,*,*,環(huán)境科學導論,Introduction to Enviromental Science,環(huán)境科學導論Introduction to Envirom,環(huán)境科學導論8能源與環(huán)境課件,第八章能源與環(huán)境,第八章能源與環(huán)境,能源是指可能為人類利用以獲取有用能量的各種來源，如太陽能、風力、水力、蒸汽、化石燃料及核能、潮汐能等等均可稱為能源。,一次能源,常規(guī)能源,新能源,可再生能源：水力,不可再生能源：煤、石油、天然氣,可再生能源：太陽能、生物能、風能、,地熱能、海洋能,不可再生能源：核燃料,二次能源：電力、焦炭、煤氣、沼氣、蒸汽、汽油、柴油、重油、氫、激光,能源是指可能為人類利用以獲取有用能量的各種來,當前能源存在的問題,（一）能源枯竭與短缺問題,據(jù)世界資源所發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)字，我們可以根據(jù),1970,年和,1986,年全世界的石油、天然氣和煤炭的開采量計算出這三種能源的開采量年增長率，進而算出它們可供開采的年限（即,R/P,值），,如下表所示,（二）能源對環(huán)境的影響,當前能源存在的問題,環(huán)境科學導論8能源與環(huán)境課件,無煙煤,煙煤,石油,天然氣,總儲量,標準量,/10,21,J,19.8,4.58,5.64,5.00,34.6,年限,209,45,52,實物量,/10,5,M,t,7.11,3.28,1.35,128.910,12,m,3,比重,/%,57.2,13.3,16.2,14.5,100,世界能源資源,8.1,當前世界能源消耗情況,無煙煤煙煤石油天然氣總儲量標準量/1021J19.84.58,（,1,）,自,20,世紀,50,年代以來，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展和交通工具數(shù)量的增加，世界能源的消耗速度急劇增加。,（,2,）發(fā)達國家能耗很大，尤其是個人能源消耗水平越來越高。,（,3,）因此造成世界能源生產(chǎn)的增長率遠大于人口的增長率。,（,4,）,目前世界上消耗最多的能源是石油,，由于發(fā)達國家工業(yè)發(fā)展很快，石油消耗量很大，致使石油消耗的比例增加。改變了,20,世紀,60,年代前以煤為主要能源的局面。,（1）自20世紀50年代以來，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速,（,5,）盡管如此，發(fā)展中國家如我國、印度的能源還是以煤炭為主；,（,6,）雖然石油仍是當今工業(yè)發(fā)達國家能源消耗的主要資源，但隨著石油開采量過大，石油礦藏減少。預計今后增長不會太快。,（,7,）當前世界能源是以化石燃料為主，消耗核能和水力能的比例，就是在發(fā)達國家也不高。,（,8,）天然氣具有廣闊的利用前景。,（,9,）大多數(shù)工業(yè)發(fā)達國家早已對水電資源進行了充分利用。估計今后在一段時期內(nèi)水電增長不會太快，,（,10,）,核能資源的利用將迅速增長,。,（5）盡管如此，發(fā)展中國家如我國、印度的能源還是以煤炭為主；,1.,化石燃料的影響,8.2,能源利用對環(huán)境的影響,1.化石燃料的影響8.2 能源利用對環(huán)境的影響,（,1,）,煤炭,1,）礦井地表沉陷,2,）露天開采占地,3,）酸性礦井水,4,）礦井瓦斯,5,）煤炭貯運中的污染,6,）洗煤廠排放水,7,）煤矸石,8,）煤炭的焦化和氣化,9,）煤炭燃燒中產(chǎn)生的污染,（1）煤炭,例如：洗煤廠排放水,在洗煤過程中，一般,洗選一噸煤用水量,4-5,立方米，因選煤全國,每年排出的選煤廢水,就有,4000,萬噸。,此外，露天煤場煤炭,裝卸時所用的降塵灑水、,煤堆自燃時滅火用的水、,洗膠帶沖洗用水等，如,未做過處理流入江河湖海都會對水體造成污染。,例如：洗煤廠排放水在洗煤過程中，一般,（,2,）石油,1,）石油開采造成的污染,2,）石油運輸與儲存中的泄漏與燃燒,3,）石油加工中的污染,4,）石油及石油產(chǎn)品燃燒產(chǎn)生的污染,（2）石油,（,3,）、,利用過程中的環(huán)境污染,化石燃料燃燒時產(chǎn)生的污染物對環(huán)境造成的影響：,1,）全球氣候變化,燃料中的碳轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸级M入大氣，從而導致溫室效,應，改變?nèi)虻臍夂?，危害生態(tài)系統(tǒng)。,2,）熱污染,熱污染首先使水體各類無機氮含量都增加。,原因是水溫升高使藻類的繁殖加快和固氮藻的固氮速率增大。,（3）、利用過程中的環(huán)境污染,0,20,0.24,未離解,NH,3,/mg/L,0.20,0.16,0.12,0.08,0.04,0.8,未離解,NH,3,/mg/L,0.5,0.7,0.6,0.4,0.3,0.2,0.1,25,30,35,40,0,5,10,15,20,25,30,35,40,水溫,/,水溫,/,圖,8,2,未離解氨隨水溫的變化,長山電廠,庫里泡水庫，夏季,圖,8,3,未離解氨隨水溫的變化,徒河電廠,徒河水庫，夏季,pH=8.5,pH=8.0,pH=8.28.5,0200.24未離解NH3/mg/L0.200.160.12,其二，水溫升高使藻類種群結構發(fā)生改變。如淡水浮游藻類，在,10,15,時硅藻占優(yōu)勢，,27,32,時綠藻與少量藍藻占優(yōu)勢，,35,則藍藻占絕對優(yōu)勢,(,圖,8,4),。,其二，水溫升高使藻類種群結構發(fā)生改變。如淡水浮游藻類，在10,100,50,20,25,30,35,40,硅藻,綠藻,藍藻,圖,8,4,藻類種群結構與水溫的關系,藻類的相對比例,/,100502025303540硅藻綠藻藍藻圖84 藻類種,其三，水體溫度的增加也影響浮游動物,(,如原生動物、輪蟲、棱角類和撓足類生物,),的生存。,其四，在強增溫區(qū)內(nèi)，底棲生物的增加也十分突出。,其五，昆蟲蘇醒次序的這種更迭，會造成有關生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的中斷，破壞生態(tài)平衡，使提前蘇醒的昆蟲大批死亡，甚至滅絕。這是一般熱污染所共有的對環(huán)境的不良影響。,環(huán)境科學導論8能源與環(huán)境課件,（,3,）其它污染物及酸雨,氣體廢物中硫氧化物數(shù)量最大，苯并（,a,）芘最毒,（3）其它污染物及酸雨,1987,年底，核能在全世界能源中所占的比重為,8,，預計到,2020,年將達到,31,（見下表）,年份,石油,煤,天然氣,核能,其他,總計,1979,43,28,20,2,7,100,2000,29,28,23,10,10,100,2020,11,26,13,31,19,100,2,核電站與環(huán)境,1987年底，核能在全世界能源中所占的比重為8，,核電站對環(huán)境的影響,1,）慢性輻射的影響問題,2,）放射性廢物的環(huán)境問題,3,）反應堆的安全問題,核電站對環(huán)境的影響1）慢性輻射的影響問題,1,）慢性輻射的影響問題,核電站對人的體外慢性輻射影響，在反應堆的密度還不很大的時候，可以暫時不予考慮。但是，由反應堆和核工業(yè)前處理和后處理車間中釋放的少量放射性，通過水或空氣特別是食物鏈的放大效應，會造成人體內(nèi)的慢性輻射。這是發(fā)展核工業(yè)時必須重視的問題，尤其要,慎重處置由反應堆排出的各種放射性污染物,。,2,）放射性廢物的環(huán)境問題,反應堆定期排出的大量放射性，主要來自兩方面：裂變碎片產(chǎn)物（,fission products,）和反應堆中的其它材料受堆芯強中子場作用產(chǎn)生的中子活化產(chǎn)物（,neutron acfiration products,）,1）慢性輻射的影響問題,3,）反應堆的安全問題,目前世界上普遍使用的反應堆都是輕水堆，功率一旦過高，核裂變反應就變?nèi)?，功率自動復原，或由操作人員通過調(diào)整使功率復原，即便操作人員未發(fā)現(xiàn)，緊急停堆裝置也能實現(xiàn)自動停堆,。,安全性和可靠性是完全能得到保證的,3）反應堆的安全問題,水庫建造的過程與建成之后，對環(huán)境的影響：,1.,可能誘發(fā)地震,2.,改變生態(tài)環(huán)境,3.,影響氣候,4.,泥沙沉積和水質(zhì)改變,5.,社會問題,3,水力發(fā)電對環(huán)境的影響,水庫建造的過程與建成之后，對環(huán)境的影響：3,自然方面,降水、水文地表活動、小氣候等,地球化學方面,水質(zhì)、營養(yǎng)素、微量元素等,生物方面,社會經(jīng)濟方面,人類居住、旅游運輸?shù)?水庫,圖,8,7,水庫的環(huán)境影響,主要有以上四方面：,自然方面地球化學方面生物方面社會經(jīng)濟方面水庫圖87,3,）生物方面,這與水庫具體的地理位置和季節(jié)有關。,4,）社會經(jīng)濟方面,修建水庫可改善用水的供應和管理，增加農(nóng)田灌溉，生產(chǎn)電力及其它工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等社會經(jīng)濟效益，但同時亦有其不利之處，如居民搬遷后重新定居，會對社會結構,(,宗教信仰、生活習慣、農(nóng)村戶口轉(zhuǎn)城鎮(zhèn)戶口等,),產(chǎn)生影響。以上四方面的影響，彼此又相互作用，使情況更為復雜,(,如圖,8,7 ),，因此，對利用水電所帶來的環(huán)境影響決不能等閑視之。,3）生物方面,下面以我國丹江口水利樞紐為例，說明水力發(fā)電對環(huán)境的影響。,丹江口水利樞紐位于漢水上游，有一個狹長的水庫，面積,l 1050km,2,，壩頂高程,l75m,，庫容,290.5,億,m,3,。建成后，給我國帶來不少利益，但對環(huán)境也發(fā)生很大影響。,（,1,）河流水溫從,l6.8,上升到,18,，使河水蒸發(fā)量增大。,（,2,）地震活動增加,（,3,）河流水質(zhì)改變,（,4,）為了建庫需遷移人口,38,萬，同時重建城鎮(zhèn),3,座，而且春秋戰(zhàn)國和漢唐古墓多淹沒在地下，在社會經(jīng)濟方面造成不少損失。,上例說明，建設大型水電站確實存在許多不利影響。,針對巨大水電工程可能造成的環(huán)境影響，人們認真對待，反復試驗研究，提出了許多有效的技術措施與方法，減輕三峽工程的不利影響。,下面以我國丹江口水利樞紐為例，說明水力發(fā)電對環(huán)境的影響。,（,1,）,采用,“,蓄清排渾,”,的運行方式，防止泥沙迅速淤積而使水庫報廢，實現(xiàn)長期保持水庫庫容。所謂,“,蓄清排渾,”,，就是在汛期來沙多的時候，水庫就在低水位下運行，令泥沙隨洪水泄離水庫；汛后水清沙少，水庫便蓄水，滿足發(fā)電、航運和供水的需要。按照這種運行方式，庫容就可以長期保存下去。,（,2,）采取正確的移民措施，保持社會安定,（,3,）及時放空水庫以減少戰(zhàn)爭破壞帶來的災難,（,4,）提前發(fā)掘、遷建文物古跡,（,5,）把環(huán)境影響的補償投資打入建庫計劃中，使不利于庫區(qū)的生態(tài)與環(huán)境影響控制至最少程度，實現(xiàn)經(jīng)濟建設與環(huán)境建設的,“,三同步,”,。,長江三峽水電工程的建設說明，只要認真研究，認真對待，采取科學有效的措施，就可以把水力利用的環(huán)境影響降到最低程度，然而，更有效的方針，還是大力發(fā)展中小型水電站。,（1）采用“蓄清排渾”的運行方式，防止泥沙迅速淤積而使水庫,綜上所述，能源問題主要有,兩方面的含義,：一是能源在近期或長期如何滿足人類的需求；二是能源在開發(fā)利用過程中對環(huán)境的污染危害。,綜上所述，能源問題主要有兩方面的含義：一是能源在近期或長,1,）試分析當前世界能源的消耗與供應情況及其特點,2,）你認為核能與水電的發(fā)展前景如何？,3,）試系統(tǒng)分析各類常規(guī)能源開發(fā)利用對環(huán)境的影響,4,）電廠 溫排水的熱污染對生態(tài)環(huán)境造成什么影響？,5,）如何看待建設大型水電站的利與弊？,6,）根據(jù)世界上煤炭的總儲量河,2002,年的消耗情況，試計算現(xiàn)有煤炭可供人類使用的年限,7,）標準煤的含義是什么？,2.3106,億,m3,天然氣相當于多少億噸標準煤？,思考題與習題,1）試分析當前世界能源的消耗與供應情況及其特點思考題與習題,環(huán)境科學導論8能源與環(huán)境課件,