城市化地区的能源利用与环境效应1能源的分类（理解）2我国能源储存、生产和消费情况（了解）3能源开发利用中引起的主要环境问题（理解）4我国能源的可持续利用（理解）能源是对现代社会发展最根本的重要物质基础；能源对经济的发展起着支持与保障作用；能源是资源，来自于自然界；其开发与利用是引起我国环境问题的主要根源。1能源的分类存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源称为“一次能源”，而将需要依靠其他能源来制取的能源称为“二次能源”。在一次能源中，如风、流水、潮汐、地热、阳光以及草木燃料等，不会随着人们的利用而减少，又称为“再生能源”，而化石燃料和核燃料都要随着使用而减少，故又把它们称为“非再生能源”。2我国能源储存、生产和消费情况我国能源总量比较丰富，以几种常规能源来看，煤炭的探明储量居世界第三位，石油居第六位，天然气居第十六位。从目前情况看，煤炭仍然在我国一次能源构成中占70%以上，为我国主要的能源。作为世界上最大的发展中国家，中国是一个能源生产和消费大国，能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；基本能源消费占世界总消费量的1/10，仅次于美国，居世界第二位。我国在消耗的能源中76%是煤，20%是石油，天然气是2%，而且是一个能源大部分由国内生产的国家。另外利用农林业废材，家畜、动物的排泄物，有机废液的生物气体装置每年都在增加，目前中国已经成为世界第一的生物气体的消费国。我国能源生产和消费具有以下特征:20世纪50年代依靠进口石油，60年代之后石油自给，70年代煤炭、原油和石油制品均有出口；以煤为主能源结构；我国是世界上以煤为主的最大煤炭消费国，这会给我国环境造成严重污染，给交通运输带来严重的困难。农村居民的生活所需的能源以生物物质能为主，严重破坏生态环境。人均能耗低而单位产值能耗高。案例：太原市能源消费状况太原市是山西省的能源、化工基地，多年来全市的经济增长是以煤炭、冶金、机械、化工、建材、电力等重污染行业发展为主，其能源消费包括:煤炭、煤制品、电力、热力、油类、可再生能源(主要指太阳能)等。太原市目前的能源消费现状依然停留在以煤为主的阶段，而高质量、多样化的能源消费结构尚未形成。太原市的工业能源、结构是以煤为主，耗煤占总能耗的99%，煤炭消耗基本以原煤直接燃烧的方式进行。2000年工业耗煤总量为2149.60万吨。其中，燃料煤为1072.47万吨；原料煤为1077.10万吨。从各行业的工业耗煤量分担率来看:石油加工及炼焦业居第一位；电力、煤气及热水的生产和供应业、黑色金属冶炼及压延工业分别居第二位、第三位，其耗煤量分别为731.211、565.75和309.05万吨，分别占太原市耗煤量的34.02%、26.32%和14.38%，三个行业耗煤量占全市工业耗煤总量的74.4%。3能源开发利用中引起的主要环境问题3.1地面变形问题3.2边坡和洞室变形与失稳问题3.3土壤与水系的环境污染问题3.4能源利用中的大气环境污染3能源开发利用中引起的主要环境问题3.1地面变形问题有两种表现形式，一种是地面塌陷，另一种是人工堆积引起的地形改变。地表塌陷。由于我国广泛采用长壁式全部垮落法采煤，故造成地表大面积塌陷。地形改变。在能源开发和生产过程中，往往有大量的固体废弃物产生，如煤石干石、粉煤灰等，这些固体废弃物任意堆积于能源基地周围，形成人工的煤研石山、粉煤灰山，这些人工山体不仅使原来的地形发生变化，而且也使周围环境恶化。3能源开发利用中引起的主要环境问题地表塌陷据不完全统计，全国因采煤引起的地表塌陷面积已达14万hm2，并以每年塌陷2.2万hm2的速度递增。一般每采万吨煤要造成0.2地表塌陷。如辽宁抚顺煤田矿区中塌陷面积占一半，山东省到1987年为止，累计塌陷8万hm2。地面塌陷常造成道路、桥梁、建筑及水电设施的破坏，严重影响人们的正常生活，如七台河矿区塌陷面积400hm2，倒塌房屋和损坏房屋面积达42hm2，城市供排水基础设施损坏67.9%，严重影响人民的正常生活。3能源开发利用中引起的主要环境问题地形改变目前全国煤肝石堆存量达20亿吨，而年新增煤肝石量超过1亿吨，但综合利用率仅为10%左右。据不完全统计，全国煤矸石山约1200座，正在自燃的有110多座，正在进行灭火治理的有50多座，经过治理己熄灭的有160座。煤矸石山自燃会排放大量的烟尘而污染环境，危害人体健康。在自燃的矸石山上，曾多次发生人员伤亡事故。露天矿的附属占地面积是采场占地面积的2-6倍，会引起严重的工农业争地的矛盾，煤矿开采在剥岩、排士、采矿、选矿过程中，会改变原有的地形、地貌，搅动了地表土壤，毁坏了植被山林和草场，造成地貌、景观的改变、破坏，导致水土流失，使原本秀丽的山川变得千疮百孔。3能源开发利用中引起的主要环境问题3.2边坡和洞室变形与失稳问题煤炭的露天和地下开采过程中会造成边坡和洞室变形与失稳的问题。水利水电工程的爆破施工、大规模岩土体开挖中，发生的工程振动荷载和开挖卸荷作用，也易造成边坡失稳问题；水库蓄水后，近坝库岸边坡在水的压力作用下，也往往容易丧失稳定性而发生滑坡。3能源开发利用中引起的主要环境问题3.3土壤与水系的环境污染问题由于电厂废渣、废液、洗煤水与矿井排水等对土壤和水系的物理、力学、化学性质因侵入和污染而发生恶化，导致土壤和水系环境恶化3能源开发利用中引起的主要环境问题煤的利用全国统配煤矿洗煤厂有178座，1988年原煤入洗率仅为17.5%左右，洗煤厂闭路循环的企业只有56%，1989年外排洗煤水达到0.45亿吨，矿井地下水年外排量15亿吨，但近90%未加利用，大部分不符合排放标准，其中有的呈酸性，含高悬浮物，甚至有的含放射性元素，使水环境污染严重。此外矸石山、尾矿的淋水和溶水，也污染地表水系和地下水源。采煤排放的矿井水导致区域地下水位下降，出现大面积的疏干漏斗，使水源枯竭或河水断流。由于大量排放有害矿井水，对土地和水系造成直接的污染，不仅使土壤性质变差，而且危及农作物，影响人、畜健康。如山西省因采煤造成18个县28万人吃水困难，30万hm2水田变成旱地。3能源开发利用中引起的主要环境问题石油的利用石油钻井过程中产生的钻井污水以及钻井后剩余在井场的废弃泥浆；石油开采过程中产生的采油(采气)污水；油气井作业产生的废液以及落地原油；油气处理过程中产生的含油污水、污泥；长输管线因腐蚀穿孔造成的原油渗漏。3能源开发利用中引起的主要环境问题核能的利用核废料污染也较严重。目前全世界己运行的核电站有465座，这些核电站都产生数量不等的含钚核废料，现已提取或存在于核废料中的钚估计有930t，今后10年将翻一番；而核武器钚约270t，随着核裁军的进展，今后几年将有200t核武器用钚成为多余，目前对这种剧毒的放射性半衰期达24360多年的钚的处理虽然有几种方案，但没有哪种方案切实可行，如果核废料处理不好会对土壤和水系造成极为严重的污染。3能源开发利用中引起的主要环境问题水电的利用建设一座大型水电站，一般要淹没几万到几十万亩高产农田；筑坝后破坏了鱼类原来的天然产卵场；有些水库诱发地震或造成大量泥沙淤积。3能源开发利用中引起的主要环境问题3.4能源利用中的大气环境污染以煤为主的能源构成以及煤多在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术直接燃烧使用（占煤总量的62%），成为我国大气污染严重的主要根源。据资料估算，燃煤排放的主要大气污染物，如粉尘、S02、NOx、CO等，总量约占整个燃料燃烧排放量的96%。其中，燃煤排放的S02占各类污染源总排放量的87%；排放的粉尘占总排放量的60%；排放的NOx占总排放量的67%；排放的CO占总排放量的71%。4我国能源的可持续利用4.1能源开发环境地质问题的发展趋势煤炭开采引起的环境工程地质问题短时间难以根本解决。根据中国科学院能源研究所的预测，在今后相当长的时期内，煤炭仍将是我国的主要能源。水电事业引起的环境工程地质问题将进一步加剧。中国科学院能源研究所预测，今后我国水电事业开发潜力很大，因此在较长时期内伴随水电站的建设，与之有关的环境工程地质问题将进一步加剧。核电建设将积极稳步发展，核废料的处理处置是当今重要课题。世界发达国家在综合分析对比的基础上，比较一致的观点是发展核能，将来惟一可靠和充足的能源仍然是核能。4我国能源的可持续利用4.2能源工业可持续发展的基本问题能源开发利用中引起日益严重的环境问题。怎样在能源开发利用过程中，努力做到避免、减缓环境问题的发生、发展，这是当今能源工业可持续发展面临的重要课题。能源形势不容乐观，如何保障我国能源的有效供应，满足日益增长的能源需求，是保证能源工业可持续发展的长期战略任务。能源利用效率低，能耗高，加剧了能源供需矛盾和大气环境污染，故提高能源利用效率是我国能源发展战略的长期目标。4我国能源的可持续利用4.3能源工业的可持续利用问题在能源开发过程中，必须掌握地质客观规律，搞好能源开发的可行性论证和环境影响评价，及时预测环境工程地质问题的发生、发展，以避免、减缓地质环境恶化，保持能源开发的可持续发展。积极发展新能源，大力改善能源结构，提高能源利用效率，逐渐改善环境新能源和可再生能源包括水能、生物能、风能、太阳能和潮汐能等。改变以煤为主的能源战略，以实现能源供应的多元化和品种的多元化，才是中国能源供应的战略选择。4我国能源的可持续利用4.3能源工业的可持续利用问题在能源开发过程中，加强关于保护环境的宣传、立法和管理工作，以提高对能源工业开发引起的环境工程地质问题危害性的认识；建立健全环境保护管理机构；推行环境保护目标责任制；强化环境管理工作。加强能源开发可持续发展的理论研究，更好地指导能源开发与环境保护。本章重点和难点1能源的分类和特点；2我国能源储存、生产、消费的特点及由此带来的环境问题；3地表塌陷和地形改变分别指什么，怎样产生的；4我国能源开发和利用如何才能实现可持续发展。Sheet3
Sheet2
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煤、煤制品
热力
电力
油、油制品
可再生能源
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