搜索
1）试分析当前世界能源的消耗与供应情况及其特点2）你认为核能与水电的发展前景如何？3）试系统分析各类常规能源开发利用对环境的影响4）电厂温排水的热污染对生态环境造成什么影响？5）如何看待建设大型水电站的利与弊？6）根据世界上煤炭的总储量河2002年的消耗情况，试计算现有煤炭可供人类使用的年限7）标准煤的含义是什么？2.3×106亿m3天然气相当于多少亿吨标准煤？1）我国目前的能源消耗状况有哪些特点？2）有哪些方法可以解决我国的能源问题？3）试以一次用品——竹制或木制筷子为例，全面分析资源利用与环境保护的利弊关系。（1）自20世纪50年代以来，随着工农业的迅速发展和交通工具数量的增加，世界能源的消耗速度急剧增加。（2）发达国家能耗很大，尤其是个人能源消耗水平越来越高。（3）因此造成世界能源生产的增长率远大于人口的增长率。（4）目前世界上消耗最多的能源是石油，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20世纪60年代前以煤为主要能源的局面。（5）尽管如此，发展中国家如我国、印度的能源还是以煤炭为主；（6）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。（7）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。（8）天然气具有广阔的利用前景。（9）大多数工业发达国家早已对水电资源进行了充分利用。估计今后在一段时期内水电增长不会太快，（10）核能资源的利用将迅速增长。常规能源对环境的影响1.化石燃料的影响（1）煤炭1）矿井地表沉陷2）露天开采占地3）酸性矿井水4）矿井瓦斯5）煤炭贮运中的污染6）洗煤厂排放水7）煤矸石8）煤炭的焦化和气化9）煤炭燃烧中产生的污染洗煤厂排放水在洗煤过程中，一般洗选一吨煤用水量4-5立方米，因选煤全国每年排出的选煤废水就有4000万吨。此外，露天煤场煤炭装卸时所用的降尘洒水、煤堆自燃时灭火用的水、熄焦等冲洗用水等，如未做过处理流入江河湖海都会对水体造成污染。（2）石油1）石油开采造成的污染2）石油运输与储存中的泄漏与燃烧3）石油加工中的污染4）石油及石油产品燃烧产生的污染（3）、利用过程中的环境污染化石燃料燃烧时产生的污染物对环境造成的影响：1）全球气候变化燃料中的碳转变为二氧化碳而进入大气，从而导致温室效应，改变全球的气候，危害生态系统。2）热污染首先使水体各类无机氮含量都增加。原因是水温升高使藻类的繁殖加快和固氮藻的固氮速率增大。其二，水温升高使藻类种群结构发生改变。如淡水浮游藻类，在10～15℃时硅藻占优势，27～32℃时绿藻与少量蓝藻占优势，＞35℃则蓝藻占绝对优势其三，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。其四，在强增温区内，底栖生物的增加也十分突出。其五，昆虫苏醒次序的这种更迭，会造成有关生态系统中食物链的中断，破坏生态平衡，使提前苏醒的昆虫大批死亡，甚至灭绝。这是一般热污染所共有的对环境的不良影响。3）其它污染物及酸雨A.气体废物中硫氧化物数量最大，B.苯并（a）芘最毒核电站对环境的影响1）慢性辐射的影响问题2）放射性废物的环境问题3）反应堆的安全问题1）慢性辐射的影响问题核电站对人的体外慢性辐射影响，在反应堆的密度还不很大的时候，可以暂时不予考虑。但是，由反应堆和核工业前处理和后处理车间中释放的少量放射性，通过水或空气特别是食物链的放大效应，会造成人体内的慢性辐射。这是发展核工业时必须重视的问题，尤其要慎重处置由反应堆排出的各种放射性污染物。2）放射性废物的环境问题反应堆定期排出的大量放射性，主要来自两方面：裂变碎片产物（fissionproducts）和反应堆中的其它材料受堆芯强中子场作用产生的中子活化产物（neutronacfirationproducts）3）反应堆的安全问题目前世界上普遍使用的反应堆都是轻水堆，功率一旦过高，核裂变反应就变弱，功率自动复原，或由操作人员通过调整使功率复原，即便操作人员未发现，紧急停堆装置也能实现自动停堆。安全性和可靠性是完全能得到保证的水力发电对环境的影响水库建造的过程与建成之后，对环境的影响：1.可能诱发地震2.改变生态环境3.影响气候4.泥沙沉积和水质改变5.社会问题3）生物方面这与水库具体的地理位置和季节有关。4）社会经济方面修建水库可改善用水的供应和管理，增加农田灌溉，生产电力及其它工农业生产等社会经济效益，但同时亦有其不利之处，如居民搬迁后重新定居，会对社会结构(宗教信仰、生活习惯、农村户口转城镇户口等)产生影响。以上四方面的影响，彼此又相互作用，使情况更为复杂，因此，对利用水电所带来的环境影响决不能等闲视之。下面以我国丹江口水利枢纽为例，说明水力发电对环境的影响。丹江口水利枢纽位于汉水上游，有一个狭长的水库，面积l1050km2，坝顶高程l75m，库容290.5亿m3。建成后，给我国带来不少利益，但对环境也发生很大影响。（1）河流水温从l6.8℃上升到18℃，使河水蒸发量增大。（2）地震活动增加（3）河流水质改变（4）为了建库需迁移人口38万，同时重建城镇3座，而且春秋战国和汉唐古墓多淹没在地下，在社会经济方面造成不少损失。上例说明，建设大型水电站确实存在许多不利影响。针对巨大水电工程可能造成的环境影响，人们认真对待，反复试验研究，提出了许多有效的技术措施与方法，减轻三峡工程的不利影响。（1）采用“蓄清排浑”的运行方式，防止泥沙迅速淤积而使水库报废，实现长期保持水库库容。所谓“蓄清排浑”，就是在汛期来沙多的时候，水库就在低水位下运行，令泥沙随洪水泄离水库；汛后水清沙少，水库便蓄水，满足发电、航运和供水的需要。按照这种运行方式，库容就可以长期保存下去。（2）采取正确的移民措施，保持社会安定（3）及时放空水库以减少战争破坏带来的灾难（4）提前发掘、迁建文物古迹（5）把环境影响的补偿投资打入建库计划中，使不利于库区的生态与环境影响控制至最少程度，实现经济建设与环境建设的“三同步”。长江三峡水电工程的建设说明，只要认真研究，认真对待，采取科学有效的措施，就可以把水力利用的环境影响降到最低程度，然而，更有效的方针，还是大力发展中小型水电站。综上所述，能源问题主要有两方面的含义：一是能源在近期或长期如何满足人类的需求；二是能源在开发利用过程中对环境的污染危害。我国能源的现状1.能源丰富而人均消费量少我国能源虽然丰富，但分布很不均匀，煤炭资源60％以上在华北，水力资源70％以上在西南；而工业和人口集中(占全国人口63.5％)的南方八省一市能源缺乏(煤占全国2％，水力占10％2.能源构成以煤为主从目前情况看，煤炭仍然在我国一次能源构成中占68％以上，成为我国主要的能源。3.燃煤严重污染环境4.农村能源供应短缺我国农村的能源消耗，主要包括两方面，即农民生活和农业生产的耗能。如何解决我国的能源问题1.煤的综合利用与燃烧技术的改进1）煤的气化和综合利用这是指把煤转化为气体燃料或液体燃料，转化为化工产品，加以综合利用，从而提高热效率和经济效益，并防止污染和减轻运输负担。1t商品煤煤气=1.9t煤的直接燃烧，热效率可提高近1倍。2）改进煤的燃烧技术在这方面，首先是改革燃煤用的炉灶设计。2.保护农村生态平衡的能源政策防止农村生态平衡受到严重破坏的状况。积极发展利用沼气是解决农村能源问题的一条极重要的措施3.因地制宜开发多种能源1）水力是可再生的资源2）核电站在国外几十年的运行经验，已证实在严格的管理下是安全可靠的3）大力开发太阳能4.节约能源保护环境的其它技术措施1）提高热和电的利用率除了进行煤的气化和改革燃烧技术与设备外，还应采取以下技术措施，以提高热能和电能的利用率。（1）集中供暖和联片供热（2）加速研究热机新技术和发展高效率的电热并供装置（3）发展炊事用电2）合理利用石油资源3）加强能源软科学的研究未来的能源供应（重点：优缺点）利用生态学原理解决能源问题1控制人口，减少能源消耗必须控制人口的增长，同时也要控制个人的能量消耗，不能无节制地提高生活水平或追求个人舒适与方便，这样才能使能耗与环境所能提供的能量相协调。2太阳能是重要的能源自然生态系统维持正常运转所需要的能量，全部来自太阳。太阳能是洁净的、用之不尽的可再生能源。因此它仍不失为人类社会极其重要的能源。但是太阳能也有其缺点。1）它的能量分散，能量密度平均仅约1kW／m2；2）其数值还因地而异，变化辐度很大。最有利于收集和开发太阳能的地方限于南、北纬35°之间，这些地区太阳能的入射量是1.25～2.5×104KJ/（m2·d），每年接受日照的时间是2000～2500h。3）具有不连续和不稳定的性质。太阳能投射到地表的过程中，还常受到不可预测的因素的干扰。3多渠道解决能源供求的平衡4充分利用能源并减少浪费太阳能的直接利用太阳能的直接利用与环境影响太阳辐射是地球上生物得以存在得重要因素。直接利用太阳能的主要设备有：太阳能集热器、蓄热水箱太阳灶、太阳屋、太阳能热电转换系统、光电转换系统等。太阳能利用系统对环境的影响无有毒气体排出，也无可能影响地球气候的二氧化碳排出。占地面积与化石燃料及核能电站相当。余热的排出低干其他热电站。太阳能集热系统吸收太阳能后，减少了地面、建筑物等反射回空间的能量，结果影响了大气中的温度梯度、大气组成、云层、风等。巨大的集热系统、聚光装置，严重影响景观，以致改变建筑风格和建筑设计规范。太阳能的间接利用与环境影响1）生物质能与沼气（1）生物质能生物体直接或间接吸收太阳能并不断进行转化，成为维持生命活动的能源，就是生物质能。通常作能源消耗掉的生物质能，包括薪柴、木炭、农副产品的下脚料或废弃物（如谷壳、甘蔗渣、秸杆）、能源树、杂草、人畜粪便，以及上述物质经过一定的工艺过程而制成的醇类、沼气等。（2）沼气它是利用城市垃圾、污水、污泥、人畜粪便、庄稼秸杆、杂草等废弃物经好氧分解和厌氧分解二个阶段而得到的混合气体(见表9-3)。沼气的热值视其中甲烷的含量而定，一般为（2～2.6)×107J/m3。影响产酸菌与甲烷菌平衡的参数有4个：①温度：分中温和高温两种沼气化过程。②密封、缺氧。③pH6.7～7.0④要有足够的营养素氮与磷。除上述因素外，沼气的产量还受其原材料的影响。2）风能（1）优点：洁净；取之不尽（2）缺点：分散、间歇、能量密度不高，风力不均匀（3）风能利用的环境影响：噪声；风车布置不当时，也会影响景观，甚至造成鸟类撞击伤亡而破坏生态平衡。巨型风车会因桨叶强度不够，或受飓风袭击，部件外抛造成事故等。这些情况均需加以周密考虑。4）未来的核能1快中子增殖反应堆（fast-breeder-reactors）及其环境影响（1）增殖堆的核反应过程利用中子轰击产生裂变同位素的反应式如下：热中子核反应堆U235占铀的0.711%，改用U238（占铀的99.283%），增加140倍（2）增殖堆的操作特点与安全问题（1）燃料堆芯需用不同的冷却剂低能（慢中子）水-——高能（快中子）液态钠或氦（2）轻水堆在水冷却剂发生流失事故时，因缺少慢化剂，堆便自动停车（3）生产和处理大量钚－239的操作特别危险（4）钚的生产是原子弹制造中最重要的一个步骤，约7～10kg钚即足够制造一颗原子弹2核聚变能及其环境影响1）核聚变反应62D4He+2p+2n+43.1MeV1升海水能量=几百升石油所提供的相当2）核聚变的优点聚变反应不产生裂变碎片。所以其放射性问题不如裂变反应那样严重。在安全方面，聚变反应堆不像裂变反应堆那样存在着偏离额定值的所谓功率聚增事故，也不存在像钚那样转变为核武器材料的问题。更不存在来自阴谋破坏和天然灾难所造成的危险。由于氘－氚聚变反应的热利用率为50％～60％，它的热污染问题较其它任何发电方法为少。此外，还可以不通过蒸汽回路直接利用聚变能发电。综上所述，由此看来，聚变反应也是较有希望的一种新的能源。核聚变能极可能成为未来的最终能源，至少在发电方面是这样的。聚变能发电不但在燃料供应上不受限制，而且对环境的影响也较少。不过，通过核聚变能发出的电量，已经在当今电力供应中占有越来越大的比重。5）地热能238