中国水资源可持续利用的行动计划建议摘要:中国环境与发展的核心在水,经济社会可持续发展的关键在水,水的兴衰取决于国民经济发展战略及其在国民经济中基础产业地位的真正到位。同时取决于水利部门从工程型水利向资源型水利的战略性转移、广大水利干部和社会公众对传统水利观念和思维方式的转变,以及社会公众的参与。 关键词:水资源 可持续利用 行动计划 中国环境与发展的核心在水,经济社会可持续发展的关键在水,水的兴衰取决于国民经济发展战略及其在国民经济中基础产业地位的真正到位。同时取决于水利部门从工程型水利向资源型水利的战略性转移、广大水利干部和社会公众对传统水利观念和思维方式的转变,以及社会公众的参与。资源型水利的战略目标是水资源可持续利用,资源型水利的战略目标要贯穿到水资源的“规划、开发、利用、治理、配置、节约、保护和管理”的全过程。实现水资源可持续利用的战略目标的关键取决于国家的水利经济政策和国家的投资政策与法规。鉴于全球气候变化的影响,水资源的可持续利用还取决于国际化的统一准则和行动。综合以上分析,针对中国水资源可持续利用,特提出以下行动计划建议。 一、制定一个“碧水绿洲”行动计划,大力增强全民族水的忧患意识 (1)增强公众对人口、资源和环境的整体意识,将人口、资源和环境的协调发展作为国家的基本国策。 (2)增强全民对水灾的忧患意识,要有抗大洪的思想准备和应急措施。 (3)增强公众对水危机的意识,提高全民的节水意识,鼓励社会公众的参与,尤其是妇女和儿童的参与。 (4)各级政府及其宣传部门要以水多为患、水少成灾、水脏贻害为中心,在全社会开展保护水、爱惜水、依法治水、科学管水、节约用水、防治污水等一系列改善水环境和生态环境的宣传活动。 (5)教育部门要把中国的人口、资源和环境的协调发展,把水与人类、水与经济社会、水与环境等,系统地编写到教材中去,从小学开始进行普及教育。各级政府直到村民自治组织都要广泛深入地进行宣传教育。 二、制定国民经济和社会发展规划要充分考虑水资源条件 (1)在制定2050年国民经济发展远景规划时,要充分考虑水资源条件和供水能力。 (2)重新审查2010年国民经济发展规划,要根据水资源条件,调整发展规模和生产力布局。已建的耗水大的工业要向水源丰富地区或可利用海水的沿海地区转移,规划中耗水大的项目必须布局在丰水地区。 (3)中国地区间自然条件差异性极大,由此决定了地区间经济发展水平差异很大,因此,对不同地区,比如对东、中、西三类不同的经济地带,应当有不同的发展战略和经济政策。各地要严格按供水量配额制定地区发展规划。 三、重新审查水利发展战略及长远规划 (1)中国水的问题已成为经济社会发展的首要制约因素,水利部门要审定水利发展战略规划,重视中长期发展的预测工作,尤其要加强水资源的宏观战略研究和管理。 (2)面对21世纪中国水资源紧缺的形势,根据水资源条件的变化和国民经济发展规划,组织对全国水资源重新进行全面评价。 (3)防洪安全事关全局,未来大江大河的防洪问题仍然是江河治理的重中之重,应根据新的防洪形势,修订和完善防洪规划,尤其要加强非工程防洪措施的规划。 (4)水利发展应将现有水利基础设施的巩固、配套、挖潜和更新改造作为战略重点之一。因此,要下决心改革过去计划经济投资分配的格局,在基本建设投资中重点安排。巩固提高这些基础设施的效益,直接关系到21世纪的战略目标的实现。 (5)农业用水要实行总量控制,灌溉面积的增长要依靠科技创新,在节水中求发展。 四、全面理解和正确贯彻开源与节流并举的方针 开源与节流并举,以节水为先。党的十四届五中全会已将节水排列在资源节约的首位,十五届三中全会又提出,要把节水作为革命性措施来抓,党中央制定的节水战略方针一定要认真贯彻落实。 (1)缓解中国水资源短缺的根本出路在节水,要从战略的高度尽快建立节水型的经济发展和节水型的社会体系。国家对节水要作为一项工程,列入基本建设计划。全方位制定节水工程的发展规划和经济政策。 (2)在抓好节水工程的同时,必须加快水源工程建设,加大多种水资源的综合开发力度,提高雨洪资源化及其利用程度,有计划地兴建一批大型蓄水、引水和提水工程。地下水资源丰富的地区要适度进行开发。在干旱地区以及山区,广泛发动群众兴修小型、微型水利及雨水集流工程。沿海地区要研究海水的利用,适当地进行海水淡化与微咸水的利用。 五、加快跨流域调水的步伐 (1)进一步加快跨流域调水的规划和论证,逐步实施南水北调等跨流域调水工程。无论是近期还是从长远来看,南水北调都是十分必要的,但研究调水线路和方案必须服从区域性水资源的最佳配置。实施方案应采取先易后难、先通后畅、分段实施的步骤,应充分利用现有水利基础设施为原则。在研究解决北方缺水时,当地水资源仍然是利用的主体,调水是补水性质。因此,应立足于本区域内水资源的统筹规划和优化配置,合理利用及统一调度,在此基础上研究跨流域性的调水方案。 (2)不管南水北调采取何种方案,为保障21世纪中叶经济社会发展的宏伟战略目标,在2015年以前,一定要抓紧实施南水北调来解决北方地区水资源短缺问题。南水北调工程重点是解决北方地区的工业和城市用水,调入各省、市的水量,各省、市应与本地区供水量统筹安排,实行统一管理,统一定价。应遵循市场经济体制,按商品水制定价格政策;农业用水应采取以工补农的经济政策。 (3)黄河水资源已超负荷利用。黄河水资源的利用和分配问题必须从上、中、下游全局来研究,不宜再考虑向现有供水区以外引水,黄河接济海河、淮河的用水应考虑由长江供水。从长远看,在普及节水的基础上,要加快对黄河补水方案的研究,远期要考虑南水北调西线供水。 (4)华北地区缺水已成定局,在南水北调工程未实施以前,近期缺水如何解决应研究应急方案。建议在“十五”期间,从整个华北地区的水资源开发利用现状出发,结合引丹济黄、引黄济冀、引江济鲁等分段引水方案,建议研究滦河、潮白河、永定河可利用水资源的合理配置和大型水库的联合调度问题。以优化配置、统一管理、联合调度为手段,形成华北地区水资源统一管理调度的网络。 六、依法完善水资源的统一管理体制,建议成立国家水资源委员会 (1)实现水资源的统一和有效管理,必须积极推进水资源利用方式从粗放向集约转变,推进水资源管理方式的转变,一定要建立适应发展社会主义市场经济要求的集中统一、精干高效、依法行政、具有权威的水资源管理新体制,以加强对全国水资源的规划、管理、保护和合理利用。 (2)要通过法规确立对水资源实行统一、集中、综合管理体制,建立仿照国家防汛总指挥部的模式,组建具有权威和决策能力的国家级的水资源委员会,办事机构设在水利部。委员会的主要职能是研究发展战略、审定发展规划、协调水的分配和水事纠纷。同时加强以流域为单元的水资源统一管理,在国家水资源委员会的统一领导下,各流域分别成立流域级的水资源管理委员会,并作为流域机构的主要职能。 (3)水资源的统一、集中、综合管理机构确立以后,必须健全有效的水管理政策。水的有效管理包括地表水与地下水、水量与水质、水的保护和有效利用、水的分配和统一调度,以及各用水部门与用水户的有效管理。改进水管理必须从观念、技术、经济、社会、卫生、环境、立法等各个领域共同承担责任,同时国家要有相应的投入和经济政策。 (4)要尽快修订《水法》,制定各大江河的流域法规,将水资源可持续利用纳入国家宪法和国家政策,制订水资源可持续利用的法规和道德准则,完善水法规体系
通过资料的查阅、收集了解植物精油的实用价值与功效。搜集工业化及实验室提取精油的有效方法,选择最适合的实验方法订立实验方案并加以实施。根据实验结果调整实验方案,总结经验,加以改进,进行第二次实验。最终分析两次实验的结果,得出关于精油提取最佳方案的结论。 关键词:精油 玫瑰 水蒸气 蒸馏 萃取 植物精油为花朵芳香味的来源,具有医疗功效,同时也十分昂贵。 我组组员经过讨论后认为通过对植物精油提取资料的收集,了解可以加深我们对这门提取工业的认识。通过亲自选择,拟定实验方案,可以提高我们的科学探究水平。实验带来的种种不可预测的变化又能够使我们亲身感受到科学实验成功的来之不易。最终决定,把题目定为:植物精油的提取方法的选择与实验探究。 订立研究性学习的题目后,我们首先收集了关于植物精油提取方法的有关资料。 主要提取方法有:水蒸气蒸馏法,化学溶剂萃取法,油脂分离法(脂吸法),冷冻压缩法(压榨法),二氧化碳萃取法。此五种方法各有特色:水蒸气蒸馏法:操作最简单,成本较低,是最常用的萃取方法。化学溶剂(有机物)萃取法:是花类精油的常用萃取方法。油脂分离法(脂吸法):是花朵精油的昂贵的萃取方法。冷冻压缩法(压榨法):专门用来萃取贮藏在果皮部分的精油,如柑橘类的果实。二氧化碳萃取法:是一种十分昂贵的方法,所萃取的精油品质近乎完美,价格也非常昂贵。 我们经过对实验成本与实验难度等多方面的考虑并结合学校现有实验条件后最终决定选用了水蒸气蒸馏法与有机物萃取法提取精油。 第二步,我们选取了实验材料(植物的品种):在众多的植物中(柠檬香茅,薰衣草,迷迭香,天竺葵,茶树,檀香,佛手柑,尤加利,松树,玫瑰,月季,薄荷等)最终从实验材料的价格,运输难易程度,与对实验效果的预测出发,选择了玫瑰花瓣作为我们的实验材料。实验的准备工作就绪以后,我们着手开始实验: 经过讨论,我们决定按照课本拟定了第一次实验的方案: 材料及用具: 提取物,蒸馏水,酒精,苯酚,NaCl, 导管,锥形瓶,蒸馏设备,烧杯,胶塞,细玻璃管,温度计,铁架台,研钵,酒精灯,玻璃棒等 实验步骤: 如图组装好提取设备后,将玫瑰花瓣均等的分成两组(α,γ)。 将α组花瓣放入烧瓶,加入蒸馏水致1/2处后点燃酒精灯。 水沸腾后,蒸发出来的气体会在冷凝管处凝集,从牛角管流出进入锥形瓶。收集 提取液。待收集约20ml提取液后停止收集。熄灭酒精灯。将提取液分为4组: a1,a2,a3,a4,装入试管。将a1组内放入一小勺NaCl, a2组内放入苯酚,a3组内 放入NaCl与苯酚,a4为对照组。将烧瓶中沸腾以后的溶液(黄色)过滤后收集, 分为相等的4组b1,b2,b3,b4,实验步骤与前者对应相同。将γ组花瓣研碎放入烧 杯中,加入乙醇,用玻璃棒将花瓣在乙醇溶液中搅匀,静置,待乙醇溶被被染成 玫瑰色后将所得溶液分成4组r1, ,r4,实验步骤与a组相同。全部试管盖上橡皮 塞后封存。 理论根据: 精油提取出来之后会形成 混浊液,因为密度与溶液 密度相近所以不易沉淀。 加入NaCl的目的为增加 溶液密度,使精油漂浮于 液体上层从而利用分液漏 斗加以分离,得到精油。 加入苯酚与酒精的目的为 利用精油易溶于有机溶剂 的性质达到提纯目的。 实验说明: a,b组互为对照精油在实验装置中的含量的高低,判断从实验装置的那部分提取 精油更高。横向为比较装置相同位置的液体应选用何种提取方法更加理想。 a2,b2,r4可以对照酒精与苯酚溶液对不同装精油的萃取效果。 实验结果:静置1周之后 ,a组与1周前状态相同,未出现任何现象。通过对b组的认真观察发现b3组底部存有极少量絮状沉淀,其他组内为初始的淡黄色,但都具有淡淡的植物香味。r1,r4试管上层漂浮着薄膜似的不明物质。打开试管口后有嗅有浓重的酒精气味。也许是冲淡了精油的芳香,我们没有闻到芳香气味。 第一次实验结果大大出乎我们的意料。这几乎宣布了实验的失败。我们立即着手 检查问题, 认真分析了每一步骤可能存在的缺陷。主要有如下4点: 1, 加入烧瓶的花瓣未经研碎,或许对精油的萃取产生影响。导致效果不明显。 2, 精油未溶于蒸馏水中,导致蒸馏后所得溶液近乎于蒸馏水。 3, 酒精气味过于浓烈,导致精油物质的芳香气味无法闻到。 4, 无法提取与测定“可疑物质”是否确实是玫瑰精油。 我们针对第一次实验产生的问题,自行设计了实验方案2: 材料及用具: 提取物,酒精,NaCl, 导管,锥形瓶,蒸馏设备,胶塞,温度计,铁架台,水浴锅,研钵等 实验步骤: 如图组装好提取设备后,将研磨好的花瓣放入烧瓶中,加入酒精致1/2处。点燃 酒精灯,控制酒精温度于摄氏78度左右。持续收集10ml蒸馏液。将其分为2 组:D1,D2组。D1组放入NaCl溶液,D2 组为对照组。分别装入锥形瓶中用 保鲜膜覆盖瓶口,扎上小孔,使酒精能够挥发出来,而尘土不易进入。 实验说明:在本次试验中,我们将花瓣研碎避免了问题1的出现。由于上一实验已经证实精油确实溶于酒精(酒精颜色发生改变,有薄膜状物质产生),我们决定用酒精对玫瑰花瓣进行有机溶剂萃取的同时进行蒸馏,让酒精蒸汽带出精油。精油溶于酒精从而避免了问题2的出现。由于酒精的沸点为摄氏78度,为避免由于瓶内液体温度过高(高于精油沸点)导致精油自行逸出而无法收集的后果,我们决定将液体温度控制在酒精的沸点。从而使精油与酒精“协同”蒸馏而出。针对最后的酒精气味浓烈与精油成分判定的问题,我们决定用酒精易挥发的性质使酒精自行挥发完成最终的提纯工作。 实验结果与备注:从锥形瓶液体中能够闻到明显的植物香味。这说明蒸馏液中已经含有了精油成分(重大突破)。静置一周后发现D,E组无明显差异,液体透明,无色。有淡淡的植物香味。截止至今日为止,D,E组的酒精尚未挥发完成。未发现有明显的精油迹象(絮状沉淀)。 两次实验的总结:第一次实验我们按照书本所叙述的设计了实验方案。第一次存在的问题在第二次自主设计的实验中得到了较好的解决。直接效果便是提取出了(与第一次实验比)拥有较浓芳香气味的液体。虽然至今无法尝试使用我们自己提取出来的精油,我们的收获却远远不止那10支试管与2瓶具有芳香气味的液体。 在研究性学习的两次试验的准备,计划与实施中,我们对真正的探究性实验有了清晰的认识。主要收获有如下3点: 切身感受到了书本的非万能性:书本仅仅局限于叙述实验的大体步骤,许多关系到实验成功与否的重要细节却欠详细。而这些细节的发现者却往往是那些亲身体验到实验失败的人们。我们得到的经验便是不能盲目相信课本教授的知识。实践才是检验真理的唯一标准。 拥有了科学实验的实践经验:通过对课本实验的再现与改进,我们自行设计并执行了实验方案。而实验的结果直到最后一刻才展现在我们面前。这如同是在进行一次真正的科学发现实验。如此从始至终自主的探究性实验是在原来从未经历过的。我们从中体会到来作为一个真正的科研工作者的艰辛历程。我们从中体验到的远远不止精油宜人的香味…… 懂得了成功的实验成果的来之不易:2次实验的设计,实施与分析,组员们无一不投入了大量的时间与精力。但实验成果却不那么尽如人意。在失望的同时,冷静下来想想,世界上又有哪个重大的科技成果凭借仅仅凭借2次实验就能够获得成功呢?科学的发展就是一个不断发现与完善的过程,失败的泪水始终伴随着成功的微笑。我们要想获得实验的成功只有不断总结经验教训,不断完善方案,经过多次的失败后成功才可垂青于我们。而对实验始终执著的精神是万不可动摇的。 结论:我们达到了了解精油提取业的预期目标,完成了两次实验,从中收获了书本中无法获得的实践经验;从中体验了自主性探究的发现过程;从中懂得了科学成果的来之不易……达到了课程目的,圆满地完成了高一学年的研究性学习课题。C4植物或碳四植物。 CO2同化的最初产物不是光合碳循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸,而是四碳化合物苹果酸或天门冬氨酸的植物。又称C4植物。如玉米、甘蔗等。而最初产物是3-磷酸甘油酸的植物则称为三碳植物(C3植物)。许多四碳植物在解剖上有一种特殊结构,即在维管束周围有两种不同类型的细胞:靠近维管束的内层细胞称为鞘细胞,围绕着鞘细胞的外层细胞是叶肉细胞。叶肉细胞里的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)经PEP羧化酶的作用,与CO2结合,形成苹果酸或天门冬氨酸。这些四碳双羧酸转移到鞘细胞里,通过脱羧酶的作用释放CO2,后者在鞘细胞叶绿体内经核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶作用,进入光合碳循环。这种由PEP形成四碳双羧酸,然后又脱羧释放CO2的代谢途径称为四碳途径。已经发现的四碳植物约有800种 ,广泛分布在开花植物的18个不同的科中。它们大都起源于热带。 因为四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。这些特性在干热地区有明显的选择上的优势。 C4植物与C3植物的一个重要区别是C4植物的CO2补偿点很低,而C3植物的补偿点很高,所以C4植物在CO2含量低的情况下存活率更高。 C4类植物 在20世纪60年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外,CO2首先通过一条特别的途径被固定。这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径。 C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质。 在C4植物叶片维管束的周围,有维管束鞘围绕,这些维管束鞘案由叶绿体,但里面并无基粒或发育不良。在这里,主要进行卡尔文循环。 其叶肉细胞中,含有独特的酶,即磷酸烯醇式丙酮酸碳氧化酶,使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四碳化合物草酰乙酸盐,这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸盐在转变为苹果酸盐后,进入维管束鞘,就会分解释放二氧化碳和一分子甘油。二氧化碳进入卡尔文循环,后同C3进程。而甘油则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸,此过程消耗ATP。 该类型的优点是,二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中,因为这是卡尔文循环的场所,而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的。 C4型植物有:玉米、茼蒿、白苋菜、小白菜、空心菜
燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质(如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰)是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应,其中氧气是最常见的氧化剂,但氧化剂并不限于氧气,氧化并不限于同氧的化合。 燃料燃烧放出的热量,至今仍是人们的主要能量来源,其目的不是制备生成物,而是获得能量。研究燃料充分燃烧的条件与方法不仅对节约能源、提高燃料的利用率至关重要,而且,对减少因不完全燃烧产生的CO等有害气体、烟尘等对空气的污染,也具有重要意义。一般说来,燃料在空气中的燃烧,是燃料和空气中氧气的氧化还原反应。为使燃料充分氧化,应保证有足够的空气。同时,为保证固体和液体燃料燃烧充分,增大燃料与空气的接触面(固体燃料粉碎、液体燃料以雾状喷出等)也是有效的措施。 燃烧的条件:1.可燃物(不论固体,液体和气体,凡能与空气中氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质,一般都是可燃物质,如木材,纸张,汽油,酒精,煤气等)2.充足的氧气 3.达到物质的着火点 灭火的基本原理及方法:燃烧必须同时具备三个条件,采取措施以至少破坏其中一个条件则可达到扑灭火灾的目的.,灭火的基本方法有三个:(1)冷 却法: 将燃烧物质降温扑灭,如木材着火用水扑灭;(2)窒息法:将助燃物质稀释窒息到不能燃烧反应,如用氮气、二氧化碳 等惰性气体灭火。(3)隔离法:切断可燃气体来源,移走可燃物质,施放阻燃剂,切断阻燃物质,如油类着火用泡沫灭火机。 当今世界常用燃料:煤、石油和天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料,又是化学工业中极为重要的原料,它们又细分为(1)固体燃料:木柴、烟 煤、揭煤、无烟煤、木炭、焦炭、煤粉等;(2)液体燃料;汽油、煤油、柴油、重油等;(3)气体燃料:天然气、人工煤气、液 化石油气等 清洁燃料:液氨、酒精、液氢(最清洁的燃料,燃烧产物是水)、甲醇等 海洋资源的开发利用与海洋环境 海洋资源类型 海洋中有丰富的资源。在当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,开发利用海洋中丰富的资源,已是历史发展的必然趋势。目前,人类开发利用的海洋资源,主要有海洋化学资源、海洋生物资源、海底矿产资源和海洋能源四类。 海水可以直接作为工业冷却水源,也是取之不尽的淡化水源。发展海水淡化技术,向海洋要淡水,是解决世界淡水不足问题的重要途径之一。 海水中已发现的化学元素有80多种。目前,海洋化学资源开发达到工业规模的有食盐、镁、溴、淡水等。随着科学技术的发展,丰富的海洋化学资源,将广泛地造福于人类。 海洋中有20多万种生物,其中动物18万种,包括16000多种鱼类。在远古时代,人类就已开始捕捞和采集海产品。现在,人类的海洋捕捞活动已从近海扩展到世界各个海域。渔具、渔船、探鱼技术的改进,大大提高了人类的海洋捕捞能力。海洋中由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源,除了直接捕捞供食用和药用外,通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。 在大陆架浅海海底,埋藏着丰富的石油、天然气以及煤、硫、磷等矿产资源。在近岸带的滨海砂矿中,富集着砂、贝壳等建筑材料和金属矿产。在多数海盆中,广泛分布着深海锰结核,它们是未来可利用的潜力最大的金属矿产资源(图《深海锰结核》)。 海水运动中蕴藏着巨大的能量,它们属于可再生能源,而且没有污染。但是,这些能量密度很小,要开发利用它们,必须采用特殊的能量转换装置。现在,具有商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电,但是工程投资较大,效益也不高。 海洋渔业生产 海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域,也就是从海岸延伸到水下大约200米深的大陆海底部分。这里阳光集中,生物光合作用强,入海河流带来丰富的营养盐类,因而浮游生物繁盛(图3.15《大陆架剖面示意》)。这些浮游生物是鱼类的饵料,它们在海洋中分布很不均匀,一般在温带海区比较多。 温带地区季节变化显著,冬季表层海水和底部海水发生交换时,上泛的底部海水含有丰富的营养盐类,这些营养盐类来自海洋中腐烂的生物遗体。暖流和寒流交汇处或有冷海水上泛的地方,饵料比较丰富。这些地方通常是渔场所在地(图3.16《世界主要渔业地区的分布》)。因此,尽管大陆架水域只占海洋总面积的7.5%,渔获量却占世界海洋总渔获量的90%以上。 世界主要渔业国都分布在温带地区,这些温带国家鱼产品消费量高,市场需求大。中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家。中国在充分利用近海渔场(图3.17《舟山渔场的沈家门渔港》)和浅海滩涂大力发展海洋捕捞和海水增养殖业的同时,远洋捕捞也获得了较大的发展。日本可耕地有限,人口密度高,因此海洋水产品在食品结构中比重较大。 海洋油、气开发 海底油气的开发,开始于20世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制,最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。80年代以来,在能源危机和技术进步的刺激下,近海石油勘探与开发飞速发展,海洋石油开发迅速向大陆架挺进,逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。 地质学家和地球物理学家通常利用地震波方法来寻找海底油气矿藏,然后通过海上钻井来估计矿藏类型与分布,分析是否具有商业开发价值。 海上钻井平台(图3.18《海上钻井平台》)是实施海底油气勘探和开采的工作基地,它标志着海底油气开发技术的水平。工作人员和物资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油厂一般都较远,油气要经过装油站通过船舶运到目的地,或直接由海底管道输送至海岸。 海底石油和天然气的勘探、开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程,国际合作和工程招标是可行方式之一。 海洋空间利用 世界人口迅速增长,使陆地空间显得越来越拥挤,海洋空间的开发利用问题越来越令人关注。海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分,随着人类逐步向海洋挺进,海洋将成为人类活动的广阔空间(图3.19未来海洋空间利用示意)。 海洋环境不同于陆地,它的环境和生态条件有其复杂性和特殊性。人类活动在近海和海洋表面,要抗御多变的海洋气象状况和海水的运动;深海活动要能适应黑暗、高压、低温、缺氧的环境;海水的腐蚀性强,海冰的破坏性大,对工程设备材料和结构有严格的要求。因此,海洋空间资源开发对科学技术和资金投入的依赖性大、技术难度高、风险大。 海洋空间利用已从传统的交通运输,扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。交通运输方面包括海港码头、海上船舶、航海运河、海底隧道、海上桥梁、海上机场、海底管道等。生产空间有海上电站、工业人工岛、海上石油城、围海造地、海洋牧场等。通信和电力输送空间主要是海底电缆。储藏空间方面,有海底货场、海底仓库、海上油库、海洋废物处理场等。文化娱乐设施空间包括海洋公园、海滨浴场和海上运动区等。 海洋运输和港口建设 海洋曾经是人类从事交通运输的天然屏障。长期以来,人类一直在努力将海洋屏障变为海上坦途。最初,人们利用人力、风力或洋流作为动力,驾驶木船在近海活动。随着欧洲人到达美洲大陆,世界海洋航运由近海转向远洋。之后,世界大洋重要的航道陆续开辟。20世纪初,开辟了通往南极和北极的航道,巴拿马运河和苏伊士运河相继开通。现在,人类已经能够将船舶驶人世界任何海域(图3.20世界主要海运路线)。 20世纪60年代,世界石油生产和运输增长,大型油轮得到发展。集装箱船的兴起,带来了海洋货物运输的革命。今天,穿梭在辽阔海洋上的是百万吨级的大型集装箱货轮和巨型油轮。这些船舶不仅拥有无线电导航和全球定位技术等现代化仪器设备,还可以选择最佳航线服务,以节省能源和航时,减少危险。 沿海港口是海洋运输船舶停泊、中转和装卸货物的场所,也是人们开发利用海洋空间的主要场所。港口一般有一个服务区域,即腹地,该区域的商品和货物通过这个港口向外扩散。为了完成运输任务,港口要有配套的设施,如码头、装卸设备等,还要有高效率的运作服务。在港口发展过程中,受内外因素的影响,港口的规模、服务功能和范围可能有所变化。例如,某些国家的政府为吸引船舶来本国港口中转,对港口实行特殊政策,将港口辟为自由贸易区、自由港等,不需或很少缴纳费用。 荷兰的鹿特丹很早就是世界贸易的中心。之后,鹿特丹港又通过开凿连通北海的运河,改善水运条件而持续发展。鹿特丹利用中转散装货物的机能,发展了农、矿产品加工业和造船工业(图3.21鹿特丹港口的土地利用)。中继贸易也带动了腹地近代工业的迅速发展。第二次世界大战以后,西欧各国经济复兴,鹿特丹成为欧洲联盟的大门,港湾和航空设施得到完善,港口的中转机能更加突出。现在,鹿特丹是世界最大的港口之一,腹地覆盖了欧盟的半数国家。 围海造陆 沿海地区人地矛盾激化,使人们将眼光投向大海。荷兰人从13世纪就开始围海造陆,目前,荷兰有 1/5的国土是从海中围起来的。围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径,但是它需要经过充分的科学论证,特别是做好以水利工程为中心的配套建设。 在近岸浅海水域用砂石、泥土和废料建造陆地,通过海堤、栈桥或者海底隧道与海岸连接,这种新建陆地称为人工岛。世界上一些沿海发达国家如日本、美国、法国、荷兰等都已建造了人工岛。其中以海上城市(图3.22日本神户人工岛)的规模最大、功能最齐全。兴建海上城市,工程和费用巨大,需要以强大的国力作基础。 澳门人多地少,有限的土地不足以满足发展居住、绿化、交通、工业、商业等的建设需要。澳门沿岸有许多淤积成的浅滩,有的在落潮时能露出水面,澳门人将它们视为良好的后备土地资源。 100多年来,澳门人利用填海造陆的办法使土地面积扩大了1倍(表3.2澳门历年土地面积的变化和图3.23澳门历年填海范围)。 海洋环境保护 海洋环境问题包括两个方面:一是海洋污染,即污染物进入海洋,超过海洋的自净能力;二是海洋生态破坏,即在各种人为因素和自然因素的影响下,海洋生态环境遭到破坏。 (一)海洋污染 海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海岸活动,例如倾倒废物和港口工程建设等,也向沿岸海域排入污染物。污染物进入海洋,污染海洋环境,危害海洋生物,甚至危及人类的健康。 工业生产过程中排出的废弃物是海洋污染物的主要来源,它们集中在大型港口和工业城市附近。1953-1970年,日本九州岛水俣湾发生的汞污染事件,就是因为工厂在生产有机产品过程中,排出含汞废物。这些有害物质流入海洋后,逐渐在鱼和贝类体内富集。最后导致100多人严重中毒,并先后死亡。 核电站和工厂排出的冷却水,水温较高,流入河口或海中时,往往给海洋生物带来影响。施入农田的杀虫剂随雨水流进河流,或者随土壤颗粒在河口附近淤积,最终进入海洋。偶发性的海上石油平台和油轮事故,引起石油渗漏和溢出,造成海洋污染。 (二)海洋生态破坏 除海洋污染外,人类的生产活动,例如工程建设和渔业生(围垦和滥捕等),以及自然环境的变化,例如全球变暖和海平面上升,都会使海洋生态环境遭到破坏和改变。人类对某些海洋生物的过度捕捞,导致海洋生物资源数量减少,质量降低,也使部分物种濒临灭绝。有些海岸工程建设和围海造田缺乏科学论证,破坏了海岸环境和海岸带生态系统。目前,海洋开发活动还缺乏综合的、长远的规划、综合效益比较差。 石油污染和监测防治 沿海工业生产和海运航线上的船舶,是石油污染的主要来源。因此,石油污染区域集中于沿海水域和海上航道沿线。由意外事故造成的石油泄漏,因为污染迹象明显,污染物集中,危害严重,因而倍受公众的关注,也是目前治理污染的重点。 为减少意外事故的发生,很多国家在试验新的原油装载方法。有些国家配备了除污船,用来清除港口水面垃圾和污油。 海洋权益和《联合国海洋法公约》 20世纪60年代以来,出现了世界性的开发海洋热潮。海洋科学和技术迅猛发展,成为当代新技术革命的重要领域之一。为适应国际海洋开发、保护和管理的新形势,国际社会经过20多年的努力,通过了《联合国海洋法公约》,并于1994年11月16日正式生效。海洋法公约的诞生,使国际海洋法律制度发生了重大变革。例如,长期争执不休的领海宽度问题得到了解决;国际海底及其资源确立为人类的共同继承财产。 根据《联合国海洋法公约》,全球144个沿海国家除拥有12海里领海权外,其管辖海域面积可外延到200海里,作为该国的专属经济区,享有勘探、开发、利用、保护、管理海床上覆水域及底土自然资源的主权。我国管辖海域面积为473万平方千米,约相当于我国陆地面积的二分之一,因此,加强海洋综合管理显得日益重要。 《联合国海洋法公约》的诞生,为建立国际法律新秩序迈出了重要一步。但是,因为《联合国海洋法公约》要兼顾各个国家的利益和要求,还有许多不完善和不明确之处。因此,在实施过程中,必然会产生一些新的矛盾和问题。例如,在封闭和半封闭的海域,周边国家主张的200海里专属经济区就有可能存在着重叠,还有一些岛屿主权争议和渔业资源分配等问题,这些都有可能成为相邻国家关系紧张,甚至引发国际冲突的新的因素。因此,相邻国家间管辖海域划界和海洋权益,要求有关国家本着友好协商的精神,予以公平合理的解决。 海水化学资源概况 海洋化学资源是指海水中所蕴含的可供人类利用的各种化学元素。海水的成分非常复杂,全球海洋的含盐量就达5亿亿吨,还含有大量非常稀有的元素,如金达500万吨,铀达42亿吨,所以海洋是地球上最大的矿产资源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提,目前,全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、食盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨,总产值达6亿多美元。水是生命之源,世界上缺水的地区愈来愈多,海水淡化已成为获得淡水资源重要的途径,所有这些都是海洋化学要研究的。 海洋生物资源 1、海洋生物资源量估计。海洋是生物资源宝库。据生物学家统计,海洋中约有20万种生物,其中已知鱼类约万种,甲壳类约2万种。许多海洋生物具有开发利用价值,为人类提供了丰富食物和其他资源。世界海洋浮游植物产量5000亿吨,折合成鱼类年生产量约6亿吨。假如以50%的资源量为可捕量,则世界海洋中鱼类可捕量约3亿吨。 2、海洋生物资源开发状况。开发海洋生物资源的主要产业是海洋渔业,另外还有少量海洋药用生物资源开发。1989年世界海洋渔业产量约8575万吨。1990年世界渔业总产量估计(正式统计数字尚未见报道)为1亿吨,其中海洋渔业产量也比1989年有所增长。其中,世界各大洋的渔业产量分别为:太平洋亿吨,大西洋亿吨,印度洋亿吨。 各国海洋渔业的发展水平差别很大。长期以来,日本和原苏联是渔业产量超过1000万吨的渔业大国。中国的渔业发展比较快,1990年渔业产量达到1200多万吨,成为第一渔业大国。美国、加拿大和欧洲的一些国家,以及南朝鲜和东南亚的某些国家,渔业也比较发达。 3、海洋生物资源开发潜力。世界大洋生物资源的开发潜力是很大的。如前述各国专家所估计的,世界海洋渔业资源的总可捕量在2-3亿吨之间,目前的实际捕捞量不足1亿吨。另外,药用和其他生物资源也有很大开发潜力。近年来,日本等国正在探索大洋深水区的生物资源开发问题,首先是进行资源调查,同时开发新的捕捞技术。据报道,过去被认为是海洋中的荒漠的大洋深水区,蕴藏着大量的中层鱼类资源,其中仅灯笼鱼的生物量就有9亿吨,每年可捕量可达5亿吨。南大洋磷虾资源年可捕量可达亿吨。另外,水深200?000m的区域也有许多其他经济鱼类,如长尾鳕科鱼类,深海鳕科鱼类,平头鱼科鱼类,以及金眼鲷、鲽鱼等,可捕量约3000万吨。 海洋矿藏资源概述 用“聚宝盆”来形容海洋资源是再确切不过的。单就她的矿产资源来说,其种类之繁多,含量之丰富,令人咋舌。在地球上已发现的百余种元素中,有80余种在海洋中存在,其中可提取的有60余种,这些丰富的矿产资源以不同的形式存在于海洋中:海水中的“液体矿床”;海底富集的固体矿床;从海底内部滚滚而来的油气资源。 海水中最普通的是盐,即氯化钠,是人类最早从海水中提出的矿物质之一。另外还有一种镁盐,它们是造成海水又咸又苦的主要原因。除了这两种外,还有钾盐、碘、溴等几十种稀有元素及硼、铷、钡等,它们一般在陆地上比较少,而且分布较分散,但又极具价值,对人类用处很大。 据估计海水中含有的黄金可达550万吨,银5500万吨,钡27亿吨,铀40亿吨,锌70亿吨,钼137亿吨,锂2470亿吨,钙560万亿吨,镁1767万亿吨等等。这些东西,大都是国防工农业生产及生活的必需品。例如镁是制造飞机快艇的材料,又可以做火箭的燃料及照明弹等,是金属中的“后起之秀”,而世界上目前有一半以上的镁来自海水。 海水是宝,海洋矿砂也是宝。海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂。它们都是在水深不超过几十米的海滩和浅海中的由矿物富集而具有工业价值的矿砂,是开采最方便的矿藏。从这些砂子中,可以淘出黄金,而且还能淘出比金子更有价值的金刚石、石英、钻石、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等,所以海洋矿砂成为增加矿产储量的最大的潜在资源之一,愈来愈受到人们的利用。 这种矿砂主要分布在浅海部分,而在那深海底处,更有着许多令人惊喜的发现:多金属结核锰结核就是其中最有经济价值的一种。它是1872-1876年英国一艘名为“挑战号”考察船在北大西洋的深海底处首次发现的。这些黑乎乎的,或者呈褐色的锰结核鹅卵团块,有的象土豆,有的象皮球,直径一般不超过20厘米,呈高度富集状态分布于300-6000米水深的大洋底表层沉积物上。 据估计整个大洋底锰结核的蕴藏量约3万亿吨,如果开采得当,它将是世界上一项取之不尽,用之不竭的宝贵资源。目前,锰结核矿成为世界许多国家的开发热点。在海洋这一表层矿产中,还有许多沉积物软泥,也是一种非同小可的矿产,含有丰富的金属元素和浮游生物残骸。例如覆盖一亿多平方公里的海底红粘土中,富含轴、铁、锰、锌、锢、银、金等,具有较大的经济价值。 近年来,科学家们在大洋底发现了33处“热液矿床”,是由海底热液成矿作用形成的块状硫化物多金属软泥及沉积物。这种热涂矿床主要形成于洋中脊,海底裂谷带中,热液通过热泉,间歇泉或喷气孔从海底排出,遇水变冷,加上周围环境中及酸碱度变化,使矿液中金属硫化物和铁锰氧化物沉淀,形成块状物质,堆积成矿丘。有的呈烟筒状,有的呈土堆状,有的呈地毯状从数吨到数千吨不等,是又一项极有开发前途的大洋矿产资源。 石油和天然气是遍及世界各大洲大陆架的矿产资源。石油可以说是海洋矿产资源中的“宠儿”,又被称为“黑色的金子”。据报告,1990年,全世界海上石油已探明储量达×1010吨,海上天然气已探明储量达×1013M3。油气加在一起的价值占了海洋中已知矿产物总产值的70%以上。 石油是“工业的血液”,然而目前全世界已开采石油640亿吨,石油的枯竭在所难免,从海湾战争可以看出石油的价值所在。所以人们转而求助的就是海洋石油资源。天然气是一种无色无味的气体,又称为沼气,成分主要是甲烷。由于含碳量极高,所以极易燃烧,放出大量热量。1000立方米天然气的热量,可相当于两吨半煤燃烧放出的势量。因此,天然气的价值在海洋中仅次于石油而位居第二。 海洋能源概述 浩瀚的大海,不仅蕴藏着丰富的矿产资源,更有真正意义上取之不尽,用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源,也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态,就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成任何污染。 潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来,到了11-12世纪,法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪,潮汐能的魅力达到了高峰,人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计,全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦,每年可发电12400万亿度。 今天,世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口,年供电量达亿度。一些专家断言,未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的,浮泛在全球潮汐之上的波浪。 波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。 波浪能是巨大的,一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高,一个波高5米,波长100米的海浪,在一米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量,由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。据计算,全球海洋的波浪能达700亿千瓦,可供开发利用的为20-30亿千瓦。每年发电量可达9-万亿度。 除了潮汐与波浪能,海流可以作出贡献,由于海流遍布大洋,纵横交错,川流不息,所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,在流经北欧时为1厘米长海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为亿千瓦。而且利用海流发电并不复杂。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业,当然也是冒险的事业。 把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能,又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质,海洋的体积又如此之大,所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射,另外还有地球内部向海水放出的热量;海水中放射性物质的放热;海流摩擦产生的热,以及其他天体的辐射能,但来自太阳辐射。因此,海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一,可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪,直到1926年,他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。 此外,在江河入海口,淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦,其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。 由此可见,海洋中蕴藏着巨大的能量,只要海水不枯竭,其能量就生生不息。作为新能源,海洋能源已吸引了越来越多的人们的兴趣。
1、论文格式的论文题目:(下附署名)要求准确、简练、醒目、新颖。 2、论文格式的目录 目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录) 3、论文格式的内容提要: 是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。 4、论文格式的关键词或主题词 关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作计算机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。 主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题分析,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。(参见《汉语主题词表》和《世界汉语主题词表》)。 5、论文格式的论文正文: (1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。 〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容: a.提出问题-论点; b.分析问题-论据和论证; c.解决问题-论证方法与步骤; d.结论。 6、论文格式的参考文献 一篇论文的参考文献是将论文在研究和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。 中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期) 英文:作者--标题--出版物信息 所列参考文献的要求是: (1)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。 (2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。城市水资源可持续利用的方针与对策 摘要:现实情况表明,水资源短缺已越来越成为我国发展的制约因素,另一方面我国在水资源开发利用上还有一定的潜力;如果不尽快把解决水资源短缺的问题全面地提到议事日程上来,我国许多地区特别是城市将面临水危机的严重威胁。这方面,党和政府的方针应是:以节水为先、治污为本、多渠道开源,这是关系到我国社会经济可持续发展的大计。为了进一步贯彻落实上述方针,根据我国城市与节水存在的问题,应采取相应对策及关键技术。 关键词:城市水资源 可持续利用 方针与对策 现实情况表明,水资源短缺已越来越成为我国社会经济发展的制约因素,另一方面我国在水资源开发利用上还有一定的潜力;如果不尽快把解决水资源短缺的问题全面地提到议事日程上来,我国许多地区特别是城市将面临水危机的严重威胁。这方面,党和政府的方针应是:以节水为先、治污为本、多渠道开源,这是关系到我国社会经济可持续发展的大计。为了进一步贯彻落实上述方针,根据我国城市与工业节水存在的问题,应采取相应对策及关键技术。 1对策 把节约用水放在解决我国城市水资源问题的优先地位,并作为一项国策,大力加强节水宣传,增强全民节水意识以节水为先,即将节水作为解决城市水资源问题的基本出发点和首要对策。从水资源可持续利用高度看,节约用水是一项具有战略意义的长期任务,应通过坚持不懈的节水宣传教育,在全民中树立对水资源的忧患意识,使节水成为全民行动和社会风尚,使我国逐步成为节水型社会的国度,其潜在作用是深远的。 应特别注重对儿童和青少年的节水教育,开展多种形式生动活泼的宣传教育活动。 加强全国城市与工业节水工作统一领导与城市与工业节水是一项涉及面广、情况复杂、政策性与技术性极强的工作,应实行在全国水资源主管部门统一领导下的各有关与行业主管部门分工负责的。以克服目前存在的政出多门、管理松驰、无序状态,使节水工作纳入科学的、以全局利益为重的统一协调的管理轨道。 全面制定和实施城市与工业节水规划与计划在科学分析评价全国、各地区和城市水资源条件与用水(节水)状况的基础上,结合社会经济发展要求、城市和工业生产用水特点,自上而下地制定全国及各地区的城市与工业近远期节水规划。规划应明确水资源供需平衡情况、节水目标、节水指标、节水计划与措施。更为重要的是应将节水规划纳入相应的国民经济规划或经济建设发展计划、分步实施。节水规划目标或计划指标应列入相应国民经济序列,定期审查公布。 加强立法,统一制定有关节约用水的、法令和条例规定等,建立相应的节水技术法规体系依法治水管水,是依法治国的重要组成部分。节水的统一立法,是改变目前“多龙治水”、政出多门而又无法可依、管理松驰的无序的状态,将节水工作纳入法制轨道的重要步骤。随节水工作的深入发展,原有技术法规在数量和技术上已日显不足,为此须从我国国情、城市与工业行业实际情况和节水实践经验出发,制定一系列有关节水的技术法规体系,包括标准、规范、规程、方法、指标、规定等,使之与节约用水的有关法律、法令和条例等配套实施,以便将节水工作纳入科学化、制度化的轨道。其中至少应包括:(1)基础性节水技术法规,如名词术语定义,节水考核指标定义、计算方法,节水指标体系等;(2)节水统计数据与考核指标的上报、审核规程及分析评价制度;(3)水量平衡测试方法、规程;(4)企业用水合理化分析评价方法及实施办法;(5)循环用水和冷却塔使用管理规定;(6)城市与工业废水回用(包括中水回用)规定;(7)冷却塔、循环冷却水系统及废水回用(包括中水回用)系统水质指标;(8)节水装置、器具使用规定;节水装置、器具质量审查标准、方法及审查办法。 水资源化,建立科学合理的水费体制水资源市场化是推动节水工作最直接、最有效、最便捷的对策之一。水资源是国有资源,但从市场经济观点看,作为一种特殊商品,应有偿使用。为此应改变传统计划经济用水模式与状态,发挥经济杠杆的作用。其关键是,建立科学合理的城市与工业水费体制,以促进水资源的合理开发与利用。水费体制的建立是水资源市场化的核心,应兼顾水的经济、与社会效益。水费体制包括水费类别、标准(基准)系列及收费制度。应改变目前简单化的水费类别、比较单一的水费标准,建立各种水费类别与标准,全面推行浮动、累进收费制度。水费体制的建立,应在国家有关领导部门统一领导下有计划地逐步推行,应采取系统优化与社会公平原则,应考虑不同地区及其城市的水资源特点,应有利于提高城市供水部门的自我发展能力,促进城市供水事业的发展、水资源利用和水污染防治的良性循环。水费体制的建立是一项社会性、政策性、技术性极强的综合性课题,应专门立项研究。 在工业节水中,研究引入节水机制——激励机制与制约机制目前,在我国绝大多数工业生产中用水成本不及1%,因此在经济杠杆尚不能充分发挥作用之前,在工业节水中引入节水机制具有特殊重要意义。对生产者运用节水鼓励性对策,以激励其节水积极性和创造性,增强其节水的主人翁观念;对生产管理者,通过运用经济杠杆和实行节水计划目标责任制等,以加强约束。这样,可以补充用水(节水)计划管理的不足。工业节水的激励机制和制约机制具有丰富而深刻的内涵,应作为节水管理科学课题,加强研究。 提高工业用水效率提高用水效率是工业节水的核心。从广义上讲,它体现了从提高用水系统的重复利用率、企业改革、发展生产经济规模、生产工艺技术进步、到实行清洁生产和科学管理等所产生的全部节水效果。因此,提高工业用水效率是一项涉及面广、科学技术性强和影响深远的系统工程。它与一个国家经济发展水平的提高同步,不可能一蹴而就。从总体上讲,提高工业用水效率,近期应侧重于系统节水和管理节水,以后应逐步把节水工作的重点转向工艺节水。有关技术措施后述。 鼓励和提倡利用城市污水(处理回用水,包括中水)、其它低质水和海水回用水、低质水和海水的利用,均会在不同程度上受到水质、可利用范围、地点或地域等客观条件的限制,应因地制宜地判别其适宜的技术经济条件,解决好有关技术、经济、政策、管理以至社会问题,应在取得经验的基础上逐步推行。 控制污(废)水对水环境的污染,改善水源水质 以科技为先导,加大城市与工业节水的科技与资金投入城市与工业节水具有丰富的科技内涵。从发展观点看,不加强节水的科技导向和投入,将难以推动节水工作向深入持续方向发展。另一方面,单纯依靠目前节水技术力量也难以承受日益复杂的综合性很强的节水任务。因此,必须提高节水人员素质,加强科学技术力量的横向联合,此外必须加大节水资金投入,注重节水技术经济分析,以提高节水经济效益。上述各项对策是互相关联的整体,采取这些对策是我国城市与工业集约化发展的必由之路。 ;2 关键技术 加强节水技术基础工作技术基础工作薄弱,至今仍是全国、各城市和工业节水系统的突出问题,而加强节水技术基础工作又是作好城市与工业节水工作不可逾越的首当其冲的重要环节。其主要内容有:(1)提高节水基础数据质量节水基础数据直接关系到节水统计、分析、评价是否正确和判断的准确性。这方面须迫切解决的问题是: · 按“国民经济行业分类标准”和相关统计口径,严格进行节水统计中的行业分类; · 统一节水名词术语、节水考核指标、指标计量单位与计算方法; · 通过统一的、上报、汇总和审核,确保统计资料的正确性、完整性和连贯性; · 分析、筛选、审定各水平年(1985、1990、1995、2000年)的基本节水考核指标数据与节水水平。 (2)建立较完整的基础数据库 其中应包括有关水资源开采利用数据、相关宏观指标、城市和行业生产经济技术指标、用水节水统计数据、节水考核指标等,使资源共享。 (3)建立各城市、各工业行业和企业的用水、冷却水、回用水系统技术资料库、冷却塔技术资料库。 完善并加强水量平衡测试工作,开展企业用水合理化分析水量平衡测试是开展企业节水工作的基础。原来的水量平衡测试成果已逐渐失去实际应用价值,应在新方法和规程下定期开展水量平衡测试工作,并切实进行用水合理化分析,判定实际用水效率与节水潜力,为开展企业节水工作提供科学依据。 提高冷却水循环利用率和冷却效率提高冷却水循环利用率和冷却效率是系统节水的主要途径。 应根据有关法规对冷却水循环系统和冷却塔实行科学监督,以提高冷却水循环利用率和冷却效率。按文献规定目标,我国各类城市的有关指标如表1所示。我国各类城市冷却水系统效率指标 表1 指标 Pr(%) Pcy 冷却效率(%) 浓缩倍数 城市类别 2000 2010 一 75 85 85~90 95~97 65~75 75~80 ~ ~ 二 70 80 80~85 92~95 55~65 6~75 ~ ~ 三 65 75 ≥80 ≥90 ≥55 ≥60 ~ ~ 注:城市类别:一类为直辖市、开放城市、重点城市;二类为省会城市,日供水量大于40×104m3/d的城市;三类为其余城市为实现上述目标,须采取的主要技术措施有: · 扩大冷却水循环利用范围,这对大量的小型企业尤为重要; · 关停或改造一批质量或性能不合格的冷却塔; · 开发、推广使用新型、高效(冷却效率>65%、吹散损失<~)、低噪音(<50 dB)冷却塔; · 推行循环冷却水处理,提高冷却水处理率,这是提高冷却效率和浓缩倍的关键; · 全面监测不同地区不同季节冷却塔运行情况,加强运行管理; · 研究开发适合于不同水质条件、气象条件下的水质稳定、杀生和旁流处理技术——处理方法、设备与水处理剂,并分析确定其优化运行技术经济条件; · 研究推广冷却水系统(包括空调系统)的清洗技术,提高冷却效率; · 研究运用高效热交换器及其优化组合技术。 因地制宜地研究推广各种节约循环冷却水量的其它技术如空气冷却、汽化冷却、人工制冷冷却、大气冷源技术和物料换热技术。这些技术在一定条件下可大量减少冷却水量或不用水冷却,具有良好的应用前景。 提高废水回用率对于工业企业,废水回用是仅次于冷却水循环利用的另一个主要节水途径。 目前我国废水回用总水量不过5×108 m3/a,实际回用率很低,为此应采取以下技术措施: · 提高工业废水的回用范围,例如将其用作冷却补给水、锅炉补给水、空调除尘水、洗涤水、清洗水、冲渣(灰)水、熄火降温水和厂区部分生活杂用水等。从一定意义上讲,在工业企业内部进行废水回用比外部污水回用经济可行。 · 研究开发一系列经济实用的工业废水或其它废弃资源的减污排放、处理回收或回用技术。 · 研究开发经济适用、高效的中小型工业废水处理装置,特别是含油、重金属、有毒物质和高浓度有机污染物的废水处理装置,提高这些废水的回用量,以减少污染负荷。 · 研究开发工业回用水系统水质稳定、杀生技术。 · 对工业回用水系统的运行情况实行监控,加强运行管理。 · 扩大城市污(废)水处理回用规模和范围。 扩大城市污(废)水处理回用范围和规模的关键技术措施是: · 结合不同地区和城市的具体情况,进行城市污(废)水回用的技术经济条件分析,确定污(废)水直接回用的范围和规模,作为制定污水回用发展规划的依据; · 制定不同回用水水质标准,研究确定回用水(特别是与人体接触的回用水)安全评价方法;· 研究开发适用于不同地区和条件的适用经济的污(废)水处理特别是深度处理技术及装备;· 研究、推广安全可靠的中水处理技术和设施;· 研究、建立城市、小区和物的分质供水系统,其中城市分质供水系统应与工业企业、市政设施与灌溉分质供水系统相配套; · 污(废)水回用系统的监管技术措施。 从我国城市与工业废水回用发展情况看,除受到废水处理率(包括合格率目前二级生化处理i<)低和一些客观条件限制外,归根到底将受到经济条件的限制,估计回用率的年递增率会远低于20%。在考虑废水回用时,应考虑对人体健康和生产的影响。 扩大海水、低质水可利用范围,建立各类分质供水系统据估计,我国1995年海水利用总量约为100×108 m3/a,2010年预计达350×108 m3/a,后者还远低于目前日本、美国海水利用水量。为此,要研究经济、有效、安全可靠的海水利用技术,如管路、冷却系统防腐、海生物防治、水质稳定技术及海水淡化技术。应积极研究开发海水循环冷却专用技术以取代海水直流冷却系统,同时应加强相应专门技术研究,如专用水质稳定剂、海水冷却塔等。此外,应开展海水冲厕污水处置问题的研究。 开展工业生产工艺节水技术研究近期可结合工业企业改革、结构调整和技术改造,加快工艺节水步伐。从长远考虑,应注重下列因素对工业节水的影响:(1)经济规模与劳动生产率的提高; (2)生产工艺方法、技术、流程与装备的发展进步; (3)原料路线与政策的改进或改变; (4)清洁生产技术的实施; (5)工业生产的科学管理水平提高; (6)因素变化。 以上因素都可对工业生产用水情况产生深远影响,而且从发展趋势看绝大多数因素的变化都会在不同程度上不断地促进水资源合理利用,减少水污染,致使单位产品(或产值)用水量、取水量逐渐减小,使水环境得以改善。对此,应按行业开展专门研究。 研究开发性能优良的节水器具采用节水器具,一般可节水10%~30%。我国目前节水器具多处于低水平、盲目、重复研制开发状态,近10年来几无进展,质量低劣,因此有必要有组织地进行研究开发,其重点是应用范围广、使用频繁、易造成浪费的用水器具。例如,开发推广小容量(6 L)或无“介质”的成套卫生洁具、限压节流水龙头、延时自闭水龙头、冷热水洗浴水龙头等。应坚持对节水器具的基本要求。 加强对重要节水问题的技术经济分析、研究,提高节水工作水平和节水效益节约用水是关系到资源、环境、人民生活和经济的大事,属跨行业(专业)的综合技术领域。很多节水问题的决择,都须从技术、经济、社会以至政策等方面权衡利弊、得失,而技术经济方法则是在这类问题的多方案比较中取得最佳效果的重要方法和手段。当前,对下列有关节水问题的分析研究具有普遍意义,例如:· 地区或城市范围内,水资源的优化配置;· 地区或城市在长距离调水与节约用水之间的权衡;· 地区或城市节水潜力分析、节水目标的确立、节水基本对策的制定及其定量评价;· 城市节水规划的制定;· 地区、城市或企业范围,循环用水、污(废)水回用及低质水或海水利用中的利弊权衡;· 循环冷却水系统状态优化控制;· 污(废)水回用方式——直接回用与间接回用的选择与协调;· 污(废)水直接回用范围规模与水质指标;· 城市群污(废)水回用与流域污染控制技术分析;· 城市水费体制(水价)研究;· 节约用水技术经济分析方法本身的理论与实践研究
微咸水、生活污水和暴雨洪水被称作边缘水,是人类未来的新水源。以色列很早就重视边缘水的利用,他是世界上最早开发利用微咸水的国家之一。该国通过先进技术把地下咸水淡化为Cl-低于400毫克/升的微咸水,并探索出一套成功使用微咸水灌溉的路子。他们采用先进的喷灌、滴灌和夜间灌水措施,让棉花、小麦与苜蓿这些对土壤盐分有不同要求的作物轮作,建设排水系统,利用雨季降水洗盐,使土壤盐分保持了周年平衡,防止了次生盐碱化。为了利用暴雨洪水,防止弃水,该国在北部年降水量200毫米~400毫米的丘陵区的每个可集水的小峡谷都兴建了小型水库,用于局部灌溉。在年降水量200毫米以下的干旱农作区,采用地面喷洒化学物质阻止水分下渗,增加小雨的地表径流,使有限的降水集中流入农田。在大田,他们还实行作物残茬留田集水,增加了土壤的水分含量。以色列在利用微咸水的同时,还在内格夫沙漠南部兴建了海水淡化厂,采用闪蒸法获取淡水,同时,又在对海水蒸发处理时发电,一举两得。
21世纪的朝阳产业--海水淡化一.全球水危机 21世纪将是水的世纪。20世纪初,国际上就有"19世纪争煤、20世纪争石油、21世纪争水"的说法,第47届联合国大会更是将每年的3月22日定为"世界水日",号召世界各国对全球普遍存在的淡水资源紧缺问题引起高度警觉。 从全球范围来看,根据联合国统计,全球淡水消耗量20世纪初以来增加了约6-7倍,比人口增长速度高2倍,全球目前有14亿人缺乏安全清洁的饮用水,即平均每5人中便有1人缺水。估计到2025年,全世界将有近1/3的人口(23亿)缺水,波及的国家和地区达40多个,中国是其中之一。中国被联合国认定为世界上13个最贫水的国家之一。我国淡水资源总量名列世界第六,但人均占有量仅为世界平均值的 l/4,位居世界第109位,而且水资源在时间和地区分布上很不均衡,有10个省、市、自治区的水资源已经低于起码的生存线,那里的人均水资源拥有量不足500立方米。目前我国有300个城市缺水,其中110个城市严重缺水,他们主要分布在华北、东北、西北和沿海地区,水已经成为这些地区经济发展的瓶颈。2010年后,我国将进入严重缺水期,有专家估计,2030年前中国的缺水量将达到600亿立方米。因此,为保证我国经济的可持续发展,淡水资源问题的解决已迫在眉睫。二.解决水危机的途径--海水淡化 地球表面的2/3被水覆盖,可谓水资源极为丰富,但地球上水的总储量中97%是咸水(包括海水和苦咸水),在余下的3%的淡水中,又有77%是人类难以利用的两极冰盖、冰川、冰雪。人类实际可利用的淡水只占全球水总量的,而且大部分属于不可再生的枯竭性地下水。 解决淡水紧缺问题有很多途径,核心原则是"开源节流",地表水资源较丰富地区,可建蓄水工程;地表水资源贫乏地区,可实施跨流域调水;海水和苦咸水淡化;此外还有废水利用、治理水污染、节约用水等。 "开源"方面,在我国,地下取水已受到越来越多的限制,为此几十年来兴建了一批大型蓄水工程和跨流域调水,并大力提倡和推动污水回用和水的再利用。但兴建新的蓄调水工程,投资比过去大大增加,而跨流域引水则随着调水距离越来越远,调水成本越来越高,加上被引水地区的环境危害和间接经济影响以及引水的质量问题,远距离调水的传统办法正受到越来越多的质疑。而最为关键的是,这些措施并没有从根本上增加淡水资源的总量,我国淡水紧缺的问题依然十分严峻。 我国海岸线的总长为32647公里,被列为海洋大国,而且沿海和中西部地区拥有极为丰富的地下苦咸水资源,在地下取水和跨区域调水受到越来越多的条件限制的情况下,开发利用海水和苦咸水资源,进行海水(苦咸水)淡化就成为开源节流、解决我国淡水紧缺的一条有效的重要战略途径。而且,发展海水(苦咸水)淡化技术,向大海要淡水也已经成为当今世界各国的共识。三.海水淡化技术及发展1. 海水淡化方法 海水淡化,亦称海水脱盐,是通过装置和设备除去海水中盐分并获得淡水的工艺过程。海水淡化的方法可分为蒸馏法和膜法。 海水淡化的蒸馏法主要有:多级闪蒸(MSF)、低温多效(LT-MED) 和压汽蒸馏(MVC)三种技术。前两种技术主要采用蒸汽作热源,多与电厂结合、抽取透平的乏汽制造蒸馏水。压汽蒸馏技术是 利用热泵蒸发技术,它仅使用电能,应用对象主要是没有热源的岛屿地区。膜法主要指反渗透(RO)技术,它利用半透膜,在压力下允许水透过而使盐分和杂质截留的技术。 海水淡化是当今世界竞相研究的高新技术,美、法、日、以色列等国的技术已经非常发达,而且已形成海水淡化产业。我国的海水淡化技术研究始于50年代,经过40多年的发展,也培养和锻炼了自己的海水淡化专门人才,组建了一些专门科研开发机构,在蒸馏淡化、反渗透两大技术领域,经过几个五年计划的攻关,多项工程的实践,已具有较丰富的经验。但由于人们对海水淡化的认识不完全,国家经费投入少,使这项技术不能得到很快地发展。2.海水淡化的能耗与成本 在海水淡化技术已成熟的今天,经济性是决定其广泛应用的重要因素。在国内,"成本和投资费用过高",一直被视为是海水淡化难以大胆使用的主要问题,但实际上这是一个"认识"问题。 目前世界上常用的淡水取用方式主要有地下取水、远程调水和海水(苦咸水)淡化三种。开采地下水作为一个重要的开源措施,工程量小、成本低,这是很吸引人的优点,但地下取水受资源条件限制很大,而且许多地区多年来由于过度开采地下水,已形成地下漏斗,造成房屋倾斜,甚至导致了海水倒灌等环境危害,地下水的开采已经受到制约。 远程调水,目前并没有把工程投资费用以及被引水地区的间接经济损失计算在内,仅以日常运行费用、管理费计算其成本,这与真正成本相差很大。其实引水工程,除了巨额的投资之外,还要占用大量耕地,还存在被引水地区的环境危害等问题。如引黄济青(岛)工程,占地达万亩,还会造成黄河断流、植被破坏等生态环境问题,而生态环境的破坏在经济上是难以估量的。80年代实施的引滦入津工程,时至今日每立方米成本仍达元左右,距离天津市民的用水价元有元的政府补贴。专家预测,南水北调工程实施后,长江水流到北京,按现行不变成本计算,综合成本在5元/立方米以上,甚至有专家预测每立方米将达20元。美国有资料认为,远程调水超过40公里,成本将超过海水淡化。 对于海水淡化,能耗是直接决定其成本高低的关键。40多年来,随着技术的提高,海水淡化的能耗指标降低了90%左右(从降到 kwh/m3),成本随之大为降低。目前我国海水淡化的成本已经降至4-7元/立方米,苦咸水淡化的成本则降至2-4元/立方米,如天津大港电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右,河北省沧州市的苦咸水淡化成本为元/立方米左右。如果进一步综合利用,把淡化后的浓盐水用来制盐和提取化学物质等,则其淡化成本还可以大大降低。至于某些生产性的工艺用水,如电厂锅炉用水,由于对水质要求较高,需由自来水进行再处理,此时其综合成本将大大高于海水淡化的一次性处理成本。可见,如果抛开政府补贴等政策性因素而单从经济技术方面分析,海水淡化尤其是苦咸水淡化的单位成本实际上是很有竞争力的。转贴于 中国论文下载中心
浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文
在日常学习和工作生活中,大家都不可避免地要接触到论文吧,借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。如何写一篇有思想、有文采的论文呢?以下是我为大家整理的浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文,希望对大家有所帮助。
论文摘要:纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的新型压力驱动膜分离技术。本文介绍了纳滤技术的分离特点,较全面的论述了纳滤在废水处理、饮用水生产、生化医疗和食品工业、饮料行业等方面的应用,并指出纳滤技术在应用过程中存在的问题及今后的发展方向。
论文关键词:纳滤;分离特点;水处理
1 引言
膜分离技术是近年来发展迅速,应用广泛的高新技术。与传统的分离技术相比,具有分离效率高、无相变、无化学反应、体积小、能耗低和操作方便等优点。纳滤作为膜分离技术中的一种,是介于超滤和反渗透之间的孔径接近于1mm的新型压力驱动膜技术。它既能截留透过超滤膜的小分子有机物和多价盐离子,又能透析被反渗透所截留的无机盐。基于它自身独特的性能使它在许多领域具有其它膜技术无法替代的地位,因此纳滤成为目前国内外膜分离领域研究的热点之一。
2 纳滤技术的特点
纳滤膜的分离特点纳滤膜在截留性能方面有两个特点:
(1)截留相对分子质量(MWCO)在200-1000之间,适宜于分离相对分子质量在200以上,大小约为1nm的溶解组分;
(2)具有离子选择性。由于膜表面或膜材料中常带有荷电基团,这些基团通过静电作用可产生Donnan效应,从而实现不同价态离子的分离,故有时纳滤也被称为“选择性反渗透”。
纳滤膜实际应用过程中的特点纳滤膜在实际的应用过程中有三个特点:
(1)操作压力低,一般在之间。由于操作压力较低,对设备要求较低。因此,基建费用和运行费用低,便于运行管理;
(2)在处理过程中不需添加化学试剂,也不引起二次污染;
(3)可分离回收有用物质,实现工业废水的资源化和回用,进一步降低处理成本。
3 纳滤技术的应用
纳滤膜由于截留的分子量介于超滤与反渗透之间,同时还存在Donnan效应,所以对低分子量有机物和盐的分离有很好的效果。另外,纳滤膜还具有不影响分离物质生物活性、节能、无公害等特点,因此纳滤在国内外废水处理领域、饮用水生产领域、生化医疗领域、食品工业和饮料行业等得到越来越广泛的应用。
废水处理领域
造纸废水
造纸废水主要来之造纸过程中纸浆的大量冲洗,采用纳滤膜替代传统的吸收和电化学处理法能更有效地去除深色木质素和纸浆漂白过程中产生的氯化木质素。Nuortila-Jokinen等在实验室,用平板纳滤膜NF45处理经浮选和过滤预处理后的造纸废水。
45纳滤膜处理造纸废水的效果项目COD(mg/L)硫酸根(mg/L)总固体(mg/L)无机物(mg/L)进水出水Manttarri等开发了造纸厂水循环系统,发现与超滤法处理过程比较,采用纳滤技术处理后得到的水不但透明、无色、不含阴离子废物,而且将透过水的COD、总硫和无机盐含量的去除由超滤法的50%-60%提高到80%以上。
垃圾渗滤液
垃圾渗滤液的处理一直是世界性难题。目前,主要采用为厌氧好氧等生物处理法,但中后期渗滤液中含有很高浓度的溶解有机质,其中75%为可生化性差的腐植酸和富里酸(平均分子量1000Da),导致生化法出水难以达标排放。与生化法相比,膜分离技术受原水水质的变化影响小,在这种难降解废水的处理中具有明显的优势。张亚军等介绍了纳滤膜技术在柳州垃圾填埋场渗沥液处理工程中的应用,纳滤系统经过近两年的稳定运行表明,垃圾渗沥液经过生化处理后经砂滤、保安滤器等预处理,再经过纳滤膜系统处理,使85%-90%的透过液达标排放,仅10%-15%的浓缩污液和泥浆返回垃圾池,这项工艺较好地解决了垃圾填埋场渗沥液的二次污染问题。Zouboulis等利用振动剪切增强单元增强膜的传质,用NF可以达到对渗滤液中总腐殖酸类物质97%的去除效果。可见纳滤技术处理垃圾渗滤液是可行的,并具有较反渗透处理能耗低的优势。
纺织印染废水
纺织印染厂在对织物进行煮漂和染色后,需使用大量的清水对织物进行冲洗,产生的废水中会含有大量的盐、染料、表面活性剂、洗涤剂等各种污染物,导致印染废水成为较难处理的工业废水之一。不过随着膜分离技术的发展,纳滤膜技术已在纺织印染工业中得到了成功的运用。等使用纳滤膜处理高无机盐含量的纺织染色废水,在操作压力为500kPa条件下,通量可以达到很高,而且染料的截留率超过98%,因此,可以实现废水的回收利用。Bruggen等采用了UTC-60、NF70和NTR7450三种纳滤膜对两种活性染料的染色废水进行了试验,结果都表明,直接应用纳滤工艺不但可以进行染料的提纯,而且纳滤出水可循环使用。何毅等考察了醋酸纤维素纳滤膜对染料溶液的分离性能,结果表明,纳滤膜对染料有很好的分离效果,分离性能是由膜、溶液和溶质三者共同决定的。
冶金工业废水
在金属的加工和合金生产废水中,含有相当高的重金属离子。为了使废水符合排放标准,一般是将这些重金属离子生成氢氧化物沉淀除去。如果采用采用纳滤膜技术处理,不仅可以回收90%以上的废水,而且可使重金属离子浓缩10倍,浓缩后的重金属具有回收利用价值。
傅前君采用纳滤对含Cu2+废水进行试验研究,NF90膜对含CuSO4的废液截留效果很好,Cu离子的截留率都在99%以上,出水铜离子质量浓度低于,可以达标排放或回用于镀件漂洗;浓水经进一步浓缩后也可回用。等对纳滤分离铬酸盐进行了研究,结果表明使用 TFC-S系列纳滤膜替代常规方法去除溶液中的Cr(Ⅵ)是可行的。但是,膜对Cr(Ⅵ)的截留率与溶液中的离子强度和pH密切相关,在pH=8时,截留率超过80%。由此可见,纳滤作为一种处理含Cr(Ⅵ)废水的方法是非常有应用前景的。
饮用水的生产领域
地下水软化
采用纳滤膜法软化地下水具有无污泥、不需再生、能除去水中大部分悬浮物及有机物、操作简便和占地省等诸多特点,因此在欧美发达国家已经非常普遍。
纳滤膜法软化地下水工艺流程等用不同类型的NF膜软化处理地下水,结果表明NF膜对多价离子的截留率高达90%以上,而对单价离子却只有60%-70%。张显球等采用NF90和NF270两种纳滤膜对南京某自来水进行软化处理,结果表明在较宽的操作压力()和温度(15-30℃)范围内,两种膜的产水总硬度分别在及以下。
等分别使用NF与活性炭-臭氧工艺对地下水进行软化处理,尽管两种方法都能取得较好的分离效果,但是从处理效果和环保的角度考虑,使用纳滤的方法更胜一筹。
饮用水净化
纳滤能有效的截留二价离子,较完全的去除病原体、水中加氯消毒副产物三卤甲烷中间体、痕量的除草剂、杀虫剂残余物、重金属、天然有机物等,十分适用于饮用水的深度处理。VedatUyak等人和Rubia等人均比较了采用不同的膜技术除去饮用水中的天然有机物质和三卤甲烷,结果表明纳滤是目前最有效技术之一。等采用NF膜和RO膜法去除地下水中的药物成分。结果表明,NF膜和RO膜拥有很好的截留性能,对所有药物的截留率均>85%,对有害物质如对乙酰氨基酚截留率为48%-73%,吉非贝齐为50%-70%,甲芬那酸为30%-50%。巴黎Mery-Sur-Oise饮用水处理厂在臭氧+活性炭处理河水不能满足饮用水(TOC的浓度<2mg/L)标准的要求下,采用纳滤对饮用水进行深度处理,取得了很好的效果。
海水淡化
目前,海水淡化已经成为解决我国沿海地区和世界上许多国家水资源短缺的重要手段之一。但如何高效经济的除去海水的高硬度、浊度和总固溶物(TDS)是制约海水淡化的瓶颈。
随着膜技术的不断发展,孔径介于反渗透和超滤之间、具有荷电性质的纳滤膜在海水软化方面的优势愈来愈得到人们的`关注。苏保卫等采用NF作为海水淡化的预处理工艺。试验结果表明,该法可以大幅度降低进料水的硬度、浊度和TDS含量,解决传统海水淡化过程中存在的结垢污染等许多问题。 等用纳滤作为海水淡化的预处理进行了一系列的研究工作,在研究过程中发现,纳滤膜能够有效的降低硬度、微生物和浊度。在22bar的压力下NF对 Ca2+,Mg2+,SO42-,HCO3-,以及总硬度的去除率分别为,,,和。NF出水完全能够满足海水反渗透(SWRO)或多级闪蒸(MSF)的进水要求,使得SWRO和MSF的水回收率分别达到70%和80%。将NF膜作为海水淡化预处理的优点有:(1)通过除去浊度和细菌,阻止SWRF的膜污染;(2)通过去除硬度离子,阻止SWRF和MSF的比例缩放;(3)通过减少海水中大约30%- 60%的TDS,使得运行SWRF所需操作压力较低。
生化医疗领域
生化工程
将纳滤膜技术应用于生化工程,可以将相对分子质量低的物质(如类固醇、维生素、抗生素和氨基酸等)从其他反应物中分离出来,进行澄清和精制,并且成功的应用于VB12的回收和浓缩,以及红霉素、金霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程,苏保卫等采用DL和DK纳滤膜进行纳滤浓缩克林霉素磷酸酯(CLP)乙醇水溶液的研究。实验结果表明,DL纳滤膜可将CLP乙醇水溶液由40g/L浓缩至90g/L,适宜的操作压力为,温度为 40-50℃。李洁妹等采用超滤+纳滤双膜技术对林可霉素发酵液进行提纯和浓缩,通过对不同材料的纳滤膜的筛选结果表明,NF-20在膜通量和林可霉素回收率、杂质去除等方面优于其它的膜,为最佳选择。
医药工业
纳滤膜分离效率高、节能、不破坏产品结构等特点使其在医药产品的生产中也得到了日益广泛的应用。日本的Kazuhito Yamaguchi等人研究了用纳滤膜技术除去血浆制造中所产生的传染性有毒物质(HPVB19),结果表明中空纤维膜BMM20和BMM15可以完全除去病毒和大小在20nm左右的微粒,纳滤膜可完全过滤掉其中的HPVB19病毒。徐为中等人采用超滤、纳滤技术浓缩家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗,建立家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗浓缩工艺。家兔产气荚膜梭菌(A)型超滤、纳滤浓缩疫苗的保护率达100%,而传统铝胶疫苗对照组的保护率平均为。何旭敏等采用的超滤与纳滤组合技术改造6-APA的原有生产工艺,使6-APA的平均mol收率由85%提高到90%以上,采用纳滤浓缩裂解液来提高6- APA结晶浓度,不仅降低了溶媒消耗,而且使结晶母液中的6-APA损失减少,从而提高了成品的收率(表2)。由此可见,随着膜技术的不断发展,纳滤将成为医药工业生产中一种高效的分离技术。
食品工业、饮料行业
在食品工业和饮料行业中,纳滤主要用来对加工过程中的料液进行浓缩、脱盐、调味、脱色和去除杂质。
低聚糖的处理
功能性低聚糖由于可以降低血脂、抗衰老和抗癌等多种生理功能而倍受关注。低聚糖与蔗糖的分子量相差很小,分离很困难。通常采用高效液相色谱法分离,但此法处理量小,耗资大。采用纳滤膜技术来处理可以达到高效液相分离法同样的效果,并大大降低操作成本。
俞三传等对低聚糖进行纳滤浓缩实验研究,结果表明,纳滤可实现对多糖溶液的浓缩。李炜怡等对蔗果低聚糖进行纳滤提纯实验,结果证明纳滤对蔗果低聚糖体系具有很好的分离效果,提纯过程中可得到纯度在90%以上的蔗果低聚糖产品。袁其朋等采用超滤、纳滤组合工艺对大豆乳清废水进行了处理实验。经超滤处理后的乳清废液,再经纳滤浓缩10倍后,浓缩液中总糖约有77%被截留,其中功能性地聚糖水苏糖和棉子糖的截留率高达95%以上,浓缩液中总糖质量分数达 ,再经活性炭脱色和离子交换脱盐及真空浓缩,即可得到透明状的大豆低聚糖糖浆。该法的优点在于既解决了废水的排放问题,同时又通过回收利用增加了经济效益。
果汁的高浓度浓
缩果汁浓缩传统上使用蒸馏法或冷冻法浓缩,但这些方法会造成果汁风味和芳香成分的散失,不仅消耗大量的能源,而且还得不到令人满意的成品。相比之下,纳滤膜浓缩技术具有节约能源、降低损耗、可在常温下连续操作、过程简单、高效、没有相变、分离系数大等优点,而且特别适用于热敏性物质的处理,因此在果汁浓缩方面得到了广泛的应用。高学玲等人用纳滤膜技术对乌龙茶提取液进行浓缩,发现纳滤不仅能实现乌龙茶提取液的浓缩,还可截留茶液中的茶多酚、咖啡碱等有效物质。Warczok等人报道了利用不同的纳滤膜浓缩苹果汁和梨汁的研究,通过实验过程中果汁通量的观察,表明纳滤膜用于果汁浓缩是可行的。
郑必胜等进行了纳滤浓缩西番莲果汁的研究,发现操作温度为28℃左右,压力为3MPa时,分离效果最好,此时实际膜通量达17L/()。经过纳滤浓缩,西番莲澄清汁可溶性固形物从13oBx提升到30oBx左右。
纯化浓缩多肽和氨基酸
离子与荷电膜之间存在道南(Donnan)效应,即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用。氨基酸和多肽带有离子官能团如羧基或氨基,在等电点时是中性的,当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷。由于一些纳滤膜带有静电官能团,基于静电相互作用,对离子有一定的截留率,可用于分离氨基酸和多肽。 Garem等利用无机和高分子复合纳滤膜进行了九种氨基酸和三种多肽的分离实验,探讨了这种方法的可行性。王晓琳等用ESNA2和ES20两种纳滤膜对苯丙氨酸和天冬氨酸水溶液体系进行分离实验,过程结束时,浓缩液中苯丙氨酸和天冬氨酸浓度的差值比原料液中的差值增大近4倍,纳滤分离的效果非常明显,实现了生物质的分离、精制与回收。
其它方面的应用
纳滤的特点使其越来越受人们的关注,因此,纳滤的应用也愈来愈广泛。除了以上几方面的应用外,还在高浓度有机废水处理、城市生活污水处理等方面都有具体应用,这里就不再详细叙述。
4 结语
随着国家“节能减排”发展策略的不断深入,以及人们环保意识的加强,废水资源再生利用已经成为包括我国在内的世界各国实现水资源可持续发展的重要战略之一。纳滤由于其独特的分离性能使其在水处理领域得到日益广泛的应用。但纳滤还需要很多方面需要优化改进,如在实际运行过程中如何更好的控制膜的污染问题,以保持膜分离性能和通量的稳定性,这需要人们对膜自身的传质机理进一步的深入探究,以开发出新的高通量、耐溶剂、耐酸碱、耐氯和抗污染性强的膜材料;此外膜的成本问题也是阻碍纳滤膜技术进一步推广应用的制约因素,因此,低成本高性能的膜生产必定是以后发展的趋势;最后,开发研制新的膜清洗技术及膜清洗剂以延长膜使用寿命也是亟待解决的问题。随着膜科学技术的不断进步,相信纳滤膜技术目前面对的问题都会逐一解决,那时候它在水处理领域的应用前景必将更加广阔。
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摘要:随着我国经济的高速发展,水处理行业已迎来黄金发展阶段。生活用水方面,家用净水器逐渐成为品质生活必备品。工业用水方面,污水回用、污水零排放已经是大势所趋。由于膜技术具有高效、实用、可调、节能和精密分离等优点,使得膜法在水的深度处理领域已占据重要位置。可以预见在未来的十年,膜法将更加普及。本文将对膜技术在我国水处理中的应用与发展进行分析,找出膜技术存在的问题并探究其发展趋势,以便更好地开展膜技术的应用工作。
关键词:膜技术;水处理;应用;发展
膜技术主要由微滤、超滤、纳滤、反渗透等组成,已有效的处理了部分水资源。随着膜技术的发展,膜法将在更广阔的水处理领域得到应用。反渗透液水处理分离过程中截留率最高的膜工艺。纳滤实为低压反渗透,高度截留多价盐,低度截留一价盐。超滤是一种净化高分子量化合物(例如蛋白质),膜工艺。微滤是一种截留悬浮固体、脂肪和大分子有机物的净化工艺。
1、膜技术在水处理中应用的发展概况
膜技术在水处理中应用的发展背景
当前,经济建设仍是我国的中心工作,工业化、城镇化进程明显加快,这对我国水环境却造成了严重影响。水环境污染防治成为我国重要的工作任务,对于人民生活与生产活动意义重大。水处理是水环境污染防治的一项重要内容,其应用的处理技术对于水质改善具有直接的影响,以往的水处理技术还较为传统,不能保证处理后水质显著改善。近些年,随着我国经济实力的逐渐提高,国家在水处理新技术领域中的投入逐年增加,这使得水处理技术得以发展与革新。而膜技术作为水处理应用领域中的一种新型处理技术,它与以往传统技术相比具有新型高效、精密分离等优点,膜技术的应用与发展使我国水处理水平有了大幅提高,对于国家社会经济发展及生态环境改善具有积极意义。
膜技术在水处理应用中的发展现状
现阶段,膜技术在水处理中的应用正在进行完善,膜技术还存在一些有待进一步完善的方面,在水处理领域有待进一步推广和应用。膜技术主要是利用先进的膜生产技术所生产的高效半透性膜来进行水处理的技术手段,根据膜孔的大小、通过物理作用及生化反应等来过滤不同类型的物质,以达到水处理的目的。膜技术在水处理中的应用较多,能够去除微生物、隔离小微型杂质以及具有排斥作用等,这些作用使得膜技术在水处理中得以广泛应用,它是我国水处理技术发展的阶段性成果。
重视膜技术在水处理中应用的必要性分析
伴随着国家环境不断遭到破坏,导致了水体受到严重污染,降低了饮水质量。因此,应该加大对水处理技术工作的力度,确保提供给人们一个安全的饮水环境。由于膜技术比起传统处理技术更加节能环保,分离更精密,降低风险,水质处理效果得到提升。在未来处理水质中应该加大对膜技术的利用以及研究,完善膜技术,进一步改善水质质量,得到健康安全的水质。
2、膜技术在水处理中的应用
膜技术在给水中的应用
膜技术的发展对于给水带来的便捷性是不言而喻的。一直以来,城市水资源的给水问题一直是城市建设的巨大问题,例如,我国为了缓解北京、天津等地区水资源紧张的问题而进行的南水北调工程,就是典型的解决给水问题而进行的水利工程,而发达国家随着膜技术的成熟,已经成功利用的膜技术解决的城市或偏远地区的给水问题。法国建设有世界上最大的膜净水厂,以膜技术为核心,通过膜技术来对城市废水、地下水、工业水资源进行处理,充分利用现有的水资源完成城市淡水的供应,最高可以达到每天净化34万立方米的水资源,保障的大城市的给水问题。
美国掌握着世界上的最先进性的膜处理水的技术,建设在美国科罗拉多州的膜法净水厂,膜技术的已经实现反渗透净化技术,可以过滤到水资源中的溶解性物质,有效保证了水资源的安全性。随着膜技术的成熟,在水资源处理技术方面相较于传统的处理技术差距将越来越小,最终可以实现的以最小的代价处理大量水资源,满足城市给水的需求。
反渗透膜在饮用水处理的应用
反渗透膜是当前膜技术发展中应用较多的一种膜技术,广泛的应用在饮用水处理当中。反渗透膜利用的是生物细胞膜的原理,其本质上是一层半透膜,具有选择透过性,但是对于溶质微粒较小的物质不具备选择透过性,当半透膜两段的液体具有不同的浓度时,在渗透压的作用下,溶液会向渗透压较高的一方的流动,反渗透膜可以在浓度较高的一方溶剂加入更大的压强,就可以使得溶液向浓度的度较低的一侧移动,从而实现反渗透的作用。反渗透膜应用于饮用水处理当中,依据反渗透膜的性质,向需要处理的水资源是假压强,利用反渗透膜处理的废水当中的微粒子,从而实现水资源的淡化处理,变为人体可以应用的纯净水资源,这种方法较于传统法的化学沉降过滤处理方法具有较大的先进性。一般为了保证水资源的绝对健康,必须采用超低压反渗透膜处理的水资源才可以作为饮用水,同时为了保证的饮用水的营养,可以采取矿化的方法,制作出营养价值较高的饮用水资源。
膜生物反应器在污水、废水处理应用
膜生物反应器是一种复合膜技术与生物净化技术的机器,在处理水的过程中,通过膜技术对需要处理的水进行一次处理,大幅降低水中有害物质或杂质的数量,染头通过生物处理单元进一步净化水资源,这样处理过的废水或污水,其内部的有害物质已经微乎其微,对于环境的影响不是很大,可以进行排泄或者重生产利用。膜生物反应器是随着膜技术的发展而诞生的,膜生物反应器具有较大的先进性,较于传统的生化处理污水技术,膜生物反应器处理效率高、速度快,并且水质更加的纯净,膜生物反应器在经过安装之后,可以实现自动化运行,方便企业或工厂进行管理维护。
3、膜技术在水处理中的发展趋势
、提高膜技术的应用水平
随着膜技术在水处理上的应用,在未来我们更应该集中对膜技术的应用水平进行提高。只有对膜技术进行改善,处理水质上才能更加深入地提升膜技术的应用力度,进一步改善水质效果。
、重视膜材料制造工艺
在水处理技术中,膜技术有着很宽广的利用前景。为此,膜材料制造工艺更应该重视,结合先进的国内外膜材料制造方法,根据实际情况进行改进,使膜材料更加稳定,提升膜材料的质量,促进膜技术的发展。
、提高膜性能
膜技术虽然已得到广泛应用,但还存在着各种问题,主要集中于抗污堵能力差、使用要求较高等。所以,相关人员在未来中更应该提高膜性能,利用发展较快的新科学技术,结合膜技术,进一步改善膜结构,使膜性能得到改善,使它的分离优势作用最大程度地得到发挥。
结束语:
总之,目前我国水资源短缺,在处理水质领域,膜技术由于它的简单高效而且处理效果良好的优势具有很广的利用前景,可以解决水资源问题,改善水质。在未来的水资源处理技术发展中,我们要做的就是使膜技术利用更为广泛,最为重要的就是关于分离膜的把握,就应该针对膜材料进行进一步的探析,制造出性能更加优良的分离膜,充分发挥膜技术在水质处理上的优势。
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生活中的环境问题日常生活中有许多与环境有关的事情,让我们从环境保护者和关注环境问题的角度去考量,可以发现:我们社会的环境意识的确需要进一步提高。举几个日常生活中的例子,看起来的小事实际上联系着全球的环境问题。1亮化城市和能源亮化城市是许多城市的进步目标之一,也是官员政绩之一。然而城市亮化需要消耗能源,“过度亮化”需要消耗额外能源,这是应当考虑的。我居住的城市在长江边上,夜晚,城市的主干道上路边几乎任何位置都可以看书看报,交叉路口至少四对特大号灯,几乎可以用“亮如白昼”来形容,加上各种建筑景观灯,广告射灯,绿化带中的特制绿色灯,如此为城市增色不少。但据计算,每盏路灯仅每年花费的电费一项,远超过一个下岗工人打工一年的收入,有人形象得说“每根电线杆下站着一个下岗工人”。环境保护并不反对城市亮化,“过度亮化”会引出一系列问题。在煤电紧张的时候据说见到长江上的运输煤的船只,首先要留下然后谈价格,可见能源的紧张程度。高等学校教室灯火“与日同辉”的场景也随处可见。当铺张成为时尚,节约成为人们不屑一顾的行为时,一切浪费包括能源的浪费已经成为一个严重的环境问题。2门窗大开吹空调在寒冷季节室内没有取暖设备,或炎热而漫长的夏日里,高楼之间回荡着山洪爆发般空调的声浪。假如没有空调没有电,没有廉价方便的新的取暖或制冷技术的广泛应用,我们如何度过这样的日子?国家有关部门提倡夏天空调不能开太低,冬天不能开太高。这是节约能源的手段之一。我们周围经常见到开着窗户吹空调的办公室,这样我们需要多少电能才能温暖或凉爽我们的小空间?多消耗的电能有多少大气温室气体排放?难道我们需要规定不可以大开门窗吹空调吗?3一次性和“不兼容”一次性产品的使用成为我们生活的一部分。一次性的塑料袋到处需要:饭碗、饭盒、筷子、水杯、圆珠笔、鞋套、手套、帽子、桌布、雨衣、几乎所有商品的包装袋等等,真是不可胜数。一次性产品的使用无形中产生了很多垃圾,浪费了大量资源。比如一次性圆珠笔,笔芯和笔杆存在“兼容”的问题(以前不存在这个问题),单买笔芯不是随便可以装到任意笔杆里去的。有时会遇到这样的问题,光买笔芯和连笔杆一套的价格几乎没有差别,而原来的笔杆又没有专门的笔芯零售,因此大把大把的废圆珠笔不知如何处置。一个小学生一学年大约需要40多根这样的圆珠笔,而一个初中生需要100多根,一个高中生需要的数量多于初中生。用传统的统计方法,全国仅中小学生仅废圆珠笔一项浪费大量资源。一次性筷子消耗木材,砍伐森林资源,造成水土流失和沙尘暴,已经被广泛宣传。买菜自带布袋和篮子,拒绝用塑料袋,也曾经有宣传报道。一次性产品开发和使用,对于我们这样的资源贫乏、人口众多的国家实在是一个误区。4洗汽车用自来水汽车成为时尚,“买车了吗?”代替“吃过饭了吗?”的问候语,汽车成为日用品,洗汽车自然成为日常事务。洗汽车的水哪里来?自来水是也。我国缺水人人皆知,南方水乡缺水是缺干净的水,很多水沟都是排放出来的污水;北方雨水少,本来缺水,地下水成为开发对象,水成为紧缺的资源,而“水是生命之源”,不可一日无水。汽车需要清洗,如人需要洗脸一样,以饮用水洗车是需要尽快解决的大问题。澳大利亚近期遭遇百年不遇、甚至千年不遇的干旱,多条河流干涸,政府严禁用水管向草坪洒水,不准拉水管洗车,隔日供水,并设立举报热线,鼓励市民举报浪费水资源者。澳大利亚第一大州昆士兰州成为第一个把循环水作为饮用水的州,昆士兰州总理彼得·贝蒂说,如果干旱持续下去,澳大利亚所有居民都将被迫饮用净化污水。“你要么喝水,要么就得死,我们没有选择。这是黄金液体,这是关乎生死的问题”(引自:扬子晚报2007-1-30)。列举上述四者只是讲国人的环境意识在某些方面还存在问题,用时尚的语句叫“细节成就未来”,日常小事其实并非微端末节,从哪里做起才能解决问题?其实相比之下并不是重要,重要的是首先要正视问题的存在——提高国人环境意识。保护措施人类对环境的保护归根结底是基于保护地球上日益枯竭的资源,保护人类生存发展的最起码条件——保护水资源首当其冲。下面笔者就现代生产和生活中如何保护水资源谈一些粗浅的认识。首先,要树立惜水意识,开展水资源警示教育。长期以来,大多数人们普遍认为水是取之不尽,用之不竭的“聚宝盆”,使用中挥霍浪费,不知道自觉珍[被屏蔽广告]惜。其实,地球上水资源并不是用之不尽的,尤其是我国的人均水资源量并不丰富,地区分布也不均匀,而且年内变化莫测,年际差别很大,再加上污染严重,造成水资源更加紧缺的状况,黄河水多处多次断流就是生动体现。国家启动“引黄工程”、“南水北调”等水资源利用课题,目的是解决部分地区水资源短缺问题,但更应引起我们深思:黄河水枯竭时到哪里“引黄”?南方水污染了如何“北调”?所以说,人们一定要建立起水资源危机意识,把节约水资源作为我们自觉的行为准则,采取多种形式进行水资源警示教育。其次,必须合理开发水资源,避免水资源破坏。水资源的开发包括地表水资源开发和地下水资源开发。水资源属于国家所用,因此,生产和生活用水的开发必须遵守《中华人民共和国水法》的有关规定,作到全面规划,统筹兼顾。在开采地下水的时候,由于各含水层的水质差异较大,应当分层开采;对已受污染的潜水和承压水不得混合开采;对揭露和穿透水层的勘探工程,必须按照有关规定严格做好分层止水和封孔工作,有效防止水资源污染,保证水体自身持续发展。现代水利工程,如防洪、发电、航运、灌溉、养殖供水等在发挥一种或多种经济效益的同时,对工程所在地、上下游、河口乃至整个流域的自然环境和社会环境都会产生一定的负面影响,也可能造成一定范围内水资源破坏,因此,自20世纪70年代以来,许多国家对水利工程进行环境评价。我国要求在水利工程可行性研究阶段即进行环境评价,大型工程和一般中型工程要编写环境影响报告,对环境影响较小的中型工程和小型工程要编写环境影响评价表。另外,一些采矿行业对水资源的破坏不容忽视,如煤炭开采中每采一吨煤要排漏0.88立方米水,按我省年采煤3亿吨计算,每年仅因采煤损失地下水资源高达2.5亿立方米,并对地下水体地质构造造成极大的破坏。又如,无限度的乱砍乱伐,造成植被严重破坏,对水土保湿及水资源的地表埋藏也会造成一定的影响。第三,提高水资源利用率,减少水资源浪费。有效节水的关键在于利用“中水”,实现水资源重复利用。如果中水利用能在全社会范围内通行,不仅能带来可观的经济效益和环境效益,又能令社会形成一种珍惜水资源的良好风气。目前,许多大中型企业已经开发利用中水,如霍州煤电集团各个矿井都利用中水返回井下洒水和地面冲厕,取得了良好的经济和社会效益。另外,利用经济杠杆调节水资源的有效利用。由于水管理不到位,很多地方有长流水现象发生,而有些地方会“捧碗祈天”,因此,必须安装有效的水计量装置,执行多用水多计费的原则,达到节约用水的目的。城市用水定额管理是国际上通行的办法,它是在科学核定用水量的前提下,坚持分类对待的原则,市民生活用水、工商企业用水、机关事业团体用水实行不同的水价,定额内平价,超额部分适当加价,以培养公民节约用水的习惯。在节约用水资源的同时应避免无效浪费。北方的冬季,水管很容易冻裂,造成严重的漏水,应特别注意预防和检查;随着社会经济的发展和城市化进程的加快,为了缓解水资源紧张的情况,除了大力抓好节约和保护水资源工作外,跨流域调水已经成为我国北方城市的必然选择,跨流域调水必然带来水资源供需关系的变化,所以水权交易必在实行;由于我国一直实行“福利水”制度,水没有被当作一种经济商品对待,所以,在水资源的配制上,市场机制通常被管制方法所替代,当前应当转变观念,认识到水资源的自然属性和商品属性,遵循自然规律和价值规律,确实把水作为一种商品,合理应用市场机制配置水资源,减少资源浪费。第四、进行水资源污染防治,实现水资源综合利用。水体污染包括地表水污染和地下水污染两部分,生产过程中产生的工业废水、工业垃圾、工业废气、生活污水和生活垃圾都能通过不同渗透方式造成水资源的污染,长期以来,由于工业生产污水直接外排而引起的环境事件屡见不鲜,它给人类生产、生活带来极坏影响,因此,应当对生产、生活污水进行有效防治。在城市可采取集中污水处理的途径;工业企业必须执行环保“三同时 ”制度;生产污水据其性质不同采用相应的污水处理措施。总之,我们必须坚决执行水污染防治的监督管理制度,必须坚持谁污染谁治理的原则,严格执行环保一票否决制度,促进企业污水治理工作开展,最终实现水资源综合利用。水是地球生物赖以存在的物质基础,水资源是维系地球生态环境可持续发展的首要条件,因此,保护水资源是人类最伟大、最神圣的天职。法之一:探寻新的水源一个大部分被水覆盖的星球面临着水资源危机,这似乎是一种自相矛盾的说法。然而在地球上,这的确是事实。地球上97%的水是海水,既不能饮用解渴也不能灌溉农田。中东、加勒比海和地中海地区一些缺少淡水的国家常用海水淡化的办法(即从咸海水中提取可以饮用的淡水)来解决缺水问题。随着海水淡化费用的降低及淡水需求量的攀升,温带地区的国家也越来越多地把目光转向大海。大型海水淡化设备出现在世界上淡水资源最丰富的国家之一--美国。作为旨在减少从枯竭的地下蓄水层抽水计划的一部分,佛罗里达州的水利官员计划建立一个日生产2500万加仑淡化水的工厂,依靠海水淡化来补充这个地区未来的淡水需求。休斯顿市也在寻求从墨西哥湾提取淡化水,以防将来淡水匮乏。很多世纪以来,人们就曾采用蒸发等技术从海洋中提取淡水。人们将咸海水加热以促进蒸发,再收取和蒸镏蒸发后形成的水。海水蒸发后遗留下盐和其他杂质。这一工艺并不复杂,只是需要大量的热能,成本高昂,除少数像科威特和沙特阿拉伯等富裕的国家,其他国家都难以承受。为降低成本,现代海水淡化厂都在蒸发过程中回收热能。一种叫作薄膜海水淡化的技术具有降低成本的潜能,可能会扩大海水淡化在世界范围内的影响。目前淡化水只占从自然中汲取淡水量的。薄膜海水淡化靠反向渗透作用:在此过程中,一层半渗透性薄膜被置于一定量的咸水和淡水之间;咸水在施加的高压作用使水分子(而不是盐和其他杂质)渗透到纯水的一面。就实质而言,这一方法是把淡水从咸水中"挤"出来。在过去的几年中,大多数有关海水淡化的研究都集中在反向渗透方面,因为反向渗透淡化厂占用空间小并且节约能源。尽管反向渗透水淡化厂可以节约能源,但最初使用的薄膜是由聚酰胺纤维或醋酸纤维素薄片制成的。它们不耐用,经常不到3年就报废了。这些材料极易遭受未处理水中所含污染物的腐蚀,特别是氯,它会使薄膜变硬;还有一些微生物,会堵塞薄膜。另一个问题是,过滤沉积物和细菌的预处理机制必须极端严格。目前的新一代超薄合成膜是由聚酰胺膜制成的,尽管仍会遭受污染物的腐蚀,但这种新薄膜更结实,过滤效果更好,可以使用10年之久。技术改进固然重要,但这还不足以在全世界范围内推动海水淡化。未来10年内,无论能否继续实现技术改进,随着城市和其它消费者认识的深入,海水淡化都极有可能持续健康地增长。现在,最乐观的估计是世界上约1%的饮用水不得由12500个海水淡化厂提供。毫无疑问,这只是个开端。不久,你杯中的水就可能源自大海。 方法之二:海上淡水输送陆地上,管道可以低成本远距离运输淡水。要是在海洋上也能这样做就好了。一种可以在海上运水的办法是,使用拖船拖运密封的塑料或纤维水袋。从1997年开始,英国的淡水贸易和运输有限公司就使用巨型聚氨酯袋从希腊大陆向附近的旅游岛屿运水,以满足旅游旺季游客对淡水的需求。总部设在挪威奥斯陆的淡水供应公司也使用纤维袋子从土耳其向塞浦路斯北部运水。Aquarius公司已生产出8个790吨重和2个2200吨重的大袋子,后者每个可装50万加仑水,另外还生产了比现在使用的袋子大10倍的样品袋。Nordic公司也于去年开始生产容量为800万加仑的大袋子。水袋比水箱价格低廉,但还存在一些技术问题,特别是生产如此巨大并能抵御海上航行碰撞的袋子很困难。向希腊的岛屿和寒浦路斯运送淡水只需拖运水袋不到60英里,但迄今已发生好几起水袋在运输途中破裂的事故。另一家水袋制造商是美国加州的Spragg公司,它用加一种思路来解决水袋体积过大和海上拖运中的问题。该公司获得了一种拉锁的专利,锁齿超过1英寸,能将水袋像有棚拖车那样连接起来。这家公司已演示过这一技术,只是还未实现商业化。迄今,这种方法只在向极度缺水、需求稳定并肯出高价的沿海地区运送淡水时使用过。对那些别无选择的地区来说,水袋也不失为一种很好的解决方法。1、节约资源 减少污染(1)节水为荣,随时关上水龙头,防止滴漏。(2)慎用清洁剂,尽量用肥皂,减少洗涤剂中的化学物质对水的污染。2、绿色消费 环保选择(1)用无铅汽油、无镉铅电池、无磷洗涤剂,减少水与空气的污染。(2)购买低砩家用制冷器具、无砩发用摩丝,减少对臭氧层的污染。3、重复使用 多次利用尽量少使用一次性用品,多使用耐用品。如不使用一次性塑料和餐盒,减少白色污染;不使用一次性筷子;自备购物口袋或提篮。4、分类回收 循环再用不乱丢弃废电池、废塑料等垃圾、废物;将垃圾分类投放,变废为宝,使资源循环再生,造福人类。5、保护自然 万物共存不猎杀、使用珍稀动物和受保护的动物,关爱与保护野生动植物;植树造林,爱护我们身边的每一寸绿地、每一株花草、每一片树木。3. 节约用纸纸浆需求量的猛增是木材消费增长的原因之一。全国年造纸消耗木材1000万立方米,进口木浆130万 吨,进口纸张的大量消费不仅造成森林毁坏,而且因生产纸浆排放污水江河湖泊受到严重污染(造纸行业所造成的污染占整个水域的30%以上。),用过一面的纸可以翻过来做草稿纸、便条纸,或自制成笔记本使用;过期的挂历可以包书皮。4. 废物利用,如:糖纸可折成灯饰或门帘,旧衣服可做成拖把等等。支持和参与废纸、废玻璃、废塑料和废金属的回收利用。5. 减少生活垃圾,自觉将垃圾分类。6. 少用化学制剂,购买使用无磷、生物可降解的洗涤用品;7. 尽量不使用个人轿车。为减少空气污染,节约能源尽量使用公共交通工具、自行车或步行;使用无铅汽油,购买小排气量的轿车。
浅谈农村发展与环境问题摘要:全球环境污染不但使生态环境恶化不断加剧,而且在一定程度上阻碍了社会的经济发展,以前我们潜意识里认为农村的环境没有被污染,但是从现在的实际情况来看,农村环境正在不断被恶化,并且影响到生活在农村人的身心健康,因此加强农村环境保护,避免农村环境保护处于真空状态,是农村与农业可持续发展的当务之急,也是建设我国社会主义新农村的必经之路。 关键词:环境保护;可持续发展;农村发展;社会主义新农村;农村环境保护 一、加强农村环境保护的迫切性 近些年来,疯牛病、禽流感、口蹄疫、有毒大米等一系列危害社会公共卫生安全的问题一浪接一浪的爆发,城乡居民健康程度下降,医院每年出生的残疾孩子数量不断上涨,其主要原因就是农村的生态环境遭到了破坏。许多地方只注重经济建设,片面追求经济效益忽视生态建设和环境质量的改善,甚至不惜牺牲生态环境谋求经济发展,导致农村生态环境恶化,因此加强农村环境保护迫在眉捷。二、农村环境污染的来源及现状 (一)城市垃圾和污染企业向农村转移,加速了农村环境恶化随着城市人们环境保护意识的加强,绝大多少城市将生活垃圾和污染企业转移到环境保护薄弱的郊区或农村。同时,由于经济、技术的原因,一些乡镇企业如小化工厂、电镀厂、造纸厂、钢管厂等废水、废气、废渣不经任何处理直接排放或简单处理后排放,严重地污染了农村周围的土壤、大气和水体。即使出现被环保部门查处的企业,当地政府往往处于发展经济的考虑依然没有对其进行停产停业等治理,交点罚款则继续开业生产,造成农村水体和大气污染不断增加,环境质量不断下降。据资料显示我国乡镇企业废水COD和固体废物等主要污染物排放量已占工业污染物排放总量的50%以上。(二)不合理的使用农药化肥造成污染 随着农村经济的发展,农民为增加经济效益,在观念上越来越倚重农药和化肥,轻有机肥。我国农药品种较少,单一农药品种多年重复使用,导致农业害虫和病原菌抗药性增强,降低了农药使用效果,使农药用量一再增加,形成恶性循环。不仅污染了农作物,而且对农产品和环境带来严重污染,一些有机化学药品会残留并积累在农产品中,致使人食用后在体内聚积并引发疾病。被有机化学药品污染的水难以净化,威胁人类饮用水的安全。而大量使用化肥不仅改变了土壤中微生物结构,还造成土壤板结,有机质减少;化肥中过量的重金属成分被农作物吸收并沉淀,危害人体健康;化肥中的废氮流失到农田之外,至使湖泊、池塘、河流和浅海水域生态系统富营养化,水体缺氧,水中鱼虾死亡。近年来我国不少江河湖泊出现了不同程度的水体富营养化,部分地区的营养化十分严重。化肥及农药的不合理使用还直接污染着地下水源,使地下水的总矿化度、总硬度、硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物、重金属含量和农药残留逐渐升高。(三)畜禽养殖污染农村畜禽养殖多为无序分散状况,农民放养家禽、猪、羊、牛牲畜任意在村中排泄粪尿,生物残体固体废物乱堆、乱放,雨水冲刷进人水体,生残体腐烂发酵,有害藻类草生,使小池塘营养化,严重影响水产养殖业的发展。农村生猪屠宰的废物废水直接排人下水道、水渠、河流,悬浮物和含氮有机物分解使水质变黑、变臭,致使蚊蝇擎生,危害人们健康,水中BDD,COD严重超标,水体营养化,危害水生生物。(四)农膜污染 目前农膜覆盖技术在我国农业生产中应用广泛,农膜覆盖栽培已成为我国农业生产中增产、增收的重要措施之一。但是由于局部使用量大、部分使用方法不当等原因,其所产生的环境问题也日趋严重。农膜对环境的污染主要是两方面,一个方面是薄膜残片在空中漂浮,使大气中固体残留物增加,致使农村的白色垃圾污染不断增加;另一方面是农膜焚烧产生大量有害气体,不但污染大气环境,而且对人类健康的危害极大。 (五)生活垃圾污染随着农民生活水平的不断提高,塑料、玻璃、废旧电池、快餐盒等不可降解物正大举“人侵”农村,污染农村环境。伴随着农村经济快速发展的是生活垃圾的“飞速壮大”。而目前在农村,并没有建立有效的垃圾清运处理系统,这些垃圾不能及时回收和有效处理,只能随意找个空地如公路旁、江河边、沟壑里等倾倒,任其在自然条件下分化和分解,这些垃圾长期露天堆放产生了大量的氨、硫化物等有害气体,不仅严重污染了大气,而且在堆放腐败过程中产生的大量酸性和碱性有机污染物及重金属会造成地表水和地下水的严重污染。 据测算.全国农村每年产生生活垃圾约亿吨,生活污水约90多亿吨,人粪尿年产生为亿吨,其中绝大多数没有处理而随惫倾倒、随意排放。未收集和未处理的垃圾还会攀生传播疾病的害虫,如苍绳、蚊子、蜂螂及老鼠等。对农村垃圾的处理,我国大多数地区还没有提上日程,处于人管理的状态。“室内现代化,室外脏乱差”已成为一些地区的形象写照。三、农村生态环境保护措施与对策与城市系统、严密的环境保护监督管理相比,我国现今农村环境保护监督管理几乎是一片空白。环境监测、环境监理和环境规划在农村几乎踪影全无,农民自身的环保意识弱。因此要改变并解决农村环境污染问题,必须从城乡统筹发展的大背景、大框架来实现城乡统筹发展,同时要提高认识,加强治理,强化监管。(一)要进一步加大宣传力度,提高农民环保意识各级政府部门和环保职能部门要高度重视农村的环境保护宣传工作。一是通过全方位、大力度,贴近农民生产生活的宣传,使农民意识到各类污染的危害,认识到污染直接与自身的生存环境和身体健康紧密相连,使其不断提高环保意识,避免只顾追求经济效益,以“杀鸡取卵、涸泽而渔”的方式发展经济,忽视了农村的环境保护。二是对重点农户进行有组织的环境教育,开展星级文明户,科技示范户、绿色食品生产的各种专业户和种粮大户为基础开展生态文明农户建设活动,引导农民在系统学习环保知识的基础上,掌握生态农业技术,从事绿色食品开发,自觉保护生态环境。三是以污染防治和预防为主要内容,组织乡镇企业法人学习污染防治基本知识,结合本单位实际进行整改,查找污染源,提出减污治污措施。 (二)加快农村沼气建设,推进新能源的应用 沼气的建设,是解决农村能源短缺,资源浪费及生态环境恶化等问题的重要措施。农村户用沼气建设是集经济效益、社会效益、生态效益为一体的措施。沼气的建设是解决人蓄粪便污染和农作物秸秆焚烧污染问题的有效措施,能有效地改善农村环境卫生。这样,既可解决垃圾、粪便问题,提高环境质量,产生的沼气又可供当地居民使用(如:做饭、烧水、供电等)。沼渣、沼液还可以施放到农田耕地里,这种做法不仅可以增强土壤肥力,促进作物生长,而且可以减少化肥的使用量,降低化肥对土壤和水的污染,达到农业生产无公害化的目标。一座8-10立方米的沼气池,可年产沼气385立方米,可解决3-5口之家80%的生活燃料,可替代燃烧薪柴吨左右,相当于公顷林地的年蓄积量,帮助农民直接增收800元[2]。因此,政府应当鼓励居民建设沼气池,使用沼气,并给予用户适当的经济补贴,加快推广“一池三改”的户用沼气工程模式。使用沼气不仅能为农民提供清洁燃料,节约生活中的经济支出,又可以使农民免受做饭时的烟熏之苦,避免空气污染,且能有效地改善农村环境卫生状况,促使生态良性循环,提高农民生活质量。(三)适当地治理农村生活垃圾,减少化肥、农药的使用量 对于生活中的污水,可以通过一定的净化措施回收利用,如灌溉庄稼,尽量做到水资源的循环利用;对于固体废弃物,首先要进行分类回收,然后将回收的垃圾集中到一个地方进行处理。这只是一个措施,但治标不治本,因此,还应控制农村人口数量,严格实施计划生育政策,提高人口质量,加强宣传教育,提高农民的环境保护意识。在农业生产的过程中,积极推广生态农业,逐步减少化肥的使用量。(四)科学合理地使用农药,保护农村环境 在农业生产的过程中,完全禁止使用农药是不可能的,因此,为了保护农村生态环境,农民应科学合理地使用农药,同时,保证农业生产正常运行。要做到合理使用农药,农民首先要熟悉各类农药的性能,了解农作物的病情,根据农作物的不同情况,用不同的方法去解决,以达到最好的效果。在如何使用农药的问题上,乡村里的农技站将起到关键性的作用:第一、农技站的相关技术人员应当及时去田间调查,针对不同的农作物不同的病情给予诊断,帮助农民朋友购买适用对口的农药,选择无公害、低残留农药,不使用国家明文规定禁止使用的农药。第二、引导农民科学合理地配药,不能只重视疗效和结果,而置人类赖以生存的生态环境不顾,应当统筹兼顾经济效益、社会效益与环境效益,做到“双赢”。同时,农民自身也要注意正确使用和存放农药,避免污染环境和影响人体健康。总之,在建设社会主义新农村、加快农村现代化进程的今天,我们应当积极采取对策,把农村环境问题摆上议事日程,不走工业化“先污染、后治理”的老路,要统筹考虑各种利益关系,建立综合决策机制,把环境保护纳入社会主义新农村建设的总体规划。努力使农村向着环境与经济协调发展、人与自然和谐相处的方向发展,只有这样才能加快建设社会主义新农村的进程,实现农村的可持续发展。参考文献:[1]田宜水.社会主义新农村建设过程中的能源供应问题[J].农业工程学报,2006.[2]楼洪志,王仲森.加快农村能源发展推进新农村建设对策研究[J].农业工程学报,2006.[3]王云才.乡村景观旅游规划设计的理论与实践[M],科学出版社,2004.[4]李荣刚,陈新和,吴昊.发展生物质经济促进可持续发展[J].农业工程学报,2006.[5]喻太刚.农村生态环境污染的成因及防治[J] 贵州省委党校学报
海水淡化产业作为我国战略性新兴产业,是以生产海水淡化水为主要目的,包括相关技术研发、设备制造、工程设计与建设、生产运营、原材料生产与销售、咨询服务、宣传培训和交流等工序和环节,具有完整产业链的生产体系。
根据2012年12月国家发改委发布的《海水淡化产业发展“十二五”规划》(以下简称“规划”),到2015 年,我国海水淡化产能将达到220万立方米/日以上,海水淡化对解决海岛新增供水量的贡献率达到50%以上,对沿海缺水地区新增工业供水量的贡献率达到15%以上,海水淡化产业产值将达到300亿元以上。
而截止于2012年底,我国海水淡化日产能仅为70万吨,与2015年220万吨的产能目标存在着巨大的提升空间,因此我们认为未来2年我国海水淡化工程建设有望加快!
近年来,随着海水淡化各项政策的陆续出台,海水淡化产业顶层设计已基本完成。同时随着各地海水淡化试点、示范工程的落地以及产业联盟工作的逐步推进,也在一定程度上推动了我国海水淡化技术的发展以及关键设备国产化的进程。
但从我国已投入运营的海水淡化工程运行情况来看,却不得不让人对海水淡化的短期应用心存担忧。以我国领先的海水淡化重点发展城市天津为例,目前天津已建成投产的6家海水淡化厂产能利用率不足30%,产能过剩的背后折射的是市场需求的不足。
根据前瞻产业研究院发布的《中国海水淡化产业深度调研与投资战略规划分析报告》数据显示,当前制约我国海水淡化规模化应用的主要原因为成本过高。目前我国海水淡化供水价格约为8元/吨,相比于城市自来水价格4元/吨明显偏高。因此短期内要想实现海水淡化的规模化应用,就必须依靠政府的补贴,而目前国家并未出台针对海水淡化的补贴政策。此外,由于淡化的海水普遍呈酸性,而我国现有的城市供水管网仍然以水泥和铸铁管为主,因此淡化的海水输送必然要求更换现有的供水管网,这必然会加大地方政府的财政支出。
综上来看,我国海水淡化的市场前景虽然很美好,但在成本未得到解决前,规模化应用仍尚需时日!
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生活中的环境问题日常生活中有许多与环境有关的事情,让我们从环境保护者和关注环境问题的角度去考量,可以发现:我们社会的环境意识的确需要进一步提高。举几个日常生活中的例子,看起来的小事实际上联系着全球的环境问题。1亮化城市和能源亮化城市是许多城市的进步目标之一,也是官员政绩之一。然而城市亮化需要消耗能源,“过度亮化”需要消耗额外能源,这是应当考虑的。我居住的城市在长江边上,夜晚,城市的主干道上路边几乎任何位置都可以看书看报,交叉路口至少四对特大号灯,几乎可以用“亮如白昼”来形容,加上各种建筑景观灯,广告射灯,绿化带中的特制绿色灯,如此为城市增色不少。但据计算,每盏路灯仅每年花费的电费一项,远超过一个下岗工人打工一年的收入,有人形象得说“每根电线杆下站着一个下岗工人”。环境保护并不反对城市亮化,“过度亮化”会引出一系列问题。在煤电紧张的时候据说见到长江上的运输煤的船只,首先要留下然后谈价格,可见能源的紧张程度。高等学校教室灯火“与日同辉”的场景也随处可见。当铺张成为时尚,节约成为人们不屑一顾的行为时,一切浪费包括能源的浪费已经成为一个严重的环境问题。2门窗大开吹空调在寒冷季节室内没有取暖设备,或炎热而漫长的夏日里,高楼之间回荡着山洪爆发般空调的声浪。假如没有空调没有电,没有廉价方便的新的取暖或制冷技术的广泛应用,我们如何度过这样的日子?国家有关部门提倡夏天空调不能开太低,冬天不能开太高。这是节约能源的手段之一。我们周围经常见到开着窗户吹空调的办公室,这样我们需要多少电能才能温暖或凉爽我们的小空间?多消耗的电能有多少大气温室气体排放?难道我们需要规定不可以大开门窗吹空调吗?3一次性和“不兼容”一次性产品的使用成为我们生活的一部分。一次性的塑料袋到处需要:饭碗、饭盒、筷子、水杯、圆珠笔、鞋套、手套、帽子、桌布、雨衣、几乎所有商品的包装袋等等,真是不可胜数。一次性产品的使用无形中产生了很多垃圾,浪费了大量资源。比如一次性圆珠笔,笔芯和笔杆存在“兼容”的问题(以前不存在这个问题),单买笔芯不是随便可以装到任意笔杆里去的。有时会遇到这样的问题,光买笔芯和连笔杆一套的价格几乎没有差别,而原来的笔杆又没有专门的笔芯零售,因此大把大把的废圆珠笔不知如何处置。一个小学生一学年大约需要40多根这样的圆珠笔,而一个初中生需要100多根,一个高中生需要的数量多于初中生。用传统的统计方法,全国仅中小学生仅废圆珠笔一项浪费大量资源。一次性筷子消耗木材,砍伐森林资源,造成水土流失和沙尘暴,已经被广泛宣传。买菜自带布袋和篮子,拒绝用塑料袋,也曾经有宣传报道。一次性产品开发和使用,对于我们这样的资源贫乏、人口众多的国家实在是一个误区。4洗汽车用自来水 汽车成为时尚,“买车了吗?”代替“吃过饭了吗?”的问候语,汽车成为日用品,洗汽车自然成为日常事务。洗汽车的水哪里来?自来水是也。我国缺水人人皆知,南方水乡缺水是缺干净的水,很多水沟都是排放出来的污水;北方雨水少,本来缺水,地下水成为开发对象,水成为紧缺的资源,而“水是生命之源”,不可一日无水。汽车需要清洗,如人需要洗脸一样,以饮用水洗车是需要尽快解决的大问题。澳大利亚近期遭遇百年不遇、甚至千年不遇的干旱,多条河流干涸,政府严禁用水管向草坪洒水,不准拉水管洗车,隔日供水,并设立举报热线,鼓励市民举报浪费水资源者。澳大利亚第一大州昆士兰州成为第一个把循环水作为饮用水的州,昆士兰州总理彼得·贝蒂说,如果干旱持续下去,澳大利亚所有居民都将被迫饮用净化污水。“你要么喝水,要么就得死,我们没有选择。这是黄金液体,这是关乎生死的问题”(引自:扬子晚报2007-1-30)。 列举上述四者只是讲国人的环境意识在某些方面还存在问题,用时尚的语句叫“细节成就未来”,日常小事其实并非微端末节,从哪里做起才能解决问题?其实相比之下并不是重要,重要的是首先要正视问题的存在——提高国人环境意识。保护措施人类对环境的保护归根结底是基于保护地球上日益枯竭的资源,保护人类生存发展的最起码条件——保护水资源首当其冲。下面笔者就现代生产和生活中如何保护水资源谈一些粗浅的认识。首先,要树立惜水意识,开展水资源警示教育。长期以来,大多数人们普遍认为水是取之不尽,用之不竭的“聚宝盆”,使用中挥霍浪费,不知道自觉珍[被屏蔽广告]惜。其实,地球上水资源并不是用之不尽的,尤其是我国的人均水资源量并不丰富,地区分布也不均匀,而且年内变化莫测,年际差别很大,再加上污染严重,造成水资源更加紧缺的状况,黄河水多处多次断流就是生动体现。国家启动“引黄工程”、“南水北调”等水资源利用课题,目的是解决部分地区水资源短缺问题,但更应引起我们深思:黄河水枯竭时到哪里“引黄”?南方水污染了如何“北调”?所以说,人们一定要建立起水资源危机意识,把节约水资源作为我们自觉的行为准则,采取多种形式进行水资源警示教育。其次,必须合理开发水资源,避免水资源破坏。水资源的开发包括地表水资源开发和地下水资源开发。水资源属于国家所用,因此,生产和生活用水的开发必须遵守《中华人民共和国水法》的有关规定,作到全面规划,统筹兼顾。在开采地下水的时候,由于各含水层的水质差异较大,应当分层开采;对已受污染的潜水和承压水不得混合开采;对揭露和穿透水层的勘探工程,必须按照有关规定严格做好分层止水和封孔工作,有效防止水资源污染,保证水体自身持续发展。现代水利工程,如防洪、发电、航运、灌溉、养殖供水等在发挥一种或多种经济效益的同时,对工程所在地、上下游、河口乃至整个流域的自然环境和社会环境都会产生一定的负面影响,也可能造成一定范围内水资源破坏,因此,自20世纪70年代以来,许多国家对水利工程进行环境评价。我国要求在水利工程可行性研究阶段即进行环境评价,大型工程和一般中型工程要编写环境影响报告,对环境影响较小的中型工程和小型工程要编写环境影响评价表。另外,一些采矿行业对水资源的破坏不容忽视,如煤炭开采中每采一吨煤要排漏0.88立方米水,按我省年采煤3亿吨计算,每年仅因采煤损失地下水资源高达2.5亿立方米,并对地下水体地质构造造成极大的破坏。又如,无限度的乱砍乱伐,造成植被严重破坏,对水土保湿及水资源的地表埋藏也会造成一定的影响。第三,提高水资源利用率,减少水资源浪费。有效节水的关键在于利用“中水”,实现水资源重复利用。如果中水利用能在全社会范围内通行,不仅能带来可观的经济效益和环境效益,又能令社会形成一种珍惜水资源的良好风气。目前,许多大中型企业已经开发利用中水,如霍州煤电集团各个矿井都利用中水返回井下洒水和地面冲厕,取得了良好的经济和社会效益。另外,利用经济杠杆调节水资源的有效利用。由于水管理不到位,很多地方有长流水现象发生,而有些地方会“捧碗祈天”,因此,必须安装有效的水计量装置,执行多用水多计费的原则,达到节约用水的目的。城市用水定额管理是国际上通行的办法,它是在科学核定用水量的前提下,坚持分类对待的原则,市民生活用水、工商企业用水、机关事业团体用水实行不同的水价,定额内平价,超额部分适当加价,以培养公民节约用水的习惯。在节约用水资源的同时应避免无效浪费。北方的冬季,水管很容易冻裂,造成严重的漏水,应特别注意预防和检查;随着社会经济的发展和城市化进程的加快,为了缓解水资源紧张的情况,除了大力抓好节约和保护水资源工作外,跨流域调水已经成为我国北方城市的必然选择,跨流域调水必然带来水资源供需关系的变化,所以水权交易必在实行;由于我国一直实行“福利水”制度,水没有被当作一种经济商品对待,所以,在水资源的配制上,市场机制通常被管制方法所替代,当前应当转变观念,认识到水资源的自然属性和商品属性,遵循自然规律和价值规律,确实把水作为一种商品,合理应用市场机制配置水资源,减少资源浪费。第四、进行水资源污染防治,实现水资源综合利用。水体污染包括地表水污染和地下水污染两部分,生产过程中产生的工业废水、工业垃圾、工业废气、生活污水和生活垃圾都能通过不同渗透方式造成水资源的污染,长期以来,由于工业生产污水直接外排而引起的环境事件屡见不鲜,它给人类生产、生活带来极坏影响,因此,应当对生产、生活污水进行有效防治。在城市可采取集中污水处理的途径;工业企业必须执行环保“三同时 ”制度;生产污水据其性质不同采用相应的污水处理措施。总之,我们必须坚决执行水污染防治的监督管理制度,必须坚持谁污染谁治理的原则,严格执行环保一票否决制度,促进企业污水治理工作开展,最终实现水资源综合利用。水是地球生物赖以存在的物质基础,水资源是维系地球生态环境可持续发展的首要条件,因此,保护水资源是人类最伟大、最神圣的天职。法之一:探寻新的水源一个大部分被水覆盖的星球面临着水资源危机,这似乎是一种自相矛盾的说法。然而在地球上,这的确是事实。地球上97%的水是海水,既不能饮用解渴也不能灌溉农田。中东、加勒比海和地中海地区一些缺少淡水的国家常用海水淡化的办法(即从咸海水中提取可以饮用的淡水)来解决缺水问题。随着海水淡化费用的降低及淡水需求量的攀升,温带地区的国家也越来越多地把目光转向大海。大型海水淡化设备出现在世界上淡水资源最丰富的国家之一--美国。作为旨在减少从枯竭的地下蓄水层抽水计划的一部分,佛罗里达州的水利官员计划建立一个日生产2500万加仑淡化水的工厂,依靠海水淡化来补充这个地区未来的淡水需求。休斯顿市也在寻求从墨西哥湾提取淡化水,以防将来淡水匮乏。很多世纪以来,人们就曾采用蒸发等技术从海洋中提取淡水。人们将咸海水加热以促进蒸发,再收取和蒸镏蒸发后形成的水。海水蒸发后遗留下盐和其他杂质。这一工艺并不复杂,只是需要大量的热能,成本高昂,除少数像科威特和沙特阿拉伯等富裕的国家,其他国家都难以承受。为降低成本,现代海水淡化厂都在蒸发过程中回收热能。一种叫作薄膜海水淡化的技术具有降低成本的潜能,可能会扩大海水淡化在世界范围内的影响。目前淡化水只占从自然中汲取淡水量的。薄膜海水淡化靠反向渗透作用:在此过程中,一层半渗透性薄膜被置于一定量的咸水和淡水之间;咸水在施加的高压作用使水分子(而不是盐和其他杂质)渗透到纯水的一面。就实质而言,这一方法是把淡水从咸水中"挤"出来。在过去的几年中,大多数有关海水淡化的研究都集中在反向渗透方面,因为反向渗透淡化厂占用空间小并且节约能源。尽管反向渗透水淡化厂可以节约能源,但最初使用的薄膜是由聚酰胺纤维或醋酸纤维素薄片制成的。它们不耐用,经常不到3年就报废了。这些材料极易遭受未处理水中所含污染物的腐蚀,特别是氯,它会使薄膜变硬;还有一些微生物,会堵塞薄膜。另一个问题是,过滤沉积物和细菌的预处理机制必须极端严格。目前的新一代超薄合成膜是由聚酰胺膜制成的,尽管仍会遭受污染物的腐蚀,但这种新薄膜更结实,过滤效果更好,可以使用10年之久。技术改进固然重要,但这还不足以在全世界范围内推动海水淡化。未来10年内,无论能否继续实现技术改进,随着城市和其它消费者认识的深入,海水淡化都极有可能持续健康地增长。现在,最乐观的估计是世界上约1%的饮用水不得由12500个海水淡化厂提供。毫无疑问,这只是个开端。不久,你杯中的水就可能源自大海。 方法之二:海上淡水输送陆地上,管道可以低成本远距离运输淡水。要是在海洋上也能这样做就好了。一种可以在海上运水的办法是,使用拖船拖运密封的塑料或纤维水袋。从1997年开始,英国的淡水贸易和运输有限公司就使用巨型聚氨酯袋从希腊大陆向附近的旅游岛屿运水,以满足旅游旺季游客对淡水的需求。总部设在挪威奥斯陆的淡水供应公司也使用纤维袋子从土耳其向塞浦路斯北部运水。Aquarius公司已生产出8个790吨重和2个2200吨重的大袋子,后者每个可装50万加仑水,另外还生产了比现在使用的袋子大10倍的样品袋。Nordic公司也于去年开始生产容量为800万加仑的大袋子。水袋比水箱价格低廉,但还存在一些技术问题,特别是生产如此巨大并能抵御海上航行碰撞的袋子很困难。向希腊的岛屿和寒浦路斯运送淡水只需拖运水袋不到60英里,但迄今已发生好几起水袋在运输途中破裂的事故。另一家水袋制造商是美国加州的Spragg公司,它用加一种思路来解决水袋体积过大和海上拖运中的问题。该公司获得了一种拉锁的专利,锁齿超过1英寸,能将水袋像有棚拖车那样连接起来。这家公司已演示过这一技术,只是还未实现商业化。迄今,这种方法只在向极度缺水、需求稳定并肯出高价的沿海地区运送淡水时使用过。对那些别无选择的地区来说,水袋也不失为一种很好的解决方法。1、节约资源 减少污染 (1)节水为荣,随时关上水龙头,防止滴漏。 (2)慎用清洁剂,尽量用肥皂,减少洗涤剂中的化学物质对水的污染。 2、绿色消费 环保选择 (1)用无铅汽油、无镉铅电池、无磷洗涤剂,减少水与空气的污染。 (2)购买低砩家用制冷器具、无砩发用摩丝,减少对臭氧层的污染。 3、重复使用 多次利用 尽量少使用一次性用品,多使用耐用品。如不使用一次性塑料和餐盒,减少白色污染;不使用一次性筷子;自备购物口袋或提篮。 4、分类回收 循环再用 不乱丢弃废电池、废塑料等垃圾、废物;将垃圾分类投放,变废为宝,使资源循环再生,造福人类。 5、保护自然 万物共存 不猎杀、使用珍稀动物和受保护的动物,关爱与保护野生动植物;植树造林,爱护我们身边的每一寸绿地、每一株花草、每一片树木。 3. 节约用纸纸浆需求量的猛增是木材消费增长的原因之一。全国年造纸消耗木材1000 万立方米,进口木浆130万 吨,进口纸张的大量消费不仅造成森林毁坏,而且因生产纸浆排放污水江河湖泊受到严重污染(造纸行业所造成的污染占整个水域的30%以上。),用过一面的纸可以翻过来做草稿纸、便条纸,或自制成笔记本使用;过期的挂历可以包书皮。 4. 废物利用,如:糖纸可折成灯饰或门帘,旧衣服可做成拖把等等。支持和参与废纸、 废玻璃、废塑料和废金属的回收利用。 5. 减少生活垃圾,自觉将垃圾分类。 6. 少用化学制剂,购买使用无磷、生物可降解的洗涤用品; 7. 尽量不使用个人轿车。为减少空气污染,节约能源尽量使用公共交通工具、自行车或 步行;使用无铅汽油,购买小排气量的轿车。
初中科学小论文提纲:学生在课外科技活动中,对自然科学或社会科学领域中的某一专题或某一现象进行探索意见,把研究过程中所观察记录的资料,加工整理、综合分析、去伪存真,并提出自己的观点,把上述的工作用文字系统全面地表达出来。下面是一篇科学小论文范文: 当今世界,水资源日益短缺,饮水问题成了现在人们讨论的热点:今后我们上哪取水?哪里的水人类才能饮用?……据水文地理学家的估算,地球上的水资源总量约为13.8亿立方公里,其中97.5%是海水(13.45亿立方公里)。淡水只占2.5%,其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水,适宜人类享用的仅为0.01%。20世纪50年代以后,全球人口急剧增长,工业发展迅速。一方面,人类对水资源的需求以惊人的速度扩大;另一方面,日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示,全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪,每升废水会污染8升淡水;所有流经亚洲城市的河流均被污染;美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染;欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。20世纪,世界人口增加了两倍,而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机:12亿人用水短缺,30亿人缺乏用水卫生设施,每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年,水危机将蔓延到48个国家,35亿人为水所困。水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏,也将严重威胁人类生存。中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%,仅次于巴西、俄罗斯和加拿大,居世界第四位,但人均只有2200立方米,仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,在世界上名列121位,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后,中国现实可利用的淡水资源量则更少,仅为11000亿立方米左右,人均可利用水资源量约为900立方米,并且其分布极不均衡。到20世纪末,全国600多座城市中,已有400多个城市存在供水不足问题,其中比较严重的缺水城市达110个,全国城市缺水总量为60亿立方米。据监测,目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染,且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能,进一步加剧了水资源短缺的矛盾,对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响,而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。所以,鉴于这个问题我想发明一个海水淡化器,适用于家庭,是将来能喝上较为干净的水。这个装置其实很简单:用一个废旧的饮料瓶,把瓶口处剪掉用砂纸打磨光滑(防止伤到手)。瓶子内由上至下分别放上:鹅卵石、石英砂、活性炭,再把饮料瓶的底部扎个洞用导管将水引入烧杯中进行过滤,将过滤后的水进行煮沸得到纯水,就可以饮用了。这个装置简单、没有难度,适合在家里操作。这就是我的构想。
浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文
在日常学习和工作生活中,大家都不可避免地要接触到论文吧,借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。如何写一篇有思想、有文采的论文呢?以下是我为大家整理的浅谈纳滤技术在水污染处理领域的应用论文,希望对大家有所帮助。
论文摘要:纳滤是一种介于超滤和反渗透之间的新型压力驱动膜分离技术。本文介绍了纳滤技术的分离特点,较全面的论述了纳滤在废水处理、饮用水生产、生化医疗和食品工业、饮料行业等方面的应用,并指出纳滤技术在应用过程中存在的问题及今后的发展方向。
论文关键词:纳滤;分离特点;水处理
1 引言
膜分离技术是近年来发展迅速,应用广泛的高新技术。与传统的分离技术相比,具有分离效率高、无相变、无化学反应、体积小、能耗低和操作方便等优点。纳滤作为膜分离技术中的一种,是介于超滤和反渗透之间的孔径接近于1mm的新型压力驱动膜技术。它既能截留透过超滤膜的小分子有机物和多价盐离子,又能透析被反渗透所截留的无机盐。基于它自身独特的性能使它在许多领域具有其它膜技术无法替代的地位,因此纳滤成为目前国内外膜分离领域研究的热点之一。
2 纳滤技术的特点
纳滤膜的分离特点纳滤膜在截留性能方面有两个特点:
(1)截留相对分子质量(MWCO)在200-1000之间,适宜于分离相对分子质量在200以上,大小约为1nm的溶解组分;
(2)具有离子选择性。由于膜表面或膜材料中常带有荷电基团,这些基团通过静电作用可产生Donnan效应,从而实现不同价态离子的分离,故有时纳滤也被称为“选择性反渗透”。
纳滤膜实际应用过程中的特点纳滤膜在实际的应用过程中有三个特点:
(1)操作压力低,一般在之间。由于操作压力较低,对设备要求较低。因此,基建费用和运行费用低,便于运行管理;
(2)在处理过程中不需添加化学试剂,也不引起二次污染;
(3)可分离回收有用物质,实现工业废水的资源化和回用,进一步降低处理成本。
3 纳滤技术的应用
纳滤膜由于截留的分子量介于超滤与反渗透之间,同时还存在Donnan效应,所以对低分子量有机物和盐的分离有很好的效果。另外,纳滤膜还具有不影响分离物质生物活性、节能、无公害等特点,因此纳滤在国内外废水处理领域、饮用水生产领域、生化医疗领域、食品工业和饮料行业等得到越来越广泛的应用。
废水处理领域
造纸废水
造纸废水主要来之造纸过程中纸浆的大量冲洗,采用纳滤膜替代传统的吸收和电化学处理法能更有效地去除深色木质素和纸浆漂白过程中产生的氯化木质素。Nuortila-Jokinen等在实验室,用平板纳滤膜NF45处理经浮选和过滤预处理后的造纸废水。
45纳滤膜处理造纸废水的效果项目COD(mg/L)硫酸根(mg/L)总固体(mg/L)无机物(mg/L)进水出水Manttarri等开发了造纸厂水循环系统,发现与超滤法处理过程比较,采用纳滤技术处理后得到的水不但透明、无色、不含阴离子废物,而且将透过水的COD、总硫和无机盐含量的去除由超滤法的50%-60%提高到80%以上。
垃圾渗滤液
垃圾渗滤液的处理一直是世界性难题。目前,主要采用为厌氧好氧等生物处理法,但中后期渗滤液中含有很高浓度的溶解有机质,其中75%为可生化性差的腐植酸和富里酸(平均分子量1000Da),导致生化法出水难以达标排放。与生化法相比,膜分离技术受原水水质的变化影响小,在这种难降解废水的处理中具有明显的优势。张亚军等介绍了纳滤膜技术在柳州垃圾填埋场渗沥液处理工程中的应用,纳滤系统经过近两年的稳定运行表明,垃圾渗沥液经过生化处理后经砂滤、保安滤器等预处理,再经过纳滤膜系统处理,使85%-90%的透过液达标排放,仅10%-15%的浓缩污液和泥浆返回垃圾池,这项工艺较好地解决了垃圾填埋场渗沥液的二次污染问题。Zouboulis等利用振动剪切增强单元增强膜的传质,用NF可以达到对渗滤液中总腐殖酸类物质97%的去除效果。可见纳滤技术处理垃圾渗滤液是可行的,并具有较反渗透处理能耗低的优势。
纺织印染废水
纺织印染厂在对织物进行煮漂和染色后,需使用大量的清水对织物进行冲洗,产生的废水中会含有大量的盐、染料、表面活性剂、洗涤剂等各种污染物,导致印染废水成为较难处理的工业废水之一。不过随着膜分离技术的发展,纳滤膜技术已在纺织印染工业中得到了成功的运用。等使用纳滤膜处理高无机盐含量的纺织染色废水,在操作压力为500kPa条件下,通量可以达到很高,而且染料的截留率超过98%,因此,可以实现废水的回收利用。Bruggen等采用了UTC-60、NF70和NTR7450三种纳滤膜对两种活性染料的染色废水进行了试验,结果都表明,直接应用纳滤工艺不但可以进行染料的提纯,而且纳滤出水可循环使用。何毅等考察了醋酸纤维素纳滤膜对染料溶液的分离性能,结果表明,纳滤膜对染料有很好的分离效果,分离性能是由膜、溶液和溶质三者共同决定的。
冶金工业废水
在金属的加工和合金生产废水中,含有相当高的重金属离子。为了使废水符合排放标准,一般是将这些重金属离子生成氢氧化物沉淀除去。如果采用采用纳滤膜技术处理,不仅可以回收90%以上的废水,而且可使重金属离子浓缩10倍,浓缩后的重金属具有回收利用价值。
傅前君采用纳滤对含Cu2+废水进行试验研究,NF90膜对含CuSO4的废液截留效果很好,Cu离子的截留率都在99%以上,出水铜离子质量浓度低于,可以达标排放或回用于镀件漂洗;浓水经进一步浓缩后也可回用。等对纳滤分离铬酸盐进行了研究,结果表明使用 TFC-S系列纳滤膜替代常规方法去除溶液中的Cr(Ⅵ)是可行的。但是,膜对Cr(Ⅵ)的截留率与溶液中的离子强度和pH密切相关,在pH=8时,截留率超过80%。由此可见,纳滤作为一种处理含Cr(Ⅵ)废水的方法是非常有应用前景的。
饮用水的生产领域
地下水软化
采用纳滤膜法软化地下水具有无污泥、不需再生、能除去水中大部分悬浮物及有机物、操作简便和占地省等诸多特点,因此在欧美发达国家已经非常普遍。
纳滤膜法软化地下水工艺流程等用不同类型的NF膜软化处理地下水,结果表明NF膜对多价离子的截留率高达90%以上,而对单价离子却只有60%-70%。张显球等采用NF90和NF270两种纳滤膜对南京某自来水进行软化处理,结果表明在较宽的操作压力()和温度(15-30℃)范围内,两种膜的产水总硬度分别在及以下。
等分别使用NF与活性炭-臭氧工艺对地下水进行软化处理,尽管两种方法都能取得较好的分离效果,但是从处理效果和环保的角度考虑,使用纳滤的方法更胜一筹。
饮用水净化
纳滤能有效的截留二价离子,较完全的去除病原体、水中加氯消毒副产物三卤甲烷中间体、痕量的除草剂、杀虫剂残余物、重金属、天然有机物等,十分适用于饮用水的深度处理。VedatUyak等人和Rubia等人均比较了采用不同的膜技术除去饮用水中的天然有机物质和三卤甲烷,结果表明纳滤是目前最有效技术之一。等采用NF膜和RO膜法去除地下水中的药物成分。结果表明,NF膜和RO膜拥有很好的截留性能,对所有药物的截留率均>85%,对有害物质如对乙酰氨基酚截留率为48%-73%,吉非贝齐为50%-70%,甲芬那酸为30%-50%。巴黎Mery-Sur-Oise饮用水处理厂在臭氧+活性炭处理河水不能满足饮用水(TOC的浓度<2mg/L)标准的要求下,采用纳滤对饮用水进行深度处理,取得了很好的效果。
海水淡化
目前,海水淡化已经成为解决我国沿海地区和世界上许多国家水资源短缺的重要手段之一。但如何高效经济的除去海水的高硬度、浊度和总固溶物(TDS)是制约海水淡化的瓶颈。
随着膜技术的不断发展,孔径介于反渗透和超滤之间、具有荷电性质的纳滤膜在海水软化方面的优势愈来愈得到人们的`关注。苏保卫等采用NF作为海水淡化的预处理工艺。试验结果表明,该法可以大幅度降低进料水的硬度、浊度和TDS含量,解决传统海水淡化过程中存在的结垢污染等许多问题。 等用纳滤作为海水淡化的预处理进行了一系列的研究工作,在研究过程中发现,纳滤膜能够有效的降低硬度、微生物和浊度。在22bar的压力下NF对 Ca2+,Mg2+,SO42-,HCO3-,以及总硬度的去除率分别为,,,和。NF出水完全能够满足海水反渗透(SWRO)或多级闪蒸(MSF)的进水要求,使得SWRO和MSF的水回收率分别达到70%和80%。将NF膜作为海水淡化预处理的优点有:(1)通过除去浊度和细菌,阻止SWRF的膜污染;(2)通过去除硬度离子,阻止SWRF和MSF的比例缩放;(3)通过减少海水中大约30%- 60%的TDS,使得运行SWRF所需操作压力较低。
生化医疗领域
生化工程
将纳滤膜技术应用于生化工程,可以将相对分子质量低的物质(如类固醇、维生素、抗生素和氨基酸等)从其他反应物中分离出来,进行澄清和精制,并且成功的应用于VB12的回收和浓缩,以及红霉素、金霉素等多种抗生素的浓缩和纯化过程,苏保卫等采用DL和DK纳滤膜进行纳滤浓缩克林霉素磷酸酯(CLP)乙醇水溶液的研究。实验结果表明,DL纳滤膜可将CLP乙醇水溶液由40g/L浓缩至90g/L,适宜的操作压力为,温度为 40-50℃。李洁妹等采用超滤+纳滤双膜技术对林可霉素发酵液进行提纯和浓缩,通过对不同材料的纳滤膜的筛选结果表明,NF-20在膜通量和林可霉素回收率、杂质去除等方面优于其它的膜,为最佳选择。
医药工业
纳滤膜分离效率高、节能、不破坏产品结构等特点使其在医药产品的生产中也得到了日益广泛的应用。日本的Kazuhito Yamaguchi等人研究了用纳滤膜技术除去血浆制造中所产生的传染性有毒物质(HPVB19),结果表明中空纤维膜BMM20和BMM15可以完全除去病毒和大小在20nm左右的微粒,纳滤膜可完全过滤掉其中的HPVB19病毒。徐为中等人采用超滤、纳滤技术浓缩家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗,建立家兔产气荚膜梭菌(A)型疫苗浓缩工艺。家兔产气荚膜梭菌(A)型超滤、纳滤浓缩疫苗的保护率达100%,而传统铝胶疫苗对照组的保护率平均为。何旭敏等采用的超滤与纳滤组合技术改造6-APA的原有生产工艺,使6-APA的平均mol收率由85%提高到90%以上,采用纳滤浓缩裂解液来提高6- APA结晶浓度,不仅降低了溶媒消耗,而且使结晶母液中的6-APA损失减少,从而提高了成品的收率(表2)。由此可见,随着膜技术的不断发展,纳滤将成为医药工业生产中一种高效的分离技术。
食品工业、饮料行业
在食品工业和饮料行业中,纳滤主要用来对加工过程中的料液进行浓缩、脱盐、调味、脱色和去除杂质。
低聚糖的处理
功能性低聚糖由于可以降低血脂、抗衰老和抗癌等多种生理功能而倍受关注。低聚糖与蔗糖的分子量相差很小,分离很困难。通常采用高效液相色谱法分离,但此法处理量小,耗资大。采用纳滤膜技术来处理可以达到高效液相分离法同样的效果,并大大降低操作成本。
俞三传等对低聚糖进行纳滤浓缩实验研究,结果表明,纳滤可实现对多糖溶液的浓缩。李炜怡等对蔗果低聚糖进行纳滤提纯实验,结果证明纳滤对蔗果低聚糖体系具有很好的分离效果,提纯过程中可得到纯度在90%以上的蔗果低聚糖产品。袁其朋等采用超滤、纳滤组合工艺对大豆乳清废水进行了处理实验。经超滤处理后的乳清废液,再经纳滤浓缩10倍后,浓缩液中总糖约有77%被截留,其中功能性地聚糖水苏糖和棉子糖的截留率高达95%以上,浓缩液中总糖质量分数达 ,再经活性炭脱色和离子交换脱盐及真空浓缩,即可得到透明状的大豆低聚糖糖浆。该法的优点在于既解决了废水的排放问题,同时又通过回收利用增加了经济效益。
果汁的高浓度浓
缩果汁浓缩传统上使用蒸馏法或冷冻法浓缩,但这些方法会造成果汁风味和芳香成分的散失,不仅消耗大量的能源,而且还得不到令人满意的成品。相比之下,纳滤膜浓缩技术具有节约能源、降低损耗、可在常温下连续操作、过程简单、高效、没有相变、分离系数大等优点,而且特别适用于热敏性物质的处理,因此在果汁浓缩方面得到了广泛的应用。高学玲等人用纳滤膜技术对乌龙茶提取液进行浓缩,发现纳滤不仅能实现乌龙茶提取液的浓缩,还可截留茶液中的茶多酚、咖啡碱等有效物质。Warczok等人报道了利用不同的纳滤膜浓缩苹果汁和梨汁的研究,通过实验过程中果汁通量的观察,表明纳滤膜用于果汁浓缩是可行的。
郑必胜等进行了纳滤浓缩西番莲果汁的研究,发现操作温度为28℃左右,压力为3MPa时,分离效果最好,此时实际膜通量达17L/()。经过纳滤浓缩,西番莲澄清汁可溶性固形物从13oBx提升到30oBx左右。
纯化浓缩多肽和氨基酸
离子与荷电膜之间存在道南(Donnan)效应,即相同电荷排斥而相反电荷吸引的作用。氨基酸和多肽带有离子官能团如羧基或氨基,在等电点时是中性的,当高于或低于等电点时带正电荷或负电荷。由于一些纳滤膜带有静电官能团,基于静电相互作用,对离子有一定的截留率,可用于分离氨基酸和多肽。 Garem等利用无机和高分子复合纳滤膜进行了九种氨基酸和三种多肽的分离实验,探讨了这种方法的可行性。王晓琳等用ESNA2和ES20两种纳滤膜对苯丙氨酸和天冬氨酸水溶液体系进行分离实验,过程结束时,浓缩液中苯丙氨酸和天冬氨酸浓度的差值比原料液中的差值增大近4倍,纳滤分离的效果非常明显,实现了生物质的分离、精制与回收。
其它方面的应用
纳滤的特点使其越来越受人们的关注,因此,纳滤的应用也愈来愈广泛。除了以上几方面的应用外,还在高浓度有机废水处理、城市生活污水处理等方面都有具体应用,这里就不再详细叙述。
4 结语
随着国家“节能减排”发展策略的不断深入,以及人们环保意识的加强,废水资源再生利用已经成为包括我国在内的世界各国实现水资源可持续发展的重要战略之一。纳滤由于其独特的分离性能使其在水处理领域得到日益广泛的应用。但纳滤还需要很多方面需要优化改进,如在实际运行过程中如何更好的控制膜的污染问题,以保持膜分离性能和通量的稳定性,这需要人们对膜自身的传质机理进一步的深入探究,以开发出新的高通量、耐溶剂、耐酸碱、耐氯和抗污染性强的膜材料;此外膜的成本问题也是阻碍纳滤膜技术进一步推广应用的制约因素,因此,低成本高性能的膜生产必定是以后发展的趋势;最后,开发研制新的膜清洗技术及膜清洗剂以延长膜使用寿命也是亟待解决的问题。随着膜科学技术的不断进步,相信纳滤膜技术目前面对的问题都会逐一解决,那时候它在水处理领域的应用前景必将更加广阔。
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摘要:随着我国经济的高速发展,水处理行业已迎来黄金发展阶段。生活用水方面,家用净水器逐渐成为品质生活必备品。工业用水方面,污水回用、污水零排放已经是大势所趋。由于膜技术具有高效、实用、可调、节能和精密分离等优点,使得膜法在水的深度处理领域已占据重要位置。可以预见在未来的十年,膜法将更加普及。本文将对膜技术在我国水处理中的应用与发展进行分析,找出膜技术存在的问题并探究其发展趋势,以便更好地开展膜技术的应用工作。
关键词:膜技术;水处理;应用;发展
膜技术主要由微滤、超滤、纳滤、反渗透等组成,已有效的处理了部分水资源。随着膜技术的发展,膜法将在更广阔的水处理领域得到应用。反渗透液水处理分离过程中截留率最高的膜工艺。纳滤实为低压反渗透,高度截留多价盐,低度截留一价盐。超滤是一种净化高分子量化合物(例如蛋白质),膜工艺。微滤是一种截留悬浮固体、脂肪和大分子有机物的净化工艺。
1、膜技术在水处理中应用的发展概况
膜技术在水处理中应用的发展背景
当前,经济建设仍是我国的中心工作,工业化、城镇化进程明显加快,这对我国水环境却造成了严重影响。水环境污染防治成为我国重要的工作任务,对于人民生活与生产活动意义重大。水处理是水环境污染防治的一项重要内容,其应用的处理技术对于水质改善具有直接的影响,以往的水处理技术还较为传统,不能保证处理后水质显著改善。近些年,随着我国经济实力的逐渐提高,国家在水处理新技术领域中的投入逐年增加,这使得水处理技术得以发展与革新。而膜技术作为水处理应用领域中的一种新型处理技术,它与以往传统技术相比具有新型高效、精密分离等优点,膜技术的应用与发展使我国水处理水平有了大幅提高,对于国家社会经济发展及生态环境改善具有积极意义。
膜技术在水处理应用中的发展现状
现阶段,膜技术在水处理中的应用正在进行完善,膜技术还存在一些有待进一步完善的方面,在水处理领域有待进一步推广和应用。膜技术主要是利用先进的膜生产技术所生产的高效半透性膜来进行水处理的技术手段,根据膜孔的大小、通过物理作用及生化反应等来过滤不同类型的物质,以达到水处理的目的。膜技术在水处理中的应用较多,能够去除微生物、隔离小微型杂质以及具有排斥作用等,这些作用使得膜技术在水处理中得以广泛应用,它是我国水处理技术发展的阶段性成果。
重视膜技术在水处理中应用的必要性分析
伴随着国家环境不断遭到破坏,导致了水体受到严重污染,降低了饮水质量。因此,应该加大对水处理技术工作的力度,确保提供给人们一个安全的饮水环境。由于膜技术比起传统处理技术更加节能环保,分离更精密,降低风险,水质处理效果得到提升。在未来处理水质中应该加大对膜技术的利用以及研究,完善膜技术,进一步改善水质质量,得到健康安全的水质。
2、膜技术在水处理中的应用
膜技术在给水中的应用
膜技术的发展对于给水带来的便捷性是不言而喻的。一直以来,城市水资源的给水问题一直是城市建设的巨大问题,例如,我国为了缓解北京、天津等地区水资源紧张的问题而进行的南水北调工程,就是典型的解决给水问题而进行的水利工程,而发达国家随着膜技术的成熟,已经成功利用的膜技术解决的城市或偏远地区的给水问题。法国建设有世界上最大的膜净水厂,以膜技术为核心,通过膜技术来对城市废水、地下水、工业水资源进行处理,充分利用现有的水资源完成城市淡水的供应,最高可以达到每天净化34万立方米的水资源,保障的大城市的给水问题。
美国掌握着世界上的最先进性的膜处理水的技术,建设在美国科罗拉多州的膜法净水厂,膜技术的已经实现反渗透净化技术,可以过滤到水资源中的溶解性物质,有效保证了水资源的安全性。随着膜技术的成熟,在水资源处理技术方面相较于传统的处理技术差距将越来越小,最终可以实现的以最小的代价处理大量水资源,满足城市给水的需求。
反渗透膜在饮用水处理的应用
反渗透膜是当前膜技术发展中应用较多的一种膜技术,广泛的应用在饮用水处理当中。反渗透膜利用的是生物细胞膜的原理,其本质上是一层半透膜,具有选择透过性,但是对于溶质微粒较小的物质不具备选择透过性,当半透膜两段的液体具有不同的浓度时,在渗透压的作用下,溶液会向渗透压较高的一方的流动,反渗透膜可以在浓度较高的一方溶剂加入更大的压强,就可以使得溶液向浓度的度较低的一侧移动,从而实现反渗透的作用。反渗透膜应用于饮用水处理当中,依据反渗透膜的性质,向需要处理的水资源是假压强,利用反渗透膜处理的废水当中的微粒子,从而实现水资源的淡化处理,变为人体可以应用的纯净水资源,这种方法较于传统法的化学沉降过滤处理方法具有较大的先进性。一般为了保证水资源的绝对健康,必须采用超低压反渗透膜处理的水资源才可以作为饮用水,同时为了保证的饮用水的营养,可以采取矿化的方法,制作出营养价值较高的饮用水资源。
膜生物反应器在污水、废水处理应用
膜生物反应器是一种复合膜技术与生物净化技术的机器,在处理水的过程中,通过膜技术对需要处理的水进行一次处理,大幅降低水中有害物质或杂质的数量,染头通过生物处理单元进一步净化水资源,这样处理过的废水或污水,其内部的有害物质已经微乎其微,对于环境的影响不是很大,可以进行排泄或者重生产利用。膜生物反应器是随着膜技术的发展而诞生的,膜生物反应器具有较大的先进性,较于传统的生化处理污水技术,膜生物反应器处理效率高、速度快,并且水质更加的纯净,膜生物反应器在经过安装之后,可以实现自动化运行,方便企业或工厂进行管理维护。
3、膜技术在水处理中的发展趋势
、提高膜技术的应用水平
随着膜技术在水处理上的应用,在未来我们更应该集中对膜技术的应用水平进行提高。只有对膜技术进行改善,处理水质上才能更加深入地提升膜技术的应用力度,进一步改善水质效果。
、重视膜材料制造工艺
在水处理技术中,膜技术有着很宽广的利用前景。为此,膜材料制造工艺更应该重视,结合先进的国内外膜材料制造方法,根据实际情况进行改进,使膜材料更加稳定,提升膜材料的质量,促进膜技术的发展。
、提高膜性能
膜技术虽然已得到广泛应用,但还存在着各种问题,主要集中于抗污堵能力差、使用要求较高等。所以,相关人员在未来中更应该提高膜性能,利用发展较快的新科学技术,结合膜技术,进一步改善膜结构,使膜性能得到改善,使它的分离优势作用最大程度地得到发挥。
结束语:
总之,目前我国水资源短缺,在处理水质领域,膜技术由于它的简单高效而且处理效果良好的优势具有很广的利用前景,可以解决水资源问题,改善水质。在未来的水资源处理技术发展中,我们要做的就是使膜技术利用更为广泛,最为重要的就是关于分离膜的把握,就应该针对膜材料进行进一步的探析,制造出性能更加优良的分离膜,充分发挥膜技术在水质处理上的优势。
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真宽泛。。。。想必是要毕业论文用吧?还是自己写的好
燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质(如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰)是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应,其中氧气是最常见的氧化剂,但氧化剂并不限于氧气,氧化并不限于同氧的化合。 燃料燃烧放出的热量,至今仍是人们的主要能量来源,其目的不是制备生成物,而是获得能量。研究燃料充分燃烧的条件与方法不仅对节约能源、提高燃料的利用率至关重要,而且,对减少因不完全燃烧产生的CO等有害气体、烟尘等对空气的污染,也具有重要意义。一般说来,燃料在空气中的燃烧,是燃料和空气中氧气的氧化还原反应。为使燃料充分氧化,应保证有足够的空气。同时,为保证固体和液体燃料燃烧充分,增大燃料与空气的接触面(固体燃料粉碎、液体燃料以雾状喷出等)也是有效的措施。燃烧的条件:1.可燃物(不论固体,液体和气体,凡能与空气中氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质,一般都是可燃物质,如木材,纸张,汽油,酒精,煤气等)2.充足的氧气3.达到物质的着火点灭火的基本原理及方法:燃烧必须同时具备三个条件,采取措施以至少破坏其中一个条件则可达到扑灭火灾的目的.,灭火的基本方法有三个:(1)冷却法: 将燃烧物质降温扑灭,如木材着火用水扑灭;(2)窒息法:将助燃物质稀释窒息到不能燃烧反应,如用氮气、二氧化碳等惰性气体灭火。(3)隔离法:切断可燃气体来源,移走可燃物质,施放阻燃剂,切断阻燃物质,如油类着火用泡沫灭火机。当今世界常用燃料:煤、石油和天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料,又是化学工业中极为重要的原料,它们又细分为(1)固体燃料:木柴、烟煤、揭煤、无烟煤、木炭、焦炭、煤粉等;(2)液体燃料;汽油、煤油、柴油、重油等;(3)气体燃料:天然气、人工煤气、液化石油气等清洁燃料:液氨、酒精、液氢(最清洁的燃料,燃烧产物是水)、甲醇等海洋资源的开发利用与海洋环境海洋资源类型海洋中有丰富的资源。在当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,开发利用海洋中丰富的资源,已是历史发展的必然趋势。目前,人类开发利用的海洋资源,主要有海洋化学资源、海洋生物资源、海底矿产资源和海洋能源四类。海水可以直接作为工业冷却水源,也是取之不尽的淡化水源。发展海水淡化技术,向海洋要淡水,是解决世界淡水不足问题的重要途径之一。海水中已发现的化学元素有80多种。目前,海洋化学资源开发达到工业规模的有食盐、镁、溴、淡水等。随着科学技术的发展,丰富的海洋化学资源,将广泛地造福于人类。海洋中有20多万种生物,其中动物18万种,包括16000多种鱼类。在远古时代,人类就已开始捕捞和采集海产品。现在,人类的海洋捕捞活动已从近海扩展到世界各个海域。渔具、渔船、探鱼技术的改进,大大提高了人类的海洋捕捞能力。海洋中由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源,除了直接捕捞供食用和药用外,通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。在大陆架浅海海底,埋藏着丰富的石油、天然气以及煤、硫、磷等矿产资源。在近岸带的滨海砂矿中,富集着砂、贝壳等建筑材料和金属矿产。在多数海盆中,广泛分布着深海锰结核,它们是未来可利用的潜力最大的金属矿产资源(图《深海锰结核》)。海水运动中蕴藏着巨大的能量,它们属于可再生能源,而且没有污染。但是,这些能量密度很小,要开发利用它们,必须采用特殊的能量转换装置。现在,具有商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电,但是工程投资较大,效益也不高。海洋渔业生产海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域,也就是从海岸延伸到水下大约200米深的大陆海底部分。这里阳光集中,生物光合作用强,入海河流带来丰富的营养盐类,因而浮游生物繁盛(图3.15《大陆架剖面示意》)。这些浮游生物是鱼类的饵料,它们在海洋中分布很不均匀,一般在温带海区比较多。温带地区季节变化显著,冬季表层海水和底部海水发生交换时,上泛的底部海水含有丰富的营养盐类,这些营养盐类来自海洋中腐烂的生物遗体。暖流和寒流交汇处或有冷海水上泛的地方,饵料比较丰富。这些地方通常是渔场所在地(图3.16《世界主要渔业地区的分布》)。因此,尽管大陆架水域只占海洋总面积的7.5%,渔获量却占世界海洋总渔获量的90%以上。世界主要渔业国都分布在温带地区,这些温带国家鱼产品消费量高,市场需求大。中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家。中国在充分利用近海渔场(图3.17《舟山渔场的沈家门渔港》)和浅海滩涂大力发展海洋捕捞和海水增养殖业的同时,远洋捕捞也获得了较大的发展。日本可耕地有限,人口密度高,因此海洋水产品在食品结构中比重较大。海洋油、气开发海底油气的开发,开始于20世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制,最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。80年代以来,在能源危机和技术进步的刺激下,近海石油勘探与开发飞速发展,海洋石油开发迅速向大陆架挺进,逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。地质学家和地球物理学家通常利用地震波方法来寻找海底油气矿藏,然后通过海上钻井来估计矿藏类型与分布,分析是否具有商业开发价值。海上钻井平台(图3.18《海上钻井平台》)是实施海底油气勘探和开采的工作基地,它标志着海底油气开发技术的水平。工作人员和物资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油厂一般都较远,油气要经过装油站通过船舶运到目的地,或直接由海底管道输送至海岸。海底石油和天然气的勘探、开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程,国际合作和工程招标是可行方式之一。海洋空间利用世界人口迅速增长,使陆地空间显得越来越拥挤,海洋空间的开发利用问题越来越令人关注。海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分,随着人类逐步向海洋挺进,海洋将成为人类活动的广阔空间(图3.19未来海洋空间利用示意)。海洋环境不同于陆地,它的环境和生态条件有其复杂性和特殊性。人类活动在近海和海洋表面,要抗御多变的海洋气象状况和海水的运动;深海活动要能适应黑暗、高压、低温、缺氧的环境;海水的腐蚀性强,海冰的破坏性大,对工程设备材料和结构有严格的要求。因此,海洋空间资源开发对科学技术和资金投入的依赖性大、技术难度高、风险大。海洋空间利用已从传统的交通运输,扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。交通运输方面包括海港码头、海上船舶、航海运河、海底隧道、海上桥梁、海上机场、海底管道等。生产空间有海上电站、工业人工岛、海上石油城、围海造地、海洋牧场等。通信和电力输送空间主要是海底电缆。储藏空间方面,有海底货场、海底仓库、海上油库、海洋废物处理场等。文化娱乐设施空间包括海洋公园、海滨浴场和海上运动区等。海洋运输和港口建设海洋曾经是人类从事交通运输的天然屏障。长期以来,人类一直在努力将海洋屏障变为海上坦途。最初,人们利用人力、风力或洋流作为动力,驾驶木船在近海活动。随着欧洲人到达美洲大陆,世界海洋航运由近海转向远洋。之后,世界大洋重要的航道陆续开辟。20世纪初,开辟了通往南极和北极的航道,巴拿马运河和苏伊士运河相继开通。现在,人类已经能够将船舶驶人世界任何海域(图3.20世界主要海运路线)。20世纪60年代,世界石油生产和运输增长,大型油轮得到发展。集装箱船的兴起,带来了海洋货物运输的革命。今天,穿梭在辽阔海洋上的是百万吨级的大型集装箱货轮和巨型油轮。这些船舶不仅拥有无线电导航和全球定位技术等现代化仪器设备,还可以选择最佳航线服务,以节省能源和航时,减少危险。沿海港口是海洋运输船舶停泊、中转和装卸货物的场所,也是人们开发利用海洋空间的主要场所。港口一般有一个服务区域,即腹地,该区域的商品和货物通过这个港口向外扩散。为了完成运输任务,港口要有配套的设施,如码头、装卸设备等,还要有高效率的运作服务。在港口发展过程中,受内外因素的影响,港口的规模、服务功能和范围可能有所变化。例如,某些国家的政府为吸引船舶来本国港口中转,对港口实行特殊政策,将港口辟为自由贸易区、自由港等,不需或很少缴纳费用。荷兰的鹿特丹很早就是世界贸易的中心。之后,鹿特丹港又通过开凿连通北海的运河,改善水运条件而持续发展。鹿特丹利用中转散装货物的机能,发展了农、矿产品加工业和造船工业(图3.21鹿特丹港口的土地利用)。中继贸易也带动了腹地近代工业的迅速发展。第二次世界大战以后,西欧各国经济复兴,鹿特丹成为欧洲联盟的大门,港湾和航空设施得到完善,港口的中转机能更加突出。现在,鹿特丹是世界最大的港口之一,腹地覆盖了欧盟的半数国家。围海造陆沿海地区人地矛盾激化,使人们将眼光投向大海。荷兰人从13世纪就开始围海造陆,目前,荷兰有 1/5的国土是从海中围起来的。围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径,但是它需要经过充分的科学论证,特别是做好以水利工程为中心的配套建设。在近岸浅海水域用砂石、泥土和废料建造陆地,通过海堤、栈桥或者海底隧道与海岸连接,这种新建陆地称为人工岛。世界上一些沿海发达国家如日本、美国、法国、荷兰等都已建造了人工岛。其中以海上城市(图3.22日本神户人工岛)的规模最大、功能最齐全。兴建海上城市,工程和费用巨大,需要以强大的国力作基础。澳门人多地少,有限的土地不足以满足发展居住、绿化、交通、工业、商业等的建设需要。澳门沿岸有许多淤积成的浅滩,有的在落潮时能露出水面,澳门人将它们视为良好的后备土地资源。 100多年来,澳门人利用填海造陆的办法使土地面积扩大了1倍(表3.2澳门历年土地面积的变化和图3.23澳门历年填海范围)。海洋环境保护海洋环境问题包括两个方面:一是海洋污染,即污染物进入海洋,超过海洋的自净能力;二是海洋生态破坏,即在各种人为因素和自然因素的影响下,海洋生态环境遭到破坏。(一)海洋污染海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海岸活动,例如倾倒废物和港口工程建设等,也向沿岸海域排入污染物。污染物进入海洋,污染海洋环境,危害海洋生物,甚至危及人类的健康。工业生产过程中排出的废弃物是海洋污染物的主要来源,它们集中在大型港口和工业城市附近。1953-1970年,日本九州岛水俣湾发生的汞污染事件,就是因为工厂在生产有机产品过程中,排出含汞废物。这些有害物质流入海洋后,逐渐在鱼和贝类体内富集。最后导致100多人严重中毒,并先后死亡。核电站和工厂排出的冷却水,水温较高,流入河口或海中时,往往给海洋生物带来影响。施入农田的杀虫剂随雨水流进河流,或者随土壤颗粒在河口附近淤积,最终进入海洋。偶发性的海上石油平台和油轮事故,引起石油渗漏和溢出,造成海洋污染。(二)海洋生态破坏除海洋污染外,人类的生产活动,例如工程建设和渔业生(围垦和滥捕等),以及自然环境的变化,例如全球变暖和海平面上升,都会使海洋生态环境遭到破坏和改变。人类对某些海洋生物的过度捕捞,导致海洋生物资源数量减少,质量降低,也使部分物种濒临灭绝。有些海岸工程建设和围海造田缺乏科学论证,破坏了海岸环境和海岸带生态系统。目前,海洋开发活动还缺乏综合的、长远的规划、综合效益比较差。石油污染和监测防治沿海工业生产和海运航线上的船舶,是石油污染的主要来源。因此,石油污染区域集中于沿海水域和海上航道沿线。由意外事故造成的石油泄漏,因为污染迹象明显,污染物集中,危害严重,因而倍受公众的关注,也是目前治理污染的重点。为减少意外事故的发生,很多国家在试验新的原油装载方法。有些国家配备了除污船,用来清除港口水面垃圾和污油。海洋权益和《联合国海洋法公约》20世纪60年代以来,出现了世界性的开发海洋热潮。海洋科学和技术迅猛发展,成为当代新技术革命的重要领域之一。为适应国际海洋开发、保护和管理的新形势,国际社会经过20多年的努力,通过了《联合国海洋法公约》,并于1994年11月16日正式生效。海洋法公约的诞生,使国际海洋法律制度发生了重大变革。例如,长期争执不休的领海宽度问题得到了解决;国际海底及其资源确立为人类的共同继承财产。根据《联合国海洋法公约》,全球144个沿海国家除拥有12海里领海权外,其管辖海域面积可外延到200海里,作为该国的专属经济区,享有勘探、开发、利用、保护、管理海床上覆水域及底土自然资源的主权。我国管辖海域面积为473万平方千米,约相当于我国陆地面积的二分之一,因此,加强海洋综合管理显得日益重要。《联合国海洋法公约》的诞生,为建立国际法律新秩序迈出了重要一步。但是,因为《联合国海洋法公约》要兼顾各个国家的利益和要求,还有许多不完善和不明确之处。因此,在实施过程中,必然会产生一些新的矛盾和问题。例如,在封闭和半封闭的海域,周边国家主张的200海里专属经济区就有可能存在着重叠,还有一些岛屿主权争议和渔业资源分配等问题,这些都有可能成为相邻国家关系紧张,甚至引发国际冲突的新的因素。因此,相邻国家间管辖海域划界和海洋权益,要求有关国家本着友好协商的精神,予以公平合理的解决。海水化学资源概况海洋化学资源是指海水中所蕴含的可供人类利用的各种化学元素。海水的成分非常复杂,全球海洋的含盐量就达5亿亿吨,还含有大量非常稀有的元素,如金达500万吨,铀达42亿吨,所以海洋是地球上最大的矿产资源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提,目前,全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、食盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨,总产值达6亿多美元。水是生命之源,世界上缺水的地区愈来愈多,海水淡化已成为获得淡水资源重要的途径,所有这些都是海洋化学要研究的。海洋生物资源1、海洋生物资源量估计。海洋是生物资源宝库。据生物学家统计,海洋中约有20万种生物,其中已知鱼类约万种,甲壳类约2万种。许多海洋生物具有开发利用价值,为人类提供了丰富食物和其他资源。世界海洋浮游植物产量5000亿吨,折合成鱼类年生产量约6亿吨。假如以50%的资源量为可捕量,则世界海洋中鱼类可捕量约3亿吨。2、海洋生物资源开发状况。开发海洋生物资源的主要产业是海洋渔业,另外还有少量海洋药用生物资源开发。1989年世界海洋渔业产量约8575万吨。1990年世界渔业总产量估计(正式统计数字尚未见报道)为1亿吨,其中海洋渔业产量也比1989年有所增长。其中,世界各大洋的渔业产量分别为:太平洋亿吨,大西洋亿吨,印度洋亿吨。各国海洋渔业的发展水平差别很大。长期以来,日本和原苏联是渔业产量超过1000万吨的渔业大国。中国的渔业发展比较快,1990年渔业产量达到1200多万吨,成为第一渔业大国。美国、加拿大和欧洲的一些国家,以及南朝鲜和东南亚的某些国家,渔业也比较发达。3、海洋生物资源开发潜力。世界大洋生物资源的开发潜力是很大的。如前述各国专家所估计的,世界海洋渔业资源的总可捕量在2-3亿吨之间,目前的实际捕捞量不足1亿吨。另外,药用和其他生物资源也有很大开发潜力。近年来,日本等国正在探索大洋深水区的生物资源开发问题,首先是进行资源调查,同时开发新的捕捞技术。据报道,过去被认为是海洋中的荒漠的大洋深水区,蕴藏着大量的中层鱼类资源,其中仅灯笼鱼的生物量就有9亿吨,每年可捕量可达5亿吨。南大洋磷虾资源年可捕量可达亿吨。另外,水深200?000m的区域也有许多其他经济鱼类,如长尾鳕科鱼类,深海鳕科鱼类,平头鱼科鱼类,以及金眼鲷、鲽鱼等,可捕量约3000万吨。海洋矿藏资源概述用“聚宝盆”来形容海洋资源是再确切不过的。单就她的矿产资源来说,其种类之繁多,含量之丰富,令人咋舌。在地球上已发现的百余种元素中,有80余种在海洋中存在,其中可提取的有60余种,这些丰富的矿产资源以不同的形式存在于海洋中:海水中的“液体矿床”;海底富集的固体矿床;从海底内部滚滚而来的油气资源。海水中最普通的是盐,即氯化钠,是人类最早从海水中提出的矿物质之一。另外还有一种镁盐,它们是造成海水又咸又苦的主要原因。除了这两种外,还有钾盐、碘、溴等几十种稀有元素及硼、铷、钡等,它们一般在陆地上比较少,而且分布较分散,但又极具价值,对人类用处很大。据估计海水中含有的黄金可达550万吨,银5500万吨,钡27亿吨,铀40亿吨,锌70亿吨,钼137亿吨,锂2470亿吨,钙560万亿吨,镁1767万亿吨等等。这些东西,大都是国防工农业生产及生活的必需品。例如镁是制造飞机快艇的材料,又可以做火箭的燃料及照明弹等,是金属中的“后起之秀”,而世界上目前有一半以上的镁来自海水。海水是宝,海洋矿砂也是宝。海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂。它们都是在水深不超过几十米的海滩和浅海中的由矿物富集而具有工业价值的矿砂,是开采最方便的矿藏。从这些砂子中,可以淘出黄金,而且还能淘出比金子更有价值的金刚石、石英、钻石、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等,所以海洋矿砂成为增加矿产储量的最大的潜在资源之一,愈来愈受到人们的利用。这种矿砂主要分布在浅海部分,而在那深海底处,更有着许多令人惊喜的发现:多金属结核锰结核就是其中最有经济价值的一种。它是1872-1876年英国一艘名为“挑战号”考察船在北大西洋的深海底处首次发现的。这些黑乎乎的,或者呈褐色的锰结核鹅卵团块,有的象土豆,有的象皮球,直径一般不超过20厘米,呈高度富集状态分布于300-6000米水深的大洋底表层沉积物上。据估计整个大洋底锰结核的蕴藏量约3万亿吨,如果开采得当,它将是世界上一项取之不尽,用之不竭的宝贵资源。目前,锰结核矿成为世界许多国家的开发热点。在海洋这一表层矿产中,还有许多沉积物软泥,也是一种非同小可的矿产,含有丰富的金属元素和浮游生物残骸。例如覆盖一亿多平方公里的海底红粘土中,富含轴、铁、锰、锌、锢、银、金等,具有较大的经济价值。近年来,科学家们在大洋底发现了33处“热液矿床”,是由海底热液成矿作用形成的块状硫化物多金属软泥及沉积物。这种热涂矿床主要形成于洋中脊,海底裂谷带中,热液通过热泉,间歇泉或喷气孔从海底排出,遇水变冷,加上周围环境中及酸碱度变化,使矿液中金属硫化物和铁锰氧化物沉淀,形成块状物质,堆积成矿丘。有的呈烟筒状,有的呈土堆状,有的呈地毯状从数吨到数千吨不等,是又一项极有开发前途的大洋矿产资源。石油和天然气是遍及世界各大洲大陆架的矿产资源。石油可以说是海洋矿产资源中的“宠儿”,又被称为“黑色的金子”。据报告,1990年,全世界海上石油已探明储量达×1010吨,海上天然气已探明储量达×1013M3。油气加在一起的价值占了海洋中已知矿产物总产值的70%以上。石油是“工业的血液”,然而目前全世界已开采石油640亿吨,石油的枯竭在所难免,从海湾战争可以看出石油的价值所在。所以人们转而求助的就是海洋石油资源。天然气是一种无色无味的气体,又称为沼气,成分主要是甲烷。由于含碳量极高,所以极易燃烧,放出大量热量。1000立方米天然气的热量,可相当于两吨半煤燃烧放出的势量。因此,天然气的价值在海洋中仅次于石油而位居第二。海洋能源概述浩瀚的大海,不仅蕴藏着丰富的矿产资源,更有真正意义上取之不尽,用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源,也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态,就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成任何污染。潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来,到了11-12世纪,法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪,潮汐能的魅力达到了高峰,人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计,全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦,每年可发电12400万亿度。今天,世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口,年供电量达亿度。一些专家断言,未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的,浮泛在全球潮汐之上的波浪。波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。波浪能是巨大的,一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高,一个波高5米,波长100米的海浪,在一米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量,由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。据计算,全球海洋的波浪能达700亿千瓦,可供开发利用的为20-30亿千瓦。每年发电量可达9-万亿度。除了潮汐与波浪能,海流可以作出贡献,由于海流遍布大洋,纵横交错,川流不息,所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,在流经北欧时为1厘米长海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为亿千瓦。而且利用海流发电并不复杂。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业,当然也是冒险的事业。把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能,又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质,海洋的体积又如此之大,所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射,另外还有地球内部向海水放出的热量;海水中放射性物质的放热;海流摩擦产生的热,以及其他天体的辐射能,但来自太阳辐射。因此,海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一,可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪,直到1926年,他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。此外,在江河入海口,淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦,其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。由此可见,海洋中蕴藏着巨大的能量,只要海水不枯竭,其能量就生生不息。作为新能源,海洋能源已吸引了越来越多的人们的兴趣。
核心是超滤+反渗透的海水淡化方法,其中超滤为预处理,保证反渗透进水水质,反渗透为淡化,用于海水脱盐,当然还需要其他很多前处理后处理步骤,如杀生,阻垢,等等。在这里问问就整毕业似乎不可能吧,查资料很多。
论文题目还要自己写啊!
燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质(如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰)是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应,其中氧气是最常见的氧化剂,但氧化剂并不限于氧气,氧化并不限于同氧的化合。 燃料燃烧放出的热量,至今仍是人们的主要能量来源,其目的不是制备生成物,而是获得能量。研究燃料充分燃烧的条件与方法不仅对节约能源、提高燃料的利用率至关重要,而且,对减少因不完全燃烧产生的CO等有害气体、烟尘等对空气的污染,也具有重要意义。一般说来,燃料在空气中的燃烧,是燃料和空气中氧气的氧化还原反应。为使燃料充分氧化,应保证有足够的空气。同时,为保证固体和液体燃料燃烧充分,增大燃料与空气的接触面(固体燃料粉碎、液体燃料以雾状喷出等)也是有效的措施。 燃烧的条件:1.可燃物(不论固体,液体和气体,凡能与空气中氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质,一般都是可燃物质,如木材,纸张,汽油,酒精,煤气等)2.充足的氧气 3.达到物质的着火点 灭火的基本原理及方法:燃烧必须同时具备三个条件,采取措施以至少破坏其中一个条件则可达到扑灭火灾的目的.,灭火的基本方法有三个:(1)冷 却法: 将燃烧物质降温扑灭,如木材着火用水扑灭;(2)窒息法:将助燃物质稀释窒息到不能燃烧反应,如用氮气、二氧化碳 等惰性气体灭火。(3)隔离法:切断可燃气体来源,移走可燃物质,施放阻燃剂,切断阻燃物质,如油类着火用泡沫灭火机。 当今世界常用燃料:煤、石油和天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料,又是化学工业中极为重要的原料,它们又细分为(1)固体燃料:木柴、烟 煤、揭煤、无烟煤、木炭、焦炭、煤粉等;(2)液体燃料;汽油、煤油、柴油、重油等;(3)气体燃料:天然气、人工煤气、液 化石油气等 清洁燃料:液氨、酒精、液氢(最清洁的燃料,燃烧产物是水)、甲醇等 海洋资源的开发利用与海洋环境 海洋资源类型 海洋中有丰富的资源。在当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,开发利用海洋中丰富的资源,已是历史发展的必然趋势。目前,人类开发利用的海洋资源,主要有海洋化学资源、海洋生物资源、海底矿产资源和海洋能源四类。 海水可以直接作为工业冷却水源,也是取之不尽的淡化水源。发展海水淡化技术,向海洋要淡水,是解决世界淡水不足问题的重要途径之一。 海水中已发现的化学元素有80多种。目前,海洋化学资源开发达到工业规模的有食盐、镁、溴、淡水等。随着科学技术的发展,丰富的海洋化学资源,将广泛地造福于人类。 海洋中有20多万种生物,其中动物18万种,包括16000多种鱼类。在远古时代,人类就已开始捕捞和采集海产品。现在,人类的海洋捕捞活动已从近海扩展到世界各个海域。渔具、渔船、探鱼技术的改进,大大提高了人类的海洋捕捞能力。海洋中由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源,除了直接捕捞供食用和药用外,通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。 在大陆架浅海海底,埋藏着丰富的石油、天然气以及煤、硫、磷等矿产资源。在近岸带的滨海砂矿中,富集着砂、贝壳等建筑材料和金属矿产。在多数海盆中,广泛分布着深海锰结核,它们是未来可利用的潜力最大的金属矿产资源(图《深海锰结核》)。 海水运动中蕴藏着巨大的能量,它们属于可再生能源,而且没有污染。但是,这些能量密度很小,要开发利用它们,必须采用特殊的能量转换装置。现在,具有商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电,但是工程投资较大,效益也不高。 海洋渔业生产 海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域,也就是从海岸延伸到水下大约200米深的大陆海底部分。这里阳光集中,生物光合作用强,入海河流带来丰富的营养盐类,因而浮游生物繁盛(图3.15《大陆架剖面示意》)。这些浮游生物是鱼类的饵料,它们在海洋中分布很不均匀,一般在温带海区比较多。 温带地区季节变化显著,冬季表层海水和底部海水发生交换时,上泛的底部海水含有丰富的营养盐类,这些营养盐类来自海洋中腐烂的生物遗体。暖流和寒流交汇处或有冷海水上泛的地方,饵料比较丰富。这些地方通常是渔场所在地(图3.16《世界主要渔业地区的分布》)。因此,尽管大陆架水域只占海洋总面积的7.5%,渔获量却占世界海洋总渔获量的90%以上。 世界主要渔业国都分布在温带地区,这些温带国家鱼产品消费量高,市场需求大。中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家。中国在充分利用近海渔场(图3.17《舟山渔场的沈家门渔港》)和浅海滩涂大力发展海洋捕捞和海水增养殖业的同时,远洋捕捞也获得了较大的发展。日本可耕地有限,人口密度高,因此海洋水产品在食品结构中比重较大。 海洋油、气开发 海底油气的开发,开始于20世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制,最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。80年代以来,在能源危机和技术进步的刺激下,近海石油勘探与开发飞速发展,海洋石油开发迅速向大陆架挺进,逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。 地质学家和地球物理学家通常利用地震波方法来寻找海底油气矿藏,然后通过海上钻井来估计矿藏类型与分布,分析是否具有商业开发价值。 海上钻井平台(图3.18《海上钻井平台》)是实施海底油气勘探和开采的工作基地,它标志着海底油气开发技术的水平。工作人员和物资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油厂一般都较远,油气要经过装油站通过船舶运到目的地,或直接由海底管道输送至海岸。 海底石油和天然气的勘探、开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程,国际合作和工程招标是可行方式之一。 海洋空间利用 世界人口迅速增长,使陆地空间显得越来越拥挤,海洋空间的开发利用问题越来越令人关注。海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分,随着人类逐步向海洋挺进,海洋将成为人类活动的广阔空间(图3.19未来海洋空间利用示意)。 海洋环境不同于陆地,它的环境和生态条件有其复杂性和特殊性。人类活动在近海和海洋表面,要抗御多变的海洋气象状况和海水的运动;深海活动要能适应黑暗、高压、低温、缺氧的环境;海水的腐蚀性强,海冰的破坏性大,对工程设备材料和结构有严格的要求。因此,海洋空间资源开发对科学技术和资金投入的依赖性大、技术难度高、风险大。 海洋空间利用已从传统的交通运输,扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。交通运输方面包括海港码头、海上船舶、航海运河、海底隧道、海上桥梁、海上机场、海底管道等。生产空间有海上电站、工业人工岛、海上石油城、围海造地、海洋牧场等。通信和电力输送空间主要是海底电缆。储藏空间方面,有海底货场、海底仓库、海上油库、海洋废物处理场等。文化娱乐设施空间包括海洋公园、海滨浴场和海上运动区等。 海洋运输和港口建设 海洋曾经是人类从事交通运输的天然屏障。长期以来,人类一直在努力将海洋屏障变为海上坦途。最初,人们利用人力、风力或洋流作为动力,驾驶木船在近海活动。随着欧洲人到达美洲大陆,世界海洋航运由近海转向远洋。之后,世界大洋重要的航道陆续开辟。20世纪初,开辟了通往南极和北极的航道,巴拿马运河和苏伊士运河相继开通。现在,人类已经能够将船舶驶人世界任何海域(图3.20世界主要海运路线)。 20世纪60年代,世界石油生产和运输增长,大型油轮得到发展。集装箱船的兴起,带来了海洋货物运输的革命。今天,穿梭在辽阔海洋上的是百万吨级的大型集装箱货轮和巨型油轮。这些船舶不仅拥有无线电导航和全球定位技术等现代化仪器设备,还可以选择最佳航线服务,以节省能源和航时,减少危险。 沿海港口是海洋运输船舶停泊、中转和装卸货物的场所,也是人们开发利用海洋空间的主要场所。港口一般有一个服务区域,即腹地,该区域的商品和货物通过这个港口向外扩散。为了完成运输任务,港口要有配套的设施,如码头、装卸设备等,还要有高效率的运作服务。在港口发展过程中,受内外因素的影响,港口的规模、服务功能和范围可能有所变化。例如,某些国家的政府为吸引船舶来本国港口中转,对港口实行特殊政策,将港口辟为自由贸易区、自由港等,不需或很少缴纳费用。 荷兰的鹿特丹很早就是世界贸易的中心。之后,鹿特丹港又通过开凿连通北海的运河,改善水运条件而持续发展。鹿特丹利用中转散装货物的机能,发展了农、矿产品加工业和造船工业(图3.21鹿特丹港口的土地利用)。中继贸易也带动了腹地近代工业的迅速发展。第二次世界大战以后,西欧各国经济复兴,鹿特丹成为欧洲联盟的大门,港湾和航空设施得到完善,港口的中转机能更加突出。现在,鹿特丹是世界最大的港口之一,腹地覆盖了欧盟的半数国家。 围海造陆 沿海地区人地矛盾激化,使人们将眼光投向大海。荷兰人从13世纪就开始围海造陆,目前,荷兰有 1/5的国土是从海中围起来的。围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径,但是它需要经过充分的科学论证,特别是做好以水利工程为中心的配套建设。 在近岸浅海水域用砂石、泥土和废料建造陆地,通过海堤、栈桥或者海底隧道与海岸连接,这种新建陆地称为人工岛。世界上一些沿海发达国家如日本、美国、法国、荷兰等都已建造了人工岛。其中以海上城市(图3.22日本神户人工岛)的规模最大、功能最齐全。兴建海上城市,工程和费用巨大,需要以强大的国力作基础。 澳门人多地少,有限的土地不足以满足发展居住、绿化、交通、工业、商业等的建设需要。澳门沿岸有许多淤积成的浅滩,有的在落潮时能露出水面,澳门人将它们视为良好的后备土地资源。 100多年来,澳门人利用填海造陆的办法使土地面积扩大了1倍(表3.2澳门历年土地面积的变化和图3.23澳门历年填海范围)。 海洋环境保护 海洋环境问题包括两个方面:一是海洋污染,即污染物进入海洋,超过海洋的自净能力;二是海洋生态破坏,即在各种人为因素和自然因素的影响下,海洋生态环境遭到破坏。 (一)海洋污染 海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海岸活动,例如倾倒废物和港口工程建设等,也向沿岸海域排入污染物。污染物进入海洋,污染海洋环境,危害海洋生物,甚至危及人类的健康。 工业生产过程中排出的废弃物是海洋污染物的主要来源,它们集中在大型港口和工业城市附近。1953-1970年,日本九州岛水俣湾发生的汞污染事件,就是因为工厂在生产有机产品过程中,排出含汞废物。这些有害物质流入海洋后,逐渐在鱼和贝类体内富集。最后导致100多人严重中毒,并先后死亡。 核电站和工厂排出的冷却水,水温较高,流入河口或海中时,往往给海洋生物带来影响。施入农田的杀虫剂随雨水流进河流,或者随土壤颗粒在河口附近淤积,最终进入海洋。偶发性的海上石油平台和油轮事故,引起石油渗漏和溢出,造成海洋污染。 (二)海洋生态破坏 除海洋污染外,人类的生产活动,例如工程建设和渔业生(围垦和滥捕等),以及自然环境的变化,例如全球变暖和海平面上升,都会使海洋生态环境遭到破坏和改变。人类对某些海洋生物的过度捕捞,导致海洋生物资源数量减少,质量降低,也使部分物种濒临灭绝。有些海岸工程建设和围海造田缺乏科学论证,破坏了海岸环境和海岸带生态系统。目前,海洋开发活动还缺乏综合的、长远的规划、综合效益比较差。 石油污染和监测防治 沿海工业生产和海运航线上的船舶,是石油污染的主要来源。因此,石油污染区域集中于沿海水域和海上航道沿线。由意外事故造成的石油泄漏,因为污染迹象明显,污染物集中,危害严重,因而倍受公众的关注,也是目前治理污染的重点。 为减少意外事故的发生,很多国家在试验新的原油装载方法。有些国家配备了除污船,用来清除港口水面垃圾和污油。 海洋权益和《联合国海洋法公约》 20世纪60年代以来,出现了世界性的开发海洋热潮。海洋科学和技术迅猛发展,成为当代新技术革命的重要领域之一。为适应国际海洋开发、保护和管理的新形势,国际社会经过20多年的努力,通过了《联合国海洋法公约》,并于1994年11月16日正式生效。海洋法公约的诞生,使国际海洋法律制度发生了重大变革。例如,长期争执不休的领海宽度问题得到了解决;国际海底及其资源确立为人类的共同继承财产。 根据《联合国海洋法公约》,全球144个沿海国家除拥有12海里领海权外,其管辖海域面积可外延到200海里,作为该国的专属经济区,享有勘探、开发、利用、保护、管理海床上覆水域及底土自然资源的主权。我国管辖海域面积为473万平方千米,约相当于我国陆地面积的二分之一,因此,加强海洋综合管理显得日益重要。 《联合国海洋法公约》的诞生,为建立国际法律新秩序迈出了重要一步。但是,因为《联合国海洋法公约》要兼顾各个国家的利益和要求,还有许多不完善和不明确之处。因此,在实施过程中,必然会产生一些新的矛盾和问题。例如,在封闭和半封闭的海域,周边国家主张的200海里专属经济区就有可能存在着重叠,还有一些岛屿主权争议和渔业资源分配等问题,这些都有可能成为相邻国家关系紧张,甚至引发国际冲突的新的因素。因此,相邻国家间管辖海域划界和海洋权益,要求有关国家本着友好协商的精神,予以公平合理的解决。 海水化学资源概况 海洋化学资源是指海水中所蕴含的可供人类利用的各种化学元素。海水的成分非常复杂,全球海洋的含盐量就达5亿亿吨,还含有大量非常稀有的元素,如金达500万吨,铀达42亿吨,所以海洋是地球上最大的矿产资源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提,目前,全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、食盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨,总产值达6亿多美元。水是生命之源,世界上缺水的地区愈来愈多,海水淡化已成为获得淡水资源重要的途径,所有这些都是海洋化学要研究的。 海洋生物资源 1、海洋生物资源量估计。海洋是生物资源宝库。据生物学家统计,海洋中约有20万种生物,其中已知鱼类约万种,甲壳类约2万种。许多海洋生物具有开发利用价值,为人类提供了丰富食物和其他资源。世界海洋浮游植物产量5000亿吨,折合成鱼类年生产量约6亿吨。假如以50%的资源量为可捕量,则世界海洋中鱼类可捕量约3亿吨。 2、海洋生物资源开发状况。开发海洋生物资源的主要产业是海洋渔业,另外还有少量海洋药用生物资源开发。1989年世界海洋渔业产量约8575万吨。1990年世界渔业总产量估计(正式统计数字尚未见报道)为1亿吨,其中海洋渔业产量也比1989年有所增长。其中,世界各大洋的渔业产量分别为:太平洋亿吨,大西洋亿吨,印度洋亿吨。 各国海洋渔业的发展水平差别很大。长期以来,日本和原苏联是渔业产量超过1000万吨的渔业大国。中国的渔业发展比较快,1990年渔业产量达到1200多万吨,成为第一渔业大国。美国、加拿大和欧洲的一些国家,以及南朝鲜和东南亚的某些国家,渔业也比较发达。 3、海洋生物资源开发潜力。世界大洋生物资源的开发潜力是很大的。如前述各国专家所估计的,世界海洋渔业资源的总可捕量在2-3亿吨之间,目前的实际捕捞量不足1亿吨。另外,药用和其他生物资源也有很大开发潜力。近年来,日本等国正在探索大洋深水区的生物资源开发问题,首先是进行资源调查,同时开发新的捕捞技术。据报道,过去被认为是海洋中的荒漠的大洋深水区,蕴藏着大量的中层鱼类资源,其中仅灯笼鱼的生物量就有9亿吨,每年可捕量可达5亿吨。南大洋磷虾资源年可捕量可达亿吨。另外,水深200?000m的区域也有许多其他经济鱼类,如长尾鳕科鱼类,深海鳕科鱼类,平头鱼科鱼类,以及金眼鲷、鲽鱼等,可捕量约3000万吨。 海洋矿藏资源概述 用“聚宝盆”来形容海洋资源是再确切不过的。单就她的矿产资源来说,其种类之繁多,含量之丰富,令人咋舌。在地球上已发现的百余种元素中,有80余种在海洋中存在,其中可提取的有60余种,这些丰富的矿产资源以不同的形式存在于海洋中:海水中的“液体矿床”;海底富集的固体矿床;从海底内部滚滚而来的油气资源。 海水中最普通的是盐,即氯化钠,是人类最早从海水中提出的矿物质之一。另外还有一种镁盐,它们是造成海水又咸又苦的主要原因。除了这两种外,还有钾盐、碘、溴等几十种稀有元素及硼、铷、钡等,它们一般在陆地上比较少,而且分布较分散,但又极具价值,对人类用处很大。 据估计海水中含有的黄金可达550万吨,银5500万吨,钡27亿吨,铀40亿吨,锌70亿吨,钼137亿吨,锂2470亿吨,钙560万亿吨,镁1767万亿吨等等。这些东西,大都是国防工农业生产及生活的必需品。例如镁是制造飞机快艇的材料,又可以做火箭的燃料及照明弹等,是金属中的“后起之秀”,而世界上目前有一半以上的镁来自海水。 海水是宝,海洋矿砂也是宝。海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂。它们都是在水深不超过几十米的海滩和浅海中的由矿物富集而具有工业价值的矿砂,是开采最方便的矿藏。从这些砂子中,可以淘出黄金,而且还能淘出比金子更有价值的金刚石、石英、钻石、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等,所以海洋矿砂成为增加矿产储量的最大的潜在资源之一,愈来愈受到人们的利用。 这种矿砂主要分布在浅海部分,而在那深海底处,更有着许多令人惊喜的发现:多金属结核锰结核就是其中最有经济价值的一种。它是1872-1876年英国一艘名为“挑战号”考察船在北大西洋的深海底处首次发现的。这些黑乎乎的,或者呈褐色的锰结核鹅卵团块,有的象土豆,有的象皮球,直径一般不超过20厘米,呈高度富集状态分布于300-6000米水深的大洋底表层沉积物上。 据估计整个大洋底锰结核的蕴藏量约3万亿吨,如果开采得当,它将是世界上一项取之不尽,用之不竭的宝贵资源。目前,锰结核矿成为世界许多国家的开发热点。在海洋这一表层矿产中,还有许多沉积物软泥,也是一种非同小可的矿产,含有丰富的金属元素和浮游生物残骸。例如覆盖一亿多平方公里的海底红粘土中,富含轴、铁、锰、锌、锢、银、金等,具有较大的经济价值。 近年来,科学家们在大洋底发现了33处“热液矿床”,是由海底热液成矿作用形成的块状硫化物多金属软泥及沉积物。这种热涂矿床主要形成于洋中脊,海底裂谷带中,热液通过热泉,间歇泉或喷气孔从海底排出,遇水变冷,加上周围环境中及酸碱度变化,使矿液中金属硫化物和铁锰氧化物沉淀,形成块状物质,堆积成矿丘。有的呈烟筒状,有的呈土堆状,有的呈地毯状从数吨到数千吨不等,是又一项极有开发前途的大洋矿产资源。 石油和天然气是遍及世界各大洲大陆架的矿产资源。石油可以说是海洋矿产资源中的“宠儿”,又被称为“黑色的金子”。据报告,1990年,全世界海上石油已探明储量达×1010吨,海上天然气已探明储量达×1013M3。油气加在一起的价值占了海洋中已知矿产物总产值的70%以上。 石油是“工业的血液”,然而目前全世界已开采石油640亿吨,石油的枯竭在所难免,从海湾战争可以看出石油的价值所在。所以人们转而求助的就是海洋石油资源。天然气是一种无色无味的气体,又称为沼气,成分主要是甲烷。由于含碳量极高,所以极易燃烧,放出大量热量。1000立方米天然气的热量,可相当于两吨半煤燃烧放出的势量。因此,天然气的价值在海洋中仅次于石油而位居第二。 海洋能源概述 浩瀚的大海,不仅蕴藏着丰富的矿产资源,更有真正意义上取之不尽,用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源,也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态,就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成任何污染。 潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来,到了11-12世纪,法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪,潮汐能的魅力达到了高峰,人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计,全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦,每年可发电12400万亿度。 今天,世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口,年供电量达亿度。一些专家断言,未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的,浮泛在全球潮汐之上的波浪。 波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。 波浪能是巨大的,一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高,一个波高5米,波长100米的海浪,在一米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量,由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。据计算,全球海洋的波浪能达700亿千瓦,可供开发利用的为20-30亿千瓦。每年发电量可达9-万亿度。 除了潮汐与波浪能,海流可以作出贡献,由于海流遍布大洋,纵横交错,川流不息,所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,在流经北欧时为1厘米长海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为亿千瓦。而且利用海流发电并不复杂。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业,当然也是冒险的事业。 把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能,又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质,海洋的体积又如此之大,所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射,另外还有地球内部向海水放出的热量;海水中放射性物质的放热;海流摩擦产生的热,以及其他天体的辐射能,但来自太阳辐射。因此,海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一,可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪,直到1926年,他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。 此外,在江河入海口,淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦,其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。 由此可见,海洋中蕴藏着巨大的能量,只要海水不枯竭,其能量就生生不息。作为新能源,海洋能源已吸引了越来越多的人们的兴趣。
初中就要写生物论文??写你们老师吧~参见CNKI~