2023學年完整公開課版能源與環(huán)境

能源與環(huán)境引入：

能源和環(huán)境是兩個全球所關注的問題，能源是現(xiàn)代社會生活的重要物質基礎，而常規(guī)能源的有限儲藏量與人類的需求存在矛盾，同時大量消耗常規(guī)能源帶來了環(huán)境問題，正確地協(xié)調和解決這一矛盾和問題是生活在地球上每一個人的職責。一、21世紀的能源趨勢1．能源：凡是能夠提供可利用能量的物質統(tǒng)稱為能源。2．常規(guī)能源：人們把煤、石油、天然氣叫做常規(guī)能源，人類消耗的能量主要是常規(guī)能源。露天煤礦海上石油開采海上天然氣開采主要國家能源消耗量21世紀的能源趨勢

世界人口急劇增加，能源的消耗持續(xù)增長3.常規(guī)能源的儲藏是有限的4．常規(guī)能源的大量消耗帶來了環(huán)境問題（1）溫室效應：溫室效應是由于大氣里溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的。石油和煤炭燃燒時產生二氧化碳。（2）酸雨：大氣中酸性污染物質，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨。煤炭中含有較多的硫，燃燒時產生二氧化硫等物質。（3）光化學煙霧：氮氧化合物和碳氫化合物在大氣中受到陽光中強烈的紫外線照射后產生的二次污染物質——光化學煙霧，主要成分是臭氧。

人類社會的發(fā)展進步離不開能源的使用，每一次能源革命都給人類社會帶來了重大的變革。煤、石油、天然氣等化石能源的利用，使人類獲得大量的內能，給人類文明帶來進步，但同時給人類帶來環(huán)境污染，造成危害。如這些燃料在燃燒過程中產生了大量的有害氣體，造成了大氣污染，不但直接有害人體健康，而且會影響動植物的正常生長。能源與環(huán)境二、能源的消耗對環(huán)境的影響：

大氣污染物主要是含硫化合物、含氮化合物、碳的氧化物等，其中有些污染物有可以分為一次污染物和二次污染物。直接由污染源排出的物質稱為一次污染物。SO3、H2SO4稱為二次污染物，因為它們是SO2、H2S被氧化而生成的，如下表：大氣中氣體污染物分類污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4等碳的氧化物CO2、CO無含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3

等碳氧化合物C1~C5化合物醛、酮、過氧化酰硝酸脂

以上四類污染物主要來自煤、石油等化石燃料及其煉制品的燃燒過程。1.溫室效應

溫室效應，又稱“花房效應”，是大氣保溫效應的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達地面，但地表向外放出的長波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培農作物的溫室，故名溫室效應。如果大氣不存在這種效應，那么地表溫度將會下降約3度或更多。反之，若溫室效應不斷加強，全球溫度也必將逐年持續(xù)升高。自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應也隨之增強，已引起全球氣候變暖等一系列嚴重問題，引起了全世界各國的關注。

為減少大氣中過多的二氧化碳，一方面需要人們盡量節(jié)約用電（因為發(fā)電燒煤），少開汽車；地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陸地上的森林，尤其是熱帶雨林。所以，另一方面我們要保護好森林和海洋，比如不亂砍濫伐森林，不讓海洋受到污染以保護浮游生物的生存。我們還可以通過植樹造林，減少使用一次性方便木筷，節(jié)約紙張（造紙用木材），不踐踏草坪等行動來保護綠色植物，使它們多吸收二氧化碳來幫助減緩溫室效應。2.酸雨

被大氣中存在的酸性氣體污染，pH值小于5.65的降水叫酸雨。酸雨主要是人為地向大氣中排放大量酸性物質造成的。我國的酸雨主要是因大量燃燒含硫量高的煤而形成的，此外，各種機動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。近年來，我國一些地區(qū)已經(jīng)成為酸雨多發(fā)區(qū)，酸雨污染的范圍和程度已經(jīng)引起人們的密切關注。

科學家發(fā)現(xiàn)酸味大小與水溶液中氫離子濃度有關；而堿味與水溶液中羥基離子濃度有關；然后建立了一個指標：氫離子濃度對數(shù)的負值，叫pH值。于是，純水（蒸餾水）的pH值為7；酸性越大，pH值越低；堿性越大，pH值越高。（PH值一般為0-14之間)未被污染的雨雪是中性的，pH值近于7；當它為大氣中二氧化碳飽和時，略呈酸性（水和二氧化碳結合為碳酸），pH值為5.65。pH值小于5.65的雨叫酸雨；pH值小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山(如峨眉山)上彌漫的霧，pH值小于5.65時叫酸霧。被酸雨毀壞的森林3.鉛塵污染

空氣中鉛的含量增加，將導致兒童智商下降和成年人患高血壓、心臟病、中風等惡性疾病。未來的理想能源必須滿足的條件：

第一，必須足夠豐富，可以保證長期使用；第二，必須足夠便宜，可以保證多數(shù)人用得起；第三，相關的技術必須成熟，可以保證大規(guī)模使用；第四，必須足夠安全、清潔，可以保證不會嚴重影響環(huán)境。三、未來的理想能源綠色能源：在釋放能量或能量轉化過程中對環(huán)境不造成污染的能源叫綠色能源。

“綠色”能源有兩層含義：一是利用現(xiàn)代技術開發(fā)干凈、無污染新能源，如太陽能、風能、潮汐能等；二是化害為利，同改善環(huán)境相結合，充分利用城市垃圾淤泥等廢物中所蘊藏的能源。與此同時，大量普及自動化控制技術和設備提高能源利用率。1987年以來，工業(yè)化國家利用太陽能、水力、風力和植物能源獲得的電力相當于900萬噸標準煤的能量，而且這種增幅在本世紀內將以平均每年15％～19％的速度增長。從1981～1991年工業(yè)化國家僅在風力和太陽能兩種發(fā)電設備方面的成交額就達120億美元，其中，美國、德國、日本、瑞典和荷蘭等國家進展最快。人類可開發(fā)和利用的綠色能源主要有下列幾種：

1．風能

2．水流（河流、潮汐）能。風能和水流能是“可再生能源