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现将部分青年教师的常见课堂错误列举出来,希望对青年地理教师克服课堂错误能有所帮助。
1、由于地理基本规律、基本原理没吃透而产生的错误
2、“地形的变化”一节中,课本上有一珠峰景观素描图,以及含化石地层的放大画面。作者和编者的编排意图应该是让老师指导学生观察插画中的海生生物化石(海螺、海贝类),然后经过步步推导和引导,使学生掌握“变形是变化的”的概念,也即现在的高山高原地区,地质址历史时期可能曾经是大海。但却有一位老师让学生读插画中的“大羽羊齿”化石……,如果这位老师熟悉大羽羊齿的变形特征,或者指导大羽羊齿化石是古生代的陆生植物化石,就不会出此错误了。
3、岩层受力作用发生弯曲变形引起地面高低起伏,是一个基本地理事实。但一位老师却这样讲到:“岩层受力作用发生弯曲变形,就形成了今天的高低起伏形态。”这样讲就出现了错误。因为岩层变形之初的高地形(背斜山)在外力长期作用下,可能又形成了低形(背斜谷)。所以地层受力变形,形成的形态不一定是今天的形态。
2、超越课本要求范围并且出错
“大洲与大洋”一节内容并不涉及气候方面的问题,但一位老师引伸到了气候,讲了“温室效应”,结果出现连环错误。这位老师讲:“由于地球大气CO2增多,破坏了臭氧层,臭氧层变薄后,更多的太阳光热使地面变暖,形成温室效应。”显然,CO2增多――臭氧层变薄――到达地面的太阳光热多,三者之间没有必然联系,它们之间不可能组合成一个“温室效应”来。实际上,“温室效应”是由于地球大气中CO2和尘埃增多,而导致大气逆辐射增多所致。
在讲欧、亚二大洲分界线时,一位老师为了增强课堂内容的趣味性,引入了地理趣闻:“土耳其是以跨欧亚两大洲的国家,在它的洲界线上某处,建有一餐馆。顾客在洲界线已侧的餐厅就餐,厨师却在另一侧的工作间忙绿,服务小姐在二大洲来回穿梭。由于餐馆的这一地理特色,使得顾客盈门,生意兴隆。”实际上,通过土耳其的两大洲分界线时土耳其海峡,根本就没有可能性跨洲界线的某处建有餐馆。地理课堂增加趣味性本无可非议,但作为一名地理教师应始终坚持,科学性第一。
3、课本错,“我”也错
人教版初中地理第3册P29有一个填写山脉两侧地形区名称的填写表题。其中一栏填昆仑山南侧地形名称(北侧的塔里木盆地已有,编者也许要求学生填南侧的青藏高原,很多老师就是这样指导学生填写的),是一个错项。这一栏有错误作用(也许编者本意并非如此),昆仑山很长在其东段的北部,是柴达木盆地,也是属于青藏高原的范围。按表中的填法二侧都是不正确的,这是显然的。教师碰到这类课本错误应该“敢于批判”,或回避、或讲清讲透,但不可“人云亦云”。
4、教学语言不严谨而产生的错误
如有的老师随口讲出:“秦岭在陕西省”(秦岭不仅仅在陕西省)“南岭在广东、湖南二省之间”(实际上南岭海经过江西、广西等省区);“昆仑山在新疆、两省之间”(新疆、都是自治区,昆仑山东段进入了青海省)等等,这些都是“脱口而出”的错误,如果教师语言严谨些,逻辑严密些,这类错误是可以避免的。
5、随意引用非法定地理数据而导致的错误
讲珠峰高度时,一位老师讲授的数据是8846.27米(后又说是8846.12米,正确的应始8848.13米),并说与教材不一致是因为原来测量不准确、山顶冰雪融化等等,并说这个数据实“最新数据”。这位老师这样随意引用非法定地理数据是不严肃和不允许的,也是无效的。因为地理数据必须由国家测绘管理部门和国务院批准并的。地方上,(如有的省级测绘局)公布的和小刊小报上出现的地理数据都没有法定意义,不能被引用另外老师在解释地理现象时,要有科学依据,不能想当然地讲解。
6、指图动作不规范而出现的错误
教师用图必指图,指图最忌是滑杆。如果是点状地理事象,如地名等,教师指图必须“一步到位”,动作干净利索。我们曾发现有的老师在指点洛杉矶地震时,教鞭在图上一划,最终落到中美洲地区去了。这是不能允许的。
关键词:初中化学;媒体教学
中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)19-351-01
随着科学技术的发展,信息技术引起了全面而深刻的社会变革,网络化学习已经成为人们获取信息和知识的重要方法之一。传统的教育教学方式已不再完全适应现在的网络时代的要求,那么我们在平时的教学中,如何充分合理的利用多媒体,努力提高教育教学的质量,便成为我们教师一直“努力追求”的目标,我在这几年的教学过程中对怎样在化学教学中有效的利用多媒体技术来提高教学质量谈一些体会。
一、运用多媒体于初中化学教学之中,可以激发学习兴趣
在教学中应用多媒体生动展示丰富多彩的化学物质,客观演示错综复杂的化学变化,形象演示变化多端的化学现象,动态演示结构精巧的化学仪器装置,能有效地激发学生浓厚的学习兴趣。如:用排空气法收集气体的实验,操作虽简单,但原理却不易理解。空气本来已是看不见、摸不着的,一个盛满空气的集气瓶,学生往往认为是空瓶,而用另一种也是无色的气体通入瓶中把瓶里的空气挤出来,从而集满一瓶另外的气体。这整个过程是肉眼看不见的,对于初中学生来说,显然过于抽象了。因此有必要使之具体化、直观化,可用计算机对这个过程进行模拟,帮助学生理解。如果用不同颜色的块表示这两种气体(空气和另一种需收集的气体),通过块的移动显示一种气体如何把另一种气体从集气瓶中赶出来,其直观性是很强的。又如,离子晶体、原子晶体、分子晶体三类晶体的微粒间作用力大小与熔沸点高低的关系,是学生学习的一个难点,如果通过计算机模拟一块离子晶体中的离子如何克服离子键的束缚而成为自由移动的离子,分子晶体中的分子又如何克服分子间作用力而成为单个的分子。在画面上显示克服离子键的束缚要比克服分子间作用力的束缚困难得多,学生很容易就理解了离子晶体比分子晶体熔沸点高的原因。 借助计算软件进行拆分、组合、旋转、着色等操作,动态展示氯化钠、金刚石、石墨晶体及原子的结构、电子在核外的运动、化学反应中分子、原子、电子等微粒的行为,溶液中溶解和结晶中的微观过程,逼真模拟各类化学反应,更是妙趣横生,学生兴趣盎然。如解释化学反应时,动画模拟“白磷分子”和“氧分子”,再分别拆为原子,最后重新组合为“五氧化二磷分子”的过程。又如 :在做“Cu-Zn原电池”的演示实验的同时,通过动画模拟或使学生形象地看到电子运动方向及两极电子得失的特点。这样,既帮助学生进一步认识物质的结构,理解化学变化的原理,也大大提高课堂教学质量,吸引学生的兴趣,引导学生进一步思考。
二、运用多媒体于初中化学教学之中,可以创设教学情景
多媒体教学可以利用各种教具、学具、投影、电影、录音等媒体,集光、形、色于一体,直观、形象、生动地调动学生的各种学习兴趣。新课开始,用多媒体课件呈现鲜明形象的画面,真实生动的场景,让学生置身其中,迅速进入教学情境中去,所以极大的激发学生动手、动脑参与的欲望,使学生在一种轻松的氛围中进入状态。
在教学 “燃烧和灭火”时,用几张代表性图片:做饭、取暖、炼铁、火炬……或一段视频:燃烧的用途等引入课题,学生联想生活中燃烧现象,继而提出问题:物质燃烧到底要满足什么样的条件呢?经过实验探究、讨论交流得出燃烧的条件后,ppt展示上海11、15余姚路胶州路一栋高层公寓大火的图片场景,提出新问题:灭火的方法和原理?通过创设情境、营造氛围,让学生认识到火灾给人类带来的损失,极大的激发了学生的学习兴趣。最后,放映一段火灾逃生的视频,让学生从中找出片中都采取了哪些逃生的办法。让学生亲历其中,得到体验,便于全身心的投入其中。
教学“温室效应”时,不是直接、枯燥无味的讲温室效应的产生、危害、防治措施,而是借助多媒体课件插入图片、声音、视频等,将形象生动的图片:茂密的森林、生机勃勃的地球、土地沙漠化、森林被销毁,婉转动听的声音:地球之声,学生身临其境的视频:温室效应所造成的后果,渲染气氛,使学生通过多种感官,接受“刺激”调动每一根神经,积极参与教学活动。
三、运用多媒体于初中化学教学之中,突破教学重难点
学生的认识活动是以感知为基础的。生动直观的感性材料最易被学生接受,能使学生从事物的现象中找出规律,形成正确的概念,因此合乎实际的丰富的感性材料对人获取知识极为重要。多媒体教学能为学生提供大量而合乎实际的直观的感性材料,通过视觉、听觉等感官,促进学生从生动的直观开始自己的认识过程。化学概念中关于微观概念如分子、原子等微粒,肉眼看不到,感性材料也很少,学生没有感性认识,理解起来很抽象,对教师的教和学生的学都带来一定困难。如果我们借助多媒体技术,通过录像、投影、动画等把这些粒子变成形象的“实体”,使学生在和谐、自然、轻松的环境下充分感知教材,为感性认识上升为理性认识提供了有效的素材,促进了大脑皮层各种联系的形成。如在《物质的微观构成》这一章中,氯化钠形成的微观解释,我们用计算机先模拟钠原子和氯原子的内部结构,引导学生书画出原子核外电子排布的结构示意图,并将学生书写的结果投影出来,加以讨论更正,给学生一种真实的体验,成功的突破了难点、抓住了重点,有利于学生知识的接受,提高学生的理解能力。
四、运用多媒体于初中化学教学之中,培养学生想象能力
人类以其科学技术改造自然,推动社会进步,但同时却给自身带来环境污染的不幸.近代屡屡发生的公害事件终于使人们承认了这一事实,并发现化学品造成的环境污染最为严重.治理已发生的污染固然重要,而根本大计还在防患于未然,要使人们在建设的同时考虑到环境的影响,树立“环境意识”.可见,在中学向学生介绍有关环境化学与防止环境污染的知识是非常必要的.
1加强中学生环境化学教育的重要性
我国属于发展中国家,改革开放以来,乡镇企业异军突起,在带来巨大的经济效益的同时,也给我国广大农村这块净土带来了新的环境污染和劳动保护问题.“八五”期间报道,当时我国大气污染程度已相当于世界发达国家50~60年代污染最严重时期,每年的排尘量为2300万吨,年排放SO2量达14610万吨.到本世纪末,燃烧煤和机动车辆排放出的废气将对大气造成更为严重的污染.面对如此严峻的形势,若不加强环境管理,让不断增加的工业“三废”继续污染环境、破坏生态平衡,就会给我国社会主义建设、经济发展造成严重的后果.所以对全民族进行环境、生态知识的宣传教育是不可缺少的,务必从中学教育抓起.
2结合化学教学对学生开展环境化学教育
2.1通过课堂教育把环境保护作为小公民自觉行动
环境化学重要内容之一,是研究化学污染物在环境中的变化规律,即在原子、分子的水平上用物理化学等方法去研究环境中化学污染物的来源、迁移、转化过程中的化学行为,以及反应机制、积累和归宿等.由于我国公民环境意识较差,这和日趋严重的环境问题是不相适应的.要提高全民的环保意识,使保护环境成为每个公民的自觉行动,首先就要从学生做起,从课堂做起.当学生在做制取Cl2,NO2,H2S等有毒气体实验时,应强调学生注意对制取气体装置气密性的检查、化学药品用量的适当(尽量采用微量,只要达到实验效果明显即可)、以及设计吸收尾气的装置等.实验完毕,还应将废液集中倒入废液缸中,可回收的尽量回收,以养成保护环境的良好习惯.
2.2通过实验开展环境化学知识教育
中学教育目的之一,就是为社会造就合格的后备劳动者.中学化学教育对环境科学的学习将起着启蒙作用,应很好地利用这门实践性很强的学科,通过实验使学生掌握一定的环保知识.中学实验室的污染源多,国家提出居民区大气中的有毒物质有21种,中学化学实验室里就有14种.例如,制取溴苯实验过程中逸出的臭味是溴蒸气,它既污染了教室环境又严重地影响了师生的身体健康.针对这一问题,利用所学知识引导学生认真分析,找出原因是制取溴苯的装置不够严密,因此在反应过程中逸出的Br2通过长玻璃管时不可能完全被冷凝成液体,因而会从导管口逸出.要避免实验中Br2的逸出,就应设法改进实验装置,使整个涉及Br2的反应过程在一个密闭系统内进行,即将反应安排在“Y”形管内进行.在反应装置和HBr气体的吸收装置间串联一个洗气瓶,内装四氯化碳以吸收气体中的Br2.
3理论联系实际提高学生学习环保知识的认识
3.1从人类与大自然的协调中激发学生的学习积极性
新的《化学教学大纲》明确指出:“在教学过程中要十分注意联系实际,以使学生更好地掌握所学的知识和技能,以及这些知识和技能在工农业生产、第三产业、科学技术和日常生活的应用.随着科学技术的发展,联系实际的教学内容应有所增加,可以充实包括环境保护、新内容、新能源、海洋、卫生保舰食品等方面内容,但应限于有关的化学基础知识范围之内”.可见,环境化学基础理论知识和原理的学习是十分重要的,并应着重于理论联系实际和基础知识面的扩展上.要以地球化学知识为基储生态系统中物质循环和能量流动为线索,讲授空气、水体、土壤、森林、植物与人类的关系,展示好的生态小环境和污染严重区的对比,简明介绍当今世界关注的环境问题,以讲座、竞赛等形式让学生提高认识,使学生深切地感到环境化学就在自己身边.
3.2针对温室效应引导学生分析此类生态问题
运用学生所获得的知识,引导分析“温室效应”,使他们了解到由于大气层CO2浓度逐年上升,太阳能辐射的一部分——地球红外辐射热不能透过大气层,因而造成“温室效应”,使地球表面升温、冰川溶化,直接影响着现代文明社会发展的情况.以提高对控制“温室效应”等生态问题的认识.还应让学生通过讨论分析得出人类必须控制战争和固体废物燃烧、大力发展森林等结论,以利于生态环境的改善.
3.3结合现有法律法规的宣传加深学生对环保意义的认识
组织学生参加环保法律法规的宣传,利用3月12日植树节、5月31日世界无烟日、6月5日世界环境日等纪念日,取得当地环保、水保、森保等部门的支持,让学生们在宣传中了解我国有关这方面的规定和常识,以提高学生在环境管理环境文化方面的认识.
3.4结合第二课堂教学提高学生的学习兴趣
利用节假日、夏令营,组织学生对当地自然保护区、生态保护区、水土保护区和环境污染区等进行实地考查,使他们认识到人与气温、气候、空气、谷物增产、水土流失、森林砍伐及环境保护等都存在着密切关系.通过现场对比,丰富学生环境方面的知识,结合已学的知识,开展有关环境污染与保护知识的问答.例如,酸雨是如何形成的?造成大气污染的主要物质是什么?防治途径如何?等等.以提高学生的学习兴趣,并为今后工作奠定良好的环保基础.
关键词:化学教学 渗透 环保意识 教育
中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2016)01-0259-01
由于化学是以物质的组成、结构、性质和应用为主要研究对象的一门科学,改造原有物质和制造新物质就成了化学的主要内容。只有化学才能够担负起既满足人类物质生活不断提高,又防止环境问题的产生和恶化的要求,从而导致了绿色化学的提出和内涵的持续发展。绿色化创导物质的生产和消费当与人类社会持续所需的物质环境想适应。它的提出,进一步证明了化学与人类社会生活、环境保护密不可分的关系。为此,必须在化学教学中渗透环境意识教育。
一、在中学化学教学中渗透环境保护意识教育的重要性
我国属于发展中国家,改革开放以来,乡镇企业异军突起,在带来巨大的经济效益的同时,也给我国广大农村这块净土带来了新的环境污染和劳动保护问题.“八五”期间报道,当时我国大气污染程度已相当于世界发达国家50~60年代污染最严重时期,每年的排尘量为2300万吨,年排放SO2量达14610万吨.到本世纪末,燃烧煤和机动车辆排放出的废气将对大气造成更为严重的污染.面对如此严峻的形势,若不加强环境管理,让不断增加的工业“三废”继续污染环境、破坏生态平衡,就会给我国社会主义建设、经济发展造成严重的后果。所以对全民族进行环境、生态知识的宣传教育是不可缺少的,务必从中学教育抓起。
二、结合化学教学对学生渗透环境保护意识教育
1.通过课堂教育把环境保护作为小公民自觉行动
环境化学重要内容之一,是研究化学污染物在环境中的变化规律,即在原子、分子的水平上用物理化学等方法去研究环境中化学污染物的来源、迁移、转化过程中的化学行为,以及反应机制、积累和归宿等。由于我国公民环境意识较差,这和日趋严重的环境问题是不相适应的。要提高全民的环保意识,使保护环境成为每个公民的自觉行动,首先就要从学生做起,从课堂做起.当学生在做制取Cl2,NO2,H2S等有毒气体实验时,应强调学生注意对制取气体装置气密性的检查、化学药品用量的适当(尽量采用微量,只要达到实验效果明显即可)、以及设计吸收尾气的装置等。实验完毕,还应将废液集中倒入废液缸中,可回收的尽量回收,以养成保护环境的良好习惯。
2.通过实验开展环境化学知识教育
中学教育目的之一,就是为社会造就合格的后备劳动者.中学化学教育对环境科学的学习将起着启蒙作用,应很好地利用这门实践性很强的学科,通过实验使学生掌握一定的环保知识.中学实验室的污染源多,国家提出居民区大气中的有毒物质有21种,中学化学实验室里就有14种。例如,制取溴苯实验过程中逸出的臭味是溴蒸气,它既污染了教室环境又严重地影响了师生的身体健康.针对这一问题,利用所学知识引导学生认真分析,找出原因是制取溴苯的装置不够严密,因此在反应过程中逸出的Br2通过长玻璃管时不可能完全被冷凝成液体,因而会从导管口逸出.要避免实验中Br2的逸出,就应设法改进实验装置,使整个涉及Br2的反应过程在一个密闭系统内进行,即将反应安排在“Y”形管内进行.在反应装置和HBr气体的吸收装置间串联一个洗气瓶,内装四氯化碳以吸收气体中的Br2。
三、理论联系实际提高学生对学习环境保护的认识
1.从人类与大自然的协调中激发学生的学习积极性
新的《化学教学大纲》明确指出:“在教学过程中要十分注意联系实际,以使学生更好地掌握所学的知识和技能,以及这些知识和技能在工农业生产、第三产业、科学技术和日常生活的应用。随着科学技术的发展,联系实际的教学内容应有所增加,可以充实包括环境保护、新内容、新能源、海洋、卫生保舰食品等方面内容,但应限于有关的化学基础知识范围之内”。可见,环境化学基础理论知识和原理的学习是十分重要的,并应着重于理论联系实际和基础知识面的扩展上。要以地球化学知识为基储生态系统中物质循环和能量流动为线索,讲授空气、水体、土壤、森林、植物与人类的关系,展示好的生态小环境和污染严重区的对比,简明介绍当今世界关注的环境问题,以讲座、竞赛等形式让学生提高认识,使学生深切地感到环境化学就在自己身边。
2.针对温室效应引导学生分析此类生态问题
运用学生所获得的知识,引导分析“温室效应”,使他们了解到由于大气层CO2浓度逐年上升,太阳能辐射的一部分――地球红外辐射热不能透过大气层,因而造成“温室效应”,使地球表面升温、冰川溶化,直接影响着现代文明社会发展的情况。以提高对控制“温室效应”等生态问题的认识。还应让学生通过讨论分析得出人类必须控制战争和固体废物燃烧、大力发展森林等结论,以利于生态环境的改善.
3.结合现有法律法规的宣传加深学生对环保意义的认识
组织学生参加环保法律法规的宣传,利用5月12日植树节、5月31日世界无烟日、6月5日世界环境日等纪念日,取得当地环保、水保、森保等部门的支持,让学生们在宣传中了解我国有关这方面的规定和常识,以提高学生在环境管理环境文化方面的认识。
4.结合第二课堂教学提高学生的学习兴趣
题型一化学与环境
例1 (2012年海南化学)化学与环境密切相关,下列有关说法正确的是( )
(A) CO2属于大气污染物
(B) 酸雨是pH小于7的雨水
(C) CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
(D) 大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
分析:CO2是大气的组成成分,不属于大气污染物,(A)选项错;酸雨是指pH小于5.6的雨水,(B)选项错;CO2不会导致酸雨,NO2或SO2都会导致酸雨,(C)选项错;CO2是温室气体,其含量的增加会导致温室效应加剧,故(D)选项正确.答案为(D).
小结:中学化学常见污染主要分以下六点:酸雨(主要是SO2和氮氧化合物形成的,我国主要是硫酸型酸雨)、光化学烟雾(主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的)、臭氧空洞(主要是氮氧化合物、氟氯代烃等的排放引起的)、温室效应(主要是由于大气中CO2含量的不断增加造成的)、白色污染(聚乙烯塑料的大量使用)、赤潮(含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放造成的).
题型二化学与社会
例2 (2012年江苏化学)化学在资源利用、环境保护等与社会可持续发展密切相关的领域发挥着积极的作用.下列做法与社会可持续发展理念相违背的是( )
(A) 改进汽车性质尾气净化技术,减少大气污染物的排放
(B) 开发利用可再生能源,减少化石燃料的使用
(C) 研发可降解高分子材料,减少“白色污染”
(D) 过度开发矿物资源,促进地方经济发展
分析:本题主要考查化学与社会问题中的节能减排、保护环境、资源利用等相关问题.(A)项,汽车工业的可持续发展离不开技术的进步,改进汽车性质尾气净化技术,减少大气污染物的排放是汽车工业发展必然要求.(B)项,开发利用太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生能源,可以减少化石燃料的使用,减轻温室效应的压力,促进社会的可持续发展.(C)项,“白色污染”在土壤和水体中富集可长期影响农作物的生长、海洋渔业等,研发可降解高分子材料,给塑料工业带来可持续发展的机遇.(D)项,适度开发矿物资源,能促进地方经济发展;过度开发矿物资源,不利于地方经济发展的可持续发展,甚至资源浪费,环境污染.煤、石油、稀土等资源开发须有国家宏观控制,才能实现真正意义上的可持续发展.答案为(D).
小结:社会活动与化工生产、化学物质密切相关,如新能源的开发、清洁能源的获取、环境保护等都影响人类的生产生活;近年来,物质的泄漏(有毒气体、有机物等)事件频发,常常也成为社会关注的热点,处理具体问题时,要根据物质的性质采取恰当的方法自救、吸收、溶解有毒物质,尽量减小其危害.常见的有毒物有CO、SO2、NOx、Cl2、HX、有机化工产品等.
题型三化学与生活
例3 (2012年广东理综)化学与生活息息相关,下列说法不正确的是( )
(A) 用食醋可除去热水壶内壁的水垢
(B) 淀粉、油脂和蛋白质都是高分子化合物
(C) 自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致
(D) 新型复合材料使手机、电脑等电子产品更轻巧、新潮
分析:水壶内壁水垢的主要成分为CaCO3,食醋的主要成分为CH3COOH,二者反应可以达到除垢的目的;油脂不属于高分子化合物;自行车钢架的成分包括Fe、Cr、C等,它满足形成原电池的基本条件,能发生电化学腐蚀;新型复合材料有质量轻、耐磨、耐腐蚀等优点.答案为(B).
例4 (2012年四川理综)下列关于“化学与健康”的说法不正确的是( )
(A) 服用铬含量超标的药用胶囊会对人对健康造成危害
(B) 食用一定量的油脂能促进人体对某些维生素的吸收
(C) “血液透析”利用了胶体的性质
(D) 光化学烟雾不会引起呼吸道疾病
分析:本题考查化学与生活,意在考查学生对化学基本常识的认识与应用.铬属重金属元素,会危害身体健康,(A)项正确;油脂还能溶解一些脂溶性维生素,因此食用一定量的油脂能促进人体对脂溶性维生素的吸收,(B)项正确;血液透析是将利用半透膜原理,通过扩散、对流体内各种有害以及多余的代谢废物和过多的电解质移出体外,达到净化血液的目的,(C)项正确;光化学烟雾包括NOx,易引发呼吸道疾病,(D)项错误.答案为(D).
小结:生活中的化学知识随处可见,如日常生活中应用广泛的化学物质、化工产品、食品饮料,它们常常涉及到加碘食盐、肥皂、油脂、塑料、酒精、海带、无铅汽油、明矾等物质;另外,人体的健康发育、生长与化学息息相关,如氟、碘、钙、铝、铁等微量元素、医药等.这些知识一靠积累,二靠将平时的学习与生产生活问题相联系,弄清原理,做到学以致用.
题型四化学与材料
例5 (2012年新课程理综)下列说法正确的是( )
(A) 医用酒精的浓度通常是95%
(B) 单质硅是将太阳能转化为电能的常用材料
(C) 淀粉、纤维素和油脂都属于天然高分子化合物
(D) 合成纤维和光导纤维都是新型无机非金属材料
分析:(A)项,医用酒精的浓度通常是75%;(B)项,单质硅可制作成太阳能电池板,将太阳能转化为电能或热能;(C)项,油脂不属于高分子化合物;(D)项,光导纤维为二氧化硅,合成纤维为有机材料.答案为(B).
小结:材料是当今化学领域研究的重要内容之一,常见的材料有无机非金属材料、金属材料和有机高分子材料等,这些问题是新高考以来考查较为频繁的一类问题,多以元素化合物知识、常见有机内容为切入点或问题背景,考查物质的组成、分类、性质、用途等,也可以考查基本概念、基本理论.要解决好这一问题,必须牢固掌握双基,提高阅读、分析、运用能力.
题型五化学与科技
(3)第③步由五水硫酸铜制备硫酸铜的方法应是在坩埚加热脱水.
(4)制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方法中,甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝,冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质,方法不可行.乙和丙方法均可行.乙方案先在滤渣中加H2SO4,生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3,再加Al粉和Fe2(SO4)3生成Al2(SO4)3,蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体.丙方案先在滤渣中加NaOH,和Al(OH)3反应生成NaAlO2,再在滤液中加H2SO4生成Al2(SO4)3,蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体.但从原子利用角度考虑方案乙更合理,因为丙加的NaOH和制备的Al2(SO4)3的原子组成没有关系,造成原子浪费.
(5)考查中和滴定的简单计算和误差的分析.ω=c mol·L-1×b×10-4 L×250 g·mol-1×5a g×100%,造成偏高的选c.
小结:高科技成果、新技术、新工艺等一直是历年高考考查的热点,这些问题一般以中学化学中涉及到的化工生产、物质制备等为线索或载体,或以新科技成果为信息,考查学生摄取知识与分析问题能力.答题时,一般是先将各个问题进行分解,逐一剖析,然后再整合,通盘考虑后,分别作答.
(一)经济学理论根据
GDP是上世纪最伟大的发现之一,为各国的经济发展提供了参考和比较依据,GDP作为经济学主要研究课题,也让许多人对经济学产生了误导,许多人认为,经济学就是一门研究如何将国家GDP上升的学科。实际上,在经济学发展历程中,出现了许多不同的经济学模式,经济学不仅是对本国经济发展进行关注,也要对世界整体性的发展进行关注。而其中,低碳经济所关注的并非本国情况,而是全球性减少二氧化碳排放的问题。各国商人处于商业联邦状态下,而所谈的大多为世界经济发展,从事经济研究人员,就是要使全人类获得发展,与政治经济理论相悖。政治经济,也是各国为改进自身的经济发展状况所需要遵循的国家发展政策,全世界商业自由的原则,是其责任所在,而经济学研究,应该立足于世界。经济学研究是为国家一切利益,也是为全人类的共同利益。财富为人类享受物质的象征,也是让人获得幸福感的重要手段。然而,政治经济学只是为让少数人致富,学者提出,应该更多对社会大众的福利进行关注,应该将政治经济学作为人类增强幸福感的重要内容。累积国家财富并非政府成立的首要目的,政府应该是让所有公民、大多数公民都可以享受财富,并感受财富所带来的乐趣。这些经济理论,是低碳经济的发展源头。
(二)相关学科比较、继承
生态学为经济系统、生态系统的研究复合体,对其功能、结构、发展规律做研究的学科。根据自然系统的循环性,与能量流动模式,构建成有规律的经济系统,可以让经济系统和谐融入自然系统中,从而形成全新的经济模式,这种循环经济,本身也是一种生态经济模式,使用生态规律,指导人们做社会经济活动。绿色经济概念是皮尔斯在《绿色经济蓝皮书》中首次提出,其主要在于对人类生存患者进行维持,对能源做合理保护,资源进行合理利用,利于人体健康的经济模式,可将其看做为平衡经济模式。绿色经济、循环经济、低碳经济都是在资源高消耗、高投入、高排放、低效率的状态下,转向为资源低投入、低排放、低消耗、高效率状态。生态经济理论主要是顺应生活发展规律,经济服从于生态系统。循环经济这一循环手段将经济活动实现生态化。而蓝色经济是在扣除自然资源消耗、环境污染损耗后的国内剩余生产总值。绿色经济主要侧重于资源再利用,主要追求于绿色GDP。低碳经济为二氧化碳排放威胁人类生产条件下所形成的经济发展模式,主要强调于,经济发展需避免以二氧化碳的上升为主要代价,应该将碳排放和经济发展形成相互平衡的关系。以本质来讲,低碳经济也隶属生态经济的范畴,低碳经济要比其他经济更能将目前在经济发展所出现的矛盾问题反映出来,从而达到高碳转向于低碳的状态。低碳经济是抓出矛盾,解决问题的思想为主。而这样的经济思想,是人类在面对环境污染、资源危机、生态破坏情况下,所作出的反省总结,对自然与人类的关系进行重新的认识。两者间应是相互补充关系,并非排斥关系,内含不同,但其构建和理论体系可以相互借鉴。天气与经济之间的关系,是《气候经济学》中首次提出的经济理论。温室效应的不断加剧,对全球经济发展的影响不可小觑,其不亚于在世界大战时的经济萧条,气候变化后,对人类的影响远远超出预期所想。以气候角度,将经济与气候间的关系进行探讨。而低碳经济主要是将二氧化碳排放对经济影响情况做分析研究。两者间,从内含而言应该是一致的,针对同一问题,采取不同表述方法。目前,许多专家认为,低碳经济学的理论原型便是气候经济学。环境经济学主要研究环境保护与经济发展间的关系,对其中做合理调节的经济活动、环境间物质交换规律进行探讨。能让经济活动,在取得经济效益的同时,也能够获得环境效益。其主要研究领域为:环境污染损伤估算,其中也包括人体健康损害、间接精神伤害、物质损失。对环境治理投入所产生的效益进行估算,其中也包括拯救污染所形成的效益损失,间接所形成的社会效益、生态效益;制定污染罚款制度,根据其排污实际情况实施收费标准进行制定;资源环境经济学是对资源价值做阐述,讲解缓解损害成本,并对其提出相应的核算与解决途径。高碳所造成的环境损失,由此可见,低碳经济学和资源环境经济学也有相互补充的内容,而资源环境经济学已经成为较为完整的学科,低碳经济学可对其理论构建进行借鉴,从而对低碳经济学理论体系做进一步完善。
(三)低碳经济学构建设想
低碳经济学为经济学分析,以经济学原理解决二氧化碳排放与经济发展之间的问题,从而对环境、经济发展进行协调,以本质上而言,低碳经济学为生态经济学的衍生。低碳经济学的理论主要是应用不同角度,对全球经济发展格局,二氧化碳排放,两者间的矛盾问题做平衡。低碳经济、气候变化,其本身就已经涉及许多学科,需要横跨多个学科才能形成综合视野。研究主要以三方面进行:对传统经济学的基本方法做继承,如结构分析、边际分析、总量分析、均衡分析等分析方式,也包括不同国家对二氧化碳排放的制定标准做分析;对其他学科分析方法进行借鉴,环境经济中波及分析,效益、成本分析,也可对生态学中的碳足迹分析进行借鉴,国际贸易、金融工程、循环经济等做借鉴。制度学分析,全球气候变暖是因有些国家污染气体过度排放所致,其影响却早已对其他国家造成严重的波及,而这也是经济学向外延伸的意义;气候本身为全球公共物品,对于如何保护这类全球公共物品,就成了当前亟待解决的重要问题,制度经济为解决此类问题提供了妥善方式。
二、低碳经济的经济学价值
(一)解决国际经济合作困境,完善国际经济学体系经济学家以自己不同的角度对当前经济发展中对国际经济合作的理论进行解释。而这些理论都是以国际经济合作为出发点,对本国经济竞争力、经济总量进行提高,贸易为主要手段。单以经济角度去理解,采取国际经济合作方式,可有利于对各国产生合作剩余,对合作双方皆有利。以生态效益角度出发,国际合作则更多产生负效应,出现更多环境问题。目前,各国经济合作主要为发达国家的曲线两端,曲线地段转移至欠发达国家,而欠发达国家在能源结构、技术上的落后,导致在生产过程中,出现大量的环境问题。二氧化碳有流动性,可对全球环境造成影响,产生温室气体所带来的损失,远远高于合作经济剩余,导致全球经济发展困境。目前,经济合作经济学理论中对这一情况无法避免。低碳经济国际合作的发展经济思想,能对目前国际经济合作中所存在的困境进行解决,化解困境。从另一角度看,低碳经济可在国际整体经济角度看到全球经济发展,应该将其纳入国际经济学领域,从而对原本狭义的经济学进行扩展。
(二)经济发展新模式的理论基础在工业时代前,经济活动范围小,经济活动所产生的温室气体可被生态系统自身进行调节。随着机器工业的发展,经济活动所产生的大量温室气体远远超过生态系统本身的负荷能力,导致严重的环境问题,对可持续发展构成严重的影响,威胁人类的生存。传统经济以物质财富为主,而现代经济则是以提升GDP为职责。近年来,绿色经济、生态经济等开始逐渐被认可,但其中都为设计低碳原理。温室效应是当前全球所共同面对的环境问题,而其根源则是因不合理经济活动所致。对这种经济状况进行转变,已经成为大势所趋,在没有理论为基础的情况下,很难取得良好效果。而低碳经济完善的理论体系,是转变经济模式的有力支撑,以经济模式的转变,可对低碳经济的发展做指引。
(三)消费模式转变所有的经济模式,都可归结为消费模式,以物质消费和国际消费来带动经济循环。以目前经济情况而言,再增加消费,势必会导致二氧化碳排放增加,控制物质消费是控制二氧化碳排放的关键。低碳经济不仅能改变传统生产方式,也能改变消费方式。
三、结语
关键词:新能源汽车 电力汽车 发展
1、新能源汽车的研究背景
起初各个国家开始尝试发展新能源汽车的主要原因是因为石油价格持续飙升造成能源紧缺,次要原因是石油价格与日俱增,环境污染日趋严重“人、车、自然”之间的矛盾愈加突出,人们不得不把目光重新放在节能与新能源汽车上。继而提出了新能源汽车这个概念,并且尝试电动汽车,太阳能汽车,燃料电池汽车,混合动力汽车、等等。不过经过了几年的探索之后,人们发现这些模式都没法从根本上解决问题,只有纯电动汽车才能够满足代替石油消耗的根本目标。面对全球越来越严峻的能源形势和环保压力,世界上主要的汽车生产国都开始把新能源汽车产业化发展作为保持社会经济的可持续发展,提高产业竞争力、创造力的重大战略举措。全球碳排放标准的推出强化了主要国家推动纯电动汽车产业普及的动力的欲望,由于汽车排放的尾气和工业进程所带来的污染给地球的生存环境带来了日益严重的破坏,人类务必在未来三十年内尽可能的将碳排放量的指标降到合理水平,而减低碳排放量保护生态环境很显然比赚钱来的更为迫切更为紧急。推广和普及纯电动汽车是非常有效手段而且也是降低碳排放量,减缓人与自然矛盾的重点方向。
近年来,曾支撑20世纪人类文明高速发展的以煤炭、石油、太阳能和天然气为主的能源出现了前所未有的危机,除了因为它们的储藏量不断减少以外,更加严重的是经过科学家仔细科研发现,这些能源在使用后所产生的二氧化碳气体是温室效应的罪魁祸首,作为温室效应气体排放到大气中后,人为的导致了全球变暖,引发了人类对未来社会发展来源的广泛关注和思考。
2、新能源汽车的发展现状
世界上最早的一辆可供人们实用的电动汽车诞生于19世纪后半叶的1873年的英国,发明者是英国人罗伯特・戴维森。这比卡尔本茨(Karl Benz)和戴姆勒发明以汽油作为动力的汽车还早了至少10年以上。戴维森发明的电动汽车是一辆最为搭载货物的货车,只是用于日常生活运送货物需要,使用的技术是运用化学原理将锌、铁、汞合金与硫酸进行反应成为一次电池。然后再从一次电池发展成二次电池,这样看起来视乎稀松平常,并没有什么很高的技术含量,但在当时,这对于当时的汽车行业来讲是一次重大的技术变革,为后来的电动汽车以及其他新能源汽车的发展产生了深刻的历史意义。
进入20世纪以后,随着科技水平的不断提高,内燃机技术的不断进步,美国福特公司在1908年推出了T型车,而T型车的问世代表着以流水线这样的工厂式的发展方式大规模的批量生产汽车致使汽油机汽车大量普及,这样一来在技术上存在着技术问题和经济性能上的不足,使得电动汽车一直处于萎缩态势。即便如此,发展新能源汽车逐步代替汽油汽车依然是各国争相研究突破的课题。
发达国家得益于其雄厚的财力和科学技术水平还有政府给予高度的重视和支持,出台了一系列鼓励研发,批量化生产的支持,优惠,补贴,减免的扶持政策,使得一些发达国家已经初步建立了一些纯电动汽车系统,并且正在进行实用化运行和试运营。
3、我国的新能源汽车发展现状
自从我国实行改革开放以来,随着我国国力的不断增强,国际地位的不断提高,人民的生活水平和购买能力的不断提高,国民对汽车的需求急剧增长,达到了可以用爆炸式的词语来形容的程度,汽车现阶段烧掉了石油的75%左右,这还不算未来拥有汽车的人越来越多还可能形成的新的需求。 现在中国石油短缺,很大程度上都需要依靠进口,来弥补国内市场石油短缺的人,但进口石油价格高涨昂贵不谈,其来源还没有保障。从长远来看,中国的汽车必须要找到石油的替品。而这么一来,对烧油的汽车车来说纯电动车在未来就很有可能就会代替石油。并且如果纯电力汽车普及了势必会引起一场新的技术革命,并且会成为未来汽车的发展趋势。
我国的新能源汽车-纯电动汽车的研究起步较发达国家来说起步较晚,开始于20世纪60年代,在90年代时掀起了一股电动汽车热,国内的一些汽车研究所和部分高校,还有一些汽车生产企业联合开发纯电力汽车,并且取得了一些成。而在过去的十年里,中国已经取得了纯电力摩托车全球老大的位置,但在汽车工业里却始终都落后于发达国家。不过在电力汽车的技术开发上,我国与发达国家的差距并不明显,甚至可以说是处于同一起跑线上,有不少的国内专家预测,我国的电力汽车研发水平同发达国家的水平最大的差距也不会超过六年,并且在未来很有可能会超越这些国家,达到世界领先水平。
4、新能源汽车的原理与分类
新能源汽车包括电动汽车、生物燃料汽车、氢燃料、气体燃料汽车。新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。电动车是以电能作为原始动力、由电动机驱动的机动车辆。一般采用高效率的充电电池或者燃料电池来作为电动汽车的动力源。电能一般来说是二次能源,是通过一次能源转化而来,它可以来源于自然界风能、水能、热能、太阳能等多种方式。在其形态上,电动汽车与传统的汽车并没有明显的区别,它们主要的区别也就在于动力和驱动系统,其他部分无异。
同电动汽车不同的地方是,传统以燃烧汽油作为动力来源的汽车是以液态的汽油或柴油为燃料,以燃油发动机为驱动系统。而生物燃料汽车是指燃用掺有生物燃料之燃油抑或是燃用生物燃料的汽车。氢燃料汽车是指以氢为主要能量驱动的汽车。气体燃料汽车则是利用可以燃烧的气体作能源驱动的汽车。汽车上的气体代用燃料种类有很多,最为常见的是液化石油气和天然气。而气体燃料汽车分为双燃料汽车和两用燃料汽车、专用气体燃料汽车。除此以外,还有利用太阳能、原子能等其它能量形式驱动的汽车。多种多样的新能源汽车究竟哪一种会成为21世纪新能源汽车的主流大势,就目前还看,还不明显。
新能源汽车的发展面临的许多问题,技术问题,市场环境问题,配套设施问题,消费观念问题,环保问题,这一系列得以妥善的解决,新能源汽车才会又好又快的发展。
一、以沼气为纽带的生态温室模式及特点
以沼气为纽带的生态温室模式的主要组成要件包括:沼气池、日光温室、畜禽舍。在此基础上,还可以增加厕所、蚯蚓养殖槽等内容。在模式各组成要件中,沼气池起着联结养殖与种植、生产与生活用能的纽带作用,处于核心地位。畜禽舍内的家畜和家禽起着为沼气池提供发酵原料的功能,畜禽粪便在沼气池内发酵后,产生的沼气用于为大棚增温及提供二氧化碳气肥的作用;产生的沼液可用作大棚内植物的液面肥和杀虫剂,还可用来喂猪;产生的沼渣用作有机肥,也可用作蘑菇栽培的基质;另外,畜禽呼吸产生的废气二氧化碳为植物提供光合作用所需的二氧化碳,而植物的呼吸则为畜禽提供新鲜的氧气。模式各组成部分之间的关系见图。
这种类型的生态农业模式较典型的有北方“四位一体”模式和中部“生态温室”模式。
北方“四位一体”生态农业模式是辽宁省在20世纪90年代研究探索出来的一种生态农业模式,目前已在我国北方农村得到了大范围的推广,取得了显著的经济、能源和生态效益。这种模式的特点可归结为以下6点。
1、多业结合,集约经营。通过模式单元之间的联结和组合把动物、植物、微生物结合起来,加强了物质循环利用,使得养殖业与种植业通过沼气纽带作用紧密联系在一起,形成一个完整的生产循环体系。这种循环体系达到高度利用有限的土地、劳力、时间、饲料、资金等,从而实现集约化经营,进而获得良好的经济、社会和生态效益。
2、合理利用资源,增值资源。模式实现了对土地、空间、能源、动物粪便等农业生产资源的最大限度的开发和利用,从而使得资源实现了增值。
3、物质循环,相互转化,多级利用。生态模式充分利用了太阳能,使太阳能转化为热能,又转化为生物能,达到合理利用。通过沼气发酵,以无公害、无污染肥料施于蔬菜和农作物,使土地增加了有机质,粮食增产,秸秆还田,并转化为饲料,达到用能与节能并进。
4、保护和改善自然环境和卫生条件。生态模式把人、畜、禽、作物联结起来,进行第二步处理,达到规划合理、整齐、卫生,从而保护了环境。同时通过沼气发酵,消灭了病菌。粪便中含有大量的病原体,它可以通过多种途径污染水体、大气、土壤和植物,直接或间接地影响着人体健康。沼气发酵处理粪便使粪便达到了无害化效果。在常温沼气发酵条件下,钩虫卵30天被杀灭,蛔虫卵30天被杀灭,沙门菌平均存活6天,痢疾杆菌40天被杀灭,减少了对土壤的污染。这就改变了农村粪便、垃圾任意堆放的状况,消灭了蚊蝇的孳生场地,切断了病原体的传播途径。因此,沼气发酵处理粪便,净化环境,减少疾病,大大改善了农村的卫生面貌。
5、有利于开发农村智力资源,提高农民素质。生态模式是技术性很强的农业综合型生产方式,是改革传统农业生产模式,实现农业由单一粮食生产向综合多种经营方面转化的有效途径,因此,推广应用北方生态模式,极大地增强了农民的科技意识和技术水平,提高了农民素质。
6、社会效益、经济效益、生态效益提高。高度利用时间,不受季节、气候限制,在新的生态环境中,生物获得了适于生长的气候条件,改变了北方地区一季用余,二季不足的局面,使冬季农闲变农忙;高度利用劳动力资源,生态模式是以自家家庭为基地,家庭妇女、闲散劳力、男女老少都可从事生产;缩短养殖时间,延长农作物的生长期,养殖业和种植业经济效益较高,一般每户可养猪20头,种植蔬菜150平方米,年效益可达纯收入5000元。
中部地区生态温室模式是近年来在河南地区发展起来的一种生态农业模式,其特点可归结为:生态化、立体化、设施化和高效化。
1)生态化。就是运用生态学食物链原理开发宏观与微观生产的物资良性循环、能量多级利用的再生资源高效利用技术,提高资源利用效率,实现物质流动的良性循环,增强可再生资源利用与环境容纳量的持续性。为了实现系统运行的生态化,可采取以TYL个措施:一是通过厌氧发酵技术的应用,为模式的生产提供优质有机肥和有机营养液以替代化肥和农药;二是最大限度地利用太阳能、生物质能等可再生能源,减少农业生产过程中化石能源的利用量;三是通过合理的技术衔接,充分发挥和利用动物、植物和微生物之间固有的依存关系,减少生产过程对外来物质的引入。
2)立体化。就是在模式的设计过程中,充分利用地下、地表和空中的空间,以求使设施内的空间得到最大限度的合理利用。在设计方面将沼气池埋入温室的地下,地面空间分成两部分,一部分用于植物种植,另一部分用于家畜养殖,养殖区上部的空间用于家禽养殖。
3)设施化。为了改变自然环境对农业生产的影响和限制,模式的整个生产都布置在以太阳能日光温室为主体的设施内,从而保证了模式的可控化运行。
4)高效化。这里所说的高效化可以从两个方面加以理解:其一是系统运行效率高,这主要体现在通过各种技术接口,强化了系统内部各组成部分之间的相互依赖和相互促进的关系,从而保证了整个系统运行的高效率;其二是系统的效益高,这主要是由于系统的生产严格遵循了自然规律,也就是实现了生态化生产,所以模式生产的农产品的品质和产量就得到了提高,从而保证了系统的高效产出。
二、以沼气为纽带的生态果园模式及特点
以沼气为纽带的生态果园模式的主要组成要件包括:沼气池、畜禽舍和果园。其中沼气池起着为果园的生产提供沼肥和沼气的功能,而畜禽养殖承担着为沼气发酵提供原料的功能。这类模式的设计依据生态学、经济学、能量学原理,以农户土地资源为基础,以沼气为纽带,以太阳能为动力,以牧促沼,以沼促果,果牧结合,建立起生物种群互惠共生、食物链结构健全、能量流和物质流良性循环的生态果园系统,充分发挥果园内的动植物及光、热、气、水、土等环境因素的作用,从 而实现无公害果园的产业化和农业的可持续发展。
这种类型的生态模式较典型的有北方“中部地区生态果园”模式,南方“猪沼果”模式,西北“五配套”模式等。这些模式的特点可以归纳总结为以下几点。
1、利用沼气的纽带作用,将养殖业、果树种植业有机联结起来形成的农业生态系统,实现了物资及能量在系统内的合理流动,从而最大限度的降低了农业生产对系统外物质的需求,即降低了对农药、化肥等农业基本生产资料的需求,增强了系统自我维持的能力。同时,也使得农业生产的成本显著下降。
2、在基本内容相同的前提下,每种模式充分考虑了与其应用区域的地貌、气候、水土等特征相适应,如“五配套”模式考虑到我国西北缺水的显著,增加了水窖、滴灌等内容,而“中部地区生态果园”模式则考虑到当地冬季气候寒冷增加了猪舍火炕,从而体现了模式鲜明的地域性。符合我国地理纬度跨度大、地理、气候差别大的现实,为我国各地因地制宜的选择应用这种生态农业模式提供了技术保障。
3、这些模式都具有建造、操作和管理特点,与我国农村的现有的经济基础和生产力水平相适应,从而为模式的大范围推广应用提供了可能。
4、在保证模式基本建设内容沼气池、果园、猪舍的前提下,模式建设内容易于扩展,如可增加沼渣种蘑菇、养殖蚯蚓,果园内养鸡、养林蛙等内容,可根据使用者的具体情况对模式建设内容进行丰富,从而最大限度的发挥模式的功能。
三、以沼气为纽带的生态农场模式及特点
以沼气为纽带的生态农场是随着规模化养殖业的发展而发展起来的。20世纪90年代以来,随着中国经济的迅猛发展和人民生活水平的提高,以及政府制定的“菜篮子”工程的顺利实施,中国的养殖业得到快速发展,且发展呈现出向集约化、规模化和现代化方向发展的趋势,规模养殖占总量的比例不断上升,规模越来越大,分布趋于集中。据统计,我国规模化养殖场的养殖量约占全国养殖总量的10%,规模化奶牛场的养殖量约占全国总量的43%,规模化养鸡场的养殖量约占全国养殖总量的20%。而且这些规模化养殖场有近80%集中分布在人口稠密、环境保护压力大的经济发达地区,如北京、山东、江苏、浙江、上海、广东、辽宁等地区。
随着畜牧业的快速发展,畜禽粪便的产量也在不断增加。据有关部门研究,1995年我国猪、牛、养及家禽产生的粪便量约为17.3亿吨,而到了1999年,仅规模化养殖场排放的粪便量就已接近17亿吨。但是,实际上由于大中型养殖场粪便一般采用水;中式进行收集,所以粪便污水的量要远远高于粪便量。如1999年我国规模化养殖场的粪便的排放量不足17亿吨,而实际排放的粪便污水总量却超过200亿吨,其数量是粪便量的10多倍。
养殖业的发展在改善人们的生活,促进经济发展的同时,也带来了严重的污染问题。畜禽粪便对环境的污染主要表现在3个方面,即水体污染、大气污染和土地污染。
畜禽粪便每年向水体排放的污染物的量非常大。据国家环保总局南京环科所和上海市对上海集约化畜禽养殖场粪便进行的调查,畜禽粪便进入水体的流失率高达25~30%,据此保守估算1995年我国畜禽粪便污染物COD、BOD、NH3、-N、TP和TN的流失量分别为728.26万吨、498.83万吨、132.20万吨、41195万吨和245.5万吨。而同期工业废水的COD的排放量为768.57万吨,由此可以看出中国畜禽行业的COD排放量已接近全国工业废水的COD排放量。另外,我国氮肥的正常流失率在8-20%,磷肥的正常流失率为5%,按此计算,畜禽粪便氮、磷的流失量大于化肥的流失量,约为化肥流失量的122%和132%。因此,可以说,畜禽养殖污染正日益成为我国水体污染的主要因子。大量的氮、磷等营养元素排入水体后,会造成严重的水体富营养化问题。
畜禽养殖场刚排出的禽畜粪便含有氨气、硫化氢等有害气体,在未能及时清除或消除后不能及时处理时其臭味将成倍增加,产生甲基硫醇、甲硫醚、二甲胺及多种低级脂肪酸等有恶臭的气体,不仅危及周围居民的健康,而且也会影响场内禽畜的生长。同时养殖业还排放有大量的温室效应气体GH40。作为温室效应气体的主要成分之一,其对全球气候变暖的贡献率大约为15%,其中70%来自于农田土壤活动、农作物秸秆燃烧及畜禽养殖业等3方面。
由于大量的畜禽粪便得不到及时有效的处理,所以很多粪便被堆放在养殖场附近的土地上.长时间的堆放就会对土地造成污染。据资料报道,北京有大中型畜牧场2500家,蛋鸡场901个,因堆粪占据土地1200公顷。多个堆粪场附近的农田由于粪水的直接侵蚀使数千公顷的农田失去生产价值。此外粪尿中大量氮、磷渗入地下,使地下水中硝态氮、硬度和细菌总数超标。
为了控制畜禽养殖业带来的日益严重的环境污染问题,国家环保总局2001年12月了“畜禽养殖业污染物排放标准”(GBl8596-2001),该标准2003年1月1日开始实施。
对规模化养殖场废弃物的处理,目前多采用以生物处理为主的方法加以处理,其中以沼气处理技术为核心处理粪便污水的能源与环境工程,由于其所具有的处理过程符合生态学规律,运行成本相对较低,且能使废弃物实现资源化利用等特点日益受到了重视,成为很多规模化养殖场处理污染物的首选工艺。
畜禽养殖场沼气工程一般可分两种模式,即“能源生态型”和“能源环保型”。以实现畜禽粪便处理资源化、减量化、无害化、生态化的目标。
1、“能源生态型”沼气工程。是以畜禽养殖场的畜禽污水处理后作为农田水肥利用的处理工艺。要求周围有足够的农田消纳沼液、沼渣,养殖业与种植业的规模要配套。工艺流程图如图。
一、在热力学基础中渗透环境教育
热力学是自然科学中的一个重要分支学科,它是研究化学反应过程中能量相互转换规律的科学。在生产和科学研究中,我们经常会遇到这样一些问题:一个化学反应能否进行,反应进行的最佳条件是什么?化学反应是放热还是吸热,完成一个化学反应我们需要提供或者得到多少能量?解决这些问题的理论基础就是热力学。热力学内容,与环境问题有着直接联系。化学反应和能量之间有着重要的内在联系。热力学正是研究它们之间的关系。化学反应常常伴随着能量的变化。无论是人类已经大量利用的能源还是新开发的能源,大多都是依靠它们进行化学反应来获得能量。人类的文明始于火的使用,燃烧是人类最早的化学实践之一。燃烧把化学与能源紧密地联系在一起。人类巧妙地利用化学变化过程中所伴随的能量变化,创造出丰富多彩的物质文明。同时燃料的燃烧也带来了一系列的环境问题,如大气污染、温室效应。人们必须掌握化学反应中的热量变化规律,从根本上解决能源问题。能源与清洁生产是当今社会的热门话题,而在这部分内容中蕴含着大量的相关知识。人们对能源进行了分类:可再生能源和不可再生能源、清洁型能源和污染型能源等。例如,水力能、太阳能、核能等都是清洁型能源而且是可再生能源,煤炭和石油污染型能源是不可再生能源。目前,能源问题主要有两个方面,一是能源短缺的资源问题,另一个是能源造成的环境污染问题。在这部分内容中,可以向学生大力倡导使用清洁源及可再生资源,开发研制新能源,向学生提出可持续发展的方向。
再如:在介绍热力学第二定律,学习概念、原理时,可以将抽象理论与社会发展相联系。比如,有位科学家将对熵的性质的理解上升到哲学层面,将自然科学与社会科学有机融为一体。熵代表的就是系统的混乱度,往往系统都是向着混乱度增大的方向移动。如果从哲学的角度分析,熵不仅向着无组织性滑去,在某些条件下熵本身会成为有序的根源,所以有序来源于混沌。如人类社会的发展经历着由简单到复杂的变化,于是,人和自然之间以及人与人之间需要有一种新关系,那就是和谐共生的有序关系。自然科学与社会科学原本是为了研究客观世界而分裂的整体,但人们往往忘记将它们结合,片面强调某一科学的实用价值,这无法使受教育者全面看清世界的本质及发展。所以,在化学教学中要注意结合人文教育进行环境教育渗透。
二、在化学反应原理中渗透环境教育
化学反应原理中包括化学平衡和化学动力学。化学平衡问题,是指在一定条件下,反应物可以转化成产物的最大限度问题。化学反应动力学是研究反应速率的问题即反应完成需要多长时间以及化学反应速率机理的学科。只有掌握化学反应的基本原理,才能把握反应的可能性和现实性,在环境保护中利用化学反应的原理可以实现清洁生产。
化工生产及其相关工业生产中,包含很多化学反应。所以,化学反应原理与实际生产过程密切联系。工业生产排放的“三废”是污染的主要来源,而且也是最难消除和降解的。所以,在这部分内容中,笔者认为可以提倡从源头上控制使用有害原料,并且在生产过程中最大地转化利用原料,避免有害污染物的产生,即清洁生产的新思想――生产全过程的无害化。这就需要应用所学到的化学反应原理,判断反应进行的方向,实现反应的最大转化率,促进清洁生产的推广使用。这样,既联系实际,明确学习的目的及应用,又有效进行了环境教育的渗透,加深了环境意识,又指导了环境行为。当学生将来进入生产第一线时,会为社会创造不可估量的价值。因此,在化学反应原理中要注重渗透清洁生产相关内容及如何运用化学反应原理实现清洁生产。比如,上世纪70年代以来,全球环境日益恶化。为此,世界各国不断增加投入,治理生产过程中排放的三废。然而,污染物一经排放到环境,再进行治理,不但难度大,而且效果差,达不到要求。为此,国际上对工业污染控制战略进行了重大变革,其核心是:以污染防止战略取代末端处理为主的污染防治战略,即清洁生产。利用化学改革传统的生产工艺,从三方面保证生产的清洁:能源清洁、生产过程清洁、产品清洁,从而达到清洁生产的目的。
三、在电化学中渗透环境教育
电化学是研究电能与化学能相互转化的科学。在进行二者间相互转化的同时,必须发生有电子转移的氧化还原反应,这样才能实现电能和化学能之间的相互转换。很多污染的形成都涉及电化学反应机理,相反,学习电化学也可以帮助我们分析污染的形成过程,以此来防止污染的形成及污染的治理。所以,在这部分内容中,我们要注意结合实例,讲解电化学与污染的关系。电化学中的氧化还原反应是化学中非常重要的一类反应。在我们的生存环境中,氧化还原反应是一种非常普遍的化学现象。例如,长期暴露在潮湿空气中的金属器具会腐蚀生锈。燃料燃烧时产生的一氧化氮在空气中转化成二氧化氮,二氧化硫在空气中氧化生成三氧化硫。由于污染气体的排放,再经氧化形成的酸雨现象已经是全球性环境问题,它严重影响人类及生物的健康、腐蚀建筑物、破坏植被的生长等。
人类活动产生的污染物进入环境后发生迁移和转化反应等大多是氧化还原反应。而在污染物的治理中,也会经常利用到氧化还原反应原理。氧化还原处理法一般用于环境中难以消解的有毒、有害物质的处理。这种方法可使环境中的污染物因发生氧化还原反应而变为无毒或低毒化合物,或转化成能从环境中分离出来的物质。所以,在教授电化学内容的时候,注重强调所学的理论知识与实践相结合,它可以帮助我们分析污染物形成的机理及如何治理污染物。此外,电化学处理方法也是废水净化中经常采用的方法。利用阳极使水中污染物氧化,阴极使水中污染物还原,也可以利用电解产生氧化剂和絮凝剂对污染物加以处理。