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水力发电不足,增加空气污染物?

作者:刘建文 发布日期:2019-01-14 10:20

  干旱导致的水力发电不足时,西方国家往往会增加化石燃料的发电,进而有害空气污染物也会增加。美国斯坦福大学的一项新研究显示,2001年至2015年间,美国加利福尼亚州、爱达荷州、俄勒冈州和华盛顿州发电产生的二氧化碳平均年排放量中,约有10%是由干旱造成的。

  斯坦福大学气候科学家Noah Diffenbaugh说:“水直接用于水力发电和间接用于热电厂的冷却,我们发现,在水力发电在清洁能源组合中发挥关键角色的一些西部州,干旱导致排放量增加,因为当水力发电用水量不足时,天然气或燃煤电厂会被投入使用,从而弥补缺口。”

  这项研究发表在近日出版的《环境研究快报》上。研究显示,干旱导致一些州的二氧化硫和氮氧化物排放量也有所增加。科罗拉多州、犹他州、华盛顿州和怀俄明州的二氧化硫增幅最大。氮氧化物增加最多的地区是加利福尼亚州、科罗拉多州、俄勒冈州、犹他州、华盛顿州和怀俄明州。

  研究人员发现,从2001年到2015年,干旱导致的能源转移总共导致西部11个州的二氧化碳排放量增加了1亿吨。这相当于每年在该地区的道路上增加140万辆汽车。

  该研究报告的第一作者Julio Herrera-Estrada说:“对加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州这些水力发电资源丰富的州来说,干旱导致的二氧化碳排放量增加在它们的清洁电力计划目标中所占比例很大。”

  近年来,西方各州遭受了严重的干旱,科学家们预言,随着全球变暖,这种干旱将在全球许多地区变得更加普遍。新的研究表明,如果不能解决好这些干旱带来的排放影响,那么实现气候和空气质量的目标将会变得更加困难。

  Herrera-Estrada说:“确保能源组合多样化是拥有可靠且清洁的电力的前提,这样,当水力发电不能完全运转时,低排放的电力来源就能够在干旱期间发挥作用。”

  美国西部为了理解干旱和电力部门排放之间的关系提供了一个理想的试验场。除了最近干旱的大量数据,研究人员还可以根据该地区各州的能源混合情况的不同,从而研究不同类型备用电厂的排放变化情况。

  例如,当水力发电减少时,科罗拉多州倾向于增加燃煤发电,而加利福尼亚州和爱达荷州则倾向于增加天然气发电。俄勒冈州、华盛顿州和怀俄明州的这一比例都呈上升趋势。怀俄明州和蒙大拿州增加煤炭发电量的部分原因是,它们将电力出口到因干旱而电力供应减少的周边各州。

  Herrera-Estrada说:“几十年来,人们一直在关注干旱对粮食安全和农业的影响,我们不太清楚干旱是如何以定量和系统的方式影响能源部门和污染物排放的。”

  以往理解干旱如何影响电力主要依赖于发电厂的模型,这些模型要求研究人员对发电厂的效率等因素作出假设,并对水资源如何分配作出决策。在这篇论文中,科学家们分析了美国能源情报署和美国环境保护局报告的统计数据。

  据Herrera-Estrada说,新的研究可以帮助验证现有的模型,这些模型可以用来获得与干旱有关的风险的更完整的图像,并为减少干旱导致的排放提供信息。

  斯坦福伍兹环境研究所的高级研究员Divenbaugh说:“世界上其他地区对水电的依赖甚至超过了美国西部。我们的结果表明,依赖水电的地区可能不仅需要考虑初级发电,还需要考虑备用发电,以实现联合国巴黎协定等减排目标。”

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来源:中国科学报 编辑:李楠