环境科学-燃煤之殇-向楠
指间流沙 2018-11-19     15:24 来源: 原创
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不知道同学们还记不记得我们第一周讨论的内容——光化学烟雾,它的主要成因是大气中的氮氧化物和硫氧化物。其实,相较于汽车尾气,我们国家还存在着另一个氮氧化物和硫氧化物的主要来源,它就是燃煤发电。不知道大家都有没有见到过图中的画面,高耸的烟囱,源源不断地向外排放至浓重的白烟。燃煤发电的技术由来已久,从19世纪的工业革命开始成为人们日常生活的一部分。燃煤发电这种技术的优势非常明显,首先是煤炭资源较为丰富,从1983年开始,中国的煤炭开采量一直稳居世界第一,2015年的产量达到了37亿吨,在世界范围占比48%。其次,经过两个世纪的技术发展,燃煤发电的技术已经相当成熟,建厂投资成本小,维护较为方便,所以目前煤炭仍然是世界范围最为主要的电力资源,根据国际能源署在2016年的统计,燃煤发电在总发电量中比重最高,达到38.4%,而在中国,这一比重则达到了79.1%。 当然,没有一种能源是十全十美的,就像我们所了解的,核电效率高,但风险也高,水力发电充分利用自然资源,但是对周边环境造成了不可逆的影响。对于燃煤发电来说,往往和“廉价”、“充足”这些词汇伴随出现的,是它所造成的难以忽视的环境问题。其中,我们最为关心的则是氮氧化物、硫氧化物和颗粒物的污染问题。煤炭并不完全由有机碳类化合物构成,其中的一些氮元素和磷元素就构成了氮氧化物和硫氧化物的主要来源。氮氧化物是光化学烟雾的主要成因,硫氧化物则是酸雨的主要成因,颗粒物和我们非常关心的PM2.5紧密相关。所以我们所面临的现实问题是非常复杂的,一方面,能源需求日益增大,所以对于煤炭的依赖程度越来越高,另一方面,煤炭带来的环境污染问题日益严峻,虽然燃煤发电厂的地理位置一般离我们较远,但是它的环境效应已经渗透到我们的日常生活中。 能源问题一直都是AP环境科学中的一个考察重点,因为它和我们每一天的生活息息相关。我们所要理解和记忆的重点在于每一种能源的优缺比较,学会去根据一个区域的环境条件判断最为合理的能源选择,同时,和能源相关的环境污染问题更是重中之重。煤炭作为世界范围的主要能源选择,并且也和多个环境问题相关联,所以经常会在一些FRQ中出现。同学们需要理解燃煤发电这一实践的复杂性,要学会通过多个角度分析这一问题,包括经济、政治和环境等角度,理解它所带来环境问题的根源,并了解一些相应的治理方案,例如,在燃煤发电前对于煤炭进行初筛和净化,去除掉那些杂质较多的样品,或者是在废气口设置催化氧化装置,捕获氮氧化物和硫氧化物。 下面我们来分析一道真题,这道题是考察同学们对于燃煤发电所造成的环境问题的理解。题干中已经说明了燃煤发电的过程中会释放非常多的污染物,包括氮氧化物、硫氧化物和颗粒物,其实这些信息对于学习AP环境课程的同学来讲是必须要了解的,所以题目完全有可能直接问大家,列举燃煤发电的过程中所释放的一些污染物,并分析其潜在威胁,最后提供一些可行的治理方法。那回到这道题目,其实要求非常简单,大家只需要选取一类污染物,并列举一种治理方案即可。例如,如果选择氮氧化物的话,可以列举煤的气化(coal gasification)或者选择性催化还原(selective catalytic reduction)这些工艺,如果是选择硫氧化物,可以列举煤炭脱硫(removal of sulfur prior to burning coal)和流化床燃烧(fluidized-bed combustion)这些工艺,那么如果选择颗粒物,则可以列举一些滤网(filters)和洗涤器(scrubber)这些工艺。

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