1、第八章 能源与环境,能源是指可能为人类利用以获得有用能量的各种来源，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。,能源,一次能源,常规能源新能源,二次能源：电力、焦碳、煤气、沼气、蒸汽、汽油,可再生能源：水力 不可再生能源：煤炭、石油,可再生能源：太阳能、风能 不可再生能源：核燃料,能源的分类,根据能源消费后是否造成污染又可分为污染型能源和清洁型型能源 煤炭和石油等是污染型能源 水力、电力和太阳能是清洁型能源,一、 当前世界能源的消耗情况,世界能源生产和消耗增长都很快；尤其是发达国家个人能源消耗水平越来越高，造成发达国家能耗很大，因此世界能源生产的增长率远大于人口的增长
2、率。在世界各国中，能源消耗最多的是美国。,我国的能源消费,按人口平均的能耗时，我国是很低的。1980年吨/人 1986年0.76吨/人 1986年美国 9.43吨/人日本 3.62吨/人英国 5.33吨/人,世界能源消耗的特点,目前世界上消耗最多是石油 由于发达国家工业发展很快，石油消耗量很大，致使石油消耗的比例增加，改变了本世纪60年代前以煤为主要能源的局面。 第三世界国家如我国、印度还是以煤炭为主。 由于天然气使用方便，对环境污染也较小，其所占比例在不断增加,当今世界能源消耗的特点,石油是当今工业发达国家能源消耗的总趋势，但随着石油开采量过大，石油矿藏减少，预计今后增长不会太快。考虑到各国
3、不同的能源资源状况，能源结构有从石油重新转向以煤为主要能源的趋势。 当前世界能源是以化石燃料为主，消耗核能和水力能的比例，就是在发达国家也不高。 天然气具有广阔的利用前景。,二、 能源利用对环境的影响,1、化石燃料的影响开采过程的环境影响开采工人的事故与职业性伤亡（井下采煤）地面或地面生态系统破坏（露天采煤）煤矿废水的影响也不容忽视。原油开采过程中钻井泥浆内加入的烧碱、铁铬盐和盐酸等化学试剂会对井场周围水域和农田造成不良影响，同时原油开采过程中井喷事故不仅会造成人员伤亡和原油损失，还会污染大片农田或海域，破坏生态平衡。天然气开采过程中易产生硫化氢和伴生盐水。,运输过程的环境影响,消耗大量的能源
4、， 堆存和装卸过程中会发生自燃或扬尘污染大气环境，并由于浸出水的流失而污染周围水系 油船事故和油船外排洗舱水进入海洋而污染海洋。,加工过程的环境影响,洗煤水以及干燥时产生的灰尘、Nox和Sox，特别是的气化和液化过程中还会排出大量污染物 石油加工或炼油厂运转过程中排出的“三废”更多。, 利用过程中的污染,全球气候变暖,燃烧生成的二氧化碳进入大气，同时产生热能供人们使用， 近百年来，由于生产和生活上燃料消耗用量的激增和森林 的破坏，大气中的二氧化碳的浓度以每年0.70.8PPM的 速度递增。,热污染,式中：Tc低温热源（即冷源）温度Th高温热源温度,显然，该随Th和Tc而 但是，升高Th要受到材
5、料耐热性能的限制，而 降低冷源温度，又受到环境的制约。，,目前运转的各类火电站中热能利用的平均效率约为33%，而燃料潜能的2/3都没有被利用，而成为“余热”。可是，目前许多火电站都通过冷却水把“余热”排入河流湖泊或海洋中。一般认为，由火电厂排入环境的“余热”会引起热污染。这种废热水进入水域时，其温度比水域的温度平均要高出78，以至明显改变原有的生态环境。,首先 使水体各类无机氮含量都增加,0 20 25 30 35 40 ,长山电厂的库里泡水库和陡河电厂的陡河水库内未离解氨随水温升高而增加,陡河电厂,未离解氨浓度的增加，会使鱼类的血红蛋白下降而缺氧，以至死亡。,水温升高使藻类种群结构发生变化,
6、硅藻,绿藻,蓝藻,50,100,20 25 30 35 40,藻类种群的改变，直接影响饲料的质量。硅藻和绿藻是鱼类的良好饲料，而兰藻表面有一层膜，而使鱼类难于消化、不便吸收。,水体温度的增加也影响浮游动物（如原生动物、 轮虫、棱角类和挠足类生物）的生存。 水温长至2728度时，浮游动物数量减少，升温至30度，又是强增温水域，则大多数浮游动物停止繁殖，甚至死亡。,在强增温区内，底栖生物的增加也十分突出。,由于水体周围气温升高，栖息在该地区的昆虫将提前苏醒，而远离该地区本该先行苏醒的昆虫，却仍处于冬眠状态。造成有关生态系统中食物链的中断，破坏生态平衡。,解决热污染的措施：最好采用 冷却池 和 冷却
7、塔 ，使一次用水经空气 或自然蒸发冷却后返回使用，同时补充一些新水。,冷却塔有湿式和干式两种，颗粒灰尘、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、烃类、和其他有机化合物等空气污染物；含有悬浮固体：硫酸、氟化物、磷酸盐、硼化物，铬酸盐和有机物等废水；以及炉渣等固体废物。,湿式冷却塔简图,其它污染物及酸雨,颗粒灰尘、硫氧化物、氮氧化物、CO、烃类和其它有机化合物等空气污染物 含有悬浮固体：硫酸、氟化物、磷酸盐、硼化物、铬酸盐、和有机物等的废水 炉渣等固体废物,化石燃料（天然气除外）燃烧时排出的气体废物中，以硫氧化物数量最大。其中以苯并（A）芘毒性最大。苯并（A）芘是强烈致癌物质。全球每年向大气排放的苯并（A）
8、芘约5044吨。这些污染物对环境的危害都很大。,苯并（A）芘,3. 4 苯并芘,对策：,由于以化石燃料为主要能源的局面在近几十年内不会有根本改变，而大气污染的范围又不受国界所约束，因此为解决温室效应、酸雨及臭氧层破坏等环境问题，必须采取大量的管理、研究和治理工作。一方面，要求有关国家各自行动起来采取必要的措施。另一方面必须进行国际间的协作，互相帮助、互相监督。,核动力是利用铀-235或（钚239）的核，在中子轰击下发生裂变，同时释放出核能。 优点：无空气污染，无漏油问题，无露天矿坑，无酸性矿坑水等。 缺点：存在放射性污染， 在正常运转时它所具有的低水平辐射（有称慢性辐照）对人有多大的影响，它所产生的放射性废物的剂量多大，数量多少，如何处置，以及环境不受损害等.所有的这些都关系到核裂变能是否可以获得充分利用的问题。,核电站与环境,慢性辐射的影响问题,放射性废物的环境问题,反应堆的安全问题,水的物理性质,流入和流出水库的水在颜色和气味等物理化学性质发生改变及各层水的密度、温度、DO等都有所不同,3.水力发电对环境的影响,生物方面,社会经济方面,丹江口水利枢纽为例，说明发电对环境的影响,长江三峡水电工程,能源问题的含义,能源在近期或长期如何满足人类的需求能源在开发利用过程中对环境的污染或危害。,
