目录表
我们都付过水电费或买过汽油. 这些代表了 直接 costs of fossil fuels; money paid out of pocket for energy from 煤炭, 天然气, 和 石油.
但这些费用并没有反映出化石燃料对我们每个人或整个社会的总成本. 这被称为外部性 隐藏The 化石燃料的成本并没有体现在它们的市场价格中, 尽管对我们的健康和环境造成了严重影响.
外部性有时很容易看到, 比如污染和土地退化, 有时不那么明显, 比如哮喘和癌症的费用, 或者海平面上升的影响. 许多后果与我们的日常生活相距甚远,可能只影响到人口中的少数或边缘群体.
化石燃料供应链的每一个环节都在增加成本. 开采过程会产生空气和水污染,并危害当地社区. 从矿井或井中运输燃料会造成空气污染,并导致严重的事故和泄漏. 当燃料燃烧时,它们会释放毒素和全球变暖的排放物. 甚至废料也对公众健康和环境有害.
了解这些影响对评估化石燃料的真实成本至关重要,对我们未来能源生产的选择也至关重要.
![一个前端装载机正在处理煤](/sites/default/files/styles/original/public/images/energy-Coal-front-end-loader-on-Coal-pile-1.jpg?itok=SS_C7BkO)
开采化石燃料
从地下开采化石燃料有两种主要方法:采矿和钻探. 采矿是用来提取固体化石燃料的, 比如煤, 通过挖掘, 刮, 否则就会暴露隐藏The资源. 钻探方法有助于提取液体或气体化石燃料,这些燃料可以被迫流到地表, 比如传统的石油和天然气. 这两个过程都对健康和环境造成严重影响.
煤炭开采
在过去的几十年里,人们逐渐从 地下采煤 to 地表采矿 在美国. 地表采矿, 哪一种方法只对浅层矿床有效, 通常采用高侵入性技术, 包括区域露天开采和山顶移除.
地下采矿
煤矿井下开采最明显和最严重的代价是对煤矿工人健康和安全的威胁. 许多煤矿工人受伤, 有时是致命的, on the job each year; according to the Mine Safety 和 健康 Administration, 2010年至2013年,美国地下煤矿的死亡人数总计为77人, 包括2010年西弗吉尼亚州Upper Big Branch煤矿爆炸,造成29名矿工死亡。1, 2].
除了工地事故,煤矿开采还会导致慢性健康疾病. 黑肺病(尘肺病)仍然是煤矿工人的一种常见疾病. 这种疾病造成大约10人死亡,1990年至2000年期间,有5000名前矿工, 一直延续到今天[3].
对环境的不利影响是地下煤矿开采的另一个重大成本. 矿井可能塌陷或逐渐下沉,影响地表和地下水流. 矿井火灾也时有发生,特别是在废弃的矿井中. And acid mine drainage at underground 煤炭 mines can be a long term env铁mental management issue; according to the US Env铁mental Protection Agency (EPA), 活跃煤矿和废弃煤矿管理不善的, 水有时会流经矿井,变成高酸性,富含重金属. 由此产生的排水对人类、植物和动物的生命是有害的[4].
地表采矿
露天采矿包括清除上覆土壤以开采下面的煤炭, 破坏当地环境. 山巅移除, 一种特别具有破坏性的露天采矿形式, 包括把所有的树木和其他植被从山顶上剥下来, 然后用炸药炸开几百英尺深的地面.
整个阿巴拉契亚地区有500多个山顶搬迁点,影响了近1000万人.400万英亩土地[5].
这一过程会产生短期和长期的环境影响. 在短期内, 大量多余的岩石和土壤通常被倾倒到邻近的山谷和溪流中, 改变他们的生态系统,改变溪流的自然流向.
从长远来看, 煤炭清除地点留下了贫瘠的土壤,通常只支持外来的草. 埋藏的山谷也同样缓慢反弹. EPA在2010年发布了报告, 山顶移煤采掘已埋近2,阿巴拉契亚山脉的源头溪流长达1000英里, 这个国家一些最具生物多样性的溪流[6].
露天采矿也会直接影响周围社区的健康和安全. 泥石流、山体滑坡和山洪暴发可能会变得更加常见. 这取决于煤层的化学成分, 矿山可以污染当地饮用水源的有毒化学物质,如硒, 砷, 锰, 引领, 铁, 硫化氢[7].
哈佛大学一项研究, 哪项研究评估了1997年至2005年间煤炭的生命周期成本和公共卫生影响, 发现与肺有关, 心血管, 肾病——如糖尿病和高血压——以及与露天采矿有关的低出生率和早产的增加. 总成本? 估计74美元.60亿年 每年,等于4.每千瓦时发电36美分——大约是一个典型美国家庭平均电费的三分之一。8].
石油和天然气钻探
陆上和海上石油和天然气钻探的环境和健康成本也很高, 常常看不见. 非常规开采方法的影响, 如天然气水力压裂(通常称为fracking)受到了广泛的关注, 但所有的石油和天然气开采方法都有隐性成本.
水的影响
当石油和天然气被开采出来, 被困在地质构造中的水被带到地表. 这种“采出水”可以携带自然产生的溶解固体, 重金属, 碳氢化合物, 放射性物质的浓度使其不适合人类食用,难以安全处置[9].
当采用水力压裂方法时, 由于生产过程中涉及的大量水和化学物质,废水的总量被放大了. 钻探和水力压裂页岩气(如马塞勒斯页岩)通常每口井需要300万到600万加仑的水, 另外还有15个,000-60,000加仑化学品, 其中许多未向联邦监管机构披露[10, 11]. 一份政府资助的报告发现了这一点, 2005年至2009年, 14家石油和天然气公司使用了7.8亿加仑的水力压裂产品,其中含有750种化学物质和其他成分[12]. 另一项研究发现,用于页岩气开采的压裂产品中含有632种化学物质.
研究人员只能从这个更大的清单中追踪到353种化学物质,发现其中25%的化学物质会导致癌症或其他突变, 大约一半会严重损害神经系统, 心血管, 内分泌, 免疫系统[13].
土地使用
大量的土地受到钻井的干扰, 访问的道路, 处理设施, 以及与石油和天然气钻探作业有关的管道. 特别是,噪音和栖息地破碎化会损害野生动物种群. 例如:一项研究发现,2001年至2005年间,粉河流域艾草松鸡的数量下降了82%, 这与该地区的煤层气产量直接相关[14].
水平钻井技术的出现, 广泛用于非常规天然气生产, 通过允许从一个井台钻多口井,是否大大减少了钻井作业的地面占地面积. 然而, 美国页岩气资源的大部分开发都发生在以前没有石油和天然气生产的地方(在某些情况下是在荒野地区)。, 需要大量发展基础设施和土地退化[15].
全球变暖排放
天然气的617888九五至尊娱乐排放不仅仅是在发电厂或我们家中作为燃料燃烧时产生的. 的 完整的 天然气对全球变暖的影响还包括钻井和管道运输产生的甲烷排放.
甲烷, 天然气的主要成分, 它是一种比二氧化碳强得多的温室气体——在100年的时间尺度上,它吸收热量的效率是二氧化碳的34倍,在20年的时间尺度上,它的效率是二氧化碳的86倍。16]. 初步研究和现场测量表明,这些所谓的“逃逸”排放量占天然气生命周期总排放量的1%至9%. 甲烷损失必须保持在3以下.2%的天然气发电厂的生命周期温室气体排放量低于煤炭[17].
石油钻探也会产生甲烷. 尽管它可以被捕获并作为能源使用, 气体通常不是排出(释放)就是燃烧(燃烧)。. 甲烷排放对全球变暖有很大影响,并造成严重的安全隐患. 燃烧天然气将甲烷转化为二氧化碳, 这种方法可以减少其影响,但仍会向大气中释放额外的温室气体. 世界银行(World Bank)估计.3万亿立方英尺的天然气, 相当于美国总消费的25%, 每年在世界范围内燃烧, 产生约4亿吨不必要的二氧化碳排放[18].
海上钻井
Offshore 石油 和 gas drilling poses many of the same risks as onshore drilling; however, 由于海上钻井地点的偏远位置和所需的复杂工程,这些风险被放大了. In 2010, 墨西哥湾“深水地平线”海上石油钻井平台发生爆炸,造成11名工人死亡,约4人被释放.在87天内开采900万桶石油19]. 这次事故在规模上是独一无二的, 但环境和安全事故在海上油气行业很常见. 2008年至2012年, 海上钻井平台有34人死亡, 1,436人受伤, 60起石油泄漏,每次超过50桶。20].
的非常规能源
随着容易获得的石油资源枯竭, 所谓的“新”石油来源正在带来新的问题. 例如, 油砂它是一种非常粘稠的油,具有花生酱的稠度,需要更多的能量来开采和提炼, 在这个过程中,温室气体排放量是传统石油的三倍. 这些和其他额外的排放意味着,对一辆普通汽车来说,最脏的石油来源每年会增加多达一吨的污染.
![阿拉斯加的石油管道](/sites/default/files/styles/original/public/images/vehicles-m-Oil-pipeline.jpg?itok=Ler-lg3n)
运输化石燃料
这取决于化石燃料的开采和使用地点, 资源本身可能需要长途运输,但运输燃料本身也会产生污染, 增加了发生灾难性事故的可能性.
煤炭
在大多数情况下,煤炭是从矿井运输到发电厂的. In 2014, 在美国,大约68%用于发电的煤炭是通过铁路运输的,13%是通过河驳船运输的,另外11%是通过卡车运输的。21]. 火车汽车, 驳船, 卡车都使用柴油, 是二氧化氮和煤烟的主要来源, 会对人体健康造成重大风险[22]. 运输煤炭也会产生煤尘, 这给交通路线附近的社区带来了严重的心血管和呼吸风险[23].
天然气
天然气通过输送管道进行长距离输送, 而分配管道将天然气输送到当地的家庭和企业. 但天然气也是高度易燃的, 这使得从井口到家庭和企业的运输过程变得危险. 2008年至2015年, 有5个,65起天然气管道输配重大安全事故, 导致108人死亡,531人受伤[24].
除了安全问题, 输配管道的天然气泄漏是甲烷排放的重要来源. 最近的一项研究, 绘制了波士顿城市管道泄漏的地图, 发现3,城市街道下面有356处不同的裂缝. 的 study noted that Boston is not unique; other cities, 比如纽约和华盛顿特区, 天然气配送基础设施老化, 类似的甲烷泄漏可能会广泛存在[25].
天然气基础设施的大规模泄漏也时有发生. 从2015年开始, 南加州天然气公司的阿利索峡谷天然气储存设施是美国历史上最大的甲烷泄漏地点, 总共有94个,从10月23日起,共有500吨甲烷被释放, 2015年和2月11日, 2016 [26, 27].
液化天然气(LNG)是经过冷却和冷凝成液体形式的天然气. 截至2016年,美国共有13个LNG进出口终端[28]. 液化天然气出货量的增长引发了安全担忧, 特别是在液化天然气终端位于人口密集地区附近的地方. 在圣堂事件之后. 11, 2001, 恐怖袭击, 随着政策制定者就LNG设施或船舶遭受袭击的风险展开辩论,LNG交付面临着严格的安全和更严格的监管。29].
石油
石油由超级油轮运过大洋, 它通过管道在陆地上移动, 铁路, 和卡车. 在任何情况下,石油泄漏的风险都构成严重的环境威胁.
1989年臭名昭著的埃克森·瓦尔迪兹号石油泄漏事件释放了262人,000桶石油流入阿拉斯加的威廉姆斯王子湾, 但这只是自1967年以来第35大海上油轮泄漏事件. 而主要的石油泄漏已经减少, 它们仍然在发生:三次大型石油泄漏释放了超过5次,仅2013年一年每人就生产了1000桶石油[30, 31].
陆上石油管道的泄漏和泄漏也仍然是一个主要的风险. 最近在美国发生的管道泄漏事件包括2010年的恩布里奇(Enbridge)泄漏事件,该事件释放了大约20个原油,100桶原油流入密歇根州卡拉马祖河,2011年埃克森美孚公司的原油泄漏事故导致约1万桶原油泄漏,000桶石油流入蒙大拿州的黄石河32, 33].
![烟囱](/sites/default/files/styles/original/public/images/energy-Coal-smokestacks-and-cooling-towers.jpg?itok=NSmrkQB2)
燃烧化石燃料
化石燃料的一些最重要的隐性成本来自燃烧时产生的空气排放. 不像提取和运输阶段, 在哪个煤里, 石油, 天然气会产生不同类型的影响, 所有 化石燃料燃烧时会排放二氧化碳和其他有害的空气污染物. 这些排放导致各种各样的公共健康和环境成本由当地承担, 区域, 国家, 以及全球层面.
全球变暖排放
与燃烧化石燃料有关的许多环境和公共健康风险, 就其普遍和可能不可逆转的后果而言,最严重的是全球变暖. In 2014, 美国约78%的全球变暖排放是与能源相关的二氧化碳排放. 这, 大约42%来自石油和其他液体, 32%来自煤炭, 27%来自天然气[34].
非化石燃料能源发电技术, 就像风, 太阳能, 和地热, 贡献了不到1%的能源相关的全球变暖排放总量. 即使考虑到所有能源的全生命周期碳排放, 煤炭, 石油, 而天然气的温室气体排放量明显更高[35].
交通运输中化石燃料的使用占美国全球变暖排放总量的近30%, 与电力部门竞争并有可能超过电力部门36].
空气污染
燃烧化石燃料会排放一些对环境和公众健康都有害的空气污染物.
二氧化硫 (SO2)排放, 主要是烧煤的结果, 导致酸雨和有害颗粒物的形成. 除了, 二氧化硫的排放会加剧呼吸系统疾病, 包括哮喘, 鼻塞, 肺部炎症[37]. 2014年,发电厂的化石燃料燃烧占美国二氧化硫排放量的64% [38].
氮氧化合物 (氮氧化合物)排放, 所有化石燃料燃烧的副产品, 造成酸雨和地面臭氧(烟雾), 哪一种会灼伤肺组织,使人更容易患哮喘, 支气管炎, 以及其他慢性呼吸道疾病. 化石燃料动力运输是美国氮氧化物排放的主要来源[39].
当二氧化硫和氮氧化物与水混合时,酸雨就形成了, 氧气, 以及大气中的其他化学物质, 导致降雨和其他轻度酸性降水. 酸性降水增加了湖泊和溪流的酸度, 哪些会对鱼类和其他水生生物有害. 它还会破坏树木,削弱森林生态系统[40].
可吸入颗粒物 (烟尘)排放产生雾霾,可引起慢性支气管炎, 加重哮喘, 以及过早死亡的发生率升高. In 2010, 据估计,来自美国燃煤电厂的细颗粒物污染导致了13年的死亡,200人死亡, 9,700人住院, 和20,000次心脏病发作. 这种影响在年轻人中尤为严重, 老年人, 还有那些患有呼吸道疾病的人. 据估计,每年的医疗费用总额超过1000亿美元[41].
燃煤电厂是最大的来源 汞 排放到美国的空气中[42, 43]. 随着空气中的汞沉降到地面, 它被冲进水体,在鱼类体内积聚, 然后通过食物链传给鸟类和其他动物. 孕妇食用含汞鱼类与婴儿的神经和神经行为影响有关. 幼儿也有风险[44].
一些研究试图量化与化石燃料有关的空气污染有关的健康成本. 美国国家617888九五至尊娱乐院评估了二氧化硫的成本, 氮氧化合物, 以及燃煤造成的空气颗粒物污染,据报道,2005年的年度成本为620亿美元,大约为3亿美元.每千瓦时两美分[45]. 另一项研究估计了煤炭燃烧造成的污染成本, 包括挥发性有机化合物(voc)和臭氧的影响, 大约是每年1870亿美元, or 9.每千瓦时3美分[46].
2013年的一项研究也评估了化石燃料使用的经济影响, 包括疾病, 过早死亡, 517888九五至尊娱乐日了, 以及与颗粒物排放有关的医疗系统的直接成本, 氮氧化合物, SO2. 这项研究发现,煤炭的平均经济成本(或“公共卫生增加成本”)为每千瓦时32美分, 石油每千瓦时13美分, 天然气每千瓦时2美分[47]. 虽然成本估算因每项研究的范围和假设而异, 它们共同表明,未定价的空气排放给社会带来了巨大而真实的经济成本.
化石燃料运输排放是美国有毒空气污染的最大单一来源.S.占一氧化碳(CO)和氮氧化物排放量的三分之一以上.
水的利用
美国各地, 对电力的需求与对健康和丰富的淡水的需求相冲突. 在全国范围内, 化石燃料和核电站消耗的水与所有农场一样多,甚至更多 四次 和所有的住宅一样多. 该电厂80%以上的冷却水来自湖泊和河流, 直接影响当地生态系统,并经常与其他用途竞争, 比如农业和娱乐. 截至2008年,大约20%的美国人.S. 流域正面临供水压力. 在这些流域中,有五分之一的流域的水资源紧张是由发电厂造成的。[48].
将水送回附近河流的发电厂, 湖泊, 或者海洋会通过所谓的“热污染”伤害野生动物.“热污染是由于水温变化导致水质退化而发生的. 一些发电厂对附近水源的温度有很大的影响, 尤其是拥有一次性冷却系统的燃煤电厂. 对于一个典型的600兆瓦的直流电系统, 700到1800亿加仑的水循环通过发电厂,然后被释放回附近的水源. 这种水比最初提取时要热得多(高达25华氏度). 因为加热后的水溶解氧含量较低, 将其重新引入水生生态系统会给本地野生动物带来压力, 增加鱼类心率,降低鱼类生育能力.
![部分房屋被煤灰泄漏淹没](/sites/default/files/styles/original/public/images/energy-Coal-ash-spill.jpg?itok=G9t4yRoc)
化石燃料废物
尽管化石燃料含有大量的能量, 它们很少在纯净中被发现, 纯粹的状态. 而不是, 它们通常被提炼和纯化成可用的形式, 留下需要处理的多余废物. 这些废物的处理和处置造成了代价高昂的环境和社区健康挑战.
煤炭浪费
众所周知,煤是一种肮脏的燃料, 不仅因为与其他化石燃料相比,它的碳含量高,还因为它含有大量的有毒重金属和其他化学物质.
如果这些煤含有高浓度的硫——就像美国东部的大多数煤一样——那么在进入发电厂燃烧之前就必须进行清洁和精炼. 这个过程包括粉碎和洗涤煤炭以去除废料. 净化后的煤被运送到最终目的地, 留下煤浆, 含砷的水样废物, 汞, 铬, 镉, 和其他重金属. 多达50%的预处理煤炭材料最终可能成为剧毒废物[49].
当煤燃烧时,其他有害物质作为多余的废物留下来. 燃烧后, 剩下的物质被称为煤灰, 由粉煤灰和底灰组成的. 粉煤灰 在燃煤电厂的烟囱中,污染控制设备捕获的物质是什么. 如果工厂没有污染控制设备, 这些废物直接作为空气污染排放出去. 底灰 是留在炉底的物质吗. 飞灰和底灰都含有大量有毒重金属,需要小心处理,而且处理费用高昂.
煤浆(燃烧前废物)和煤灰(燃烧后废物)储存在大型水库蓄水池中. 在美国有超过一千个煤浆蓄水池和煤灰处理场, 其中许多含有数亿加仑的废物[50, 51].
如果水库没有衬里(至少42%的美国煤炭燃烧废物池和垃圾填埋场是这样),或者如果衬里的水库没有得到适当的维护, 有害化学物质会渗入地表水和地下水. 饮用水中有毒重金属的存在已被发现会致癌, 出生缺陷, 生殖障碍, 神经损伤, 学习障碍, 肾脏疾病[52].
美国环保署已将53个煤灰池列为“高危害”, 也就是说,如果其中一个蓄水失败将会造成严重的财产损失, 受伤, 疾病, 而死亡[53]. 在过去的几十年中, 在阿巴拉契亚的这类水库已经发生了几十次泄漏, 包括2000年马丁县煤炭公司的泄漏事件, 2008年田纳西河流域管理局漏油事件, 以及2014年杜克能源公司丹河漏油事件[54].
油气废水
当石油和天然气被开采出来, 以前被困在地质构造中的水被带到地表. 这种“采出水”可以携带溶解的固体, 重金属, 碳氢化合物, 以及自然产生的放射性物质,其数量不适合人类食用,难以安全处置[55]. 开采公司经常将这些水临时储存在带有不透水衬垫的露天坑中,以避免渗水, 但大雨会导致这些坑溢出. 有盖储罐提供更安全的临时储存选择[56].
石油和天然气废水也会影响水生野生动物. 泄漏到水系统中的油和油脂会附着在鱼和水禽身上,并破坏藻类和浮游生物, 破坏脆弱的水生生态系统的主要食物来源. 废水中的重金属可能对鱼类有毒, 即使浓度很低, 并可能通过食物链传播, 对人类及大型动物有不利影响[57].
![风力涡轮机和日落](/sites/default/files/styles/original/public/images/energy-renewable-wind-turbines-sunset-minnesota.jpg?itok=BNSraA2x)
能源的未来
烧煤, 石油, 天然气对公众健康有严重和长期的负面影响, 当地社区和生态系统, 以及全球617888九五至尊娱乐. 然而,化石燃料的大部分影响与我们购买的燃料和电力相去甚远, 隐藏在公共和私人卫生支出之中, 军事预算, 紧急救济基金, 以及敏感生态系统的退化. 我们不支付癌症的费用, 或者是脆弱湿地的丧失, 当我们支付电费时——但成本是真实的.
可再生能源——如风能和太阳能——的负面影响要小得多,价格也越来越有竞争力. 忧思617888九五至尊娱乐家联盟几十年来一直致力于改变电力和交通部门, 并致力于推行鼓励清洁能源的政策和做法.
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[54]李志强,李志强.R.,J. J. Buonocore K. Eckerle, M. Hendryx B. M. 斯托特,R. Heinberg R. W. 克拉普,B. 5月,N. L. 莱因哈特,M. M. 埃亨,年代. K. Doshi和L. Glustrom. 2011. 《517888九五至尊娱乐》中煤炭生命周期的全成本核算.“安. N.Y. 阿德莱德大学. Sci. 1219: 73–98.
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