环境资源指的是将环境的整体看做是资源总和。各种自然资源和它们组合的各种状态都是人类赖以生存与发展的物质基础,这些都是环境资源,如:阳光、空气、水、土地、森林、草原、动物、矿藏等。合理地开发和利用环境资源会给人类社会进步与经济发展带来巨大影响。为此,1982年2月,中国国务院从对环境资源的保护出发,确定按类分别由各部和国务院直属局分工合作负责保护,并将环境资源的使用、管理和保护结合起来。
不可再生资源
不可再生资源指的是经过漫长年代和特定的历史条件形成的各种矿产资源。这种资源一般储量有限。经过开发和使用以后不能重复再生,短期内无法恢复。例如社会生产和人类生活所离不开的煤、石油和天然气就是典型的不可再生资源。油页岩和核燃料铀、钍等也是不可再生资源。随着社会的不断进步,人类对这些资源的需求日益增加,资源的储量却越来越少,所以应该合理利用。
可再生资源
可再生资源指的是能够循环使用,不断得到补充的一次资源,如太阳辐射资源、生物资源、风资源、海洋资源、地热等。这些资源能量巨大,可以说是“取之不尽、用之不竭”的,是解决人类未来能源的重要源泉。另外,土地资源、水资源和生物资源若能合理利用,妥善保护,也能再生。如果保护不当,利用不合理就不会再生。例如:原始森林遭到破坏就很难再恢复;生物资源某些生物种类灭绝后也不会再生。可再生资源虽然储量无限,但是由于科学技术水平有限和生产费用昂贵,目前利用率还不高,有待我们进一步去研究和开发。
能源资源
能源资源即含有能量的资源,指的是为人类提供能量的天然物质。它包括所有燃料、流水、阳光和风。是一种综合的自然资源,有煤、石油、天然气、水能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核能等。人类采用适当的转换手段利用这些能源资源给自己提供所需的能量或者物质。例如:柴草、煤炭、石油和石油加工出来的产品,如:汽油、煤油、柴油、重油等。历史上,人类经历了柴草能源时期、煤炭能源时期和石油天然气能源时期,目前正向新能源时期过渡,无数学者在不懈地寻找开发更新更安全的能源,相信能源的多元时代即将来临。
有限的初级能源
核聚变、核裂变、放射性能源,称为初级能源。其他各种形式的能量都是由初级能源转化而来的。太阳辐射能是地球上各种能量的主要来源。流水的能量是间接来自太阳能的辐射,各种生物质能是通过植物的光合作用由太阳能转化得到的。煤炭、石油等化石能源,是因为古生物吸收太阳能而转化为生物质能,再由生物质能转化而成的。潮汐能是由太阳和月亮的引力而产生的。核聚变也是一种重要的初级能源。一个铀原子裂变放出的能量比燃烧一个分子的汽油大几百倍。一般初级能源都是有限的,专家估计,地球上的石油储量只够开采50年,天然气只能开采60年,煤也只能开采200年。
新能源
新能源又称“非常规能源”。是相对于常规能源而言的,它是指正在研究、试用、有待广泛推广的一次能源。如:太阳能、生物能、风能、海洋能、地热能、核聚变能等。而且新能源一般都是无污染的。随着能源消费的日益增加,常规能源的储量逐渐减少,已经不能满足人类的需求,大力开发新能源成为世界各国关心的重大课题。目前各国正在大力研究开发新能源。
太阳能
我们知道太阳蕴涵着巨大的能量,太阳能指直接来自太阳辐射能为人类利用的光和热能量的总和。太阳向宇宙空间发射的辐射功率约为3.8×1023千瓦,其中能到达地球大气层的能量约在173×1012千瓦,这个数目仍是十分巨大的。其中30%被大气层反射回宇宙空间,23%被大气层吸收为风、雨、霜、雪等气象变化的能量。到达地球表面的能量为81×104亿千瓦,相当于世界总能耗的上万倍。早在2000多年前的战国时期,我国人民就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火和利用太阳能来干燥农副产品。当今社会,太阳能已经被广泛利用,它既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,可以免费使用,无污染。人们直接利用的太阳能主要体现在三大领域:一是光热转换;二是光电转换;三是光化学转换。在应用领域方面已涉及到工业、农业、建筑、航空航天等行业和部门。
生物能
生物能指的是以生物为载体将太阳能以化学能形式储存的一种能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,其蕴藏量极大,仅地球上的植物,每年生产量就相当于目前人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中,生物质是储存太阳能、更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。生物能可以作为一种燃料,而且是低硫的。将有机物转化成燃料可减少环境污染,给人类的生活带来许多方便。生物能数量庞大,形式繁多,根据来源可以把生物能分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等。如:薪柴,农林作物,农业和林业残剩物,食品加工和林产品加工的下脚料,城市固体废弃物,生活污水和水生植物等。
石油
石油是一种液态的矿物资源,是一种呈油质状态的黏稠液体,也是一种可燃的化石燃料。石油主要由碳氢化合物的混合物组成。其中碳和氢占98%以上,碳约占84%~86%,氢占12%~14%。碳和氢组成各种碳氢化合物,即烷族、环族和芳香族组化合物,它们都是形成石油必不可少的物质。石油的成分主要有:油质、胶质、沥青质和碳质。石油的颜色是它本身所含胶质、沥青质的含量,含量越高颜色越深。有红、金黄、墨绿、黑、褐红、甚至透明色。并且颜色越浅其油质越好,透明的原油可直接加在汽车油箱中代替汽油。石油的可燃性能好,单位热值比煤高一倍,还具有比煤清洁、运输方便等优点。目前,石油不仅是世界主要的工业原料,也是重要的军用物资,日常生活的必需品。石油被誉为现代工业的“血液”。
石油的分布
众所周知石油一般都分布在海洋,海洋中的大陆架是滋养石油的温床。世界海洋面积有3.6亿平方千米,大陆架和大陆坡约5500万平方千米。地球上已探明的石油储量有1.2万亿桶,最终可采储量的45%都埋藏在海底。开始石油主要分布在西半球,“二战”后,东半球成了世界石油资源的主要蕴藏地,其中中东是重要的石油产区,占已探明石油储量的68%。美洲、非洲、俄罗斯和亚太地区也是重要的石油产区。沙特、伊拉克和科威特等中东国家都是石油的主产国,其他国家如俄罗斯、美国、挪威、中国、墨西哥和委内瑞拉等国也是石油的重要生产国。
天然气
天然气是蕴藏在地层中的烃和非烃气体的混合物,是由古生物的遗骸长期埋于地下,慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物。它具有可燃性,多在油田开采石油时伴随而出。天然气主要包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等。世界天然气产量中,主要是气田气和油田气。现在对煤层气的开采也已逐渐受到重视。天然气密度小,具有较大的压缩性和扩散性,采出后经管道输出作为原料,也可以压缩后灌入容器中使用,或制造成液化天然气,运输比较方便。天然气有许多优点:它不需重复加工就可直接作为能源;加热的速度快,容易控制;质量稳定,燃烧均匀,基本上无污染。天然气的热值、效热率比煤炭和石油要高,给人类的生活带来了不少方便。
煤
煤是一种重要的能源,也是冶金、化学工业的重要原料。是植物遗体经生物化学作用,埋藏于地下经地质作用转变而形成的,一般分布在各大陆和大洋岛屿。煤主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成,其中碳、氢、氧三种物质的总和约占95%以上。碳是煤中最重要的组分,煤化程度越深,它的含量越高。很多年以前,煤就被广泛地用做工业燃料。尤其是19世纪英国的工业革命更是燃烧了大量的煤。煤一般可以分为褐煤、烟煤、无烟煤。
褐煤:黑褐色块状,质地疏松。含挥发成分40%左右。燃烧点低,火焰大,冒黑烟。一般含碳量与发热量较低,燃烧时间短。
烟煤:黑色有光泽,一般为粒状、小块状,也有粉状的,质地细,含挥发成分30%以上,燃点不太高。含碳量与发热量较高,燃烧时有大量黑烟,燃烧时间较长。
无烟煤:有粉状和小块状两种,黑色有金属光泽。含碳高而挥发成分含量低,在10%以下,燃点高但发热量高。
煤气
煤气指的是以煤为原料加工制得的含有可燃成分的气体。煤气既可以作为燃料也可以作为化工原料。煤气中的一氧化碳和氢气可以合成氨、甲醇等,是重要的化工原料。煤气也可以用天然气、轻质油和重油制得。煤气可以分为:水煤气、半水煤气和空气煤气。这些煤气的发热值较低,故又统称为低热值煤气。一般民用的煤气是煤的干馏得到的焦炉煤气,属于中热值煤气,热效率比较高,燃烧稳定,净化程度好,运输也比较方便。
火力发电
火力发电是以燃烧石油、煤或天然气,将水变成蒸汽以旋转气轮机,带动发电机的一种发电方法。我国的发电方式以火力发电为主,煤是主要原料。火力发电系统主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统(主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成)、电气系统(以汽轮发电机、主变压器等为主)、控制系统等组成。火力发电具有污染重、成本高等缺点。目前正在大力发展清洁环保的发电方式。
水力发电
水力发电指的是将水能转化成电能的过程。是利用江河、湖泊或海洋的水位的一种发电方法。在自然状态下,河川水流的这种潜能以克服摩擦、冲刷河床、携带泥沙等形式消耗掉。水力发电站可以充分利用这部分能量。水力发电站要在场房内安装水轮机、发电站和变压器等机械设备。因水力发电厂所发出的电力其电压低,要输送到远距离的用户,必须将电压经过变压器提高后,再由架空输电路输送到用户集中区的变电所,再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备之电压,并由配电线输送到各工厂及家庭用户。世界各国从20世纪70年代起开始大力发展水电。水力发电机的设备比较简单,转速比较低,没有高温高压,综合效益显著。世界水力发电站的水能利用率在80%左右,比火力发电和其他可再生能源的利用率都高。
风能
风能是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源,它可谓是取之不尽、用之不竭。地球上的风能相当于目前全世界能源总消耗量的100倍,相当于1.08万亿吨煤的蕴藏量。
风能的利用主要是以风能做动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主。丹麦是最早利用风力发电的国家。目前,世界风力发电总量居前三位的分别是德国、西班牙和美国,三国的风力发电总量占全球风力发电总量的60%以上。不过风能也有许多不足:如风力的不经常性和分散性,它方向不定,有时大有时小,变幻莫测,若用来发电则应解决调速、调向、储能等特殊问题。风的空气密度极小,仅是水的密度的1/816,因此要获得于水能同样的功率,风力机的风轮直径要比水轮机的叶轮直径大几百倍。风能利用必须解决的问题,是如何降低风力发电机叶片的巨大制造成本,提高转子效率,延长发电机寿命等。
风力发电站
风力发电站是利用风能驱动风轮机以带动发电机产生电能。风力发电站主要由能量转换装置、蓄能装置和控制系统等组成。风力发电站按容量大小可以分为大、中、小三种。容量在10千瓦以下的为小型;10~100千瓦的为中型;100千瓦以上的为大型。单机组容量从几十瓦到5000瓦不等。中小型发电站的技术问题已经解决,主要用于充电、照明、卫星地面站电源、灯塔和导航设备的电源,以及民用电力达不到的边远地区。但是风能是一种随机性能源,有间歇性,而且风向不定。所以风力发电要有控制系统。
地热能
地热能指的是地壳内部的热能,这种能量来自于地球内部的熔岩,是以热力形式存在的,它集中分布在构造板块边缘一带,也是火山和地震多发的地区。有人计算过,假若把地球上储存的煤燃烧时放出的热量当做100的话,那么地球上储存的石油只有煤的3%,核燃料才为煤的15%,而地热则为煤的1.7亿倍。地热能能量巨大,大约是世界上油气资源所能提供能量的5万倍,每天从地球内部传到地面的能量,就相当于全人类一天使用能量的2.5倍。地热能有两种类型:一是以地热水或蒸汽形式存在的水热型;另一种则是以干热岩体形式存在的干热型。干热岩体热能是未来大规模发展地热发电的真正潜力。人们利用地热能的重要方式便是地热发电。目前世界上18个国家有地热发电,总装机容量5827.55兆瓦。
地热发电站
地热发电站指的是利用地下热水、蒸汽或者高温岩体作为能源建立的发电站。地热发电是根据能量转换原理把地热能转换为机械能,然后又把机械能变为电能。地热发电站包括蒸汽型地热发电站和热水型地热发电站。1904年,意大利在拉德瑞罗地热田建立世界上第一座0.75马力的地热发电实验装置,到1982年世界地热装机容量已经达到271万千瓦,每年以10%的速度增长。2000年,中国地热的装机容量达到1764万千瓦。在一些能源缺乏的地区,利用地热发电具有重大意义。
蒸汽发电
蒸汽发电指的是靠地下汲取的蒸汽推动汽轮机旋转的发电方式。自从瓦特发明了蒸汽机,人们逐渐认识到蒸汽对人类的价值。蒸汽可以产生巨大的能量,用来发电等。这种发电需要先从蒸汽中把热水分离出来,再将热水送回到地下。推动汽轮机的蒸汽经复水器、冷却塔后变成冷水。可以用来冷却蒸汽。用蒸汽发电可以减少资源浪费、提升企业整体经济运行质量,还能循环利用能源,为公司创造可观的经济效益。现在有一种“富氧蒸汽发电法”是利用发电厂具有大量蒸汽的有利条件,将一部分蒸汽涤新技术、新设备处理,使之成为“富氧蒸汽”做热源而发电的方法。
森林覆盖率
森林覆盖率指的是一定范围内林地面积占该范围总面积的百分比。不同的国家森林覆盖率的计算方法不同。例如中国森林覆盖率指郁闭度0.3以上的乔木林、竹林、国家特别规定的灌木林地、经济林地的面积,以及农田林网和村旁、宅旁、水旁、路旁林木的覆盖面积的总和占土地面积的百分比。全世界森林平均覆盖率为22%,中国的森林覆盖率为12.7%。森林地区分布很不平衡,它受地理环境的制约和影响。全球森林主要集中分布在南美、俄罗斯、中非和东南亚地区。占有全世界60%的森林,俄罗斯、巴西、印尼和民主刚果这4个国家最高,森林覆盖率占全球的40%。
再生的海洋能源
我们知道海洋地下蕴藏着丰富的石油和天然气,这是我们不可缺少的能源。但是海洋本身也为我们提供了许多能源,包括潮汐、波浪、海流等动能和海洋温度差、盐度差等能量。还有海洋生物能、海洋地热能等能源。这些能源都是海上、海中或海底的可再生能源,一般都是属于新能源,是取之不尽、用之不竭的,而且无污染。潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊,后来法、英等国也出现了潮汐磨坊。全世界的海洋潮汐能约有20多亿千瓦,每年可发电12400万亿度。世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口,年供电量达5.44亿度。另外波浪能也有巨大的能量,可以用来发电。总之这些海洋能源为人类的生活带来了许多方便,也为社会的发展作出了极大的贡献。
原子能
原子能又称“核能”。是指在核反应过程中,原子核结构发生变化而释放出的巨大能量。核能仅与原子核的状态有关系。释放原子能的方法之一是在核反应堆中,利用受控核聚变,全世界有许多核反应堆在运转,我们通常所说的原子能技术就是利用受控核裂变能量的技术。另一种是利用受控核聚变,这一方法还是处于试验阶段,要掌握这种方法还要做大量的工作。原子能是能够大规模发展又不容易造成污染的唯一能源。原子能可以用来应用在医疗卫生和食品保鲜等方面。
核聚变
核聚变指的是由两个很轻很结实的原子核聚合到一起,变成一个比较重的原子核的核反应,称为聚变反应。聚变反应形成一种新的原子核叫核聚变。聚变反应放出的原子能,就叫做聚变能。核聚变燃烧的燃料是氘和氚,而这两种物质在海水中大量存在。所以核聚变是一种取之不尽、用之不竭的新能源。核聚变会产生巨大的能量,1千克氘和氚通过聚变反应释放出来的能量,同燃烧1万吨优质煤放出来的能量相等。核聚变和核裂变都是通过核反应产生的,但聚变比裂变产生的威力大得多。
核能发电
核能发电指的是利用核反应堆作为热源,产生高温高压蒸汽从而驱动发电机发电的一种发电方式。核能发电站与火力发电站类似,只是所使用的燃料不同。1954年,前苏联建成世界上第一座核能发电站,装机容量为5兆瓦。之后英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年,有5个国家建成20座核电站,装机容量1279兆瓦。因为核聚变能产生巨大的能量,所以用核能发电必须要有特殊的保护措施,要安全地从核反应堆中取出能量,以免对附近的居民造成伤害。
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