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1、能源概论,陶红歌河南农业大学机电工程学院2012.09,陶红歌河南农业大学机电工程学院,能源是国民经济的支柱；希望本课程的开设能够有助于促进学生了解能源利用现状和发展方向；在今后的科研与工作中能够正确把握行业发展方向。本课程以基本能源常识为背景，结合工程热力学等基础理论知识，希望有助于学生理论联系实际，深入了解能源领域的基本理论与专业知识。,课程开设目的与特点,2023/10/30,2,课程内容介绍,能源概述：能源的分类与评价、能源与人类文明、能源资源生产 与消费、能源与环境、能源的可持续发展能量的转换与储存：能量转换的基本原理、化学能转换为热能、热能转 换为机械能或电能、能量的传输、能量的储
2、存；,课程内容介绍,常规能源：煤炭、石油、天然气、水能、二次能源；新能源 核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能、氢能,课程内容介绍,节能 节能概述、节约热能、节约煤炭、节约用油、节约用电能源系统工程 概述、能源系统工程的基本方法、能源系统的预测和规 划、能源管理及信息系统,教材 能源概论，黄素逸、高伟编著。北京：高等教育出版社，2004 参考书目新能源概论，王革华，艾德生。北京：化学工业出版社，2006 可再生能源开发技术，保罗 克留格尔著，朱红译。北京：科学 出版社，2007可再生能源概论，左然，等。北京：机械工业出版社，2007能源与节能技术，周鸿昌。上海：同济大学出版社，1996
3、,教材与参考书目,2023/10/30,6,平时成绩 30%课程考试 70%,考核方法,2023/10/30,7,中国能源科技与可持续发展,2023/10/30,8,21世纪前半叶中国的社会经济发展目标：（1）2020年，中国的GDP（gross domestic product）将要比2000年翻两番；（国家统计局数据显示，2000年中国人均GDP为7078元，按当年汇率折算为约856美元。如果2020年实现翻两番，人均GDP将达到3500美元左右。）（2）2050年前后，人均GDP将达10,000美元（中等发达国家水平）。,2023/10/30,9,一、背景,中国2011年能源消费总量升至
4、34.8亿吨标准煤。其中，煤炭消费量增长9.7%，原油消费量增长2.7%，天然气消费量增长12%。,2023/10/30,10,2011年我国能源状况,热当量标准：1桶原油5800立方英尺天然气（按平均热值计算）1千克原油1.4286千克标准煤 1立方米天然气1.330千克标准煤,针对中国的能源消费量，不同统计机构的结论：国际能源机构(IEA)曾统计，2009年中国就超过美国成为第一大能源消费国；英国石油(BP)统计显示，2010年中国超过美国成第一大能源消费国。2012中国能源发展报告显示，位于世界能源消费总量第一位的是美国，中国仍居第二。,2010、2011年世界能源消耗,1 2 3 4
5、5 6 7 8 9 10 11 12 13,13个国家总的能源消耗：121.8亿吨标准煤。,工业国家能源消费经历由煤炭向优质能源（石油、天然气）转变，再进一步向可再生能源过度。为实现可持续发展，欧洲、日本等正大力发展风电、太阳能、生物质能等可再生能源，每年增长率达30%以上。,2023/10/30,13,世界能源发展趋势,2023/10/30,14,世界能源发展趋势（续）,化石燃料的峰值在2030年左右；2060年左右可再生能源接近总能源消费量的一半,人均能源消费量与人均GDP的增长有很强的相关性从世界范围看，人均GDP达1万美元（中等发达国家水平）以前，人均能源消费量增长较快（约为4吨标煤/
6、人），其后增长变缓。在人均GDP达1万美元阶段，日本人均能源消费量为4.25吨标煤（1980年），韩国为4.07吨标煤（1997年），而美国为8吨标煤（1960年）,2023/10/30,15,世界能源发展趋势（续）,2023/10/30,16,2020年，我国一次能源需求值在2533亿吨标煤之间，均值是29亿吨标煤。煤炭：2129亿吨 石油：4.56.1亿吨 天然气：14001600亿立方米 发电装机容量：8.69.5亿千瓦 2050年要达到目前中等发达国家水平，人均能源消耗 应达3吨标煤以上，能源需求总量约为50亿吨标煤。,2023/10/30,17,二、需求预测,2012中国能源发展报告
7、显示，中国的人均能源消费量为2.59吨标准煤，仅仅达到了世界平均水平。,我国目前能源供需矛盾尖锐，结构不合理，能源利用效率低；一次能源消费以煤为主，化石能源的大量消费造成严重的环境污染。今后10多年，满足持续快速增长的能源需求和能源的清洁高效利用，对能源科技发展提出重大挑战。,2023/10/30,19,三、面临的挑战,我国正面临着重化工业新一轮增长，国际制造业转移以及城市化进程加速的新情况，经济发展对能源的依赖度增大，能源翻一番保GDP翻两番的任务艰巨。,1、能源供需矛盾突出 我国人均能源可采储量远低于世界平均水平 石油2.6吨，天然气1074立方米，煤炭90吨，分别为世界平均值的11.1%
8、，4.3%，55.4%。我国1999年左右时人均能源消费约为1吨标煤，世界平均值为2.1吨标煤，美国11.7吨标煤，OECD国家6.8吨标煤。,2023/10/30,21,到2050年，我国能源供应将面临更为严峻的挑战，国内常规能源难以满足需求的增长。,2、能源安全，尤其是石油安全问题凸现 到2020年，我国石油消费量将为4.56.1亿吨，届时国内石油产量为1.82亿吨，对外依存度将达60%。,2023/10/30,23,3、能源利用率低 节能潜力大但任务艰巨 我国能源效率约为31.4%，与先进国家相差10个百分点，主要工业产品单位能耗比先进国家高出30%以上。,2023/10/30,24,4
9、、环境污染严重，可持续发展面临较大压力从环境容量看，二氧化硫为1620万吨，氮氧化物为1880万吨，到2020年，如不采取措施，两者的排放将分别达到4000万吨和3500万吨。我国CO2排放量已居世界第2位，减排CO2的任务十分艰巨。,2023/10/30,25,国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020）能源为重点领域首位，发展思路：（1）坚持节能优先，降低能耗；（2）推进能源结构多元化；（3）促进煤炭的清洁高效利用，降低环境污染；（4）加强对能源装备引进技术的消化、吸收和再创新；（5）提高能源区域优化配置的技术能力。,2023/10/30,26,四、能源可持续发展战略,工业节能 重
10、点研究开发冶金、化工等流程工业和交通运输等主要高耗能领域的节能技术与装备，机电产品节能技术，高效节能、长寿命的半导体照明产品，能源梯级综合利用技术。,2023/10/30,27,优先主题（1）,优先主题（1）,工业部门：采用先进的节能技术、工艺及设备，到2020年节能潜力约1.52亿吨标煤；交通领域：推广节油新技术，开发新型高效汽车，实施车辆油耗限制标准等，到2020年节油潜力约7000万吨；建筑领域：开发和推广新型建材和建筑节能综合技术，实施强化建筑节能标准等，到2020年节能潜力约1.6亿吨标煤。,煤的清洁高效开发利用、液化及多联产 重点研究开发煤炭高效开采技术及配套装备，重型燃气轮机，整
11、体煤气化联合循环（IGCC），高参数超超临界机组，超临界大型循环流化床等高效发电技术与装备，大力开发煤液化以及煤气化、煤化工等转化技术，以煤气化为基础的多联产系统技术，燃煤污染物综合控制和利用的技术与装备等。,2023/10/30,29,优先主题（2）,复杂地质油气资源勘探开发利用重点开发复杂环境与岩性地层类油气资源勘探技术，大规模低品位油气资源高效开发技术，大幅度提高老油田采收率的技术，深层油气资源勘探开采技术。重大专项：大型油气田及煤层气开发,2023/10/30,30,优先主题（3）,可再生能源低成本规模化利用 重点研究开发大型风力发电设备，沿海与陆地风电场与西部风能资源密集区建设技术与
12、装备，高性价比太阳光伏电池及利用技术，太阳能热发电技术，太阳能建筑一体化技术，生物质和地热等开发利用技术。,2023/10/30,31,优先主题（4）,优先主题（4）,-近期，重点发展风力发电，生物质能和太阳能建筑一体化技术 2020年：实现装机2000万KW（占发电量的1%）（我国有风电资源约10亿kW（陆上2.5亿kW，海上7.5亿kW）2020年：生物质发电和生物质液化利用达到0.5亿吨标煤。（我国有生物质能资源4.5亿吨标煤）,-长远，太阳能光伏发电发展潜力巨大，有可能成为满足未来我国能源增长的战略性能源技术国际预测，到2020年，太阳能电池组件价格将从每瓦3.5美元降到11.5美元，
13、发电成本约为每度68美分。我国太阳能资源十分巨大，可利用广阔戈壁地区发展太阳能规模化发电,2023/10/30,33,超大规模输配电和电网安全保障 重点研究开发大容量远距离直流输电技术和特高压交流输电技术与装备，间隙式电源并网及输配技术，电能质量监测与控制技术，大规模互联电网的安全保障技术，西电东输工程的重大关键技术，电网调度自动化技术，高效配电和供电管理信息技术和系统。,2023/10/30,34,优先主题（5）,氢能及燃料电池技术 重点研究高效低成本的化石能源和可再生能源制氢技术，经济高效氢储存和输配技术，燃料电池基础关键部件制备和电堆集成技术，燃料电池发电及车用动力系统集成技术，形成氢能
14、和燃料电池技术规范与标准。,2023/10/30,35,前沿技术,前沿技术,分布式供能技术 分布式供能系统是为终端用户提供灵活、节能型的综合能源服务的重要途径。重点突破基于化石能源的微小型燃气轮机及新型热力循环等终端的能源转换技术、储能技术、热电冷系统综合技术，形成基于可再生能源和化石能源互补、微小型燃气轮机与燃料电池混合的分布式终端能源供给系统。,快中子堆技术 快中子堆是由快中子引起原子核裂变链式反应，并可实现核燃料增殖的核反应堆，能够使铀资源得到充分利用，还能处理热堆核电站生产的长寿命放射性废弃物。研究并掌握快堆设计及核心技术，相关核燃料和结构材料技术，突破钠循环等关键技术，建成65MW实
15、验快堆，实现临界及并网发电。,2023/10/30,37,前沿技术,磁约束核聚变 以参加国际热核聚变实验反应堆的建设和研究为契机，重点研究大型超导磁铁技术、微波加热和驱动技术、中性束注入加热技术、包层技术、氚的大规模实时分离提纯技术、偏滤器技术、数值模拟、等离子体控制和诊断技术、示范堆所需关键材料技术，以及深化高温等离子体物理研究和某些以能源为目标的非托克马克途径的探索研究。,2023/10/30,38,前沿技术,能源的分类与评价,能源的分类,所谓能源，是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。自然资源包括煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。为了便于运输和使用，上述资源
16、经加工可得到一些更符合使用要求的能量来源，如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。,能源的分类,由于可被人类利用的能源多种多样，因此有以下六种不同的分类方法：（1）按地球上的能量来源分；（2）按被利用的程度分；（3）按获得的方法分；（4）按能否再生分；（5）按能源本身的性质分；（6）按对环境的污染情况分。,按地球上的能量来源分,来自于地球本身：如核能、地热能等；来自于地球外天体：如宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等；来自于地球和其他星体的相互作用，如潮汐能。,按被利用的程度分,常规能源：如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等；新能源：如太阳能
17、、地热能、潮汐能、生物质能等，另外还有核能。,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，是高品质的能源。,按能源能否再生分,可再生能源：即不会随其本身的转化或人类的利用而越来越少的能源，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。,按能源本身的性质分,含能体能源（燃料能源）：如石油、煤、天然气、氢等，它们可以直接储存；过程性能源（非燃料能源）：如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热
18、能等，它们无法直接储存。,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。,能源的评价,能源多种多样，各有优缺点，为了正确选择和使用能源，必须对各种能源进行正确的评价。,能源的评价,储量能量密度储能的可能性与供能的连续性能源的地理分布开发费用和利用能源的设备费用运输费用与损耗能源的可再生性 能源的品位 对环境的影响,能源与人类文明,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
19、的发现及开发利用；(5)原子核能的发现及开发利用。,能源更迭与社会发展,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,主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的时代，生产和生活水平极低，社会发展缓慢。,煤炭时期,18世纪，以煤炭取代薪柴作为主要能源，蒸汽机成为生产的主要动力，工业迅速发展，劳动生产力增长很快。19世纪，电力成为工矿企业的主要动力，成为生产和生活照明的主要来源。但这时的电力工业主要是依靠煤炭作为主要燃料。,石油时期,石油资源的发展，开始了能源利用的新时期。近30多年来，世界上许多国家依靠石油和天然气，创造了人类历史上空前的物质文明。进入21世纪，核能将成为世界能
20、源的主角，清洁能源的时代也将随之到来。,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。,能源与国民经济,经济的增长和经济发展水平的提高都需要能源来支撑，因此，能源消费与经济发展有着密不可分的关系。从世界能源消费的增长趋势看，能源消费与世界经济发展的趋势是一致的。,能源与国民经济,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。,能源与国民经济,世界经济和能源发展的历史显示：处于工业化初期的国家，经济的增长主要依靠能源密集型工业的发展，能源效率也较低，因此
21、能源弹性系数多大于1.,能源与人民生活,人们的日常生活处处离不开能源，不仅衣、食、住、行，而且文化娱乐、医疗卫生等都与能源密切相关。目前我国一次能源消费量已超过俄罗斯，居世界第二位，但由于人口过多，人均能耗水平仍很低，全面建设小康社会仍然是我国人民面临的重要任务。,能源资源生产与消费,1973年和2002年世界硬煤产量的地区分布图,1973年和2002年世界石油产量的地区分布图,1973年和2002年世界天然气产量的地区分布图,19712001年世界一次能源供应量的地区分布图,能源消费,当今世界的能源 消费仍以石油为主。,1973年和2001年世界能源终端总消费量的构成,1973年和2001年
22、世界煤炭消费的行业构成,1973年和2001年世界石油消费的行业构成,1973年和2001年世界天然气消费的行业构成,中国能源生产和消费特征,以煤为主人均能耗低，单位产值能耗高能耗强度下降最快，节能潜力依然很大能源利用造成的环境压力很大,能源与环境,文明的代价,从人类的历史来看，文明愈是发展，人类的能力愈强，对环境起到的正面或负面作用就愈大。原始人类以采集和捕猎为生，与其他生物无异，人口的增长受到有限食料和疾病等因素的天然控制，对环境的影响极微。人类建立农耕社会后，开始了第一轮对环境的大破坏，首当其冲的是森林。,18世纪工业革命兴起，进入对环境的第二轮大破坏。特点是人类直接向岩石圈、水圈、生物
23、圈和大气圈大规模地取用物质和能量，而且随着商品经济的发展，这种现象迅速扩张到全球。进入20世纪，工业生产又一次飞跃，每年从地下取出的矿石可以超过以往几千年的总和。许多落后地区也开发起来。,能源利用与环境污染,能源利用的规模加大和不断提高明显地破坏了环境。到目前为止，对环境的影响已经由区域性发展到全球性，一个国家的环境可以影响其邻国的环境，甚至全世界的环境，如众所周知的酸雨、全球变暖、臭氧层空洞等问题，已经成为全球非常关注的问题。,能源对环境的影响,局部影响 地区影响 全球影响（本国）（跨国）城市污染 酸雨 全球气候变化土地破坏 水坝诱发地震 臭氧层破坏森林破坏 漏油污染海洋放射性废物 核事故,
24、全球环境状况,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，贫困和过度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。,全球环境状况,世界经济发展和人类赖以生存的环境是不协调的，经济发展和人口增长给环境造成了巨大的压力，对发展中国家这种情况尤为突出。,全球环境状况,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、生物多样性受到威胁等多方面，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强度大幅增加。,触目惊心的
25、环境污染-能源工业难辞其咎,烟雾的世界,汽车尾部排气,大气环境的三大污染问题,酸雨沉降问题、地球变暖即所谓的温室效应以及20世纪80年代中期发现的臭氧空洞，构成全球性的大气环境问题，明显危及全人类的生存和繁衍，引起了国际社会的高度关注，使当今的世界环境问题具有明显的时代特征。,温室效应,地球正在变暖,海平面上升与陆地淹没；气候带的移动；飓风的加剧；植被的迁徙与物种灭绝；洋流的变化与厄尔尼诺现象；雨型的改变。,地球为什么会变暖？是由于人类大量使用能源而 放出的热量使地球变暖的吗？,但是,人类一年使用的全部能源为80亿t 石油，相当于331016 kJ的热量如果把这些热量全部用于加热海洋，仅仅可以
26、使海水温度上升610-5，即加热1万年，海水温度也只上升到1。,地球变暖的原因到底是什么？,人类使用能源一天所放出的热量 0.1 1016kJ；地球一天从太阳获得的热量 1500 1016kJ。,地球变暖的原因到底是什么？,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。,地球变暖的原因到底是什么？,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升高。,温室效应,推荐影片 An Inconvenient Truth,温室
27、气体,CO2不吸收短波，只吸收长波，于是，地球表面吸收的太阳辐射就散不出去，从而使地表温度升高，地球变暖。像CO2这类会使地球变暖的气体就称为温室气体，温室气体还包括CH4、N2O、氟利昂等。,温室气体的来源,主要温室气体的含量与来源,结论,由于人类大量使用化石燃料，其排放出的CO2等温室气体对辐射的选择性和吸收特性是地球变暖的主要原因。,year,year,CO2与全球变暖,气候变化对环境的影响,气候变化将改变植被群落的结构、组成及生物量，使森林生态系统的空间格局发生变化，同时也造成生物多样性减少等。冰川条数和面积减少，冻土厚度和下界会发生变化，高山生态系统对气候变化非常敏感，冰川规模将随着
28、气候变化而改变，山地冰川普遍出现减少和退缩现象。气候变化将导致湖泊水位下降和面积萎缩。,气候变化对环境的影响,农业生产的不稳定性增加，产量波动大；农业生产布局和结构将出现变动；农业生产条件改变，农业成本和投资大幅度增加。气候变暖将导致地表径流、旱涝灾害频率以及水质等发生变化，水资源供需矛盾将更为突出。对气候变化敏感的传染性疾病的传播范围可能增加；与高温热浪天气有关的疾病和死亡率增加。气候变化将影响人类居住环境。,预计今后气温还将继续升高。对环境的影响令人忧虑。,地球平均地表气温的变化,0.5,0.5,（注）表示1971年至2000年间相对于平均值的偏差情况,据说如果海面上升1米,太平洋上的马绍
29、尔群岛的80%,孟加拉国17.5%,荷兰6%的土地将被海水淹没,京都议定书的概要,在1997年的京都会议COP3上得到通过，2005年起生效。缔约国：162个国家与EU温室效应气体：CO2、N2O、甲烷及其他3种用于取代含氯氟烃的卤烃等6种减排目标：以1990年为基准，至2012年全部发达国家减排约5%(EU-8%、日本、加拿大-6%、(美-7%未批准)、俄0%等)无义务国家：中国、印度、韩国及其他京都机制：有减排目标的国家可利用在其他国家的减排成果及排放限额来促进本国目标实现的3大机制（CDM、联合履行、排放贸易）联合国气候变化框架公约第三次缔约方会议(在日本 京都),为应对此种态势，京都议
30、定书得到通过并生效。,解决温室效应的对策,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；开发不产生CO2的新能源，如核能、太阳能、地热能、海洋能；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,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；采用天然气等低含碳燃料，大力发展氢能。,酸 雨,何谓酸雨,简单地说，酸雨就是酸性的雨。由于大气中存在的酸性气体污染，pH小于5.65的雨叫酸雨。pH小于5.65的雪叫酸雪。在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾，pH小于5.65
31、时叫酸雾。,酸雨的pH范围,酸雨的形成,现代工业、农业和交通排放更大量、种类更多的污染物(包括酸碱性物质)，且与尘埃一起升到高空，与天上的水蒸气相遇，就会形成硫酸或硝酸液滴，使雨水酸化。这时，落到地面的雨水就成了酸雨。高硫煤和石油燃烧产生的SO2和NOx是造成酸雨的主要祸首。,酸雨污染来源,造成雨水酸化之污染物很多，其污染来源大致可分为两类：一类为自然物质，另一类为人为物质。前者如火山爆发喷出的大量硫化物及悬浮固体物，自然水域表面释放的硫化氢，动植物分解产生的有机酸，土壤微生物及海藻释放的硫化氢、二甲基硫及氮化物等，都会使雨水的pH降至5.0左右。,酸雨污染来源,后者则为工业化后，燃料的大量使
32、用，燃烧过程中产生CO、HCl、SO2、NOx及悬浮固体物，排放至大气环境中，经光化学反应生成硫酸、硝酸等酸性物质使得雨水的pH降低，形成酸雨。,酸雨污染来源,酸雨的危害,导致森林成片死亡，因为酸雨会损坏植物叶面和根部。使湖泊酸化，湖中鱼虾绝迹。破坏农田的土壤成分，使农作物减产甚至死亡。造成地下水酸化，引起对人体的危害。腐蚀建筑物和工业设备，造成重大的经济损失。对露天文物起腐蚀作用，加速文物资源的破坏甚至毁灭。,酸雨对湖泊的影响,酸雨因pH太低，造成泥土及岩石中的有毒金属元素溶解，流入地下水及河流中，使水中动物如鱼类等大量死亡。水生植物和以河水灌溉的农作物，因累积有毒金属，将经由食物链进入人体
33、，影响人类的健康，这就是累积作用（concentration effect）。,酸雨对湖泊的影响,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85000个湖泊，其中约20000个已受到酸雨的影响。挪威有265个湖泊已经没有鱼虾；而加拿大已有400个“死 湖”，以前有鲑鱼的河川，现在都看不到鲑鱼的踪影了。,pH对于湖中生物的影响,酸雨对农作物的影响,酸雨会影响农作物的叶片，酸可以溶解叶表皮上的腊质，使植物的水分更易流失；同时土壤中的金属矿物因被酸雨溶解，造成矿物质流失，植物无法获得足够的养分。,受到酸雨危害的农作物,左图为叶子受酸雨危害的情形；右图为显微镜观察到的叶子內部的组织,酸雨对
34、森林的影响,酸雨除危害农作物之外，也危害森林，如阿尔卑斯山和西德黑森林，瑞士、英国等的森林中，半数以上的树木呈枯黄，枝叶凋落。在加拿大魁北克，在受损严重的山区，绝大部分的树木已经枯萎。另外，美国的针叶林也遭受伤害。,酸雨对树木和土壤的影响,酸雨对建筑物的影响,酸雨腐蚀建筑物、公共设施、古迹和金属物质，造成人类经济、财物及文化遗产的损失。酸雨对希腊神殿，罗马遗迹和西德大教堂等历史性建筑遗迹也有很大影响。,酸雨对建筑的影响,酸雨对人类的影响,酸雨对人体也有不良的影响。如可引起眼睛和皮肤疼痛，甚至脱发。酸雨污染对人类最严重的影响 就是导致呼吸方面问题。二氧 化硫和二氧化氮会引起呼吸系 统的疾患，如哮
35、喘、干咳、鼻 子和咽喉过敏等。,我国酸雨分布,在我国覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区，面积达200多万平方千米的酸雨区是世界三大酸雨区之一。,酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分图,我国2004年降水酸度分布,酸雨控制对策,制订酸雨和SO2污染控制区综合防治规划。限制高硫煤，洗煤，型煤。调整能源结构，削减SO2排放总量。做好SO2排污收费工作，运用经济手段促进治理。强化控制区环境监督管理。,臭氧层的破坏,臭氧空洞的产生,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
36、子O2。实验数据显示，平均每一个氯原子可以破坏近10万个臭氧分子，其威力惊人。,臭氧空洞的产生,其结果是高空中由臭氧分子组成的臭氧层就被大大损耗，导致了臭氧层变薄，甚至出现臭氧空洞。,臭氧空洞人类的威胁,根据调查显示，自 1978年开始的10年内，全球各纬度平流层的 臭氧含量降低约 1.2%至10%不等，南极上空则是臭氧被破坏最严重的区域，甚至在春季期间更会出现所谓的“臭氧空洞”。,臭氧空洞人类的威胁,南极上空的臭氧层是在20亿年的漫长岁月中形成的，可是仅在一个世纪里就被破坏了60。目前全球臭氧层削减率正以每年2%至3%的速度在进行，如果任其发展，在21世纪末，平流层臭氧含量将降至目前的一半以
37、上，届时，人类将会面临一场空前的浩劫!,臭氧层的变化,近几十年来，由于人类大量使用含有氯、氟等元素的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。,这幅由美国航空航天局提供的影像中，南极上空出现的臭氧层空洞就像一个巨大的蓝色水滴。美国航空航天局的科学家2000年9月8日宣布：南极上空2000年9月3日的臭氧层空洞面积达到2830万平方公里，相当于4个澳大利亚。,天空在塌陷！,2012年10月22日的南极臭氧分布水平,2012年末，南极臭氧空洞历史性的降至1989年来最小面积。2012年9月22日，南极上空的臭氧层空洞达到峰值，面积为2120万平方公里，大致相当于美国，加拿大和墨西哥加在
38、一起的总面积。而在整个2012年内，这一空洞的平均面积大约为1790万平方公里。,臭氧层被破坏的后果,地球上的生物能在陆地上生活，是因为集中在平流层中的臭氧对于阳光中的紫外线具有隔除作用，如果没有臭氧层，进入大气层的紫外线就很容易被细胞核吸收，破坏生物的遗传物质DNA，陆地上的生物就无法生存了。而这个臭氧层目前正受到人类持续不断的破坏。,臭氧层被破坏的后果,据科学研究，臭氧减少10%，紫外线可能增加20%，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，植物和浮游生物减少，破坏自然界的生物链；,臭氧层被破坏的后
39、果,(4)塑料、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,保护臭氧层,目前，最早使用CFCs的24个发达国家已于1985年和1987年分别签署了限制使用CFCs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。,保护臭氧层,人类尚未找到对已被破坏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和使用。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
40、保护臭氧层行动。,热 污 染,何为热污染,热污染是指日益现代化的工农业生产和人类生活中排放出的废热所造成的环境污染。热污染可以污染大气和水。火力发电厂、核电站、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均含有大量废热。,热污染对水生生物的影响,热污染首当其冲的受害者是水生生物；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；,热污染对人体健康的影响,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。,热污染对
41、人体健康的影响,随着人口和能耗量的增长，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。这种对大气的热污染会造成大城市的所谓“热岛效应”，即城市气温比城市郊区气温高出好几摄氏度。城市气温过高会诱发冠心病、高血压、中风等，直接损害人体健康。城市热岛强度，上海6.8，北京9.0,（1）城市建筑物和铺砌水泥地面的道路多半导热性好，受热传热快。高楼林立，绿地锐减，也是造成气候岛的原因。（2）人口高度密集、工业集中，固定热源及流动热源大量释放城市废热。（3）高耸入云的建筑物造成近地表风速小且通风不良。（4）人类活动释放的废气排入大气，改变了城市上空的大气组
42、成，使其吸收太阳辐射的能力及对地面长波辐射的吸收力增强。,造成城市热岛效应的几种因素,城市热岛的影响,使城区冬季中取暖能耗减少夏季不仅降低工作效率，而且造成中暑和死亡人数的增加城市上空的云、雾会增加，城市的风、降水等也会发生变化使城市能耗增加，造成更多的废热，导致恶性循环污染物重又聚集到市区上空，久久不能消散加重城市供水紧张，火灾多发，加剧光化学烟雾灾害等等,热污染对大气的影响,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，使土壤沙化。近一个世纪以来，地球大气中的CO2不断增加，气候变暖，冰川积雪融化，使海
43、水水位上升，一些原本十分炎热的城市，变得更热。,热污染对大气的影响,专家们预测：如按现在的能源消耗的速度计算，每10年全球温度会升高0.10.26；一个世纪后即为1.0 2.6，而两极温度降上升37，对全球气候会有重大影响。,造成热污染的根本原因,造成热污染最根本的原因是能源未能被最有效、最合理地利用。随着现代工业的发展和人口的不断增长，环境热污染将日趋严重。,如何减少大气热污染,提高热效率可减少热污染；利用废热也可减少热污染；利用降温冷却减少大气热污染。,放射性污染,放射性污染,天然放射性物质在自然界中分布很广，它 存在于宇宙射线、矿石、土壤、天然水、大气 及动植物的所有组织中。近几十年来，
44、由于核 武器的频繁试验，核能工业的不断发展、供医 疗诊断用的电离辐射源的增加等等，放射性已 成为国际社会关注的污染问题。,放射性的来源,（1）核武器试验的沉降物 这些放射性物质主要是铀钚的裂变产物，其中危 害较大的有90锶、137铯、131碘、14碳。（2）核燃料循环的“三废”排放 核燃料循环的各个阶段均会产生“三废”，这会给 周围环境带来一定程度的污染，其中最主要的是 对水体的污染。,放射性的来源,（3）医疗照射 目前，由于辐射在医学上的广泛应用，已使医用射线源 成为主要的环境人工污染源。（4）其它 一是放射源因运输事故、遗失、偷窃、误用，以及废物处理等失去控制而造成；二是一般居民消费用品，
45、包括含有天然或人工放射性核素的产品。,放射性污染的危害和影响,照射650拉德，100%死亡；400拉德，5%死亡；150拉德以下，死亡率降至零，但20年以后损害作用会表现出来。症状主要为白血病、骨癌、甲状腺癌等疾病，还可能表现为不同程度的寿命缩短。,放射性污染的危害和影响,损害遗传物质，引起基因突变和染色体畸变。其遗传学效应有的在第一代子女中出现，也可能在下几代中陆续出现。在第一代子女中放射性对遗传性的损伤通常表现为流产、死胎、先天缺陷和婴儿死亡率的增加，以及胎儿体重减少和两性比例的改变等。,1986年4月26号，位于乌克兰北部的切尔诺贝利核电站站4号反应堆发生严重爆炸，成为人类利用核能史上的
46、一大悲剧。它给核电蒙上的阴影，至今还没有消除。,图为当年发生事故后的切尔诺贝利核电站,切尔诺贝利核电站事故成为核电时代以来最大的事故。辐射危害严重，导致事故后：前3个月内有31人死亡，之后15年内有6-8万人死亡，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散。,切尔诺贝利核电站事故后死城,切尔诺贝利核电站事故后被抛弃的村庄,放射性污染的控制,加强对放射性物质的管理是控制放射性污染的必要措施。从技术控制手段来讲，放射性废物中的放射性物质，采用一般的物理、化学及生物学的方法都不能将其消灭或破坏，只有通过放射性核素的自身衰变才能使放射性衰减到一定的水平，而许多放
47、射性元素的半衰期十分长，并且衰变的产物又是新的放射性元素，所以放射性废物与其它废物相比在处理和处置上有许多不同之处。,能源对人体健康的影响,能源对人体健康的影响,化石燃料燃烧时排放的大量粉尘、SO2、H2S、NOx等除了污染环境外，还会影响人体健康。,TSP年均浓度,能源对人体健康的影响,过量的SO2会导致呼吸道疾病，最典型的例子是1952年发生的伦敦烟雾事件。原煤中均含有微量重金属元素，这些元素在燃烧过程中会随烟尘和炉渣排出，从而对大气、水和土壤产生污染，并影响人体健康。,能源对人体健康的影响,砷：使人体细胞正常代谢发生障碍，导致细胞死亡。铅：影响神经系统，抑制血红蛋白的合成代谢。镉中毒：引
48、起肾功能障碍。汞中毒：引起肾功能衰竭，并损害神经系统。镍：制癌物质，某些铬化合物可能致肺癌。,能源的可持续发展,西方一些经济学家如马尔萨斯（1802年）、李嘉图（1817年）和穆勒（1900年）等，他们较早地在著作中提出过人类消费的物质限制，即人类的经济活动范围存在着生态边界。,现代可持续发展思想的产生,早期的反思寂静的春天 一服清醒剂增长的极限 全球的觉醒联合国人类环境会议 可持续发展的提出我们共同的未来 重要的里程碑联合国环境与发展大会,可持续发展的概念,“既满足当代人的需要，又不对后代人 满足其需要的能力构成危害的发展”（WECD，我们共同的未来）,可持续发展的基本思想,不否定经济增长，
49、尤其是穷国的经济增长，但需要重新审视如何推动和实现经济增长。要求以自然资源为基础，同环境承载力相协调。以提高生活质量为目标，同社会进步相适应。承认并要求在产品和服务的价格中体现出自然资源的价值。以适宜的政策和法律体系为条件，强调“综合决策和“公众参与”。,可持续发展的基本原则,公平性原则持续性原则共同性原则,公平性原则,代内公平横向公平 地球上所有公民享有利用资源、发展经济、得到美好生活的权力；代际公平纵向公平 世世代代的地球公民应享有公平的权力，当代人的发展不能损害后代人的权力。,持续性原则,资源的可持续利用和生态环境的可持续性是可持续发展的重要保证；人类发展必须以不损害支持地球生命的大气、
50、水、土壤、生物等自然条件为前提；人类应根据资源于环境的承载能力调整生活方式，不能盲目地、过渡地生产、消费。,共同性原则,不同国家的历史、经济、文化和发展水平不同，但：实现可持续发展的目标是共同的；实现可持续发展必须由全球公民共同努力；致力于达成既尊重各方利益，又保护全球环境与发展的国际协定至关重要。,世界能源问题,世界性的能源问题主要反映在能源短缺及供需矛盾所造成的能源危机。世界能源面临的另一问题是，随着经济的发展和生活水平的提高，人们对环境质量的要求也越来越高，相应的环保标准和环保法规也越来越严格。,我国能源问题,能源供需形势依然紧张；能耗水平高，能源利用率低下；农村能源问题日趋突出，影响越
