能源产业对环境的影响

全球消耗不同种类一次能源走势图。
2013年世界各国人均能源耗用图（资料来源：世界银行）。

人类使用能源，与随之而来的环境问题关系密切。在生产、运输或消耗能源的时候就无法避免这类能源产业对环境的影响（Environmental impact of the energy industry）。人类使用能源的历史悠久。最初是生火作照明、取暖、烹饪和保护自身安全用途，而开始使用火的时间至少可追朔到190万年之前。各种可再生能源商业化的趋势在近年来已日趋明显。现在的科学上共识是导致全球变暖的主要人类活动，会让大气中温室气体浓度增加和全球土地利用大幅变化（如森林砍伐），此两项有升高温度的作用；而大气中气溶胶浓度的增加，则有降低气温的效果。

由于技术快速发展，让人类有机会利用systems ecology和工业生态学的方法，有可能在能源生产、水和废弃物管理以及食品生产方面，朝更好的环境保护和能源利用方向做改变。


**问题**

**气候变化**
平均地表温度记录，显示各家的资料有甚高的一致性。 
会产生辐射强迫作用的长效温室气体，在1979年起的40年内大量增加，其中的二氧化碳及甲烷是导致气候暖化的主要驱动因素。

依据关于气候变化的科学观点，这种情况系由人为温室气体排放所引起，其中大部分的来源是燃烧化石燃料所产生，而森林砍伐和一些农业活动也是主要贡献者。在2013年所做的一项研究显示，全球有3分之1的工业温室气体排放是仅由90家生产化石燃料（和水泥）的公司所造成（研究期间涵盖1751年至2010年，而目前存在的温室气体中，有一半是从1986年以来的短期内所排放）。

虽然有广为流传的全球暖化否定说，但绝大多数从事气候学工作的科学家都承认是人类活动所造成。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC） 所发表名为《2007年气候变化：变化的影响、适应和脆弱性（Climate Change 2007: Climate Change Impacts, Adaptation and Vulnerability）》的报告中预测，气候变化将导致食物和水的短缺，并增加洪水发生的风险，受到影响的人数达到数十亿，尤其是那些处于贫困中的人。 

欧盟在2001年赞助一项名为ExternE（为能源外部性（Externalities of Energy）的简称）的研究，发现在1995年至2005年的10年间，如果把外部成本列入考虑，在二氧化碳排放方面，水力发电的排放量最低，风能第二低，核能第三低，太阳能为第四低。

而利用燃烧煤炭或石油发电的成本将是其当时数值的两倍，利用天然气发电的成本将增加30%（把增加空气中的颗粒物、氮氧化物、六价铬和砷等，会损害环境与人类健康的外部成本列入考虑）。研究估计化石燃料的外部、下游的成本占欧盟整个国内生产总值 (GDP) 的 1-2%，这GDP占比尚未把全球变暖所导致的外部成本包括在内。研究还发现，核电的环境和健康成本，每单位能量为1.9欧元/兆瓦时（MWh），低于许多可再生能源（包括利用生物质和太阳能模组发电的成本），远低于煤炭的60欧元/兆瓦时（为核电的30倍以上），风能发电的成本为0.90欧元/兆瓦时，为所有能源中最低者。


**生物燃料**

生物燃料的定义是由相对较新的无生命或有生命的生物材料中获得的固体、液体或气体燃料，后者与化石燃料不同，源自早已死亡的生物材料。生物燃料可由各种植物和植物衍生材料制造。


**生物柴油**

如果要大量使用生物柴油，就必须大幅改变土地利用，包括森林砍伐。


**燃烧木材**
由于燃烧木材来取得能源，会造成砍伐森林，而导致生物多样性丧失和土壤侵蚀，其中一例是英国利兹大学对非洲森林进行一项为期40年的研究所显示。非洲的森林占世界热带森林总量的3分之1，是个重要的碳汇。气候变迁专家Lee White表示：“完整的热带森林作为碳汇，可从大气中去除近50亿吨二氧化碳，而热带森林受到砍伐，即为问题所在。”

根据联合国的资料，非洲大陆丧失森林的速度是世界其他地区的两倍。“非洲曾拥有700万平方公里的森林，但其中3分之1已经消失，这些树木的大部分是被做成木炭使用。”


**化石燃料**
1800年-2007年之间，源自不同化石燃料所产生的碳排放。
煤、石油（原油）和天然气是化石燃料中的三种。美国能源信息署估计，在2006年的世界一次能源生产中，这三项的占比总计为86.3%（石油占36.8%、煤炭占26.6%及天然气占22.9%）。

在2013年，燃烧化石燃料共产生大约320亿吨的二氧化碳以及其他的空气污染物。由于气候变迁和健康问题，而产生4.9兆美元的外部性成本（等于每吨的二氧化碳，其外部成本高于150美元）。二氧化碳是种温室气体，会增强辐射强迫并导致全球变暖，造成地球表面平均温度相应升高，气候科学家认为这将造成重大不利影响。


**煤炭**
一处在印度比哈尔邦露天开采的煤矿。
炸开山头开采煤矿的作业。
本节摘自煤炭产业对健康与环境的影响。

「煤炭产业对健康与环境的影响」一文所谈论的有土地利用、废弃物管理、水和空气污染等问题，发生这些问题的原因是由于煤炭的开采、加工及使用的过程所造成。燃烧煤炭除会污染大气之外，每年还会产生数亿吨固体废弃物（包括fly ash、底灰和烟气脱硫所产生的污泥，废弃物中含有汞、铀、钍、砷和其他重金属）。煤炭是人为，导致carbon dioxide in Earth's atmosphere增加最重要的源头。

燃煤会对健康造成严重的影响。根据世界卫生组织（WHO）在2008年发布的报告，煤炭悬浮微粒污染每年在全球导致约10,000人的过早死亡。一项在2004年由环保组织委托进行的研究（但受到美国国家环境保护局（EPA）的质疑），得出的结论是美国每年因燃煤而致死的人数有24,000人。最近有项学术研究估计，与煤炭相关的空气污染所导致的美国过早死亡人数约为52,000人。燃烧煤炭发电，所产生的毒性与燃烧由水力压裂而来的天然气生产的电力相比，要高出10-100倍，主要的原因是燃煤过程中会排放大量的颗粒物质。把燃煤发电与太阳能光电进行比较，如果美国能以太阳能光电取代燃煤发电，每年可降低51,999人因受污染影响而导致的死亡。有项研究发现，由于美国的煤炭开采相关工作机会减少，因煤炭污染死亡的人数与仍在这个产业工作的人数相当。
美国史上的煤矿矿灾数目很多，但由于已采安全措施，以及改用露天开采取代地底采矿，与采矿工作相关的死亡人数已大幅下降。地下采矿会碰到的危害包括窒息死亡、瓦斯中毒、矿坑坍塌和瓦斯爆炸。露天开采的风险主要是矿壁崩塌和车辆碰撞。在2005年至2014年的10年间，美国平均每年有26名煤矿工人因意外事故而死亡。


**石油**
本节摘自石油产业对环境的影响。

由于石油具有多种用途，石油产业对环境的影响是既深又广。原油和天然气是一次能源和原材料，可在现代日常生活和世界经济的许多方面发挥作用。石油在过去的150年里的供应量迅速增加，以满足快速增长的人口、创造力、知识和消费主义的需求。

在石油和天然气的开采、炼制和运输阶段，均会产生大量有毒和无毒废弃物。一些工业副产品，如挥发性有机物、氮和硫化合物以及油外泄，如果不妥善管理，会污染空气、水和土壤，而危害生命。全球的气候变迁、海洋酸化和海平面上升受到石油产业排放的温室气体如二氧化碳 (CO2) 和甲烷，以及如黑炭的气溶胶微细颗粒所影响，并被强化。

在所有人类活动中，燃烧化石燃料是促进地球生物圈中碳循环不断增加的最大贡献者。 国际能源署和其他机构报告称，在2017年，从所有能源使用而释放到大气中的创纪录328亿吨二氧化碳中，来自石油和天然气的达到55%以上（180亿吨）。煤炭使用占其余45%中的大部分。二氧化碳总排放量几乎每年都在上升：2018年再上升1.7%，成为331亿吨。

石油产业的自身运作，在2017年全球直接贡献的328亿吨排放中约占8%（27亿吨）。此外，由于有意和其他方式的直接天然气排放，这个产业同年直接贡献至少7,900万吨的甲烷（24亿吨二氧化碳当量），相当于所有已知的人为和自然排放甲烷的14%左右。
石油还可生产许多消费用化学品和产品，例如化学肥料和塑料。由于石油具有多种用途，在目前生产替代性的能源、运输和储存技术中，仍需仰赖石油。
在使用石油产品时，无论是产业本身，以及消费者方面均注意保护自然环境、提高使用效率以及强化污染控制，是达成可持续性最有效的做法。

**天然气**
海上石油平台进行的routine flaring作业，夜间一景。
遭受油外泄污染的海滩。
海滩上聚集的塑料垃圾。

天然气通常被描述是最清洁的化石燃料，平均生产每焦耳热量而产生的二氧化碳远少于煤炭或是石油，并且比使用其他化石燃料所排放的污染物少得多。但就绝对值来看，天然气确实会产生大量的碳排放，这种排放预计仍会继续增长。根据IPCC第四次评估报告（SRES），天然气在2004年产生的二氧化碳排放量约为53亿吨，而煤炭和石油分别产生106亿和102亿吨（图4.4）；但到2030年，根据SRES B2排放情景的更新版本，天然气的二氧化碳排放将会是110亿吨，届时煤炭和石油的排放则分别为84亿和172亿吨。（2004年全球总排放量估计超过272亿吨。）

此外，天然气本身是种温室气体，当释放进入大气时，其效力远高于二氧化碳，但目前的释放量不大。天然气对环境的影响也因开采的方式而有很大的差异，许多天然气是开采石油时的副产品，而新技术如水力压裂法能开发出以前无法取得的天然气储量，这这种技术会产生对环境和健康更多的负面影响。


**发电**

由于现代社会使用大量电力，而发电对环境会产生显著的影响。发电厂将某种形式的能量转换为电能。每种系统都有优点和缺点，但其中许多会引起环境问题。


**水库**
在美国美国马萨诸塞州乌斯特县的Wachusett Dam 。
本节摘自Environmental impact of reservoirs}}。

随着世界对水和能源的需求增加，以及水库数量和规模的增加，水库对环境的影响也受到越来越多的审视。

水坝和水库有供应饮用水、发电、增加灌溉水量、提供休闲娱乐机会和防洪的功能。但许多水库在建设期间和完工之后，也会存有不利的环境和社会影响。不同水坝和水库之间所产生的影响有甚大的差异，常见的批评包括有阻止鱼类回溯到河川上游的原始交配地、下游的水量减少以及当地渔业的捕捞量降低。目前已有技术可为大坝的许多负面影响提供解决方案，但由于投资成本高，如果没强制规定的话，不见得会被采用。自1960年代以来，或是更早，就有水库对环境和周围人口最终是有益或是有害的看法，争议一直存在。在1960年开始兴建的Llyn Celyn水库，因把当地有历史意义的Capel Celyn淹没的举动，引发政治骚动，直到今天尚未停歇。近年来中国的三峡大坝，以及在亚洲、非洲和拉丁美洲的类似项目，都引发相当大的环境和政治辩论。目前全世界有48%的河流及其生态水文系统受到水库和水坝的影响。


**核能发电**
铀、发电及深地质处置。

核能发电对环境的影响来自核燃料循环、电厂运作和核事故。

依赖核裂变发电带来的日常健康风险和温室气体排放明显小于与使用煤炭、石油和天然气发电所产生的相关风险。但如果控制核燃料的机制失效，就有发生“灾难性风险”的可能性，例如核反应堆受过热的燃料熔化，把大量裂变产物释放到环境中所导致。寿命最长的放射性废料（包括乏核燃料），必须与人类和环境隔离，并加以控制，时间长达几十万年。公众对这类风险很敏感，因而有甚多的反核运动出现。虽然有这种灾难发生的可能，但使用化石燃料所产生相关污染的危害，仍然远大于以往核事故所产生的总和。

1979年发生的三哩岛核泄漏事故和1986年发生的车诺比核事故，加上高昂的建厂成本，全球核电发电容量的快速增长因而终止。
继而在2011年发生于日本的海啸，造成福岛第一核电厂受到破坏，发生氢气爆炸和核反应堆部分熔毁，以及放射性物质外泄的事故。这个核电厂周围20公里半径内被设为禁区，与目前仍存在的车诺比电厂30公里半径禁区类似。


**风力发电**
在一座风力发动机旁放牧的牛只。
本节摘自Environmental impact of wind power。

利用风力发电与燃烧化石燃料发电相比，对环境的影响较小。生产平均单位电力所排放的温室气体远少于其他发电的方式，因此风能有助于减缓气候变迁。

陆上风力发电场会对景观产生重大影响，因为风力发电场与其他形式的发电相较，通常需要更广大的土地，而设立的地点通常是在野外和农村地区，会造成「农村工业化」的现象。在尤其是风景优美和文化上重要的景观中，冲突必然发生。因此会在选址上有所限制（例如透过Setback (land use)来降低影响的程度。 风力发动机和通路之间的土地仍可用于耕作和放牧。

风力发电场对于野生动物的最大影响是造成栖息地丧失和破碎化，但影响相对较小，如果实施适当的监测和缓解策略，也可将此种影响降低。风力发动机与许多其他人类活动和建筑物一样，会增加鸟类和蝙蝠等的死亡率。有传闻称噪音会对居住在风力发动机附近的人造成负面健康影响。但同侪评议的研究报告通常不支持这些主张。


**缓解**

**节约能源**

节约能源指的是为减少能源消耗所做的工作。可透过提高能源效率、降低能源消耗量和/或减少传统能源的消耗来达成。

节约能源可达到增加financial capital、自然环境品质、国家安全、security of person和人类热舒适性。直接消费的个人和组织因节约能源，可降低能源成本并提升自身的经济安全。工商业用户可提高能源效率，实现利润最大化。

解决人口增长问题、使用非强制性措施（例如更优质的计划生育服务）和透过教育赋予开发中国家妇女权力，也可减缓全球能源使用的增长。


**能源政策**

能源政策是由给定实体（通常是政府）决定解决能源开发（包括能源生产、分配和消费）问题的方式。能源政策的属性包括legislation、国际条约、投资激励、节能指南、税收和其他公共政策的手段


**参见**
 Energy accounting- 能源与环境，学术期刊- Energy economics- Energy flow (ecology)- Energy industry- Energy quality- 能量转换- 航空业对环境的影响- Environmental impact of electricity generation- Environmental impact of hydraulic fracturing- Index of conservation articles- 工业生态学- List of energy storage projects- 环境问题列表- Low-carbon power- Systems ecology- 金星工程，一非营利组织- 热经济学

**参考文献**

**外部连结**
 United Nations Development Programme – Environment and Energy for Sustainable Development- Discussion of environmental cost of providing renewable energy date=20221101095114  – Environment impact of renewable energy technologies
分类:能源产业对环境的影响