2.1 化石燃料的开发利用对环境的影响

酸雨对植物的危害
对植物的危害一方面来自酸化的土壤， 另一方面酸雨可以直接侵蚀植物叶片，引 起叶片萎缩、叶片畸形等，影响光合作用， 使生物量下降。我国重庆市多次发生雨后 大面积水稻受害事件，例如，1982年6月18 日夜雨后，东南郊区0.13万公顷水稻叶片突 然黄枯。
受酸雨危害的针叶林
酸雨对欧洲森林的危害情况
(3) 热污染
因城市地区人口集中，建筑群、街道等代替了 地面的天然覆盖层，工业生产排放热量，大量 机动车行驶，大量空调排放热量而形成城市气
热污染类型 温高于郊区农村的热岛效应
因热电厂、核电站、炼钢厂等冷却水所造成的 水体温度升高，使溶解氧减少，某些毒物毒性 提高，鱼类不能繁殖或死亡，某些细菌繁殖， 破坏水生生态环境进行而引起水质恶化的水体 热污染。
案例
火电站的效率不高，再加上能量在转 换和传递过程中的损耗，致使目前运转的 各类火电站中热能利用的平均效率约为33 ％。排掉的“余热”如果作为热水，供工 厂或居民使用等可以降低这部分能源的消 耗，可是，目前许多火电站都通过冷却水 把“余热”排入河流、湖泊或海洋中，大 多数情况下会引起热污染。
热污染首当其冲的受害者是水生生物，由于水温升高使水中 溶解氧减少，水体处于缺氧状态，同时又使水生生物代谢率 增高而需要更多的氧，造成一些水生生物在热效力作用下发
矿井地表沉陷 露天开采占地 酸性矿井水 矿井瓦斯 煤炭贮运中的污染 洗煤厂排放水 煤矸石 煤炭的焦化和气化
(1) 矿井地表沉陷
煤矿井下开采破坏地层力学平衡， 形成采空区，引起岩层位移、变形、 地表沉陷。开采面积愈大，层数愈多， 沉陷愈严重。地表沉陷会破坏农田、 道路、管线、建筑并会污染水源。
煤炭气化的目的：
一方面是制取清洁的气体燃料；另一方 面是制取化工合成用的气体原料。由于煤炭 自身氢碳比低，含有灰分、硫分等杂质，在 开采、运输、燃烧过程中会污染环境，尤其 是燃烧时热效率低。为了合理利用煤炭资源， 减轻运输压力，降低对环境的污染程度，提 高煤炭总利用率，开展煤炭转化技术的研究 非常必要。
矿区居民家中出现大洞
(2) 露天开采占地
煤矿露天开采要占去大量土地， 对地表水和地下水会产生不良影响。
露天 煤矿
的
“圈地” 运动
澳大利亚南部的莫雷尔露天采矿是世界是最 大的人造矿坑之一。矿坑极大，至少得花两 个小时才能绕着它的边缘走一圈。
(3) 酸性矿井水
井下涌水大多影响生产，而抽排到地 表便形成矿井水。矿井水主要含有可溶性 无机物和悬浮煤粉。煤矿含硫较高时，矿 井水PH值一般在6以下，通常称酸性矿井 水。酸性矿井水会腐蚀井下各种设备，排 出地表还会污染水体和土壤。
煤炭在贮运中，由于设施不完善 和管理不当，会造成煤炭的自然流失、 飞扬，既浪费了资源，又污染了水、 大气，还会影响矿区、道路沿线的环 境。
煤炭贮运中的污染
(6) 洗煤厂排放水
煤炭洗选主要是为了去掉煤中的杂质， 如灰分、硫分等。这样可以提高煤的发热值， 减少煤的污染，也减少运输量。但是大量的 洗煤水排入周围环境，就会造成不良影响。 这种水叫煤泥水，主要污染物是煤泥悬浮物， 如不加工处理，可淤塞河道，影响生物的活 动，同时乌黑的排水也大大影响了周围的景 观。
受酸雨影响的水体及其周边环境
酸雨对土壤的危害
酸性物质不仅通过降雨湿性沉降，也可通 过干性沉降于土壤，使地面直接吸收二氧化硫 气体并氧化为硫酸，使森林资源锐减，便破坏 了自然界碳的循环，使得二氧化碳浓度增加。
在这种作用下，一方面土壤中的钙、镁、 钾等养分被淋溶，导致土壤日益酸化、贫瘠化， 影响植物的生长；另一方面酸化的土壤也会影 响土壤微生物的活动。
地球对太阳能的吸收与反射
(2) 酸雨对环境的影响
A. 酸雨的概念：
纯净的雨雪溶有空气中的二氧化碳，形 成碳酸（H2CO3），因而具有微酸性，降落 的雨水PH值约为5.6。
当大气中二氧化硫、氮氧化物遇到水滴 或潮湿空气，即转变成硫酸（H2SO4）与硝 酸（HNO3）溶解在雨水中，使降雨的pH值 降低到5.6以下，这种雨水称为酸雨。
太阳辐射光谱
太阳的辐射能量一部分被地球表面和 云层反射，一部分被大气尘埃和空气分子 所散射而返回宇宙空间，剩余部分则被地 球表面（陆地和水体）吸收，使地球表面 增温，变暖的地球表面又向上空辐射能量。 大气中的二氧化碳、氧气、甲烷等温室气 体，吸收太阳辐射近远红外波段，而使自 己增温，也使大气的温度呈现增高的趋势， 大气愈来愈暖，这就是所谓的“温室效 应”。
百度文库化厂
土焦炉 国有的正规焦化厂
煤炭气化
地上气化指采出煤炭后进行热加工的一种过程， 即以煤炭作为原料，以氧或氢作气化介质，控制 氧化程度，使煤炭转化成为一氧化碳、氢和甲烷 等可燃性气体。
地下气化的原理与地上气化基本一致，区别仅在 于地下气化是在未经开采的煤层中进行，通过从 地面钻进的一批特定钻孔，把气化介质送进煤层， 使煤炭在地下进行"发生炉煤气"反应，生成的煤 气从另一批特定钻孔引出。由于地下气化工艺流 程相当复杂，目前在世界上还未能广泛采用。
(4) 矿井瓦斯
瓦斯是成煤过程中形成的天然气，主 要是甲烷（约占99％），还含乙、丙、丁 烷和二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、硫 化氢等气体，对人体有害，并且易发生爆 炸（极限5％－16％）。瓦斯不仅污染环境， 特别是影响井下工人的身体健康，还会威 胁井下作业的安全。
山西介休煤矿瓦斯爆炸事故
(5) 煤炭贮运中的污染
（一）化石燃料开采和加工对环境的影响
2. 石油开采和加工对环境的影响
钻井泥浆 含油污水 石油废气 炼油厂废渣
(1) 钻井泥浆
石油勘探和开采时，需要大量泥浆循环 使用，钻完井后废弃在井场。
由于泥浆中加有烧碱、铁络盐和盐酸等 物质，因此会对井周围的水域、农田造成不 良影响。特别是在原油开采过程中发生事故 时还会喷出大量含油泥浆。井喷不仅会造成 人员伤亡和原油损失，而且还会污染大片农 田或海域。
能源利用与环境保护
第二节 能源开发利用及环境危害 （一）化石燃料的开发利用对环境的影响
矿业与环境工程学院 luole
第二节 能源开发利用及环境危害
化石燃料 水力发电 核电
一、化石燃料
（一）开采和加工过程对环境的影响 （二）利用过程对环境的影响
（一）开采和加工对环境的影响
1. 煤炭开采和加工对环境的影响
酸雨对建筑材料和古迹的影响
酸雨加速了许多用于建筑结构、桥梁、 水坝、工业装备、供水管网、水轮发电机和 通讯电缆等材料的腐蚀。例如：嘉陵江大桥 钢梁锈蚀速度为160微米／年，照此速度， 只要再过30年，10厘米厚的碳钢梁将会锈坏， 并危及大桥安全。
酸雨对建筑材料和古迹的影响
另外，酸雨还严重损害历史建筑、雕刻等文化 古迹。例如，世界著名的雅典城堡（由巴特农神庙、 埃雷赫修庙和其他一些古建筑组成，几乎全都用洁 白大理石建成），如今大理石柱遭腐蚀，表面凝结 一层厚1厘米多的石膏层，全然失去了原来的光彩。 神庙上端那些以古希腊神话为题材的精美绝伦的大 理石浮雕和花纹图案被酸雨溶蚀得斑斑驳驳，面目 全非。
伴生盐水：
气 井 的 废 气 燃 烧 处 理
（二）化石燃料利用过程中的环境污染
各类燃料燃烧过程中产生污染物的比例（％）
1. 化石燃料燃烧产生的 污染物对环境造成的影响
温室效应 酸雨 热污染
(1) 温室效应
在大气上界，太阳辐射光谱能量最大 的波长是475纳米，由此向短波方向，各 波长能量急剧降低，而向长波方向，各波 长所具有的能量则缓慢减弱。太阳辐射能 量中，约有7％的能量在紫外线范围内； 47％的能量在可见光范围内；46％的能量 在红外线范围内。
热污染危害 育受阻或死亡，从而影响环境和生态平衡
由于热水源周围气温升高，栖息在该地区的动物将提前苏醒， 而远离该地区的本应先行苏醒的动物却处于冬眠状态。会造 成有关生态系统中食物链的中断
河水水温上升给一些致病微生物造成一个人工温床，使它们 得以滋生、泛滥，引起疾病流行，危害人类健康。1965年澳 大利亚曾流行过一种脑膜炎，后经科学家证实，其祸根是一 种变形原由，由于发电厂排出的热水使河水温度增高，这种 变形原由在温水中大量孳生，造成水源污染而引起了这次脑 膜炎的流行
石油泄漏后在海面上漂浮
巴西一钻井平台爆炸 海口市受不明来源的油污污染
(3) 石油废气
开采原油伴有一定油气，称伴生气； 石油加工过程中可产生炼油废气；石油贮 运也可以有气体挥发。这些气体收集利用 则是财富，但排入大气则造成污染。
石油废气
(4) 炼油厂废渣
炼油厂在精炼石油过程中会产生酸渣、 碱渣、石油添加剂废渣、废催化剂和废白 土；
污水处理时会产生油泥、浮渣等
这些污染物通常采用坑埋、堆放或直 接排入水体的方法处置，由于含有油、硫、 磷、铁、酚等杂质，会造成对水体、土壤 的污染。
炼油废渣
（一）化石燃料开采和加工对环境的影响
3. 天然气开采和加工对环境的影响
天然气开采中主要有两个污染物：
硫化物：为保护管道首先脱硫，但 转化率不高时尾气污染严重
堆积如山的煤矸石
堆积如山的煤矸石
(8) 煤炭的焦化和气化
焦化和气化是综合利用煤炭的重要途径。 焦化是在隔绝空气条件下加烧到950度左右干 馏得到焦炭、煤焦油和煤气。通过焦化可得 到较干净的燃料，但焦化过程对环境有较严 重的污染。这是因为焦炭和煤气中含有芳香 烃、碳氢化合物、硫化氢、氰、焦油、酚等 有害物质，这些有毒、有害物质随废水、废 气排入环境，造成污染。
印尼发生井喷，喷发泥浆涌入高速 公路，万名居民撤离
油 井 井 喷
(2) 含油污水
含油污水来源广泛，在钻井和采油过程 中产生的含油废水和洗井水；在炼油过程中 产生的大量含油冷却水均为含油污水。在这 些污水中，除含有油外，还含有酸、碱、盐、 酚、氰和一些有机污染物。钻井、采油、炼 油和贮运中产生的含油污水会污染海洋、淡 水水域和土壤。
小洗煤厂流出的污水
小 洗 煤 厂 流 出 的 污 水
(7) 煤矸石
煤炭开采和洗选中有大量煤矸石排出， 一般占原煤产量的15％左右。我国目前已存 煤矸石11亿吨，占地10万亩。煤矸石的堆放 不仅会占用大量土地，而且会影响景观和生 态环境。煤矸石自然排出大量二氧化硫、一 氧化碳等有害物质污染大气，还造成酸性水 污染。在我国的很多地方发生过捡煤人中毒 死亡事件。
酸雨示意图
B. 酸雨对环境的影响
对水生生态系统的危害 对土壤的危害 对植物的危害 对建筑材料和古迹的影响
酸雨对水生生态系统的危害
由于酸雨造成的湖泊、河流等水质酸化， 已经消灭了许多对酸敏感的水生生物种群， 并减少了第一性生产者（绿色植物）的产量 和破坏了湖泊中的营养食物网络。当湖泊和 河流等水体PH值降到5以下时，鱼类的生长 繁殖即会受到严重影响，流域内土壤和湖底 河泥中的有毒金属，如铝等即会溶解在水中， 毒害鱼类。
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