四、新能源的開發利用
能源，從應用的角度去劃分，可分為不可再生能源和可再生能源。不可再生能源，又稱為一次性能源，它主要包括煤炭、石油、天然氣、核燃料。可再生能源，即是可重複利用的能源如：草木、水力、風力、陽光、地熱、有機生物。煤炭、石油、天然氣的枯竭，已為期不遠，人類要生存發展，就必須開發新的能源和可再生能源。早在1981年8月聯合國就召開了“新能源和可再生能源會議”，會議號召世界各國由傳統的單一能源向新能源轉變，開發太陽能，地熱能、風能、潮汐能、波浪能、海洋能、水能、生物能、木炭、畜力、油頁岩、焦油沙、泥炭等14項能源。近20多年來，各國都在新能源的開發研究方麵作了大量的工作。
太陽能資源極為豐富，每年達到地麵的太陽輻射為31024焦耳，相當於太陽每年向地球發送160億噸煤，而且太陽能可再生，不汙染，受到各國的重視。其開發的潛力非常之大。鑒於技術問題目前主要開發渠道有三種：第一，光熱轉換。如太陽灶，太陽能熱水器，就是把通過太陽光的照射將太陽能轉化成熱能。然後再進一步利用。第二，光電轉換。通過光電效應，把太陽能轉化成電能。如太陽能電池，太陽能電站。為了不受氣候影響，現代科學已著手研發太空太陽能電站。在太空中，利用太陽晝夜發電，然後利用激光或電波把能量發送回地球。有人設想，用火箭發射人造月亮，取消城市路燈和車燈，用人造月亮反射太陽光進行照明。第三，光化轉化。利用光合作用，把太陽能轉化儲存為生物能，然後再進一步的開發利用。如把生物能發酵製造出酒精，然後再把酒精直接作為燃料發電。
核能的開發和利用。1942年12月，美國建造了世界上第一座原子反應堆，雖然輸出功率隻有0.5瓦，但它開創了原子能時代的新紀元。1949年，蘇聯興建了世界上第一座原子核能發電站，它用濃縮鈾作燃料，采用石墨水冷方法，輸出功率為5000千卡，1956年，英國建成35000千卡的核電站，它不僅可輸出電能，而且還可以通過鈾裂變產生鈈。到1982年已有25個國家擁有原子能發電站，原子能發電站已達249座，我國將在2020年前建成27座百萬千瓦核能發電站、核能發電的比例將越來越高。
1944年，費米提出核燃料增殖反應堆構想。如以鈈239為裂變燃料，以鈾238為增殖原料，鈾238俘獲中子後又可生成鈈239。1951年，美國建成世界觀上第一座中子增殖反應堆，它可以使至今還沒有大量利用的鈾238和釷232，分別轉變成鈈239和鈾238。1952年，美蘇兩國先後爆炸了氫彈，實現了熱核反應，輕核聚變的能量比重核裂變的能量大得多，而且不存在放射性汙染，這為解決能源危機展現了廣闊的前景。
但提起核能，人們總會自然想到原子彈炸平了日本的兩座城市，想起蘇聯切爾諾貝利和美國三裏島核電站事故，讓人談核變色。由於上個世紀70年代。世界性的能源危機，人們不得不接受了核能怪物，並把它作為解決能源危機最有希望的手段。核能，最有爭議，也最有前途，它成本低，能量高，而且清潔。一克鈾235的能量相當於1.8噸石油，一公斤核燃料相當於2300噸煤或2000噸石油。特別是重氫的能量比鈾還高，且含量非常豐富，僅海水中就含有45萬噸重氫，夠人類用100~200億年。一桶海水中，重氫的能量就相當於200桶汽油。但在目前，氫核聚變核電站還無法實施，困難在於它的高溫操作以及可控製的能量釋放。它的點火溫度為2億度，恐怕沒有一種容器可以承受這種高溫而不被熔化。再有，一旦點火，人們無法控製它的反應速度，也就是無法進行可控氫聚變反應，使能量慢慢地釋放出來。核聚變一經點火，無疑引燃了一顆氫彈。目前人類正在攻克這一難題。
風能是可再生能源，蘊含量大，分布廣，無汙染，但密度低，不穩定，受地麵差異影響大。風能的總能量約10太瓦（1012瓦），為水能的10倍，有相當的開發價值。19世紀末，人們開始研究風力發電。1891年，丹麥建造了第一座風力發電站，每秒7米的風速可發電300瓦，每秒15米的風速可發電3000瓦。
最原始的生物能是沼氣能，沼氣的主要成分是甲烷，熱值為每立方米6000大卡，相當於1公斤煤的熱能。1881年，意大利人發表了關於厭臭消化法的論文。1895年，英國在埃斯特建造了第一座沼氣池，它的原料是城市汙水，作物莖葉和動物糞便。1911年英國在伯明翰建成立了厭臭消化工廠。20世紀50年代，沼氣原料擴大到工業廢水和工業廢渣。1972年，英國倫敦就有15個汙水處理沼氣廠，日處理汙水225萬立方米，日產沼氣25萬立方米。目前，法國已有上萬家沼氣廠，每個工廠日處理汙染物40億噸，日產沼氣1.5萬立方米，相當於12噸燃料油。
地球光合作用一年產生有機物1725億噸，相當於全球總耗能量的20倍。現在我們對生物能的利用率僅占1~3%，生物能具有廣闊的開發前景，它不僅可以解決能源問題，而且還可以緩解汙染問題。
水能是人類最早利用的能量之一。2000多年前，人就用水車碾米推磨，直到歐洲革命之前，世界上一直在使用水輪機。1887年，法國建造了世界上第一座水力發電站。水力發電效率高，成本低，而且清潔不汙染環境，是電力工業的重要組成部分。世界上可能開發的水力資源大約有9.8萬億噸，中國水力資源居世界前列可供開發的水電資源為3.8億千瓦，水力發電在中國大有前景。
海洋能早在2500年前，古希臘的狄來斯托克曾說過：“誰控製了海洋，誰就控製了一切。”
海洋占地球總麵積5.1億平方公裏的71%，陸地僅占29%，而且適合人類生存的土地僅占陸地麵積的4%，所以海洋被稱為生命的搖籃，資源的寶庫，有藍色聚寶盆之稱，並且油田的77%也在海洋之中。重返海洋，已成為人們的熱門話題。
海洋有生物20萬種，占地球生物的80%，海洋生物總量400億噸，占生物總量的88%，海洋沉積溶解的礦物也有幾萬億噸。海洋中蘊藏著更巨大的能量，其中波浪能是2.5太瓦，潮汐能2.7太瓦，溫差能為2太瓦，海流能為5太瓦，鹽差能為2.6太瓦，也有相當的開發價值。目前，已有不少國家已建成潮汐發電站。波浪發電站和海洋溫差發電站，人類利用海洋能的前景十分可觀。
地熱能，指地球內部所蘊含的熱能。它包括地下熱水，地熱蒸汽和熱岩層。地球內部蘊含著巨大的能量，地殼與地幔的交界處溫度就達1300度，而地核的溫度高達5000度，僅地球表層10公裏之間，就儲能1.5億艾瓦，相當於9950萬噸煤的能量，地熱的總量相當於全部儲煤的1.7億倍。地熱開采有采暖和發電兩種。
人類利用地熱起始於溫泉，冰島有40%的居民利用地熱取暖，在上個世紀的40年代，冰島首都實現了天然暖氣化，是世界上最清潔的城市。另外，意大利，美國等國家，其利用地熱發電以達相當可觀程度。菲律賓有12座活火山，他們正在進行溫火山發電的研製工作。
第三節人類環境保護
一、環境的意義
環境指以人類為中心的物質氛圍和境況。這種狹義的環境即是環境科學的研究對象。它包括人類生存的自然環境，也包括在自然背景基礎上經過人類活動加工改造過的人工自然界，因而是自然因素和社會因素的綜合。自然環境如大氣圈、水圈、岩石圈、生物圈。人工自然環境則包括城市、村落、工業交通、名勝古跡娛樂瀏覽區等。
環境的意義可以從自然和社會兩方麵來認識。從自然意義上說，人類是一定自然環境的產物，是環境發展，進化到一定階段的特定物質形態。在原始地球上不可能有人類生存，隻是在地球大氣、水、土壤、生物演化到適合人類生存的階段，作為最高智慧生物的人類才能形成和發展。人體須經常通過新陳代謝同周圍環境進行物質能量交換，才能正常生存，成長發育和遺傳。科學研究證明，人體的物質組成與環境的物質組成應當保持和諧平衡關係。這種平衡一旦遭到破壞，就會造成環境汙染，危僅人類的健康，影響人類的生活質量，成為一種社會問題。
環境的社會意義在於環境質量，它嚴重地影響著人類生活與社會發展。平衡和諧的環境有利於人的身心健康，有利於社會生產的發展。從本質上看，人類社會是自然性的，人類的生產和生活都以地球為基地，它們的運動，發展也和自然一樣有其客觀的，不以人的意誌為轉移的固有規律。在當代人對自然環境的依存性本質仍然是不變的。自然環境作為勞動的對象，是構成生產力的基本要素之一。它的優劣，多少製約著生產力的發展。因而它對社會生產力的水平，社會經濟結構和社會發展要產生重大影響。在農業社會，爭奪水源，土地和草場會成為重大曆史事件的原因。在工業社會，爭奪原料的市場，爭奪能源控製權的鬥爭往往是曆史事件背後的物資原因。在未來社會，爭奪信息優勢和信息控製權將具有關鍵性的意義。