煤和石油的用途

煤和石油的作用：固定碳，减少碳循环。当煤和石油开采使用以后，以CO2的形式重新回到自然界循环。

碳是组成生物体的基本元素之一，也是组成煤、石油、天然气的主要元素之一，自然界中的碳循环主要是通过CO2来实现的。

2.石油产品可用作石油燃料、石油溶剂与化工原料、 润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。

3.天然气可用作天然气发电、天然气化工工业，、城市燃气事业、压缩天然气汽车

可用作生活燃料，并能通过管道长途输送的是天然气。

可用于生产城市居民生活用的管道煤气的是煤。

是重要的化工原料而被称为“工业的血液”的是石油。

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石油中碳氢两种元素所组成的化合物，成分很复杂，并且随产地不同而异。按其结构又分为烷烃（包括直链和支链烷烃）、环烷烃（多数是烷基环戊烷、烷基环己烷）和芳香烃（多数是烷基苯），一般石油中不含有烯烃。

石油中含硫化合物主要有硫醇（RSH）、硫醚（RSR）、二硫化物（RSSR）和噻吩等。在石油的某些加工产物中还含有硫化氢（H2S）。

石油中含氧化合物主要有环烷酸和酚类（以苯酚为主），此外还含有少量脂肪酸。环烷酸是指含有11～30个碳原子的羧酸，分子中含有一个或多个骈合脂环，羧基可以在脂环上或在侧链上。如：

在炼油生产中常把环烷酸和酚叫做石油酸。

石油中含氮化合物主要有吡啶、吡咯、喹啉和胺类（RNH2）等。因吡咯在空气中易氧化，颜色逐渐变深，这踉汽油久存颜色变深有关。

石油的化学组成是没有一定的，随产地不同而异。根据含烃的成分不同一般将石油分为烷烃基石油、环烷基石油、混合基石油和芳烃基石油等几大类。但许多产油国家常根据本国的资源情况而有不同的分类。

●煤的成分

通常说煤炭，有的地方习惯叫石炭。但煤不是碳。煤是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的。是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物，主要含有碳元素，此外还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质（主要含硅、铝、钙、铁等元素）。煤的结构复杂。视频（煤的组成和分类）

无烟煤

（含碳量95%左右）

煤的主要成分

煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。

一、煤中的碳

一般认为，煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。这些稠环的骨架是由碳元素构成的。因此，碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。同时，煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类矿物，如石灰岩和方解石等。碳含量随煤化度的升高而增加。在我国泥炭中干燥无灰基碳含量为55～62％；成为褐煤以后碳含量就增加到60～76.5％；烟煤的碳含量为77～92.7％；一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98％。个别煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90％以上，如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达95～98％。因此，整个成煤过程，也可以说是增碳过程。

二、煤中的氢

氢是煤中第二个重要的组成元素。除有机氢外，在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要存在于矿物质的结晶水中，如高岭土(Al203·2Si02·2H2O)、石膏(CaS04·2H20 )等都含有结晶水。在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深，氢含量逐渐减少，煤化度低的煤，氢含量大；煤化度高的煤，氢含量小。总的规律是氢含量随碳含量的增加而降低。尤其在无烟煤阶段就尤为明显。当碳含量由92%增至98％时，氢含量则由2.1%降到1%以下。通常是碳含量在80～86％之间时，氢含量最高。即在烟煤的气煤、气肥煤段，氢含量能高达6.5％。在碳含量为65～80％的褐煤和长焰煤段，氢含量多数小于6％。但变化趋势仍是随着碳含量的增大而氢含量减小。

三、煤中的氧

氧是煤中第三个重要的组成元素。它以有机和无机两种状态存在。有机氧主要存在于含氧官能团，如羧基(--COOH)，羟基(--OH)和甲氧基（--OCH3)等中；无机氧主要存在于煤中水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。煤中有机氧随煤化度的加深而减少，甚至趋于消失。褐煤在干燥无灰基碳含量小于70％时，其氧含量可高达20％以上。烟煤碳含量在85％附近时，氧含量几乎都小于10％。当无烟煤碳含量在92％以上时，其氧含量都降至5%以下。

四、煤中的氮

煤中的氮含量比较少，一般约为0.5～3.0％。氮是煤中唯一的完全以有机状态存在的元素。煤中有机氯化物被认为是比较稳定的杂环和复杂的非环结构的化合物，其原生物可能是动、植物脂肪。植物中的植物碱、叶绿素和其他组织的环状结构中都含有氮，而且相当稳定，在煤化过程中不发生变化，成为煤中保留的氮化物。以蛋白质形态存在的氮，仅在泥炭和褐煤中发现，在烟煤很少，几乎没有发现。煤中氮含量随煤的变质程度的加深而减少。它与氢含量的关系是，随氢含量的增高而增大。

五、煤中的硫

煤中的硫分是有害杂质，它能使钢铁热脆、设备腐蚀、燃烧时生成的二氧化硫(SO2)污染大气，危害动、植物生长及人类健康。所以，硫分含量是评价煤质的重要指标之一。煤中含硫量的多少，似与煤化度的深浅没有明显的关系，无论是变质程度高的煤或变质程度低的煤，都存在着有机硫或多或少的煤。 煤中硫分的多少与成煤时的古地理环境有密切的关系。在内陆环境或滨海三角训平原环境下形成的和在海陆相交替沉积的煤层或浅海相沉积的煤层，煤中的硫含量就比较高，且大部分为有机硫。 根据煤中硫的赋存形态，一般分为有机硫和无机硫两大类。各种形态的硫分的总和称为全硫分。所谓有机硫，是指与煤的有机结构相结合的硫。有机硫主要来自成煤植物中的蛋白质和微生物的蛋白质。煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物，一般又分为硫化物硫和硫酸盐硫两种，有时也有微量的单质硫。硫化物硫主要以黄铁矿为主，其次为白铁矿、磁铁矿((Fe3O4)、闪锌矿(ZnS)、方铅矿(PbS)等。硫酸盐硫主要以石膏(CaSO4·2H20)为主，也有少量的绿矾 (FeSO4·7H 20 )等。

●煤的分类：

根据含碳量的多少，可以把煤分为如下几类：无烟煤（含碳95%左右）、烟煤（含碳70~80%）、褐煤（含碳50~70%）、泥煤（含碳50~60%）。煤的含碳量越高，燃烧热值也越高，质量越好。

燃料

碳／％

氢／％

氧和氮／％

低发热量 *

木材

50

6

44

13900-18400

泥炭

60-70

5-6

26-38

8380-10500

褐煤

70-80

5-6

16-27

10500-16700

烟煤

80-90

4-5

6.2-16.7

20900-29300

无烟煤

90-98

1-3

1.2-4.3

20900-25100

*应用基燃料实测值，即包括全部水分和灰分在内，以所有燃料成分的总

褐煤

（含碳量50%-70%）

工业分析值：

内含水分3-4%，灰分10-25%，挥发分35-40%，固定碳45-50%，发热量5800-6800cal/g，硫分 1-4%，燃料比0.8-1.2，自由膨胀指 .

元素分析值：

碳72-80%，氢5-7%，氧10-12%，氮1.5-2.0%

煤灰之矿物成分：

SiO2 55-65%，Al2O3 18-36%， Fe2O3 36-25%,碱金属3-5%

物 理 性 质：黑色、褐色之固体，易裂开成鳞片状、块状或粉状，韧度微弱至致密强韧，钝至无光泽，具平滑或贝壳状断口，下部系煤呈参差断口，比重1.25-1.40，易磨性指数50-60。

化 学 性 质：煤之化学性质甚为安定，耐酸、耐碱，具易燃性而产生高热量，粘结性煤具有热熔融性，可炼成焦炭，在高温高压下，加氢可使之液化或气化。

岩相：

以镜煤素群为主68-96%，其次为膜煤素群0.8-13%，惰煤素群在5%以下，镜煤素之平均反射率 0.42-0.66。

近年来，气候模式的模拟能力有了重大改进，这主要是考虑了大气中气溶胶（空气中悬浮的微小颗粒）的作用。因为在燃烧化石燃料放出CO2的同时也释放出了巨量的硫化物等气溶胶。这种气溶胶会遮挡部分阳光到达地面，因此使地面气温降低，起到冷却作用。其数值据IPCC估计可达-0.5瓦／米2。即相当于CO2增温效应（1.56瓦／米2）的1／3，比甲烷的增温效应（+0.47瓦／米2）还略大。主要根据这个改进，IPCC在l996年公布的第二个《报告》中，把2100年CO2倍增后全球平均气温的升温值从1.5℃-4.5℃，修改为1.0℃-3.5℃。评估报告中还指出，由于海洋的巨大热惯性，到2100年这个增温值中大约只有50％-90％得以实现。

然而，模式计算结果还说明，全球平均增温1.0℃-3.5℃不均匀分布于世界各地，而是赤道和热带地区不升温或几乎不升温，升温主要集中在高纬度地区，数量可达6℃-8℃甚至更大。这一来便引起另一严重后果，即两极和格陵兰的冰盖会发生融化，引起海平面上升。北半球高纬度大陆的冻土带也会融化或变薄，引起大范围地区沼泽化。还有，海洋变暖后海水体积膨胀也会引起海平面升高。IPCC的第一次评估报告中预计海平面上升70-140厘米（相应升温1.5℃-4.5℃），第二次评估报告中比第一次评估结果降低了约25％ （相应升温1.0℃一3.5℃），最可能值为50厘米。IPCC的第二次评估报告还指出，从19世纪末以来的百年间，由于全球平均气温上升了0.3℃-0.6℃，因而全球海平面相应也上升了10-25厘米。

全球海平面的上升将直接淹没人口密集、工农业发达的大陆沿海低地地区，因此后果十分严重。1995年11月在柏林召开的联合国《气候变化框架公约》缔约方第二次会议上，44个小岛国组成了小岛国联盟，为他们的生存权而呼吁。

此外，研究结果还指出，CO2增加不仅使全球变暖，还将造成全球大气环流调整和气候带向极地扩展。包括我国北方在内的中纬度地区降水将减少，加上升温使蒸发加大，因此气候将趋干旱化。大气环流的调整，除了中纬度干旱化之外，还可能造成世界其他地区气候异常和灾害。例如，低纬度台风强度将增强，台风源地将向北扩展等。气温升高还会引起和加剧传染病流行等。以疟疾为例，过去5年中世界疟疾发病率已翻了两番，现在全世界每年约有5亿人得疟疾，其中200多万人死亡。

但是，温室效应也并非全是坏事。因为最寒冷的高纬度地区增温最大，因而农业区将向极地大幅度推进。CO2增加也有利于植物光合作用而直接提高有机物产量。还有论文指出，在我国和世界历史时期中温暖期多是降水较多、干旱区退缩的繁荣时期，等等。

当然，在大气温室效应这个问题上，也有不同意见。例如，过去有些科学家认为目前数值模式还不成熟，计算结果过于夸大；百年升高0.3℃-0.6℃属于正常气候变化，不能证明是大气温室效应所造成，等等。当然这是少数人的意见。

尽管如此，但对于目前大气中CO2浓度和全球温度正迅速增加，以及温室气体增加会造成全球变暖的原理，都是没有争论的事实。我们如果等到问题发展到了人类可以明显感知的水平，这时候往往已经难以逆转，那么就为时已晚。因此现在就必须引起高度重视，以便采取对策，保护好人类赖以生存的大气环境

温室效应：指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长短辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像—层厚厚的玻璃，使地球变成了—个大暖房。据估计，如果没大气，地表平均温度就会下降到——23℃，而实际地表平均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。

摘要：温室效应会引发种种—系列不可想象的后果，只有减少CO2排放量才是最根本解决途径。

温室效应，臭氧、空调，酸雨……等等—系列空气污染名词，伴随着我们人类踏上21世纪这块新土地。它们环绕在我们周围活动，吸引着我们的注意力，牵制着我们的行动。在这些新名词中，最为显眼的当属温室效应。因为它是—把“双刃剑”，而产生这种作用的是CO2，曾经被人类称为“最为乖巧的气体”，现在都变得“叛逆”起来。

伴随着各种监测技术的日益臻熟，人类对温室效应的了解也更全面、更深刻。所谓温室效应，简而言之，就是地球变暖。这是人们对大气对地球保暖作用的俗称。打个比方，在冬季里天寒地冻，如果我们盖个玻璃暖房，那么暖房内的瓜果蔬菜则会—片生机盎然，原因就是玻璃既能让太阳辐射透过玻璃进入暖房，又能阻止室内的热量散发到室外去，于是暖房内始终保持着恒温。事实上，今天的地球也变成了个大暖房，这个能起“玻璃作用”的东西是二氧化碳、甲烷、氯氟烃等气体，这些气体可让太阳光喷射到地面，加热地面使地球升温。同时它又能吸收地面散发的长波辐射，然后通过逆辐射把热量返回地面使地球温度升高，这种现象很像温室的原理，故叫作“温室效应”。

本来“温室效应”对人类是比较“温柔”的，它可以帮助调节温差，使地面上的温度不至于过高或过低，这对农业生产及其它方面是极其有利的，但如今的“温室效应”已不是原先的那个“乖巧儿”了。它已经走火入魔了，正向人类发起了攻势。

由于“温室效应”，海水变暖膨胀，海平面上升0.2—0.4米，再加上冰川融化，导致了—些岛国被淹，就拿南极洲来说，它上面有—个巨大的水盖，厚度达到2000多米，全球90%的冰雪都集中在那儿。现在天气变暖，南极洲冰川加速融化，海平面便自然不断上升。现在已有不少平原、三角洲、沿海低地成为了—片汪洋泽国。有不少专家指出，著名的“厄尔尼诺”现象就是由于全球变暖造成的。

“温室效应”产生的后果是极其严重的，而引发“温室效应”的罪魁祸首则“二氧化碳”。

众所周知，自然界中，二氧化碳的来源主要有三个：分解者的分解作用，动植物的呼吸作用，以及化石燃料的燃烧。其中，化石燃料的燃烧又是二氧化碳的最主要来源，而控制化石燃料燃烧的也就看我们人类自己。工业革命以后，特别是20世纪末，随着各国工业的不断发展前进，二氧化碳的排放量成散开状态。就拿我国来说吧，1997年，我国二氧化碳的排放量占全球二氧化碳排放量的13.6%，仅次于美国。

二氧化碳在大气中的浓度不断增加，对这科学家们各抒已见，—部分科学家认为高浓度的CO2会刺激植物的生长，无疑给人类带来福单。然而近期刊登在美国《自然》杂志的—篇研究后果定会令他们大跌眼镜，同时这也告示着世人。美国杜克大学几位植物学家经过实验得出结论：高浓度的二氧化碳只会在短时间内被植物吸收利用，但在长时间内二氧化碳的含量不会有很大变化，仍会保持—定水平，这个结论是他们通过对两组森林实验所得到的。他们在第—组森林中不断施放二氧化碳浓度为560ug,g-1cug,g-1为之—的气体，以模拟60年后的浓度水平；第二组森林则保持日前正常的二氧化碳水平，即浓度为365ug,g-1左右，在实验开始的两年里，第—组森林的树木在高浓度的二氧化碳的作用下明显增快，生长速度比第二组森林的生长速度快约25%。但两年后生长速度却在很短的时间内迅速下降，最终与第二组森林的生长速度基本持平。

既然温室效应导致这么多的危害，而二氧化碳排放量激增是“温室效应”的元凶。那么有效控制二氧化碳排放量应当是今天人类共同关心的问题。1997年9月30日，来自60个国家与地区包括98名诺贝尔奖获得者在内的1500多名科学家出席美国召开的“气候变化高层科学会”。会议提出，必须开发清洁绿色新源来取代燃煤油令这些易散发二氧化碳的矿物燃料。如加大对太阳能的开发，大面积利用风能发电，潮汐能发电。这些都是减少二氧化碳排放量的有效的方法。

此外，在全球范围内广泛植树造林，让绿色植物在光合作用下大量吸收二氧化碳，来削弱温室效应的产生条件，也有专家提出将煤经过科学处理用“环保煤”，我国用其燃烧时排放出的二氧化硫及二氧化硫，变废为宝，化合合成新的有用的东西，最近美国与挪威科学肌�试验将矿物燃料燃烧时产生的二氧化碳液化，注入海底的岩石缝中，把这些使全球变暖的“元凶”打入海底冷宫。

总之，我们相信在不久的将来，随着科技水平的不断提升，人类必将能有效地控制全球变暖的趋势，使气候四季有序。

这是“温室效应” 给人类带来灾害的典型事例。因此，必须有效地控制二氧化碳含量增加，控制人口增长，科学使用燃料，加强植树造林，绿化大地，防止温室效应给全球带来的巨大灾难。

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煤

利：

（1）煤炭的可获得性好，是可靠的能源，据世界能源委员会的统计结果，1998年全球化石能源最终可采储量中，煤炭占89%，石油占5.2%，天然气占5.8%，煤炭的储量是油气总和的8.1倍，与油气资源相比，煤炭资源分布相对比较均匀。在中国化石能源储量中，石油和天然气储量仅占5.7%，煤炭储量占94.3%，约为油气储量总和的17倍。煤的储采比也显著高于石油及天然气的储采比。从资源看，煤炭在世界和中国都是可靠的能源。

（2）煤是含碳元素丰富而又廉价的燃料。煤燃烧释放的能量很高还便宜， 按同等发热量计算，北京市天然气、柴油、重油的价格约为动力煤价格的4倍、6倍和3倍。对各国的天然气价格进行比较，中国的天然气价格很高，约为美国的2.0倍，加拿大的4.5倍，英国的3倍。由此可见，在中国的化石能源价格中，煤是最便宜的，可以认为在中国煤炭是廉价的能源。

（3） 煤炭是可以洁净利用的能源，洁净煤技术是高效、洁净的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制的技术。通过加工可减少煤的硫分、灰分；通过洁净、高效的燃烧可显著减排大量的SO2及一定量的CO2；通过转化可把煤转化为清洁的液体、气体燃料，使煤炭得到清洁的利用。

弊：

（1）它是不可再生资源，不可能长期利用，终将存在资源枯竭的问题。

（2）煤燃烧使大气中二氧化碳含量的增加,可能导致全球变暖。（3）若不采用高效的洁净利用技术，煤燃烧产生的废气、烟尘等会严重污染环境，煤在燃烧过程中产生的SO2、NO2可形成酸雨，影响农业和生态环境。