揭开化石能源的神秘面纱

科普中国-科学原理一点通 2017-12-07

　　化石能源主要包括煤炭、石油和天然气等，我们的生存和发展离不开它们。汽车有了石油才有动力，发电厂通过燃烧煤炭来供电，而我们吃饭、洗澡都需要使用天然气。你能想象到，如果没有了化石能源，我们的生活会是怎样呢？

　　煤炭：不只是一块“黑石头”

　　我们的生活中有一种燃料，它既不是木头也不是干草，它是一种黑石头，叫做“煤炭”。早在2000多年前的春秋战国时期，中国人就已经开始使用煤了，当时称之为“石涅”。

　　人们常说煤炭是埋在地下的古代森林宝藏。大约3亿年前，很多高大的植物和其他较小的绿色植物组成了大片大片的森林，它们生活在地球上，这时还没有人类，后来由于某些原因，比如洪水、地震等，高的树木被折断了，这些茂密的植被被泥土吞没了，随着越来越多的土壤沉积在这些植物残骸层上面，植物残骸受到的温度和压力逐渐增高，开始慢慢被土壤里面的微生物氧化、降解，其中不能完全被降解的一些成分就被保留了下来，与土壤混合后形成了泥炭。这些泥炭层在一定的条件下逐渐形成了煤炭。

　　回顾历史，我们发现，长期以来人们做饭和取暖用的是煤。而到了近代的工业社会，煤作为最早被大规模开釆的能源，长期为各种机械的运转提供动力，之后又成为火力发电的主要燃料，因而有“工业的粮食”的美誉。煤炭除了作为一种燃料能源外，还是氮肥、农药、塑料、合成橡胶、合成纤维、染料、糖精、香料等众多化工产业的基本原料，被称为“化工原料之母”，也是冶炼各种金属时重要的还原剂。

　　煤炭

　　石油：是恐龙留给人类的礼物吗？

　　科学家们经过长期研究和大量分析，推断出地球上石油的主要来源是远古时期的水生生物，不是恐龙留给我们的。水生植物和水生动物的总数量惊人，它们覆盖了地球一大半面积的水体。一部分腐烂的水生生物沉到水底，在一定的条件下与水底的淤泥混合在一起，经过数千万年的积累和化学作用，这些混合物逐渐形成一种叫做烃的化合物，就是我们所说的石油。也有科学家认为古代水生生物是形成石油的主要来源，但地壳中存在的天然物质也可能会形成石油。

　　有人把石油和恐龙联系在一起是有原因的。100多年前，人们对这种从地下喷涌而出的黑色能源惊叹万分，开始大规模勘探和开发石油，与此同时，考古学家对恐龙的考古也收获很大，取得了一系列的重大成果。这两件原本没有牵连的事情都吸引着人们的眼球。因为石油的开发和恐龙化石的发掘都是人们对地底未知世界进行的探索，而且许多大油田的形成时期和恐龙活跃在地球上的时间吻合，于是不少人认为，曾经遍布于地球的各种恐龙是形成石油的主要“原料”，石油就是恐龙赠送给我们人类的“礼物”。

　　石油开采

　　天然气：不是普通的气体

　　顾名思义，天然气是一种天然的气体，但不是普通的气体。它的主要成分是甲烷，是埋藏在地下的生物有机体经过漫长而复杂的转化形成的可燃性气体，也可能是由于地球深处的岩浆活动或分解作用形成的。

　　早在公元前6000年左右，人类就发现并开始使用天然气，古代波斯人发现从地表渗出的一种气体可以被雷电点燃，他们把这熊熊火焰看作是“永不熄灭的火炬”。天然气在我国也有十分悠久的历史，据考证，秦朝的人们在开凿盐井时发现深井下的天然气后，将其点燃用来熬制井盐。

　　天然气是现代社会一种高效、环保的能源，其热值为普通煤气的3倍。用天然气发电，比一般燃煤电厂的能源利用率高出14%。与石油、煤炭等黑色能源相比，天然气燃烧后产生的二氧化碳排放量仅为石油的54%左右，煤的48%左右。燃烧后几乎不会产生导致酸雨的二氧化硫，并且只产生少量的影响人类呼吸健康的氮氧化物，可以说，它产生的污染远远小于石油和煤炭，这样的优点使它得以被当今社会广泛应用，世界上大多数国家都在进口天然气，全球每年消费的天然气总量超过1亿吨，主要用于发电。