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1、能源概论第一章能源概论第一章本讲稿第一页，共一百二十六页现代科学认为：现代科学认为：物质和能量是构成客观世界的基础。物质和能量是构成客观世界的基础。科学史观认为，世界是由物质构成的，科学史观认为，世界是由物质构成的，运动是物质存在的方式，是物质固有的运动是物质存在的方式，是物质固有的属性，能量则是物质运动的度量。属性，能量则是物质运动的度量。？本讲稿第二页，共一百二十六页能量和物质质量的关系能量和物质质量的关系:质能方程质能方程 E=mc2600MW燃煤发电厂燃煤发电厂,年耗煤年耗煤2000000吨吨,核电站耗核电站耗U235燃料燃料1吨吨转变成能量的物质只有转变成能量的物质只有640g质量和
2、能量可以相互转化并守恒质量和能量可以相互转化并守恒本讲稿第三页，共一百二十六页宇宙间一切宇宙间一切运动着？运动着？的物体，都具有能的物体，都具有能量，人类的一切活动都与能量及其使用量，人类的一切活动都与能量及其使用紧密相关。紧密相关。所谓能量，也就是所谓能量，也就是“产生某种效果（变产生某种效果（变 化）的能力化）的能力”。反过来说，产生某种效。反过来说，产生某种效果（变化），必然伴随能量的消耗和转果（变化），必然伴随能量的消耗和转换。换。本讲稿第四页，共一百二十六页人类所认识的六种能量形式人类所认识的六种能量形式机械能机械能热热 能能电电 能能辐射能辐射能化学能化学能核核 能能本讲稿第五页，
3、共一百二十六页机械能机械能机械能是与物体宏观机械运动或空间状机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相关的能量，前者称为动能，后者称态相关的能量，前者称为动能，后者称为势能。为势能。是较是较”高级高级”的能量的能量本讲稿第六页，共一百二十六页机械能机械能如果质量为如果质量为m的物体的运动速度为的物体的运动速度为v则该则该物体的动能物体的动能Ek可以用下式计算：可以用下式计算：重力势能重力势能Ep可以用下式计算：可以用下式计算：本讲稿第七页，共一百二十六页机械能机械能弹性势能弹性势能 的计算式为：的计算式为：表面能表面能 可用下式计算：可用下式计算：本讲稿第八页，共一百二十六页热能热能_较低级的能量
4、形式较低级的能量形式较低级的能量形式较低级的能量形式构成物质的微观分子运动的动能和势能构成物质的微观分子运动的动能和势能总和称为热能。这种能量的宏观表现是总和称为热能。这种能量的宏观表现是温度的高低，它反映了分子运动的激烈温度的高低，它反映了分子运动的激烈程度。通常热能程度。通常热能Eq可表述成如下的形式：可表述成如下的形式：本讲稿第九页，共一百二十六页电能电能电能是和电子流动与积累有关的一种能电能是和电子流动与积累有关的一种能量，通常由电池中的化学能转换而来，量，通常由电池中的化学能转换而来，或是通过发电机由机械能转换得到；反或是通过发电机由机械能转换得到；反之，电能也可以通过电动机转换为机
5、械之，电能也可以通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。能，从而显示出电做功的本领。本讲稿第十页，共一百二十六页辐射能辐射能_仅存在于传递过程中仅存在于传递过程中仅存在于传递过程中仅存在于传递过程中辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。物体的辐射能物体的辐射能Er可由下式计算：可由下式计算：与温度高低关系很大与温度高低关系很大本讲稿第十一页，共一百二十六页化学能化学能化学能是物质结构能的一种，即化学能是物质结构能的一种，即原子核原子核外外进行化学变化时放出的能量。进行化学变化时放出的能量。按化学热力学定义，物质或物系在化学按化学热力学定义，物质或物系在
6、化学反应过程中以热能形式释放的内能称为反应过程中以热能形式释放的内能称为化学能。化学能。本讲稿第十二页，共一百二十六页核能核能核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。轻质量的原子核（氘、氚等）和重质量轻质量的原子核（氘、氚等）和重质量的原子核（铀等）核子之间的结合力比的原子核（铀等）核子之间的结合力比中等质量原子核的结合力小，这两类原中等质量原子核的结合力小，这两类原子核在一定的条件下可以通过核聚变和子核在一定的条件下可以通过核聚变和核裂变转变为在自然界更稳定的中等质核裂变转变为在自然界更稳定的中等质量原子核，同时释放出巨大的结合能。量原子核，同时释放出巨大的结
7、合能。这种结合能就是核能。这种结合能就是核能。本讲稿第十三页，共一百二十六页核能应用的理论依据既质能方程核能应用的理论依据既质能方程本讲稿第十四页，共一百二十六页能量的性质能量的性质状态性状态性(与温度、压力、速度，体积、动量等有关）与温度、压力、速度，体积、动量等有关）可加性可加性（与物质的量有关）（与物质的量有关）传递性传递性（空间或物质间转移，传热学和流体力学）（空间或物质间转移，传热学和流体力学）转换性转换性（热力学）（热力学）做功性做功性（yong 效率）效率）贬值性贬值性（质的高低，高温到低温，机械能到热能）（质的高低，高温到低温，机械能到热能）本讲稿第十五页，共一百二十六页能量的
8、转换能量的转换 从一种形式转变成另一种形式从一种形式转变成另一种形式;能量在空间上的转移，能量的传输能量在空间上的转移，能量的传输;能量在时间上的转移，能量的储存。能量在时间上的转移，能量的储存。本讲稿第十六页，共一百二十六页能量的转换能量的转换本讲稿第十七页，共一百二十六页能量的传递能量的传递 本讲稿第十八页，共一百二十六页能量传递过程的特点能量传递过程的特点 能量传递是有条件的，即在有能量密度能量传递是有条件的，即在有能量密度差的条件下，能量总是从能量密度大的差的条件下，能量总是从能量密度大的物质或能量集中的地方，向能量密度小物质或能量集中的地方，向能量密度小的物质或地方传递；总是从集中到
9、分散的物质或地方传递；总是从集中到分散并逐步达到平衡。并逐步达到平衡。本讲稿第十九页，共一百二十六页能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量传递遵循一定的规律，即能量传递能量传递遵循一定的规律，即能量传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的阻力。的阻力。Q=KA t,K=1/R本讲稿第二十页，共一百二十六页能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量的传递包括转移与转换两种形式。能量的传递包括转移与转换两种形式。转移是某种形态的能量从一地转移到另转移是某种形态的能量从一地转移到另一地，从一物转移到另一物；转换则是一地，从一物转移到另一物；转换则是能量由一种形态变为
10、另一形态。能量由一种形态变为另一形态。本讲稿第二十一页，共一百二十六页能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量传递的途径主要有两条：由物质交能量传递的途径主要有两条：由物质交换和质量输运而携带的能量称为携带能；换和质量输运而携带的能量称为携带能；（运动和流动过程）（运动和流动过程）在体系边界面上的能量交换称为交换能。在体系边界面上的能量交换称为交换能。（汽轮机、内燃机、面式换热过程）（汽轮机、内燃机、面式换热过程）室内采暖的例子室内采暖的例子本讲稿第二十二页，共一百二十六页能量传递过程的特点能量传递过程的特点通通过过能能量量交交换换而而实实现现的的能能量量传传递递，即即传传热和做功，其具体方式
11、为：热和做功，其具体方式为：传传热热的的三三种种基基本本方方式式是是热热传传导导、热热对对流流和热辐射；和热辐射；做做功功（这这里里指指机机械械功功）的的三三种种基基本本方方式式是容积功、转动轴功和流动功（推动功）。是容积功、转动轴功和流动功（推动功）。本讲稿第二十三页，共一百二十六页能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量传递的结果主要体现在两方面，即能量传递的结果主要体现在两方面，即能量使用过程中所起的作用以及能量传能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向。递的最终去向。能量传递的最终去向通常只有两条：或能量传递的最终去向通常只有两条：或转移到产品，或散失于环境，包括直接转移到产品，
12、或散失于环境，包括直接损失和用于过程后再进入环境这两种情损失和用于过程后再进入环境这两种情况。况。本讲稿第二十四页，共一百二十六页能量传递过程的特点能量传递过程的特点能量传递的实质实际上就是能量利用的能量传递的实质实际上就是能量利用的实质。如果把产品的使用也包括在内，实质。如果把产品的使用也包括在内，能量的最终去向只能是唯一的，即最终能量的最终去向只能是唯一的，即最终进入环境。进入环境。能量利用的本质：人类利用的是能量的能量利用的本质：人类利用的是能量的“品质品质”而非数量，即能量的质量降低，而非数量，即能量的质量降低，直至进入环境成为废能。直至进入环境成为废能。本讲稿第二十五页，共一百二十六
13、页第二节第二节 能源的分类与评价能源的分类与评价 本讲稿第二十六页，共一百二十六页能源的分类能源的分类自然资源包括煤、石油、天然气、太阳自然资源包括煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。能、风能、水能、地热能、核能等。为了便于运输和使用，上述资源经加工为了便于运输和使用，上述资源经加工可得到一些更符合使用要求的能量来源，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、氢如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。能等。本讲稿第二十七页，共一百二十六页能源的分类能源的分类由于可被人类利用的能源多种多样，因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
14、：此有以下六种不同的分类方法：（1）按地球上的能量来源分；）按地球上的能量来源分；（2）按被利用的程度分；）按被利用的程度分；（3）按获得的方法分；）按获得的方法分；（4）按能否再生分；）按能否再生分；（5）按能源本身的性质分；）按能源本身的性质分；（6）按对环境的污染情况分。）按对环境的污染情况分。本讲稿第二十八页，共一百二十六页按地球上的能量来源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、波能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物
15、质能、光合作浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等；用等；来自于地球和其他星体的相互作用，如来自于地球和其他星体的相互作用，如潮汐能。潮汐能。本讲稿第二十九页，共一百二十六页按被利用的程度分按被利用的程度分常规能源常规能源，如煤炭、石油、天然气、薪，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等；柴燃料、水能等；新能源新能源，如太阳能、地热能、潮汐能、，如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等，另外还有核能。生物质能等，另外还有核能。本讲稿第三十页，共一百二十六页按获得的方法分按获得的方法分一次能源一次能源，即可供直接利用的能源，如，即可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能等；煤、石油、天然气
16、、风能、水能等；二次能源二次能源，即由一次能源直接或间接转，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，是高品质的气、氢等，它们使用方便，是高品质的能源。能源。本讲稿第三十一页，共一百二十六页按能源能否再生分按能源能否再生分可再生能源可再生能源，即不会随其本身的转化或，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、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；风能、潮汐能、太阳能等；非再生能源非再生能源，它随人类的利用而越来越，它随人类的利用而越来越少，如石油、煤、天然气、核燃料等。少，如石油、煤
17、、天然气、核燃料等。本讲稿第三十二页，共一百二十六页按能源本身的性质分按能源本身的性质分含能体能源含能体能源（燃料能源），如石油、煤、（燃料能源），如石油、煤、天然气、地热、氢等，它们可以直接储天然气、地热、氢等，它们可以直接储存；存；过程性能源过程性能源（非燃料能源），如风能、（非燃料能源），如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等，它们无法雷电、电磁能和一般热能等，它们无法直接储存。直接储存。本讲稿第三十三页，共一百二十六页按对环境的污染情况分按对环境的污染情况分清洁能源清洁能源，即对环境无污染或污染很小，即对环境无污染或污染很小
18、的能源，如太阳能、水能、海洋能等；的能源，如太阳能、水能、海洋能等；非清洁能源非清洁能源，即对环境污染较大的能源，即对环境污染较大的能源，如煤、石油等。如煤、石油等。本讲稿第三十四页，共一百二十六页能源的评价能源的评价能源多种多样，各有优缺点，为了正能源多种多样，各有优缺点，为了正 确选择和使用能源，必须对各种能源确选择和使用能源，必须对各种能源 进行正确的评价。进行正确的评价。本讲稿第三十五页，共一百二十六页能源的评价能源的评价储量储量能量密度能量密度（太阳能和风能密度小）（太阳能和风能密度小）储能的可能性与供能的连续性储能的可能性与供能的连续性能源的地理分布能源的地理分布开发费用和利用能源
19、的设备费用开发费用和利用能源的设备费用运输费用与损耗运输费用与损耗能源的可再生性能源的可再生性 能源的品位能源的品位 对环境的影响对环境的影响 本讲稿第三十六页，共一百二十六页第三节第三节 能源与人类文明能源与人类文明 本讲稿第三十七页，共一百二十六页能源更迭与社会发展能源更迭与社会发展人类利用能源的历史，也就是人类认识和人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。征服自然的历史。(1)火的发现和利用；火的发现和利用；(2)畜力、风力、水力等自然动力的利用；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；化石燃料的开发和热的利用；(4)电的发现及开发利用；电的发现及开
20、发利用；(5)原子核能的发现及开发利用。原子核能的发现及开发利用。本讲稿第三十八页，共一百二十六页能源更迭与社会发展能源更迭与社会发展人类社会已经历了三个能源时期：人类社会已经历了三个能源时期：薪柴时期；薪柴时期；煤炭时期；煤炭时期；石油时期。石油时期。本讲稿第三十九页，共一百二十六页薪柴时期薪柴时期主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的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，社会发展时代，生产和生活水平极低，社会发展 缓慢。缓慢。本讲稿第四十页，共一百二十六页煤炭时期煤炭时期18世纪，以煤炭取代薪柴作为主要能源，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
21、业迅速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。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，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时的电力工业主要是依靠煤炭作为主要燃料。燃料。本讲稿第四十一页，共一百二十六页石油时期石油时期石油资源的发展，开始了能源利用的新石油资源的发展，开始了能源利用的新时期。近时期。近30年来，世界上许多国家依靠年来，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石油和天然气，创造了人类历史上空前的物资文明。的物资文明。进入进入21
22、世纪，核能将成为世界能源的主世纪，核能将成为世界能源的主角，清洁能源的时代也将随之到来。角，清洁能源的时代也将随之到来。本讲稿第四十二页，共一百二十六页能源与国民经济能源与国民经济能源是发展社会生产和提高人民生活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，是推动国民经水平的重要物质基础，是推动国民经 济发展的强大动力。济发展的强大动力。本讲稿第四十三页，共一百二十六页能源与国民经济能源与国民经济经济的增长和经济发展水平的提高都需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。从世界能源发展有着密不可分的关系
23、。从世界能源消费的增长趋势看，能源消费与世界经消费的增长趋势看，能源消费与世界经济发展的趋势是一致的。济发展的趋势是一致的。本讲稿第四十四页，共一百二十六页能源与国民经济能源与国民经济世界各国经济发展的实践证明，在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。国民经济生产总值增长率成正比例关系。本讲稿第四十五页，共一百二十六页能源与国民经济能源与国民经济世界经济和能源发展的历史显示，处于世界经济和能源发展的历史显示，处于工业化初期的
24、国家，经济的增长主要依工业化初期的国家，经济的增长主要依靠能源密集型工业的发展，能源效率也靠能源密集型工业的发展，能源效率也较低，因此能源弹性系数多大于较低，因此能源弹性系数多大于1。本讲稿第四十六页，共一百二十六页能源与人民生活能源与人民生活 人们的日常生活处处离不开能源，不仅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、医疗衣、食、住、行，而且文化娱乐、医疗卫生等都与能源密切相关。卫生等都与能源密切相关。本讲稿第四十七页，共一百二十六页能源与人民生活能源与人民生活目前我国一次能源消费量已超过俄罗斯，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，人均能居
25、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。我国人民面临的重要任务。本讲稿第四十八页，共一百二十六页第四节第四节 能源资源生产与消费能源资源生产与消费 本讲稿第四十九页，共一百二十六页能源消费能源消费 当今世界的能源消费当今世界的能源消费仍以石油为主。仍以石油为主。本讲稿第五十页，共一百二十六页第五节第五节 能源与环境能源与环境 本讲稿第五十一页，共一百二十六页全球环境状况全球环境状况联合国最新公布的研究结果显示，在过联合国最新公布的研究结果显示，在过去去30年中，虽然国际社会在环保领域取年中，虽然国际社会在
26、环保领域取得了一定成绩，但全球整体环境状况持得了一定成绩，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。然资源，这是造成环境恶化的罪魁祸首。本讲稿第五十二页，共一百二十六页全球环境状况全球环境状况世界经济发展和人类赖以生存的环境是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，对发展中国家这种造成了巨大的压力，对发展中国家这种情况尤为突出。情况尤为突出。本讲稿第五十三页，共一百二
27、十六页全球环境状况全球环境状况全球环境恶化主要表现在大气和江海污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球气候变暖，使自然灾害发生的频率和强度大幅增加。强度大幅增加。本讲稿第五十四页，共一百二十六页全球正在变暖全球正在变暖 海平面上升与陆地淹没；海平面上升与陆地淹没；气候带的移动；气候带的移动；飓风
28、的加剧飓风的加剧；植被的迁徙与物种灭绝植被的迁徙与物种灭绝；洋流的变化与厄尔尼诺现象；洋流的变化与厄尔尼诺现象；雨型的改变。雨型的改变。本讲稿第五十五页，共一百二十六页大气环境的三大问题大气环境的三大问题20世纪世纪80年代中期，在南极上空发现了年代中期，在南极上空发现了臭氧空洞臭氧空洞，它与地球变暖及所谓的，它与地球变暖及所谓的温室温室效应效应和和酸雨沉降酸雨沉降问题构成全球性的大气问题构成全球性的大气环境问题，明显地危及全人类的生存和环境问题，明显地危及全人类的生存和繁衍，引起了国际社会的高度关注，使繁衍，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当今的世界环境问题具有
29、明显的时代特征。征。本讲稿第五十六页，共一百二十六页世界十大严重污染城市中国占：个7因二氧化硫排放，每年经济损失1126亿元(世界银行统计超过5000亿元)!占全国排放比例占全国排放比例：燃煤污染物燃煤污染物SO2：85%CO2：85%NOx：60%粉尘：粉尘：70%我国的污染现状我国的污染现状本讲稿第五十七页，共一百二十六页温室效应温室效应 本讲稿第五十八页，共一百二十六页我们的地球我们的地球最近几十年来，地球日益变暖。最近几十年来，地球日益变暖。地球为什么会变暖？地球为什么会变暖？是由于人类大量使用能源而是由于人类大量使用能源而 放出的热量使地球变暖的吗？放出的热量使地球变暖的吗？本讲稿第
30、五十九页，共一百二十六页我们的地球我们的地球人类一年使用的全部能源为人类一年使用的全部能源为80亿亿t 石油，石油，相当于相当于33 1016 kJ的热量的热量如果把这些热量全部用于加热海洋，仅如果把这些热量全部用于加热海洋，仅仅可以使海水温度上升仅可以使海水温度上升6 10-5，即加，即加热热1万年万年，海水温度也只上升到，海水温度也只上升到1。本讲稿第六十页，共一百二十六页地球变暖的原因到底是什么？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地球一天从太阳获得的热量 1500 1016kJ。本讲稿第六十一
31、页，共一百二十六页地球变暖的原因到底是什么？地球变暖的原因到底是什么？太阳射向地球的光约太阳射向地球的光约1/3被云层、冰粒和被云层、冰粒和空气分子反射回去；空气分子反射回去；约约25穿过大气层时暂时被大气吸收起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；到增温作用，但以后又返回到太空；其余的大约其余的大约37则被地球表面吸收。这则被地球表面吸收。这些被吸收的太阳辐射能大部分在晚间又些被吸收的太阳辐射能大部分在晚间又重新发射到天空。重新发射到天空。本讲稿第六十二页，共一百二十六页地球变暖的原因到底是什么？地球变暖的原因到底是什么？如果这部分热量遇如果这部分热量遇到了阻碍，不能全
32、到了阻碍，不能全部被反射出去，地部被反射出去，地球表面的温度就会球表面的温度就会升高。升高。本讲稿第六十三页，共一百二十六页温室气体温室气体CO2不吸收短波，只吸收长波，于是，地不吸收短波，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。使地表温度升高，地球变暖。像像CO2这类会使地球变暖的气体就称为温这类会使地球变暖的气体就称为温室气体，温室气体还包括水蒸气、室气体，温室气体还包括水蒸气、SO、甲甲烷、氟利昂等。烷、氟利昂等。本讲稿第六十四页，共一百二十六页结论结论 由于人类由于人类大量大量使用化石使用化石燃料，其排放出的
33、燃料，其排放出的CO2等温室气体对辐射的选等温室气体对辐射的选择择 性和吸收特性是地球性和吸收特性是地球变暖的主要原因。变暖的主要原因。本讲稿第六十五页，共一百二十六页气候变化对环境的影响气候变化对环境的影响地球表面变暖，在远离赤道的地方变化最显著。地球表面变暖，在远离赤道的地方变化最显著。虽然某些地区由于蒸发迅速和风型改变会变得更干燥，虽然某些地区由于蒸发迅速和风型改变会变得更干燥，但全球降雨量增加。但全球降雨量增加。沿海岸的亚热带出现更潮湿的季风。沿海岸的亚热带出现更潮湿的季风。在高海拔和高纬度地区更频繁地出现更大的风雪。在高海拔和高纬度地区更频繁地出现更大的风雪。在内地，大陆中部地区出现
34、较早的雪融和潮湿的春季，在内地，大陆中部地区出现较早的雪融和潮湿的春季，夏季漫长且来得早，干旱更加频繁。夏季漫长且来得早，干旱更加频繁。本讲稿第六十六页，共一百二十六页气候变化对环境的影响气候变化对环境的影响在高纬度地区，农业条件会更好些。在高纬度地区，农业条件会更好些。由于海水的边界向北移动，因此海洋冰量减少。由于海水的边界向北移动，因此海洋冰量减少。沿海海平面每世纪上升几英尺。沿海海平面每世纪上升几英尺。飓风更频繁、更强大，并向高纬度地区扩展。飓风更频繁、更强大，并向高纬度地区扩展。森林火灾更频繁、更严重。森林火灾更频繁、更严重。大量物种迅速灭绝。大量物种迅速灭绝。由于气候的原因，人口死亡
35、率增加。由于气候的原因，人口死亡率增加。本讲稿第六十七页，共一百二十六页解决温室效应的对策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；耗量，大力推广节能新技术；开发不产生开发不产生CO2的新能源，如核能、太阳的新能源，如核能、太阳能、地热能、海洋能；能、地热能、海洋能；推广植树绿化，限制森林砍伐，制止对推广植树绿化，限制森林砍伐，制止对热带森林的破坏；热带森林的破坏；本讲稿第六十八页，共一百二十六页解决温室效应的对策解决温室效应的对策减慢世界人口增长速度，在农村发展减慢世界人口增长速度，在农村发展“能能源农场源农场”，一方面利
36、用种植薪柴树木通过，一方面利用种植薪柴树木通过光合作用固定光合作用固定CO2，另一方面燃烧薪柴比，另一方面燃烧薪柴比燃用化石燃料产生的燃用化石燃料产生的CO2要少得多；要少得多；采用天然气等低含碳燃料，大力发展氢采用天然气等低含碳燃料，大力发展氢能。能。本讲稿第六十九页，共一百二十六页酸酸 雨雨本讲稿第七十页，共一百二十六页何谓酸雨何谓酸雨简单地说，酸雨就是酸性的雨。简单地说，酸雨就是酸性的雨。被大气中存在的酸性气体污染被大气中存在的酸性气体污染,pH小于小于5.65的雨叫的雨叫酸雨酸雨。pH小于小于5.65的雪叫的雪叫酸雪酸雪。在高空或高山在高空或高山(如峨眉山如峨眉山)上弥漫的雾上弥漫的雾
37、,pH小于小于5.65时叫时叫酸雾酸雾。本讲稿第七十一页，共一百二十六页酸雨的形成酸雨的形成现代工业、农业和交通排放更大量，种现代工业、农业和交通排放更大量，种类更多的污染物类更多的污染物(包括酸碱性物质包括酸碱性物质),且与且与尘埃一起升到高空，与天上的水蒸气相尘埃一起升到高空，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酸化。这时，落到地面的雨水就成了酸雨。雨。高硫煤和石油燃烧产生的高硫煤和石油燃烧产生的SO2和和NOx是造是造成酸雨的主要祸首。成酸雨的主要祸首。本讲稿第七十二页，共一百二十六页酸雨污染来源酸雨污染来
38、源造成雨水酸化之污染物很多，其污染造成雨水酸化之污染物很多，其污染来来源大致可分源大致可分为两类为两类：一类为一类为自然物自然物质质，另一类为另一类为人人为为物物质质。前者如火山爆。前者如火山爆发喷发喷出出的的大量硫化物及大量硫化物及悬浮悬浮固固体体物，自然水物，自然水域表面域表面释放的释放的硫化硫化氢氢，动动植物分解植物分解产产生生的的有有机机酸，土壤微生物及海藻酸，土壤微生物及海藻释放的释放的硫硫化化氢氢、二甲基硫及氮化物等，都、二甲基硫及氮化物等，都会会使雨使雨水水的的pH降至降至5.0左右左右。本讲稿第七十三页，共一百二十六页酸雨污染来源酸雨污染来源后后者者则为则为工工业业化化后后，燃
39、料，燃料的的大量使用，大量使用，燃燃烧过烧过程中程中产产生生CO、HCl、SO2、NOx及及悬浮悬浮固固体体物，排放至大物，排放至大气环气环境中，境中，经经光化光化学学反反应应生成硫酸、硝酸等酸性物生成硫酸、硝酸等酸性物质质使得雨水使得雨水的的pH降低，形成酸雨。降低，形成酸雨。本讲稿第七十四页，共一百二十六页酸雨的危害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导致森林成片死亡，因为酸雨会损坏植物叶面和根部。部。使湖泊酸化，湖中鱼虾绝迹。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。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。造
40、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。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对露天文物起腐蚀作用，加速文物资源的破坏甚至毁灭。至毁灭。本讲稿第七十五页，共一百二十六页酸雨对湖泊的影响酸雨对湖泊的影响酸雨因酸雨因pH太低，造成泥土及岩石中的有毒太低，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，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，影响人类的
41、健康，将经由食物链进入人体，影响人类的健康，这就是累积作用（这就是累积作用（concentration effect）。）。本讲稿第七十六页，共一百二十六页酸雨对湖泊的影响酸雨对湖泊的影响在欧洲和北美洲，酸雨所引起的湖泊酸在欧洲和北美洲，酸雨所引起的湖泊酸化情形十分严重。瑞典化情形十分严重。瑞典85000g个湖泊，个湖泊，其中约其中约20000个已受到酸雨的影响。挪威个已受到酸雨的影响。挪威有有265个湖泊已经没有鱼虾；而加拿大已个湖泊已经没有鱼虾；而加拿大已有有400个个“死湖死湖”，以前有鲑鱼的河川，现，以前有鲑鱼的河川，现在都看不到鲑鱼的踪影了。在都看不到鲑鱼的踪影了。本讲稿第七十七页，
42、共一百二十六页pH对于湖中生物的影响对于湖中生物的影响pH影响65.55.04.0食物的基本种类相继死去，例如，鱼类的重要食物来源无法在此酸碱值下生存。鱼类不能繁殖。幼鱼很难存活。因为缺少营养造成很多畸形的成鱼。鱼类因窒息而死。鱼群会相继死去假如有生物存活，将与之前的生物种类不相同。本讲稿第七十八页，共一百二十六页酸雨对农作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，植物无法获得足解，造成矿
43、物质流失，植物无法获得足够的养分。够的养分。本讲稿第七十九页，共一百二十六页酸雨对森林的影响酸雨对森林的影响酸雨除危害农作物之外，也危害森林，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，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。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。另外，美国的针叶林也遭受伤害。本讲稿第八十页，共一百二十六页酸雨对建筑物的影响酸雨对建筑物的影响酸雨腐蚀建筑物、公共设
44、施、古迹和金属物质，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。遗迹也有很大影响。本讲稿第八十一页，共一百二十六页酸雨对人类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。眼睛和皮肤疼痛，甚至脱发。酸雨污染对人类最严重的酸雨污染对人类最严重的 影响就是导致呼吸方面影响就是导致呼吸方面 问题。二氧化硫和二氧问题。二氧化硫和二氧 化氮会引起呼吸系统的
45、化氮会引起呼吸系统的 疾患，如哮喘、干咳、疾患，如哮喘、干咳、鼻子和咽喉过敏等。鼻子和咽喉过敏等。本讲稿第八十二页，共一百二十六页我国酸雨分布我国酸雨分布在我国覆盖四川、贵州、广东、广西、在我国覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区，等省市部分地区，面积达面积达200多万平方多万平方千米的酸雨区是世界三大酸雨区之一。千米的酸雨区是世界三大酸雨区之一。本讲稿第八十三页，共一百二十六页酸雨控制对策酸雨控制对策制订酸雨和制订酸雨和SO2污染控制区综合防治规划。污染控制区综合防治规划。限制高硫煤，洗煤，型煤。限制高硫煤，洗煤，型煤
46、。调整能源结构，削减调整能源结构，削减SO2排放总量。排放总量。做好做好SO2排污收费工作，运用经济手段促排污收费工作，运用经济手段促进治理。进治理。强化控制区环境监督管理。强化控制区环境监督管理。本讲稿第八十四页，共一百二十六页臭氧层的破坏臭氧层的破坏本讲稿第八十五页，共一百二十六页臭氧层的破坏臭氧层的破坏根据最新的卫星和地面观测网的资料，根据最新的卫星和地面观测网的资料，今年臭氧空洞的面积已经达到今年臭氧空洞的面积已经达到2千千500万万km2，预计可能达到或超过去年创纪录的，预计可能达到或超过去年创纪录的2千千800万万km2。本讲稿第八十六页，共一百二十六页臭氧层的破坏臭氧层的破坏近几
47、十年来，由于人类大量使用含氯、近几十年来，由于人类大量使用含氯、氟等元素的化学合成物质作为制冷剂，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。导致臭氧空洞的出现和不断扩大。本讲稿第八十七页，共一百二十六页臭氧空洞的产生臭氧空洞的产生氯氟烃释放到大气中，再上升到高空时，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，会夺走臭氧分子氧分子后，会夺走臭氧分子O3中的一个中的一个氧原子，使之变成为普通的氧分子氧原子，使之变成为普通的氧分子O2。每一个氯原子可以把上万个臭氧分子变每一个氯原子可以把上万个臭氧分子变成普通
48、氧分子。实验数据显示，平均每成普通氧分子。实验数据显示，平均每一个氯原子可以消灭一个氯原子可以消灭1万个臭氧分子，其万个臭氧分子，其威力惊人。威力惊人。本讲稿第八十八页，共一百二十六页臭氧空洞的产生臭氧空洞的产生其结果是高空中由臭氧分子组成的臭氧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，层就被大大损耗，导致了臭氧层变薄，甚至出现臭氧空洞。甚至出现臭氧空洞。本讲稿第八十九页，共一百二十六页臭氧空洞臭氧空洞人类的威胁人类的威胁根据调查显示，自根据调查显示，自 1978年开始的年开始的10年内，年内，全球各纬度平流层的全球各纬度平流层的 臭氧含量降低约臭氧含量降低约 1.2
49、%至至10%不等，南极上空则是臭氧被不等，南极上空则是臭氧被破坏最严重的区域，甚至在春季期间更破坏最严重的区域，甚至在春季期间更会出现所谓的会出现所谓的“臭氧空洞臭氧空洞”。本讲稿第九十页，共一百二十六页臭氧空洞臭氧空洞人类的威胁人类的威胁南极上空的臭氧层是在南极上空的臭氧层是在20亿年的漫长岁亿年的漫长岁月中形成的，可是仅在一个世纪里就被月中形成的，可是仅在一个世纪里就被破坏了破坏了60。目前全球臭氧层削减率正以每年目前全球臭氧层削减率正以每年2%至至3%的速度在进行，如果任其发展，在的速度在进行，如果任其发展，在21世纪末，平流层臭氧含量将降至目前的世纪末，平流层臭氧含量将降至目前的一半以
50、上，届时，人类将会面临一场空一半以上，届时，人类将会面临一场空前的浩劫前的浩劫!本讲稿第九十一页，共一百二十六页臭氧层被破坏的后果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集中在平流层中的臭氧对于阳光中的紫外线具有隔除的作用，如果没有臭氧层，外线具有隔除的作用，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吸收，破坏生物的遗传物质DNA，陆地，陆地上的生物便无法存在了。而这个臭氧层上的生物便无法存在了。而这个臭氧层目前正受到人类持续不断的破坏。目前正受到人