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1、能源科学概论正文目录录目录正文目录11. 概论12. 能量与能源22.1. 能量22.1.1. 能量22.1.2. 能源22.1.3. 能量的转换42.1.4. 能量的评价42.2. 能源在社会可持续发展中的作用52.2.1. 可持续发展的概念52.2.2. 能源更迭与社会发展62.2.3. 能源与国民经济72.2.4. 能源与人民生活82.2.5. 能源与环境82.3. 能源形势132.3.1. 世界能源资源概况132.3.2. 世界能源消费及构成142.3.3. 世界性的能源问题152.3.4. 中国的能源资源162.3.5. 中国能源可持续发展的对策193. 能量的转换与储存203.1.
2、 能量的基本性质203.1.1. 能量的性质203.1.2. 能量守恒与转换定律213.1.3. 能量贬值原理223.2. 能量转换的主要燃料243.2.1. 煤炭253.2.1.1. 煤的形成和分类253.2.1.2. 煤的开采与加工263.2.1.3. 煤的气化263.2.1.4. 水煤浆273.2.2. 石油273.2.2.1. 石油的形成与分类273.2.2.2. 主要石油产品的种类与用途283.2.2.3. 油田开发293.2.3. 天然气293.2.4. 核燃料293.2.4.1. 核裂变的核燃料293.2.4.2. 核聚变的核燃料303.3. 机械能的获取303.3.1. 热能的
3、转换313.3.1.1. 热机的效率313.3.1.2. 内燃机313.3.1.3. 汽轮机323.3.1.4. 燃气轮机333.3.2. 水能和风能的转换343.3.3. 电能的转换343.4. 电能的生产353.4.1. 机械能的转换353.4.2. 热能转换353.4.3. 磁流体发电353.4.4. 化学能转换373.4.5. 太阳能转换373.4.6. 核能转换373.5. 能量的储存373.5.1. 概述373.5.2. 机械能的储存383.5.2.1. 一般储能383.5.2.2. 抽水蓄能383.5.3. 电能的储存393.5.3.1. 蓄电池393.5.3.2. 静电场和感应
4、电场393.5.4. 热能的储存403.5.5. 核能的储存413.6. 热能的产生413.6.1. 热能的获取413.6.2. 燃烧的基础知识423.6.3. 燃烧设备434. 常规能源454.1. 煤炭454.1.1. 煤炭资源454.1.2. 煤炭生产474.1.3. 洁净煤技术484.2. 石油504.2.1. 石油资源504.2.2. 石油生产与消费504.3. 天然气504.3.1. 天然气资源504.3.2. 天然气生产514.3.3. 天然气市场514.4. 水能524.4.1. 水能资源524.4.2. 水能利用概况524.4.3. 水能发电机组534.4.4. 水电站运行和
5、水库调度544.4.5. 小水电544.5. 二次能源554.5.1. 概述554.5.2. 电554.5.3. 蒸汽564.5.4. 热水564.5.5. 焦炭574.5.5.1. 焦炭定义574.5.5.2. 焦炭分布574.5.5.3. 焦炭用途574.5.5.4. 焦炭的物理性质574.5.5.5. 焦炭的反应性及反应后的强度584.5.5.6. 焦炭的质量指标584.5.5.7. 焦炭质量的评价594.5.5.8. 焦炭价格影响因素分析594.5.5.9. 中国焦炭产业现状614.5.5.10. 国内焦炭出口现状624.5.5.11. 国内焦炭产量635. 新能源635.1. 核能6
6、35.1.1. 概述635.1.2. 原子与原子核635.1.3. 核能的来源645.1.4. 反应堆645.1.5. 核电站665.2. 太阳能695.2.1. 概述695.2.2. 太阳辐射695.2.3. 太阳能热利用705.2.3.1. 太阳能集热器705.2.3.2. 太阳能热水器705.2.3.3. 太阳房715.2.3.4. 太阳能干燥715.2.3.5. 太阳能海水淡化725.2.3.6. 太阳炉725.2.3.7. 太阳灶725.2.3.8. 太阳能制冷735.2.3.9. 太阳能动力发电731171. 概论构成客观观世界的的三大基基础是物物质、能能量和信信息。科科学史观观认
7、为，世世界是由由物质构构成的，没没有物质质，世界界便虚无无缥缈；能量是是物质的的属性，是是一切物物质运动动的动力力，没有有能量，物物质就静静止呆滞滞；信息息是客观观事物和和主观认认识相结结合的产产物，没没有信息息，物质质和能量量既无认认识，也也毫无用用处。能源是国国民经济济的命脉脉，与人人民生活活和人类类的生存存环境休休戚相关关，在社社会可持持续发展展中起着着举足轻轻重的作作用。人类一切切活动都都与能量量及其使使用紧密密相关。每每一次能能源的更更迭都大大大促进进。人类社会会的发展展。当人人类的能能源利用用处于“薪柴时时期”时，社社会发展展迟缓，生生产和生生活水平平极低。当当煤炭取取代薪柴柴作为
8、主主要能源源，人类类能源利利用即进进入“煤炭时时期”。这时时蒸汽机机的出现现促进了了产业革革命；随随着电力力渗透到到各行各各业，不不但社会会生产力力有了大大幅度的的增长，而而且人类类的生活活水平和和文化水水平也有有了极大大的提高高。随着着石油和和天然气气逐渐取取代煤炭炭成为主主要能源源，人类类在能源源利用上上进入了了“石油时时期”。汽车车、飞机机、内燃燃机车和和远洋客客货轮的的迅猛发发展，不不但极大大地缩短短了地区区和国家家之间的的距离，也也大大促促进了世世界经济济的繁荣荣。近几几十年来来，世界界上许多多国家依依靠石油油和天然然气，创创造了人人类历史史上空前前的物质质文明。但是，事事物的发发展
9、总有有相反的的一面，一一方面煤煤炭、石石油、天天然气这这类化石石燃料总总有耗尽尽之日；另一方方面，它它们给环环境造成成的污染染也日趋趋严重。能能源、环环境、人人口、粮粮食、资资源已成成为当今今困扰全全人类的的共同问问题。人人们需要要在条件件愈来愈愈恶劣的的环境下下求得发发展，并并让子孙孙后代生生活得更更好，为为此19992年年“联合国国环境与与发展会会议”第一次次提出了了可持续续发展的的思想。我我国政府府也于119944年通过过和确立立了“中国211世纪议议程”，将可可持续发发展和科科教兴国国作为两两大国策策。从而而为211世纪经经济、社社会、环环境的协协调发展展指明了了方向。本课程就就是为学
10、学生提供供有关能能源科学学的概况况、世界界和中国国面临的的能源问问题、解解决的对对策和发发展的前前景。内内容涉及及大能源源的基础础知识、包包括能量量与能源源的概念念、能源源资源、能能源与社社会发展展的关系系、能源源与环境境、能量量的转换换与储存存、各种种燃料、电电能、核核能、可可再生能能源、氢氢能、能能源管理理和节能能的有关关问题等等。2. 能量与能能源2.1. 能量2.1.1. 能量宇宙间一一切运动动着的物物体都有有能量的的存在和和转化。人人类一切切活动都都与能量量及其使使用紧密密相关。所所谓能量量，广义义地说，就就是“产生某某种效果果(变化)的能力力”。反之之，产生生某种效效果(变化)的过
11、程程必然伴伴随着能能量的消消耗和转转化。在物理学学中，能能量定义义为做功功的本领领。作为一个个哲学上上的概念念，能量量是一切切物质运运动、变变化和相相互作用用的度量量。具体体而言，能能量反映映了一个个由诸多多物质构构成的系系统和外外界交换换功和热热的能力力的大小小。利用用能量从从实质上上来说就就是利用用自然界界的某一一自发变变化来推推动另一一人为的的过程。显显然能量量利用的的优劣，利利用效率率的高低低与具体体过程密密切相关关。而且且利用能能量的结结果必然然和能量量系统的的始末状状态相联联系。对能量的的分类方方法没有有统一的的标准，到到目前为为止，人人类认识识的能量量有六种种形式：1机械械能：是
12、是与物体体宏观机机械运动动或空间间状态相相关的能能量，包包括固体体和流体体的动能能、势能能、弹性性能及表表面张力力等。前前两种称称为宏观观机械能能；2热能能：构成成物体分分子的微微观分子子运动的的动能表表现为热热能，其其宏观表表现是温温度的高高低，反反映了分分子运动动的强度度；3电能能：是和和电子流流动与积积累有关关的一种种能量，通通常是由由电池中中的化学学能转化化而来的的，或是是通过发发电机由由机械能能转化而而来的；反之电电能也可可以通过过电动机机转化为为机械能能，显示示出电做做功的本本领；4辐射射能：是是物体以以电磁波波形式发发射的能能量；5化学学能：是是物质结结构能的的一种，即即原子核核
13、外进行行化学变变化时放放出的能能量。按按化学热热力学定定义，物物质或物物系在化化学反映映过程中中以热能能形式释释放的内内能称为为化学能能。人类类利用最最普遍的的化学能能是燃烧烧碳和氢氢；6核能能：是蕴蕴藏在原原子核内内部的物物质结构构能。释释放巨大大核能的的核反应应包括核核聚变和和核裂变变反应。2.1.2. 能源2.1.2.1. 基本概念念能源：凡凡是能直直接或经经过转换换而获取取某种能能量的自自然资源源(可简单单的理解解为含有有能量的的资源)。由于能源源形式多多样，故故有多种种不同的的分类方方法，或或按能源源的来源源、形成成、使用用分类，或或从技术术、环保保角度进进行分类类。不同同的分类类方
14、法，都都是从不不同的侧侧重面来来反映各各种能源源的特征征。2.1.2.2. 按地球上上的能量量来源分分(1)地地球本身身蕴藏的的能源：核能、地地热能；(2)来来自地球球外天体体的能源源：宇宙宙射线、太太阳能，以以及由太太阳能引引起的水水能、风风能、波波浪能、海海洋温差差能、生生物质能能、光合合作用、化化石燃料料(煤、石石油、天天然气)；(3)地地球与其其它天体体相互作作用的能能源，如如潮汐能能。2.1.2.3. 按被利用用的程度度分类(被开发发利用的的程度、生生产技术术水平和和经济效效果等方方面)(1)常常规能源源：其开开发利用用时间长长、技术术成熟、能能大量生生产并广广泛使用用，如煤煤炭、石
15、石油、天天然气、新柴燃料、水能等；(2)新新能源：其开发发利用较较少或正正在研究究之中，如如太阳能能、地热热能、潮潮汐能、生生物质能能等，核核能通常常也被看看作为新新能源。2.1.2.4. 按获得的的方法分分类(1)一一次能源源：即自自然界现现实存在在，可供供直接利利用的能能源，如如煤、石石油、天天然气、风风能、水水能等；(2)二二次能源源：由一一次能源源直接或或间接加加工、转转换而来来的能源源，如电电、蒸汽汽、焦碳碳、煤气气、氢等等，它们们使用方方便，易易于利益益，是高高品质能能源。2.1.2.5. 按能否再再生分(1)可可再生能能源：不不会随它它本身的的转化或或人类的的利用而而日益减减少，
16、如如水能、风风能、潮潮汐能、太太阳能等等；(2)非非再生能能源：随随人类的的利用而而越来越越少，如如石油、天天然气、核核燃料等等；2.1.2.6. 按能源本本身的性性质分(1)含含能体能能源：其其本身就就是可提提供能量量的物质质，如石石油、煤煤、天然然气、地地热、氢氢等，可可以直接接储存，因因此便于于运输和和传输，又又称为载载体能源源；(2)过过程性能能源：是是指由可可提供能能量的物物质的运运动所产产生的能能源，如如水能、风风能、潮潮汐能、电电能等，其其特点是是无法直直接储存存。2.1.2.7. 按对环境境的污染染情况分分(1)清清洁能源源：对环环境无污污染或污污染很小小的能源源，如太太阳能、
17、水水能、海海洋能等等；(2)非非清洁能能源：对对环境污污染较大大的能源源，如煤煤、石油油等。2.1.2.8. 按是否能能作为燃燃料分(1)燃燃料能源源：可以以作为燃燃料使用用，如各各种矿物物燃料、生生物质燃燃料以及及二次能能源中的的汽油、柴柴油、煤煤气等；(2)非非燃料能能源：不不可作为为燃料使使用的能能源，其其含义仅仅指其不不能燃烧烧，而非非不能其其燃料的的某些作作用，如如加热等等。此外，还还有一些些有关术术语：商商品能源源、非商商品能源源、农村村能源、绿绿色能源源、终端端能源等等。也都都是从某某一方面面来反映映能源的的特征。如如商品能能源是指指流通环环节大量量消费的的能源，如如煤炭、石石油
18、、天天然气、电电力等。2.1.3. 能量的转转换通常所说说的能量量转换是是指能量量形态上上的转换换。然而而广义地地说，能能量转换换还应当当包含以以下内容容：(1)能能量的空空间转换换：能量量的传输输；(2)能能量的时时间转换换：能量量的储存存。任何能量量转换过过程都必必须遵守守自然界界的普遍遍规律能量量转换和和守恒定定律，即即输入能量量输出能能量=储存能能量的变变化在国民经经济和日日常生活活中用得得最多最最普遍的的能量形形式是热热能、机机械能和和电能。它它们都可可以由其其它形态态的能量量转换而而来；它它们之间间也可以以互相转转换。但但是，任任何能量量转换过过程都需需要一定定的转换换条件，并并在
19、一定定的设备备或系统统中实现现。介绍能量量转换过过程及转转换设备备或系统统。2.1.4. 能量的评评价1储量量：作为为能源的的一个必必要条件件是储量量要足够够丰富。在在考察储储量的同同时还要要对能源源的可再再生性和和地理分分布作出出评价。如如太阳能能、风能能、水能能等都可可再生，而而煤、石石油、天天然气则则不可再再生。2储能能的可能能性：是是指能源源不用时时是否可可以储存存起来，需需要时是是否又能能立即供供应，在在这方面面，化石石燃料容容易做到到，而太太阳能、风风能则比比较困难难。3供能能的连续续性：是是指能否否按需要要和所需需的速度度连续不不断地供供给能量量。显然然太阳能能和风能能就很难难做
20、到供供能的连连续性，故故常要储储能装置置来保证证供能的的连续性性。4能量量密度：指在一一定空间间或面积积内，从从某种能能源中所所能得到到的能量量。显然然，如果果能流密密度很小小，就很很难用作作主要能能源。太太阳能和和风能的的能量密密度就很很小，各各种常规规能源的的能量密密度就都都比较大大，核燃燃料的能能量密度度最大。5能源源的地理理分布：能源的的地理分分布和使使用关系系密切。若若分布不不合理，则则开发、运运输、基基本建设设等费用用都会大大幅度增增加。6开发发费用和和利用能能源的设设备费用用：太阳阳能、风风能不需需要任何何成本即即可得到到。各种种化石燃燃料在开开发中需需要大量量投资。但但是利用用
21、能源的的设备费费用则正正好相反反。因此此在对能能源进行行评价时时，开发发费用和和利用能能源的设设备费用用是必须须考虑的的重要因因素，并并需进行行经济分分析和评评估。7运输输费用与与损耗：太阳能能、风能能和地热热能等很很难输送送出去，但但化石燃燃料却很很容易从从产地输输送至用用户。核核电站核核燃料的的运输费费用极少少，而燃燃煤电站站的输煤煤就是一一笔很大大的费用用。8能源源的可再再生性：在能源源日益匮匮乏的今今天，评评价能源源时不能能不考虑虑能源的的可再生生性。在在条件许许可和经经济上基基本可行行的情况况下，应应尽可能能采用可可再生能能源。9能源源的品位位：能源源的品位位有高低低之分，如如水能比
22、比化石燃燃料的品品位要高高；在热热机中，热热源的温温度越高高、冷源源的温度度越低，则则循环的的热效率率就越高高，故温温度高的的热源的的品位要要高些。在在使用能能源时，要要适当安安排不同同品位能能源。10对对环境的的影响：使用能能源时一一定要考考虑对环环境的影影响。化化石燃料料对环境境的污染染大；太太阳能、氢氢能、风风能对环环境基本本上无污污染。在在使用能能源时，应应尽可能能采取各各种措施施防止对对环境的的污染。2.2. 能源在社社会可持持续发展展中的作作用2.2.1. 可持续发发展的概概念比较通俗俗的提法法是：可可持续发发展是既既满足当当代人的的需求又又不危害害后代人人满足自自身需求求能力的的
23、发展。这一定义义强调了了可持续续发展的的时间维维，而忽忽视了其其空间维维。可持持续发展展的内涵涵表现为为：(1)“发展”是大前前提，是是人类永永恒的主主题，为为了实现现全球范范围的可可持续发发展，应应把发展展经济、消消除贫困困作为首首要条件件；(2)“协调性性”是中心心。可持持续发展展是由于于人与环环境、资资源间的的矛盾引引出的，因因此可持持续发展展的基本本目标是是人口、经经济、社社会、环环境、资资源的协协调发展展；(3)“公平性性”是关键键。其关关键问题题是资源源分配和和福利分分享，它它追求在在时间和和空间的的公平分分配，也也就是代代际公平平和代内内不同人人群、不不同区域域和国家家之间的的公
24、平；(4)“科学技技术进步步”是必要要保证。科科学技术术不但通通过不断断创造、发发明、创创新、提提供新信信息为人人类创造造财富，而而且还可可以为可可持续发发展的综综合决策策提供依依据和手手段，加加深人类类对自然然规律的的理解，开开拓新的的可利用用的自然然资源领领域，提提高资源源的综合合利用效效率和经经济效益益，提供供保护自自然和生生态环境境的技术术。能源是国国民经济济的命脉脉，与人人民生活活和人类类的生存存环境休休戚相关关，在社社会可持持续发展展中起着着举足轻轻重的作作用。2.2.2. 能源更迭迭与社会会发展回顾人类类的历史史，可以以明显地地看出能能源和人人类社会会发展间间的密切切关系。人人类
25、社会会经历了了三个能能源时期期。1薪柴柴时期：古代从从人类学学会利用用“火”开始，就就以薪柴柴、秸杆杆和动物物的排泄泄物等生生物质燃燃料来烧烧饭和取取暖，同同时以人人力畜力力和一小部分分简单的的风力和和水力机机械作动动力，从从事生产产活动。该该时代延延续了很很长的时时间，生生产和生生活水平平极低，社社会发展展迟缓。2煤炭炭时期：18世纪纪的产业业革命，以以煤炭取取代薪柴柴作为主主要能源源，蒸汽汽机成为为生产的的主要动动力，于于是工业业得到迅迅速的发发展，劳劳动生产产力有了了很大的的增长。特特别是119世纪纪末，电电力开始始进入社社会的各各个领域域，电动动机代替替了蒸汽汽机，电电灯取代代了油灯灯
26、和蜡烛烛，电力力成为工工矿企业业的主要要动力，出出现了电电话、电电影，不不但社会会生产力力有了大大幅度的的增长，而而且人类类的生活活水平和和文化水水平也有有极大的的提高，从从根本上上改变了了人类社社会的面面貌。这这时的电电力工业业主要是是依靠煤煤炭作为为主要燃燃料。3石油油时期：石油资资源的发发展，开开始了能能源利用用的新时时期。特特别是220世纪纪50年代代，美国国、中东东、北非非相继发发现了巨巨大的油油田和气气田，于于是西方方发达国国家很快快地从以以煤为主主要能源源转换到到以石油油和天然然气为主主要能源源。汽车车、飞机机、内燃燃机车和和远洋客客货轮的的迅猛发发展，不不但极大大地缩短短了地区
27、区和国家家之间的的距离，也也大大促促进了世世界经济济的繁荣荣。近四四十年来来，世界界上许多多国家依依靠石油油和天然然气，创创造了人人类历史史上空前前的物质质文明。进入211世纪，随随着可控控热核反反应的实实现，核核能将逐逐渐成为为世界能能源的主主角，一一个清洁洁能源的的时代也也将随之之到来。世世界将变变得更加加繁荣和和丰富多多彩。介绍世界界一次能能源消费费结构的的变化和和世界前前十位国国家一次次能源消消费量。2.2.3. 能源与国国民经济济能源是现现代化生生产的主主要动力力来源。现现代工业业和现代代农业都都离不开开能源动动力。工业方面面，各种种锅炉、窑窑炉都要要用油、煤煤和天然然气作燃燃料；钢
28、钢铁冶炼炼要用焦焦碳和电电力；机机械加工工、起重重、物料料传送、气气动液压压机械、各各种电机机、生产产过程的的控制和和管理都都要用电电力；交交通运输输需要动动力、油油和煤；国防工工业需要要大量的的电力和和石油。此此外，能能源还是是珍贵的的化工原原料，从从石油中中可以提提取50000多多种有机机合成原原料，其其中最重重要的基基本原料料有乙烯烯、丙烯烯、丁二二烯、苯苯、甲苯苯、二甲甲苯、乙乙炔等。在现代农农业中，农农产品产产量的大大幅度提提高，也也是和使使用大量量能源联联系在一一起的。例例如，耕耕种、收收割、烘烘干、冷冷藏、运运输都直直接需要要消耗能能源；化化肥、农农药、除除草剂又又都要间间接消耗
29、耗能源。世界各国国经济发发展的实实践证明明，在经经济正常常发展的的情况下下，能源源消耗总总量和能能源消耗耗增长速速度与国国民经济济生产总总值和国国民经济济生产总总值增长长率成正正比关系系。这个个比例关关系通常常用能源源消费弹弹性系数数来表示示。该系系数的大大小与国国民经济济结构、能能源利用用效率、生生产产品品的质量量、原材材料消耗耗、运输输以及人人民生活活需要等等因素有有关。世界经济济和能源源发展的的历史显显示，处处于工业业化初期期的国家家，经济济增长主主要依靠靠能源密密集工业业的发展展，能源源效率也也低，因因此能源源消费弹弹性系数数通常多多大于11。到工工业化后后期，一一方面经经济结构构转向
30、服服务业，另另一方面面技术进进步促进进能源效效率提高高，能源源消费结结构日益益合理，因因此能源源消费弹弹性系数数通常小小于1。尽管管各国的的实际条条件不同同，但只只要处于于类似的的经济发发展阶段段，它们们就具有有大致相相近的能能源消费费弹性系系数。发发展中国国家的能能源消费费弹性系系数一般般大于11，工业业化国家家能源消消费弹性性系数大大多小于于1。人均均收入越越高，弹弹性系数数越低。我国能源源生产弹弹性系数数年份能源生产产比上年年增长(%)电力生产产比上年年增长(%)国内生产产总值比比上年增增长(%)能源生产产弹性系系数电力生产产弹性系系数198559.98.913.550.7220.666
31、199002.26.23.80.5881.633199110.99.19.20.11.000199222.311.3314.220.1660.800199333.615.3313.550.3111.133199446.910.7712.660.5550.855199558.78.610.550.8330.822199662.87.29.60.2990.75519977-0.225.08.80.57719988-6.222.97.80.37719999-12.26.37.10.89920000-2.009.48.01.1882001113.009.27.31.7881.2662.2.4. 能源与
32、人人民生活活人们的日日常生活活离不开开能源。随随着生活活水平的的提高，所所需的能能源也愈愈多。因因此从一一个国家家人民的的能耗量量就可以以看出一一个国家家人民的的生活水水平。人均能源源消费量量，按目目前世界界情况，大大致有以以下三种种水平：(1)维维持生存存所必需需的能源源消费量量：每人人每年约约4000kg标标准煤；(2)现现代化生生产和生生活的能能源消费费量，即即为保证证人们能能丰衣足足食、满满足起码码的现代代化生活活所需的的能源消消费量，为为每人每每年1220016000kgg标准煤煤；(3)更更高级的的现代化化生活所所需的能能源消费费量，以以发达国国家的已已有水平平作参考考，使人人们能
33、够够享受更更高的物物质与精精神文明明，每人人每年至至少需要要20000330000kg标标准煤。2.2.5. 能源与环环境2.2.5.1. 当前形势势世界经济济发展和和环境是是不协调调的，经经济发展展和人口口增长给给环境造造成了巨巨大的压压力，对对发展中中国家这这种情况况尤为突突出。从从引起环环境问题题的根源源考虑，环环境问题题可分为为两类：由自然然力引起起的原生生环境问问题和由由人类活活动引起起的次生生环境问问题。前前者主要要是指地地震、洪洪涝、干干旱、滑滑坡等自自然灾害害所引起起的环境境问题；后者可可分为环环境污染染和生态态破坏两两大类型型。联合国最最新公布布的研究究报告显显示，在在过去3
34、30年中中，虽然然国际社社会在环环保领域域取得了了一定的的成绩，但但全球整整体环境境状况持持续恶化化。国际际社会普普遍认为为，贫困困和过度度消费导导致人类类无节制制地开发发和破坏坏自然资资源，这这是造成成环境恶恶化的罪罪魁祸首首。环境问题题是一个个全球性性问题。联联合国环环境署的的报告表表明，整整个地球球的环境境正在全全面恶化化，主要要表现在在：(1)南南极的臭臭氧空洞洞正以每每年一个个美国陆陆地面积积的速度度扩大；(2)空空气质量量严重恶恶化；(3)温温室气体体的过度度释放造造成全球球气候变变暖，沿沿海低地地和一些些岛屿国国家正在在面临海海水上涨涨的威胁胁；(4)全全球有十十几亿人人口生活活
35、在缺水水地区，十十几亿人人的生活活环境中中没有生生活污水水排放装装置；(5)土土壤流失失严重，每每年流失失量达220Gtt，全世世界的森森林正以以每年44.61066ha的的速度从从地球上上消失；(6)大大量的动动物濒临临灭绝；(7)淡淡水资源源日益短短缺。人类从来来没有像像今天这这样意识识到和感感受到生生存环境境所受到到的威胁胁，社会会也从来来没有像像现在这这样期盼盼生活生生存空间间质量的的改善。能源作为为人类赖赖以生存存的基础础，在其其开采、输输送、加加工、转转换、利利用和消消费过程程中，都都直接或或间接地地改变着着地球上上的物质质平衡和和能量平平衡，必必然对生生态系统统产生各各种影响响，
36、成为为环境污污染的主主要根源源。能源源对环境境的污染染主要表表现在：2.2.5.2. 温室效应应太阳射向向地球的的辐射能能中约有有1/33被云层层、冰粒粒和空气气反射回回去；约约25%穿过大大气层时时暂时被被吸收，起起到增温温作用，但但以后又又返回到到太空；其余的的大约337%则则被地球球表面吸吸收。这这些被吸吸收的太太阳辐射射能大部部分在夜夜间又重重新发射射到天空空。如果果这部分分热量遇遇到了阻阻碍，不不能全部部被反射射出去，地地球表面面的温度度就会增增加。空气中的的二氧化化碳和水水蒸气等等三原子子气体都都有相当当大的辐辐射和吸吸收辐射射的能力力，这些些气体的的辐射和和吸收有有选择性性，它们
37、们能让太太阳的短短波辐射射自由地地通过，同同时却吸吸收地面面发出的的长波辐辐射。太太阳表面面温度约约为60000KK，辐射射能主要要是短波波；地球球表面温温度约为为2888K，辐辐射能主主要为长长波。这这样，大大部分太太阳短波波辐射可可以通过过大气层层到达地地面，使使地球表表面的温温度升高高；与此此同时，由由于二氧氧化碳等等气体强强烈地吸吸收地面面的长波波辐射，使使散失到到宇宙空空间的热热量减少少，于是是地面吸吸收的热热量多，散散失的热热量少，导导致地球球气温升升高，这这就是“温室效效应”。在主要的的温室气气体中，二二氧化碳碳占499%；甲甲烷为118%；制冷剂剂CFCC为14%；其他他气体1
38、13%；氧化二二氮6%。来源源为：能能源588.2%；农业业21.2；冷冷冻和空空调设备备15%；天然然产生55.6%；其他他来源11%。近1000多年来来，全球球气温总总的趋势势是上升升的。220世纪纪80年代代全球平平均气温温比199世纪下下半叶升升高了00.6。预测测表明，当当空气中中二氧化化碳浓度度为目前前的两倍倍时，地地表面平平均温度度将上升升1.554.5。这这将引起起南极冰冰山融化化，导致致海平面面升高，并并淹没大大片陆地地。气候变化化对自然然生态环环境系统统已造成成并将继继续产生生明显的的影响。主主要表现现在：(1)气气候变化化将改变变植被群群落的结结构、组组成及生生物量，使使
39、森林生生态系统统的空间间格局发发生变化化，同时时也造成成生物多多样性减减少等；(2)冰冰川条数数和面积积减少，冻冻土厚度度和下界界会发生生变化，高高山生态态系统对对气候变变化非常常敏感，冰冰川规模模将随着着气候变变化而改改变，山山地冰川川普遍出出现减少少和退缩缩现象；(3)气气候变化化导致湖湖泊水位位下降和和面积萎萎缩；(4)农农业生产产的不稳稳定性增增加，产产量波动动大；农农业生产产布局和和结构将将出现变变动；农农业生产产条件改改变，农农业成本本和投资资大幅度度增加；(5)气气候变暖暖将导致致地表径径流、旱旱涝灾害害频率以以及水质质等发生生变化；水资源源供需矛矛盾将更更为突出出；(6)对对气
40、候变变化敏感感的传染染性疾病病的传播播范围可可能增加加；与高高温热浪浪天气有有关的疾疾病和死死亡率增增加；(7)气气候变化化将影响响人类居居住环境境。对于温室室效应来来说，最最直接影影响的是是大气中中的二氧氧化碳含含量。由由于大量量燃烧化化石燃料料，使大大气中二二氧化碳碳浓度上上升较快快。据统统计，全全球每年年因燃烧烧而产生生的二氧氧化碳高高达6GGt。国国际能源源机构指指出，到到20110年，化化石燃料料将提供供90%世界能能源需求求量，这这意味着着今后温温室气体体的排放放量将进进一步增增加；220100年世界界二氧化化碳排放放量预计计将比119900年增加加3042%。化石燃料料燃烧所所放
41、出的的二氧化化碳和地地球植被被的破坏坏，是二二氧化碳碳浓度增增加的主主要原因因。能源源工业同同时也是是甲烷气气体的一一个重要要的产生生源(20%)。因此此能源产产业就成成为减少少温室气气体排放放行动的的焦点。为了应对对全球气气候变化化，19979年年主要由由科学家家参加的的第一次次世界气气候大会会呼吁保保护气候候。19988年年11月，世世界气象象组织和和联合国国签署成成立了政政府间气气候变化化专门委委员会(IPCCC)。19991年2月联合合国组成成气候公公约谈判判工作组组，并于于19992年5月完成成了公约约的谈判判工作。1992年6月“联合国环境与发展大会”期间，153个国家和区域一体化
42、组织正式签署了气候变化框架公约。1994年3月21日公约正式生效。截止到2001年12月，共有187个国家和区域一体化组织成为缔约方。1997年在日报日内日本京都召开的公约第三次缔约方大会通过了“京都议定书”，为发达国家规定了到20082012年具体的温室气体减排义务，即发达国家在该期间内要将其二氧化碳等温室气体排放水平比1990年平均减少5.2%。对发展中国家没有规定新的义务。减缓温室室效应的的对策包包括：(1)提提高能源源利用率率，减少少化石燃燃料的消消耗量，大大力推广广节能新新技术；(2)开开发不产产生二氧氧化碳的的新能源源，如核核能、太太阳能、地地热能、海海洋能；(3)推推广绿化化植树
43、，限限制森林林砍伐，制制止对热热带森林林的破坏坏；(4)减减缓世界界人口增增长速度度，在农农村发展展“能源农农场”，利用用种植薪薪柴树木木通过光光合作用用固定二二氧化碳碳；(5)采采用天然然气等低低含碳燃燃料，大大力发展展氢能。2.2.5.3. 酸雨一般将PPH值小小于5.6的降降水称为为酸雨.可能引引起雨水水酸化的的主要物物质是二二氧化硫硫和NOx，它们们形成的的酸雨占占总酸雨雨量的990%以以上。而而这两类类物质的的90%是燃烧烧化石燃燃料造成成的。中中国的酸酸雨以硫硫酸为主主，与以以煤为主主的能源源结构有有关。20世纪纪70年代代，酸雨雨在世界界上仍是是局部性性问题，进进入800年代后后
44、，酸雨雨的危害害更加严严重，并并且扩展展到世界界范围。目目前，酸酸雨已成成为全球球面临的的主要环环境问题题之一。酸雨会以以不同的的方式危危害水生生生态系系统、陆陆生生态态系统、腐腐蚀材料料和影响响人体健健康。首首先酸雨雨会使湖湖泊变成成酸性，引引起水生生物死亡亡；其次次酸雨是是造成大大面积森森林死亡亡的原因因；此外外，酸雨雨还加速速了建筑筑结构、桥桥梁、水水坝、工工业设备备、供水水管网和和名胜古古迹的腐腐蚀，影影响人体体健康。产生酸雨雨的主要要原因是是化石燃燃料燃烧烧，特别别是煤炭炭燃烧所所产生的的二氧化化硫和NNOx。近一一个世纪纪以来，全全球的二二氧化硫硫排放一一直在上上升；中中国的能能源
45、消耗耗以煤为为主，因因此二氧氧化硫的的排放更更加严重重。19995年年我国由由于酸雨雨和二氧氧化硫污污染造成成农作物物、森林林和人体体健康等等方面的的经济损损失约为为11000多亿亿元，接接近当年年国民生生产总值值的2%。19999年二二氧化硫硫的排放放量达118755万吨，全全国PHH值小于于5.66的区域域占国土土面积的的40%。我国国酸雨覆覆盖四川川、贵州州、重庆庆、广西西、广东东、湖南南、湖北北、江西西、浙江江、江苏苏等省市市，面积积达2000多万万平方公公里，是是世界的的三大酸酸雨区之之一。针对这种种情况，世世界各国国都在采采取切实实有效的的措施控控制二氧氧化硫的的排放，其其中最重重
46、要的是是洁净煤煤技术。为为了控制制酸雨和和二氧化化硫的排排放，我我国19995年年8月修订订的“大气污污染防治治法”作出了划划定酸雨雨控制区区和二氧氧化硫控控制区的的规定，1998年划定的“两控区”的面积为109万平方公里(11.8%)，其中酸雨控制区为80万平方公里，二氧化硫污染区为29万平方公里。除了实行二氧化硫排放总量控制外，还采取了一系列的具体措施，例如禁止新建煤层含硫大于3%的矿井，已建的逐步实行限产和关停；现有燃煤含硫量大于1%的电厂应在2010年前分期分批建成脱硫设施等，2.2.5.4. 破坏臭氧氧层19844年英国国科学家家首次发发现南极极上空出出现了臭臭氧空洞洞，这个个臭氧空空洞已在在迅速扩扩大。造造成臭氧氧层破坏坏的主要要原因是是人类过过多地使使用氯氟氟烃类物物质和燃燃料燃烧烧产生的的N2OO所致。臭氧是氧氧的同素素异性体体，存在在于地面面10KKm以上上的大气气平流层层中，吸吸收掉太太阳辐射射中对人人类、动动物、植植物有害害的紫外外光中的的大部分分，为地地球提供供了防止止太阳紫紫外辐射射的屏障障。大气中的的N2OO的浓度度每年正正以0.200.3%的速度度增长，而而N2OO浓度的的增加将将引起臭臭氧层中中NO浓度度的增加加，NOO和臭氧氧作用将将生成NNO2和和氧，最最终导致致臭氧层层变薄。大大