Geothermal Energy as a Source of Electricity

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出版者:
作者:Dipippo, Ronald
出品人:
页数:388
译者:
出版时间:2002-4
价格:$ 55.94
装帧:
isbn号码:9780894991530
丛书系列:
图书标签:
  • 地热能
  • 地热发电
  • 可再生能源
  • 能源
  • 电力
  • 可持续发展
  • 环境科学
  • 地质工程
  • 能源技术
  • 清洁能源
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具体描述

《深海矿产资源勘探与可持续开发》 导言:人类对新资源疆域的探索 随着陆地资源日益枯竭,以及全球对关键金属需求的爆炸性增长,人类的目光已不可避免地投向了地球上最后一片未被充分开发的疆域——深海。本著作深入探讨了全球海洋深处的矿产资源,从多金属结核、富钴结壳到热液硫化物矿床,系统梳理了当前国际上对这些独特地质构造的认知、勘探技术的前沿进展,以及在追求资源获取与维护脆弱海洋生态系统平衡中所面临的复杂挑战。本书旨在为海洋地质学家、资源工程师、环境科学家以及政策制定者提供一个全面、深入且不失批判性的视角,理解深海采矿的科学原理、技术可行性、经济潜力及环境伦理困境。 第一部分:深海矿产的形成、分布与地质学基础 本部分首先建立了理解深海矿产资源的基础地质学框架。我们详细剖析了三种主要类型的深海矿床的形成机制: 第一章:多金属结核——深海平原的“慢速宝石” 多金属结核(Polymetallic Nodules)是形成于深海平原,尤其是克拉里恩-东太平洋海隆(Clarion-Clipperton Zone, CCZ)区域的宝贵资源。本章从化学沉淀动力学角度,解释了这些岩石状结构如何通过锰、铁氢氧化物在数百万年的时间尺度上缓慢富集镍、铜、钴和稀土元素。我们分析了影响结核丰度和品位的关键环境因素,包括沉积速率、水体化学性质(溶解氧浓度、氧化还原电位)以及生物扰动程度。此外,书中还涵盖了利用海底地形图、声学遥感技术(如侧扫声纳和多波束测深)进行初步资源评估的成熟方法。 第二章:富钴结壳——海山表面的金属镀层 富钴结壳(Cobalt-Rich Ferromanganese Crusts)附着在深海海山的侧面和顶部。本章侧重于它们作为潜在资源的独特性,即其矿化过程是控水流和氧气供应的海洋化学过程。我们深入研究了结壳的生长速率与岩石基底(通常是火山岩)的相互作用,并详细描述了如何利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术对结壳的层状结构进行年代学分析和元素剖面测定。重点讨论了高品位钴、铂族金属(PGMs)的富集机制,及其与特定水团运动的关联性。 第三章:热液硫化物——海底生命的能量之源与矿产宝库 深海热液喷口是地球内部热能释放的窗口,也是地球上生命起源的模拟场。本章聚焦于黑烟囱和白烟囱的形成过程,即富含金属的超热流体与冰冷海水混合时,金属硫化物(如黄铜矿、方铅矿和闪锌矿)的快速沉淀。我们详细介绍了“黑烟囱”化学的复杂性,包括硫、铁、铜、锌的高效循环。对活跃热液田的勘探依赖于高精度磁力测量和化学传感器(如氧化还原电位和甲烷检测),这些技术在本书中得到了详尽的图解和应用案例分析。 第二部分:先进的勘探与采矿技术 本部分从工程视角审视了将深海资源从海底带回地面的技术链条。 第四章:高精度海底地形测绘与资源建模 成功的采矿作业首先需要精确的“地图”。本章详细介绍了水下自主航行器(AUVs)和遥控潜水器(ROVs)在获取高分辨率地形数据中的核心作用。我们讨论了如何结合多波束声纳数据、合成孔径声纳(SAS)图像和海底摄像系统,建立三维沉积物和矿体分布模型。书中特别强调了结合机器学习算法,从海量声学数据中自动识别和分类矿体类型的进步。 第五章:采矿系统设计与操作动态 深海采矿系统的设计必须应对极端水压、低温和复杂海底环境。本章对目前工业界正在开发的三种主要采矿系统进行了比较分析: 1. 收集系统: 涉及履带式或轮式收集器对结核或硫化物的机械清除。重点讨论了如何设计收集器以最小化对底层生物群落的扰动。 2. 提升系统: 分析了气升法(Air-lift)和液压提升系统的能效与可靠性,特别是在数千米水深下维持稳定流速的挑战。 3. 水面处理平台: 描述了在浮动平台上对采掘上来的矿石进行初步脱水和尾矿(沉积物和海水混合物)处理的流程。 第六章:尾矿管理与水柱影响 采矿过程中产生的尾矿(沉积物和海水混合物)的管理是环境影响的核心问题。本章评估了将尾矿直接排放回深海(Mid-water discharge)或返回海底(Seafloor discharge)的优缺点。通过流体力学模拟,我们分析了尾矿羽流在不同水层中的扩散模式、再沉积速率,以及对中层水域(Mesopelagic Zone)生物光合作用和呼吸作用的影响。 第三部分:环境影响、生物多样性与监管框架 深海采矿的社会接受度在很大程度上取决于我们对环境风险的认识和控制能力。 第七章:深海生物群落的敏感性与生态恢复潜力 深海生物,尤其是生活在热液喷口和结核表面(如附着生物)的生物,其适应性进化极其缓慢,因此对任何物理扰动都极为敏感。本章对CCZ的生物多样性进行了详尽的文献回顾,识别出特有物种(Endemic Species)的热点区域。我们重点讨论了采矿对“栖息地生物”(Habitat-forming organisms)的不可逆影响,以及基于“最小可接受影响”(Minimum Acceptable Impact)原则的生态基线建立方法。 第八章:噪声、光污染与化学扩散 除了物理扰动,采矿作业还会产生人为的噪声和光污染。本章分析了采矿船和提升泵产生的低频噪声对深海鲸豚类和底栖生物声学通信的影响。同时,对提升过程中可能发生的、由矿石分解导致的微量重金属(如镉、汞)的溶解扩散,及其在食物网中的生物放大潜力进行了风险评估。 第九章:国际监管与治理的未来 深海采矿活动主要受《联合国海洋法公约》(UNCLOS)和国际海底管理局(ISA)的管理。本章深入剖析了ISA正在制定的“采矿章程”,特别是关于环境影响评估(EIAs)、区域性管理计划(Regional Environmental Management Plans, REMPs)和“区域”(The Area)的共同继承原则。书中对“公平分享利益”和“预防原则”在深海资源开发中的具体应用提出了批判性的分析和展望。 结论:在需求与责任之间寻求平衡 本书的结论强调,深海采矿是一项高风险、高回报的复杂事业。要实现可持续的资源开发,必须在技术创新、环境科学认知和国际法律框架的完善之间建立起稳健的反馈循环。未来深海矿产的开发,将不仅仅是对地球资源的重新分配,更是对人类能否负责任地管理全球公域资源的一次终极考验。

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读后感

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用户评价

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这本书的排版和图表质量,对于技术类书籍来说,几乎和内容本身同等重要。我非常看重那些示意图的清晰度和准确性。例如,对于地热流体循环系统(无论是开式还是闭式),如果能提供高质量的三维剖面图,清晰地标示出注井、采井的位置关系以及温度梯度变化,那将是巨大的加分项。模糊不清、像素感强的图表,会瞬间拉低整本书的专业档次,让人对其内容的严谨性产生怀疑。此外,数据的引用来源和时效性也是我考察的重点。能源技术发展日新月异,如果书中引用的效率数据还是五年前的标准,那么这本书的参考价值就会大幅下降。我期待看到引用了近三年内国际顶级期刊或权威能源机构的最新数据,特别是在二氧化碳捕集与封存(CCS)技术结合地热发电方面的进展,这代表了地热能实现负碳排放潜力的前沿探索。

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作为一个长期关注新能源市场动态的行业观察者,我深知地热能常常因为高昂的前期勘探成本和区域局限性而被低估。因此,我特别关注这本书在“挑战与机遇”部分是如何平衡论述的。如果它只是简单地歌颂地热能的“稳定、清洁”这些老生常谈的优点,那这本书的价值就会大打折扣。我更希望看到的是,作者能像一个真正的工程师一样,去剖析那些让项目望而却步的实际难题——比如岩体渗透率的不可预测性、高温腐蚀对材料寿命的影响,以及如何通过创新金融工具来平抑勘探失败的风险。那种直面问题核心,并提供前瞻性解决方案的论述,才是真正有价值的干货。我尤其好奇,书中对“数字孪生”和人工智能在选址预测中的应用是否有所涉及,毕竟,利用大数据来降低地质不确定性,是未来地热产业实现飞跃的关键突破口。如果这本书能提供一些具体的案例研究,展示不同地质条件下,成功项目的关键决策点,那无疑会极大地提升其实用性和可信度。

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这本书的封面设计得非常吸引人,那种深沉的蓝色调配上烫金的字体,立刻就给人一种专业和权威的感觉。装帧的质感也相当出色,拿在手里沉甸甸的,让人感觉这绝对不是一本普通的科普读物。我一直对能源转型这个话题非常感兴趣,尤其是那些相对小众但潜力巨大的技术方向。这本书的标题虽然直白,但却精准地锁定了我的关注点——地热能如何成为发电的主力军。我期待它能提供一个既有宏观视野,又不失技术深度的全面解析。初翻目录,就能看到对不同类型地热系统(如增强型地热系统 EGS、双循环系统等)的详细分类,这表明作者在梳理现有技术路径上花费了大量的功夫。比起那些只停留在概念介绍的著作,我更青睐这种能够深入到工程实践和经济可行性分析的深度报告。希望作者能用清晰的逻辑,将复杂的地质构造、热力学原理以及最新的钻探技术串联起来,为读者描绘一幅清晰的地热发电发展蓝图。特别是关于环境影响和政策激励机制的探讨,这些都是决定一项技术能否大规模商业化的关键要素,期待在书中找到独到的见解。

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从阅读体验的角度来看,我非常在意作者的叙事风格是否能将枯燥的科学原理变得引人入胜。能源技术,尤其是地热,涉及大量的地球物理学和热力学知识,如果处理不好,很容易让非专业读者望而却步。我希望作者的文笔是那种既能让地质学家信服,又不至于让对物理学感到头疼的决策者感到吃力的“平衡艺术”。如果书中能巧妙地穿插一些历史上的地热发现故事,或是某个国家如何通过政策倾斜实现地热能零的突破的宏大叙事,那么这本书的阅读趣味性将大大增强。理想情况下,我希望它读起来更像一部关于“人类与地球深处能量的博弈史”,而不是一份冰冷的教科书摘录。那种能够激发读者对地球内部奥秘产生敬畏感的文字力量,往往比纯粹的数据堆砌更具感染力,也更容易在读者心中留下深刻的印象,引导他们去思考更深层次的能源哲学问题。

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购买这本书的最终目的,是希望它能成为我案头一本随时可以查阅的参考手册,而不是读完就束之高阁的快餐读物。因此,我非常看重其索引和术语表的完备程度。当我需要快速回顾某个特定术语的定义,或者追踪某个特定技术路线的发展脉络时,一个详尽、准确的索引能够极大地提高我的工作效率。我希望这本书的结构不仅是线性的阅读体验,更是一个可被解构、可被交叉引用的知识网络。如果作者能够在每章末尾附上“延伸阅读推荐”列表,指引读者去探索那些更深入的专业论文或标准规范,那就更完美了。这表明作者不仅是知识的传授者,更是引导读者进入更广阔学术领域的“摆渡人”。这本书的价值,最终将体现在它能被多少次、以何种方式,被专业人士反复翻阅和引用上。

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