效处理的危险废物已成为重大环境隐患。

随着城市居民生活水平的提高，城市生活垃圾年产生量以每年10％以上的速度递增，处理率和处理水平都不高，垃圾围城现象和二次污染严重。塑料包装物和农膜所导致的“白色污染”问题也十分严重。（4）农村环境保护形势依然严峻

主要表现在：点源污染与面源污染共存，面源污染加重；生活污染和工业污染叠加，生活污染加剧；工业及城市污染向农村转移，工矿污染凸显；土壤污染日趋严重，饮用水存在安全隐患；生态退化尚未得到有效遏制；这些已成为中国农村经济社会可持续发展的制约因素。

农村大部分垃圾未经任何处理，直接堆放在田头、路旁，甚至抛掷到沟渠、水塘，影响环境卫生和农村景观。绝大部分生活污水未经处理直接渗入地下或直排沟渠、水塘。乡镇工业布局不当，工业污染突出。各种农药化肥的不合理使用，导致耕地质量不断下降和局部地区面源污染突出。综合利用措施滞后，畜禽养殖污染日益凸显。（5）环境污染正在转型，新的环境

问题接踵而至

我国工业污染比重下降，生活污染的比重上升，农业污染日益严重。汽车数量增加导致城市空气污染出现了新的变化，NOx成分增加

家用电器更新换代频繁，废家电的回收处理问题日益突出。全国电冰箱、电视机、洗衣机将以每年300~400万台的速度淘汰。我国目前的环境污染既有传统的工业污染，又有城市化快速发展带来的生活污染，还有农业施肥、畜禽养殖造成的面源污染，以及全球环境问题的巨大压力。发达国家在过去一百多年发展过程中出现的环境问题，在我国30年的快速发展中集中出现，呈现结构型、复合型和压缩型的特点，因此有人称之为“压缩型污染”。压缩型污染进一步增加了我国解决环境污染的难度。（6）生态环境恶化的趋势尚未得到

根本扭转

由于长期的生态欠帐和一些地区盲目开展生态建设，人工生态环境虽有改善，但是自然生态环境仍在衰退。单一的生态问题有所控制，系统性生态恶化仍在发展，治理难度越来越大。边建设边破坏，治理赶不上破坏，沙化土地每年平均增加3436km2，水土流失面积逐年扩大。全国天然草原平均超载牲畜34%左右。天然草场以每年2万km2的速度递减，沙尘暴危害日益频繁，森林、湿地生态功能降低，生物多样性遭到很大威胁。

环境污染和生态破坏不仅给我国带来了巨大的经济损失，也严重危害我国国民的身体健康。据世界银行估算，中国2007年由于污染所造成的经济损失高达GDP的5.8％。中国每年因水污染和大气污染造成的经济损失约为700亿元。目前有80~85％的人类肿瘤与有毒化学品有关。我国城市人群由于空气污染，发生呼吸道疾病的几率明显高于国外人群，主要城市中每年约有17.8万人因大气污染而过早死亡。在沈阳、上海及其他一些主要城市，受调查的儿童血液中铅含量平均超过被认为对智力发展不利水平的80％左右。造成我国资源环境问题的主要原因有4个：

（1）长期沿袭粗放型经济增长方式

我国工业整体技术和管理水平不高，经营方式粗放、资源浪费严重，污染排放强度高。如我国SO2排放强度是18.5kg/万元GDP，是德国的26倍，日本的30倍；NOx排放强度是16.6kg/万元GDP，是德国的16倍，日本的28倍。农业灌溉用水效率很低，全国农灌用水利用系数平均为0.35，与先进国家相比，落后30~50年。（2）认识落后我国部分地方政府和企业可持续发展意识不强，尚未树立科学发展观。以牺牲环境为代价，片面追求经济增长速度。个别地区甚至出现党政领导纵容、包庇环境违法行为的现象。很多企业认为，治理污染需要大量投入，因此不愿意治理。（3）法制不完善，执法不严我国虽然已建立了环境保护的法律法规体系，但在资源综合利用和再生资源回收利用方面的法规建设仍存在薄弱环节。有法不依、执法不严、违法不究的现象仍然存在，有些地方还相当严重。（4）环保投入不足，机制不健全

我国污染防治的投入占GDP的比重比较低，地区差异大。西部地区受财力限制，缺口很大。

按照“污染者付费”原则，工业污染防治投资由企业承担。但是由于排污费征收标准远低于治理成本，企业主动治理污染的积极性不高。

城市污水和垃圾处理实行政府和社会投资相结合，但是一些地方长期拖欠环境基础设施投资。城市污水和垃圾收费不到位，难以激活污染治理市场，缺乏对社会资金的吸引力。1.2.1自然资源的概念

根据联合国环境规划署(UNEP)的定义，自然资源是指在一定时间条件下，能够产生经济价值以提高人类当前和未来福利的自然环境要素的总和（1972）。如水、土地、森林、草原、矿物、野生动植物、阳光等。

需要强调的是：

随着社会生产的发展和科学技术水平的提高，过去被视为不能利用的自然环境要素，将来可能变为有一定经济利用价值的自然资源。

自然资源的概念和范畴不是一成不变的。1.2.2

自然资源的分类

自然资源有限自然资源

无限自然资源（恒定的自然资源）从不同的角度可以对自然资源进行多种分类。但目前大多是按照自然资源的有限性:

1.有限自然资源

有限自然资源又称耗竭性自然资源。这类资源是在地球演化过程中的特定阶段形成的，

质与量有限定，空间分布不均。如水资源、土地资源、矿产资源、生物资源等。有限的自然资源按其能否更新可再进一步分为：

有限自然资源可更新的自然资源不可更新自然资源可更新自然资源可再生自然资源

这类资源主要是指那些被人类开发利用后，能够依靠生态系统自身的运行力量得到恢复或再生的资源。如生物资源、土地资源、水资源等。

只要人类对其消耗速度不大于它们的恢复速度，借助自然循环或生物的生长繁殖，这些资源从理论上

讲是可以被人类永续利用的。消耗速度＜恢复速度但各种可更新资源的

恢复速度不尽相同

如岩石自然风化形成1cm厚的土壤大约300—600年；

森林的恢复一般需要数十年至百余年。因此不合理的开发利用，也会使这些可更新的自然资源变成不可更新资源，甚至耗竭。滥伐森林不可更新自然资源不可再生自然资源

这类资源是在漫长的地球演化过程中形成的，它们的储量是固定的。被人类开发利用后，会逐渐减少以至枯竭，一旦被用尽，就无法再补充。如各种金属矿物、非金属矿物、化石燃料等。2.无限自然资源

无限自然资源又称为非耗竭性资源。这类资源随着地球形成及其运动而存在，基本上是持续稳定产生的，几乎不受人类活动的影响，也不会因人类利用而枯竭。如太阳能、风能、潮汐能等。自然资源有限自然资源（耗竭性自然资源）

无限自然资源（非耗竭性自然资源）如太阳能、潮汐能、风能等可更新的自然资源：如土地、生物、水资源等不可更新的自然资源

金属、非金属、化石燃料1.2.3自然资源的属性(4个)

有限性是自然资源最本质的特征。大多数资源在数量上都是有限的。

（1）有限性资源的有限性

在矿产资源中尤其明显:

任何一种矿物的形成不仅需要有特定的地质条件，还必须经过千百万年甚至上亿年漫长的物理、化学、生物作用过程。因此，相对于人类而言它们是不可再生的，

消耗一点就少一点。

如动物、植物，由于受自身遗传因素的制约，其再生能力也是有限的，如果过度利用也会使其丧失再生能力、成为不可再生的资源。其他的可再生资源

必须从长计议；珍惜一切自然资源；

注意合理开发利用与保护；决不能只顾眼前利益；掠夺式开发资源；甚至肆意破坏资源。资源的有限性要求人类在开发利用自然资源时：（2）区域性

自然资源的地域分布受太阳辐射、大气环流、地质构造和地表形态结构等因素的影响，其种类特性、数量多寡、质量优劣都具有明显的区域差异且具有一定的规律性。例如：我国的天然气、煤和石油等资源主要分布在北方,

而南方则蕴藏丰富的水资源。区域性是指自然资源分布的不平衡。自然资源的区域性

对区域经济的发展起着很大作用：例如，区域矿产资源的状况(矿产种类、数量、质量、结构等)

会显著影响着采矿业、冶金业、机械制造业、石油化工业的发展。而区域生物资源的状况（种类、品种、数量、质量)则会显著影响着种植业、养殖业和轻、纺工业的发展。应对区域资源的分布、数量、质量等情况进行全面调查和评价，因地制宜地安排各业生产，扬长避短，充分发挥区域自然资源优势，使资源优势成为经济优势。

资源的区域性要求人类对区域自然资源开发利用时，（3）整体性

整体性是指每个地区的自然资源要素存在着生态上的联系，形成一个整体，触动其中一个要素，可能引起一连串的连锁反应，从而影响整个自然资源系统的变化。

整体性在可再生资源中尤为突出

滥伐森林

森林资源除具有经济效益外，还具有涵养水分、保持水土等生态效益，如果森林资源遭到破坏，将会导致水土流失，洪水泛滥，影响水资源；导致土壤肥力下降，影响土地资源；而土壤肥力下降，反过来会促使森林植被退化，使动物和微生物因栖息地遭到破坏和食物来源减少而数量大减，从影响生物资源。也就是说森林资源、水资源土地资源和生物资源是相互联系、相互作用的，一环扣一环，触动其中一个环节将会影响其他环节例如：自然资源的整体性要求人类对：自然资源的开发利用必须持整体的观点，要进行合理规划，全盘考虑，统筹兼顾，在利用一种资源的同时，还要保护其它资源不会受到影响，从而使自然资源的开发利用兼有经济效益和环境效益。（4）多用性

如土地资源既可用于农业，也可用于工业、交通、旅游及改善居民生活环境等。

是指任何一种自然资源都具有多种用途。

森林资源既可以提供木材和各种林产品，又具有涵养水源，调节气候，保持水土、保护野生动植物和旅游等功能。

资源的多用性要求人类在对资源开发利用时：必须根据其可供利用的广度和深度，从经济效益，生态效益、社会效益等各方面进行综合研究，制定出最优方案进行开发利用，以做到物尽其用，发挥最大效益。1．能源的定义（目前有多种关于能源的定义）

（1）《科学技术百科全书》认为：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；

（2）《大英百科全书》认为：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；

（3）《日本大百科全》认为：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，即称为能源”。

（4）我国的《能源百科全书》认为：能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。

1.3.1能源的定义和分类

综上所述，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。

能源种类繁多，根据不同的划分方式，可分为不同的类型。

但目前主要有以下六种分法：2．能源的分类

（1）来自地球外的太阳能。太阳能除直接辐射被人类利用外，还能为风能、水能、生物质能和矿物能源等的产生提供基础。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳，故太阳有“能源之母”之称。各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。

（2）来自地球自身蕴藏的能量。主要是指地热能和原子核能燃料等。地热能是地球内放射性元素衰变辐射的粒子或射线所携带的能量。原子核能燃料则包括核裂变燃料（铀、钍）和核聚变燃料（氘、氚）等。

（3）地球和其他天体引力相互作用而产生的能量。主要是指地球和太阳、月亮等天体间有规律运动而形成的潮汐能。潮汐能蕴藏着极大的机械能，潮差常达十几米，非常壮观，是雄厚的发电原动力。1）按来源划分（可分为3种类型）

可分为一次能源和二次能源。一次能源是指自然界中以天然形式存在，没有经过加工或转换的能量资源，如煤炭、石油、天然气、风能、地热能等。

为了满足人类生产和生活的需要，有些能源通常需要加工后再使用。由一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品称为二次能源，例如：电力、焦炭、煤气、蒸汽、各种石油制品（汽油、柴油等）、及沼气能源都属于二次能源。

大部分一次能源都转换成容易输送、分配和使用的二次能源，以适应消费者的需要。二次能源经过输送和分配，在各种设备中使用，即为终端能源。终端能源最后变成有效能。2）按能源的产生方式划分

燃料型能源和非燃料型能源：

燃料型能源主要包括矿物燃料（如煤炭、石油、天然气），生物燃料（如柴薪、沼气、有机废物等），化工燃料（如甲醇、酒精、丙烷以及可燃性金属铝、镁等），核燃料（如铀、钍、氘）四大类。

非燃料型能源则多数具有机械能，如水能、风能等；有的则含有热能，如地热能、海洋热能等；有的则含有光能，如太阳能、激光等。

3）按能源性质划分

根据能源消耗后是否造成污染可分为污染型能源和清洁型能源：

污染型能源主要指煤炭和石油等，清洁型能源则包括水力、电力、太阳能、风能等。4）根据能源消耗后能否造成污染划分

按能源能否再生可将其分为可再生能源和不可再生能源两大类。

可再生能源是指能够不断再生并有规律地得到补充的能源，如太阳能、水能、生物能、风能、潮汐能和地热能等。它们可以循环再生，不会因长期使用而减少。

不可再生能源是须经地质年代才能形成而短期内无法再生的一次能源，如煤炭、石油、天然气等。它们随着大规模地开采利用，其储量越来越少，总有枯竭之时。5）按能源能否再生划分6）根据能源使用的历史划分

能源按使用历史可分为常规能源和新能源：

常规能源是指已经大规模生产和广泛使用的能源，如煤炭、石油、天然气、水能和核能等。

新能源是指正处在开发利用中的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能等。新能源大部分是天然和可再生的，是未来世界持久能源系统的基础。

各种能源形式可以互相转化，在一次能源中，风、水、洋流和波浪等是以机械能(动能和位能)的形式提供的，可以利用各种风力机械（如风力机）和水力机械（如水轮机）转换为动力或电力。

煤、石油和天然气等常规能源一般是通过燃烧将化学能转化为热能。热能可以直接利用，但大量的是将热能通过各种类型的热力机械（如内燃机、汽轮机和燃气轮机等）转换为动力，带动各类机械和交通运输工具工作；或是带动发电机产生电力，满足人们生活和工农业生产需要。

电力和交通运输需要的能源占能量总消费量的很大比例。一次能源中转化为电力部分的比例越大，表明电气化程度越高，生产力越先进，生活水平越高。1.3.2我国的能源特点与存在问题

1．我国能源的特点

我国作为世界上发展最快的发展中国家，目前是世界上第二位能源生产国和消费国。

我国能源资源有主要有7个特点：

（1）能源资源总量比较丰富

2006年我国一次能源生产量为10.9亿t标准煤，是世界第二大能源生产国。其中原煤产量9.08亿t，居世界第1位；原油产量达到1.63亿t，居世界第5位；天然气产量为277亿m3，居世界第20位；发电量13500亿kw·h，是世界上仅次于美国的电力生产大国。

（2）人均能源资源拥有量较低

虽然我国的能源资源总量大，但由于人口众多，人均能源资源相对不足，是世界上人均能耗最低的国家之一。中国人均煤炭探明储量只相当于世界平均水平的50％，人均石油可采储量仅为世界平均水平的10％。2006年我国人均一次商品能源消耗仅为世界平均水平的1／2，是工业发达国家的1／5左右。（3）能源资源赋存分布不均衡

我国能源资源分布广泛但不均衡。如煤炭资源主要赋存在华北、西北地区；水力资源主要分布在西南地区；石油、天然气资源则主要赋存在东、中、西部地区和海域。我国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别。我国大规模、长距离的北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送，是我国能源流向的显著特征和能源运输的基本格局。（4）能源结构以煤为主

在我国的能源消耗中，煤炭仍然占有主要地位，煤炭的消费量在一次能源消费总量中所占的比重约为66.0％；石油、天然气、水电、核电、风能、太阳能等所占比重约为34.0％。洁净能源的迅速发展，优质能源比重的提高，为缓解环境压力发挥了重要的作用。

（5）能源资源开发难度较大

与世界相比，我国煤炭资源地质开采条件较差，大部分储量需要井工开采，极少量可供露天开采。石油天然气资源地质条件复杂，埋藏深，勘探开发技术要求较高。未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大。非常规能源资源勘探程度低，经济性较差，缺乏竞争力。（6）工业部门消耗能源占有很大的比重

与发达国家相比，我国工业部门耗能比重很高，而交通运输和商业民用的消耗较低。我国的能耗比例关系反映了我国工业生产中的工艺设备落后，能源管理水平低。

（7）农村能源短缺，以生物质能为主

我国农村使用的能源以生物质能为主，特别是农村生活用的能源更是如此。在农村能源消费中，生物质能占55%。目前，一年所生产的农作物秸秆只有4.6亿吨，除去饲料和工业原料，作为能源仅为43.9%，全国农户平均每年大约缺柴2-3个月。2．我国能源存在的问题突出表现在3方面（1）资源约束突出，能源效率偏低

我国优质能源资源相对不足，制约了供应能力的提高；能源资源分布不均，也增加了持续稳定供应的难度；经济增长方式粗放、能源结构不合理、能源技术装备水平低和管理水平相对落后，导致单位国内生产总值能耗和主要耗能产品能耗高于主要能源消费国家的平均水平，进一步加剧了能源供需矛盾。单纯依靠增加能源供应，难以满足持续增长的消费需求。（2）能源消费以煤为主，环境压力加大煤炭是我国的主要能源，以煤为主的能源结构在未来相当长时期内难以改变。相对落后的煤炭生产方式和消费方式，加大了环境保护的压力。煤炭消费是造成煤烟型大气污染的主要原因，也是温室气体排放的主要来源。

据历年的资料估算，我国燃煤排放的二氧化硫占各类污染源排放的87%，颗粒物占60%，氮氧化物占67%。我国大气污染造成的损失每年达130亿元人民币。

随着我国机动车保有量的迅速增加，部分城市大气污染已经变成煤烟与机动车尾气混合型。这种状况持续下去，将给生态环境带来更大的压力。（3）市场体系不完善，应急能力有待加强

我国能源价格机制未能完全反映资源稀缺程度、供求关系和环境成本。能源资源勘探开发秩序还不规范，能源监管体制不够健全。

煤矿生产安全欠账比较多，电网结构不够合理，石油储备能力不足，有效应对能源供应中断和重大突发事件的预警应急体系有待进一步完善和加强。

自1993年起，我国已由能源净出口国变成净进口国，能源总消费已大于总供给，能源需求的对外依存度迅猛增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在我国都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾日益成为我国能源安全所面临的最大难题。1.3.3

清洁能源

清洁能源指的是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含其义主要有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。

我国目前发展的较为广泛的清洁能源包括：洁净煤技术、核电、太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、潮汐能、煤层气、氢能等。这里给同学们介绍一些主要的清洁能源。1．洁净煤技术

传统意义上的洁净煤技术主要是指煤炭的净化技术及一些加工转换技术，即煤炭的洗选、配煤、型煤以及粉煤灰的综合利用技术。

而目前意义上洁净煤技术是指高技术含量的洁净煤技术，主要是指煤炭的气化、液化、煤炭的高效燃烧与发电技术等。它是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称，是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是高新技术国际竞争的一个重要领域。

洁净煤技术工艺包括两个方面：一是直接燃烧洁净煤技术二是煤转化为洁净燃料技术

直接燃烧洁净煤技术又包括：

燃烧前、燃烧中、燃烧后的洁净煤技术①燃烧前的洁净煤技术：

主要是指洗选、型煤加工技术和水煤浆技术。

原煤洗选采用筛分、物理选煤、化学选煤和细菌脱硫等方法，可以除去或减少煤中的灰分、矸石、硫等杂质；型煤加工技术是把散煤加工成型煤，由于煤成型时加入了石灰固硫剂，因此可减少二氧化硫、烟尘排放，还可节省煤；水煤浆是用优质低灰原煤制成，可以代替石油。②燃烧中的洁净煤技术：

则是指流化床燃烧技术和先进燃烧器技术。

流化床又称沸腾床，它的优点是能烧劣质煤；燃烧温度低，因此可减少热致氮氧化物的排放量，煤中添加石灰可减少二氧化硫排放量，同时炉渣可以综合利用；

而先进燃烧器技术则是指改进锅炉、窑炉结构与燃烧方式，从而减少二氧化硫和氮氧化物排放的技术。③燃烧后的煤净化处理技术：

主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。

消烟除尘技术很多，静电除尘器效率最高，可达９９％以上，电厂一般都采用。脱硫有氨水吸收法，其脱硫效率可达93-97%，石灰乳浊液吸收法，其脱硫效率可达９０％以上。还有双碱法等其他一些方法。

煤转化为洁净燃料技术主要包括：（2）煤转化为洁净燃料技术煤的气化技术煤的液化技术煤气化联合循环发电技术①煤的气化技术

有常压气化和加压气化两种类型，它是在常压或加压条件下，保持一定温度，通过气化剂（即空气、氧气和蒸汽）与煤炭反应生成煤气，煤气中主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。

用空气和蒸汽做气化剂，煤气热值低；用氧气做气化剂，煤气热值高。煤在气化中可脱硫除氮，排去灰渣，因此，煤气就是洁净燃料了。②煤的液化技术

有间接液化和直接液化两种方式。间接液化是先将煤气化，然后再把煤气液化，如煤制甲醇，可替代汽油，我国已有应用。直接液化是把煤直接转化成液体燃料，比如直接加氢将煤转化成液体燃料，或煤炭与渣油混合成油煤浆反应生成液体燃料，我国正在开展此项研究。③煤气化联合循环发电技术

先把煤制成煤气，再用燃气轮机发电，排出高温废气再烧锅炉，再用蒸汽轮机发电，整个发电效率可达４５％。我国正在开发研究中。2．核电

核能俗称原子能，它是原子核里的核子——中子或质子，重新分配和组合时释放出来的能量。核能分为两类：一类叫裂变能，一类叫聚变能。

核能有巨大威力。1公斤铀原子核全部裂变释放出来的能量，约等于2700吨标准煤燃烧时所放出的化学能。一座100万千瓦的核电站，每年只需25吨至30吨低浓度铀核燃料，运送这些核燃料只需10辆卡车；而相同功率的煤电站，每年则需要300多万吨原煤，运输这些煤炭，要1000列火车。核聚变反应释放的能量则更巨大。

核能主要有以下优点：（1）核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。（2）核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。（3）核燃料能量密度比化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。（4）核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法较为稳定。核能的缺点：（1）核能电厂会产生放射性废料，虽然所占体积不大，但因具有放射性，故必须慎重处理。（2）核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏，故核能电厂的热污染较严重。（3）核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。（4）兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。（5）核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。太阳能是一种清洁的、可再生的能源，取之不尽，用之不竭。人类大约在3000多年以前就开始利用太阳能，但对太阳能进行大规模的开发利用，是近30多年的事。

太阳能的利用主要有光热利用、太阳能发电、光化学利用和光生物利用4种类型。3．太阳能（1）光热利用

基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。

目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等。如太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳灶、太阳炉就属于光热利用。

（2）太阳能发电

太阳能发电主要有两种方式：

①太阳能热发电太阳能热发电就是利用太阳能产生热能，转换成机械能，再转换成电能。太阳热发电系统是由集热系统、热传输系统、蓄热器热交换系统以及汽轮机、发电机系统组成。与一般火力发电站相比，太阳能发电站只是把锅炉换成太阳能集热系统。②太阳光发电

太阳光发电则是利用光电效应将光能有效地转换成电能，它的基本装置是太阳能电池。目前实际使用的太阳能电池，大多是以硅作为原料制成的。如单晶硅电池、多晶硅电池、硅化镉电池等。（3）光化学利用这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换技术方式。它包括光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。（4）光生物利用

通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质能的过程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻等。

水能是一种可再生能源，是清洁能源，水能是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。水能主要用于水力发电，其优点是成本低、可连续再生、无污染。缺点是分布受水文、气候、地貌等自然条件的限制大。

水力发电就是利用水的高位差冲击水轮机，使之旋转，从而将水能转化为机械能，然后再由水轮机带动发电机旋转，切割磁力线产生交流电，因此需要建设水坝拦截水，以保持一定的水位差。4．水能5．风能

风能来自于太阳能。太阳能照射到地球表面，地球表面各处受热不同产生温差，从而产生气流运动，风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。

风能的利用主要有风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主。丹麦是风力发电大国，现有6300座风力发电机，能提供13%的电力需求。以风能为资源的电力开发对环境的影响很小，在风能转换成电能的过程