能源消耗對(duì)環(huán)境的影響

能源消耗對(duì)環(huán)境的影響人類(lèi)能夠愜意地活在世界上，很重要的原因就是人類(lèi)會(huì)使用火?；鹱屓祟?lèi)開(kāi)始吃熟食、方便地取暖、也可以用于在危機(jī)四伏的早期叢林中抵御襲擊?？梢哉f(shuō)，人類(lèi)能夠成為地球上的頂級(jí)動(dòng)物與火密不可分?；鹗侨祟?lèi)把能量從木材中轉(zhuǎn)化的一種方式。而能量轉(zhuǎn)化如今也是人類(lèi)生存所必須做的事情。能源提供能量，消耗能源也必然會(huì)對(duì)人類(lèi)產(chǎn)生影響，比如：環(huán)境。一、能源：既然說(shuō)能源消耗對(duì)環(huán)境的影響，就不能不知道何為能源。1.能源的定義：《科學(xué)技術(shù)百科全書(shū)》說(shuō)：“能源是可從其獲得熱、光和動(dòng)力之類(lèi)能量的資源”；《大英百科全書(shū)》說(shuō)：“能源是一個(gè)包括著所有燃料、流水、陽(yáng)光和風(fēng)的術(shù)語(yǔ)，人類(lèi)用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段便可讓它為自己提供所需的能量”；我國(guó)的《能源百科全書(shū)》說(shuō)：“能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類(lèi)所需的光、熱、動(dòng)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(zhuǎn)換的能量的源泉。確切而簡(jiǎn)單地說(shuō)，能源是自然界中能為人類(lèi)提供某種形式能量的物質(zhì)資源。2.能源的分類(lèi)：能源主要分為兩類(lèi)——一次能源和二次能源。（1）一次能源，直接來(lái)自自然界的能源。如：煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)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(yáng)能發(fā)電、潮汐發(fā)電、波浪發(fā)電等。3.能源的開(kāi)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?zé)?、海洋能、太?yáng)能、早期、風(fēng)能。根據(jù)人類(lèi)的發(fā)展，我主要選出四個(gè)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(duì)于這四種燃料，不同之處就是使用時(shí)的熱值。根據(jù)公式Q4mc-1容易得知能源效率與熱值成正比。它們的熱值分別是C干木柴=1.2510Jkg4-1，對(duì)4-1C=2.9310JkgC=4.52210Jkg于煤煤，對(duì)于石油石油，對(duì)于氣態(tài)液化石油氣有C氣態(tài)液化石油氣=5.02310Jkg4-1。我們不難發(fā)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)年代越短的能源2熱值越大。再看現(xiàn)在的核能，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程Emc，其中蘊(yùn)含的能量更是無(wú)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(lái)自中國(guó)環(huán)境網(wǎng)）二、一點(diǎn)基礎(chǔ)：蝴蝶效應(yīng)蝴蝶效應(yīng)（ButterflyEffect），是指在一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)中，初始條件下微小的變化能引起整個(gè)系統(tǒng)長(zhǎng)期而巨大的連鎖反應(yīng)。這是一種混沌現(xiàn)象。此效應(yīng)說(shuō)明，事物發(fā)展的結(jié)果，對(duì)初始條件具有極為敏感的依賴(lài)性，初始條件的極小偏差，將會(huì)引起結(jié)果的極大差異。一件表面上看來(lái)毫無(wú)關(guān)系、非常微小的事情，可能帶來(lái)巨大的改變。美國(guó)氣象學(xué)家愛(ài)德華·諾頓·羅倫茲（EdwardNortonLorenz）1963年在一篇提交紐約科學(xué)院的論文中分析了這個(gè)效應(yīng)?！耙粋€(gè)氣象學(xué)家提及，如果這個(gè)理論被證明正確，一個(gè)海鷗扇動(dòng)翅膀足以永遠(yuǎn)改變天氣變化。”在以后的演講和論文中他用了更加有詩(shī)意的蝴蝶。對(duì)于這個(gè)效應(yīng)最常見(jiàn)的闡述是：“一個(gè)蝴蝶在巴西輕拍翅膀，可以導(dǎo)致一個(gè)月后德克薩斯州的一場(chǎng)龍卷風(fēng)。”蝴蝶效應(yīng)通常用于天氣、股票市場(chǎng)等在一定時(shí)段難于預(yù)測(cè)的比較復(fù)雜的系統(tǒng)中。蝴蝶效應(yīng)在社會(huì)學(xué)界用來(lái)說(shuō)明：一個(gè)壞的微小的機(jī)制，如果不加以及時(shí)地引導(dǎo)、調(diào)節(jié)，會(huì)給社會(huì)帶來(lái)非常大的危害，稱(chēng)為“龍卷風(fēng)”或“風(fēng)暴”；一個(gè)好的微小的機(jī)制，只要正確指引，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力，將會(huì)產(chǎn)生轟動(dòng)效應(yīng)，或稱(chēng)為“革命”。對(duì)于能源消耗也是同樣的道理，一點(diǎn)點(diǎn)的增加或者減少就會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生意想不到的影響。三、“碳”的力量:1.來(lái)源：隨著十八世紀(jì)工業(yè)革命的到來(lái)，人類(lèi)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(jì)初，人類(lèi)有開(kāi)始燃燒石油和天然氣。這些化石燃料是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)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(kuò)大，是這些燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳超過(guò)植物和海洋所能吸收的量。據(jù)推算，每年約有50~60億噸的碳由化石變成二氧化碳，排放到空氣中。而且，這個(gè)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(jìn)入空氣。一氧化碳的危害自不必說(shuō)，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(jìn)入空氣，形成霧霾，也就是人人談之色變的“PM2.5”?！疤肌睂?duì)人類(lèi)環(huán)境最主要的影響就是來(lái)自二氧化碳。從下圖的統(tǒng)計(jì)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(lái)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(yīng)。3.溫室效應(yīng)及厄爾尼諾現(xiàn)象：（1）溫室效應(yīng)：在物理學(xué)中我們學(xué)過(guò)，所有的帶熱物體都能以不同的波長(zhǎng)放出不同能量的輻射。熾熱的太陽(yáng)發(fā)出波長(zhǎng)較短的高能輻射，涼爽的地球表面發(fā)出波長(zhǎng)較長(zhǎng)的低能輻射。地球的大氣層起著溫室玻璃的作用，允許波長(zhǎng)較短的太陽(yáng)輻射穿過(guò)，抵達(dá)地球表面，但是卻能夠捕獲波長(zhǎng)較長(zhǎng)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(chēng)為“溫室效應(yīng)”。大氣之所以起到溫室效應(yīng)的作用，是因?yàn)榇髿獗旧砗嫌写罅康臏厥覛怏w，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(guān)鍵是它能不能強(qiáng)烈的吸收地球發(fā)出的長(zhǎng)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(dāng)然不是。當(dāng)溫室氣體過(guò)多時(shí)，會(huì)使地球的平均溫度升高，全球氣候會(huì)因此變暖。全球變暖會(huì)有很多危害。比如：①地球上的病蟲(chóng)害增加②海平面上升③氣候反常，海洋風(fēng)暴增多④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(gè)現(xiàn)象，要先講講洋流。所謂洋流，是海水大規(guī)模運(yùn)動(dòng)的方式，按成因分為風(fēng)海流、密度流、補(bǔ)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(shuō)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(yīng)過(guò)強(qiáng)，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(duì)溫度的影響會(huì)引起沿海地區(qū)極度炎熱，對(duì)降水的影響會(huì)造成洪澇災(zāi)害。厄爾尼諾有溫室效應(yīng)引起，是溫室效應(yīng)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(lái)看看前面所說(shuō)的“蝴蝶效應(yīng)”。既然一點(diǎn)小小的變化就能對(duì)結(jié)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(huì)對(duì)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(jī)容量為5兆瓦(電)的核電站。英、美等國(guó)也相繼建成各種類(lèi)型的核電站。到1960年,有5個(gè)國(guó)家建成20座核電站，裝機(jī)容量1279兆瓦（電）。由于核濃縮技術(shù)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(shí)用階段。1978年全世界22個(gè)國(guó)家和地區(qū)正在運(yùn)行的30兆瓦（電）以上的核電站反應(yīng)堆已達(dá)200多座,總裝機(jī)容量已達(dá)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(jìn)展更快。到1991年，全世界近30個(gè)國(guó)家和地區(qū)建成的核電機(jī)組為423套，總?cè)萘繛?.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(jiǎn)而言之，它是以核反應(yīng)堆來(lái)代替火電站的鍋爐，以核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量，來(lái)加熱水使之變成蒸汽。蒸汽通過(guò)管路進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。一般說(shuō)來(lái)，核電站的汽輪發(fā)電機(jī)及電器設(shè)備與普通火電站大同小異，其奧妙主要在于核反應(yīng)堆。核電站除了關(guān)鍵設(shè)備——核反應(yīng)堆外，還有許多與之配合的重要設(shè)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(jī)和危急冷卻系統(tǒng)等。它們?cè)诤穗娬局杏懈髯缘奶厥夤δ?。核反?yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)方程：147N2He4178O1H194Be2He4126C0n13.對(duì)環(huán)境影響：核電站在運(yùn)行時(shí)不能出半點(diǎn)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(guò)的前車(chē)之鑒我們對(duì)所有安全措施的嚴(yán)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(yù)示著核電站隱含了不可避免的危險(xiǎn)。核物質(zhì)高強(qiáng)度的放射性對(duì)人體和環(huán)境的毀滅性不用贅論了。核能從經(jīng)濟(jì)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(duì)容易，拆除它卻要花費(fèi)數(shù)倍乃至十?dāng)?shù)倍于建造的費(fèi)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(cè)，未發(fā)現(xiàn)含有過(guò)量核輻射的才可以運(yùn)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(duì)核電站抱無(wú)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(wú)憂(yōu)了。核廢料中不能被完全用盡的核物質(zhì)仍具有極強(qiáng)的放射性，且具有殘留時(shí)間長(zhǎng)、毒性劇烈的特點(diǎn)。核廢料即使貯存過(guò)百萬(wàn)年，其殘留物質(zhì)中的核輻射劑量仍能超過(guò)允許劑量的一千萬(wàn)倍以上，這是一般人難以想象和理解的。比起核電站的運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)，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(lái)難以預(yù)測(cè)、不可避免的破壞。基于此，許多原來(lái)率先建造核電站的國(guó)家正在考慮停建緩建核電站。國(guó)外一些專(zhuān)家也呼吁人類(lèi)在對(duì)核能的使用上要慎之又慎。因?yàn)楹思夹g(shù)不僅是用于軍事上才會(huì)威脅到人類(lèi)安全，核