1、 第一次授課教學目的：全世界能源資源的現狀與發展趨勢教學重點：能源資源現狀與能源問題教學難點：能源與社會發展教學內容：第一章：緒論第一節：能量與能源一、能量及其形式1、能量：就是“產生某種效果的能力”。2、分類：機械能、熱能、電能、輻射能、化學能、核能。二、能源及其分類1、能源：能夠直接或經過轉換而提供能量的資源。2、分類：分類方式可按能源的來源、形成、使用分類等等。第二節：能源與社會發展一、能源利用與人類文明1、時代：薪柴時代、煤炭時代、石油時代、新能源與可再生能源時代。二、能源與經濟發展1、能源在經濟增長中的作用。2、經濟增長對能源的需求。3、能源增長與人民生活。第三節：能源資源現狀與能源

2、問題一、全世界能源資源的現狀與發展趨勢1、世界化石能源的分布。2、多元化能源結構。3、能源消費與需求快速增長。4、氣候變化對能源發展的影響。5、國際能源問題的政治化。二、能源利用的現狀及面臨的問題1、能源結構：世界的資源分布不均勻。2、能源效率：從能源開采、加工與轉換、儲運和終端利用的能源系統的總效率3、能源環境4、能源安全三、中國能源發展現狀與問題1、能源資源品種多，人均占有量較少。2、資源建設不斷加強。能源效率任然較低。3、能源生產迅速增長，生態環境壓力明顯。4、能源消費以煤為主，能源結構需要優化。5、能源需求繼續增加，可持續發展面臨挑戰。第四節：環境與環境問題一、環境及其組成1、環境：與

3、體系有關的周圍客觀事物的總和。2、組成：自然環境、社會環境、環境要素、環境質量。二、環境的形成和發展三、環境問題的由來與發展1、環境問題的分類2、環境問題的發展四、全球性環境問題1、全球氣候變暖2、臭氧層破壞3、酸性降水4、多樣性銳減5、森林和草原植被減少6、土地退化7、水污染8、大氣污染9、海洋生態問題10、危險性廢物越境轉移第五節：能源利用與環境效率一、能源開發與環境問題1、煤炭開發的環境問題2、鈾生產的環境問題3、水能開發對環境的影響二、能源消費與環境污染三、環境污染對生物的影響第二次授課教學目的：能源轉換與利用技術教學重點：能量轉換的基本定理教學難點：燃燒的基本原理教學過程：第二章：能

4、源轉換與利用技術第一節：能量的基本性質1、狀態性2、可加性：E=El+E2+E3+En3、轉換性4、做功性5、貶值性第二節：能量轉換的基本定理一、能量形式的轉換二、能量的轉換定理：能量的守恒與轉換定律第三節：化學能轉換成熱能的技術一、燃燒的基本原理（我們在鍋爐及其鍋爐房設備中已講）二、燃燒技術1、層燃2、室燃3、流態化燃燒4、液體燃燒燃燒技術第四節：熱能轉換為機械能或電能一、蒸汽輪機的結構和工作原理二、燃氣輪機的結構和工作原理三、內燃機的結構和工作原理四、火力發電廠的構造和熱力系統圖第五節：能量的儲存一、機械能的儲存：旋轉飛輪二、電能的儲存：蓄電池三、熱能的儲存：潛熱儲存和顯熱儲存第六節：能源

5、利用的評價主要從以下方面來評價能源的利用1、儲量2、能源密度3、儲能的可能性4、供能的連續性5、能源的地理分布6、能源的利用成本7、能源的運輸費和損耗8、能源的可再生性9、能源的品位10、對環境的影響第四次授課教學目的：了解能源現狀教學重點：煤的工業分析和元素組成教學難點：潔凈煤技術教學過程：第三章：化石燃料能源第一節：煤炭一、煤炭的形成與分類根據成煤物質及條件可以分為腐植煤、腐泥煤和殘植煤三大類二、煤的工業分析和元素組成1、煤的分析：水分、揮發分、固定碳和灰分2、煤的元素分析成分：C、H、S、N、O3、煤的發熱量4、煤的分類：表3-1三、煤炭資源：表3-2表3-3表3-4四、煤炭的生產1、世

6、界煤炭的生產2、中國煤炭生產與消費第二節：石油一、石油的形成和分類石油可分為輕質石油、中質石油、重質石油和特重質石油二、石油的加工1、類型：燃料型、燃料-潤滑油型、石油化工類2、石油煉制：分離法、轉化法3、石油的產品：溶劑油、燃料油、潤滑油、潤滑脂、瀝青、石油焦三、石油資源1、世界石油資源的分布：表3-82、中國石油資源分布：表3-9四、石油消費1、世界石油消費：表3-10表3-112、中國石油消費：表3-12表3-13表3-14第三節：天然氣一、天然氣的分類與特性天然氣主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等構成二、天然氣的用途1、發電燃料2、民用燃料3、化肥及化工原料4、工業燃料5、交通運輸三、天燃

7、氣資源1、世界天燃氣資源分布：表3-152、中國天燃氣資源分布：表3-16四、天然氣消費1、世界天然氣消費2、中國天然氣消費：表3-17表3-18表3-19第四節：21世紀的化石燃料一、化石燃料使用帶來的問題1、化石能源的使用比例：表3-202、化石能源帶來的問題：環境污染、全球氣候變暖、化石燃料的污染排放對比二、潔凈煤技術1、煤的清潔燃料生產：煤的洗選與加工、煤炭轉化煤炭液化高效潔凈燃煤發電技術煙氣污染排放治理技術三、21世紀煤炭能源系統如圖3-7所示的煤基多聯產系統概念第五次授課教學目的教學重點教學難點教學過程學習掌握能源現狀風力發電的現狀與前景水電站的工作原理第四章：可再生能源第一節：概

8、述可再生能源是指那些隨著人類的大規模開發和長期利用，能在自然界中不斷再生、永續利用的能源。第二節：太陽能一、太陽能資源的優點：數量巨大、時間長久、獲取方便、潔凈安全二、太陽能的缺點：分散性、間斷性和不穩定性、效率低和成本高三、我國太陽能分布圖：表4-1四、利用太陽能：平板集熱器、真空管集熱器、聚光型集熱器、太陽能熱水器、太陽灶、太陽房、太陽能溫室、太陽能干燥、太陽能制冷、太陽池、太陽能熱力發電、太陽爐、太陽能海水淡化、太陽能熱力機五、太陽能光電轉換：硅太陽能電池、光伏發電系統、太陽能光伏發電技術發展狀況六、推廣使用太陽能的制約因素：技術、法律法規、經濟、社會文化及教育等方面第三節：風能一、風能

9、：E=l/2*pAv3風能密度：W=1/2*pv3二、風能利用的途徑：主要包括風力發電、風力提水、風力助航和風力致熱等三、風力發電的原理：利用風能來發電，而風力發電機組是將風能轉化成電能的機械能四、風力發電對環境的影響：CO2污染排放、噪聲污染、傷害鳥類、無線電通信干擾、安全問題、視覺影響、光影影響、雷擊影響等等五、風力發電的現狀與前景世界風力發電發展前景和狀況：表4-11表4-12表4-13我國風力發電發展前景和狀況：表4-14六、風力發電技術發展趨勢：風電場的選址、風電機組技術、風電機組的并網第四節：水能、水能資源世界水能資源：表4-16我國水能資源及特點：總量豐富，人均資源量不高，資源分

10、布不均勻，江河水量變化大，水能資源可開發率較低二、我國水能發展現狀與前景水能開發現狀：水電裝機容量逐年上升，水電裝機容量和發電量較為集中，小水電資源豐富，小水電發展迅速我國水電開發的規劃和前景：表4-19三、水電站的工作原理：當水體通過隧洞、壓力水管流經安裝在水電站廠房的水輪機帶動發電機轉子旋轉切割磁力線，在發電的定子繞組上就產生了感應電動勢。一旦與外路接通，就可發電，旋轉的機械能又變成電能四、水電站的基本類型：壩式水電站、河床式水電站、引水式水電站、抽水蓄能電站、潮汐水電站等等教學目的：研究新能源教學重點：生物質能及其分類教學難點：生物質能的特點教學過程第五節：生物質能一、生物質能及其分類：

11、（1）農業生物質能資源（2）林業生物質能資源（3）城市固體廢棄物（4）生活污水和工業有機廢水（5）畜禽糞便二、生物質能的特點：（1）可再生性（2）可儲存與替換性（3）巨大的儲量（4）碳平衡（5）清潔三、生物質能利用途徑與現狀（1）生物質能利用途徑：直接燃燒熱化學法生化法化學法物理法生物質能開發利用現狀：生物質發電、沼氣、生物質氣化、生物液體燃料四、我國生物質能源：農作物秸稈、林業及其加工廢棄物、主要畜禽糞便、城市生活垃圾生活污水與工業有機污水五、生物質能轉化利用技術：生物質直接燃燒技術、生物體的燃燒過程、生物質燃燒發電技術、生物質氣化技術、生物質熱解和液化技術、沼氣技術、城市生活垃圾處理技術。

12、六、生物質能利用發展前景：生物質能占世界總能耗的14%，作為重要的可再生能源，具有廣闊的發展前景。第六節：地熱能一、概述地熱能就是地球內部蘊藏的熱能，它源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變。二、地熱資源分類：按地質類型：熱水型、蒸汽型、地壓型、干熱巖型、巖漿型按溫度分級與規模分類：高溫、中溫、低溫、大型、小型、中型。三、地熱資源的分布主要有四個：環太平洋地熱帶、地中海-喜馬拉雅地熱帶、大西洋中脊地熱帶、紅海-亞丁灣-東非裂谷地熱帶我國地熱資源主要分布在西藏、云南、臺灣四、地熱資源的利用（1）地熱供暖（2）地熱工業應用地熱農業應用地熱行醫地熱發電：蒸汽型地熱發電、熱水型地熱發電五、地熱資源的保護

13、與發展前景：只有地熱資源能量載體得到源源不斷的補充，地熱能才能成為真正意義上的可再生能源。第七節：海洋能一、海洋能類型：潮汐能、波浪能、海水溫差能、海流能、鹽度差能二、海洋能的特點：可再生性、能流分布不均、密度低、能量多變、不穩定、海洋能開發對環境無污染。三、海洋能開發的意義：海洋能可再生，在未來能源替換的時代，可作為新能源開發，保證人類的長期穩定的能源供應因為海洋能開發環境無污染，能滿足保護環境的要求海洋能開發作為未來的海洋產業，將給海洋經濟的發展帶來新的活力。四、潮汐發電：一般分為單庫單向型、單庫雙向型和雙庫單向型五、波浪發電三個環節：第一級轉換、中間轉換、中間轉換和最終轉換。六、海洋溫差

14、發電原理：將海洋吸收的太陽能轉換為機械能，再把機械能轉化成電能。七、海流發電八、鹽差能發電九、海洋能發電技術發展的展望：規模大型化、產品商用化、用途綜合化。第七次授課教學目的教學重點教學難點教學過程學習核能技術開發利用核能的重大意義核能的來源第五章：核能第一節：概述一、原子和原子核世界是由物質構成的，物質是由元素構成的，構成元素的最小單位是原子。原子是由原子核和電子構成的，袁再和帶正電，原子核又由質子和中子構成的，質子帶正電，中子不帶電。二、核能的來源：來源于將核子保持在原子核中的一種非常強的作用力核力三、開發利用核能的重大意義：1、核能是高度濃集的能源2、核能是地球上儲量最豐富的能源3、核電

15、遠比火電清潔4、核電的經濟性優于火電5、核電站的安全是能充分保證的6、核電技術能帶動國家科技水平的綜合提高第二節：核燃料和核燃料循環一、鏈式裂變反應三種類型：自持型、發散型、收斂型二、核燃料定義：裂變材料和增值材料統稱為核燃料三、核燃料的制取與燃料元件核反應堆是提取核能的關鍵部分，而核燃料則是核反應堆的基本元件。根據不同類型的核反應堆，核燃料元件的結構、形狀和組分是不同的。四、核燃料循環的過程（1）鈾礦的勘探和開采（2）鈾礦的加工和精制（3）鈾的同位素分離（4）燃料元件的制造（5）在反應堆中使用核燃料（6）核燃料后處理（7）核廢物的處理與處置五、核廢料及其處理第三節：核技術應用一、核能的軍事應

16、用1、核的軍事應用主要包括制造原子彈這種破壞力極大的核武器，通過鈾同位素分離廠生產核武器的核材料高富集鈾-235、用核反應堆生產核武器的核材料钚-239以及用核能作為動力去推動艦艇等。2、原子核：在一定條件下，在一瞬間可以進行許多代鏈式裂變反應，產生巨大破壞力的武臾器。3、原子核爆炸方式：大氣層外爆炸、高空爆炸、低空爆炸、地面爆炸、地下爆炸4、氫彈：是利用核聚變能的第二代武器。同樣質量的核燃料，聚變反應要比裂變反應放出更多的能量。H+HHe+n+QQ=17.6MeV3、中子彈：中子彈的殺傷半徑比裂變彈要大4、第四代核武器：是基于核聚變，但不用核裂變能點火，而是用其他高含能物質的能量對核聚變驚醒

17、點火。它的集中含能材料如表5-4所示二、核技術的和平應用1、核技術的基本功能：獲取信息、進行物質改性和材料加工、衰變能應用2、核技術的應用：工業、農業、醫學、科學研究第四節：核反應堆一、核反應堆的用途1）產生動力2）生產新的核燃料3）生產放射性同位素4）進行中子活化分析5）進行中子照相6）進行中子嬗變摻雜生產高質量的單晶硅7）利用中子進行基礎研究及應用研究8）利用y射線進行輻射化學研究與輻射加工、核反應堆的分類根據核反應堆的用途、所采用的燃料、冷卻劑與慢化劑的類型及中子能量的大小進行分類三、核反應堆的組成：核燃料元件、慢化劑、反射層、控制棒、冷卻劑、屏蔽層四、動力反應堆：艦船用動力堆、核電站反

18、應堆。第五節：核電站一、概述世界核電現狀：表5-7二、核電站的組成核電站的系統和設備通常由兩部分組成：核的系統和設備。三、輕水堆核電站輕水堆核電站的系統示意圖如圖5-17、5-18、5-19、5-20、5-21所示四、重水堆核電站重水堆核電站的系統圖為圖5-22所示五、石墨氣冷堆核電站石墨氣冷堆核電站的系統示意圖如圖5-23所示六、核電站的安全性核電不是核彈、核電站的放射性核電站的安全措施：核電站的設計、建造和運行，按照國際原子能機構提出的“縱深防御”原則，從設備上和措施上提供多層次的保護，確保放射性物質能有效地包容起來不發生泄露。縱深防御包括以下五道防線：第一道防線：保證設計、制造、建造和運

19、行、檢修的質量，防止出現偏差。第二道防線：嚴格執行運行規程，遵守運行技術規劃，及時檢測和糾正偏差，對非正常運行加以控制，防止演變成事故。第三道防線：萬一偏差未能及時糾正，發生設計基準事故時，自動啟動電廠安全系統和保護系統，防止事故惡化。第四道防線：萬一事故沒能得到有效控制，啟動事故處理規程，保證安全殼的完整性，防止放射性物質外泄。第五道防線：如果上述各道防線失效，立即啟動場外應急響應，努力減輕事故對公眾和環境的影響。第八次授課教學目的：氫氣制備的新技術教學重點：氫能的特點和關鍵問題教學難點：氫能利用待解決的關鍵問題教學過程：第六章氫能第一節：概述一、氫的基本性質1、氫燃燒性能好，點燃快2、氫無

20、毒和無腐蝕性3、氫燃燒時最清潔4、除核燃料外，氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的5、氫氣鍵能D(H-H)=436jmol,比一般單鍵如D(Cl-Cl)=239jmol高很多，與雙鍵如D(O=O)=489.5kj/mol差不多，因此在常溫下氫氣比較穩定。二、氫能的特點和關鍵問題1、氫能的特點：氫的資源豐富、氫的來源多樣性、氫能是最環保的能源、氫氣具有可儲運性、氫的可再生性、氫氣是和平能源、氫氣是安全的能源。2、氫能利用待解決的關鍵問題：廉價的制氫技術、安全可靠的儲氫技術和輸氫方法、大規模高效利用氫能的末端設備。第二節：氫的制取一、實驗室中制取氫氣的方法1、活潑金屬與水的反應2、

21、金屬與酸的反應3、金屬或半金屬與強堿的反應4、金屬氫化物與水的反應二、氫氣的工業生產1、化石燃料制氫2、氨分解制氫3、電解水制氫三、氫氣制備的新技術1、高溫電解水蒸汽制氫2、高溫熱解水制氫3、熱化學循環分解水制氫4、太陽能制氫5、生物質制氫6、其他方法制氫四、氫氣的提純氫氣的工業純化方法主要有低溫吸附法、低溫分離法、變壓吸附法和無機膜分離法第三節：氫的儲運和運輸一、氫氣的儲存技術的方法有：1、水封儲氣罐儲氫2、高壓氣態儲氫3、低溫液氫儲存4、金屬氧化物儲氫5、非金屬儲氫材料儲氫6、有機液體等儲氫材料儲氫二、氫氣的輸配技術1、氣氫的管道輸送2、液氫的管道輸送第四節：氫的應用一、氫在現代工業中的應

22、用1、石油化學工業2、煤的加氫氣化或液化3、合成氨工業4、食品加工工業5、塑料工業和精細有機合成工業6、冶金工業7、其他應用二、氫作為化學能的應用1、氫的直接燃燒2、在交通運輸上的應用3、在航空航天上的應用4、氫能發電5、家庭用氫三、氫的核能應用四、氫能的利用與環境保護第五節：燃料電池一、燃料電池的原理：燃料電池是利用水的電解的逆反應的發電機。它由正極、負極和夾在正負極中間的電解質板所組成。最初，電解質板是利用電解質滲入多孔的板而形成，現在正發展為直接使用固體的電解質。工作時向負極供給燃料(氫)，向正極供給氧化劑(空氣)。氫在負極分解成正離子H+和電子e-。氫離子進入電解液中，而電子則沿外部電

23、路移向正極。用電的負載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達正極上的電子形成水。這正是水的電解反應的逆過程。二、燃料電池的特點：(1)能量轉化效率高他直接將燃料的化學能轉化為電能，中間不經過燃燒過程，因而不受卡諾循環的限制。目前燃料電池系統的燃料電能轉換效率在45%60%，而火力發電和核電的效率大約在30%40%.有害氣體SOx、NOx及噪音排放都很低CO2排放因能量轉換效率高而大幅度降低，無機械振動。燃料適用范圍廣：燃料電池既可適用于城市大型發電站，也可作為醫院、商店、集體宿舍、邊遠山區的小型發電裝置，以及日常和國防用于行走機械的動力系統。燃料電池的開發時今后電氣新

24、能暈應用的重大方向，它的研制具有重大的社會意義和經濟意義。積木化強規模及安裝地點靈活，燃料電池電站占地面積小，建設周期短，電站功率可根據需要由電池堆組裝，十分方便。燃料電池無論作為集中電站還是分布式電，或是作為小區、工廠、大型建筑的獨立電站都非常合適負荷響應快，運行質量高燃料電池在數秒鐘內就可以從最低功率變換到額定功率，而且電廠離負荷可以很近，從而改善了地區頻燃料電池原理率偏移和電壓波動，降低了現有變電設備和電流載波容量，減少了輸變線路投資和線路損失。環境保護性：通過燃料電池系統釋放出的污染物比直接燃燒要降低幾個數量級，可有效的保護環境。模塊設計，結構緊湊：設備可以模塊化，尺寸靈活性大，發電量

25、易于調節。位置靈活性：燃料電池是一種獨立的發電體系，由于沒有運動部件，所以可以沒有噪聲污染，可以方便使用，隨意放置，不受周圍環境限制。可以采用多種燃料：高溫操作型燃料電池不需要外部還原系統，在這一方面更具有優勢。三、燃料電池的組成和分類1、燃料電池的主要構成組件為:電極(Electrode)、電解質隔膜(ElectrolyteMembrane)與集電器(CurrentCollector)等。2、燃料電池的分類：燃料電池種類繁多，除了氫氧質子交換膜燃料電池，還有熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、金屬空氣電池等等。燃料電池經歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發展階段，燃料電池

26、的研究和應用正以極快的速度在發展。AFC已在宇航領域廣泛應用，PEMFC已廣泛作為交通動力和小型電源裝置來應用，PAFC作為中型電源應用進入了商業化階段，MCFC也已完成工業試驗階段，起步較晚的作為發電最有應用前景的SOFC已有幾十千瓦的裝置完成了數千小時的工作考核，相信隨著研究的深入還會有新的燃料電池出現。四、燃料電池的應用1、便攜式電源燃料電池一方面可用作便攜式電源、小型移動電源、車載電源等。適用于軍事、通訊、計算機等領域，以滿足應急供電和高可靠性、高穩定性供電的需要，實際應用的產品包括高端手機電池、筆記本電腦等便攜電子設備、軍用背負式通訊電源、衛星通訊車載電源等；另一方面用作自行車、摩托

27、車、汽車等交通工具的動力電源，以滿足環保對車輛排放的要求。2、燃料電池無人機3、固定式電源燃料電池既可與電網系統互聯用于調峰，同時也可作為獨立電源，用作海島、山區、邊遠地區等發供電系統電源。采用多臺質子交換膜燃料電池發電機聯網還可構成分散式供電系統，便可省去電網線路及配電調度控制系統，通過熱電聯供使燃料總利用率高達80%以上。4、軍用電源電源作為軍事信息技術裝備的命脈，其連續性、可靠性、安全性對于新式軍事戰爭至關重要，它是信息技術裝備密不可分的一部分。目前國外先進軍事裝備研究機構將燃料電池應用于單兵作戰動力電源(100W)、移動電站(100W-500W)和軍車動力驅動電源(500W-10kW)

28、,取得了良好的反饋效果，未來燃料電池電源有望開拓這部分新興業務。五、燃料電池的發展趨勢目前，世界化學品生產商塞拉尼斯公司、杜邦公司、巴斯夫公司、Methanex公司，燃料電池開發商Ballard動力系統公司、國際燃料電池公司以及汽車生產商戴姆勒-克萊斯勒公司、福特汽車公司、現代汽車公司、大眾汽車公司等都紛紛聯手開發燃料電池和燃料電池汽車。按燃料電池所用原始燃料的類型，大致分為氫燃料電池、甲烷燃料電池、甲醇燃料電池和汽油燃料電池。第六節：21世紀的氫能和氫經濟一、氫能和氫經濟氫能的應用不是遙遠的將來，我們可望未來的經濟將變成氫經濟，氫能轉換成動力、電能,走向家家戶戶，成為人類今后長期依靠的一種通

29、用燃料。二、氫能系統氫能系統是一種極具潛力的未來的能源系統，氫能技術與氫能系統應用的發展迫切需要開展與氫能系統評價相關的研究。第九次授課教學目的：學習生態平衡及其破壞教學重點：地球環境的基本特征教學難點：地球的生態系統教學過程：第七章：能源利用的環境效應第一節：能源開發與利用過程中的環境效應一、地球環境的基本特征1、地球環境及其組成：地球環境由大氣圈、水圈、土壤圈、巖石圈和生物圈組成。：2、地球環境的演變：地球環境從地球誕生起就在演變，長期原來導致環境演變的直接動力第一是地質運動，第二是氣候變化，第三是生物的改造作用。二、地球的生態系統1、生態系統的組成生產者（producer）生產者在生物學

30、分類上主要是各種綠色植物，也包括化能合成細菌與光合細菌，它們都是自養生物，植物與光合細菌利用太陽能進行光合作用合成有機物，化能合成細菌利用某些物質氧化還原反應釋放的能量合成有機物，比如，硝化細菌通過將氨氧化為硝酸鹽的方式利用化學能合成有機物。生產者在生物群落中起基礎性作用，它們將無機環境中的能量同化，同化量就是輸入生態系統的總能量，維系著整個生態系統的穩定，其中，各種綠色植物還能為各種生物提供棲息、繁殖的場所。分解者（decomposer）分解者又稱“還原者”它們是一類異養生物，以各種細菌和真菌為主，也包含屎殼郎、蚯蚓等腐生動物。分解者可以將生態系統中的各種無生命的復雜有機質（尸體、糞便等）分

31、解成水、二氧化碳、銨鹽等可以被生產者重新利用的物質，完成物質的循環，因此分解者、生產者與無機環境就可以構成一個簡單的生態系統。消費者（consumer）消費者指依靠攝取其他生物為生的異養生物，消費者的范圍非常廣，包括了幾乎所有動物和部分微生物（主要有真細菌），它們通過捕食和寄生關系在生態系統中傳遞能量，其中，以生產者為食的消費者被稱為初級消費者，以初級消費者為食的被稱為次級消費者，其后還有三級消費者與四級消費者，同一種消費者在一個復雜的生態系統中可能充當多個級別，雜食性動物尤為如此，它們可能既吃植物（充當初級消費者）又吃各種食草動物（充當次級消費者），有的生物所充當的消費者級別還會隨季節而變化

32、。一個生態系統只需生產者和分解者就可以維持運作，數量眾多的消費者在生態系統中起加快能量流動和物質循環的作用，可以看成是一種催化劑。2、生態系統的特點（1）、具有能量流動、物質循環和信息傳遞三大功能（2）、具有自我調節的能力（3）、生態系統是一種動態系統3、生態平衡及其破壞生態平衡（ecologicalequilibrium）是指在一定時間內生態系統中的生物和環境之間、生物各個種群之間，通過能量流動、物質循環和信息傳遞，使它們相互之間達到高度適應、協調和統一的狀態。也就是說當生態系統處于平衡狀態時，系統內各組成成分之間保持一定的比例關系，能量、物質的輸入與輸出在較長時間內趨于相等，結構和功能處于

33、相對穩定狀態，在受到外來干擾時，能通過自我調節恢復到初始的穩定狀態。在生態系統內部，生產者、消費者、分解者和非生物環境之間，在一定時間內保持能量與物質輸入、輸出動態的相對穩定狀態。三、能源開發和利用過程的環境效應1、化石燃料化石燃料是指煤炭、石油、天然氣等這些埋藏在地下和海洋下的不能再生的燃料資源。化石燃料中按埋藏的能量的數量的順序分有煤炭類、石油、油頁巖、天燃氣、油砂以及海下的可燃冰等。在燃燒過程中，化石燃料中的碳轉變為二氧化碳進入大氣，使大氣中二氧化碳濃度增大。而二氧化碳作為一種溫室氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間

34、發散，其結果是地球表面變熱起來，加重了溫室效應。2、核能核能(或稱原子能)是通過核反應從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特愛因斯坦的質能方程E=mc2，其中E=能量，m=質量，c=光速。核能可通過三種核反應之一釋放1、核裂變，較重的原子核分裂釋放結合能。2、核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放結合能。3、核衰變，原子核自發衰變過程中釋放能量。3、生物質能生物質能(biomassenergy)，就是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態及氣態燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時也是唯一一種可再生的

35、碳源。地球每年經光合作用產生的物質有1730億噸，其中蘊含的能量相當于全世界能源消耗總量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。4、水能水能是一種能源，是清潔能源，是綠色能源，是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。水能是一種可再生能源，水能主要用于水力發電。水力發電將水的勢能和動能轉換成電能。以水力發電的工廠稱為水力發電廠，簡稱水電廠，又稱水電站。水力發電的優點是成本低、可連續再生、無污染。缺點是分布受水文、氣候、地貌等自然條件的限制大。容易被地形、氣候等多方面的因素所影響，國家還在研究如何更好的利用水能。5、風能風能(windenergy):地球表面大量空氣流動所產生的動能。由于地面各處受

36、太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區流動，即形成風。風能資源決定于風能密度和可利用的風能年累積小時數。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方和空氣密度成正比關系。6、太陽能太陽能(solarenergy)，是指太陽的熱輻射能(參見熱能傳播的三種方式:輻射)，主要表現就是常說的太陽光線。在現代一般用作發電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，

37、并不斷得到發展。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式，太陽能發電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風能、化學能、水能等。7、地熱能地熱能GeothermalEnergy是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達7000C，而在80至100公英里的深度處，溫度會降至650至1200C。透過地下水的流動和熔巖涌至離地面1至5公里的地殼，熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔巖將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，并抽取其能量。

38、地熱能是可再生資源。8、海洋能海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發能量，這些能量以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在于海洋之中。中國實海況海浪發電研制商產設備。技術人員可以對各種海浪發電機進行測試，并可將海浪發電機產生的電能通過液流運送到岸上，出售給消費者。第二節：全球的主要環境問題、氣候變化1、氣候變化是指氣候平均狀態隨時間的變化，即氣候平均狀態和離差（距平）兩者中的一個或兩個一起出現了統計意義上的顯著變化。離差值越大，表明氣候變化的幅度越大，氣候狀態越不穩定。2、溫室原理：太陽輻射主要是短波輻射，地面輻射和大氣輻射則為長波輻射。大氣對長波輻射的吸

39、收力較強，對短波輻射的吸收力比較弱。白天，太陽光照射到地球時，部分能量被大氣吸收，部分被反射回宇宙，大約47%左右的能量被地球表面吸收。夜晚，地球表面以紅外線的方式向宇宙散發白天吸收的能量，大部分被大氣吸收。結果，大氣層就如同覆蓋著玻璃的溫室一樣，可以保存一定的熱量，使地球不至于像月球一樣，被太陽照射時溫度急劇升高，不見日光時溫度急劇下降。二、臭氧層破壞1、臭氧層臭氧層是指大氣層的平流層中臭氧濃度相對較高的部分，其主要作用是吸收短波紫外線。大氣層的臭氧主要以紫外線打擊雙原子的氧氣，把它分為兩個原子，然后每個原子和沒有分裂的氧合并成臭氧。臭氧分子不穩定，紫外線照射之后又分為氧氣分子和氧原子，形成

40、一個繼續的過程臭氧氧氣循環，如此產生臭氧層。自然界中的臭氧層大多分布在離地20-50千米的高空。臭氧層中的臭氧主要是紫外線制造。2011年11月1日，日本氣象廳發布的消息稱，今年以來測到的南極上空臭氧層空洞面積的最大值超過去年，已相當于過去10年的平均水平值。2、臭氧層的破壞的原因關于臭氧層變化及破壞的原因，一般認為，太陽活動引起的太陽輻射強度變化，大氣運動引起的大氣溫度場和壓力場的變化以及與臭氧生成有關的化學成分的移動、輸送都將對臭氧的光化學平衡產生影響，從而影響臭氧的濃度和分布。而化學反應物的引人，則將直接地參與反應而對臭氧濃度產生更大的影響。人類活動的影響，主要表現為對消耗臭氧層物質的生

41、產、消費和排放方面。大氣中的臭氧可以與許多物質起反應而被消耗和破壞。在所有與臭氧起反應的物質中，最簡單而又最活潑的是含碳、氫、氯和氮幾種元素的化學物質，如氧化亞氮（N2O）、水蒸汽（H2O）、四氯化碳（CH4）、甲烷（CH4）和現在最受重視的氯氟烴（CFC）等。這些物質在低層大氣層正常情況下是穩定的，但在平流層受紫外線照射活化后，就變成了臭氧消耗物質。這種反應消耗掉平流層中的臭氧，打破了臭氧的平衡，導致地面紫外線輻射的增加.臭氧的平衡在自然狀態下，大氣層中的臭氧是處于動態平衡狀態的，當大氣層中沒有其它化學物質存在時，臭氧的形成和破壞速度幾乎是相同的。即：然而大氣中有一些氣體，例如亞硝酸、甲基氧

42、、甲烷、四氯化碳，以及同時含有氯與氟（或溴）的化學物質，如CFC和哈龍等，它們能長期滯留在大氣層中，并最終從對流層進人平流層，在紫外線輻射下，形成含氟、氯。氮、氫、溴的活性基因，劇烈地與臭氧起反應而破壞臭氧。這類物質進人平流層的量雖然很少，但因起催化劑作用，自身消耗甚少，而對臭氧的破壞作用十分嚴重，導致臭氧平衡的打破，濃度下降.氯氟烷烴與臭氧層氯氟烷烴是一類化學性質穩定的人工源物質，在大氣對流層中不易分解，壽命可長達幾十年甚至上百年。但它進人平流層后，受到強烈的紫外線照射，就會分解產生氯游離基CI，氯游離基與臭氧分子O3作用生成氧化氯游離基。ClO和氧分子O2消耗掉臭氧進而氧化氮游離基再與臭氧

43、分子作用生成氯游離基，如此，氯游離基不斷產生，又不斷與臭氧分子作用，使一個CFC分子可以消耗掉成千上萬個臭氧分子。其主要反應式如下（以CFC-11為例）：CFC13-CFC12+CICI+O3-CIO+O2CIO+O3-C1+2O3作為臭氧層破壞元兇而被人們高度重視的CFC，有5種物質為“特定氟里昂”它們主要用作致冷劑、發泡劑、清洗劑等。其產品一直在增加，直到知道利用CFC作氣溶膠的潛在危險后才開始下降，通過實施控制措施，特定氟里昂的生產量由1986年的113萬噸減少為1991年的68萬噸，削弱了40。3、臭氧層破壞的危害首先，它會影響人類的健康。臭氧層被破壞后，其吸收紫外線的能力大大降低，使

44、得人類接受過量紫外線輻射的機會大大增加了。一方面，過量的紫外線輻射會破壞人的免疫系統，使人的自身免疫系統出現障礙，患呼吸道系統傳染性疾病的人數大量增加；另一方面，過量的紫外線輻射會增加皮膚癌的發病率。據統計，全世界范圍內每年大約有10萬人死于皮膚癌，大多數病例與過量紫外線輻射有關。臭氧層的臭氧每損耗1，皮膚癌的發病率就會增加2。另外，過量紫外線輻射還會誘發各種眼科疾病，如白內障、角膜腫瘤等。其次，它會影響農作物的生產。實驗表明，過量的紫外線輻射會使植物葉片變小，減少了植物進行光合作用的面積，從而影響作物的產量同時，過量紫外線輻射還會影響到部分農作物種子的質量，使農作物更易受雜草和病蟲害的損害。

45、一項對大豆的初步研究表明，臭氧層厚度減少25，大豆將會減產2025。再次，它會影響水生生態系統。研究結果表明，紫外線輻射的增加會直接引起浮游植物、浮游動物、幼體魚類以及整個水生食物鏈的破壞。可見，紫外線輻射的增加，對水生生態系統有較大的影響。臭氧層被破壞后，吸收紫外輻射的能力減弱，將給人體健康帶來很多不利影響。紫外輻射增強將使患呼吸系統傳染病的人增加，還會增加皮膚癌和白內障的發病率，促使皮膚老化和病變。臭氧層破壞對植物產生難以確定的影響，如植物的葉片變小，植物更易受雜草和病蟲害的損害。紫外線的增強還會使城市內的煙霧加劇，使橡膠、塑料等有機材料加速老化，使油漆褪色等，在高溫和陽光充足的熱帶地區，

46、這種破壞作用更為嚴重。我們能為保護臭氧層做些什么呢?選用無氟冰箱，不使用含氟的發用摩絲、定型發膠、領潔凈、空氣清新劑等物品。臭氧在1849年首次被人類發現，臭氧層問題是美國化學家羅蘭和穆連于1974年首先提出來的。他們認為，在對流層大氣中極穩定的化學物質氯氟烴（CFC）被輸送到平流層后，在那里分解產生的原子氯（CI）就將有可能破壞臭氧層。20世紀70年代末開始，科學家們開始每年春天在南極考察臭氧層。1994年，人們首次觀察到了至今為止最大的臭氧空洞，它的面積相當于一個歐洲，有24O0萬千萬千米。臭氧（03）是氧氣（O2）的一種異構體，在大氣中的含量僅占一億分之一，其濃度因海拔高度而異。臭氧層可

47、以說是地球的保護層，它主要圍繞在地球外部離地面2025公里高度的地方，起到吸收太陽紫外線中對生物有害部分UVB（UVB是紫外線的一段波長，為280315nm）的作用。同時，由于紫外線是平流層的熱能來源，臭氧分子是平流層大氣的重要組成部分，所以臭氧層在平流層的垂直分布對平流層的溫度結構和大氣運動起著決定性的作用，發揮著調節氣候的重要功能。南極上空的臭氧層是在20億年的漫長歲月中形成的，可是僅在一個世紀里就被破壞了60。氟利昂作為氯氟烴物質中的一類，是一種化學性質非常穩定，且極難被分解、不可燃、無毒的物質，被廣泛應用于現代生活的各個領域。清潔溶劑、制冷劑、保溫材料、噴霧劑、發泡劑等中都使用了氟利昂

48、。氟利昂在使用中被排放到大氣后，其穩定性決定它將長時間滯留于此達數十年至100年。由于氟利昂不能在對流層中自然消除，只能緩慢地從對流層流向平流層，在那里被強烈的紫外線照射后分解。分解后產生的原子氯將會破壞臭氧層。研憲表明，臭氧層被破壞后，紫外線會通過大氣層長驅直入。強烈的紫外線照射會抑制人的免疫力，會使白內障和皮膚癌患者增加。如果臭氧層的總量減少1的話，UV-B就將增加2，其結果是使皮膚癌發病率提高24。此外，紫外線的增強還會影響農作物的生長，并通過對海洋中的藻類產生的影響破壞整個水生生態系統。據統計，目前全世界氟利昂的年使用量超過1O0萬噸，迄今為止向大氣中排放的氟利昂總量達2000萬噸，大

49、部分仍停留在對流層中，只有10左右到達了平流層。四、生物多樣性銳減一、生物多樣性生物多樣性(biodiversity)是指一定范圍內多種多樣活的有機體(動物、植物、微生物)有規律地結合所構成穩定的生態綜合體。這種多樣包括動物、植物、微生物的物種多樣性，物種的遺傳與變異的多樣性及生態系統的多樣性。其中，物種的多樣性是生物多樣性的關鍵，它既體現了生物之間及環境之間的復雜關系，又體現了生物資源的豐富性。我們已經知道大約有200萬種生物，這些形形色色的生物物種就構成了生物物種的多樣性。二、生物多樣性銳減的原因影響生物多樣性的因素有自然因素和人為因素，其中人為因素是主要原因。生物多樣性包括遺傳多樣性、物

50、種多樣性、生態系統多樣性人類活動對于物種多樣性的影響主要是對于生物資源的過度利用，所以應對措施是減少對于自然生物資源的利用。人類活動對于生態系統多樣性的影響主要是破壞棲息地、污染壞境，所以人類應當保護棲息地，減少環境污染。人類活動對于遺傳多樣性的影響主要是使棲息地被隔離，物種間不能進行交配繁殖，使其基因交流的機會減少，此外，人類的對于農作物的選擇載重，會破壞地方品種。所以總而言之，最好的應對措施就是要在不破壞自然的前提上發展經濟，開展人類活動。保護棲息地、保護環境、適度利用自然資源等。三、海洋污染第十次授課教學目的：中國環境污染的現狀教學重點：中國的主要環境問題教學難點：環境監測教學過程：第三

51、節：中國的主要環境問題一、中國環境問題的特點1、人口壓力2、不合理的工業企業構成3、以煤為主的一次能源構成4、環保投入不足5、公眾與決策管理層的環境意識不強二、中國環境污染的現狀1、大氣污染2、水污染3、回體廢棄物污染4、噪聲污染第四節：環境監測與環境評價一、環境監測1、環境監測的目的環境監測的目的是準確、及時、全面地反映環境質量現狀及發展趨勢，為環境管理、污染源控制、環境規劃等提供科學依據。具體可歸納為:（1）根據環境質量標準，評價環境質量。（2）根據污染分布情況，追蹤尋找污染源，為實現監督管理、控制污染提供依據。（3）收集本底數據，積累長期監測資料，為研究環境容量、實施總量控制、目標管理、

52、預測預報環境質量提供數據。（4）為保護人類健康、保護環境、合理使用自然資源、制訂環境法規、標準、規劃等服務。2、環境監測的分類環境監測可按其監測目的或監測介質對象進行分類，也可按專業部門進行分類，如氣象監測、衛生監測和資源監測等。（一）按監測目的分類1、監視性監測（又稱為例行監測或常規監測）2、特定目的監測（又稱為特例監測或應急監測）3、研究性監測（又稱科研監測（二）按監測介質對象分類可分為水質監測、空氣監測、土壤監測、固體廢物監測、生物監測、噪聲和振動監測、電磁輻射監測、放射性監測、熱監測、光監測、衛生（病源體、病毒、寄生蟲等）監測等。文章由華晨儀器整理。3、環境監測的特點（1）環境監測的綜

53、合性（2）環境監測的連續性由于環境污染具有時空性等特點，因此，只有堅持長期測定，才能從大量的數據中揭示其變化規律，預測其變化趨勢，數據樣本越多，預測的準確度就越高。因此，監測網絡、監測點位的選擇一定要科學，而且一旦監測點位的代表性得到確認，必須長期堅持監測，以保證前后數據的可比性。（3）環境監測的追蹤性環境監測包括監測目的的確定、監測計劃的制定、采樣、樣品運送和保存、實驗室測定到數據整理等過程，是一個復雜而又有聯系的系統，任何一步的差錯都將影響最終數據的質量。特別是區域性的大型監測，由于參加人員眾多、實驗室和儀器的不同，必然會存在技術和管理水平不同。為使監測結果具有一定的準確性，并使數據具有可

54、比性、代表性和完整性，需要一個量值追溯體系以監督。為此，需要建立環境監測的質量保證體系。二、環境評價1、環境評價：從環境衛生學角度按照一定的評價標準和方法對一定區域范圍內的環境質量進行客觀的定性和定量調查分析、評價和預測。環境質量評價實質上是對環境質量優與劣的評定過程，該過程包括環境評價因子的確定、環境監測、評價標準、評價方法、環境識別，因此環境質量評價的正確性體現在上述5個環節的科學性與客觀性。常用的方法有數理統計方法和環境指數方法兩種。2、環境評價的目的主要是掌握和比較環境質量狀況及其變化趨勢;尋找污染治理重點;為環境綜合治理和城市規劃及環境規劃提供科學依據;研究環境質量與人群健康關系;預測評價擬建的項目對周圍環境可能產生的影響。3、環境評價的類型折疊回顧評價現狀評價預斷評價影響評價4、環境評價的程序:第一階段為準備階段，主要工作為研究有關文件，進行初步的工程分析和環境現狀調查，篩選重點評價項目，確定各單項環境影響評價的工作等級，編制評價大綱;第二階段為正式工作階段，其主要工作為詳細的工程分析和環境現狀調查，并進行環境影響預測和評價環境影響;第三階段為報告書編制階段，其主要工作為匯總，分析第二階段工作所得各種資料數據，給出結論，完成環境影響報告書。工作等級劃分評價大綱編寫工程分析所在地區環境現狀調查建設項目環境一影響預測環境影響報告書編制第十二次授課教學