《环境科学概论》课件能源与环境-7

1、能源与环境问题能源与资源能源的类型世界能源利用情况我国能利用情况能源开发、利用与环境洁净能源及其发展趋势 化石燃料与环境 核电与环境，风能与环境、水电与环境一、能源与资源- 1、概念资源指的是自然界中人类可以直接获得的用于生产和生活的物质 。能源是指可能为人类利用以获取有用能量的各种物质，象太阳能、风力、水力、蒸汽、化石燃料及核能、潮汐能等等均可称为能源。 2、能源的类型洁净能源与非洁净能源原生能源与次生能源矿物燃料非化石燃料能源类型二、世界能源情况世界能源的结构能源的分布能源的发展能源的消费 美国能源消耗结构中国能源消费结构世界能源的产生与发展 Primary energy shares 1

2、850 to 2100.三、我国能源情况主要类型及特征分布及产量消费情况发展情况我国能源的主要类型及构成2、分布情况煤炭（华北）石油（西部，东北已采空）天然气（西部）Distributing of coal fields in China3、产量情况煤炭: 2008年，28.9亿吨,2007年生产28亿吨，世界第一(2002)14亿吨,25亿吨(2006)石油：年产量1.5亿吨，世界第六水能：年平均发电量：1.92万亿千瓦小时， 世界第一核能：从无到有。如浙江秦山核电站、广东在亚湾核电站4、人均情况我国人均各种能量相当于美国的1/150相当于发达国家平均的1/10。比世界平均数低60%左右。5

3、 能源现状特征能源丰富，但人均消费量少能源构成较单一（主要以煤为主）污染严重（煤油）农村能源供应短缺6、能源发展特征50年代进口石油，60年代之后石油自给，70年代煤炭、原油和石油制品均有出口；以煤为主要能源，在今后相当长的时间内仍保持煤炭为主要能源的消费结构；（会造成污染严重、交通困难）农村居民生活所需能源以生物质能为主（破坏生态环境）；人均能耗低；四、能源利用与环境情况矿物燃料 (煤、石油、天然气）非化石燃料能源（水、潮汐、核能、地热能、太阳能、生物能、风能）1、化石燃烧的主要成分（1）煤煤的形成：形成于地质历史中，地表植物随地壳变动而被埋入地下，经过高温、高压作用，形成含碳丰富的可燃性岩

4、石。煤的成分：主要含有C、H、O、N、S、P和其它微量元素。（2）石油原油：是直接从油井中开采出来的一种裼色或黑色的流动或半流动的粘稠性可燃性矿物油，含气、原油和一部分蜡质或固体、半固体沥青物质。石油：原油及其加工所得的液体产品称为石油。石油的成分：石油流体部分主要是一些无色的轻质油和含有大量沥青质的黑色重油。它主要由CHOSN组成，还含有微量元素。石油环境问题石油具有比重小，容易开采，便于运输，发热量比煤炭高等优点，被当作重要能源广泛使用。但由于用量大、成分复杂，在石油的开采、炼制、贮运、使用的过程中，原油和各种石油剩品进入环境，造成污染。而陆地上的石油污染物最终随水流入大海，并和直接排入海

5、洋中的石油污染物以及大气中石油污染物注入海洋造成污染海洋。当前主要是石油对海洋的污染，已成为世界性的严重问题。（3）天然气天然气：是蕴藏在地层中较轻的碳氢化合物可燃气体。天然气储集在地下岩层的缝隙和孔隙之中，由钻井开采而得。主要成分：甲烷为主，其次是其它烷烃类，还含有N、H、CO2、H2S燃烧时放出各种有害气体2、化石燃料与环境勘探过程开采过程运输过程加工过程利用过程化石燃料的开采和使用带来的环境问题石油和天然气在开采使用全过程中的环境隐患（1）化石燃料与环境-勘探过程地震钻探主要是对土地和植被的影响（2）化石燃料与环境-开采过程土地的破坏生态环境的破坏矿井废水的排放工人身体的危害Mining

6、 (in the open air)表面开采的环境危害煤矿的表面开采使得含硫的酸性物质和有毒物质裸露地表，形成开采区的酸性环境，植物无法生长，地貌受到破坏，同时由于缺乏植被易造成山体滑坡。Mining（3）化石燃料与环境-运输和贮存过程增加运输负担贮存时自燃污染大气、风作用飞扬尘土污染大气、雨水淋滤污染土地及水体石油运输污染海洋多发生原油泄漏1989 Alaskan oil spill 美国历史上最大的海上原油泄漏事件，原油覆盖了数千平方公里的海面，并且污染了数百公里的海岸线。超过30000只海鸟和35005500只海獭受其影响而死亡，鲸类数量减少，鲑鱼的迁徙中断。（4）化石燃料与环境-加工过

7、程煤的液化释放气体污染大气煤的洗选水排放污染水体石油加工释放气体洗选过程（5）化石燃料与环境-利用过程燃烧过程中释放气体（影响全球变化、污染大气形成酸雨、热污染）灰渣污染土壤、淋滤作用、风的作用 Spontaneous combustion in Xinjiang provinceCoal and environmentClean combustion water vapour clouds billowing out of the two cooling towers soon dissipate(left), but are often mistakenly thought to be p

8、ollutants.（6）化石燃料发电与环境对大气的影响（烟尘中的有害物质、气体对、全球变暖的贡献）对水体的影响（灰中的有害物质）对土壤、生态的影响（烟、灰）热污染对人体的影响3、水力能水力资源是由河流的落差和流量大小来决定的。从能源本质上看，是利用水力资源的位能经转化产生电能的过程。优点：它不用燃料燃烧而发电，可减少环境污染；运行成本低、机电设备较简单、操作调节灵活。水力发电的环境问题对自然环境的破坏。水电站施工的影响使昔日绚丽风光的峡谷、崇山峻岭之中的森林，都将受到破坏，大坝修建后畜水淹没大量土地，会改变当地的自然景观和风景特征，淹没名胜古迹。对库区植物和动物生态系统的影响。施工将破坏大量

9、的植被，库区大面积植被将被淹没，尤其是珍稀植物、经济植物等的消失，森林覆盖率下降。进而影响动物生存，改变动物群落的关系；社会经济方面。水库修建土地淹没需要搬迁大量居民，会带来一系列经济和地方病等问题。对流入、流出水体的影响4 、核能与环境优点（1954年原苏联建造第一个） A核电站长期经济效益明显，比燃烧煤、石油的电站投入大，但其发电成本低。 B核工业电站相对安全可靠 C核电站对环境影响比燃烧煤、石油要小，它是洁净能源 D考虑化石燃料的枯竭及其综合利用价值，核燃料将成为今后的主要能源载体。 核能对环境的影响慢性辐照问题（核能发电在反应堆地区和燃料后处理车间都会向环境释放少量放射性，尽管量少，但

10、对人体也会有影响。）放射性废物（反应堆内由于需要换装燃料和清除放射性废物，在约每得停一次，此时，除释放出一定量的放射性外，还定期排出大量放射性废物。废物处理过程中会有大量放射性释放。反应堆的安全性（尽管安全，但仍有漏释现象）五、新能源太阳能生物能地热能风能核聚变能其它能1、意义伴随21世纪的到来，世界各国都面临着亟待解决的能源需求问题。寻找和开发利用清洁高效的可再生新能源，是解决未来能源问题的主要出路。在我国这样一个特殊的国情之下，制定出合理的新世纪能源开发利用规划已成为当务之急。2、新能源的特点21世纪的新能源，应具有无污染,清洁安全性强可再生实用性强 3、太阳能-特点1.太阳能是源源不断地

11、达到地球表面的，照射是均一的，对局部来说炮线又是很弱的，光必须集中在100-1000倍才有利用价值；2.受天气的影响。天气有晴阴，每年的照射率不是100%，必须有贮存热的办法；3.日光不是单色光，而是由多种波长不同的光组成的，研究对某一特定波长特效吸收面，可以提高热度和光电效应4.应用光电管和太阳能电池，可以把太阳能直接变成电能。太阳能-利用方式太阳能直接转换成热能 利用集热器将太阳能转换成热能，温度高低与材料有关。（太阳热水器）太阳能发电太阳能直接转换成化学能 光合作就是将其转换成化学能。“人工能量栽培场”4、生物能植物生长过程中吸收太阳能贮藏在体内，植物死后，在微生物作用下，有机质分解，产

12、生大量的能量，这种能量就是生物能。主要形式是沼气沼气主要成分是：CH4、CO2、N2等原料来源：人畜粪便、杂草、千杆、树叶、垃圾以及工农业生产的部分废料。产生：嫌气环境、沼气发酵池不漏气、不漏水、温度适宜，有微生物活动的条件。生物能特点生物能具备下列优点: * 提供低硫燃料； * 提供廉价能源(於某些条件下)； * 将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)； * 与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 至於其缺点有:*小规模利用； *植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物； *单位土地面的有机物能量偏低； *缺乏适合栽种植物的土地； *有机物的水分偏多(50%95%)。5、风能风能特点风能与其它能源相比，既有其明显的优点，又有其突出的局限性。风能具有四大优点和三大弱点。四大优点是：蕴量巨大； 可以再生； 分布广泛； 没有污染。 三大弱点是：1、密度低。这是风能的一个重要缺陷。由于风能来源于空气的流动，而空气的密度是很小的，因此风力的能量密度也很小，只有水力的1816。从下表可以看出，在各种能源中，风能的含能量是极低的，给其利用带来一定的困难。2、不稳定。由于气流瞬息万变，因此风的脉动、日变化、季变化以至年际的变化