《能源问题与环境精选课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《能源问题与环境精选课件.ppt（61页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、能源问题与环境,能源与环境,未来能源的供应,一、能源概述,（一）能源定义,能源是指,可能为人类利用以获取有用,能量的各种来源，,象太阳能、风力、水力,、蒸汽、化石燃料及核能、潮汐能等均可,称为能源。,能源与环境,离不开,能源资源,能,源,一次能源,二次能源,新能源,常规能源,不,可再生能源,：,煤炭、石油,天然气,可再生能源,：,水力,不,可再生能源,：,核燃料,可再生能源,:,太阳能、生物能、风能,地热能、海洋能,（二）能,源,的,分,类,电力、焦炭、煤气、沼气、蒸汽,汽油、柴油、重油、氢、激光,按其,形态特征或转换和利用的层次划分：,根据能源消费后,是否造成环境污染：,污染型能源和清洁型能
2、源。,二,世界能源资源生产与消费,1994,年,世界化石燃料探明可采储量,世界能源消费集中在发达国家,?,发达国家,消费了世界一次能源的,62.2,，,石油,的,64,，,天然气的,73.2,，,核能的,93.8,，,水,电的,52.8,，,煤炭的,46,?,OECD,（经济合作发展组织）,国家,消费世界石油,的,59.2,?,发展中国家,只消费了世界能源的,33,，,石油,28.9,，,天然气,17.7,，,核能,6.2,?,世界能源资源,不能支撑,发达国家式的,高消费,?,能源争夺集中在,优质能源,方面,世界一次能源消费量,单位：百万吨标油,石油,天然气,核能,水电,煤,世界能源需求预测（
3、国际能源署,05,年）,Oil,gas and coal together account for 83%of the growth in energy,demand between now and 2030 in the Reference Scenario,Coal,Oil,Gas,Other renewables,Nuclear,Hydro,0,2 000,4 000,6 000,8 000,10 000,12 000,14 000,16 000,18 000,1970,1980,1990,2000,2010,2020,2030,M,t,o,e,1971,三、能源利用对环境的影响,1.,
4、化石燃料的影响,(1),开采过程的环境影响,井下采煤：,开采,工人事故与职业性伤亡,，,易引起,地表沉,陷,，,还会使地下水及地表水遭受污染；,露天采矿,:,占,用农田、草地,等，也会污染地下水及地表水，使地面,或地面生态系统破坏。,“,煤炭经济”繁荣背后的生态伤痕,原油开采,：,水域及农田,造成不良影响；,井喷事,故,（人员伤亡，污染农田或海域，破坏生态,平衡）。,天然气开采：,污染大气（硫化氢）；污染河流,（伴生盐水）；井喷事故。,海底油田井喷造成的石油污染,(2),运输过程的环境影响,煤运输耗能大；堆存和装卸（自燃或扬尘）；浸出水的,流失而造成,水污染,。,石油运输的油船事故和油船外排洗
5、舱水造成,海洋污染,。,(3),加工过程的环境影响,煤加工：,煤洗选时排出洗煤水和干燥时产生,灰尘、,NOx,和,SOx,，且煤气化和液化时会排出污染物,。,石油加工：,比煤气化和液化排出的废物多,10,倍以上；,跑,油事故。,其它污染物及酸雨,化石燃料燃烧会向环境排放大量,颗粒灰尘、,硫化物、氮氧化物、一氧化碳、烃类,等空气污染,物，含有悬浮固体,硫酸、氟化物、磷酸盐、硼话,务、铬酸盐和有机物,等废水，以及炉渣等固体废,物。,?,美国输油管道破裂致原油泄漏污染,20,多公里河道,(4),利用过程的环境影响,全球气候变化,化石能源燃烧的基本反应如下：,C+O,2,CO,2,+,热,温,室,效,
6、应,热污染,?,热污染是指日益现代化的工农业生产和人类生活中排,放的各种,废热所造成的环境污染。,?,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。,热污染,火力发电厂借助燃烧化石燃料得到热量，但工作在,两个热源的热机不可能是燃料完全转化为有用功，从而,会排放余热引起,热污染,。,使用化石燃料会带来什么问题,广州的空气污染,烟雾是中国北部常见的现象,上海的空气污染问题非常严重,空气污染,中国的大城市如,上海、广州州和,北京的污染问题,非常严重。,北京的空气质量非常恶劣,由于煤炭生产的安全和环保问题，许多发,达国家煤炭工业萎缩、
7、退出,?,日本、法国等已经停止,煤炭生产,，,?,煤炭生产成本高达,150,英镑,/,吨，,英国也将放弃,?,德国煤炭生产成本高达,180,欧元，,大幅度减少硬,煤生产,?,其他国家产量都在很低的生产数量。,2.,核电站与环境,核动力的燃料是核燃料，相比于煤和石油的优点：,无空气污染，无漏油问题，无露天矿坑,等。,缺点：,放射性污染，,包括三个方面，,(1),慢性辐射问,题；,(2),放射性废物的环境问题；,(3),反应堆安全问题,。,(1),慢性辐射的问题,生物圈总是在不断地受到低水平电离辐射的,照射，这些辐射大多是天然的，部分是人类活动,引起的。,作为核动力的心脏,-,反应堆,正常运转时会
8、,产生,低水平的辐射,（又称慢性辐射）。,反应堆正常运转时的慢性辐射对人有多大的,影响,？,辐射源,剂量,砖房,(3/4,时间在屋内,),45,毫雷姆,/,年,木房,(3/4,时间在屋内,),35,毫雷姆,/,年,宇宙辐射,60,毫雷姆,/,年,胸部,X,光透视,9,毫雷姆,/,次,胸胃,X,光透视,210,毫雷姆,/,次,观看电视,0.5,毫雷姆,/,小时,核电站八公里以内居,民,17,毫雷姆,/,年,各种辐射剂量,注,:,天然本底辐射,95-105,毫雷姆,/,年,核电站对周围居民的辐,射剂量相当于,天然辐射剂,量的,1/5-1/6,，,比一次胸胃,X,光透视所受剂量,少,11,倍,，,每
9、天看,1h,电视半年所受剂,量,超过,核电站一年的辐射,剂量。,核电站对人体慢性辐射,在反应堆的密度不大时可,暂不考虑，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,性会造成人体内的慢性辐,射。,(2),放射性废物的环境问题,?,反应堆运行过程,反应堆中生成的大量,裂变产物,，一般情况下保留在,燃料元件包壳内，当发生元件包壳破损事故时，会有少,量裂变产物泄漏到冷却循环水中。反应堆冷却循环水中,的杂质（循环系统腐蚀产物）受中子照射后也会形成放,射性的,活化产物,，冷却循环水也就具有放射性。,?,核燃料后处理过程,大量裂变产物,是核燃料后处理过程的主要废物。在,燃料元件切割溶解时有
10、部分气体裂变产物（氪,85,、碘,129,等）从燃料元件中释放出来，进入废气系统。,99,以上的裂变产物都留在燃料溶解液里。,核电站的主要问题是放射性核废料的处理、,储存和最终处置。,放射性废物地下储存库,放射性废物固化处理装置,(3),反应堆的安全问题,?,核电厂严重事故,是指核反应堆堆芯大面积燃料包壳失效，威胁,或破坏核电厂压力容器或安全壳的完整性，并引发放射性物质,泄漏的一系列过程。,?,核反应堆严重事故可以分为两大类：,堆芯熔化事故（,CMAs,）：,由于堆芯冷却不充分，引起堆芯裸露、升温,和熔化的过程，其发展较为缓慢，时间尺寸为小时量级。,堆芯解体事故（,CDAs,）：,由于快速引入
11、巨大的反应性，引起功率陡增和,燃料碎裂的过程，其发展非常迅速，时间尺寸为秒量级。,历史上曾发生的核电站核泄露事故：,1979,年,3,月,18,日，,美,国三里岛核电站堆芯熔毁,；,是,1986,年,4,月,26,日，,前苏联切尔,诺贝利核电站,4,号反应堆发生爆炸。,2011,年,3,月,11,日日本发,生的,9.0,级地震引发了,日本福岛第一核电站核泄漏事故。,前苏联切尔诺贝利核事故,1986,年,4,月,26,日前苏,联,切尔诺贝利核电,站发生的事故,，位,于苏联大城市基辅,以北,130,公里乌克兰,大森林地带东部的,切尔诺贝利核电站，,第四号机组发生了,事故,，反应堆猛烈,爆炸，大火被
12、扑灭,后，撤离了,核电站,毗邻地区及电站周,围,30,公里地带的居,民。,核事故之后,前苏联切尔诺贝利核事故发,生后，为,制止,该电站第,4,机组废墟,中残留的,核燃料扩散,，,有关单位,用厚厚的混凝土堆造了一个有复,杂通风系统的,多层大型建筑物,，,把第,4,机组的全部设施埋在其中，,这个建筑物成了“石屋”。,在距核电站,半径,30,公里以内,地区的动植物,基因发生了巨大变化，,30,公里以外地区变化很,小。如纳罗季奇区有大,约,半数儿童甲状腺异常,或淋巴腺肥大。成人癌,症患者成倍增加。,先天,性畸形家畜急剧增加。,动植物体积竟变得比平,常大,3,倍以上，以致出现,“,鼠大如猪,。”,3.,
13、水力发电对环境的影响,?,水库建造的过程与建成之后，对环境的影响主要包括以下几个,方面：,自然方面：,引起地表的活动，甚至诱发,地震,。,引起流域水文上的改变：,如下游水位降低甚至断流，从而造成土壤盐碱化或,来自上游的泥沙减少，补偿不了海浪对河口一带的冲刷等。,改变水库地区的小气候：,水库建成后，由于蒸发量大，气候凉爽且较稳定，,降雨量减少。,生物方面：,对陆生动物而言，水库建成后可能会造成大量,的野生动植物,被淹没死亡，甚至全部灭绝。,对水生动物而言，由,于上游生态环境的改变，会使鱼类受到影响，,导致灭绝或种群数,量减少,。同时，由于上游水域面积的扩大，使某些生物的栖息地,点增加，为一些地区
14、性疾病,(,如血吸虫病,),的蔓延创造条件。,例如，前苏联伏尔加,卡马河工程导致其渔业减产,80,。,埃及阿斯旺高坝建成后，水库地区钉螺繁殖，血吸虫病蔓延。,地球化学性质方面：,流入和流出水库的水在颜色和,气味等物理化学性质方面发生改变，且水库中各层水的,密度、温度、及溶解氧等有所不同。深层水的水温低且,沉积库底的有机物不能充分氧化而处于厌氧分解。,如巴西的依泰普水库，因热带植物被淹没腐烂后发,出强烈的,硫磺臭味,，人们到水库附近需带,防毒面具,，且,腐烂的杂草和树木滋生某些细菌，在它们的作用下湖水,产生硫酸，,严重腐蚀,轮船的涡轮浆。,?,社会经济方面：,修建水库可以防洪、发电，也可以改,善
15、水的供应和管理，增加农田灌溉。但同时亦有不利,之处，如,受淹地区城市搬迁、农村移民安置会对社会,结构、地区经济发展,等产生影响。如果整体、全局计,划不周，社会生产和人民生活安排不当，还会引起一,系列的社会问题。,如埃及修建阿斯旺水坝时,10,万移民,粮食安排不周，结果需世界粮食组织进行救济。,另外，,自然景观和文物古迹的淹没与破坏，,更是文化,和经济上的一大损失。,案例：丹江口水利枢纽,丹江口水利枢纽建成后给我国带来不少利益，但对环境也产生,很大影响：,（,1,）,河流温度从16.8 上升到18,，使河水的蒸发量增大。,夏季气候凉爽稳定，降雨减少，冬季不稳，雨量增加。结果改变了,水库地区的气候
16、。,（,2,）,地震活动增加,。据记载从,16,世纪到,1959,年的,300,多年间，,水库周围地区共发生地震,43,次，而,1969,以来测得地震,426,次。,（,3,）,河流水质改变,。河水增加镉、汞、硝酸盐、营养物质等。,（,4,）,造成社会经济方面的损失。,为建库需迁移人口,38,万，重,建城镇,3,座，且春秋战国和汉唐古墓多被淹没。,四、未来的能源供应,1,利用生态学原理解决能源问题,控制人口，减少能源消耗,太阳能是重要的能源,多渠道解决能源供求的平衡,充分利用能源并减少浪费,2,、太阳能,（,来自地球以外的能源,）,是再生资源,?,优点,:,能量很大,没有污染,?,缺点：,受昼
17、夜和天气影响,目前利用成本高,太阳能是指地球上可以直接接受并利用的太阳辐,射能；太阳本身的辐射能量只有,22,亿分之一到达地球,大气层。,太阳能优缺点：,太阳能直接利用,利用太阳能的新技术、新材料和新设备不断,出现，为太阳能的广泛应用奠定了基础。目,前，直接利用太阳辐射能有两种方式：,?,光,热转换；,?,光,电转换；,太阳能的直接利用与环境影响,太阳能炊具,太阳能的间接利用与环境影响,（,1,）生物质能与沼气,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。,生物质能,?,生物质能是指绿色植物通过光合作用将太阳能转化为,化学能而储存在生物质内部的能量；,?,
18、生物质能种类繁多，目前可被利用的大致有六大类：,(1),木材和森林工业废弃物（树枝、树叶、树根等）；,(2),农业废弃物（秸杆、果核、玉米芯等）；,(3),水生植物（藻类等）；,(4),油料作物（棉籽、麻籽、油桐等）；,(5),城市与工业有机废弃物（垃圾和食品、屠宰、制酒、制纸工业,的排泄物等）；,(6),粪便。,生物质能,在世界能耗中，生物质能约占,14,，在不发达地区占,60,以,上。全世界约,25,亿人的生活能源的,90,以上是生物质能。生物,质能的,优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热,效率低，体积大而不易运输。,直接燃烧生物质的热效率仅为,10,一,30,。目前世界各国正
19、逐步采用如下方法利用生物质能：,1,热化学转换法,，,获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源,产品；,2,生物化学转换法，,主要指生物质在微生物的发酵作用下，生,成沼气、酒精等能源产品；,3,利用油料植物所产生的生物油；,4,把生物质压制成成型状燃料,(,如块型、棒型燃料,),，以便集中,利用和提高热效率。,云德村沼气发电厂远景,用酒精代替汽油的车款,F,lex,F,uel,V,ehicle,生质酒精车款,（,2,）风能,由于地球表面各处情况不同，接受太阳辐射能,不同，个地区的温差和气压也不同而形成风。,?,风能的利用主要靠风力机，风力机是把风能,转化为其他形式能量的旋转机械；,?,利用风力可
20、以发电、提水、助航、制冷、致,热等。,?,风能优点,是洁净的、取之不尽的能源；,?,风能缺点是分散、间歇、能量密度不高，风力不均等,?,我国的风能利用极受限制，原因是我国属,季候风,国家，,风能时效不稳定，大小波动及空间差异大,。,（,3,）海洋能,海洋能是指海水在运动过程中产生的能为人类利用,的能量，它包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能、,盐差能等。潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球,的引力变化，其他均源于太阳辐射。,海洋中除有巨大的海洋能外，还有丰富的海洋矿,物资源、海水资源和海洋生物资源。人类有可能在,21,世纪进入全面、综合、立体开发海洋的“海洋经济时,代”。,海洋能,潮流发电研究国
21、际上开始于,70,年代中期，主要,有美国、日本和英国等进行潮流发电试验研究，,至今,尚未见有关发电实体装置的报导。,我国潮流发电研究,始于,70,年代末，首先在舟山海域进行了,8kW,潮流发电,机组原理性试验。,80,年代一直进行立轴自调直叶水轮,机潮流发电装置试验研究，目前正在采用此原理进行,70kW,潮流试验电站的研究工作。在舟山海域的站址,已经选定。,我国已经开始研建实体电站，,在国际上居,领先地位，,但尚有一系列技术问题有待解决。,3,未来的核能,（,1,）核聚变能及其环境影响,?,核聚变是指两个或两个以上较轻的原子核聚合成一个较重的原,子核的反应；,?,核聚变燃料主要是氢及其同位素氘
22、和氚。,?,受控核聚变具有以下优点：,(,1),质能比高，是同质量核裂变释放能量的,4,倍；,(2),原料足，从海水中可大量提取氘和氚；,?,核聚变能对环境的影响：,当采用氘,-,氚燃料回路时，放射性氚,的储运是个问题，还有因中子轰击引起的反应器结构材料的放,射性问题。,核聚变能和快中子增殖反应堆同属未来的核能,（,2,）核快中子增殖反应堆,?,热中子反应堆对天然铀的利用率很低（只有,0.7%,）；,?,快中子增殖反应堆以钚,239,为裂变燃料，组成堆芯，以,铀,238,包围在堆芯周围，作为增殖层。可使天然铀的利,用率达到,60%-70%,。,中子能量在,2,V,左右。堆内，每个铀,235,核
23、裂变所产生的,快中子，可以使,12,至,16,个铀,238,变成钚,239,。尽管它一边在消耗核,燃料环,239,，但一边又在产生核燃料钚,239,，生产的比消耗的还要,多，具有核燃料的增殖作用，快中子增殖堆几乎可以百分之百地,利用铀资源，所以各国都在积极开发，现在全世界已有几十座中,小型快堆在运行。,快中子增殖反应堆对环境的影响,增殖堆：,也会带来放射性废物的运输和处置的问题，且由,于使用年限延长，积存的放射性废物更多，进行处置就更难。,再如冷却剂流失事故等引起外排放射性的危险。,此外，增殖堆还有自身的特性，使问题更加复杂化。,（,1,）燃料堆芯需用不同的冷却剂。使用的液钠冷却剂变成强放,射
24、性物质需特别注意封闭的问题。液钠能和水发生激烈反应，,并在空气中自燃可能引起事故。,（,2,）增殖堆没冷却剂照样裂变释热可能熔毁，裂变作用失去控,制会引起小规模的核爆炸。,（,3,）生产处理大量钚,-239,的操作特别危险。,（,4,）钚可能被转运去秘密制造原子弹的危险。,5,地热能,?,地球内部蕴藏着的热能称为地热能，来自：,(1),高温岩浆，,(2),岩石中放射性元素衰变；,?,在地球上所有的能源中，地热能仅次于太阳辐射能，,排在第二位；,?,地热能廉价、清洁，利用前景十分广阔。,地热发电与环境,应用地热发电对环境的影响：,?,地热,利用率低,，,以致冷却水用量多于普通电站，热,污染比较严
25、重。,?,过剩的冷却水由于含有污染物应注入地下，可能会,引起,地震,。,?,冷却塔排放的废蒸汽和废水中可能含有硫化氢等,有,毒气体。,?,引起,地面沉降,中国能源的主要问题：能源需求,?,人口众多,人均能耗很低,（不到世界平均值的,50%,，约为美国的,10%,）,导致对,中国高能源需求的预期。,?,资源储备约束,:,世界总资源量的,4%,，探明总储量,(,技术可开发,),的,2.5%,和剩余可采储量,(,经济可开发,),的,10%,。能源是经济增长的,“硬约束”。,?,能源的开发利用与经济增长速度与增长方式：,高投入、高消耗、,高污染发展模式。,中国正处于环境与资源压力上升的时期。,?,到,
26、2020,年,中国从人均收入,1270,美元提高到,3000,美元，需要进行,基础设施和城市化建设，导致能源需求的持续增长与”重工化”,。,奋起直追，让绿色能源一路领先。,新型工业逐步取代传统工业。,?,建设节能型社会，加快走新型工业化道路步伐,节约能源我能做什么？,?,自身提高节能意识,?,对周围的人进行节能宣传,?,节能从我做起：,?,顺手可做的节能小事,“,节约能源，从我做起,”,争做公交族或自行车族,多利用公车、地铁、电车等,公共交通工具,，既,可节约汽油，又可减少汽车尾气排放带来的大气污,染，还可以缓解交通堵塞。有私家车的人尽量使用,无铅汽油，因为铅会严重损害人的健康和智力。,抓住藏
27、在家里的“偷电老鼠”，别让家电待,机,电器设备在待机状态下耗电一般为其开机功率,的,10,左右，约,5,瓦至,15,瓦不等。,照,此普通市民家,庭，家里电视机、空调、电脑、微波炉、饮水机、,电热水器等如果每天都处于待机状态，相当于点了,一只,50,瓦左右的长明灯。养成不使用电器时就彻底,关闭电源、空调不用时则拔下插头,的生活习惯。,如果人人坚持，全国省电,180,亿度，相,于三座亚湾核电,站年发电量总和！,电器少开点,收集并定期卖一次废品,?,不少废塑料可以还原为,再生塑料，,而所有的废餐盒、食品袋、,纺织袋、软包装盒等都可以,回炼为燃油。,1,吨废塑料,=600,千克汽油,?,每张纸,至少可以回收两次。,办公用纸、旧信封信纸、笔记本、,书籍、报纸、广告宣传纸、纸箱纸盒、纸餐具等在第一次回收,后，可再造纸印制成书籍、稿纸、名片、便条纸等。第二次回,收后，还可制成卫生纸。,?,铝制易拉罐再制铝，,比用铝土提取铝,少消耗,71%,的能量,；回收,一个玻璃瓶,节省的能量，,可使普通灯泡发亮,4,小时。,谢,谢,大,家！,
