能源科学技术的不断进步对于人类文明的进步和社会的发展是至关重要的。能源构成了人类社会活动的物质基础。从能源发展的历史看，人类对能源的利用大致可划分为5个阶段：即火的发现和利用；畜力、风力、水力等自然动力的利用；能源矿产的开发和热能的利用；电的发现及开发和利用；核能的发现和开发利用。前两个阶段的时间是相当长的，除了自然动力的利用，对于热能的利用主要是通过燃烧木柴来实现的。到18世纪，蒸汽机的出现对煤炭的需求大为增加，进而大大改变了能源生产和消费的结构。到19世纪下半叶，煤炭基本上取代了木柴而成为主要能源产品；也就在这时，电力技术的不断发展，电气工业的不断发展导致石油在能源工业中的比重不断加大。到1965年，石油首次超过煤炭的用量，并在能源结构中居重要地位，从此世界进入了“石油时代”。到1979年，在世界能源消耗中，石油占54％，煤炭占18％，天然气占18％，油气之和占到72％，这样就完成了由煤炭到石油的能源结构转换。然而，在能源利用的过程中，除了为人类的生产发展和生活改善带来了福音之外，也为人类的生存带来了一些问题，特别是对环境的破坏，对人类本身产生了不利的影响。
酸雨
所谓酸雨是指pH值小于5.6的降水。最早发现降水酸化现象的是英国化学家R.A.史密斯，他在《大气和雨水、化学气候的开端》（1872）一书中首次使用“酸雨”（AcidRain）的概念。20世纪中叶以来，人们发现，生态恶化与酸雨有一定的关系，而且环境监测表明，地球上大部分地区上空的云水正在变酸。因此，人们开始重视对酸雨的研究。
酸雨形成的原因既有自然的因素，又有人为的因素。自然因素有火山烟尘、动物和植物残体分解产生挥发性有机酸、植物孢子和花粉的散发等。人为因素比较复杂，像矿物燃料燃烧、矿石冶炼、农作物残体、农药和工业溶剂挥发、以及固体废弃物焚化等都能产生酸雨的成分。大气中引起酸雨的主要成分是二氧化硫和二氧化氮。二氧化硫和二氧化氮主要来源于煤炭和石油的燃烧，它们在空气中进一步氧化并溶解于水形成硫酸和硝酸。美国测定酸雨的成分中60％是硫酸，32％是硝酸，6％是盐酸，其余是碳酸和有机酸。从监测的情况来看，人类每年向大气层排放的二氧化硫达1亿吨，排放的二氧化氮为5000万吨。因此，酸雨基本上是人为造成的。
地球上酸雨大致分布在3个地区：英国、德国和法国等北欧酸雨区；美国和加拿大等北美酸雨区（这两个地区的面积为1000万平方千米）；20世纪70年代中期以来在我国一些地区形成了200万平方千米的酸雨区。由于酸雨降落时并没有国界的限制，因此酸雨会带来一些不愉快的政治和经济问题。
酸雨的危害是非常大的。它可以引起河流和湖泊的酸化，可以使土壤和河底的镉、铝、锌、铅、汞等有毒金属被酸溶解，对水生生物产生毒害作用。在酸雨区这样的湖泊是屡见不鲜的，例如，瑞典9万多个湖泊中有2万个遭到酸雨的危害，其中有4000个变成无鱼湖。挪威也有80％的河流与湖泊变成“死水”。美国和加拿大的酸雨也使许多湖泊变成“死水”，不仅许多水生生物基本绝迹，连一些浮游生物和水草、藻类也看不到了。
酸雨还对森林产生很大的危害，研究表明，酸雨对针叶林的破坏比对阔叶林的破坏还要大。在北美酸雨区已造成大片森林毁坏，德国、法国、瑞典、丹麦等国家已有700万公顷森林处于衰败之中。20世纪80年代初，我国的森林也受到酸雨的极大危害，四川和广西的冷杉林、马尾松林开始衰败，总面积已达10万公顷。
酸雨对暴露在空气中的建筑材料有强烈的腐蚀作用。世界上很多雕塑艺术品都遭到酸雨的破坏，现代设备也难逃厄运，电线、铁轨、桥梁、摩天大楼、汽车都遭到酸雨的侵蚀，为此造成的经济损失十分惊人。在中国，仅两广地区因酸雨造成的直接经济损失就达几亿元。
酸雨的危害还远不止于此，如果我们不赶快行动起来，酸雨造成的危害会更大，而且这种情况会延续到21世纪中叶。
温室效应
所谓温室，是一种透明的玻璃大房子，它吸收透过玻璃窗的阳光，并阻止热辐射从玻璃窗外逸。这使室内温度比室外温度高出很多。温室对农业蔬菜（塑料大棚）生产产生了重要作用。
对于地球来说，包裹地球的大气层与温室的玻璃作用相似。阳光透过大气层到达地球表面，但大气层同时也阻碍热能向外散发，保持了地球表面的气温。这种效应同温室的情况差不多，因此被称作“温室效应”。产生温室效应的气体成分主要是：二氧化碳、甲烷、氮氧化物、臭氧和氟氯烃等，这些气体也就被称作“温室气体”。
温室气体中的二氧化碳在大气层中的含量将直接影响全球的气温。有人估计，如果将二氧化碳从大气中除去，全球的年平均温度就下降32℃。这就是说，地球将是一个“冰球”了。
100年前，大气层中二氧化碳的含量一直是稳定的。这时人类开始使用汽车、飞机、各种燃具以及工厂中的大量设备，进而人类开始大量使用煤炭和石油，到现在，人类因此向大气层排放了3600亿吨的二氧化碳，并使大气层中的二氧化碳含量提高了10％。现在的二氧化碳排放速度加快了，估计再过20年，大气层中二氧化碳含量就增加10％；接着，再过10年二氧化碳的含量就会增加10％。按照这样的速度增加，在未来不到50年的时间，二氧化碳的含量就要增加1倍。
除了二氧化碳，甲烷气也是一种重要的“温室气体”。它是天然气、沼气和煤气的主要成分。虽然它没有二氧化碳气那样多，但它的“温室”效果却是二氧化碳的20～60倍。
造成“温室效应”的重要原因还有人类的其他活动。这主要是砍伐森林的活动。绿色植物可以通过光合作用消耗二氧化碳，人类的砍伐活动使森林面积大为减少，进而使二氧化碳的浓度大为升高。专家警告，到2057年，世界上的热带雨林可能基本消失。这样，在100～150年的时间内，大气层中二氧化碳将显著增加，“温室效应”的效果会更加明显，地球气温的升高将是不可避免的。
全球气温的升高，由于非洲的森林消失了，沙漠面积迅速扩大，旱灾将在许多地区发生。热带流行的疟疾和寄生虫病也会向北方蔓延。欧洲的积雪也全部消失。更为严重的是海平面大幅升高，这是“温室效应”的一个必然结果。
“温室效应”将导致全球变暖，南极、北极和一些高山积雪冰川融化，水流向大海，使海平面升高。估计到21世纪中叶，地球表面的温度每上升1.5℃～4.5℃，海平面将上升0.2～1.6米。这将产生灾难性的后果，特别是一些沿海大城市将消失，如我国的上海、意大利的威尼斯、美国的纽约、泰国的曼谷将被淹没；甚至一些国家和地区也难逃厄运，如地势低洼的孟加拉国和荷兰就将遭灭顶之灾。大片陆地将被淹没，世界上5000万人口将无家可归，而沦为“生态难民”。几个世纪之后又会怎么样呢？艺术家的想象是：
“未来的某一天，由于接连好几个世纪的全球气温的不断上升，南极和北极的冰雪都融化了。水面不断地提高，原先的大陆和岛屿相继被汪洋大海吞没。陆上的生物几乎完全消失了。新出现的半人半鱼的统治生物在马里纳的领导下，与海盗斯摩克斯正在为泥土、淡水展开疯狂而惨烈的争斗……”
这是好莱坞投资2亿美元的科幻影片《未来水世界》中的场面。尽管内容是虚构的，但它所展示的全球气候变暖的后果的确是发人深省的。
社会经济的发展是依赖于能源发展的，但地球上的能源是有限的，无限制地使用是不可能的，有限制地使用也迟早要消耗尽。因此节约能源是人类自己的责任。这也是可持续发展所要求的。
