环境能源工程
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1.1 环境问题

对于环境问题,20世纪90年代以前,人们只局限在对环境污染或公害的认识上,因此把环境污染等同于环境问题,而地震、水、旱、风灾等则认为全属于自然灾害。随着人们对自然的认识越来越深入,发现许多自然灾害是由人类盲目发展农业、砍伐林木、破坏植被以及严重的工业污染所造成的,因此,环境问题就其范围大小而论,可从广义和狭义两个方面理解。广义上理解,就是由自然力或人力引起生态平衡破坏,最后直接或间接影响人类生存和发展的一切客观存在的问题,都是环境问题。狭义的理解则是由于人类的生产和生活活动,使自然生态系统失去平衡,反过来影响人类生存和发展的一切问题。概括地讲,所谓环境问题,指的就是全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的各种现象。

1.1.1 环境问题的分类

环境问题可分为两类:一类是原生环境问题;另一类是次生环境问题。

(1)原生环境问题

由自然力引起的环境问题称为原生环境问题,又称第一环境问题,主要是指地震、洪涝、干旱、滑坡等自然灾害发生时所造成的环境问题。原先认为原生环境问题主要是自然力所引起的,没有人为因素或人为因素很少。但由于人类对自然环境的干扰过大、过强,以致往往出现人为因素和自然因素相互交叉、相互影响,加重了原生环境问题的后果,而且原生环境问题往往超越了国界,成为全球性的大问题。

(2)次生环境问题

次生环境问题也称第二环境问题,是指由人为因素所造成的环境问题。次生环境问题又可分为环境污染和生态环境破坏。环境污染是指由于人类的生产和生活活动,使得环境的化学组成或物理状态发生变化,引起环境质量恶化,扰乱和破坏了生态系统和人们正常的生产和生活条件。具体来说,环境污染是指有害的物质,主要是工业“三废”(废水、废气和废渣)对大气、水体、土壤和生物的污染,包括大气污染、水体污染、土壤污染、生物污染等由物质引起的污染和噪声污染、热污染、放射性污染及电磁辐射污染等由物理性因素引起的污染。生态环境破坏是由人类活动直接作用于自然界引起的,如:乱砍滥伐引起的森林植被的破坏;过度放牧引起的草原退化;大面积开垦草原引起的沙漠化;滥采滥捕使珍稀物种灭绝,危及地球物种多样化的特点;植被破坏引起的水土流失等。

1.1.2 当前面临的环境问题

人类是环境的产物,又是环境的改造者。人类在同自然界的斗争中,运用自已的知识,通过劳动,不断地改造自然,创造新的生存条件,但由于缺少科学知识,在很长一段时间内,只知道向自然索取,根本不知道应该合理地开发利用自然资源,更不知道如何保护环境,导致当前面临着严重的环境问题。

(1)人口剧增

人口数量的增加和人类的生产活动是造成自然生态环境恶化和资源短缺的基本因素。公元元年,世界人口约3亿,直到18世纪中叶世界人口才增至8亿,这期间人口翻番用了1500年。自1750年起,世界人口增长加快,到1900年世界人口达17亿,人口翻番仅仅用了150年;到1950年,世界人口增至25亿;1950~1987年短短37年,人口翻番达到50亿;2011年底世界人口已增加到70亿。据预测,到2050年世界人口将达到94亿,2200年将达到110亿。若世界人口按目前每年1.17%的增长率继续增加下去,地球除南极洲以外的陆地面积,到2667年将挤满了人;假使南极洲也必须安排人的话,它也只能为7年内增长的人口勉强提供站脚的地方。世界人口的爆炸式增长是导致粮食短缺、资源过度消耗和环境恶化的基本原因,也是人类面临的各种困境的主要诱发因素。无法控制的人口增长,正在使自然界发生难以改变的倒退。人口问题已经成为当今世界未来学家高度重视、首先研究和亟待解决的制约社会可持续发展的重大课题。

(2)粮食短缺

人口的急剧增长使食物的供应量严重不足。地球能够向人类提供的食物是有限的,地球表面陆地面积只有1/2适于农耕和放牧,而随着经济的发展,大量可耕地被用于修建公路、居民点等,加上风蚀、河床改道和水土流失等人为和自然因素,耕地面积大幅度减少,质量不断降低;而由于人力、水源和肥源及其他自然条件的限制,可以扩大的耕地面积不多。另外,由于旱、涝、飓风、蝗虫等自然灾害和人为因素,世界粮食形势十分严峻。近几年,从全球看,粮食增产速度较快,但世界上挨饿的人比历史上任何时候都多,而且人口还在增加,患营养不良者达5亿人之多,每年仍有约1350万5岁以下的儿童死于营养不良。随着人口的继续无限制增长,不要说维持社会的持续发展,食物的匮乏甚至将危及人类的生存。

(3)资源危机

随着现代科学技术和工业的发展,包括能源在内的各种矿产资源的采掘和消耗日益增多,其中化石燃料的生产一直保持指数增长的速度。包括化石燃料在内的各种矿产资源是非再生资源,其储量是有限的,加上资源的地理分布极不均匀,资源消耗量极不平衡,少数发达国家依仗其军事和经济优势,肆意掠夺和浪费资源,使已存在的人类生产、生活对资源需求的无限增长的趋势与不能满足这种需求的矛盾日渐突出。世界性的资源危机,尤其是能源危机,已成为严重制约人类社会可持续发展的一大难题。

(4)淡水资源面临枯竭

据统计,地球上水的总量约为1.45×109km3,而其中绝大部分分布于海洋和两极冰川以及地壳孔隙中,真正可供人类利用的淡水只占地球总水量的1%。然而,就是这仅有的部分,近年来由于人类的掠夺性开采和大面积污染,使满足人类生产和生活所必需的淡水资源数量减少,资源性缺水现象日益严重;大量污废水的直接排放造成河流水质恶化,水质性缺水和工程性缺水现象日益普遍,“水荒”此起彼伏。水资源已成为制约人类社会可持续发展和威胁人类生存的难题之一。

(5)生态破坏

人口剧增和工业的发展,驱使人们对土地、矿产、森林、水资源和能源等自然资源进行无节制的掠夺性开采,超出了自然生态系统固有的自我调节能力,使全球性的生态平衡遭到严重的破坏。例如,盲目开垦草原和过度放牧,导致了土地的沙漠化,现在全世界有35%的陆地面积沙漠化,2/3的国家面临沙漠化威胁,而且沙漠化土壤正以每年5万~7万平方公里的速度扩展;森林植被大面积被破坏,据估算,全球上原有森林面积76亿公顷,由于乱砍滥伐,毁林开荒,目前仅剩37亿公顷,而且每年以1800万公顷的速度消失,森林覆盖率已由原来的66%降至目前的22%左右。同时,由于森林被破坏和滥捕滥杀,生物物种也随之大量消失,估计到2050年,将会有25%的物种陷入绝境,6万种植物濒临灭绝,物种灭绝总数将达66万~186万种之多。地球生态环境的急剧恶化,将严重影响人类的生存和可持续发展。

(6)环境污染

科学技术的发展带动了工业、农业的深刻革命,同时也造成了严重的环境污染。燃料和动力的大量消耗,化肥、农药的无节制使用,以及城市人口和工业基地的加速集中,向周围环境排放出越来越多的废物和有毒有害的物质,严重污染大气、水体和土壤,破坏了生态平衡。水体污染和土壤污染不仅会造成有毒有害物质的扩散,危害人体健康,还会导致“水荒”和土质败坏等灾害发生。