不同能源和電力生產方法對人類(健康和安全)、動物和野生動物以及環境的影響

當談到能源和電力生產方法時,有以下方麵的影響:

-人(健康和安全)

-野生動物及動物

-還有環境

這些潛在的影響可能更直接、更可衡量,但也可能更間接、更難以衡量。

在本指南中,我們將探討並列出每種類別的兩種影響類型。

能源和電力生產方法對人類、動物和野生動物以及環境的影響

人類(健康與安全)

而且可再生能源(風能、太陽能、水等)對人類來說,這是比化石燃料、甚至生物質和生物燃料更安全的最佳能源形式。

這是在考慮短期可測量的數據,如死亡或與事故相關的死亡,以及長期可測量的數據,如疾病或汙染造成的死亡等等[區分短期和長期影響很重要]

例如,褐煤、黑煤和石油(按此順序)是每太瓦時能源生產(事故和空氣汙染)導致死亡的主要原因

就水足跡和碳足跡而言,化石燃料也是最糟糕的能源之一

可再生能源和“更清潔的能源”並不完美-大型水力和地熱(與地震活動的產生有關)是對人類有一些負麵影響的能源的例子。

總的來說,在某些情況下很難衡量的事情是能源對特定生態問題的長期影響,以及將能源與某些問題聯係起來

*不同能源對經濟發展、創造就業機會和普遍福祉的影響不在本指南的範圍之內,但一般來說,能源和電力生產的增加(與化石燃料的使用相一致)一直是發達國家經濟增長的主要因素之一。

我們還必須考慮到事物的數量,以及我們目前在社會中使用化石燃料的重要事情。例如,據估計,我們目前所做的事情中有96%是使用化石燃料的

純粹基於這一信息,化石燃料將對人類健康和福祉產生間接的好處。

動物與野生動物

當談到能源和電力生產對動物的影響時,有直接影響和間接影響。

值得注意的是,風能和水力發電等可再生能源會以不同的方式破壞野生動物和生態係統。

因此,不僅僅是煤和天然氣等化石燃料能源會產生影響。

但是,一些消息來源表示,化石燃料能源生產的負麵影響要大得多。

當你不僅考慮到煤炭的燃燒(以及相關的空氣汙染等),而且考慮到煤炭的開采(以及開采對河流和野生動物棲息地的影響)時,這一點尤其得到了強烈的支持。

——直接

當水被引入發電廠時造成傷害

發電廠或發電廠向水環境排放溫水時產生的熱汙染危害

來自核放射廢物的危害,甚至是工廠故障(切爾諾貝利事故對動物種群的影響持續了幾十年)

風力風車葉片的危害(對鳥類等飛行生物的危害)

來自發電廠輸送電力的電線的危害(停在電線上的鳥類可能會被殺死)

——間接

氣候變化會影響動物棲息地(由煤炭和化石燃料排放的溫室氣體造成)

酸雨(來自二氧化硫排放)可以進入動物環境(來自含有二氧化硫和氮氧化物的煙霧)

來自化石燃料燃燒的汞等重金屬可以進入動物環境

環境

能源和電力可能會以多種方式影響環境,其中一些主要方式是:

水足跡

碳足跡

空氣汙染(地熱有一些排放物)

水汙染

其他類型的汙染

礦業

浪費

土地清理和退化

棲息地的遷移

影響也可能發生在不同的階段——從采購和采礦,到設備和發電廠的生產,再到運營,甚至在按產品分類的廢物階段。

影響也可以是直接的(例如直接排放或直接汙染),也可以是間接的(例如對氣候變化的貢獻,或空氣汙染物的排放)。

看看化石燃料和非化石燃料能源的摘要:

化石燃料

總的來說,準確地說,與非化石燃料能源相比,化石燃料作為一種能源對環境的影響更糟,在衡量它們在上述所有領域的影響時(特別是在觀察化石燃料的開采和化石燃料發電廠的排放時)

它從煤炭、天然氣和石油的開采開始——那裏有土地退化、水的使用、碳(和甲烷排放)以及采礦尾礦等廢物需要考慮。

然後,它擴展到煤炭和天然氣工廠的運行,例如,有溫室氣體排放,空氣汙染排放(可以通過空氣汙染技術減少),熱電廠一次性用水,煤灰形式的廢物,以及其他需要考慮的環境問題。

非化石燃料能源

非化石燃料可以分為可再生能源,如太陽能、風能、水力、地熱等,然後還有不可再生能源,如核能。

可再生能源往往在碳足跡、空氣汙染和排放,尤其是廢物等指標上得分更高。

太陽能和風能等可再生能源在運行階段幾乎沒有排放,也沒有廢物副產品。

太陽能和風能也不需要像化石燃料那樣開采。

話雖如此,以太陽能和風能為例,它們可能存在成本、可變性和其他技術問題——目前它們還不是靈丹妙藥。

還有金屬、塑料、玻璃等材料,用於製造太陽能電池板、風力塔和其他可再生設備。

這裏有一個製造足跡,但是,當一個太陽能電池板達到它的壽命盡頭時,也有一個廢物足跡。

此外,非化石燃料能源潛在環境問題的其他具體例子可能來自核能的鈾開采和核廢料,水的使用和在水源上建造水壩和工廠,地熱、土地、水和其他生物燃料投入的排放……僅舉幾例。

發電對人類的潛在影響(健康與安全)

定義能源和電力生產對人類的影響

能源生產可歸因於能源生產過程每個階段的死亡率(死亡)和發病率(嚴重疾病):這包括原材料開采、加工和生產階段的事故,以及與汙染有關的影響。

在試圖量化能源生產的潛在死亡人數時,有兩個關鍵的時間框架需要考慮。

第一個是短時間或代際時間跨度,其中包括與能源開采、加工或生產階段的事故有關的死亡,以及燃料生產、運輸和燃燒造成的室外空氣汙染影響。

第二個是氣候變化的長期或代際影響(以及由此造成的死亡)。

——ourworldindata.org

能源和電力生產對人類(健康和安全)的影響-直接和間接影響

我們已經寫過不同能源和電力對用水(水足跡)和碳排放(碳足跡)的影響。

不同能源和電力生產來源的碳足跡

不同能源和電力生產來源的水足跡

水足跡之所以重要,是因為它會影響到我們社會其他部門(如農業和家庭飲用水)的可用水量。

煤、天然氣、濕式冷卻方法和核能發電往往使用最多的水。可再生能源消耗最少。

碳足跡之所以重要,是因為氣候變化和全球變暖。

化石燃料往往是溫室氣體排放最嚴重的,而可再生能源往往是最好的。

[能源生產的影響可以在不同的時間尺度上發生]

短期內,主要擔憂與能源生產事故、潛在的核事故和當地空氣汙染有關。

從長期來看,這些健康問題與氣候變化的相對能源驅動因素有關(氣候變化可以各種形式影響健康和安全,包括糧食獲取、水資源、海平麵上升、極端天氣事件和疾病分布)。

[衡量哪種能源生產來源最安全的一個關鍵指標是]…每太瓦時的能源生產死亡率…煤炭是最不安全的傳統能源形式。由於核能對空氣汙染的影響最小,因此被認為是最安全的…

——ourworldindata.org

以每太瓦時(TWh)死亡人數計算的空氣汙染和能源生產相關事故的死亡率如下:

褐煤32.72分

煤炭——24.62

油- 18.43

生物量- 4.63

氣體- 2.82

核- 0.07

——ourworldindata.org

[在確定核廢料和放射性廢料管理對人類的影響方麵存在變數和不確定性]

核裂變過程(和設施)產生的廢物的放射性水平各不相同,對人類健康構成危險的時間也各不相同

——ourworldindata.org

[在確定氣候變化對人類的影響方麵也存在變數和不確定性]

[氣候變化的影響可能包括]……極端天氣、海平麵上升、淡水資源減少、農作物產量下降、中暑[等等],對一些人來說可能是致命的。

尤其具有挑戰性的是,要預測幾十年後我們可能會經曆多少與氣候變化相關的死亡,以及我們可以將多少歸因於某種特定的能源。

這使得很難比較與長期死亡有關的具體數字。

——ourworldindata.org

關於能源和電力生產,另一個需要考慮的問題是能源的可持續性,即能源是有限的,還是可再生的

有限的資源會對社會和它的發展產生負麵影響,除非我們找到更多的資源,或者我們轉向可再生資源

在這方麵,與目前技術有限的化石燃料相比,可再生能源對社會的長期風險更小

同樣值得注意的是,盡管塑料汙染會對環境和野生動物造成重大問題,但我們仍然需要硬塑料和軟塑料來滿足社會的一些重要用途。

塑料是由石油製成的,所以我們越是消耗石油資源,我們在塑料生產上遇到的問題就越多,除非我們能夠改用生物基塑料

……有人認為,風能等能源有美學問題、遺產和土地權利問題,噪音大,可能會取代當地人口。

水力發電站有時也會使當地居民流離失所或受到幹擾

——wikipedia.org

地熱能[包括]除去地下水,岩層加速冷卻都會引起地震

因此,地震活動可能是地熱能生產的結果,這可能會影響人類安全

——wikipedia.org

發電對野生動物的潛在影響

直通冷卻係統(一種渦輪機或發電機蒸汽的冷卻係統)會對水生生態係統產生毀滅性的影響。

當水被吸進植物時,魚、魚卵和其他水生生物可能會在這個過程中受傷或死亡。

此外,當冷卻水被放回原處的水體時,溫度通常比被提取時要高,這可能會通過“熱汙染”損害水生生物。

事實上,河流熱汙染的主要來源是發電廠的冷卻水。由於氣候變化,平均氣溫和水溫每年都在破紀錄地上升,這將變得越來越成問題。

空調和暖通空調係統將需要更多的電力,這意味著需要更多的冷卻水。

由於更高的空氣溫度,冷卻水將更難冷卻,而它返回的水將更溫暖,從而造成更多的水生損害。

——watercalculator.org

可以受到風能和太陽能生產設備影響的特定動物物種有鷹、禿鷹、海鳥、其他類型的鳥類、蝙蝠、沙漠動物(如沙漠烏龜)和傳粉者

——usgs.gov

風能、太陽能、地熱、生物質能和水力發電等可再生能源對環境有影響……[和影響]野生動物和棲息地喪失嗎

[陸上風力渦輪機可以影響鳥類和蝙蝠,而海上風力渦輪機可以影響魚類和水生/海洋物種]

[水力發電]魚和其他生物可能會被渦輪葉片傷害和殺死,[水生動物也會受到水力發電廠操縱和改變水的方式以及水中藻類和營養物質等其他變量的影響]

——ucsusa.org

二氧化硫會導致酸雨,這對生活在水中的植物和動物是有害的。

二氧化硫還會惡化呼吸道疾病和心髒疾病,特別是兒童和老年人。

汞等重金屬對人類和動物健康有害。

——eia.gov

Reneweconomy.com.au提供了一個不同能源生產來源及其對野生動物影響的可能性的表格,並表示風能對野生動物的風險比化石燃料能源低得多:

用風力渦輪機取代全球所有的化石燃料發電,每年將拯救大約7000萬隻鳥類的生命。

風能實際上是對野生動物影響最小的發電方式

空氣和水汙染是與地熱能技術相關的兩個主要環境問題

如果(不同空氣和水汙染物的釋放)集中起來,(它們)會造成局部魚類和野生動物死亡。

地熱資源開發通常高度集中,因此將其對環境的影響降低到可接受的水平是可以實現的。

——fws.gov

化石燃料發電廠……對水、棲息地和物種有重大影響。

特別是水電大壩和輸電線路對水和生物多樣性有重大影響。

[你還必須考慮煤炭和化石燃料開采對野生動物及其棲息地的影響,而不僅僅是燃燒]

美國的煤礦開采還包括露天開采和移除山頂。

磨礦尾礦裸露在外,被過濾到當地的河流中,導致煤炭產區的大部分或所有河流一年四季都因硫酸而變紅,殺死了河裏的所有生物。

…[不僅化石燃料能源生產影響野生動物]…例如風力發電風車的重力基礎會占用大量土地,並可能取代棲息地

——wikipedia.org

大型核電站可能會將廢熱排入天然水體;這會導致水溫升高,對水生生物產生不利影響。

開采鈾礦石會破壞礦區周圍的環境。

——wikipedia.org

海洋能源,如海上風力渦輪機或潮汐設備,可能會產生可能對某些海洋生物有害的電磁場

——wikipedia.org

當地熱能回流到溪流或湖泊時,會導致溫度升高(排放),可能會對當地生態係統產生重大影響。

——wikipedia.org

發電對環境的潛在影響

水和碳足跡

大量的水消耗(影響水資源短缺和其他淡水相關問題),以及大量的溫室氣體和碳排放(影響氣候變化和全球變暖)是電力生產的兩個環境影響,尤其是熱電廠和化石燃料廠。

我們已經寫了關於不同能源的碳足跡和水足跡的指南:

不同能源和電力生產來源的碳足跡

不同能源和電力生產來源的水足跡

空氣汙染

可能是化石燃料開采的結果,也可能是燃燒煤炭和天然氣等化石燃料的結果。

汙染物包括(不包括溫室氣體):

一氧化碳(CO)

二氧化硫

氮氧化物(NOx)

顆粒物(PM)

重金屬,如汞

幾乎所有燃燒副產品都對環境和人類健康有負麵影響:

二氧化硫會導致酸雨,這對生活在水中的植物和動物是有害的。二氧化硫還會惡化呼吸道疾病和心髒疾病,特別是兒童和老年人。

氮氧化物會增加地麵臭氧,刺激並損害肺部。

PM會導致城市和風景名勝的霧霾天氣,並與臭氧結合,導致哮喘和慢性支氣管炎,尤其是兒童和老年人。非常小,或者好點它也被認為會導致肺氣腫和肺癌。

汞等重金屬對人類和動物健康有害。

——eia.gov

話雖如此,發電廠確實有控製空氣汙染的措施。更多信息請訪問https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=electricity_environment

臭氧,二氧化硫,NO2(化石燃料燃燒時)還會釋放出其他氣體,以及顆粒物。

硫和氮氧化物導致煙霧和酸雨

——wikipedia.org

地熱能也有一些排放物,其中可能包括硫化氫和二氧化碳

——wikipedia.org

水汙染

發電廠的運行通過空氣汙染(水被吸收)發生,但當化學物質直接滲入或傾倒到水源時也會發生。酸雨和空氣中的碳也是汙染水的原因,或者在碳的情況下導致酸化。

電力部門對水、棲息地和物種有重大影響。

特別是水電大壩和輸電線路對水和生物多樣性有重大影響

美國的煤礦開采還包括露天開采和移除山頂。

磨礦尾礦裸露在外,被過濾到當地的河流中,導致煤炭產區的大部分或所有河流一年四季都因硫酸而變紅,殺死了河裏的所有生物。

——wikipedia.org

其他類型的汙染

化石燃料,特別是煤,也含有稀釋的放射性物質,大量燃燒這些燃料將這種物質釋放到環境中,導致低水平的局部和全球放射性汙染,具有諷刺意味的是,由於其放射性汙染物得到控製和儲存,其水平比核電站還要高。

煤炭還含有微量的有毒重元素,如汞、砷等。

在電廠鍋爐中蒸發的汞可能會懸浮在大氣中,並在世界各地循環。

——wikipedia.org

太陽能電池板[過去使用化石燃料從二氧化矽中提取矽],盡管更新的製造工藝已經消除了CO2生產

——wikipedia.org

顯然,核電站產生的放射性廢物,如果不妥善處置和處理,會以各種方式影響外部環境。

一些普通的發電廠也會產生我們必須處理的液體和固體廢物。

灰和飛灰就是例子。

一些被填埋,而一些則被重新用於混凝土等其他材料。

地熱能會對環境產生一些負麵影響:

開環係統將廢棄蒸汽和氣體排放到大氣中,通常比閉環係統對環境造成更大的影響。

在幹熱岩石地熱發電廠,高壓下的水通過特製的鑽井泵入熱致密岩石的深層,導致其水力破裂

空氣和水汙染是與地熱能技術相關的兩個主要環境問題。

——fws.gov

土地退化,土地清理和侵蝕

大多數大型發電廠都需要清理土地來建造發電廠。

一些發電廠可能還需要道路、鐵路和燃料輸送管道、輸電線路和冷卻水供應。

燃燒固體燃料的發電廠可能有儲存燃燒灰的區域。

——eia.gov

從煤炭和天然氣等化石燃料的開采,到為核電站開采鈾

發電廠和其他發電設備的建造和安裝

——wikipedia.org

生物燃料會對土地清理和土地轉換產生很大的負麵影響,特別是在必須清理森林的情況下

生物質和生物燃料還可以利用土地、農藥和化肥作為資源——這些資源會通過滲透到地麵和水上水源、空氣汙染和其他類型的汙染,對環境產生進一步的影響

——wikipedia.org

海洋和水基能源設備(如海上風力渦輪機)可能與取代珊瑚礁、海床和水生棲息地有關。

——wikipedia.org

太陽能電池板占地麵積大,可以通過建造太陽能電池板來抵消,但這會降低效率。

——wikipedia.org

取代棲息地和破壞生態係統

從能源設備的安裝和運行(例如水力發電廠可能對河流和大壩環境產生不利影響)

——wikipedia.org

來源

1.Hannah Ritchie和Max Roser(2019) -“能源生產和改變能源”。在線發表於OurWorldInData.org。檢索自https://ourworldindata.org/energy-production-and-changing-energy-sources#introduction

2.https://ourworldindata.org/what-is-the-safest-form-of-energy

3.https://www.www.6655zr.com/how-much-water-different-energy-electricity-production-sources-need-use-water-footprint/

4.https://www.www.6655zr.com/how-much-carbon-greenhouse-gas-each-energy-electricity-production-source-emits-carbon-footprint/

5.https://en.wikipedia.org/wiki/Environmental_impact_of_electricity_generation

6.https://www.watercalculator.org/water-use/the-water-footprint-of-energy/

7.https://blogs.illinois.edu/view/789/423237?count=1

8.https://education.seattlepi.com/electricity-affect-environment-6590.html

9.https://www2.usgs.gov/ecosystems/energy_wildlife/research.html

10.https://www.ucsusa.org/clean-energy/renewable-energy/environmental-impacts#.XGDz2uIzbR0

11.https://www.ucsusa.org/clean-energy/renewable-energy/environmental-impacts-wind-power#bf-toc-1

12.https://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/environmental-impacts-hydroelectric-power.html#bf-toc-1

13.https://reneweconomy.com.au/want-to-save-70-million-birds-a-year-build-more-wind-farms-18274/

14.https://www.fws.gov/ecological-services/energy-development/geothermal.html

15.https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=electricity_environment

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