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能源概论前四章.doc

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资源描述

1、2、请根据你对光伏系统的了解列举光伏发电系统容量设计的步骤。(10分)光伏发电系统的容量设计主要包括负载用电量的估算,太阳电池组件数量和蓄电池容量的计算以及太阳电池组件安装最佳倾角的计算。其设计步骤如下: 列出基本数据确定负载功率确定蓄电池容量计算日辐射量决定方阵倾角估算方阵电流确定最佳电流决定方阵电压确定方阵功率独立太阳能光伏系统由哪几部分构成?各组成部分的主要功能是什么?(10分)独立光伏发电系统主要由太阳电池方阵、储能装置(蓄电池组)、直流-交流逆变装置、控制设备与连接装置等组成。太阳能光伏发电的最核心的器件是太阳电池,太阳电池方阵主要将太阳能转成电能。蓄电池组的作用是贮存太阳电池方阵受

2、光照时所发出的电能并能随时向负载供电。逆变器是将直流电转变成交流电的一种设备。系统中的控制设备通常应具有以下功能:󰀀信号检测,蓄电池的充放电控制其他设备保护。连接装置是将太阳能光伏发电系统中的各部分进行电气或机械连接的部件,使之成为一个整体。一 填空题(40分)1二次能源是人们由_一次能源_转换成符合人们使用要求的能量形式。2一次次能源,又叫做_ 自然能源_。它是自然界中以_二次能源_形态存在的能源,是直接来自自然界而末经人们加工转换的能源。3按照能源的生成方式可分为_一次能源_和_二次能源_。4我国的能源消耗仍以_煤炭_为主。5随着科学技术的发展和社会的观代化,在整个能源消费

3、系统中,_二次_次能源所占的比重将增大。6煤炭、石油、天然气、水能、太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能等都是_一_次能源;电能、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、氢能等都是_二_次能源。7 _能源_是国民经济发展和人民生话所必需的重要物质基础。8从能量转换的角度来看风力发电机组包括两大部分;一部分是风力机,由它将_风能_转换为_机械能_;另一部分是发电机,由它将_机械能_转换为_电能_ 。9典型的大型风力发电机组通常主要由_ 叶轮 _、_传动系统_、_发电机_、调向机构及控制系统等几大部分组成。10目前能为人类开发利用的地热能源,主要是_地热蒸汽_和_地热水_两大类资源,人类对这两类资源已有较

4、多的应用。11地热能的利用可分为_直接利用_和_地热发电_两大方面。12潮汐能是指海水涨潮和落潮形成的水的_动能_和_势能_。13通常,我们把地热资源根据其在地下热储中存在的个同形式,分为_蒸汽型_、_热水型_、_地压型_、干热岩到资源和岩浆型资源等几类。14 _波浪能_是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。15生物质能的利用主要有_直接燃烧_、_热化学转换_和_ 生物化学转换三种途径。16 _生物质能_作为与太阳能、风能并列的可再生能源之一,受到国际上广泛的重视。17煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等是_常规_能源;大阳能、风能、地热能、海洋能及核聚变能等是_新_能源。18从根本上说,生物质

5、能来源于_太阳能_,是取之不尽的可再生能源和最有希望的“绿色能源”。19风力发电机组是实现由_风能_到_电能_转换的关键设备。20单晶硅太阳能电池组件的生产流程:(高纯硅材料)硅棒(硅片)(太阳电池)太阳电池组件;多晶硅太阳能电池组件的生产流程:(高纯硅材料)硅碇(硅块)硅片太阳电池太阳电池组件。21太阳电池组件为了获得更高的工作电压,可以把组件(串联)起来,为了获得更大的输出电流,可以将组件(并联)使用。22在一定条件下,串联的组件中被遮挡的组件容易产生(热斑效应),会严重破坏电池组件;通过设计(旁路二极管)可有效避免热斑效应对组件的负面影响。23逆变器的主要指标是可靠性和效率;逆变器的主要

6、功能是 将直流电转换为交流电 。24太阳能光伏发电系统中,没有与公用电网相连接的光伏系统称为_离网_太阳能光伏发电系统;与公共电网相连接的光伏系统称为_并网_太阳能光伏发电系统。 25独立运行的光伏发电系统中,根据系统中用电负载的特点,可分为直流系统,_交流系统_系统,_直交流混合_系统。 26在足够能量的光照射太阳电池表面时,在P-N结内建电场的作用下,N区的_空穴_向P区运动,P区的_电子_向N区运动。 27在太阳电池电学性能参数中,其开路电压_大于_(填大于或小于)工作电压,工作电流_小于_(填大于或小于)短路电流。28根据光伏发电系统使用的要求,可将蓄电池串并联成蓄电池组,蓄电池组主要

7、有三种运行方式,分别为_循环充放电制_、定期浮充制、_连续浮充制_。29电解池是电解制氢过程的主要装置,决定电解能耗技术指标的 电解电压 和决定制氢量的 电流密度 是电解池的两个重要指标。30海洋能是指蕴藏在海洋中的_可再生能源_ _,海洋中的自然能源主要为 潮汐能 、 波浪能 、 海流能 、 海水温差能和 海水盐差能 。31一枚电池片的输出电压为 0.5V 左右,输出功率为 2W 左右。实际使用时电压需要满足十几伏到几百伏,需要将大量电池片连接起来。32太阳电池组件为了获得更高的工作电压,可以把组件 串联 起来,为了获得更大的输出电流,可以将组件 并联 使用。33可燃冰的主要成分是 甲烷 和

8、 水分子 。34太阳能光伏系统的安装包括 太阳电池阵列的安装 、 电气设备的安装 、 配线 及 接地 等。35在Si中参入 3价 元素就形成P型半导体,其多数载流子是 空穴 ,少数载流子是 电子 。36光电效应分为 光电子发射 、 光电导效应 和 光生伏特效应 ,前一种现象发生在物体表面,又称外光电效应;后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。37潮汐电站按照运行方式及设备要求的不同,可以分为3类,分别为 单库单向型 、 单库双向型 和 双库单向型 。38潮汐能是指海水涨潮和落潮形成的水的_动能_和_势能_。39太阳能光伏发电系统最核心的器件是_太阳能电池 _。40太阳能光伏发电系统中,太阳

9、电池组件表面被污物遮盖,会影响整个太阳电池方阵所发出的电力,从而产生 热斑效应 。41太阳电池最大输出功率与太阳光入射功率的比值称为_转换效率_。42太阳能光伏系统的检查可分 系统安装完成时的检查 、日常检查 及 定期检查 三种。二 名词解释(每题4分,共20分)1光生伏特效应当光照射到pn结上时,产生电子一空穴对,在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区,受内建电场的吸引,电子流入n区,空穴流入p区,结果使n区储存了过剩的电子,p区有过剩的空穴。它们在pn结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外,还使p区带正电,N区带负电,在N区和P区之间的薄

10、层就产生电动势,这就是光生伏特效应。2太阳电池的分光感度特性太阳电池在将光能变成电能的过程中,由于转换装置的材料不同,其所转换的能量也不同,对应不同光的感度特性也不同。太阳电池对于不同光的波长的响应特性称为分光感度特性。3太阳常数 太阳常数是指平均日地距离时,在地球大气层上界垂直于太阳辐射时的单位面积上所接受的太阳辐射能。4生物质气化以生物质为原料,以氧气、水蒸气或氢气等作为气化剂,在高温条件下通过热化学反应将生物质中可以燃烧的部分转化为可燃气的过程。5太阳电池短路电流Isc太阳电池短路电流Isc 是电池正负极短接流过正负极之间的电流。太阳电池的短路电流等于其光生电流。6太阳辐射强度表示太阳辐

11、射强弱的物理量,称为太阳辐射强度,也即在单位时间内垂直投射到单位面积上的太阳辐射能量。7风能密度垂直穿过单位截面的流动的空气所具有的动能。8太阳电池的转换效率太阳电池的转换效率表示在外电路连接最佳负载电阻时,得到的最大能量转换效率。即电池的最大功率输出与入射功率之比。9太阳电池开路电压电池正负极之间未连接的状态即开路时的电压,也即当太阳光照射下外电路电阻为无穷大时测得的电池输出电压三、简答题(每题5分,共20分)太阳能光伏发电系统要求光伏控制器有哪些基本功能?光伏控制器应具有以下基本功能: a) 防止蓄电池过充 b) 防止蓄电池过放 c) 提供负载控制的功能 d) 光伏控制器工作状态信息显示

12、e) 防雷功能 f) 防反接功能独立太阳能光伏系统由哪几部分构成?各组成部分的主要功能是什么?独立光伏发电系统主要由太阳电池方阵、储能装置(蓄电池组)、直流-交流逆变装置、控制设备与连接装置等组成。太阳能光伏发电的最核心的器件是太阳电池,太阳电池方阵主要将太阳能转成电能。蓄电池组的作用是贮存太阳电池方阵受光照时所发出的电能并能随时向负载供电。逆变器是将直流电转变成交流电的一种设备。系统中的控制设备通常应具有以下功能:󰀀信号检测,蓄电池的充放电控制其他设备保护。连接装置是将太阳能光伏发电系统中的各部分进行电气或机械连接的部件,使之成为一个整体。燃料电池的优点有哪些?燃料电池的优点

13、主要有:燃料电池在发电过程中产生的水,用水量很少,而常规电厂是耗水大户。燃料电池本体结构简单、紧凑,模块化组装,占地面积很少。燃料电池安装、调试、运行、操作都比较简单,因此建设工期短,且易于检修、维护和扩容。燃料电池对负荷变化的适应能力很强。4请简述太阳能光伏发电系统对蓄电池的基本要求。蓄电池的功能是储存太阳能电池方阵受光照时发出电能并可随着向负载供电。太阳能光伏发电系统对蓄电池的基本要求:自放电率低;使用寿命长;深放电能力强;充电效率高;少维护或免维护;工作温度范围宽;价格低廉。5简述燃料电池发电的原理。在能量水平高的氢与氧结合产生水时,首先氢气放出电子具有正电荷;同时,氧气从氢气中得到电子

14、具有负电荷,两者结合成为中性的水。在氢气和氧气进行化学反应中,发生了电子的转移,把电子的转移取出,加到外部连接的负载上面,实现了对负载供电,这种结构即为燃料电池。6影响风力发电厂发电量的因素主要有哪些?风电场的风能资源;风电场风力发电机的排列应合理;发电机的选型;风力发电场的运行管理水平。7请简述在太阳能光伏发电系统中,防反充二极管的作用。防反充二极管又称阻塞二极管,在太阳电池组件中其作用是避免由于太阳电池方阵在阴雨和夜晚不发电或出现短路故障时,蓄电池组通过太阳电池方阵放电。防反充二极管串联在太阳电池方阵电路中,起单向导通作用。因此它必须保证回路中有最大电流,而且要承受最大反向电压的冲击。一般

15、可选用合适的整流二极管作为防反充二极管。能源:是产生各种能量的资源,是人类生存和发展不可缺少的物质基础,它的开发和利用状况是衡量一个时代、一个国家经济发展和科学技术水平的重要标志,直接关系到人们生活水平的高低。本质:能源就是能量的来源,为人类一切生产和日常生活提供各种能量和动力的物质资源。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。简单理解为含有能量的资源。世界能源消耗特点:主要来自一次不可再生能源(如煤炭、石油、天然气); 能源消耗水平差异大:占世界1/4的工业化国家消耗了世界能源的3/4;世界能源消耗仍在增长。分布世界能源储量分布是不平衡的。石油:中东占56.8%;天然气和煤

16、炭储量最多是欧洲,各占54.6%和45%。亚洲大洋洲除煤炭稍多(占18%)以外,石油、天然气都只有5%多一点。现状到2040年,首先石油将出现枯竭; 到2060年,核能及天然气也将终结。地球的能源已经无法提供地球人口的能源需求。而随着世界人口的不断增加,能源紧缺的时期将会提前来。因此,21世纪是新能源的开发与利用时期,是关系人类子孙后代命运,刻不容缓的一件大事。 我国能源:消耗特点 中国是一个能源消耗大国,其能源消费总量居世界第二,仅次于美国。年均增长3.6%。其中,煤炭占66.3%,石油占23.5%,天然气占2.6%,水电、核电占7.6%。分布:煤炭85分布于中西部;石油、天然气资源集中在东

17、北、华北(包括山东)和西北,合占全国探明储量的86;水能资源的分布主要在西部和中南部,在全国技术可开发资源量(3.7亿千瓦)中合计占到93.2,其中西南占67.8。现状: 近20年来,我国能源发展很快,我国煤炭储量世界第三、开采量世界第一,在能源结构中一直以煤炭为主。 中国原油产量世界第5位,天然气产量世界第20位,水力发电世界第4位,核电第18位。发电总量世界第2位。能量利用的实质就是利用自然界的某一自发变化的过程来推动另一人为的过程。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,后者称为势能。是人类最早认识的能量形式。 动能是指系统(或物体)由于机械运动而具有的做功能力。势

18、能与物体的状态有关,有重力势能,弹性势能和表面能。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温度的高低,它反映了分子运动的激烈程度。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,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械能,从而显示出电做功的本领。 辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。化学能是物质结构能的一种,即原子核外进行化学变化时放出的能量。 按化学热力学定义,物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能称为化学能。 高位发热量:是指燃料完全燃烧,且燃烧产物中的水蒸气全部凝结成水时所放出的热量。 低位发热量:是指燃

19、料完全燃烧,而燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在所放出的热量 低位发热量在数值上等于高位发热量减去水的汽化潜热。在热力计算中偶遇低位发热量接近实际可利用的燃料发热量,因此将低位发热量作为计算依据。 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量原子核,同时释放出巨大的结合能。这种结合能就是核能。能量的性质:状态性可加性传递性转换性做功性贬值性能量传递过程的特点:能量传递是有条件的,即在有能量密度差的条件下,能量总是从能量密度大的物质或能

20、量集中的地方,向能量密度小的物质或地方传递;总是从集中到分散并逐步达到平衡。 如传热要有温差、流动要有势差,扩散要有浓度差等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一地,从一物转移到另一物;转换则是能量由一种形态变为另一形态。 这两种形式往往是同时或交替存在共同完成能量的传递。例如:火燃烧,将物质的化学能转变为热能,同时,能从高温部分传递到低温部分。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;在体系边界面上的能量交换称为交换能。 开口系统:两种途径同时存在,两个系统既交换能量也交换物质闭口系统:只交换能量,没有物质交换。在体系边界面上的能量

21、交换通常以两种方法进行:传热由温差引起的能量交换,这是能量传递的微观形式;做功由非温差引起的能量交换,这是能量传递的宏观形式。 能量传递的方式:通过能量交换而实现的能量传递,即传热和做功,其具体方式为:传热的三种基本方式是热传导、热对流和热辐射;做功(这里指机械功)的三种基本方式是容积功、转动轴功和流动功(推动功)。能量传递的结果: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递的最终去向。 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,包括直接损失和用于过程后再进入环境这两种情况。能量传递的实质: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

22、括在内,能量的最终去向只能是唯一的,即最终进入环境。按生成方式分为天然能源和人工能源。 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、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

23、质分:含能体能源(燃料能源),如石油、煤、天然气、地热、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、电磁能和一般热能等,它们无法直接储存。按能源能否作为燃料分:燃料能源:核能、沼气、氢能等。非燃料能源:地热、潮汐能等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。能源的评价的几方面: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 。能源储量:是指在

24、目前技术和经济条件下能够生产取得的能源资源。分为地质储量和探明储量两类。对于能源储量的另一种理解:储量是指有经济价值的可开采的资源量或技术上可利用的资源量。不同能源的储存量对能源的利用有着重要影响,资源比较小的无法成为主力能源。能量密度:是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小,即从某种能源中能得到的能量。储能的可能性:是指能源不用时是否可以储存起来,需要时立即供应。在这方面化石燃料容易做到,而太阳能、风能则比较困难。大多数情况下,能的使用是不均衡的,通常白天用电多,深夜用电少;冬天需要热,夏天却需要冷,因此,储能是很重要的一环。供能的连续性:是指能否按需要和所需的速度连续不断地供给能量。显

25、然太阳能和风能就很难做到供能的连续性,故常要储能装置来保证供能的连续性。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。能源是现代化生产的主要动力来源。现代工业和现代农业都离不开能源动力。总之,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。 能源与人民生活:人均能源消费量,按目前世界情况,大致有以下三种水平: (1)维持生存所必需的能源消费量:每人每年约400kg标准煤; (2)现代化生产和生活的能源消费量,即为保证人们能丰衣足食

26、、满足起码的现代化生活所需的能源消费量,为每人每年12001600kg标准煤; (3)更高级的现代化生活所需的能源消费量,以发达国家的已有水平作参考,使人们能够享受更高的物质与精神文明,每人每年至少需要20003000kg标准煤。21世纪能源发展的趋势是什么?:1.世界能源消费总量将持续缓慢增长 2.世界能源系统将发生重大变革 3.石油和天然气将在21世纪中叶趋于枯竭 4.煤炭是世界能源系统转化过程中承上启下的过渡能源 5.可再生能源将获得快速发展 6.核能是未来能源的希望 7.新能源的探索将得到强化 8.氢能将成为二次能源的重要组成部分 9.被誉为“第五能源”的节能技术将备受重视 10.国家

27、能源安全供应日趋重要能源资源:能源资源是指在目前社会经济技术条件下能够为人类提供大量能量的物质和自然过程。从长远的角度看,世界能源储量最多的是太阳能,在再生能源中占99.4%,在非再生能源中,利用海水中的氘资源聚变的能源几乎占100% ,人类利用的能源中最主要的还是不可再生能源占能源消耗的90% 左右世界能源资源分布不均衡的。煤炭储量分布特点:经济转型国家煤炭证实储量增长迅速。南亚煤炭证实储量占世界煤炭证实储量比重增加,太平洋的世界经合组织国家煤炭证实储量占世界煤炭证实储量比重增加,北美的世界经合组织国家、非洲和拉美的一些国家、东亚国家以及中国的煤炭证实储量增长适度。欧洲世界经合组织国家煤炭证

28、实储量比重下降。石油:原油的分布从总体上来看极端不平衡:从东西半球来看,约3/4的石油资源集中于东半球,西半球占1/4;从南北半球看,石油资源主要集中于北半球;从纬度分布看,主要集中在北纬20-40和50-70两个纬度带内。波斯湾及墨西哥湾两大油区和北非油田均处于北纬20-40内,该带集中了51.3%的世界石油储量;50-70纬度带内有著名的北海油田、俄罗斯伏尔加及西伯利亚油田和阿拉斯加湾油区。天然气:天然气是存在于地下岩石储集层中以烃为主体的混合气体的统称。包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等。主要成分为甲烷,通常占85-95%;其次为乙烷、丙烷、丁烷等。世界天然气产量中,主要

29、是气田气和油田气。对煤层气的开采,现已日益受到重视。 全球的天然气储量可持续开发100年。中国天然气:中国沉积岩分布面积广,陆相盆地多,形成优越的多种天然气储藏的地质条件。据预测,中国天然气总资源量达38万亿m3,陆上天然气主要分布在中部和西部地区,分别占陆上资源量的43.2%和39.0%。专家预测,资源总量可达4060多万亿立方米,是一个天然气资源大国。勘探领域广阔,潜力巨大,前景十分美好。分布:我国天然气资源量区域主要分布在我国的中西盆地。同时,我国还具有主要富集于华北地区非常规的煤层气远景资源。 东就是东海盆地; 南就是莺歌海琼东南及云贵地区; 西就是新疆的塔里木盆地、吐哈盆地、准噶尔盆

30、地和青海的柴达木盆地。北就是东北华北的广大地区。中就是鄂尔多斯盆地和四川盆地。能源消费:引是指生产和生活所消耗的能源。能源消费按人平均的占有量是衡量一个国家经济发展和人民生活水平的重要标志。人均能耗越多,国民生产总值就越大,社会也就越富裕。在发达国家里,能源消费强度变化与工业化进程密切相关。从能源消费看,能源增长将主要向亚太地区转移,目前亚太地区已超过欧、美,成为世界第一大能源消费区和第一大石油消费区。 影响能源消费需求的因素:一般说有人口数、国民经济发展速度及其结构、生产技术水平、能源生产和消费构成等。能源需求预测的作用:1、进行国民经济和科技发展规划、能源规划、节能规划等的重要依据 2、推

31、动技术和产品更新 增加竞争意识的手段 3、制订经济、能源、环境领域的政策和决策的参考 4、提高人民生活水平组织好社会生活进行科学管理的重要组成部分。能源需求预测的特点:与能源规划工作一样能源需求分析具有连续、反复和综合性的特点并与各部门密切联系与综合平衡且对分析本身的高质量要求等特点。能源需求预测的分类及内容 :能源需求预测可以分成定性的或者定量的两类。前一类是估计能源需求随某些因素变化的定性关系。按预测时间的长短一般分为近期、中期及远期预测 影响能源需求的因素:人口和城市化 经济增长和发展阶段 生活方式与消费结构 产业结构 技术进步 价格能源的需求预测方案/:根据三个方案高、中、低进行预测经

32、济高速增长方案经济中等增长方案经济受生态限制增长方案地球的环境全面恶化的主要表现: (1)南极的臭氧空洞正以每年一个美国陆地面积的速度扩大; (2)空气质量严重恶化;(3)温室气体的过度释放造成全球气候变暖,沿海低地和一些岛屿国家正在面临海水上涨的威胁;(4)全球有十几亿人口生活在缺水地区,十几亿人的生活环境中没有生活污水排放装置;(5)土壤流失严重,每年流失量达20Gt,全世界的森林正以每年4.6106ha的速度从地球上消失(6)大量的动物濒临灭绝; (7)淡水资源日益短缺。全球正在变暖: 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

33、现象; 雨型的改变。能源对环境的污染主要表现: 1温室效应2.酸雨3.破坏臭氧层4.热污染5.放射性污染6粉尘7.能源对人体健康的影响 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。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。温室效应加剧的原因: 温室效应加剧主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气,这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。二氧化碳气体具有吸热和隔

34、热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散,其结果是地球表面变热起来。因此,二氧化碳也被称为温室气体。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。温室气体: 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,温室气体还包括水蒸气、SO、甲烷、氟利昂等。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。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。沿海岸的亚

35、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。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。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。森林火灾更频繁、更严重。大量物种迅速灭绝。由于气候的原因,人口死亡率增加。气候变化影响自然生态系统的表现: 1、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。2、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

36、着气候变化而改变,山地冰川普遍出现减少和退缩现象。3、气候变化将导致湖泊水位下降和面积萎缩4、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。5、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6、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疾病和死亡率增加7、气候变化将影响人类居住环境。解决温室效应的对策: 1、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;2、开发不产生CO2的新能源,如核能、太阳能、地热能、海洋能;3、推广植树绿化,限制森林砍伐,制止对热带森林的

37、破坏;4、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;5、采用天然气等低含碳燃料,大力发展氢能。酸雨就是酸性的雨。被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时叫酸雾。可能引起雨水酸化的主要物质是二氧化硫和Nox,它们形成的酸雨占总酸雨量的90%以上。而这两类物质的90%是燃烧化石燃料造成的。中国的酸雨以硫酸为主,与以煤为主的能源结构有关。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

38、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。后者则为工业化后,燃料的大量使用,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

39、等酸性物质使得雨水的pH降低,形成酸雨。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。pH对于湖中生物的影响: 6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。5.5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。5.0鱼群会相继死去4.5假如有生物存活,将与之前的生物种类不相同。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

40、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。酸雨对森林的影响: 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

41、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

42、通的氧分子O2。每一个氯原子可以把上万个臭氧分子变成普通氧分子。实验数据显示,平均每一个氯原子可以消灭1万个臭氧分子,其威力惊人。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吸收,破坏生物的遗传物质DNA ,陆地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。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)白内障患者增加

43、;(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;(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。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。热污染可以污染大气和水。 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

44、发育受阻或死亡,从而影响环境和生态平衡。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。热污染对人体健康的影响: 热污染对人体健康构成严重危害,降低了人体的正常免疫功能。高温不仅会使体弱者中暑,还会使人心律加快,引起情绪烦躁,精神萎靡,食欲不振,思维反应迟钝,工作效率低。高温气候助长了多种病原体、病毒的繁殖和扩散,易引起疾病,特别是肠道疾病和皮肤病。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,地球大气中的二氧

45、化碳不断增加,气候变暖,冰川积雪融化,使海水水位上升,一些原本十分炎热的城市,变得更热。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;开发新能源;加强绿化;加强职能部门的监督管理。放射性污染: 放射性现象的发现,核能的开发带给人类的另一巨大福利是核技术在科研、教育、医疗、工业、农业等许多领域中的广泛应用,这种应用也伴随着现实的或潜在的放射性污染。在和平利用核能的过程中,放射性污染主要是在核电厂等核设施营运、

46、放射性同位素和射线装置应用等过程中产生的。管理严格、设计良好的核电厂在正常运行时,产生的放射性污染很小。但是,核电厂等核设施从建设、运营及退役全过程中都存在着潜在的放射性危害。若不加强管理,核电厂在任何环节发生事故时,都会造成严重的放射性污染,威胁公众健康。从污染物对人和生物的危害程度看,放射性物质污染要比其他污染严重得多。正因为如此,从核能开发以来,人们就对放射性污染的防治极其重视,采取了一系列严格的措施,并将这些措施以法律的形式明确下来。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。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。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。能源对环境的影响: 能源对环境的影响是一种综合的影响。

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