水力發(fā)電是目前第一大可再生能源，是世界上許多地區(qū)的重要電力來源，約占世界電力的24%。巴西和挪威幾乎完全依賴水力發(fā)電。在加拿大，60%的電力來自水力發(fā)電。在美國，2603座大壩生產(chǎn)7.3%的電力，其中幾乎一半是在華盛頓、加利福尼亞和俄勒岡州。

使用水力發(fā)電引發(fā)了兩個(gè)相互對(duì)立的環(huán)境問題: 雖然水力發(fā)電是可再生的，溫室氣體排放量比化石燃料低，但它對(duì)環(huán)境的影響是對(duì)本土土地和野生動(dòng)物棲息地的造成破壞。要應(yīng)對(duì)氣候變化和生物多樣性喪失這兩大危機(jī)，就必須在這些關(guān)切之間找到適當(dāng)?shù)钠胶狻?/span>

01 水力是如何發(fā)電的？

水力發(fā)電涉及用水來激活運(yùn)動(dòng)部件，這些部件反過來可能運(yùn)行磨坊、灌溉系統(tǒng)或渦輪機(jī)來發(fā)電。最常見的是，當(dāng)水被大壩截住，然后通過連接到發(fā)電發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)來發(fā)電。然后，水被釋放到大壩下面的河流中。罕見的流水式水力發(fā)電廠也有水壩，但后面沒有水庫。相反，渦輪機(jī)是由流經(jīng)它們的河水以自然流速移動(dòng)的。

最終，水力發(fā)電依靠自然水循環(huán)來補(bǔ)充水庫或河流，使水力發(fā)電成為一種可再生過程，幾乎不需要化石燃料的投入。化石燃料的消耗與許多環(huán)境問題有關(guān): 例如，從瀝青砂中提取石油會(huì)產(chǎn)生空氣污染;水力壓裂法開采天然氣會(huì)造成水污染; 燃燒化石燃料會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致氣候變化的溫室氣體排放。

02 水電的好處

水電站提供的大量相對(duì)可靠的電力，它的主要好處是這些電力既可再生又低碳排放。

1）清潔的可再生電力

水力發(fā)電是可再生能源?？v觀水電從建壩到用電的整個(gè)生命周期，水電產(chǎn)生的溫室氣體排放量大約是化石燃料的五分之一。 水電可能隨季節(jié)變化，但它的間歇性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于太陽能和風(fēng)能，預(yù)計(jì)在可預(yù)見的未來，它將作為清潔、可再生能源的可靠來源發(fā)揮重要作用。

2）有助于減少能源對(duì)外依賴

作為能源組合的一部分，使用水力發(fā)電意味著更多地依賴國內(nèi)能源，而不是在環(huán)境法規(guī)不那么嚴(yán)格的海外地區(qū)開采化石燃料。

3）防洪作用

水庫水位可以在預(yù)計(jì)暴雨或融雪的情況下降低，緩沖危險(xiǎn)水位下游的社區(qū)。

4）發(fā)展旅游業(yè)

大型水庫常用于釣魚和劃船等娛樂活動(dòng)，最大的水壩還通過旅游業(yè)為當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)帶來收入。例如中國杭州的新安江水庫已成為當(dāng)?shù)刂娘L(fēng)景區(qū)（千島湖）。

03 水電的環(huán)境成本

然而，像所有能源一樣，無論是否可再生，水力發(fā)電都有環(huán)境成本。隨著應(yīng)對(duì)氣候變化的需要使水力發(fā)電越來越有吸引力，權(quán)衡環(huán)境成本和效益對(duì)于確定水力發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中的未來角色至關(guān)重要。

1）破壞土著家園

沒有什么比失去祖?zhèn)鞯募覉@對(duì)環(huán)境的破壞更大了。從環(huán)境正義的角度來看，水電大壩長期以來一直被世界各地的許多土著人民視為對(duì)他們的土地和文化的殖民，“因?yàn)樗婍?xiàng)目經(jīng)常涉及土著人民被迫離開家園。保護(hù)土著土地不僅是一個(gè)人權(quán)問題，也是一個(gè)環(huán)境問題，因?yàn)橥林嗣裾疹欀澜缟?0%的生物多樣性。

正如出席在蘇格蘭格拉斯哥舉行的COP26峰會(huì)的代表們所證實(shí)的那樣，尊重土著人民的土地權(quán)對(duì)于保護(hù)土著知識(shí)和土著環(huán)境管理實(shí)踐至關(guān)重要。保護(hù)土著人民的權(quán)利是環(huán)境保護(hù)的核心，而不是與環(huán)境保護(hù)無關(guān)的。

2) 阻礙魚類洄游

許多洄游魚類在河流中游來游去完成它們的生命周期。溯河洄游的魚類，如鮭魚、鰣魚或大西洋鱘魚，游到上游產(chǎn)卵，幼魚游到下游到達(dá)大海。像美洲鰻魚這樣的下游魚類生活在河流中，直到它們游到海洋中繁殖，幼鰻在孵化后回到淡水中。水壩顯然阻擋了這些魚的通道。一些水壩配備了魚梯或其他設(shè)備，讓它們安全通過。這些結(jié)構(gòu)的效果各不相同。

3) 洪水狀況的變化

大壩可以緩沖春季暴雨融化后突然出現(xiàn)的大量水。這對(duì)下游社區(qū)來說可能是一件好事(見下文的好處)，但它也使河流失去了定期涌入的沉積物和自然高流量，從而更新了水生生物的棲息地。為了重建這些生態(tài)過程，美國當(dāng)局定期向科羅拉多河釋放大量的水，這對(duì)河邊的原生植被產(chǎn)生了積極的影響。

4）下游影響

根據(jù)大壩的設(shè)計(jì)，向下游釋放的水通常來自水庫較深的部分。因此，排出的水全年的溫度都很低。這對(duì)適應(yīng)水溫大范圍季節(jié)性變化的水生生物產(chǎn)生了負(fù)面影響。同樣地，大壩截住了來自分解植被或附近農(nóng)田的營養(yǎng)物質(zhì)，減少了下游的營養(yǎng)負(fù)荷，影響了河流和河岸生態(tài)系統(tǒng)。排出的水中含氧量低會(huì)殺死下游的水生生物，但在排水口向水中混合空氣可以緩解這一問題。

5）汞污染

汞沉積在燃煤發(fā)電廠下風(fēng)處的植被上。當(dāng)新的水庫形成時(shí)，在現(xiàn)在被淹沒的植被中發(fā)現(xiàn)的汞被釋放出來，并被細(xì)菌轉(zhuǎn)化為甲基汞。隨著甲基汞在食物鏈上的移動(dòng)(這個(gè)過程被稱為生物放大)，它的濃度會(huì)越來越高。食用掠食性魚類的消費(fèi)者，包括人類，就會(huì)暴露在危險(xiǎn)濃度的有毒化合物中。例如，在加拿大拉布拉多的馬斯克拉特瀑布大壩下游，汞含量正迫使當(dāng)?shù)匾蚣~特人社區(qū)放棄傳統(tǒng)習(xí)俗。

6）水庫蒸發(fā)

水庫增加了河流的表面積，從而增加了蒸發(fā)的水量。在炎熱、陽光充足的地區(qū)，損失是驚人的: 水庫蒸發(fā)損失的水比家庭消費(fèi)的水還要多。當(dāng)水蒸發(fā)時(shí)，溶解的鹽被留下來，增加了下游的鹽度水平，傷害了水生生物。

7）氣候變化帶來的威脅

蒸發(fā)的增加也使水庫受到氣候變化的巨大損失。干旱是地球氣溫上升的一個(gè)主要因素，因?yàn)樵?jīng)擁有足夠水力發(fā)電降雨量的地區(qū)越來越多地面臨大壩水位低和發(fā)電損失的問題。2021年，美國西部的歷史性干旱大大降低了水電大壩后面的水庫水位。在加州，奧羅維爾大壩的容量下降到正常容量的24%。水力發(fā)電量的下降迫使加州公用事業(yè)公司增加天然氣發(fā)電量，進(jìn)一步加劇了全球變暖。

8）甲烷排放

困在水電大壩后面的營養(yǎng)物質(zhì)被藻類和微生物消耗掉，從而釋放出大量的甲烷，這是一種強(qiáng)大的溫室氣體。在新建的水力發(fā)電項(xiàng)目中尤其如此，因?yàn)樵诖髩蔚氖褂脡勖黾?，甲烷排放量?huì)減少

04 水力發(fā)電的未來

雖然建造大型水電站的鼎盛時(shí)期可以追溯到20世紀(jì)30年代和40年代，但水力發(fā)電在發(fā)展中國家正在擴(kuò)大。水力發(fā)電的未來將包括新的建設(shè)、大壩拆除、升級(jí)，以及更清潔的替代成本的下降。

1）水壩拆除

在美國，上世紀(jì)70年代之前建造的大壩中，有一半以上已經(jīng)達(dá)到或超過了它們50年的預(yù)期壽命，這是該國正在老化的基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。隨著老水壩的經(jīng)濟(jì)效益下降，而環(huán)境成本上升，大壩退役和拆除的數(shù)量也在增加。拆除大壩雖然不常見，但已經(jīng)成為棲息地的成功案例，洄游魚類種群迅速恢復(fù)。

2）改造升級(jí)現(xiàn)有水壩

提高現(xiàn)有水電大壩的效率和重新利用現(xiàn)有非水電大壩是在不增加其環(huán)境影響(盡管也不會(huì)減少)的情況下擴(kuò)大水電發(fā)電的兩種方法。在一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目中，美國能源部的水力發(fā)電項(xiàng)目提高了三座水力發(fā)電廠的效率，每年為當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)增加了3000多兆瓦時(shí)的電力。當(dāng)今世界上用于發(fā)電的大壩不超過10%。將它們重新用于發(fā)電，估計(jì)可以提供目前全球9%的額外水力發(fā)電

3）清潔能源的替代

評(píng)估水電對(duì)環(huán)境的影響不僅包括將其與化石燃料進(jìn)行比較，還包括將其與化石燃料影響較小的清潔能源替代品進(jìn)行比較。任何形式的電力生產(chǎn)都有負(fù)面影響，但水力發(fā)電的溫室氣體排放量大約是核能、太陽能和風(fēng)能的十倍。

最近的一項(xiàng)研究估計(jì)，太陽能光伏板所產(chǎn)生的電量可以相當(dāng)于所有2,603座水電站所產(chǎn)生的電量，這些水電站水庫面積占美國現(xiàn)有水庫面積的八分之一。用太陽能光伏取代這些大壩，87%的土地將回歸野生動(dòng)物，而剩下的13%可以支持太陽能發(fā)電。

資料來源

https://www.treehugger.com/environmental-costs-of-hydroelectricity-1204183