能源与节能技术-绪论1-1能量与能源

能源与节能技术王晓墨wxm_hust@263.net课程内容：

能源的基础知识

能源转换

常规能源

新能源

节能技术第一章绪论能量与能源能源在社会可持续发展中的作用世界能源资源与能源消耗我国能源形式第一节能量与能源一、能量构成世界的三大基础是物质、能量和信息世界由物质构成能量是物质的属性信息是客观事物和主观认识相结合的产物宇宙间一切运动着的物体都有能量的存在和转化。人类一切活动都与能量及其使用紧密相关。所谓能量，广义地说，就是“产生某种效果（变化）的能力”。反过来说，产生某种效果（变化）的过程必然伴随着能量的消耗或转化。

科学史观还认为，物质是某种既定的东西，既不能被创造也不能被消灭，因此作为物质属性的能量也一样不能创造和消灭。能量和物质质量之间的关系是爱因斯坦于1922年揭示的，即E=mc2

Einstein爱因斯坦阿尔贝特,1879-1955,德裔美国理论物理学家,他创立的狭义和广义相对论使现代关于空间和时间性质的想法发生突破性进展,并给原子能的利用提供了理论基础,因其对光电效应的解释获1921年诺贝尔奖二、能量的形式作为一个哲学上的概念，能量是一切物质运动、变化和相互作用的度量。具体而言，能量反映了一个由诸多物质构成的系统同外界交换功和热的能力的大小。利用能量从实质上讲就是利用自然界的某一自发变化的过程来推动另一人为的过程。能量利用的优劣，利用效率的高低与具体过程密切相关。

到目前为止，人类所认识的能量有机械能热能电能辐射能化学能核能1.机械能机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相关的能量，前者称之为动能，后者称之为势能。它们都是人类最早认识的能量形式。动能是指系统（或物体）由于作机械运动而具有的作功能力1.机械能势能与物体的状态有关。重力势能：受重力作用的物体因其位置高度不同而具有弹性势能：物体由于弹性变形而具有的作功本领表面能：即不同类物质或同类物质不同相的分界面上，由于表面张力的存在而具有的作功能力2.热能热能是能量的一种基本形式，所有其它形式的能量都可以完全转换为热能，而且绝大多数的一次能源都是首先经过热能形式而被利用的，因此热能在能量利用中有重要意义。构成物质的微观分子运动的动能和势能总和称之为热能。这种能量的宏观表现是温度的高低，它反映了分子运动的激烈程度。3.电能电能是和电子流动与积累有关的一种能量，通常是由电池中的化学能转换而来，或是通过发电机由机械能转换得到；反之电能也可以通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。

4.辐射能辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。物体会因各种原因发出辐射能。其中从能量利用的角度而言，因热的原因而发出的辐射能（又称热辐射能）是最有意义的，例如地球表面所接受的太阳能就是最重要的热辐射能。5.化学能化学能是物质结构能的一种，即原子核外进行化学变化时放出的能量。按化学热力学定义，物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能成为化学能。人类利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素正是煤、石油、天然气、薪柴等燃料中最主要的可燃元素。燃料燃烧时的化学能通常用燃料的发热值表示。6.核能核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。轻质量的原子核（氘、氚等）和重质量的原子核（铀等）其核子之间的结合力比中等质量原子核的结合力小，这两类原子核在一定的条件下可以通过核聚变和核裂变转变为在自然界更稳定的中等质量原子核，同时释放出巨大的结合能。

三、能源的分类《大英百科全书》对能源的解释为“能源是一个包括所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类采用适当的转换手段，给人类自己提供所需的能量”。在现代汉语辞典中，对能源的注解是“能产生能量的物质，如燃料、水力、风力等”。能源：凡是能直接或者经过转换而获取某种能量的自然资源统称为能源按地球上的能量来源分：地球本身蕴藏的能源：核能、地热能来自地球外天体的能源：宇宙射线、太阳能以及由太阳能引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用、化石燃料地球与其它天体相互作用的能源：潮汐能按被利用的程度分常规能源：开发利用时间长、技术成熟、能大量生产并广泛使用，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料，水能等新能源：开发利用较少或正在研究开发之中，太阳能、地热能、潮汐能、生物质能，核能按获得的方法分一次能源，即可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能等二次能源，即由一次能源直接或间接转换而来的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源。按能否再生分可再生能源，即不会随它本身的转化或人类的利用而日益减少，如水能、风能、潮汐能、太阳能等；非再生能源，它随人类的利用而越来越少，如石油、煤、天然气、核燃料等。按能源本身性质分：含能体能源，如石油、煤、天然气、地热、氢等，它们可以直接储存；过程性能源，它们无法直接储存，如水能、风能、潮汐能、电能等。按对环境的污染情况分清洁能源，即对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、水能、海洋能等；非清洁能源，即对环境污染较大的能源，如煤、石油等。四、能量的转换能量形态上的转换，如燃料的化学能通过燃烧转换成热能，热能通过热机再转换成机械能等能量在空间上的转移，即能量的传输能量在时间上的转移，即能量的储存

五、能源的评价储量储能的可能性与供能的连续性能量密度开发费用和利用能源的设备费用运输费用与损耗能源的品位对环境的影响

几种能源的能量密度

能源类别能量密度风能（风速3m/s）水能（流速3m/s）波浪能（波高2m）

潮汐能（潮差10m）0.02（千瓦/m2）20（千瓦/m2）30（千瓦/m2）100（千瓦/m2）太阳能（晴天平均）太阳能（昼夜平均）1（千瓦/m2）0.16（千瓦/m2）天然铀铀235（核裂变）氘（核聚变）氢甲烷汽油5.0×108(kJ/kg)

7.0×1010(kJ/kg)3.5×1011(kJ/kg)1.2×105(kJ/kg)5.0×104(kJ/kg)4.4×104(kJ/kg)能量传递过程的特点能量传递是有条件的，即在有能量密度差的条件下，能量总是从能量密度大的物质或能量集中的地方，向能量密度小的物质或地方传递；总是从集中到分散并逐步达到平衡。六、能量的传递

能量传递遵循一定的规律，即能量传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的阻力。能量的传递，包括转移与转换两种形式。转移是某种形态的能，从一地到另一地，从一物到另一物；转换则是由一种形态变为另一形态。能量传递的途径基本有两条：由物质交换和质量迁移而携带的能量称为携带能，在体系边界面上的能量交换称为交换能。在体系边界面上的能量交换，通常主要以两种方法进行：传热——有温差引起的能量交换，这是能量传递的微观形式；作功——由非温差引起的能量交换，这是能量传递的宏观形式。通过能量交换而实现的能量传递，即传热和作功，其具体方式为：传热的三种基本方式是热传导、热对流和热辐射；作功（这里指机械功）的三种基本方式是容积功、转动轴功和流动功（推动功）。能量传递的结果主要体现在两方面，即能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向。能量传递的最终去向通常只有两条：或转移到产品，或散失于环境，包括直接损失和用于过程后再进入环境这两种情况。能量传递的实质实际上就是能量利用的实质。如果把产品的使用也包括在内，能量的最终去向只能是唯一的，即最终进入环境。第二节能源在社会可持续发展中的作用一、可持续发展的概念1992年6月在巴西里约热内卢召开了联合国环境与发展大会（UNConferenceonEnvironmentandDevelopment）第一次正式提出了可持续发展的思想可持续发展是有其深刻内涵的，它表现在以下四方面：“发展”是大前提；“协调性”是核心；“公平性”是关键；“科学技术进步”是必要保证。二、能源更迭与社会发展人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。(1)火的发现和利用(2)畜力、风力、水力等自然动力的利用(3)化石燃料的开发和热的利用(4)电的发现及开发利用(5)原子核能的发现及开发利用人类社会已经历了三个能源时期：薪柴时期；煤炭时期；石油时期。薪柴时期以薪柴、秸秆和动物的排泄物为燃料，同时以人力、畜力和一小部分简单的风力和水力机械作动力。生产和生活水平都极低煤炭时期先是蒸气机成为生产的主要动力，19世纪末，电力开始进入社会的各个领域，工业迅速发展人类的生活水平和文化水平也有极大的提高石油时期以石油和天然气为主要能源各类交通工具迅猛发展创造了人类历史上空前的物质文明21世界，清洁能源时代20世纪世界能源回眸

1900英国帕森斯制成1000kW、50Hz汽轮发电机组。190312月27日，美国莱特兄弟制造的世界第一架飞机试飞成功。1904意大利试验地热发电成功。1905爱因斯坦发表狭义相对论。1906美国休利特和巴克发明悬式绝缘子，使输电电压由60kV提高到110kV。1908美国建成世界第一条110kV输电线路。德国哈伯发明合成氨生产工艺。

1910电动洗衣机和电灶部问世。1911美国标准石油公司（当时控制65%的炼油业务）被强令解散，分解成34家公司。1912德国建成世界第一座潮汐电站。1913亨利·福特安装世界第一条工业生产流水线，大批量生产T型汽车。美国布尔公司制出第一台轻便拖拉机。1915世界第一艘航空母舰在英国海军服役，满载排水量2万t。目前，美国航母舰队一天耗油160万升。1916坦克出现在欧洲战场。美国现有的M-1主战坦克每小时耗油1110升。1920前苏联建成第一座热电站。1923美国建成世界第一条220kV输电线路。1925美国制成世界第一台100MW汽轮发电机组。1926英国贝尔德发明黑白电视机。1927美国伯泽发明电冰箱。德国建成世界第一座煤炭液化厂。 1929美国建成第一座抽水蓄能电站，7000kW。1930家用空调器问世。德国克劳德发明荧光灯。1933美国成立田纳西河流域管理局（TVA），促进流域内资源的综合规划和开发利用。前苏联建成世界第一座试验性煤炭地下气化站。1934德国建成世界第一条高速公路，科隆波恩。

1936英国发明雷达。1937美国建成世界第一条287kV超高压交流输电线路。1939德国喷气式飞机试飞成功。美国F-15喷气式战斗机每分钟耗油910升。1940美国制成彩色电视机。19424月26日，中国本溪煤矿发生瓦斯大爆炸，死亡1527人，是世界最严重的煤矿事故。12月，美国建成世界第一座热中子核反应堆。

1943美国建成大口径原油管道，总长2018km，直径610mm，日输送能力47700m3。5～10月，发生洛杉矶光化学烟雾事件，大多数居民患病，65岁以上老人死亡400人。1945美国制成世界第一台电子计算机。1947贝尔实验室发明晶体管。1948在沙特阿拉伯发现世界最大油田盖瓦尔油田，原始储量430亿t。美国卡尔森发明静电复印机。1951法、德、意、荷、比、卢成立欧洲煤钢共同体。195212月，发生伦敦烟雾事件，5天内死亡4000人。1954前苏联建成世界第一座试验核电站，5MW。美国建成世界第一艘核潜艇。贝尔实验室发明单晶硅光伏电池。英国装备世界第一个综合机械化采煤工作面。美国制成第一台晶体管收音机。1957年美国安装第一台超临界火力发电机组，125MW。美国建第一条输煤管道，长173km，管径273mm，年输送能力130万t。1958中国发现大庆油田，该油田为世界特大型油田之一。1957年发现北海油气区，该油气区石油储量220亿桶，天然气储量3.4万亿m3。美国建成第一艘LNG船，载重1.2万t，储罐液面温度-162.5℃。前苏联首创快中子增殖反应堆。英国培根制成大功率燃料电池（5kW），改进型用于阿波罗飞船。1960成立OPEC。美国首创磁浮列车。美国梅曼制成第一台激光器。1966石油在世界一次能源构成中超过煤炭居第一位。俄罗斯西西伯利亚发现世界最大气田乌连戈伊气田，可采储量超过8万亿m3。1969美国国防部建成因特网。前苏联首次试验受控核聚变。1970法国制成世界第一台燃气、蒸汽联合循环发电机组。1972前苏联向东欧5国输油的友谊输油管线建成，总长10000km，管径1220.820mm，年输送能力1亿t。1973第一次石油危机爆发，油价从每桶3美元上涨到12美元。美国制造的世界最大火电机组（1300MW）投入运行。1963七大跨国石油公司（七姊妹）控制资本主义国家原油生产的82%，炼油能力的65%，石油贸易量的62%。1964世界第一条高速铁路日本东京至大阪建成运营，时速210km1975巴西甘蔗制乙醇计划启动，这是世界最大的生物质能商业利用计划，目前年产乙醇120亿升。1976发达国家成立国际能源机构（IEA），对石油危机采取共同行动。1977芝加哥安装世界第一条光缆。1978年3月，阿摩柯卡的斯油轮在法国布列塔尼半岛海上触礁泄漏，22万t原油入海。1979年3月28日，美国三哩岛核电站反应堆严重失水导致放射性泄漏。夏威夷建成世界第一座海水温差发电站，50kW,从900m深处抽取4.4～7.2℃的海水冷却氨。1980年第二次石油危机爆发，油价从每桶13美元上涨到34美元。1981年8月，联合国新能源和可再生能源会议通过决议内罗毕行动纲领，推进新能源和可再生能源开发利用。1982年美国和加拿大共建的阿拉斯加输气管道建成，总长7764km，最大管径1420mm，年输气能力300亿m3。1985年英国科学家发现南极上空存在臭氧洞。英国建成世界第一座垃圾电站。1986年4月26日，乌克兰切尔诺贝利核电站4号反应堆机房爆炸。美国洁净煤技术计划启动，到1999年3月已投入56.7亿美元。1987年联合国环境计划署通过保护臭氧层的蒙特利尔议定书。1988年联合国成立政府间气候变化专门委员会（IPCC），讨论全球气候变化问题。1989年3月24日，埃克森瓦尔迪兹油轮泄漏，漏油26.2万桶，环境损失30亿美元。7月，美国B-2隐身轰炸机试飞成功，该机每小时耗9500kg1990年世界能源委员会成立（其前身为1924年成立的世界动力会议，1968年改名为世界能源会议）。美国建成世界第一条±750kV超高压直流输电线路400km,6000MW。前苏联建成世界第一条特高压输电线路,1150kV,1936km,5000MW。1991年世界最大水电站——巴西/巴拉圭的伊泰普水电站建成，12600MW。美国防止污染的大规模创新计划——绿色照明计划启动。1992年6月，联合国环境与发展大会在巴西里约热内卢召开。中国煤产量居世界第一位。1993年欧洲开始建立开放的、有竞争性的统一能源市场。日本新日光计划启动，研究开发洁净能源，1993～2020年预算15500亿日元。1994年美国政府把因特网推向全球。因特网的普及促使美国单位产值能耗下降率大幅提高。1996年中国成为世界最大产钢国。1997年12月，气候变化框架条约缔约国第3次会议通过京都气候变化议定书，21个国家承诺到2008～2012年温室气体排放量平均比1990年减少4%。亚洲金融危机对全球石油需求产生重大影响。1998年8月11日，英国石油公司（BP）与AMOCO石油公司合并，成为世界第3大石油公司，交易金额540亿美元。12月1日，世界最大石油公司埃克森公司以770亿美元并购美国第二大石油公司美孚石油公司。世界风力发电装机容量突破1000万kW，达1015万kW。世界最大燃气联合循环电站——香港龙鼓滩电站（8×320MW）一期工程（6×320MW）建成投产。1999年2月，OPEC原油平均价格跌到每桶10美元以下（9.96美元）。4月，BPAmoco以266亿美元收购美国阿科石油公司，成为世界第二大石油公司。三、能源与国民经济能源是发展社会生产和提高人民生活水平的重要物质基础，是推动国民经济发展的强大动力。世界各国经济发展的实践证明，在经济正常发展的情况下，能源消耗总量和能源消耗增长速度与国民经济生产总值和国民经济生产总值增长率成正比例关系。能源消费弹性系数＝人均能耗：一个国家每年每人的平均能耗。四、能源与人民生活人们的日常生活处处离不开能源，不仅是衣、食、住、行，而且文化娱乐、医疗卫生都与能源密切相关。随着生活水平的提高，所需的能源也愈多。因此从一个国家人民的能耗量就可以看出一个国家人民的生活水平。例如生活最富裕的北美地区比贫穷的南亚地区每年每人的平均能耗要高出55倍。世界银行1997年出版的世界发展报告统计，1994年高收入国家人均能耗5.006吨标准油，中等收入国家为1.475吨标准油，低收入国家0.369吨标准油，世界平均数量为1.433吨标准油；而我国为0.664吨标准油，为高收入国家的13.3％，中等收入国家的46％，不足世界平均数的一半。而据1998年的统计数据，世界人均能源消费量为1.47吨标准油，其中美国人均消费8.07吨标准油，英国人均消费3.94吨标准油；在亚洲，新加坡的人均消费水平最高，为7.68吨标准油，日本为4.04吨标准油。五、能源与环境联合国最新公布的研究结果显示，在过去30年中，虽然国际社会在环保领域取得了一定成绩，但全球整体环境状况持续恶化。国际社会普遍认为，贫困和过渡消费导致人类无节制地开发和破坏自然资源，这是造成环境恶化的罪魁祸首

全球环境恶化主要表现在大气和江海污染加剧、大面积土地退化、森林面积急剧减少、淡水资源日益短缺、大气层臭氧空洞扩大、生物多样化受到威胁等多方面，同时温室气体的过量排放导致全球气候变暖，使自然灾害发生的频率和烈度大幅增加。

每天进入大气层的二氧化碳高达5600万吨；每天有5.5万公顷的森林被毁，161平方公里土地荒漠化。每天有14万辆新汽车驶上公路，并排放出各种废气；此外还有1.2万桶的石油泻漏入海洋。每分钟就有40公顷的耕地消失，有85万吨污水排入江河大海，有7种新物质被合成（它们中有些是不能被自然降解的），有28人死于环境污染。人口仅占世界1/4的发达国家消耗的能源占世界能源总消耗量的3/4,木材的85%，钢材的72%。过去20年，世界能源消耗增长了50%；而海洋渔业资源却减少了1/4以上。据美国矿产局估计，按1990年的生产速度，现已探明储量的矿产资源中，世界黄金储备只够用24年，水银为40年，锡为28年，锌为40年，钢为65年，铝为35年。我国现有荒漠化土地面积267.4万多平方公里，占国土总面积的27.9％，而且每年仍在增加1万多平方公里我国18个省的471个县，近4亿人口的耕地和家园正受到不同程度的荒漠化威胁我国目前的废水排放总量为439.5亿吨，超过环境容量的82％；我国七大江河水系，劣五类水质占40.9％我国600多座城市中有400多座供水不足，其中100多个城市严重缺水我国尚有3.6亿农村人口喝不上符合卫生标准的水我国废气中二氧化硫排放量为1927万吨，烟尘排放量为1013万吨，工业粉尘排放量为941万吨，人民身体健康受到严重损害。

世界十大严重污染城市中国占：个7严重局面!因二氧化硫排放每年经济损失1126亿元(世界银行统计超过5000亿元)占全国排放比例：燃煤污染物SO2－85%CO2－85%NOx－60%粉尘－70%我国的污染现状我国城市空气污染综合指数的比较我国城市空气质量达标情况对比

我国城市空气中主要污染物浓度变化趋势

我国大气SO2浓度最高的城市状况

中日两国部分城市SO2浓度比较年万吨SO2我国SO2可能排放情况的预测能源对环境的污染主要表现在：温室效应酸雨破坏臭氧层热污染放射性污染等温室效应最近几十年来，地球日益变暖。地球为什么会变暖？这是由于人类大量使用能源而放出的热量使地球变暖的吗？人类一年使用的全部能源＝80亿t石油＝331016kJ如果把这些热量全部用于加热海洋，仅仅可以使海水温度上升610-5℃，即加热一万年，海水温度也只上升到1℃。人类使用能源一天所放出的热量＝0.11016kJ；地球一天从太阳获得的热量＝15001016kJ.太阳射向地球的光约1/3被云层、冰粒和空气分子反射回去；约25％穿过大气层时暂时被大气吸收起到增温作用，但以后又返回到太空；其余的大约37％则被地球表面吸收。这些被吸收的太阳辐射能大部分在晚间又重新发射到天空。如果这部分热量遇到了阻碍，不能全部被反射出去，地球表面的温度就会增加。TheroleofanatmosphereSunlightontheMoon215ºFdaytime-243ºFnighttimeSunlightontheEarth134ºF

DeathValley,July10,1913-129ºFAntarctica,July21,1983WithnoatmospheretheEarth’save.temperaturewouldbe-27ºEarth’sAtmosphereIscapableofquicklymovinganddistributingmassandheatoverlargedistances.IsanefficientcommunicatorDirectlyaffectslifeonEarthbysupplyingthegasesfortherespirationofvegetationandanimals.Andbymovingwaterfromoceanstoland.StructureoftheAtmosphereAsyougoup..Chemicalcompositionchanges.TemperaturechangesPressurechanges90%ofmassisinfirst40km!CompositionoftheAtmosphereNitrogen78.1%Oxygen

20.9%Watervapor0to4%Argon0.9%Neon

0.002%CarbonDioxide0.035%Methane

0.0002%Helium0.0005%Krypton0.0001%Nitrousoxide0.00003%Hydrogen0.00005%Ozone0.000004%TheenergythatdrivestheclimatesystemcomesfromtheSunTheSun…Isthestarlocatedatthecenterofourplanetarysystem.Iscomposedmainlyofhydrogenandhelium.Sendssolarheatenergywhichtravelsthroughspaceintheformofelectromagneticwaves.AtthetopoftheatmospheretheEnergyisfairlyconstantTheSolarConstant1,370Watts/m2EnergyinteractswithmatterReflectionTransmissionAbsorption(becomesheat)WhathappenstosolarradiationonceitmeetstheEarth'satmosphere?Energyismainlytransmittedthroughtheatmosphere30%isreflected,mainlyfromcloudsEnergyisabsorbedbythelandandwater.TheGreenhouseEffectShortwaveandvisiblepasseasilythroughtheatmosphereandareabsorbedbytheEarth’ssurface.Someenergyisradiatedbackintotheatmospherewhereitisabsorbedbymoleculesofgas.Theheatedgasesradiateenergyinalldirections,includingbacktoEarth.TheGreenhousegasesCarbonDioxideMethaneNitrousoxideWatervaporCFC’sGreenhousegasesGreenhouseGasHowmuchitcontributesSourcemethane18%Wetlands,Cattleburning,NaturalgasOceans,lakesCarbondioxide49%Burningwood&fuelRespirationDeforestationNitrousoxide6%CarexhaustfertilizersChlorofluorocarbons(CFC’s)14%Refrigerants,SolventsFoamedplastic气候变化对环境的影响地球表面变暖，在远离赤道的地方变化最显著。虽然某些地区由于蒸发迅速和风型改变会变得更干燥，但全球降雨量增加。沿海岸的亚热带出现更潮湿的季风。在高海拔和高纬度地区更频繁地出现更大的风雪。在内地，大陆中部地区出现较早的雪融和潮湿的春季，夏季漫长且来得早，干旱更加频繁。在高纬度地区，农业条件会更好些。由于海水的边界向北移动，因此海洋冰量减少。沿海海平面每世纪上升几英尺。飓风更频繁、更强大，并向高纬度地区扩展。森林火灾更频繁、更严重。大量物种迅速灭绝。由于气候的原因，人口死亡率增加。解决温室效应的对策1）提高能源的利用率，减少化石燃料的消耗量，大力推广节能新技术；2）开发不产生CO2的新能源，如核能、太阳能、地热能、海洋能；3）推广植树绿化，限制森林砍伐，制止对热带森林的破坏；解决温室效应的对策4）减慢世界人口增长速度，在农村发展“能源农场”，一方面利用种植薪柴树木通过光合作用固定CO2，另一方面燃烧薪柴比燃用化石燃料产生的CO2要少得多；5）采用天然气等低含碳燃料，大力发展氢能。酸雨何谓酸雨天然降水的本底的PH值为6.55,一般将PH值小于5.6的降雨称为酸雨。酸雨的分类酸雨正确的名称应为酸性沉降，它可分为湿沉降与干沉降两大类。湿沉降指气状污染物或粒状污染物随着雨、雪、雾或雹，以降水型态落到地面上；干沉降则是在晴朗的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质。

pH值图表酸雨的PH范围酸雨的成因造成雨水酸化的污染物有很多，污染来源大致可分为两类﹕自然物质，例如﹕火山爆发喷出大量的硫化物及悬浮固体物、自然水域表面释放之硫化氢等﹔人为物质，例如﹕工厂燃烧大量燃料，燃烧过程中产生一氧化碳、氯化氢、二氧化硫、氮氧化物等。污染物的来源可能引起雨水酸化的主要物质是SO2和NOX，它们形成的酸雨占总酸雨量的90%以上。上述两类物质的90%以上都是燃烧化石燃料造成的。

大量使用燃料，燃烧过程中产生出来的二氧化硫，氮氧化物及氯化氢等等，这些污染物被排放至大气当中，经光化学反应生成硫酸、硝酸等酸性物质，使得雨水之pH值降低，形成酸雨。二氧化硫（SO2）的主要来源是燃烧燃料，发电厂烧煤或石油时会排出，炼油厂、炼钢厂、硫酸工厂等在生产程序中也会排放不少该种气体。氮氧化物（NOx）是高温燃烧下的产物，来源也跟二氧化硫相似，在燃烧燃料时被排出，另外，交通工具如气车的废气中也含有大量的氮氧化物。氯化氢（HCl）则源自盐酸工厂、焚化炉等的废气、汽油车的排气等。酸雨的危害酸雨会以不同的方式危害水生生态系统、陆生生态系统、腐蚀材料和影响人体健康。1.酸雨的pH值小于5.0以下，造成土壤、岩石中的有毒金属元素溶解，流入河川或湖泊，严重时使得鱼类大量死亡。2.水生植物和农作物会受到河川酸化水质影响，因而累积有毒金属，将经由食物链进入人体，影响人类的健康。

3.酸雨会影响农林作物的叶子，同时土壤中的金属元素被酸雨溶解，造成矿物质大量流失，植物无法获得充足的养分，因而枯萎或死亡。4.湖泊酸化后，使生态系统改变或不能进行正常的活动，以致湖中生物相继死亡，最后变成死湖。

5.酸雨腐蚀建筑物、古迹和金属物质，造成人类经济、财物及文化遗产的损失。6.刺激人类眼睛和皮肤，对人体造成伤害。

酸污染对人类最严重的副作用就是呼吸方面的问题。二氧化硫和二氧化氮的射出物会引起呼吸方面的问题，例如哮喘、干咳、头痛、和眼睛、鼻子、喉咙的过敏。对人类而言，酸雨的一个间接影响就是溶解在水中的有毒金属被水果，菜蔬和动物的组织吸收。虽然这些有毒金属不直接影响这些动物，但是吃下这些动物却对人类的产生严重影响。例如，累积在动物器官和组织中的汞与脑损伤和神经混乱有关联的。同样地，在动物器官中的另一种金属，铝，与肾脏的问题有关，近来也被怀疑与老年痴呆症的疾病有关。

世界各地的影响在欧洲和北美洲，酸雨所引起的湖泊酸化情形十分严重：瑞典内湖泊共有85000个，其中约二万个受到酸雨的破坏，1500个已酸化，450个湖泊的鱼类死亡。加拿大有400个「死湖」，以前有鲑鱼的河川，现在都看不到鲑鱼的踪影了。魁北克省的90%的树木已经枯萎，平均30%以上的森林遭受酸雨的影响。美国纽约州阿第伦达克山脉大约有22个湖泊已经酸化，而加州﹑美国西北部和洛矶山脉地带的10个湖泊中，大约2/3以上有酸化的危机，很多高山地底的针叶林也遭受伤害。瑞士、英国等的森林j大约半数以上的树木变黄，枝叶掉落。

70年代，酸雨在世界仍是局部性问题，进入80年代后，酸雨危害更加严重，并且扩展到世界范围。例如欧洲大气化学监测网监测结果表明，欧洲雨水的酸度每年增加10%。目前酸雨已成为全球面临的主要环境问题之一。

我国酸雨覆盖四川、贵州、重庆、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏等省市，面积达200多万km2，是世界三大酸雨区之一。世界各国都在采取切实有效的措施控制SO2的排放，其中最重要的是推进洁净煤技术。例如1973年美国的SO2排放量高达2895万吨，1983年由于在燃煤电厂大力推广脱硫，SO2排放量降至2070万吨，即10年中尽管燃煤量增加，SO2排放量却减少28.5%。年我国SO2可能排放情况的预测酸雨控制对策1.制定酸雨和SO2污染控制区综合防治规划2.针对煤炭：限制高硫煤，洗煤，型煤3.针对用煤：削减排放总量，能源结构调整4.做好SO2排污收费工作，运用经济手段促进治理5.强化控制区环境监督管理臭氧层的破坏大气中的臭氧绝大部分都集中在离地面大约25~30公里的上平流层中，称为臭氧层。名虽为层，但实际上臭氧分布各地并不均匀，而且大气中臭氧的总含量非常少，尚不到1ppm。这极薄的一层臭氧，对于地球上的生命非常常重要，因为臭氧能吸收阳光中的紫外线，将这些波长很短，而且有致命危险的辐射线，转换成热能，只有极少量能到达地表地质时代，在臭氧层形成之前，地球生命只能生存于海水中一定深度之下。臭氧层的破坏完全是工业化以后人为影响所致，是氯氟烃这类自然界中没有的化合物消耗臭氧的结果。自1969年以后，除赤道地区外，所有地方的臭氧都减少了3%~5%，南极上空减少了30%~65%，并开始出现臭氧空洞，即成片地方臭氧层消失殆尽。90年代初期，南极上空的臭氧空洞面积达到2000平方千米。近几十年来，由于人类大量使用含氯、氟等化学合成物质作为制冷剂，导致臭氧空洞的出现和不断扩大。氯氟烃释放到大气中，再上升到高空时，会分解出氯原子。自由的氯原子遇上臭氧分子后，会夺走臭氧分子O3中的一个氧原子，使之变成为普通的氧分子O2。每一个氯原子可以把上万个臭氧分子变成普通氧分子。根据实验数据显示，平均每一个氯原子，可以消灭10000个臭氧分子，其威力惊人。其结果是，高空中由臭氧分子组成的臭氧层就被大大损耗了，出现了臭氧层变薄，甚至臭氧空洞的现象。ProductionofOzoneDestructionofOzone臭氧层被破坏造成地球紫外线增加，使人类产生皮肤病变，并增加白内障的发生机会。海洋中的浮游生物受致命的影响，农作减产并加强温室效应

据科学研究，臭氧减少10%。紫外线可能增加20%，同时皮肤癌患者可能增加30%，此外还会产生下列几种现象:

(1)白内障罹患率增加。

(2)免疫系统受到抑制。

(3)谷物的收成减少，品质降低。植物和浮游生物減少，破坏自然界的生物链。(4)塑胶、橡胶制品加速老化。

(5)紫外线直射会引起对流层臭氧的增加，致使产生光化学烟雾，造成空气污染。臭氧层变薄对健康的危害目前，最早使用CFC的24个发达国家已于1985年和1987年分别签署了限制使用CFC的《维也纳公约》和《蒙特利尔议定书》。1993年2月，中国政府批准了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰方案》，确定在2010年完全淘汰消耗臭氧层物质。

人类尚未找到对已破坏了的臭氧层进行补救的措施，但全世界正努力限制和停止对消耗臭氧层物质的生产。另一方面，人类正努力开发无害的制冷剂、发泡剂等。任何关心保护臭氧层的普通人都可以通过选择对臭氧层无害的消费品，来参与保护臭氧层行动。热污染何谓热污染所谓热污染，是指现代工业生产和生活中排放的废热所造成的环境污染。热污染可以污染大气和水体。火力发电厂、核电站和钢铁厂的冷却系统排出的热水，以及石油、化工、造纸等工厂排出的生产性废水中均含有大量废热。这些废热排入地面水体之后，能使水温升高。在工业发达的美国，每天所排放的冷却用水达4.5亿立方米，接近全国用水量的1／3；废热水含热量约2500亿千卡，足够2.5亿立方米的水温升高10℃。热污染对水生物的影响热污染首当其冲的受害者是水生物，由于水温升高使水中溶解氧减少,水体处于缺氧状态，同时又使水生生物代谢率增高而需要更多的氧，造成一些水生生物在热效力作用下发育受阻或死亡，从而影响环境和生态平衡。热污染对人类健康的影响河水水温上升给一些致病微生物造成一个人工温床，使它们得以滋生、泛滥，引起疾病流行,危害人类健康。1965年澳大利亚曾流行过一种脑膜炎，后经科学家证实，其祸根是一种变形原由，由于发电厂排出的热水使河水温度增高，这种变形原由在温水中大量孳生，造成水源污染而引起了这次脑膜炎的流行。随着人口和耗能量的增长，城市排入大气的热量日益增多。按照热力学定律，人类使用的全部能量终将转化为热，传入大气，逸向太空。这样，使地面反射太阳热能的反射率增高，吸收太阳辐射热减少，沿地面空气的热减少，上升气流减弱，阻碍云雨形成,造成局部地区干旱，影响农作物生长。如何减少大气热污染?1.提高热效率可减少热污染。2.利用废热也可减少热污染。3.利用降温冷却减少大气热污染。放射性污染核能的开发和核技术在医疗、农业、工业和科学研究中的应用，在带给人类巨大利益的同时也造成了对环境的污染。这种环境污染主要是放射性污染。

在和平利用核能的过程中，放射性污染主要是在核电厂等核设施营运、放射性同位素和射线装置应用等过程中产生的。管理严格、设计良好的核电厂在正常运行时，产生的放射性污染很小。但是，核电厂等核设施从建设、运营及退役全过程中都存在着潜在的放射性危害。若不加强管理，核电厂在任何环节发生事故时，都会造成严重的放射性污染，威胁公众健康。从污染物对人和生物的危害程度看，放射性物质要比其它污染物严重得多。正因为如此，从核能开发以来，人们就对放射性污染的防治极其重视，采取了一系列严格的措施，并将这些