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煤炭发电可能对环境有害

布赖恩·帕特里克·塔加路语 Unsplash 上的图片

煤炭是通过采矿从地球中提取的化石燃料。它的起源是数百万年前积聚在一层水下的有机物质（树木和植物的残骸）分解。粘土和沙子沉积物掩埋这种有机物质导致压力和温度升高，这有助于碳原子的浓度和氧和氢原子的排出（碳化）。

煤按热值和杂质的发生率细分，分为低质（褐煤和亚烟煤）和优质（烟煤或煤和无烟煤）。根据巴西地质调查局的资料，煤炭可以根据其质量进行细分，这取决于形成它的有机质的性质、该地区的气候和地质演变等因素。

泥炭

泥炭提取发生在该地区排水之前，这会降低其水分。它通常存放在露天以失去更多的水分。

用途： 它被切成块并用作熔炉、热电厂的燃料，获得燃气、蜡、石蜡、氨和焦油（一种用于提取石油和其他化学工业非常有用的物质的产品）

褐煤

它可以以两种形式出现，作为棕色或黑色材料，并有不同的名称。

用途： 气体生成焦油、蜡、酚和石蜡。燃烧产生的灰可用作火山灰水泥和陶瓷。

煤炭

硬煤可分为两大类：能源煤和冶金煤。第一种，也称为动力煤，被认为是最差的，直接用于烤箱，主要用于热电厂。冶金煤或炼焦煤被认为是高贵的。焦炭是一种多孔材料，质轻且具有金属光泽，用作冶金（高炉）的燃料。煤也用于生产焦油。

无烟煤

燃烧缓慢，适用于家庭取暖。它还用于水处理过程。

煤的组成及应用

在任何阶段，煤都由有机部分和矿物部分组成。有机物由碳和氢以及少量氧、硫和氮形成。矿物由构成灰分的硅酸盐组成。

由于它细分为多种类型，因此煤炭的用途很多。煤炭的主要用途是作为能源。根据 国际能源署 (IEA)，煤炭占世界发电量的 40%。煤炭也用于冶金部门。

在自然界中发现的另一种木炭是植物木炭，它是由木柴碳化形成的。木炭经常用于工业过程，但它不是生产电能的重要来源。

煤炭发电的激励措施

虽然不可再生，但煤炭发电有很强的动力。支持从煤炭生产能源的两个主要论点是丰富的储量，这保证了供应安全以及矿石（与其他化石燃料相比）和生产过程的低成本。

根据美国国家电力局（Aneel）的数据，世界煤炭储量总量为 8475 亿吨。这个数量足以供应目前的煤炭生产约 130 年。另一个诱因是，与石油和天然气不同，在 75 个国家发现了大量煤炭储量——尽管总量的大约 60% 集中在美国 (28.6%)、俄罗斯 (18, 5%) 和中国(13.5%)。巴西出现在第 10 位。

据统计，全球最大的煤炭生产国是中国和美国 世界煤炭协会，其次是印度、印度尼西亚和澳大利亚。此外，中国和美国的大部分能源矩阵都是以煤炭发电为基础的，这在德国、波兰、澳大利亚和南非等其他国家的能源矩阵中也具有代表性。 .

然而，尽管具有经济优势，但从社会环境的角度来看，用矿物煤发电是最具侵略性的能源生产形式之一。从煤炭开采开始，整个生产过程都存在负外部性。

采煤

煤炭开采或开采可以在地下或露天进行。这将取决于发现煤炭的深度。

当覆盖矿石的层数较窄，或土壤不适合（沙子或砾石）时，勘探往往在露天进行。如果矿物在深层，则需要建造隧道。

根据 Aneel 的说法，露天开采是巴西矿石开采的主要形式，而且比地下开采的效率更高。这不符合国际现实，其中地下开采占主导地位，相当于世界煤炭开采量的 60%。

酸性矿山排水和尾矿生产是这两种开采方式共有的负面环境影响。

酸性矿山排水（DAM）

矿山的酸排放是通过泵完成的，泵将含硫水释放到外部环境中，使土壤发生矿物学顺序（新化合物的形成）、化学（pH 值降低）和物理（保水能力和渗透性低）的变化)，根据地形的地质情况而有所不同。

根据科技部的报告，酸性矿山排水被认为是采矿过程中最重要的影响之一。

由于土壤中的这些变化，地下水的质量也受到影响。水的 pH 值可能会降低，这会导致金属溶解和地下水污染，如果摄入，会影响人类健康。

缓解采矿造成的化学和物理土壤问题是恢复受影响地区的第一步。

露天采矿的影响

大量岩石土壤的挖掘对植被和动物群产生明显的环境影响，造成大面积退化和视觉污染，更不用说侵蚀过程的加剧。此外，机器设备的使用也会产生噪音污染（noise）。

地下采矿的影响

在工人健康方面，主要问题是煤工尘肺（PTC）。尘肺是由吸入超过免疫系统清除能力的颗粒物引起的疾病。是长期吸入煤尘，继而粉尘在肺内堆积，肺组织发生改变。

PTC 会引发炎症过程，这可能会导致大规模进行性纤维化 FMP，这种疾病被称为“黑肺”。

据卫生部报告，煤矿工人确诊尘肺病病例超过2000例。

与地下采矿相关的其他影响包括地下水位降低，这可能导致水源消失、对地表水文网络的影响以及爆炸引起的振动。

木炭加工

根据巴西矿煤协会的说法，选矿是对直接从矿井中获得的原煤（原煤 - ROM）进行有机物和杂质去除的一系列过程，以便确保他们的质量。煤的处理取决于其原始特性和预期用途。

根据 Aneel 的报告，该加工过程会产生固体尾矿，这些尾矿通常沉积在靠近矿区的区域，并直接排放到水道或尾矿坝中，形成被液体材料覆盖的大片区域。尾矿中存在的有毒物质在雨水中被稀释（浸出），雨水以液体的形式缓慢渗入土壤（渗透），污染地下水。

这些尾矿通常含有大量的黄铁矿（硫化铁 - FeS2）或其他硫化物材料，它们有助于生成硫酸并加剧“酸性矿山排水”过程。

运输

根据 Aneel 的说法，运输是煤炭生产过程中成本最高的活动。为此，通常运输的煤只是一种杂质含量低、附加经济价值较高的煤。

当煤炭的预期用途是发电时，热电厂就建在矿区附近，就像在该国运营的 5 家燃煤热电厂一样。

从经济角度来看，投资输电线路来分配已经产生的电力比长距离运输煤炭更有利。

对于短距离，最有效的方法是传送带运输。还使用管道，煤与水混合通过管道以泥浆的形式运输。

煤炭发电

从地下提取后，煤炭被破碎并储存在筒仓中。然后将其运送到热电厂。

根据 Furnas 的定义，热电厂被定义为一组具有发电功能的工程和设备，该过程通常分为三个阶段。

第一步包括燃烧化石燃料将锅炉水转化为蒸汽。在煤的情况下，在燃烧过程之前，它被转化为粉末。这保证了燃烧过程的最大热量使用。

第二步是使用在高压下产生的蒸汽来转动涡轮机并驱动发电机。蒸汽通过涡轮机导致涡轮机以及连接到涡轮机的发电机移动，从而将机械能转化为电能。

循环在第三步也是最后一步关闭，其中蒸汽被冷凝并转移到独立的制冷回路，返回到液态，作为锅炉水

产生的能量通过导体电缆从发电机传输到变压器。反过来，变压器通过输电线路将电力分配到消费中心。

排放量

当煤燃烧时，其中所含的元素会挥发（蒸发）并与部分无机物一起以粉尘颗粒（飞灰）的形式释放到大气中。

这里

煤是一种含有高浓度碳的材料。因此，当燃烧时，煤会排放出大量的一氧化碳。

一氧化碳是一种有毒气体，对人体健康极为有害，在急性中毒的情况下会导致死亡。根据圣保罗州环境公司 (Cetesb) 的说法，一氧化碳中毒的主要途径是呼吸道。一旦吸入，气体会迅速被肺部吸收并与血红蛋白结合，从而阻止氧气的有效运输。因此，长期接触一氧化碳与老年人心脏病发病率增加有关。

此外，一旦进入大气，一氧化碳就会被氧化成二氧化碳。

二氧化碳

二氧化碳可以从煤和其他化石燃料的燃烧中直接排放出来，也可以通过化学反应在大气中形成，例如一氧化碳的氧化反应。

二氧化碳被认为是加剧温室效应过程中的主要气体之一，与全球变暖的加剧有关。它也是燃煤排放的主要气体类型之一。

需要指出的是，燃烧是煤炭生产链中二氧化碳排放量最大的阶段，但尾矿储存和储存阶段也对排放总量有贡献。然而，根据科技部的报告，缺乏对每种情况下矿石储存时间的了解是计算总排放量的限制因素。

硫

根据巴西能源规划协会的报告，在燃煤热电厂的所有排放中，最令人担忧的是硫排放。燃烧时，硫会形成一系列气态化合物，如果没有捕获它的设备，这些化合物就会释放到大气中。其中，二氧化硫 (SO2) 最为突出。

二氧化硫 (SO2) 在大气中发生氧化并形成三氧化硫 (SO3)，而三氧化硫 (SO3) 在与雨水 (H2O) 结合时会形成硫酸 (H2SO4)，从而产生酸雨。

酸雨对植物和动物的生命有直接影响，尤其是水生动物。在蔬菜中，它会导致色素沉着以及形成和坏死的变化。在动物中，它会导致鱼类和青蛙等生物死亡。酸雨还会对材料造成损坏，因为它有利于腐蚀过程。

根据环境部的说法，二氧化硫对人体健康的影响可能与一般呼吸系统疾病和哮喘发病率的增加有关，住院人数的增加表明了这一点。

甲烷

煤的甲烷 (CH4) 含量很高。煤的燃烧将甲烷释放到大气中，甲烷可能与水蒸气和二氧化碳有关，被认为是主要的温室气体之一。

甲烷是由有机物分解过程形成的。因此，它的发生与化石燃料有关。

值得注意的是，尽管煤炭燃烧过程会向大气中释放大量甲烷，但煤炭生产过程中的甲烷排放会发生在矿石开采过程中，尤其是在地下矿井和开采后的材料储存中，可以看出在科技部的报告中

氮氧化物 (NOx)

煤也含有高浓度的氮。因此，煤炭燃烧会将氮氧化物排放到大气中。燃烧气体通常主要由氮氧化物组成。当它进入大气时，它很快被氧化成二氧化氮。

二氧化氮与雨水 (H2O) 结合时会产生硝酸 (HNO3)，硝酸 (HNO3) 与硫酸 (H2SO4) 一样，也会引起酸雨。

此外，高浓度的 NO2 会影响对流层臭氧的形成和臭氧的形成过程。 烟雾 光化学。

颗粒物（PM）

根据 Cetesb 的说法，颗粒材料是所有固体和液体材料，由于其尺寸小而保持悬浮在大气中。上述二氧化硫 (SO2) 和氮氧化物 (NOx) 也会在大气中形成颗粒物

粒径与引起健康问题的可能性直接相关。

汞

除了已经提到的气体，煤还含有大量的汞，通过矿石的燃烧会挥发到大气中。

星期一到 EPA - 环境保护署 燃煤发电厂是汞排放的最大人为来源。

大气中存在的挥发汞被纳入雨水循环，到达水体并导致环境污染和对水生生物的破坏。汞污染也是一个公共卫生问题，因为食用受汞污染的水生生物会导致急性中毒，在某些情况下甚至会导致死亡。