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富氢水研究论文合集

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富氢水研究论文合集

水素水(HydrogenWater),是直接使用了日语原名。因日语中“水素”的意思是“氢”,所以,也有人称之为“氢水”,国内又叫富氢水。对于富氢水的研究热始于2007在《自然医学》第一篇氢气生物学论文开始,常识告诉我们氢气是不溶于水的。在中学关于制备氢气的化学实验中,我们就采用排水法收集氢气,其主要原因是考虑到氢气是不溶于水。实际上,氢气并不是不能溶解与水,只是溶解度确实比较低。如果按照摩尔浓度计算,20℃时水溶解纯氢气的浓度为。如何提升并保持饱和氢气水的浓度及稳定性,才是氢气医学应用上的科研难题。国内纳米气液混合技术的发明攻克了氢气难溶于水的科学难题,采用物理方法让水均匀包裹氢分子,促使氢气和水达成稳定结合。具有氢气浓度高,稳定性能好等特点。优点:富氢水的氢离子可以中和体内多余的活性氧(H2+O=H2O)结合成水,随尿排出体外,帮助细胞新陈代谢,安全、绿色环保对人体没有任何毒副作用,没有明确的禁忌症与禁忌人群。弊端:部分报告显示,在人体内氢分子可以由肠内细菌产生,其产生量随食物纤维等的摄取量而变高。因此,饮用水素水是否能真正起作用值得还没有定论。

富氢水功能研究论文

所谓富氢水就是在高压条件下增加水中氢气的含量到 mg每升。

尽管推广的人声称富氢水有各种抗氧化,抑制肿瘤等等作用。但目前没有任何科学证据来支持这些声称的效果。 其他的办法含有吸入喊氢气的空气,或者注射含氢的生理盐水。                        扩充资料:

富氢水也就是Hydrogen Water,而日语中的水素就是氢的意思,因此氢水或者富氢水还有水素水说的都是同一种东西,富氢水机通过电解水,电解产生氢氧分离,但氢极难溶于水,传说富氢水机可以通过物理方式让水包裹氢分子,使氢与水交融而处于稳定状态!

1.富氢水与自由基 富氢水中氢气进入人体可快速清除恶性自由基,阻止自由基破坏细胞,并利用氢分子的氧化还原作用与恶性自由基相结合,结合后变为无毒无害的水排出体外,能够很好的促进新陈代谢。

何为自由基?  何为自由基?为何是百病之源?还会引起衰老?  自由基的另一名称是活性氧,是一群非常活泼,很容易引起化学反应的物质。当活性氧在体内持续累积,就会在体内形成氧化压力,如未予以疏导治疗,就可能引起心脑血管疾病、器官衰竭、皮肤病变、眼疾、炎症甚至癌症。  那自由基是如何产生?又如何致病(或衰老)的呢?

2、富氢水与高血压  活性氢水中所含有的氢素电子,可以防止不饱和脂肪酸与活性氧相结合生成过氧化脂质不饱和脂肪酸,令高血压病得到改善。

3、富氢水与糖尿病  活性氢水中所含有的氢素电子,可让胰岛及其受容体恢复正常机能,改善糖尿病症状。  4、富氢水与骨关节疾病  小分子团水中的钙离子容易被人体吸收,中和体内的有害酸性物质,而富氢水可降低血尿酸值从而缓解痛风及其他骨关节疾病。

5、富氢水与肝脏 富氢水可清除乙醇在代谢过程产生的恶性自由基,是一种绝无毒副作用的解酒护肝产品。 6、富氢水与记忆力减退 含氢的水能使受活性氧影响而减低的神经细胞的繁殖能力恢复,从而抑制记忆力的减退。

7、富氢水与亚健康  富氢水从根源上补充能量清除人体自由基(抗氧化剂),使人类改善亚健康状态、预防疾病。

8、富氢水与癌症  活性氢水中含有的活性氢的电子(负离子)可以阻止癌细胞的无限制分裂,使之改变成与普通细胞有同样寿命的细胞。

9、富氢水与美容老化  身体的衰老源于氧化,无论健康还是从护肤层面,富氢水可以抗氧化,从而美容抗衰老。

10、富氢水与炎症疾病  氢能对抗炎症反应,减少炎症损伤和加速炎症修复。(牙、皮肤、肠胃等炎症缓解)  从以上关系可以看出,富氢水的产业化符合我国食品工业“营养、卫生、方便”的发展趋势。富氢水在未来饮料和保健食品领域内都将具有一定地位,不仅可以作为人们的日常饮用水,还可以作为营养补充剂或功能性食品的原材料和配料使用。如添加到婴儿食品、美容面膜中,可以增强孩子免疫力,帮助女性皮肤美白,祛除老年斑等。

富氢水作用有哪些呢?

1. 富氢水有没有危害。

首先要清楚富氢水的作用机理并不是水本身的效应,更不是所谓水的弱碱性、负电位、离子特性的功效。真正起作用的是水中含有的氢气。

2. 比较好的富氢水机品牌:

(1)bespring好水坊

国内唯一一家专注于量子舱和富氢水的公司;世界上第一台集净化、加热、吸氢气、量子植入的免安装的1500pp以上的富氢水机

(2)美的

美的集团有限公司,在全国各地设有强大的营销网络,并在海外各主要市场设有近30个分支机构。

(3)东禾

起源于日本的电解水机生产厂家,透明机壳,电解过程直观,吸引力强。

产生富氧水的办法:

1. 氢水棒,又称水素水棒。由日本引入。利用镁和水反应产生氢气。将氢水棒放入装有饮用水的容器中,氢水棒周围就会产生氢气小气泡。

2. 富氢水机(滤芯式),里面装有PP棉、活性炭、镁粒子或者托玛琳等滤芯,当水流经过镁粒子滤芯或者托玛琳微电解滤芯时,产生微量氢气随水流一起流出。

3. 电解式富氢水机分为二种,一种直接接入自来水管,利用PP棉、活性炭等滤芯先净化水质,再通过电解槽电解,另一种是直接将干净的饮用水注入电解装置电解,经过一定的电解时间倒出。

4. 瓶装或者袋装富氢水,这种成品富氢水,是通过特殊工艺将高纯度的氢气溶解在纯净水或者其它矿泉水中,然后密封在容器里而制成。

5. 固体富氢水保健品,目前这种产品以日本引进为主。胶囊形式的包装,胶囊里面是粉状的白色粉末。负氢离子胶囊就是其中的一种。这种食品粉末进入胃里,遇见水就产生氢气,使用很方便,而且氢气的释放时间相对于以水为载体的富氢水要长。

参考资料:百度百科-富氧水

所谓富氢水就是在高压条件下增加水中氢气的含量到 mg每升。尽管推广的人声称富氢水有各种抗氧化,抑制肿瘤等等作用。但目前没有任何科学证据来支持这些声称的效果。其他的办法含有吸入喊氢气的空气,或者注射含氢的生理盐水。

富氢水可以长期喝的。

分子氢具有极强的穿透力,并且进入人体体内能够有效的清除羟基,也就是氢氧基,这是许多疾病的根源,分子氢对人体内的自由基有良好的选择性,能够祛除不利于人体的毒性自由基,保留有益的自由基。

恶性自由基与肝脏多种疾病的关系,及时清除有害自由基可以保护肝细胞,减轻肝脏损害,改善肝功能。

参考资料

1.富氢水对人身体氧化的作用

大量生物学研究证据表明,氢气是目前被确定具有选择性中和自由基和亚硝酸阴离子作用的唯一具有选择性抗氧化的物质,这正是氢气对抗氧化损伤治疗疾病的分子基础。另外,氢分子体积极小,可快速渗透扩散至全身,能穿透各类生理屏障和细胞膜,进入细胞核,带走一般手段无法消除的恶性活性氧。

更重要的是,氢气在清除活性氧后自身可以变成水被人体利用,不会影响其他良性活性氧和生物分子的正常功能。氧化体现在人体的方方面面,包括皮肤问题、心脑血管问题、免疫性疾病、恶性肿瘤以及衰老等等,长期饮用富氢水可以增强免疫力改善肤色、肤质、淡化色斑、老年斑等等

2.富氢水对人体代谢修复的作用

代谢修复指物质和能量代谢机能逐渐恢复的过程。大量脂肪、糖类、嘌呤的摄入会加重代谢系统负担,长此以往,代谢功能发生紊乱,对上述物质的处理能力下降,导致代谢性疾病。

富氢水通过平衡内环境,全面修复代谢功能,从根本上改善包括高血脂、糖尿病、高血压、高尿酸血症、痛风等代谢相关性疾病。

3.富氢水对抗衰老的作用

来自日本的一项研究发现,常年饮用富氢水的百岁老人产氢能力异常强大,是普通人的三倍以上。众所周知,百岁老人罹患心血管疾病和癌症的比例远低于普通人,该研究不仅证实了氢气的抗衰老作用,结合其他研究,进一步证实氢气在防治心脑血管疾病、恶性肿瘤等方面的价值。

4.富氢水对慢性疾病的作用

国际权威试验证明,富氢水中的氢气可减少氧化损伤、炎症性损伤、细胞凋亡等病理症状,对60多种人类常见疾病类型如心脑血管疾病、脑血管疾病、恶性肿瘤、慢性呼吸系统疾病、脑脊髓创伤老、年痴呆症、糖尿病、肾病等,具有理想治疗效果。

国内的泰山医院做了列人体代谢综合征,效果非常明显。但是这个东西还不是药,这是一个和奇特的现象。不过在日本富氢水已经申请药品批号,计划用于减轻癌症性化疗过程中病人不良反应。

光催化水解制氢的研究论文

(绿色合成具有优异光解水性能的三元催化剂) 湖南日报·新湖南客户端3月21日讯(通讯员 赵园园)近日,由湘大土木工程与力学学院张平教授、尹久仁教授和丁燕怀教授组成的团队在光解水方面的研究取得了突破性进展,相关成果以“Solid-state, Low-cost and Green Synthesis and Robust Photochemical Hydrogen Evolution Performance of Ternary TiO2/MgTiO3/C Photocatalysts”发表于国际期刊iScience。 该期刊属于Cell的综合性子刊,主要关注自然科学各个领域最前沿的研究工作。杨忠美博士和蒋运鸿博士为论文共同第一作者,丁燕怀教授和张平教授为本文的共同通讯作者(论文链接: )。 (TiO2/MgTiO3/C的低倍TEM图及其不同光照条件下光催化产氢的视频截图) 团队利用一种绿色、低成本方法制备了一种高效三元催化剂TiO2/MgTiO3/C用于光解水产氢,整个制备过程不涉及任何有机溶剂和有毒副产物,其在一个模拟太阳光下产氢效率高达∙h-1∙g-1, 较商品化的P-25 TiO2提高了四倍以上,其在纯可见光下的产氢效率也达到∙h-1∙g-1。光电化学测试结果表明该催化剂在紫外光区的IPCE(the incident photon to charge carrier generation efficiency)效率接近90%,而在400nm~ 470nm的IPCE效率也有较大程度的提高。迄今为止,在已报道的克级制备的同类型催化剂材料中其光催化产氢效率最高,相关成果已经申请发明专利保护。 该研究工作得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、湖南省教育厅重点项目、湖南省研究生创新基金、力学国家重点学科、化工模拟与增强国家级工程中心的支持和资助。张平教授、尹久仁教授和丁燕怀教授课题组长期从事交叉学科的研究,课题组成员具有力学、材料学、计算模拟等方面的研究背景,近来年课题组成员在Energy & Environmental Science, Nature Communications, Journal of Materials Chemistry A,Nanoscale,Carbon,Journal of Membrane Science和中国科学等知名期刊发表论文20余篇,申报国家专利10余项。 [责编:曹漾] [来源:湖南日报·新湖南客户端]

光催化法制氢半导体TiO2及过渡金属氧化物、层状金属化合物,如K4Nb6O17、K2La2TiO10、Sr2Ta2O7等,以及能利用可见光的催化材料,如CdS、Cu-ZnS等,都能在一定的光照条件下,催化分解水,从而产生氢气。然而到目前为止,利用催化剂光解水的效率还很低,只有1% ~2%。已经研究过的用于光解水的氧化还原催化体系主要有半导体体系和金属配合物体系两种,其中以半导体体系的研究最为深入。 半导体光催化在原理上类似于光电化学池,细小的光半导体颗粒可以被看作是一个个微电极悬浮在水中,他们像光阳极一样在起作用,所不同的是它们之间没有像光电化学池那样被隔开,甚至阴极也被设想是在同一粒子上,水分解成氢气和氧气的反应同时发生。当小于387nm 的紫外光照射到TiO2时,价带上电子吸收能量后发生跃迁到导带,在价带和导带分别产生了空穴与电子,吸附在TiO2的水分子被氧化性很强的空穴氧化成为氧气,同时产生的氢离子在电解液中迁移后被电子还原成为氢气。和光电化学池比较,半导体光催化分解水放氢的反应大大简化,但通过光激发在同一个半导体微粒上产生的电子空穴对极易复合。因此为了抑制氢和氧的逆反应及光激发半导体产生的电子和空穴的再结合,可加入电子给体作为空穴清除剂,以提高放氢效率。废水中许多有机物是良好的电子给体,如果把废水处理与光催化制氢结合起来,可同时实现太阳能制氢和太阳能去污 。工程热力学是热力学最先发展的一个分支,它主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用,是机械工程的重要基础学科之一。通过对热力系统、热力平衡、热力状态、热力过程、热力循环和工质的分析研究,改进和完善热力发动机、制冷机和热泵的工作循环,提高热能利用率和热功转换效率。为此,必须以热力学基本定律为依据,探讨各种热力过程的特性;研究气体和液体的热物理性质,以及蒸发和凝结等相变规律;研究工质特性也是分析某些类型制冷机所必需的。现代工程热力学还包括诸如燃烧等化学反应过程,溶解吸收或解吸等物理化学过程,这就又涉及化学热力学方面的基本知识。

近日,《催化学报》在线发表了中国石油大学(北京)戈磊教授团队在光催化解水领域的最新研究成果。该工作报道了结合动力学和热力学对PtPd修饰硫化镉锌纳米棒高效光催化制氢的机理研究。论文第一作者:张临河硕士,论文通讯作者:戈磊教授。02背景介绍双金属合金是目前最有效的共催化剂之一。与单金属纳米粒子相比,双金属纳米粒子由于其独特的微观结构和优良的催化性能而具有巨大的催化潜力。Pt具有较高的功函数和较低的质子还原能力,被认为是最有效的贵金属助催化剂。本课题组研究发现,在氢气生产过程中,PtPd合金作为助催化剂的光催化性能高于Pt。这一现象可以通过PtPd合金的热力学结果来理解,而反应动力学在光催化制氢中也起着重要作用。因此,利用热力学和动力学相结合的方法来研究改进析氢活性的PtPd共催化剂的性质和机理是很有必要的。

水体富营养化研究本科论文

水是人类生存必不可少的条件之一,没有水,也就没有生命的存在,可见水资源的重要性。地球的储水量是很丰富的,共有亿立方千米之多。地球上的水,尽管数量巨大,而能直接被人们生产和生活利用的,却少得可怜。首先,海水又咸又苦,不能饮用,不能浇地,也难以用于工业。其次,地球的淡水资源仅占其总水量的,而在这极少的淡水资源中,又有70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中,加上难以利用的高山冰川和永冻积雪,有87%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分,约占地球总水量的。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。面临这严峻的水资源形势,我们应该做些什么去保护水资源呢?1、要有惜水意识。长期以来,人们普遍认为水资源是 “取之不尽,用之不竭”的,不知道爱惜水资源,有的甚至将水白白浪费。例如:洗手、洗脸、刷牙时,让水一直流着;设备漏水,不及时修好等等。这使水资源越来越紧缺,自来水更加来之不易。爱惜水资源是节水的基础,只有意识到“节约水光荣,浪费水可耻”,才能时时处处注意节水。2、不污染水资源。现在生活上总是存在着污染水资源的情况:如农药、重金属、化学物质、油类以及各种垃圾被人为的排入水中;大量的生活污水也被排入河流,造成水域的污染,就连地下水也难逃厄运,而且排放的生活污水还大大超出了水本身的自净能力,于是水污染就越发的严重。因此,为了防止水污染,我们应该从身边的小事做起,比如:使用无磷的洗衣粉、……当我们看见破坏水资源的行为时,还要积极的向有关部门举报。3、使用节水器具。家庭节水除了注意养成良好的用水习惯以外,采用节水器具很重要,也最有效。可是为了省钱,很多人宁可放任自流,也不肯更换节水器具。其实,据统计:一个使用节水器具的家庭,比不使用节水器具家庭平均一年内所节省的水,足够1亿个成年人喝2~3个月!所以,我们也应该尽可能的把家里都换上节水器具!4、多宣传。长期以来,大多数人有节约用水的理念,但缺少具体的行动,大手大脚的现象还比较普遍。因此,我们更要大力宣传水资源的保护知识,并树立起好榜样,让广大市民都模仿去做!保护水资源从我做起,因为保护水资源就是保护人类自己。

毕业论文主要内容概述怎么写

毕业论文主要内容概述怎么写,大学生活又即将即将结束,我们在毕业前夕的时候,是需要进行论文答辩的,可是对于毕业论文都不会写了,别说毕业答辩,我和大家一起来看看毕业论文主要内容概述怎么写。

1、题目。应能概括整个论文最重要的内容,言简意赅,引人注目,一般不宜超过20个字。

2、论文摘要和关键词。

论文摘要应阐述学位论文的主要观点。说明本论文的目的、研究方法、成果和结论。尽可能保留原论文的基本信息,突出论文的创造性成果和新见解。而不应是各章节标题的简单罗列。摘要以500字左右为宜。

关键词 是能反映论文主旨最关键的词句,一般3-5个。

3、目录。既是论文的提纲,也是论文组成部分的小标题,应标注相应页码。

4、引言(或序言)。内容应包括本研究领域的国内外现状,本论文所要解决的问题及这项研究工作在经济建设、科技进步和社会发展等方面的理论意义与实用价值。

5、正文。是毕业论文的主体。

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7、参考文献和注释。按论文中所引用文献或注释编号的顺序列在论文正文之后,参考文献之前。图表或数据必须注明来源和出处。

参考文献是期刊时,书写格式为:[编号]、作者、文章题目、期刊名(外文可缩写)、年份、卷号、期数、页码。

参考文献是图书时,书写格式为:[编号]、作者、书名、出版单位、年份、版次、页码。

8、附录。包括放在正文内过份冗长的公式推导,以备他人阅读方便所需的辅助性数学工具、重复性数据图表、论文使用的符号意义、单位缩写、程序全文及有关说明等。

好氧颗粒活性污泥的快速驯化与培养

生命科学与技术学院 生工090 班 XXX 学号

指导教师:(教授)

1、课题来源及项目名称

自主研发项目

2、课题立题意义与目的

近年来,随着工业化的推进,水污染和水体富营养化问题日益严重。而传统的活性污泥污水处理方法存在着工艺路线复杂、占地面积大、剩余污泥产量大等缺陷。好氧颗粒污泥结构紧凑,因而沉降性能优异,无需沉淀池以及混合液和污泥的回流,这简化了废水的处理工艺流程,大大节省了基建费用和运行费用。此外,其微生物相丰富,在降解有机碳的同时可以脱氮除磷,还能承受较高的COD负荷和有毒物质的的冲击负荷。这样,作为一种可持续发展的污水处理技术,好氧颗粒污泥废水生物处理方法具备了占地面积小、操作简单、出水水质优良等优点。好氧颗粒污泥技术作为一种新型的'废水生物处理形式,在城市污水和工业废水处理中具有非常广阔的应用前景。

3、本课题的主要研究内容

(1)好氧颗粒污泥的驯化与培养 (2)好氧颗粒污泥的储存及活性恢复 (3)好氧颗粒污泥的耐负荷波动性研究

4、本课题的研究过程

本课题是在前人探究得到的好氧颗粒污泥培养条件的基础上,设计与搭建特定的反应器来驯化培养颗粒,同时分析颗粒污泥浓度以及沉降性能的变化,考察颗粒对于COD、氨氮等废水污染指标的去除效果,试图在短期内驯化培养得到好氧颗粒污泥。

此外,还针对颗粒污泥的储存方法和活性恢复以及培养得到颗粒的耐负荷波动性进行了探索。分别考察储存一段时间之后以及在人为负荷波动下颗粒污泥的污泥特性以及去除污染物能力的情况。

5、实验结论

本论文以COD为1500mg/L的模拟废水为底物,在SBAR反应器中,以普通絮状活性污泥为接种污泥,循环周期为4h,在较强水力剪切力的作用下,通过不断缩短污泥沉降时间,成功培养得到了好氧颗粒污泥。该颗粒表面光滑、轮廓清晰、沉降性能良好,呈浅黄色。其粒径主要分布在,颗粒强度为,湿密度为,沉降速度为,以上数据均远远优于传统活性污泥。对于模拟废水的COD和氨氮都表现出了优异的去除能力,去除率均可达到90%以上,出水可以达到国家一级排放标准。

分别在冰箱内保存和在室温下储存一个月后,颗粒的物理性质均有一定程度的下降,但保存后颗粒的性质还保持在较好的水平。这说明,冰箱内和室温下的保存条件对颗粒物理性质的影响不大,且仅就物理性质而言,冰箱内保存的效果比室温保存的效果好;而在恢复阶段,仅进行了第六个批次,除氨氮外,其他污染物的去除就都可以接近甚至达到稳定期的情况;对比两种储存方法,除了颗粒对COD和TP的处理效果二者比较更接近,其他数据都表明在冰箱内的储存效果优于室温下。但室温保存能耗较低。两种方法各有利弊。

广义上讲,生物技术是利用有机体、死细胞、活细胞以及细胞内含物,采用特殊的过程生产出特殊的产品应作到农业、医药以及环境修复治理中,尤其是70年代基因工程的出现,它能改变、取代物种的基因。 生物技术在农作物中已有广泛的应用。最初通过遗传工程获得而进入市场的作物是:玉米、大豆和棉花。它们经转基因后具有抗除草剂和棉铃虫的能力。这种玉米、大豆和棉花从Bt细菌获得基因,经遗传改良后具有防虫害的能力。利用Bt细菌获得经遗传改良的作物的潜力是相当大的。例如:美国有200万hm2的Bt棉花,澳大利亚有40万hm2,两者各相当于亿美元价值。如果将Bt玉米引种在美国1000万hm2的土地上,只要增产5%,就意味着能增加亿美元收入。这项技术进一步促进了Bt制剂控制虫害在商业上的应用。除此之外,还有许多经转入特定基因的玉米品种,这些品种能同时抗除草剂和一些虫害。 生物技术在畜牧业上应用所获得的益处与在农作物上相似。一方面,生物技术有助于提高畜禽的生命力以及消灭竞争者。促进畜禽生长的物质有生长激素以及促进其生长的调节剂,这些物质可由基因工程而获得。如利用鼠类基因(该基因能促进角蛋白的形成)能获得了经遗传改良的绵羊,这种绵羊比普通棉羊产毛量能提高6%左右。另一方面,生物技术在提高农作物产量、质量的同时,有助于提高畜牧业的生产力发展水平。例如,通过控制饲料作物体内碳水化合物含量可提高畜牧业生产力;利用基因调控技术可以提高包括豆科作物在内一些作物的蛋白质含量,减少饲料作物中难消化的木质素含量等。达比等人已生产出一种转基因三叶草,可应用于澳大利亚绵羊牧场。该基因来自向日葵,经转基因的三叶草能制造富含氨基酸的蛋白质,该蛋白质经食物链进入绵羊体内,进而能提高产毛量。 生物技术给人类带来的益处也包括在生态和环境两个方面。利用生物技术提高现有农业生态系统的生产力可以减低农业向原始的、自然、半自然生态系统扩张的要求,因此,它有助于有人类保存、保护地球上仅有的自然生态系统及其资源,有助于人们未来再利用其中的基因资源开发新的产品。 生物技术已用于生产抗虫害、抗除草剂作物。正如前面所述,一些转基因棉花、玉米、大豆等具有抗虫害、抗除草剂的能力。1995年人们可以在市场上购买到转基因马铃薯,这种马铃薯能产生水晶蛋白,而水晶蛋白对科伦那多马铃薯甲虫有毒害作用。这些转基因作物能减少杀虫剂的用量,降低杀虫剂及其残留物对食物链、水体造成污染,从而有利于保护生态环境。 在许多农业生产区,土壤氮素可利用量是制约农业生产力提高的一个重要因子。而一高科技农业生产区使用人造氮肥是以牺牲生态环境为代价的。制造氮肥要利用大量能源,据统计,英联邦农场平均投入的能源大约有50%来自肥料。由施用肥料而产生的温度气体(二氧气化碳、氮氧化合物等)不可避免地促进地球气候变暖。除此之外,农业土壤的氮素流失是水体富营养化的主要原因。 生物技术的利用能为这些问题的解决提供潜在的、真正有价值的帮助。 同样,人们可以利用真菌来提高土壤养分的有效性。温莱指出:特定的真菌类能促进土壤养分的释放,从而促进作物生长;真菌也能通过分解有机物质(例如纤维素等)释放出糖类,促进固氮菌的生长。进一步提高土壤养分有效性的可能,包括获得转基因细菌和真菌,以进一步增强它们制造养分和释放土壤养分的能力。转基因作物的最终目标是使作物本身能够自行固氮,避免、减少使用人造肥料,从而减少对生态环境的破坏。这在目前尚不可能,但在将来却有望实现这个目标。 弊 从经济角度上讲,生物技术带来的不利并不明显,然而,它会引起发达国家与发展中国家贫富差距进一步扩大。因为,生物技术公司主要集中在发达国家,发达国家可以通过输出生物技术产品而获得利润。与此同时,发展中国家由于技术、及其产品还远没有被广泛接受。 生物技术可能引起生产方式和人类健康的退变。这种情奖品可能会随着需要特定处理的转基因作物的出现而产生,特别是抗除草剂的转基因作物出现。农民必须从同一公司购买种子和除草剂,否则除草剂起不了作用。同样的问题也可能在需人造肥料的转基因作物上出现,这些转基因作物会取代传统的依靠有机肥的作物,后者在发展中国家是很普遍的,并且也有利于环境保护。生物技术在食品上的应用对发展中国家的农民也会造成许多困难。生物技术也会对人类的健康制造麻烦。近年来在英国已有这方面的报道。特别是当能引发人体过敏反应的基因转入农作物时,例如,坚果能引发人体过敏反应,若它的基因被导入其他作物,则有可能其他作物也会引起人体过敏。为了预防起见,转基因作物产品必须经免疫测定筛选后才能利用。 生物技术也可能引发环境问题。人们利用生物技术生产出抗旱、耐盐、抗病虫害作物同时,也导致生物多样性遭受严重破坏,甚至导致一些物种灭绝。这一结果是由于生物技术促进农作物向它原本不适应的地域扩张而造成的。生物技术同样加速土壤侵蚀和沙漠化。农业,尤其是耕作农业的扩张会增加除草剂、杀虫剂、人造肥料的使用,农业中不断投入的能源促进全球变暖。与此同时,氮素生物化学循环的改变也加剧了水体的富营养化,直接影响人类和动植物的生存。 另一个令人担心的是:转基因植物、动物、微生物脱离当地农业生态系统所造成的危害。许多有意或无意的动植物引起当地严重的生态问题。最明显的例子是澳洲引进的兔子。1500年以来,世界各国动植物的交流,有些已成为当地的有害动植物。至于转基因作物脱离当地农业生态系统后有可能引发:第一,转基因作物使自生作物成为严重的杂草问题;第二,转基因作物通过杂交后产生杂种;第三,转基因作物影响食物安全。任何一种转基因作物都存在对生态环境产生冲击的可能性。 未来20年,随着世界人口的增长,农业将经历具有重大意义的革新。毫无疑问,生物技术作为科学和技术在这场变革中将起到关键性的作用。原则上讲,生物技术本身有能力帮助人们提高农业生产力和保护环境,但在实践中,生物技术作为环境保护的代理人其作用相对来说是微乎其微的。人们对它在环境保护以及促进人类进步中的作用仍将拭目以待。

水资源的性质与特点 水和水体是两个不同的概念。纯净的水是由H2O分子组成,而水体则含有多种物质,其中包括悬浮物、水生生物以及基底等。水体实际上是指地表被水覆盖地段的自然综合体,包括河流、湖泊、沼泽、水库、冰川、地下水和海洋等。水资源与人类的关系非常密切,人类把水作为维持生活的源泉,人类在历史发展中总是向有水的地方集聚,并开展经济活动。随着社会的发展、技术的进步,人类对水的依赖程度越来越大。 水资源是世界上分布最广,数量最大的资源。水覆盖着地球表面70%以上的面积,总量达15亿立方千米;也是世界上开发利用得最多的资源。现在人类每年消耗的水资源数量远远超过其他任何资源,全世界用水量达3万亿吨。 地球上水资源的分布很不均匀,各地的降水量和径流量差异很大。全球约有三分之一的陆地少雨干旱,而另一些地区在多雨季节易发生洪涝灾害。例如在我国,长江流域及其以南地区,水资源占全国的82%以上,耕地占36%,水多地少;长江以北地区,耕地占64%,水资源不足18%,地多水少,共中粮食增产潜力最大的黄淮海流域的耕地占全国的%,而水资源不到%。 水资源的利用现状 我国水资源总量虽然较多,但人均量并不丰富。水资源的特点是地区分布不均,水土资源组合不平衡;年内分配集中,年际变化大;连丰连枯年份比较突出;河流的泥沙淤积严重。这些特点造成了我国容易发生水旱灾害,水的供需产生矛盾,这也决定了我国对水资源的开发利用、江河整治的任务十分艰巨。 1.水资源的利用与供需矛盾 我国地表水年均径流总量约为万亿立方米,相当于全球陆地径流总量的%,占世界第5位,低于巴西、前苏联、加拿大和美国。我国还有年平均融水量近500亿立方米的冰川,约8000亿立方米的地下水及近500万立方千米的近海海水。目前我国可供利用的水量年约万亿立方米,而1980年我国实际用水总量已达5075亿立方米,占可利用水资源的46%。 建国以来,在水资源的开发利用、江河整治及防治水害方面都做了大量的工作,取得较大的成绩。 在城市供水上,目前全国已有300多个城市建起了供水系统,自来水日供水能力为4000万吨,年供水量100多亿立方米;城市工矿企业、事业单位自备水源的日供水能力总计为6000多万吨,年供水量170亿立方米;在7400多个建制镇中有28%建立了供水设备,日供水能力约800万吨,年供水量29亿立方米。 农田灌溉方面,全国现有农田灌溉面积近亿亩,林地果园和牧草灌溉面积约亿亩有灌溉设施的农田占全国耕地面积的48%,但它生产的粮食却占全国粮食总产量的74%。 防洪方面,现有堤防20万多千米,保护着耕地5亿亩和大、中城市100多个。现有大中小型水库8万多座,总库容4400多亿立方米,控制流域面积约150万平方千米。 水力发电,我国水电装机近3000万千瓦,在电力总装机中的比重约为29%,在发电量中的比重约为20%。 然而,随着工业和城市的迅速发展,需水不断增加,出现了供水紧张的局面。据1984年196个缺水城市的统计,日缺水量合计达1400万立方米,水资源的保证程度已成为某些地区经济开发的主要制约因素。 水资源的供需矛盾,既受水资源数量、质量、分布规律及其开发条件等自然因素的影响,同时也受各部门对水资源需求的社会经济因素的制约。 我国水资源总量不算少,而人均占有水资源量却很贫乏,只有世界人均值的1/4(我国人均占有地表水资源约2700立方米,居世界第88位)。按人均占有水资源量比较,加拿大为我国的48倍、巴西为16倍、印度尼西亚为9倍、前苏联为7倍、美国为5倍,而且也低于日本、墨西哥、法国、前南斯拉夫、澳大利亚等国家。 我国水资源南多北少,地区分布差异很大。黄河流域的年径流量只占全国年径流总量的约2%,为长江水量的6%左右。在全国年径流总量中,淮、海河、滦河及辽河三流域只分别约占2%、1%及%。黄河、淮河、海滦河、辽河四流域的人均水量分别仅为我国人均值的26%、15%、%、21%。 随着人口的增长,工农业生产的不断发展,造成了水资源供需矛盾的日益加剧。从本世纪初以来,到70年代中期,全世界农业用水量增长了7倍,工业用水量增长了21倍。我国用水量增长也很快,至70年代末期全国总用水量为4700亿立方米,为建国初期的倍。其中城市生活用水量增长8倍,而工业用水量(包括火电)增长22倍。北京市70年代末期城市用水和工业用水量,均为建国初期的40多倍,河北、河南、山东、安徽等省的城市用水量,到70年代末期都比建国初期增长几十倍,有的甚至超过100倍。因而水资源的供需矛盾就异常突出。 由于水资源供需矛盾日益尖锐,产生了许多不利的影响。首先是对工农业生产影响很大,例如1981年,大连市由于缺水而造成损失工业产值6亿元。在我国15亿亩耕地中,尚有亿亩没有灌溉设施的干旱地,另有14亿亩的缺水草场。全国每年有3亿亩农田受旱。西北农牧区尚有4000万人口和3000万头牲畜饮水困难。其次对群众生活和工作造成不便,有些城市对楼房供水不足或经常断水,有的缺水城市不得不采取定时、限量供水,造成人民生活困难。其三,超量开采地下水,引起地下水位持续下降,水资源枯竭,在27座主要城市中有24座城市出现了地下水降落漏斗。 2.水利建设与洪涝灾害 由于所处地理位置和气候的影响,我国是一个水旱灾害频繁发生的国家,尤其是洪涝灾害长期困扰着经济的发展。据统计,从公元前206年至1949年的2155年间,共发生较大洪水1062次,平均两年即有一次。黄河在2000多年中,平均3年两决口,百年一改道,仅1887年的一场大水死亡93万人,全国在1931年的大洪水中丧生370万人。建国以后,洪涝灾害仍不断发生,造成了很大的损失。因此,兴修水利、整治江河、防治水害实为国家的一项治国安邦的大计,也是十分重要的战略任务。 我国40多年来,共整修江河堤防20余万千米,保护了5亿亩耕地。建成各类水库8万多座,配套机电井263万眼,拥有6600多万千瓦的排灌机械。机电排灌面积亿亩,除涝面积约亿亩,改良盐碱地面积亿亩,治理水土流失面积51万平方千米。这些水利工程建设,不仅每年为农业、工业和城市生活提供5000亿立方米的用水,解决了山区、牧区亿人口和7300万头牲畜的饮水困难。而且在防御洪涝灾害上发挥了巨大的效益。 随着人口的急剧增加和对水土资源不合理的利用,导致水环境的恶化,加剧了洪涝灾害的发生。特别是1991年入夏以来,在我国的江淮、太湖地区,以及长江流域的其他地区连降大雨或暴雨,部分地区出现了近百年来罕见的洪涝灾害。截至8月1日,受害人口达到亿人,伤亡5万余人,倒塌房屋291万间,损坏605万间,农作物受灾面积约亿亩,成灾面积亿亩,直接经济损失高达685亿元。在这次大面积的严重洪灾面前,应该进一步提高对我国面临洪涝灾害严重威胁的认识,总结经验教训,寻找防治对策。 除了自然因素外,造成洪涝灾害的主要原因有: (1)不合理利用自然资源。尤其是滥伐森林,破坏水土平衡,生态环境恶化。如前所述,我国水土流失严重,建国以来虽已治理51万平方千米,但目前水土流失面积已达160万平方千米,每年流失泥沙50亿吨,河流带走的泥沙约35亿吨,其中淤积在河道、水库、湖泊中的泥沙达12亿吨。湖泊不合理的围垦,面积日益缩小,使其调洪能力下降。据中科院南京地理与湖泊研究所调查,70年代后期,我国面积1平方千米以上的湖泊约有2300多个,总面积达万平方千米,占国土总面积的%,湖泊水资源量为7077亿立方米,其中淡水2250亿立方米,占我国陆地水资源总量的8%。建国以后的30多年来,我国的湖泊已减少了500多个,面积缩小约万平方千米,占现有湖泊面积的%,湖泊蓄水量减少513亿立方米。长江中下游水系和天然水面减少,1954年以来,湖北、安徽、江苏以及洞庭、鄱阳等湖泊水面因围湖造田等缩小了约万平方千米,大大削弱了防洪抗涝的能力。另一方面,河道淤塞和被侵占,行洪能力降低,因大量泥沙淤积河道,使许多河流的河床抬高,减少了过洪能力,增加了洪水泛滥的机会。如淮河干流行洪能力下降了3000立方米/秒。此外,河道被挤占,束窄过水断面,也减少了行洪、调洪能力,加大了洪水危害程度。 (2)水利工程防洪标准偏低。我国大江大河的防洪标准普遍偏低,目前除黄河下游可预防60年一遇洪水外,其余长江、淮河等6条江河只能预防10~20年一遇洪水标准。许多大中城市防洪排涝设施差,经常处于一般洪水的威胁之下。广大江河中下游地区处于洪水威胁范围的面积达万平方千米,占国土陆地总面积的%,其中有耕地5亿亩,人口亿,均占全国总数的1/3以上,工农业总产值约占全国的60%。此外,各条江河中下游的广大农村地区排捞标 准更低,随着农村经济的发展,远不能满足目前防洪排涝的要求。 (3)人口增长和经济发展使受灾程度加深。一方面抵御洪涝灾害的能力受到削弱,另一方面由于社会经济发展却使受灾程度大幅度增加。建国以后人口增加了一倍多,尤其是东部地区人口密集,长江三角洲的人口密度为全国平均密度的10倍。全国1949年工农业总产值仅466亿元,至1988年已达24089亿元,增加了51倍。近10年来,乡镇企业得到迅猛发展,东部、中部地区乡镇企业的产值占全国乡镇企业的总产值的98%,因经济不断发展,在相同频率洪水情况下所造成的各种损失却成倍增加。例如1991年太湖流域地区5~7月降雨量为600~900毫米,不及50年一遇,并没有超过1954年大水,但所造成的灾害和经济损失都比1954年严重得多。此外,各江河的中下游地区一般农业发达,具有众多的商品粮棉油的生产基地,一旦受灾,农业损失也相当严重。 3.水体污染及其危害 水是最重要的天然溶剂,因此极易污染。常见的水体污染有下列几类。 (1)水体富营养化 水体富营养化是一种有机污染类型,由于过多的氮、磷等营养物质进入天然水体而恶化水质。施入农田的化肥,一般情况下约有一半氮肥未被利用,流入地下水或池塘湖泊,大量生活污水也常使水体过肥。过多的营养物质促使水域中的浮游植物,如蓝藻、硅藻以及水草的大量繁殖,有时整个水面被藻类覆盖而形成“水花”,藻类死亡后沉积于水底,微生物分解消耗大量溶解氧,导致鱼类因缺氧而大批死亡。水体富营养化会加速湖泊的衰退,使之向沼泽化发展。 海洋近岸海区,发生富营养化现象,使腰鞭毛藻类(如裸沟藻和夜光虫等)等大量繁殖、密集在一起,使海水呈粉红色或红褐色,称为赤潮,对渔业危害极大。近年来渤海北部和南海已多次发生。 (2)有毒物质的污染 有毒物质包括两大类:一类是指汞、镉、铝、铜、铅、锌等重金属;另一类则是有机氯、有机磷、多氯联苯、芳香族氨基化合物等化工产品。许多酶依赖蛋白质和金属离子的络合作用才能发挥其作用,因而要求某些微量元素(例如锰、硼、锌、铜、钼、钴等),然而,不合乎需要的金属,例如汞和铅,甚至必不可少的微量元素的量过多,如锌和铜等,都能破坏这种蛋白质和金属离子的平衡,因而削弱或者终止某些蛋白质的活性。例如汞和铅与中枢神经系统的某些酶类结合的趋势十分强烈,因而容易引起神经错乱,如疯病、精神呆滞、昏迷以至死亡。此外,汞和一种与遗传物质DNA一起发生作用的蛋白质形成专一性的结合,这就是汞中毒常引起严重的先天性缺陷的原因。 这些重金属与蛋白质结合不但可导致中毒,而且能引起生物累积。重金属原子结合到蛋白质上后,就不能被排泄掉,并逐渐从低剂量累积到较高浓度,从而造成危害。典型例子就是曾经提到过的日本的水俣病。经过调查发现,金属形式的汞并不很毒,大多数汞能通过消化道而不被吸收。然而水体沉积物中的细菌吸收了汞,使汞发生化学反应,反应中汞和甲基团结合产生了甲基汞(Hg-CH3)的有机化合物,它和汞本身不同,甲基汞的吸收率几乎等于100%,其毒性几乎比金属汞大100倍,而且不易排泄掉。 有机氯(或称氯化烃)是一种有机化合物,其中一个或几个氢原子被氯原子取代,这种化合物广泛用于塑料、电绝缘体、农药、灭火剂、木材防腐剂等产品。有机氯具有2个特别容易产生生物累积的特点,即化学性质极端稳定和脂溶性高,而水溶性低。化学性质稳定说明既不易在环境中分解,也不能被有机体所代谢。脂溶性高说明易被有机体吸收,一旦进入就不能排泄出去,因为排泄要求水溶性,结果就产生生物累积,形成毒害。典型的有机氯杀虫剂如DDT、六六六等,由于它们对生物和人体造成严重的危害已被许多国家所禁用。 (3)热污染 许多工业生产过程中产生的废余热散发到环境中,会把环境温度提高到不理想或生物不适应的程度,称为热污染。例如发电厂燃料释放出的热有2/3在蒸气再凝结过程中散入周围环境,消散废热最常用的方法是由抽水机把江湖中的水抽上来,淋在冷却管上,然后把受热后的水还回天然水体中去。从冷却系统通过的水本身就热得能杀死大多数生物。而实验证明,水体温度的微小变化对生态系统有着深远的影响。 (4)海洋污染 随着人口激增和生产的发展,我国海洋环境已经受到不同程度的污染和损害。 1980年调查表明,全国每年直接排入近海的工业和生活污水有亿吨,每年随这些污水排入的有毒有害物质为石油、汞、镉、铅、砷、铝、氰化物等。全国沿海各县施用农药量每年约有四分之一流入近海,约5万多吨。这些污染物危害很广,长江口、杭州湾的污染日益严重,并开始危及我国最大渔场舟山群岛。 海洋污染使部分海域鱼群死亡、生物种类减少,水产品体内残留毒物增加,渔场外移、许多滩涂养殖场荒废。例如胶州湾,1963~1964年海湾潮间带的海洋生物有171种;1974~1975年降为30种;80年代初只有17种。莱州湾的白浪河口,银鱼最高年产量为30万千克,1963年约有10万千克,如今已基本绝产。 水资源的保护与合理利用 [编辑本段] 1.加强水资源的管理,建立节水型经济 缓解我国水资源紧缺的局面,关键在于提高用水效率,建立节水型经济。节水型经济的主要标志应该是,发展素质好、产值高、用水少和排污少的产业,并形成合理的产业结构;工业布局要适应水资源条件;要提高农业用水效率,发展用水少的作物;要使工农业产品用水定额与排水定额达到国内外先进水平;普及先进的生活节水设备;加强水的多次重复利用,发展污水资源化等。搞好工业节水,既减少了新水取用量,自然也减少了工业废水量。工业节水的指标通常用水的重复利用率来表示,我国工业用水重复利用率较低。在80年代初期,全国平均只有20%左右,仅有少数城市达到40%。我国农业用水占全国取水量的88%,和美国49%、前苏联59%、日本46%、法国47%等相比差距很大,这同现代化国民经济发展的要求极不相称。今后应该提高灌溉用水效率,发展符合水质标准的有机污水的农业灌溉,培育并推广耐旱作物,以获得稳产高产。 2.建立污水处理系统 建立污水处理系统,使污水资源化随着工业三废的治理和控制,重金属对水体的污染将趋缓和,而有机污水的治理日益突出,在城市中更显得重要。 利用污水处理厂是工业化国家治理有机污水的主要途径。美、英、法、德国等,平均每1~万人就有一座污水处理厂。但是这些厂只能解决生物降解有机物,而不能去除氮、磷及非生物降解有机物。近年来,越来越多的国家转向发展旧有的土地处理和生物塘(氧化塘)等自然净化方法,利用生态系统对有机污水进行净化处理。如美国密执安州马基斯根的生态工程是由贮水塘、曝气塘和灌溉田所组成,澳大利亚维多利亚州威里比牧场则利用氧化塘、农田和牧场所组成的处理系统。通过环境生态工程使污水资源化而获得再生水源,用于扩大供水,一定程度上能缓和局部地区的水资源紧缺的状态。 3.开发和利用天空水资源 天空水(即空气中的含水量)只有28万亿吨,仅占全球总水量的%,但是在天气变化中起着重要作用。天空水中,95%为水汽,云和降水云层只占5%。天空水总量虽少,但其循环很快,循环周期仅天,而地下及地表水循环周期为400年,也就是说,一年里天空水可以循环42次,一年中天空水量就有1176万亿吨,远远超过地表水的总量。 开发利用天空水资源首先是调查研究本地区的天空水资源状况,包括天空水汽、云和雨雪的时空分布,气候特征和变率,天空水资源的可用率等。其次是在用水紧缺地区开展人工降水,世界各国40多年来的试验结果表明,在合适的云层条件下,用正确的催化方法,人工增加降水一般平均可达10~30%。我国从1958年开始也进行了多次试验,福建古田水库1975~1986年的12年试验结果,平均增加降水量为%,仅以发电一项计算的投资效益比就达1∶50。 4.防洪减灾的主要对策 洪涝灾害是一种自然社会现象,其成因既有自然的因素,也有人为的影响。作为一种自然灾害是不可能完全避免的,但随着科技进步和经济实力的增强,人类对灾害的发生规律、演变过程的认识会不断提高和深化,通过灾前预报、预警和采取预防控制措施,可以在一定程度上减少灾害所带来的损失。为此,要把防治洪涝灾害作为全国国土整治的中心任务和社会经济发展规划中的一个重要组成部分,制定出全国的长期性洪涝治理总体规划,并通过立法予以实施。同时有必要制定防洪法规,实行以法治水,强调实行统一管理。加速洪涝灾害的预测预报、报警和灾情评估的研究工作。产业布局要适应水环境的变化,通过各种措施,如保持水土、修建蓄水工程,建筑堤坝,疏浚河道,灌溉排水,设立滞蓄洪区等,使水环境向有利的方向转变,以获得明显的生态效益和社会效益。我国的三峡工程是一项以防洪、发电为主的大工程,如能建设成功,对防洪减灾和经济建设均有巨大的作用。 我国节约水资源现状 [编辑本段] 我国是一个水资源短缺的国家,水资源总量居世界第六位,按人均水资源量计量,人均占有量为2500立方米,为世界人均水量的1/4,世界排名第110位,被联合国列为13个贫水国家之一。目前,全国668座城市中,有400多座城市缺水,年缺水量60多亿立方米。长期以来受“水资源取之不尽,用之不竭”的传统价值观念影响,水资源被长期无偿利用,导致人们的节水意识低下,造成了巨大的水资源浪费和水资源非持续开发利用。水资源日益短缺,合理开发、利用水资源,保护生态环境,维护人与自然的和谐,已经成为二十一世纪人类共同的使命。 水资源危机将会导致生态环境的进一步恶化。为了取得足够的水资源供给社会,必将加大水资源开发力度。水资源过度开发,可能导致一系列的生态环境问题。水污染的严重,既是水资源过度开发的结果,也是进一步加大水资源开发力度的原因,两者相互影响,形成恶性循环。通常认为,当径流量利用率超过20%时就会对水环境产生很大影响,超过50%时则会产生严重影响。目前,我国水资源开发利用率已达19%,接近世界平均水平的三倍,个别地区更高。如1995年松花江、海河、黄河、淮河等的开发利用率就已达50%以上,其中淮河流域达98%。此外,过度开采地下水会引起地面沉降、海水入侵、海水倒灌等环境问题。 一、 我国节水现状 在生活节水方面,目前全国所有城市和绝大部分市镇,基本做到了安装计量水表收费,基本取消了居民生活用水包费制。 在工业节水方面,目前全国用水重复利用率普遍比80年代初提高了40%以上,万元产值取用水量比80年代减少5成,1983年到1995年累计节水量近200亿立方米,减少排污量近150亿立方米,沿海城市利用海水量近65亿立方米。 在农业用水方面,近些年在全国建设了300个节水增产重点县,209个高标准节水增效示范区,并对99个大型灌区及40个中型灌区进行以节水灌溉为中心的续建配套和更新改造,建设了一批国家级节水示范区,1998年底,全国节水灌溉工程面积达亿亩,其中喷、滴灌和微喷灌面积2600万亩,管道输水灌溉面积7800万亩,渠道防渗节水灌溉面积亿亩。另外,推广非工程措施节水面积亿亩。 二、 我国节水存在的问题 1、认识不足。 节水是一项具有广泛社会性和区域性的工作,搞好节水需要社会的理解和支持,特别是要通过节水来缓解华北地区和黄河下游断流这类区域性缺水和水环境问题,更需要全区域(或全流域)社会成员和各地区、各部门,各行业的共同努力才可能见成效。而我国人民群众对节水的认识普遍不高,节水往往只停留在口头上。 2、投入不足 。节水工作面广、量大,情况复杂多样,需要大量投入和一定的先进技术,像工业用水,一般可分成冷却用水、锅炉用水、洗涤用水,工艺用水等等,其中节约冷却用水相对比较容易,而节约洗涤用水、工艺用水则相对较难。但不管要节约哪种工业用水,都需要更新改造用水设备,有的甚至要更新改造工艺设备。这就需要大量的投入。随着节水量的加大、用水重复利用率的提高,单方节水投资会愈来愈大,技术要求也愈来愈高。目前我国从上到下工业节水尚无固定投资渠道,节水工程一般是争取一个上一个。农业节水投入近些年有所加强,但力度不够,投入不足与技术落后使我国工农业用水水平与国际差距拉大。 3、机制不力 。当前节水工作还没有一套适应市场经济的运行模式。水价太低是主要原因,许多节水工程直接经济效益有限,更多地体现在社会效益和生态效益、缓解水资源供需矛盾上,而国家又缺乏优惠发展政策。这些原因的存在,致使许多用水大户节水积极性不高,节水并没有真正变成企业、农户的自发行动,节水工作处于被动状态。 4、法制不强 。节约用水涉及各行各业,千家万户,单靠政府行为,没有市场推动,节水必然动力不足;单靠市场推动,没有政府引导,节水也必然难见成效。抓好节水必须充分考虑节水工作的特点,既要靠市场推动,也要加强政府行为。强有力的政府推动和切实有效的广大用水户的积极自觉行动相结合,才可能促进我国的节水工作跃上一个新台阶。

氢化物研究论文

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近日,宁波大学崔田教授、吉林大学黄晓丽教授等人,与俄罗斯Skolkovo科学技术研究院Artem R. Oganov课题组合作,在高压下超氢化合物研究方面又取得突破性进展。研究成果以“ Synthesis of molecular metallic barium superhydride: pseudocubic BaH12 ”为题,于2021年1月11日发表在 Nature Communications 上。

在极高的压力下,氢由于独特的量子性和电子结构,会转变为金属氢,极有可能成为室温超导体。早前哈佛大学报道了在495GPa压力下固态氢转变为原子金属氢的实验证据,但争议较大。除了在纯氢体系中实现原子金属氢之外,在氢体系中添加其它元素,形成高氢含量的富氢化物也是一种获得金属氢的途径:利用非氢原子的“化学预压缩”作用,在较低压力下实现金属态和超导电性。因此,寻找到更高含氢量的、性能优异的富氢化合物是氢基超导领域的重要研究方向。本课题组通过Ba元素掺杂成功合成了新型钡超氢化物BaH12(pseudocubic Cmc 21),是目前实验上获得氢化学计量比最高的氢化物。利用原位高压同步辐射X射线衍射结合理论计算发现新型钡超氢化物BaH12具有扭曲的立方结构,呈现金属性。BaH12能稳定至75GPa,大约是分子金属氢所需压力的五分之一,原位高压电学测量表明在140GPa时其超导转变温度为20K。这项研究在理解氢基高温超导体的结构特征方面取得标志性进展,同时为常压下实现室温超导提供了重要的参考途径。

通过原位高压同步辐射X射线衍射测量技术结合激光加热技术,我们在DAC #B0-B3四组实验中均成功合成了具有准立方结构的富氢化合物BaH12(见图1)。为了克服氢渗的问题,我们采用了NH3BH3(AB)作为氢源,该方法已经被证明在百万大气压以上压力合成超氢化物是有效的。将~10 μm的金属Ba与作为氢源和传压介质的AB在目标压力下激光加热至1500K以上,加热后可以明显看到金属样品体积的膨胀,预示着新化合物的产生。通过实验测量与理论计算方法相结合,进一步确定新型钡氢化物的化学计量比和对称性。

除了

结构以外,进一步的理论计算提出了几种扭曲的立方结构BaH12: Cmc 21, P 21及 P 1(见图2)。计算结果表明,

-BaH12的热力学和动力学都不稳定(ΔHform> ),因此可能扭曲为低对称性的 Cmc 21、 P 21或者 P 1,并且XRD图谱上较弱的非立方相的衍射峰也证明了结构扭曲的可能性。结合实验上观测到BaH12具有的金属性,从而判定合成出的BaH12具有 Cmc 21结构。

图2:几种扭曲立方结构BaH12的声子和电子态密度图

电子局域分布函数计算结果表明, Cmc 21-BaH12结构中氢原子以H2(dH-H=Å)和

(dH-H=和 Å)单元的形式存在,两者组成H12的马蹄形长链(dH-H< Å)(图3)。Bader电荷分析表明,电子由Ba原子向H原子转移。因此,Ba-H键为离子键,而H-H主要为共价键。态密度图谱显示费米面处83%的电子来自于氢,BaH12的导电性源自H12长链构成的氢原子层,这是首次发现的具有金属性的分子氢化物。

图3:150 GPa压力下 Cmc 21-BaH12结构的电子局域函数及态密度分布

为了研究 Cmc 21-BaH12结构的金属性和超导性,我们进行了原位高压电学测量。在140 GPa、1600 K条件下制备目标样品后,原位高压电阻测量结果证实了其金属性,并在140 GPa具有20 K的超导转变温度,与理论结果符合(图4)。BaH12是目前实验上合成的含氢量最高,稳定压力最低的金属氢化物,为金属氢及富氢化合物的超导研究提供了新思路。

图4:140 GPa时样品电阻随压力的变化及计算的BaH12超导参数

该研究成果共同第一作者为吉林大学陈吴昊博士、Skolkovo科学技术研究院Dmitrii V. Semenok博士及Alexander G. Kvashnin博士,通讯作者为宁波大学崔田教授、吉林大学黄晓丽教授及Skolkovo科学技术研究院Artem R. Oganov教授。该工作得到了国家自然基金委项目、上海光源同步辐射BL15U1线站的大力支持。

论文链接:

我写的《生物医用钛及钛合金的粉末冶金制备工艺研究》,发你一篇肯定不行的,学校都要求原创。当时我也是急啊,还好同学给的莫文网,很快就帮我搞定了,感谢啊思路:关键是实验部分,采用新的粉末冶金方法,以氢化钛粉代替传统钛金属粉末,作为成形和烧结的原材料。采用混合元素法,通过直接烧结TiHH2粉及合金氢化物粉,在烧结过程中直接进行脱氢,制备钛及钛合金。采用热膨胀仪,TG-DSC热重差热分析,X射线衍射(XRD),SEM及力学性能检测等手段研究了氢化物热分解脱氢过程、烧结致密化过程、烧结样显微组织和力学性能。首先对氢化物分解反应的热力学和动力学进行分析,为确定最佳脱氢-烧结工艺提供理论依据。

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