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第13章 环境资源(1)

环境资源

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。