一次能源利用过程中，产生大量的二氧化碳、二氧化硫、氮化物、悬浮颗粒物及多种芳香烃化合物，已对一些国家的城市造成了十分严重的污染。大气污染不仅导致生态的破坏，而且危害人体健康。欧盟由于大气污染造成的材料损坏、农作物和森林以及人体健康损失费用每年超过100 亿美元。中国仅大气污染造成的损失每年高达120亿元人民币。如果计算一次能源开采、运输和加工过程中的其他问题，则损失更为严重。
工业革命前，大气中的二氧化碳按体积计算是每100万大气单位中约有280个单位。之后，由于大量化石能源的燃烧，1988 年大气二氧化碳浓度已达到349个单位。如果大气中二氧化碳浓度增加1 倍， 全球平均表面温度将上升1.5~3℃ ，极地温度可能上升6～8℃。这样的温度可能导致海平面上升20～140 厘米，将对全球许多国家的经济、社会产生严重影响。
燃烧化石能源而产生的大量二氧化硫和氮化物等污染物通过空气传播，可在一定条件下形成大面积酸雨。酸雨会改变覆盖区的土壤性质，危害农作物和森林生态系统；改变湖泊水库的酸度，破坏水生生态系统；腐蚀材料和建筑物等，造成重大经济损失。酸雨还可导致地区气候改变，造成难以估量的后果。
人类发展核能技术，尽管对反应堆已有了一定的安全保障措施，但世界范围内的民用核能计划的实施， 已产生了上千吨的核废料。这些核废料的最终处理问题并没有完全解决，在数百年内仍将存在放射性危害。 2100433B
