intTypePromotion=3

Giáo trình Môi trường và con người: Phần 2

Chia sẻ: An An | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:176

0
15
lượt xem
5
download

Giáo trình Môi trường và con người: Phần 2

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(BQ) Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn giáo trình cung cấp cho người học các kiến thức về tài nguyên năng lượng và khoáng sản, các thảm họa thiên nhiên, vấn đề lương thực và hoạt động nhằm thỏa mãn nhu cầu của con người,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Môi trường và con người: Phần 2

Chương 5<br /> <br /> TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG VÀ KHOÁNG SẢN<br /> <br /> 5.1 ẵTỔNG QUAN<br /> Năng lượng là nhu cầu thiết yếu của sự sống và ph á t triển xã hội loài người, nó<br /> góp phần Lo lớn nâng cao châ't lượng cuộc sông xã hội. Trong quá trìn h p h á t triển xã<br /> hội. nhu cẩu về nàng- lượng tăng ]ên nh anh chóng. Ngà}7 nay, định mức n ảng lượng<br /> trên dầu người được sử dụng như ỉà một chi tiêu để clánh giá trình dộ p h á t triển của<br /> một xã hội. một thông số phản ánh mức sống của một địa bàn dân cư. Trong quá trình<br /> phát tri é n náng lượng, các vấn để môi trường luôn p h á t sinh, từ hoạt động khai thác<br /> nguyên liệu cung cấp cho công nghiệp đến quá trình vận h à n h các phương tiện cung<br /> cấp năng lượng và sử dụng trong đời sông, con người luôn phải dương dầu với những<br /> thách ihức về MT.<br /> Có nhìểu phương thửc và nhiểư dạng nhiên liệu được sử dụng dể sản xuất năng<br /> ìượng. trong c!ó các nhiên liệu hoá thạch dược sử dụng- rộng rãi nhất. Trong sô"các nhiên<br /> liệu hoá thạch, loài người biêt sử dụng đầu tiên là than đá, tiếp theo )à dầu lửa và CUÔ1<br /> cùng là khí đốt. Nhiên liệu hoá thạch ià những tài nguyên không tái Lạo. Do dó, dể đảm<br /> bảo PTBV của một quôc gia. cần thiết phải xây dựng Chiến lược an Loàn năng lượng,<br /> bao gồm nhừn£ chính sách, những giải pháp đảm bảo nguồn cung cấp nhiên liệu bển<br /> vừng trước những rủi ro về chính trị và an ninh khu vực cũng n h ư toàn cầu.<br /> Từ giữa th ế kỷ XX' đến nay, nguyên liệu phóng xạ (Uran) đã dược sử dụng làm<br /> nhiên liệu cho công nghiệp năng lượng. Ngoài những nguồn năng lượng đã nêu, loài<br /> người còn sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo khác như: năng lượng gió (NLG).<br /> năng lượng M ặt Trời, năng lượng địa nhiệt và năng lượng sinh học.<br /> Bôn cạnh nhu cầu về năng lượng, loài người còn cần nhiều loại nguyên liệu<br /> khoáng sản khác phục vụ cuộc sống như dá xây dựng, nhiều loại khoáng sản và những<br /> khoáng sản đặc biệt phục vụ để phát triển các phương tiện kỷ th u ậ t như đất hiếm, .<br /> platin. vàng. Lịch sử việc sử dụng nguyên liệu khoáng sản, loài người đã để lại những<br /> dấu ấn với những tên gọi tương ứng như: thòi kỳ đồ đá, thòi kỳ đồ đồng, thời kỳ đồ sắt.<br /> Chính vì vậy, tài nguyên khoáng sản quốc gia được xem như một trong những chỉ tiêu<br /> quan trọng đánh giá tiềm lực kinh tế —quốc phòng của quốc gia đó.<br /> 5.2. TÀI NGUYÊN NĂNG LƯỢNG<br /> <br /> j<br /> <br /> 5.2.1. Khái nỉệm<br /> <br /> ị<br /> <br /> Oang năng lương đầu tiên được loài người sử dụng là lửa và sức nóng của nó<br /> (nàng lượng nhiệt) để đun nấu, sưởi ấm. Loài người sau đó khai thác và sử dụng- sức<br /> nước, sức gió (năng lượng dạng công) để kéo nước, xay lúa. Cùng với những tiến bộ vể<br /> khoa học và kỹ thuật, loài người dã biết chuyển năng lượng nhiệt thành năng lượng<br /> công (máy hơi nước) dể vận hành máy móc và phương tiện vận chuyển. Cu 01 cùng loài<br /> 136<br /> <br /> ị<br /> S<br /> I<br /> -ị<br /> ị<br /> I<br /> <br /> ị<br /> <br /> I<br /> <br /> I.<br /> \<br /> ị<br /> '<br /> [<br /> [<br /> <br /> người đã tạo ra được nguồn năng lượng mới có tính năng sử dung rông rãi, đăc biêt là<br /> kha năng chiêu sáng, dó là năng lượng điện. Bước tiến quan trọng của loài người là<br /> khả nàng chuyên đổi các dạng năng lượng khác nhau phục vụ cho những nhu cầu<br /> khác nhau. Nguồn nhiên liệu để tạo ra năng lượng vì vậy cũng trỏ nên đa dạng từ bức<br /> xạ M ặt Trời, gỗ. than, dầu lửa, khí đốt, nguồn nhiệt trong lòng đất và cả các phản ứng<br /> hạt nhân, cho đến sức gió; sức nước của các sông, của sóng và của thuỷ triều (năng<br /> lượng dạng công).<br /> a) N ă n g lư ợ ng d ạ n g n h iệ t<br /> N ăng lượng dạng nhiệt được sản sinh từ việc đốt cháy các nguồn nguyên nhiên<br /> liệu khác nhau, từ các vật liệu đốt cháy (gồ củi, xác bã,...) đến nhiên liệu hoá thạch<br /> như than đá, khí đ ô t Năng lượng nhiệt còn được sản 'sin h từ bức xạ M ặt Trời, từ các<br /> phàn ứng nhiệt hạch của các lò phản ứng h ạ t nhân (năng lượng h ạ t nhân) và từ nguồn<br /> nhiệt trong lòng đ ất (địa nhiệt). Năng lượng nhiệt một phần được sử dụng trực tiếp và<br /> một phẩn chuyên thành năng lượng điện hoặc năng lượng công. Ngược lại, năng lượng<br /> điện lại là nguồn cung cấp nhiệt một cách trực tiếp hay gián tiếp.<br /> b) N ă n g lư ơ ng d a n g công<br /> Đảy là dạng cung cấp năng lượng từ sự vận dộng của các dòng vật chất như nàng<br /> lượng thuỷ điện, NLG, nãng lượng sóng — năng lượng thuỷ triều. Nàng iượng dạng<br /> công sẽ được chuyên thành điện năng và từ diện năng cũng có thể chuyển dổi ngược<br /> lại thành năng lượng dạng công. Năng lượng dạng công được xem là nâng lượng sạch<br /> (NLS) vì không gây ô nhiễm môi trường. Trong nhóm năng lượng dạng công thì năng<br /> lượng của các dòng sông là phổ biến nhất, s ả n phẩm của nó là Ihuỷ điện, đã và đang<br /> phát triển ở rấ t nhiêu nơi với những quy mô khác nhau.<br /> 5.2.2. Hiện trạng và xu thê sử dụng năng lượng toàn cầu<br /> <br /> ị’<br /> ị:<br /> ■<br /> .<br /> Ịỉ<br /> ì<br /> •<br /> <br /> ị<br /> ịp<br /> ậ<br /> <br /> f<br /> ■ị.<br /> Ị<br /> ặ.<br /> <br /> I<br /> <br /> Sự phát triển và mức tiêu th ụ nàng lượng Jà một trong những ch]' sô đế dánh yi;ì<br /> nền vãn minh và là một trong những chỉ sô phát triên công nghệ của nước dó. Với Lôc<br /> độ phát triển kinh tế và dân số như hiện nay, ỏ các nước dang p h á t triến thì tống nàng<br /> lượng tiêu thụ của thê giới (trên ]ý thuyết) sẽ ỉớn hơn 200 tý dơn vị nàng lượng nhiệi<br /> (TCA). Nhiên liệu truyền thông tại các nước đang phát trien chiêm dến 25% tông náng<br /> lượng cần thiết của họ, phục vụ chủ yếu cho việc đun nấu của 73% dân sổ. ti ự phụ<br /> thuộc của con ngưòi vào năng ìượng truyền thông có thể còn tiép tục lãng lén trong<br /> Lhâp niên Lới do sù gia tăng dân sô. do các nguồn náng iượng thav Lhố đáp ứnịí ve mại,<br /> kinh tế vẫn còn tiềm ẩm và thời gian cần Lhiết cho xã hội thích nghi- Tuy nhiên, việc<br /> sử dụng năng lượng ti’uyển thống tại các nước dang phát tri en lại bộc ]ộ một sỏ vấn de<br /> đòi hỏi từng bước phải có những chính sách mang tính hệ thông vể nhiên liệu. Nhừng<br /> vấn để chính nảy sinh do đốt năng lượng truyền thống gồm: mất; cân bàng sinh thái,<br /> .tảng tẳi trọng ô nhiễm không kh í và Lăng sự tiếp xúc ô nh iễm của người nội LrỢ.<br /> Hiện nay, các nước công nghiộp (bao gồm câ Đông Ấu và Nga) dang sử dụng 74%<br /> năng lượng tiêu thụ toàn cầu. trong khi dán số’của họ chỉ chiếm 28% dân số’thê giới, còn<br /> tại các nước đang phát triển, bên cạnh việc sử dụng năng lượng chung trên Trái Đấụ<br /> nâng lượng phi thương mại (nhiên liệu truyền thông như: củi, rơm rạ, phân gia súc)<br /> phục vụ cho nhừng nhu cầu thiết yếu của 2.5 tỷ người, chi chiếm 6,38% (bẳng 5.1).<br /> '■<br /> <br /> 137<br /> <br /> Bảng 5.1. Tiêu thụ năng lư ợng th ế g iớ i và tỷ lệ phân b ố<br /> Loại nhiên liệu<br /> thương mại<br /> <br /> Các nước đang pháỉ<br /> triển<br /> <br /> Các nước công<br /> nghiệp hoá<br /> <br /> Tiêu thụ năng iượng trên<br /> th ế giới<br /> <br /> (%)<br /> <br /> (%)<br /> <br /> (triệu TCA)<br /> <br /> Nhiên liệu hiện đại<br /> Dẩu mỏ<br /> Than<br /> Khí tự nhiên<br /> <br /> 8,77<br /> <br /> 33,09<br /> <br /> 4.270<br /> <br /> -8,57<br /> <br /> 23,53<br /> <br /> 3.275<br /> <br /> 1,67<br /> <br /> 14,71<br /> <br /> 1.670<br /> <br /> Thuỷ điện và nguyên tử<br /> <br /> 0,59<br /> <br /> 2,21<br /> <br /> 285<br /> <br /> Cộng<br /> <br /> 19,60<br /> <br /> 73,54<br /> <br /> 9.500<br /> <br /> 4,17<br /> <br /> 0,44<br /> <br /> 470<br /> <br /> Rơm<br /> <br /> 1,47<br /> <br /> 0,05<br /> <br /> 155<br /> <br /> Phán gia súc<br /> <br /> 0,74 ■<br /> <br /> -<br /> <br /> 75<br /> <br /> Nhiên liệu truyền thông<br /> Củi<br /> <br /> Cộng<br /> Tổng cộng<br /> <br /> 6,38<br /> <br /> 0,49<br /> <br /> 7.00<br /> <br /> 25,98<br /> <br /> 74,03<br /> <br /> 10.200<br /> <br /> Nguón: H. VenkataKrìshna -Bhatt, 2005<br /> <br /> . Nhu cầu sử dụng các nguồn năng lượng trên th ế giói ngày càng tăng. Dự báo nhu<br /> cầu xáng dầu đến năm 2020 sẽ tăng 220% so với năm 2005 do lượng ô tô và xe máy<br /> tăng nhanh (bảng 5.2).<br /> Bảng 5.2. Dự báo nhu cầu xăng dầu đến năm 2020 (đơn vị: 1.000 tấn)<br /> Sản phâm<br /> <br /> 2005<br /> <br /> 2010<br /> <br /> 2015<br /> <br /> 2020<br /> <br /> Gasolin<br /> <br /> 2.829<br /> <br /> 4.156<br /> <br /> 5.090<br /> <br /> 6.024<br /> <br /> Diesel<br /> <br /> 5.800<br /> <br /> 8.740<br /> <br /> 11.140<br /> <br /> 13.024<br /> <br /> Kerosen<br /> <br /> 440<br /> <br /> 420<br /> <br /> 392<br /> <br /> 360<br /> <br /> JAI<br /> <br /> 419<br /> <br /> 615<br /> <br /> 844<br /> <br /> 1.023<br /> <br /> FO<br /> <br /> 2.878<br /> <br /> 3.665<br /> <br /> 4.350<br /> <br /> 5.089<br /> <br /> Tổng s ố xáng dấu<br /> <br /> 12.362<br /> <br /> 17.596<br /> <br /> 21.816<br /> <br /> 26.036<br /> <br /> Tống só xăng dieseí<br /> <br /> 8.629<br /> <br /> 12.896<br /> <br /> 16.230<br /> <br /> 19.564<br /> <br /> Nguôn: Đò Huy Định, 2007<br /> <br /> 5Ế2.3. Nhiên liệu hoá thạch<br /> <br /> ì<br /> <br /> Nhiên liệu hoá thạch hay còn gọi là khoáng sản năng lượng, có th àn h phần chủ<br /> vếu ]à các hơp chất của cacborụ gồm th a n đá. th a n bùn, dầu mỏ, khí đôt. Dựa vào<br /> trạng thái, khoáng sản năng lượng chia thành 3 nhóm: rắ n (than đá, th a n b ù n ; các đá<br /> chứa than), lỏng (dầu mỏ) và khí (khí đốt). Do đặc điểm hình th à n h và tính tập trung<br /> trong lòng đất. người ta thường mô tả chúng theo 2 nhóm cơ bản là khoáng sản lỏng<br /> (dầu mỏ và khí đốt) và khoáng sản rắn (than đá, th a n bùn và các đá chứa than).<br /> <br /> ị<br /> ]<br /> 1<br /> I<br /> I<br /> 1<br /> <br /> a) D ầ u m ỏ và k h í đ ố t<br /> I<br /> —<br /> Dầu mo và khí đôt là các hyđrocacbon được hình th à n h do sự biến đôi tàn dư<br /> Ihực vật bậc thấp trong điểu kiện kỵ khí. Từ nơi sinh thành (đá sinh dầu), dầu mỏ và 1<br /> ị<br /> 138<br /> <br /> ị<br /> <br /> %<br /> H<br /> w<br /> <br /> : khí dôt sẽ di chuyển đến nơi có diều kiện thích hợp đê tập tru n g th à n h vĩa dầu/khí (đá<br /> chứa dầu). Nơi dầu khí tập trung được gọi là bẫy dầu. Nếu môi trường chưa bị biến đổi<br /> trong điểu kiện nhiệt độ cao, dầu sẽ bị biến đổi chuyển th à n h khí.<br /> Dầu mỏ được sử dụng đầu tiên ở các nưóc Trưng Cận Đông dạng asfan. Nhưng di chỉ<br /> kháo cố về các hoạt động khai thác và sử'dụng dầu hoả để thắp sáng lại được phát hiện ở<br /> Trung Quốc. Sang th ế kỷ XX, công nghiệp chựng cất dầu và hoá dầu phát triển, dầu được<br /> sử đụng rộng rãi trong công nghiệp năng lượng và nhiêu ngành công nghiệp khác.<br /> Khí đốt được sử dụng gián tiếp (nhiên liệu của nhà máy nhiệt điện) hay sử dụng<br /> trực tiếp (nhiên liệu đun nấu). Khí đốt được sử dụng là khí tự nhiên hay là khí được<br /> chế biến - khí hoá lỏng (LPG). Ngày nay dầu mỏ thường không được sử dụng trực tiếp<br /> mà được chế biến tạo nhiều loại nhiên liệu khác nhau theo yêu cầu sử dụng. Ví dụ:<br /> đầu hoả dùng để đun nấu thông thường, dầu FO dùng chạy các máy phát điện, cho<br /> đến các loại xăng đặc biệt dùng cho các động cơ máy bay. Do vậy, công nghiệp dầu khí<br /> !: là một tổ hợp công tác từ tìm kiếm, thăm dò đến khai thác, chế biến, vận chuyển và<br /> ; lưu trữ. Trên th ế giối, dầu mỏ và khí đốt phân bcí khá rộng rãi, khu vực có trữ lượng<br /> dầu mỏ và khí đốt lớn là khu vực Trung Đông và Nam Mỹ, vùng châu Á - Thái Bình<br /> ■<br /> ; Dương. 70% trữ lượng khí đôt tập trung ỏ các nước Đông Au (đặc biệt là Sibêri - Nga)<br /> ị và Trung Đông.<br /> Ban đầu dầu mỏ đứợc khai thác trên đất ỉiển với độ sâu không lớn, năm 1959, lỗ<br /> khoan khai thác đầu tiên ở độ sâu 32m dược Drake thực hiện tại Pensylvania. Ngày<br /> nay, hoạt: dộng th ăm dò khai thác dầu khí đã phát triển ra biển ở độ sâu mực nước cao<br /> nhất, khoảng lOOm.<br /> ị<br /> - Dặc điểm của dầu mỏ và khí đốt:<br /> r<br /> Là những hydratcacbon. dầu mỏ và khí đốt có th àn h phần cơ bản là cacbon (C) và<br /> ị hvdro (H). Hàm lượng H tăng dần từ thành phần dầu đến th àn h phần khí. Ngoài<br /> I hvdratcacbon. trong thành phần dầu thô còn chứa các nguyên tố N, 0, s và một sô"<br /> I nguvèn tô" VI lượng. Trong một vỉa dầu thường xuyên chứa n h ữ n g kh í đồng h àn h , nếu<br /> I không được tổ chức thu hồi tốt những khí đồng h àn h này thì phải xử lý bằng phương<br /> I pháp đốt bỏế T h àn h phần dầu thô chứa 4 tổ hợp cơ bản là paraphin, napthen, hợp chất<br /> 1’ mạch vòng n hân thơm và axetylen, ngoài ra còn chứa nhựa (resin) và asfan.<br /> Ị<br /> b) T h a n đá<br /> ':ị<br /> Than dá là sản phẩm được hình thành từ các tích tụ thực v ật bị chôn vùi trải qua<br /> £ quá trình biến chất trong điều kiện nhiệt độ và áp su ất cao. Theo mức độ biến chất,<br /> ^ 'thành phần th a n đá biến thiên theo chiều hướng sau:<br /> Than lửa dài —» than khí —> than mỡ -* than luyện côc<br /> th a n nghèo thiêu kết —><br /> than gầy -* antraxit.<br /> 'jậị<br /> Cacbon là th à n h phân cơ bán trong than, ngoài ra còn có tô phân khí và tô phân<br /> §1; vật liệu vô cơ. Tiêu chuẩn cơ bản đổì với than đá dùng làm nhiên liệu là nhiệt lượng và<br /> độ tro. tiêu chuẩn này phụ thuộc vào thành phần quặng than.<br /> í<br /> ỉ.%<br /> - Hàm lương cacbon: thay đổi Lừ 76 - 92%. trong đó thành phần có ích là cacbon y<br /> s . hữu cơ. Đây chính là chỉ tiêu quyết định trong than dùng làm ch ất đốt và dùng trong<br /> công nghiệp. Trưng bình lkg c khi cháy hoàn toàn sẽ sinh ra 8.140kcalo.<br /> ịềf<br /> <br /> - Tể phần khí: phổ’ biến ià khí mêian (CH.,), c o , COv; H2S, dao động Lừ 9 - 43%.<br /> Hàm lượng các khí càng cao, nhiệt lượng toá ra khi cháv càng lớn. N hững Lích tụ khi<br /> mêtan trong mỏ than là nguyên nhãn gây ra những- sự cô' thướng gặp trong khai thác<br /> hầm ]ò.<br /> - Tổ phần vật liệu vô cơ: gồm các khoáng vật như sét (kaolmit, í]]ít. smectit),<br /> , thạch anh, các khoáng vật sunfua (chủ yếu là pvrit), cacbonat và thạch cao. Tổ phần<br /> vô cơ quyết định độ tro của than. Độ tro là thành phần không bị thiêu huý khi đốt<br /> chảy hoàn toàn một khôi th a n ở nhiệt độ t° = 8 0 0 - 25°c. Lượng tro càng nhiều chất<br /> lượng th a n càng giảm.<br /> 5Ế2 A Năng lượng hạt nhân nguyên tử<br /> Các nguyên lò’"phóng xạ là<br /> những nguyên tô" có thê tự<br /> phán rã tạo thành nguyên tô"<br /> mới và giải phóng năng lượng.<br /> Trong các nguyên tố phóng xạ.<br /> uran là nguyên tô" phô biến<br /> nbấi. Từ nám 1942, người La<br /> dã bắt đầu thử nghiệm dùng<br /> nơtron bắn phá nhân uran,<br /> kết quả uran bị phân rã thành<br /> 2, nguyên tô' mới nhẹ hơn cùng<br /> với rấ t nhiều nơlrcm và toả<br /> nhiều năng lượng (hình 5.1).<br /> Nếu các phản ứng xảv ra liên tục, năng lượng phóng xạ tích luỹ từ phan ứng dây<br /> chuyển sẽ rất lớn, năng lượng này nếu không được kiểm soát sẽ có sức công phá rất<br /> lớn. đây là nguyên lý chế tạo bom nguyên tử. Khi được không chế, năng lượng này có<br /> thể tập trung để đôt nóng nước làm vận hành turbin của máy p h át điện, đây là<br /> nguyên lý của việc hình th àn h công nghiệp năng lượng h ạ t nhân. Những khảo sát cho<br /> biết, lk g ôxit urani khi bị bắn phá sẽ cung cấp một lượng năng lượng tương đương với<br /> đôt 16 tấn than đá, nói cách khác, 27;3g ôxit urani sẽ sản xuất dược 1 m egaw att điện.<br /> Trong tự nhiên, 3 dồng vị bển vững của uran là u 328 (99,3%), Ư235 (0,7%) và ư 23,1<br /> (0 005%). Chí có u 235 mới tạo ra được phản ứng nhiệt hạch để sản xuất năng lượng. Do<br /> đó trong sản xuâ't điện nguyên tử, nguyên liệu uran tự nhiên phải qua quá trình làm<br /> giàu để nâng hàm lượng Ư2:ỉ5 trong nguyên liệu lên đến 3% rồi mới đưa vào buồng<br /> phản ứng. u 32,5* tuy không sử dụng trong phản ứng nhiệt hạch, nhưng khi bị tác kích<br /> bằng nơ tron thì Ư3'2S sẽ tạo th àn h plutonium 239 (Pu239) có thể tạo phản ứng nhiệt<br /> hạch và cũng có thể sản xuất năng lượng.<br /> Với những dặc diểm như trên nên việc xuấl khẩu uran bị không chế bỏi Hiệp ưốc cám<br /> vũ khí hạt nhân. Iróng dó cho phép mỗi lần xuất khẩu < 10 tấn và các lần xuất khẩu cách<br /> nhau 3 tháng thì không cần phải xin phép Ưỷ ban năng lượng Quốc tô (IAEA).<br /> Các t h a n h Ư328 được xếp trong buồng ph an ứng. nếu đ ù n g P u 239 thì xung quanh<br /> 1-10<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản