5.2.2 能源消费过程中的环境问题
目前化石能源除极少数用作化工原料外，基本上都用作燃料，其中石油制品主要用于交通运输，煤炭主要用于取暖和发电。可以说，化石能源在消费过程中的环境影响，主要是由燃烧时的各种气体与固体废物和发电时的余热所造成的污染。其中燃煤的环境污染影响最大，燃油次之，燃烧天然气造成的环境污染最小（表5-1）。下面分别对矿物燃料燃烧过程中的大气污染和热污染问题进行简要介绍。
表5-1 各种发电方法的大气污染物发生率 单位：g/（kW·h）
资料来源：滨川圭弘等编、郭成言译的《能源环境学》，科学出版社2003年出版。
1）矿物燃料燃烧造成的大气环境污染问题
化石能源燃烧的基本反应是
即燃料中的碳转变为CO2而进入大气，同时产生热能供人们使用。
根据荷兰环境评估局（MNP）公布的数据，2007年全球能源活动产生的CO2排放量约为2.76×1010 t，比1990年的2.07×1010 t增加33.3%，年均增长1.9%。CO2是主要的温室气体，其浓度增加无疑会加剧大气温室效应，改变全球气候，危害生态系统。
我国煤炭平均硫分为1.10%，硫分小于1%的煤占63.5%，硫分大于2%的煤占24%。由于原煤入洗比例不足40%，因此，SO2排放主要来源于燃煤过程。山东、河北、山西、江苏等煤炭消费大省及西南的贵州、四川、重庆等高硫煤省（市）SO2排放量处于前列。(https://www.daowen.com)
我国氮氧化物（NO）的主要排放源是以天然气、煤炭和重油为燃料的发电锅炉、工业锅炉和窑炉，以及硝酸、氮肥、炸药等化工生产工艺过程和机动车尾气。
此外，我国燃煤排放的粉尘和烟尘约占粉尘总排量的70%。排放量大小按行业排序分别是：电力蒸汽及热水生产和供应业、非金属矿物制品业、金属冶炼及压延工业和化学原料及化学制品制造业。
受上述污染物排放的影响，我国酸雨分布非常普遍，酸雨危害严重。从酸雨出现城市比例和降水酸度来看，“十五”期间，以重庆、贵阳为代表的西南酸雨区酸雨污染有所减轻；华中酸雨区（湖南、江西等省）、华东酸雨区（特别是浙江省）和华南酸雨区的珠江三角洲地区的酸雨污染均有所加重。据估计，我国酸雨造成的污染损失在各地区有所不同，每吨SO2造成的污染损失在1300～8000元之间。
2）热电的热污染问题
一般火电站借助于燃烧化石燃料得到热量，产生高温高压蒸汽，推动发电机组以获得电能。但是，根据热力学第二定律，工作在两个热源间的任何热机都不可能使燃料中的全部潜能完全转化为有用功，其最大效率e可由下式计算：
式中：Tc——低温热源（即冷源）温度；
Th——高温热源温度。
显然，该效率因Th的上升和Tc的下降而增大。但是，升高热源温度，要受到材料耐热性能的限制，而降低冷源温度，又受到环境的制约。因此，既不可能把热源的温度提得很高，也不可能把冷源的温度降得很低，结果火电站的效率就不可能很高。再加上能量在转换和传递过程中的损耗，目前运转的各类火电站中热能利用的平均效率约为33%，就是说，燃料潜能的2/3没有得到利用，而成为余热排放掉。如果作为热水，供工厂或居民使用，或供暖房生产和育种，发展温、热水养殖等，就可以降低这部分能源的消耗。尽管如此，由火电站排入环境的余热在多数情况下会引起热污染（calefaction）。这种废热水进入水域时，其温度比水域的温度平均要高出7～8℃，以致明显改变原有的生态环境。
首先，废热水进入环境水体使水温上升，将促进含氮有机物的矿化，水中溶解性铵盐浓度增加，水体化学性质随之发生改变。同时，水温升高可促进某些藻类的繁殖和代谢，增加固氮藻的固氮速率，改变藻类种群结构。以淡水浮游藻类为例，在水温10～15℃时硅藻占优势，27～32℃时绿藻占优势，高于35℃则蓝藻占绝对优势。藻类种群的改变直接影响鱼类饵料的质量。硅藻和绿藻是鱼类良好的饵料，而蓝藻难被鱼类消化吸收。再者，水体温度增加也影响浮游生物（如原生生物、轮虫、棱角类和桡足生物）的生存。当水温升至27～28℃时，浮游动物数量减少；当水温升至30℃以上，又是强增温水域（ΔT＞3℃）时，则大多数浮游动物将停止繁殖，甚至死亡，但是，如果是弱增温水域（ΔT＜3℃），浮游动物的数量则会显著增加，如桡足类可增加7.5倍之多。在强增温水域内，底栖生物也会显著增加，一些腹足类（螺）的增加量可高达70倍，双壳类（蚌）可增加约10倍。在热水排放区，由于水体周围气温较高，栖息在该区域的昆虫将会提前苏醒，而远离该区域的昆虫可能仍处于冬眠状态。昆虫苏醒次序的更迭，会造成有关生态系统中食物链的中断，破坏生态平衡，使提前苏醒的昆虫大批死亡，甚至灭绝。
