能源消耗對環(huán)境的影響.doc

能源消耗對環(huán)境的影響編者按：人類能夠愜意地活在世界上，很重要的原因就是人類會使用火。火讓人類開始吃熟食、方便地取暖、也可以用于在危機四伏的早期叢林中抵御襲擊?？梢哉f，人類能夠成為地球上的頂級動物與火密不可分?；鹗侨祟惏涯芰繌哪静闹修D化的一種方式。而能量轉化如今也是人類生存所必須做的事情。能源提供能量，消耗能源也必然會對人類產(chǎn)生影響，比如：環(huán)境。一、 能源：既然說能源消耗對環(huán)境的影響，就不能不知道何為能源。1. 能源的定義：科學技術百科全書說：“能源是可從其獲得熱、光和動力之類能量的資源”；大英百科全書說：“能源是一個包括著所有燃料、流水、陽光和風的術語，人類用適當?shù)霓D換手段便可讓它為自己提供所需的能量”；我國的能源百科全書說：“能源是可以直接或經(jīng)轉換提供人類所需的光、熱、動力等任何形式能量的載能體資源?！庇纱四茉词且环N呈多種形式的，且可以相互轉換的能量的源泉。確切而簡單地說，能源是自然界中能為人類提供某種形式能量的物質資源。2. 能源的分類：能源主要分為兩類一次能源和二次能源。（1）一次能源，直接來自自然界的能源。如：煤、石油、天然氣、水能、風能、核能、海洋能、生物能。（2）二次能源，如：沼氣、汽油、柴油、焦炭、煤氣、蒸汽、火電、水電、核電、太陽能發(fā)電、潮汐發(fā)電、波浪發(fā)電等。3. 能源的開發(fā)狀況：主要有常規(guī)能源比如：煤、石油、天然氣、水能、生物能；新能源比如：核能、地熱、海洋能、太陽能、早期、風能。根據(jù)人類的發(fā)展，我主要選出四個階段的主要能源：干木材、煤、石油、天然氣（氣態(tài)石油氣）探究它們的規(guī)律。對于這四種燃料，不同之處就是使用時的熱值。根據(jù)公式容易得知能源效率與熱值成正比。它們的熱值分別是，對于煤，對于石油，對于氣態(tài)液化石油氣有。我們不難發(fā)現(xiàn)，開發(fā)年代越短的能源熱值越大。再看現(xiàn)在的核能，根據(jù)愛因斯坦質能方程，其中蘊含的能量更是無窮的。因此能源正向更安全、更高效的方向發(fā)展。（數(shù)據(jù)來自中國環(huán)境網(wǎng)）二、一點基礎：蝴蝶效應蝴蝶效應（Butterfly Effect），是指在一個動力系統(tǒng)中，初始條件下微小的變化能引起整個系統(tǒng)長期而巨大的連鎖反應。這是一種混沌現(xiàn)象。此效應說明，事物發(fā)展的結果，對初始條件具有極為敏感的依賴性，初始條件的極小偏差，將會引起結果的極大差異。一件表面上看來毫無關系、非常微小的事情，可能帶來巨大的改變。美國氣象學家愛德華諾頓羅倫茲（EdwardNortonLorenz）1963年在一篇提交紐約科學院的論文中分析了這個效應?！耙粋€氣象學家提及，如果這個理論被證明正確，一個海鷗扇動翅膀足以永遠改變天氣變化?！痹谝院蟮难葜v和論文中他用了更加有詩意的蝴蝶。對于這個效應最常見的闡述是：“一個蝴蝶在巴西輕拍翅膀，可以導致一個月后德克薩斯州的一場龍卷風?！焙ǔＳ糜谔鞖狻⒐善笔袌龅仍谝欢〞r段難于預測的比較復雜的系統(tǒng)中。蝴蝶效應在社會學界用來說明：一個壞的微小的機制，如果不加以及時地引導、調節(jié)，會給社會帶來非常大的危害，稱為“龍卷風”或“風暴”；一個好的微小的機制，只要正確指引，經(jīng)過一段時間的努力，將會產(chǎn)生轟動效應，或稱為“革命”。對于能源消耗也是同樣的道理，一點點的增加或者減少就會對環(huán)境產(chǎn)生意想不到的影響。三、“碳”的力量:1.來源：隨著十八世紀工業(yè)革命的到來，人類突然為平衡的自然碳循環(huán)增加了新的因子含碳的化石能源燃燒。20世紀初，人類有開始燃燒石油和天然氣。這些化石燃料是在漫長的地質年代里，由植物固定的碳素變成的。再加上人口的激增及工業(yè)化的擴大，是這些燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳超過植物和海洋所能吸收的量。據(jù)推算，每年約有5060億噸的碳由化石變成二氧化碳，排放到空氣中。而且，這個數(shù)字還在增加。2.影響：“碳”本身并不可怕，但它主要以二氧化碳和一氧化碳及其他含碳化合物的方式進入空氣。一氧化碳的危害自不必說，而且，它在碳的量中只是鳳毛麟角。有些碳以微小顆粒的方式進入空氣，形成霧霾，也就是人人談之色變的“PM2.5”?！疤肌睂θ祟惌h(huán)境最主要的影響就是來自二氧化碳。從下圖的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中不難看出，大氣中二氧化碳的含量在不斷地增加，而且速度越來越快。這就造成了我們耳熟能詳?shù)亩驙柲嶂Z現(xiàn)象和溫室效應。3.溫室效應及厄爾尼諾現(xiàn)象：（1）溫室效應：在物理學中我們學過，所有的帶熱物體都能以不同的波長放出不同能量的輻射。熾熱的太陽發(fā)出波長較短的高能輻射，涼爽的地球表面發(fā)出波長較長的低能輻射。地球的大氣層起著溫室玻璃的作用，允許波長較短的太陽輻射穿過，抵達地球表面，但是卻能夠捕獲波長較長的地球的紅外輻射熱，使地球保持著一種溫暖的狀態(tài)，這種現(xiàn)象被形象地稱為“溫室效應”。大氣之所以起到溫室效應的作用，是因為大氣本身合有大量的溫室氣體，比如水蒸氣、二氧化碳、甲烷等溫室氣體。每種氣體都有其特有的吸收譜線，是否是溫室氣體的關鍵是它能不能強烈的吸收地球發(fā)出的長波輻射，如果能那它就是溫室氣體。是不是溫室氣體越多越好呢?當然不是。當溫室氣體過多時，會使地球的平均溫度升高，全球氣候會因此變暖。全球變暖會有很多危害。比如：地球上的病蟲害增加海平面上升氣候反常，海洋風暴增多 土地干旱，沙漠化面積增大。二氧化碳就是最主要的溫室氣體。（2）厄爾尼諾現(xiàn)象：要弄清這個現(xiàn)象，要先講講洋流。所謂洋流，是海水大規(guī)模運動的方式，按成因分為風海流、密度流、補償流三種，按溫度又分暖流（從暖處流向冷處，如日本暖流，巴西暖流）、寒流（由冷處流向暖處，如秘魯寒流，千島寒流，拉布拉多寒流）。暖流造成沿岸溫度上升，降雨增加；寒流造成沿岸溫度降低，降雨減少。說完了洋流，就好解釋厄爾尼諾了。所謂“厄爾尼諾”，就是指因溫室效應過強，海水升溫膨脹，造成的一支異常的暖流。與普通的暖流一樣，它有增溫增濕作用，而且效果更明顯。其對溫度的影響會引起沿海地區(qū)極度炎熱，對降水的影響會造成洪澇災害。厄爾尼諾有溫室效應引起，是溫室效應危害的具體表現(xiàn)。（3）從這方面看，減少二氧化碳排放（即減少化石能源使用）刻不容緩且益處多多。再來看看前面所說的“蝴蝶效應”。既然一點小小的變化就能對結果產(chǎn)生一定的影響，那么從我們自身做起 少使用消耗化石能源的東西，就會對我們的環(huán)境產(chǎn)生巨大的積極的影響。四、核能雙刃利劍1.發(fā)展：1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座裝機容量為 5兆瓦(電)的核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。到1960年,有5個國家建成20座核電站，裝機容量1279兆瓦（電）。由于核濃縮技術的發(fā)展，到1966年，核能發(fā)電的成本已低于火力發(fā)電的成本。核能發(fā)電真正邁入實用階段。1978年全世界22個國家和地區(qū)正在運行的30兆瓦（電）以上的核電站反應堆已達200多座,總裝機容量已達107776兆瓦（電）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能發(fā)電的進展更快。到1991年，全世界近30個國家和地區(qū)建成的核電機組為423套，總容量為3.275億千瓦，其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16。2.原理：核電站是怎樣發(fā)電的呢？簡而言之，它是以核反應堆來代替火電站的鍋爐，以核燃料在核反應堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量，來加熱水使之變成蒸汽。蒸汽通過管路進入汽輪機，推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。一般說來，核電站的汽輪發(fā)電機及電器設備與普通火電站大同小異，其奧妙主要在于核反應堆。核電站除了關鍵設備核反應堆外，還有許多與之配合的重要設備。以壓水堆核電站為例，它們是主泵，穩(wěn)壓器，蒸汽發(fā)生器，安全殼，汽輪發(fā)電機和危急冷卻系統(tǒng)等。它們在核電站中有各自的特殊功能。核反應中質量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。人工轉變核反應方程： 3.對環(huán)境影響：核電站在運行時不能出半點差池。烏克蘭的切爾諾貝利核電站的核泄漏事故就是最好不過的前車之鑒我們對所有安全措施的嚴守都只能是為我們提供一種近似的而非徹底的安全。核電站自身潛在的高危特性是不能允許操作人員有絲毫失誤的，因此也就預示著核電站隱含了不可避免的危險。核物質高強度的放射性對人體和環(huán)境的毀滅性不用贅論了。核能從經(jīng)濟的角度上講也并非完全可行。人們不了解的是，建一座核電站相對容易，拆除它卻要花費數(shù)倍乃至十數(shù)倍于建造的費用。拆除核電站要將整座核電站用特殊的工具切割成一塊一塊的小磚頭，然后一塊一塊地用特殊儀器檢測，未發(fā)現(xiàn)含有過量核輻射的才可以運走。若發(fā)現(xiàn)其含有超量核輻射的則要按核廢料處理。提到核廢料，極少有人知道它處理的難度，這也是造成公眾對核電站抱無所謂態(tài)度的主要原因。核廢料不同于廢電池，統(tǒng)一收集密閉封存就可以高枕無憂了。核廢料中不能被完全用盡的核物質仍具有極強的放射性，且具有殘留時間長、毒性劇烈的特點。核廢料即使貯存過百萬年，其殘留物質中的核輻射劑量仍能超過允許劑量的一千萬倍以上，這是一般人難以想象和理解的。比起核電站的運轉來，世界本身所具有的不穩(wěn)定特性，必將給核廢料的安全貯存帶來難以預測、不可避免的破壞。基于此，許多原來率先建造核電站的國家正在考慮停建緩建核電站。國外一些專家也呼吁人類在對核能的使用上要慎之又慎。因為核技術不僅是用于軍事上才會威脅到人類安全，核技術本身就