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【关键词】绿色化学;废弃物处理;学以致用;化学教学
绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”,最早产生于化学工业发达的美国。1991年由美国化学会(ACS)提出并成为了美国环保署(EPA)的中心口号,目前得到世界广泛的响应。按照美国《绿色化学》(Green Chemistry)杂志的定义,绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。绿色化学发展到今天是指能够保护环境的一种化学技术.它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质.利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发,并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染;反应物的原子全部转化为期望的最终产物。
传统的化学工业已经给人类环境带来了很多污染。20世纪有2285万多种人工合成的化合。由于早期的化学工业很多并没有把废气和废渣的处理纳入考虑范围内,导致污染环境。科学既要认识世界、改造世界,同时也要保护世界。为了应对化学所面临环境污染的挑战,提倡绿色化学刻不容缓。
化学是高中的一门重要课程,并且高中化学是学生真正接触化学的早期与基础。从化学入门就培养绿色化学的思想是非常重要并且也是必要与紧迫的,非常有重要意义的。
绿色化学是整个化学界的新概念,也是化学教学中的新理念。它要求教师必须在课堂课中课后教学中重视环境保护,做好废弃物的处理工作,并采取相应的对策,落实绿色思想,增强学生们的环保理念。
素质教育强调动手能力,在化学教学中经常需要做化学实验,进行化学实验的时候一定是会产生废弃物的。如果教师没有认真处理,就会污染环境,而且不是教师一个人污染环境,而是带着班集体一起污染环境。如果教师从始至终都落实绿色化学的思想,那么就会影响一个班集体走向合理处理废弃物,爱护环境。另外教师应该在化学中,合理设计化学实验,从源头上遏制废弃物的生成,这样双向结合就能有效的防止化学教学和实验所产生的废弃物污染环境。
教师对学生进行绿色化学思想的规范引导,不仅能够增强学生的环保意思,教育学生从源头上爱护环境,认真处理废弃物,更好地保护环境,而且将环保意思深入学生的内心,从而提高学生的自觉性,逐渐把环保带人日常生活,注重对周围环境的保护,提高教学效果。
那么在化学教学中究竟如何渗透绿色化学的思想呢?笔者在亲身教学过程中觉得可以从以下几个方面:
1首先,从全局看,将绿色想融入化学的整个教学过程中
教师要提高自身的行动自觉性,树立绿色化学思想,并将它贯穿于整个化学课堂教学,并以自身的行动带领学生,帮助学生树立绿色化学思想观念。比如在学习氯这一个富集于海水中的元素时,介绍其化学性质和特点,并具体在生活中运用到的地方。生活中我们常常用到氯的化合物,比如漂白剂。常用的漂白剂是会影响环境,污染环境的,那么有没有好的其他物品代替氯的化合物制成漂白剂呢?然后用联想法引出过氧化氢,介绍其性质,通过化学方程式,向学生介绍过氧化氢无污染的特点。同时指出氯气和过氧化氢的不同特点,如果将同样具有清洁漂白效果的过氧化氢代替氯气制成漂白剂原料的话,既能增强漂白效果,又能避免环境污染,从源头上防止化学污染。这便是绿色化学。
2然后,将绿色化学思想融入高中实验化学教学中
化学实验就要真正的实施体现绿色化学思想的时刻。首先,在课堂之前,我会设计微型实验,采用小号的实验装置和化学仪器,节约化学药剂的用量。然后在实验前会告诉学生认真对待化学原料,严格按照剂量进行化学实验,不轻易浪费化学剂量,从实验前就将减少环境污染的绿色化学灌输学生的思想里。比如,在进行氯气性质的化学实验中,可以用少量的漂白液和稀硫酸,在小号的培养器皿里面制成氯气,有效减少了对环境的污染。
在进行化学实验过程中,同样需要谨记绿色化学思想。教师必须严格按照实验步骤,采用标准的化学剂量以及尽量用绿色无毒,安全无害的化学制剂,如在白磷自燃的实验中,可以采用磷化镁进行水解,产生的氢化磷会自燃直接代替白磷自燃,产生五氧化二磷,从而有效避免了有毒有害的物质产生。
在化学实验结束后,教师必须照严格按照要求处理产生的废弃物,尤其是有污染的废弃物要妥善处理。比如采用中和、分解、深埋、回收等措施,避免废弃物污染环境,将绿色思想落到实处。
3在化学课堂中,将绿色化学思想与日常生活相互联系
在化学教学过程中,可以将所学的知识与现今的环境污染直观的联系起来。比如学习C这个元素的时候,对其常规氧化物一氧化碳和燃气中毒,燃气爆炸联系在一起。二氧化碳和温室效应联系在一起,这样直观浅显既能让学生轻松掌握化学知识点,同时又能提高他们的环保意识。
另外也可以组织防污染兴趣小组重点关注生活中常见的各种污染,如生活中常见的噪音污染,光污染,水污染,固体废弃物污染等,小组成员们一起分析这些污染的成因,学习了解污染给我们生活带来的危害,并引导学生们如何预防这些污染的存在等等。
4将绿色化学思想融入学生课后的课外实践与生活中
在课后,教师可以提倡学生们进行绿色化学实践活动,比如回收废旧电池,学习了解废旧电池对环境的污染,回收的价值;洗涤产品的分类及对环境可能产生的污染;家庭固态废弃物的分类和回收价值等等。通过这些调查活动,使学生们更好地选择日常生活用品,有效地处理废弃物,避免环境污染。
1.1具有毒性大的特点在化工厂排放的废弃物中,会存在一些有毒的甚至是剧毒的污染物。例如,在排放的废水中会含有一些氰、硫、砷,以及一些重金属离子如镉、铅等这些物质会对生物以及微生物产生巨大的危害。还有在排放的废气中会存在一些有剧毒性的气体,如二氧化硫、氯气、氮氧的化物、氯化氢等,能直接损害人体健康,给人们的生命安全带来无法估量的损害,因此在化工生产中,废水、废气、废渣的排放必须引起我们的高度重视。
1.2具有种类多的特点化学工业生产过程中排放的污染物具有种类多的特点,除了无机污染物(氰、硫、砷、钡、镉、铅),还包括有机污染物(苯及其同系物、醇、醚、醛、酯、酮)以及固体污染物(粉尘、烟气和酸雾等浮游粒子)。这些种类繁多的污染物无论对大气、生物以及人体的健康都来了巨大的危害。这些污染物进入水中会造成水体的富营养化,危害生物。进入土壤中会使得土壤酸碱化,阻碍植物的生长。
2化学工业生产可持续发展的策略研究
2.1政府要增加化工生产过程中节能减排的投入化工生产作为国家经济发展的支柱型产业,其发展应该得到政府的大力支持。因此,政府应该加强对相关化工产业污染治理的资金投入,例如设立清洁生产专项资金或者提供财政补贴。这样在政府的大力支持与鼓励下,化工企业才能更加致力于开发节能减排新技术,从而减少化工生产过程中的污染排放。
2.2政府要建立相应的环境治理与保护机构我们知道,无论是化工行业还是其他的产品生产行业或多或少的都会对环境造成污染,因此,政府可以集中资金以及相应的人力、物力来专门建设一个环境治理与保护的机构,专门负责对环境的评估与治理。这样将相关的环境治理的工作人员集中,能更好的攻克环境污染的问题,提高节能、减排的效果。
2.3政府加大监管力度政府的监管在环境的治理中起到了重要的作用。提高环境管理部门的监管力度,对超额排放的废气、废水、废渣进行罚款,能有效的阻止化工生产过程中废弃物的排放。并且环境监管部门还应该责令化工生产企业将生产过程中产生的废弃物进行合理的处理之后再进行排放,这样就能有效的减少废弃物对环境的污染,实现化工生产的可持续发展。
2.4实施技术推进战略根据我国化学工业发展的客观需求,按照“技术创新、结构调整、管理措施、政策引导”相结合的总体思路,使节能减排与清洁生产技术得到有效落实。我们知道化学工业生产是一个高能耗、高排放的产业,因此在化工生产过程中,集中力量解决其中一些重要产品生产的技术问题,实现低能耗、低排放,停止其中一些污染高、经济效益的化工生产,这样才能为化工行业的可持续发展提供一个新的出路。
2.5实施技术组织战略要充分发挥高校、科研设计机构与企业生产的优势,构建坏境污染治理的技术联盟。研究出控制排放、降低能耗的新的科学技术,以此来满足企业生产过程中对多种技术的需求,实现企业的可持续生产。
2.6制定与时俱进的战略发展方针化工行业在生产过程中,要以科学发展观为指导,时刻关注世界化学工业节能减排与清洁生产技术发展趋势,在企业生产内部采用生产技术创新、管理制度创新的综合治理措施,来提降低化工生产过程中的污染排放。并在化工企业内部逐渐建立资源节约、结构合理、环境友好的现代化学工业体系,实现我国化学工业的可持续发展。
3结束语
关键词:绿色化学;环境保护;高中化学教育
中图分类号:G632.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)08-0123-02
化学实验是化学学科的基础,也是化学教学的重要组成部分,随着素质教育的提高和环境问题的恶化,化学教育中的环境教育越来越受到人们的重视,绿色化学是为适应环境保护需要而出现的一种新的化学理念,是人类和自然和谐相处的化学,已为世界各国普遍接受并大力提倡。面对绿色化学新理念、新要求,我们全体化学教育工作者如何结合当前的素质教育和创新教育,把绿色化学教育思想贯穿于高中化学新课程教学的全过程中,是一个非常值得我们深思的问题。
一、绿色化学的由来及内涵
1.绿色化学的由来。化学是自然科学中一门重要的基础学科,一方面,它不仅与人类的衣食住行息息相关,与社会的发展和科技的进步紧密相连。另一方面,随着经济和社会的高速发展,也导致全球资源短缺、环境污染、生态恶化,环境污染已成为全球面临的最为严峻而紧迫的问题之一,据分析,全球性的10大环境问题基本上都与化学物质污染有关。1990年,美国国会通过《污染预防条例》,明确提出了“污染预防”这一概念,要求杜绝污染源,指出最好的办法就是从一开始就不生产有毒物质和形成有害废弃物。主张在提高原料利用率、降低能源消耗、优化工艺过程等方面下功夫,实现节能减排。此方案推动了化学界为预防污染、保护环境做进一步的努力,人们赋予这一新事物为:绿色化学。此后,“绿色化学”理念逐渐得到各个人们的广泛认可并被广泛研究,从此声名远扬。
2.绿色化学的内涵。绿色化学是以高效、无污染为指导理念,研究和设计环境友好的,在技术上和经济上可行的化学品生产过程。绿色化学最大的特点不是产生污染后再去治理,而是从源头上防止污染的产生。绿色化学理念在世界范围内已得到普遍认可,化学教育作为全民族素质教育的重要组成部分,在执行过程中引入绿色化学的理念是十分必要的。绿色化学从一提出来,就明确了它的目标,其具体内涵体现为“5R”原则,这五个原则是指:减量使用原则、循环使用原则、重新利用原则、再生利用、拒绝使用危害品原则。①减量使用原则:“减量”是指在保证实验现象或产量的同时减少用量,是从节约资源,减少污染的角度提出。减少污染物的排放是指“三废”处理必须要严格按照国家标准执行。②循环使用原则:循环使用是指将未反应的原料、副产物(包括“三废”回收助溶剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂)回收,进行重复使用。通过循环使用可实现“节约资源,减少污染,降低成本”的目的。③重新利用原则:在化学反应中,部分物质并不参与反应,而仅仅是起到媒介的作用,比如催化剂、载体等,可以不断的反复使用,既降低了生产成本,也减少了对环境的污染。④再生利用:再生可以起到废物利用、节省资源、能源、减少污染等目的,再生利用必须在工艺设计的过程中加以考虑。⑤拒绝使用危害品原则:拒绝使用一些无法回收、再生、循环使用的有毒有害物质,这是杜绝污染的最有效、最根本的办法。“5R”原则的最大特点在于将污染预防的理念贯穿于化学生产的整个过程,无论是在生产过程还是终端处理,都可以达到零污染,主张在化学生产过程中使原料中的每一个分子或原子都得到有效利用,具有“原子经济性”。
二、引入绿色化学理念的必要性
1.当前高中化学实验的现状与危机。周娟,卢伟等对12所高中109位教师进行了问卷调查,结果发现:47.7%的教师在化学实验中不渗透环保教育,88.1%的教师对化学实验产生的“三废”是不加处理,被随意排放。胡国杰等根据当地教研室对46所中学化学实验室的调查资料进行分析得出:仅有12所中学实验室有通风厨,约占26%,有专职化学实验员的只有7所,约占15.2%,大多数学校化学实验室配置方面还有待于进一步加强。通过这些数据可以发现,大多数学校的老师因环保理念不强或相应的处理设备不齐全而将“三废”未进行任何处理就排放了,化学实验污染物积少成多,并且很多地方的下水道跟江、河相通,有毒物渗入地下,这些废弃物最终会通过食物链传递、聚集,影响人类自身的健康。不断通过下水道排放的化学实验的废弃物对于我们本已缺水的城市来说,无疑是雪上加霜,由于实验室排放的药品种类繁多、成分复杂,使其对环境的污染更加严重,其危害更加深远,所以大力提倡绿色化学刻不容缓。
2.绿色化学是未来化学发展的必然趋势。绿色化学以预防污染为理念,将节能、降耗、减排始终贯穿于化学生产的整个过程,是最为理想、最为有效的防治环境污染的方法。从科学观点看,绿色化学是在传统化学理念的基础上更高层次的提升;从环境角度看,绿色化学从原料选择、工艺设计、“三废”处理等各个环节出发,消除污染,还绿色于人类和大自然;从经济观点看,绿色化学理念倡导合理利用资源、降低能源投入、减少生产成本,符合经济可持续发展的要求。在化学教育中引入绿色化学理念,既是人类与自然和谐相处,构建和谐社会的需要,更是我们人类自身生存和发展的需要,因此,绿色化学是未来化学发展的必然趋势。
绿色化学是未来化学发展的必然趋势,也是我们人类生存、与自然和谐相处的根本保证,而高中教育是围绕全民族素质提高进行的教育,使学生了解绿色化学的理念,培养学生树立防治污染、创造美好明天的责任感和使命感,是我们化学教育工作者义不容辞的责任和义务,对于中华民族的可持续性发展,具有非常重要的意义。
参考文献:
[1]黄尚毅,段巨龙.化学发展的新方向—绿色化学[J].江西教育学院学报(自然科学),1999,(6).
[2]刘小玉.绿色化学的兴起与发展[J].信阳农业高等专科学校学报,2006,(12).
[3]闵恩泽,吴巍等.绿色化学与化工.北京:化学工业出版社,2000:6.
[4]仲崇立.绿色化学导论[M].北京:化学工业出版社,2000.
【关键词】化学教学;环保意识;课程特点;渗透
人类与自然环境相互依存、相互利用,人类既是环境的创造物,又是环境的创造者。随着社会的不断发展,大气污染、水污染等已经给人们的生产、生活带来灾害性影响,环境保护作为我国的一项基本国策也越来越受到人们的关心与重视。化学新课标在阐述化学的课程性质时指出:“义务教育阶段的化学课程,可以帮助学生理解化学对社会发展的作用,能从化学的视角去认识科学、技术、社会和生活方面的有关问题,了解化学制品对人类健康的影响,懂得运用化学知识和方法去治理环境污染,合理地开发和利用化学资源;增强学生对自然和社会的责任感;使学生在面临与化学有关的社会问题的挑战时,能做出更理智、更科学的决策。”因此中学化学教师进行环保教育,宣传普及环保知识上,有着责无旁贷的责任。中学化学教师要在对学生进行化学知识教育的同时,应采取理论联系实际的方法,有意识地将环境保护的知识渗透在课堂教学之中,既丰富了课堂教学内容,活跃了课堂气氛,又培养了学生的环境保护意识。
中学化学教师对学生进行环保教育,要遵循化学教学的科学规律,以化学教学为主责,在学科教学的不同环节中巧妙渗透,不可以进行环保知识的简单说教,要发挥化学的课程特点,激发学生探究环保问题的兴趣,从而达到普及知识,树立意识,养成习惯的目的。简单地说,可以从以下几方面进行:
一、在化学课堂教学中渗透
在化学教材中,包含许多与环境保护有关的内容,例如作为大气污染物中的头两号“杀手”SO2和CO,教师在讲授这部分内容时,应给学生讲清SO2和CO的产生、特性及对人类的危害,教师可以向学生介绍CO是大气污染物之一,它可以与人体内的血红蛋白结合,重者使人死亡,
SO2为大气污染的元凶,有一定的致癌作用,并由SO2的特性讲解“酸雨”这种污染物的形成及危害。并可根据学生的实际情况,讲解如何避免SO2和CO的产生及SO2和CO中毒后如何处理等。讲卤代烃时要介绍氟里昂(CC12F2)排入大气后可破坏臭氧层。目前臭氧层已经出现了空洞,减弱了臭氧层对阳光中紫外线的阻挡作用,使人类患皮肤癌的可能性增加。结合讲CO2性质,介绍空气中CO2含量的增加引起的温室效应。有机物的燃烧使大气中CO2含量升高,全球气候变暧,有人预计到下世纪未全球气温可平均升高2.5℃~5.5℃,将使冰川融化,许多岛屿被海水淹没。 从而提高学生对环境污染的重视程度。
二、在化学实验过程中进行
化学试验作为化学教学的重要组成部分,同样可以对学生进行环保教育,并且较之课堂教学更具有直观性。一方面,教师可以以环境污染物为试验样品,进行观察分析与研究。例如测定雨水的ph值、用SO2形成硫酸、硝酸的过程等等。另一方面,化学教师在自己做或指导学生做实验时,也可以切身实地的进行环保教育。例如在做有毒性气体如SO2、CO等放出的实验时,可增加尾气处理装置,以减少有毒气体排放。对实验结束后的实验废液、废物应放入指定地点,这样既可减少污染物污染,也教育学生环境保护要身体力行,从自身的身边小事做起,只有这样,才能形成良好的环保习惯。
三、在化学课外活动中加强
在日常的化学教学中,可以通过组成化学课外兴趣小组,开展环境保护活动。例如组织学生测定大气污染物浓度、测定附近河、湖水的酸碱度,到附近工厂进行污水排放观察及污水处理参观,利用节假日到野外收集废电池等等,这样可以激发学生的探索积极性,让学生亲身体验环境污染的程度及其危害性,增强环境观念。
四、在日常生活中培养
教育学生在日常生活中要从自身做起,从一点一滴的小事做起,培养自己良好的环保习惯,充分利用并节约资源,如煤气、石油液化气等,合理分类存放生活垃圾,如进行电池回收、不乱到污水等,不使用污染环境的物品,如含磷洗衣粉、喷发胶、尽量少使用塑料袋等,敢于同浪费资源、污染环境的行为作斗争,努力将环境污染降低到最低程度。
社会的进步,人类文明程度的提高,科学技术的飞速发展,不应该成为环境污染的祸首,而应该是美化环境的先导。利用化学教学培养学生的环境意识,有着其他学科所不具备的优越条件。为此,化学教学应该把环境保护的知识贯穿于始终,激励学生勤奋学习,刻苦钻研,用先进的科学知识指导工业生产,优化产业结构,变废为宝,保护环境,保护地球,保护我们共同的家园。
参考文献:
关键词:环境污染;治理;绿色化学;渗透途径
一、绿色化学的产生背景
20多年前,传统的化学化工作为生产主力,秉承着“先污染后治理”的原则发展了多年以后,随之而来的问题终于一发不可收拾,传统的化学工业在生产过程中排放了大量的有毒有害物质,企业已无法承受沉重的环保费用,这需要国家大力研发从源头上减少和消除污染的工具。因此环境保护和治理、社会经济的可持续发展、资源的有效开发利用和人类的健康安全等一系列问题迫切需要人类创新出新的理论和技术手段。绿色化学作为环境友好化学,在解决环境污染问题上的作用是不容小觑的。在这种大背景下,在初中化学教学中进行绿色化学教育对于学生化学学科素养和绿色化学理念的形成,是十分有必要的。
二、绿色化学的基本概念和具体特点
绿色化学又称环境友好化学、环境无害化学、清洁化学,使用化学的技术和方法去减少或者消除有害物质的生产和使用,按照绿色生产的原则,具有的特点是:(1)充分利用资源和能源,采用无毒、无害的反应物;(2)操作反应过程中使用无毒无害的反应物以减少向环境排放废物;(3)提高原料利用率,使所有原料在反应中都被消纳,实现“零排放”;(4)生产出对环境有保护作用、对社区安全的和对人体健康的产品。
三、初中化学教学中渗透绿色化学理念的途径
绿色化学理念的基本概念和绿色化学的特点应用于初中化学教学中有哪些途径?在化学课程中绿色化学理念怎样得到渗透?针对现阶段我国绿色化学教育的现状,在本文中,将从化学课堂教学中的学习方法、化学实验课程的布置安排及课下习题等方面,对初中化学教学如何渗透绿色化学理念、通过什么途径、采取何种措施等方面进行探讨。
(一)结合课本内容,开展绿色化学教学
学生接受新知识的能力越来越强,化学也是,这就要求教师对教学内容精确把握,在课堂上将绿色化学理念穿插到每个知识点中。课上要理论联系实际,针对现在大气、土壤等方面存在的普遍问题对学生进行引导,灌输绿色化学的理念,让他们对空气污染、温室效应、白色污染等问题有更生活化的认识。培养学生善于思考和观察的能力,引导他们关注社会环保问题,并将社会问题与日常知识点集合起来研究,激发学生的求知欲和解决实际问题的欲望。
(二)以“课上常提问,课下勤思考”的方式开展教学
为了加深学生对绿色化学、环境保护的认识,课上对学生提出化学相关的、生活化的问题,布置作业让学生自行解决,无论是通过查阅资料还是求助亲友的方式,目的是锻炼学生自主学习化学知识的能力和善于发现解决问题的能力。例如:课上出题,日常生活中为什么要购买无磷洗衣粉?为什么农业部禁止使用敌敌畏,BBT等仿效优越的农药?日常生活中的废电池该如何让处理?第二节课再公布答案。这些问题学生通过查阅资料等方式基本可以解决,这样一方面可以学习到许多前言东西,熟练掌握查阅技术;另一方面,又可以从生活琐事中获得化学知识,了解使用无毒无害制剂,平常注意节约自然资源,防止环境污染,用所学知识来为保护环境打下良好基础。
(三)在实验课中开展绿色化学教育
化学作为一门实验科学,日常实验课程必不可少,实验的重要性包括(1)使学生对知识点的记忆印象深刻,培养学生思考和动手能力,使学生扎实掌握化学知识。(2)反应物是实验必需品,教导学生选择过程中必须注意无毒无污染,从源头控制环境污染(3)反应过程可能会产生废气或者废料,进而造成的较严重的污染,这时候可对学生布置作业,要求他们进行更为环保的实验设计,引导他们掌握更多甚至是并未环境改造做出努力(4)实验尽量避免大型实验,一方面可节约实验药品,另一方面又可减少污染。
四、总结
环境污染的治理任重道远,绿色化学的蓬勃发展作为最有效的方法,需要在化学教学中渗透绿色化学理念才能够取得持久进步。学校可以在日常教学中及课外时间中将绿色化学的观念慢慢渗透,可以通过组织绿色化学知识点答题赛、绿色化学主题征文或者传统工业利与弊的辩论赛等多种方式增加学生的积极参与。作为人类灵魂的工程师应该走在时代前沿为祖国的花朵引导方向,掌握更多的绿色化学在日常教学中的渗透方法为我国环境改善竭尽全力。
参考文献:
[1]田淑珍.在化学教学中对学生进行绿色化学教育[J].高等函授学报,2002,15(4):36-38
【关键词】:加强 化学教学 环保意识 教育
科学技术的发展尽管使人类较大程度地获得了生存自由,然而越来越突出的环境污染问题仍然时刻带给人类不期而遇的灾难,严重威胁着人类的安全。当前,全球性环境与生态状况的继续恶化已引起世界各国政府和人民的密切关注,保护环境已成为全人类的共同事业。中学阶段是一个人成长和发展的关键时期,中学生又是21世纪国家的栋梁,因此结合学科特点在中学化学教学中加强对学生的环境保护意识的教育具有潜移默化、滞后生效的作用。
一、从当前全球环境问题看加强环保教育的重要性。
随着工业技术的发展,源源不断地产生了大量的工业“三废”,使得生态失衡、环境污染。据有关资料记载,1943年9&127;月美国洛杉矶首次发生了光化学污染,即“洛杉矶烟雾”事件;1952年12月5日至8日在英国伦敦发生了震惊世界的“伦敦烟雾”事件;在日本,曾因含汞废水通过生态系统食物链的转移、循环、累积而发生了震惊世界的“水俣病”事件;由于全球温室效应,引起人体组织缺氧,导致头痛、神经麻痹,甚至危及生命的现象时有发生。近年来我国的上海、兰州等工业城市上空已出现了浓重的化学烟雾;我国长江以北的地区已找不到一条未被污染的主要河流;我国的一些大工业城市近年来连降大量的“酸雨”......显然,环境的污染已严重威胁着人类的身心健康。严峻的环境危机,使得加强环保教育成为我们化学教师义不容辞的责任。国家教委也从1990年起把环境教育纳入九年义务教育大纲,并在《关于普通高中教学计划的调整意见》中指出:“把环境教育渗透到有关学科教学中去。”由此可见,开展环境教育,提高全民族的环保意识势在必行。
二、结合化学教学,加强环保教育。
环保教育具有综合性、时代性、全民性等特点,涉及到自然科学、社会科学、人文科学和管理科学,是一门复杂的综合性学科,目前在我国尚未有专门对中学生进行环境保护教育的教材和大纲。而化学学科与环境问题有着密切的联系,可以渗透的内容很多。因此,寓环境教育于化学教学之中,是广大化学教师应努力探索与实践的课题。
1.在化学课堂上进行环保教育的渗透。
中学化学课本中,将近一百七十多个化学实验,多属于有毒、易燃、易爆物的制取及性质实验,同时又接触到了工业制硫酸、硝酸、合成氨工业、炼铁、炼钢、电解、电镀等化工生产过程,可进行环保教育渗透的内容很多。
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在每章、每节的教学时,加强对环保教育的渗透,从化学角度出发,讲明污染源的生成及危害原理,使学生知其然,也知其所以然,从原理上明白危害的原因及防护措施。例如讲到水污染时,应重点讲明白水污染的污染源主要是含有金属离子的工业废水的任意排放及农药的使用。常见的重金属离子为钡离子、汞离子、铜离子、铬离子等。这些重金属离子可使生物体内蛋白质凝固,一旦含有这些重金属离子的水被人饮用,则会使人体中运输血液的血红蛋白凝固而导致缺氧窒息死亡。又如在进行有关“酸雨”的教学时,重点讲明形成酸雨的原因是由于工业上酸性气体如硫的氧化物、氮的氧化物等工业废气的大量排放所致。结合我国南方省份多“酸雨”的事实,使学生明白,“酸雨”可使地表水质酸化,毒害鱼类及水生生物,使土壤酸化,农业减产,腐蚀建筑物,破坏名胜古迹等。通过在化学课堂上环保教育的渗透,既能对学生拓宽知识面,又能使学生认识到环境污染的严重性,加强了学生的环保意识。
2.联系地方环境状况,加强环保教育。
在化学教学中除了结合课堂内容进行环保教育渗透外,还可紧密联系当地实际,给学生介绍本地区的资源特点,工业状况,环境现状以及本地区突出的环境问题。我们邯郸地区地处四省交界之处,随着改革开放的深入,邯郸的工业和经济得到前所未有的飞速发展,然而随之而来的城市污水、工业“三废”的无节制排放,使得美丽、富饶的邯郸变得不再那样光彩夺目。使学生了解到邯郸水质的污染不仅阻碍了农业、水产养殖业的发展,而且给生态系统造成了重大危害,严重危及了人体的健康。同时也让学生了解在国家和地方政府及环保部门的努力下,邯郸及其周边环境的污染问题正在加紧治理,不久的将来,一个美丽、富饶的邯郸会再现在我们面前。另外,城市交通业的迅速发展引起的大量汽车尾气的排放,导致了城市空气的严重污染。这些耳闻目染的环境现状都是对学生进行环保教育的良好素材。通过这些看得见、听得到的素材,使学生更加增强了对环境的保护意识。
3.开展第二课堂,加强环保教育。
关键词:膜生物反应器 膜污染 控制对策
一、引言
膜生物反应器具有出水水质好、分离效率高、活性污泥浓高、剩余污泥量少、易于实现自动化控制等一系列优点;但同时,膜生物反应器存在着能耗高、易堵塞、寿命短和费用高等缺点,这些问题的实质上都是膜污染引起的。膜污染严重影响了MBR在废水处理的应用。要使MBR获得长期稳定的运行效果,就必须研究膜污染的反应机理和防治方法。本文主要就膜污染反应机理和现今对膜污染的控制对策进行阐述。
二、膜生物反应器的分类、结构及特点
2.1膜生物反应器的分类、结构
根据膜组件在MBR中的作用膜生物反应器分为三类:固液分离膜分离生物反应器;膜曝气生物反应器;萃取膜生物反应器。其中,膜分离生物反应器是应用最广泛的一种膜生物反应器类型平[1],其又分按照膜组件的放置方式分为分体式和一体式膜生物反应器;按照是否需氧可分为好氧和厌氧膜生物反应器。
2.2膜生物反应器的工艺特点
膜生物反应器工艺的主要特点有:
(1)污染物去除率高,不仅对悬浮物、有机物去除率高,且可以去除细菌、病毒等,设备占地小;(2)膜分离可使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间和污泥泥龄的完全分离,使运行控制更加灵活、稳定;易于实现自动控制,操作管理方便;(3)污泥停留时间的大幅度延长,可使硝化及亚硝化菌等世代时间较长的微生物有效的保留在生物反应器内,从而使MBR系统具有更好的脱氮除磷的能力;(4)污泥产量小,出水水质高,出水可直接利用。(5)膜污染使膜阻力增加,透水率逐渐下降,严重影响了MBR的广泛应用。膜的生产成本较高,但随着技术的发展,膜的成本有望降低。
三、膜生物反应器内的膜污染
3.1膜污染成因
膜污染一般是指污水的污染物(包括微粒、胶粒、溶质大分子)与膜表面存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜面上的沉淀与积累或膜孔内吸附造成膜孔径变小或堵塞,使水通透膜的阻力增加,妨碍了膜面积上的溶解与扩散,从而导致膜产生通透流量与分离特性的不可逆变化现象。广义的膜污染不仅包括由于不可逆的吸附、堵塞引起的污染(不可逆污染)而且包括可逆的浓差极化导致凝胶层的形成(可逆污染),二者共同造成运行过程中膜通量的衰竭。
3.2膜污染机理
影响膜污染的因素大致可以分为三类,膜性质(如膜材料,膜孔径和分布,膜组件构造),操作条件,以及进入反应器的活性污泥混合液特性。操作条件主要有HRT和SRT、污泥浓度、污泥负荷、操作方式等。
膜生物反应器处理污水不同于普通的膜过滤污水,因此,研究膜生物反应器的膜污染机理,不仅需要考虑常规的膜污染过程,并且应充分考虑到混合悬浮液的生物动力学特性及其与膜过滤的关系。至今,膜生物反应器的膜污染机理并没有完全弄清楚,这需要进一步的研究。
3.2.1膜性质对膜污染的影响
膜性质包括亲水性、膜孔径、膜表面粗糙度、膜表面性能,膜通量等。现在大部分研究者认为膜孔径存在着一个合适的范围。实验结果显示,截留分子量小于300,000时,随着截留分子量(孔径)的增加,膜的通水量也增加;大于该截留分子量时,通水量变化不大;当截留分子量增大到微滤范围,细菌会在膜通道内形成不可逆的堵塞,膜的通水量反而减小。亲水性的膜本身容易吸附污水中的蛋白质等造成污染,但亲水性不易形成膜孔径内部的不可逆污染,从而保证了膜使用的长期稳定。另外亲水性的膜材料本身具有较好的柔韧性,可以更好地克服外界环境的影响。膜本身表面粗糙度对膜通量的影响是两方面效果的综合:一方面膜表面粗糙度的增加会加大膜吸附污染物的可能性;另一方面粗糙的膜表面的液体扰动程度较光滑的膜更强,会阻碍污染物在膜表面的形成。通常情况下,前者的作用较后者更显著。因此建议实际使用时尽量选用表面光滑的膜。
3.2.2活性污泥混合液
膜污染的来源是活性污泥混合液,包括污泥颗粒,胶体物质和溶解性物质,膜污染的大小取决于这三部分对膜污染的作用的总和。许多研究者分析了各种类型MBR在不同条件下的膜污染情况,并定量描述出每一部分污染物对膜污染的相对贡献的大小。但不同的文献报道的数据之间存在较大差异。可见,膜污染的影响因素是很复杂的,随着实验条件的改变,各个因素对膜污染影响的相对大小也随之改变[2]。综合大部分文献,污泥对膜污染的影响可总结为:
活性污泥特性对滤饼层形成特征有较大影响。当活性污泥上清液中胶体态物质增加时,滤饼层形成速度增加,空隙率降低,滤饼层与膜表面的粘附力增强,从而导致了更快的膜污染。
悬浮物或水溶性大分子在膜孔中受到空间位阻,蛋白质等水溶性大分子在膜孔中的表面被吸附,以及难溶性物质在膜孔中的析出等都可能产生膜孔堵塞。
3.2.3操作条件对膜污染的影响
膜分离的操作条件主要包括:操作压力、膜面流速和运行温度等。
通常认为,在膜生物反应器中存在着一个临界压力。当操作压力低于此临界压力时,膜的通水量会随着操作压力的增高而增大,同时,膜的污染情况不会有明显的变化;当操作压力高于临界压力时,膜的通水量随操作压力的变化不大,而膜表面的污染情况会较正常使用有明显的加剧,且这种污染后的膜不会因减压而恢复原有的通水量。临界压力随膜孔径的增加而减小。合适的膜面流速与两个因素有关:一方面,为使膜组件保持较高的通水量,应在防止膜面形成凝胶极化层的流速下操作;另一方面,膜面流速还应能保持浓缩污泥的流动性膜面流速也并非可以无限增加,因为增大膜面流速会显著增加外部设备的动力消耗。通常情况下,提高温度有利于膜的分离但升高温度会直接影响膜本身的寿命,同时对微生物的生长也不利。因此,膜生物反应器应尽量在常温下运行。
四、膜污染的控制对策
根据MBR膜分离的特点,从工艺流程设计、膜材料性能、设备操作运行到污染后清洗等各个环节加以考虑,使浓差极化和膜污染减小到最低程度。目前,国内外膜污染防治技术主要集中在对料液的预处理、膜材料的改性、操作条件优化、膜污染后的清洗几个方面。而膜清洗方法主要有物理清洗、化学清洗、物理-化学清洗和电清洗、超声波清洗。其中,虽然电清洗和超声波清洗效果最好,但运行费用太高,机械清洗效果不理想,一些与膜结合的物质去除不掉。相比之下化学清洗最为经济有效。化学清洗又包括碱性清洗剂、酸性清洗剂、氧化剂清洗剂,表面活性剂等。不同的废水处理用膜,应采用不同的化学清冼方法,且化学清冼液的浓度要适宜。
五、结语
综上所述,在能源紧张、资源短缺的今天,污水再利用成为一种趋势。而膜生物反应器作为新型的废水处理技术,发展十分迅速。目前,膜生物反应器在化工、电子、轻工、纺织、冶金、食品、医疗和医药、环境保护等领域有广泛的应用。随着膜科学的发展,新的膜材料的不断开发,膜质量的提高和膜制造成本的降低,在不断研究膜污染机理后,提出更为有效地膜污染控制对策,膜生物反应器的应用将更加广泛。
参考文献
关键词:化工企业;废水;处理技术
中图分类号:C29 文献标识码: A
一、化工废水的特点
随着化学工业的发展,化工产品多种多样,成分复杂。化工废水即是由化工厂排出的废水。其对环境的危害及其处理措施主要取决于化工废水的特点。化工废水的特点主要表现为:
1、水质成分复杂,污染物种类多
由于化学反应过程反应不完全,水中含有各种副产物以及使用的各种辅料以及溶剂等物质,导致化工废水水质成分复杂。
2、BOD和COD高
化工废水特别是石油化工废水,含有各种有机酸、醇、醛、酮、醚和环氧化物等,其特点是BOD和COD都较高。这种废水一经排入水体,就会在水中进一步氧化分解,从而消耗水中大量的溶解氧,直接威胁水生生物的生存。化工废水B/C较低,可生化性差,难以直接生物处理。
3、有毒有害特征污染物多
化工废水中含有许多污染物,如氰、酚、砷、汞、镉和铅等有毒或有剧毒的物质,多环芳烃化合物等致癌物质,无机酸、碱类等刺激性、腐蚀性的物质。
二、化工废水处理技术
1、物理处理法分析
针对化工废水处理的技术有很多,物理处理法是其中相对常见的一种。主要通过物理作用来分离和去除化工废水中不溶解、或者呈悬浮状态的一些污染物质,比如说油膜、油珠等物质。而用于化工废水物理处理法中的处理方法也分为很多种,包括过滤法、重力沉淀法以及气浮法等等方法。而就过滤处理技术来讲,过滤处理用的设备主要分为扳框过滤机与微孔过滤机两种,而微孔管一般由乙烯制造而成,可以调节孔径的大小,且调控非常方便,可以轻松的完成废水杂质过滤。而重力沉淀法则是利用废水中的悬浮颗粒的可沉淀性质,因重力作用自然下沉形成沉淀物,经过一定时间的沉淀后达到固液分离的状态,来达到废水处理目的。最后,气浮法的工作原理就是通过生成带有吸附性的微小气泡,使得悬浮在废水中的颗粒吸附在其上,并带出水面的方式。物理处理技术中的这三种技术,用气工艺简单、管理方便等优点广泛运用在化工废水处理中,但因其处理不彻底,并不适用于可溶性的废水成分处理,与有更高要求的废水处理中,因此,还有一定的局限性。
2、生物处理技术
生物处理技术是指利用微生物的新陈代谢作用降解转化有机物的过程。生物处理技术主要分为好氧处理和厌氧处理两种类型。
2.1好氧生物处理技术
好氧生物处理技术主要包括生物膜法和活性污泥法。生物膜法是通过废水和生物膜接触,生物膜吸附和氧化废水中的有机物。活性污泥法是利用悬浮生长的活性污泥处理废水。其中活性污泥是由好氧微生物及其吸附和代谢的有机物和无机物组成。活性污泥具有降解废水中的有机污染物的能力。
2.2厌氧生物处理技术
厌氧生物处理技术是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物或兼养微生物的作用,将废水中的有机物分解转化成甲烷和二氧化碳的过程,该过程主要依靠水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌等三大细菌的联合作用完成。
2.3生物法的发展
2.3.1好氧生物处理技术的进展
A/O工艺:A/O工艺能使废水中的有机污染物得到降解,还具有一定的脱氮除磷功能。该工艺是将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时,可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段,异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化游离出氨(NH3、NH4+),在充足供氧条件下,自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-,通过回流控
制返回至A池,在缺氧条件下,异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环,实现污水无害化处理。该工艺具有效率高、流程简单、投资省、操作费用低、容积负荷高、降解率高、抗冲击能力强等优点。
A2/O工艺:A2/O工艺是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。具有污染物去除效率高、运行稳定、耐冲击负荷、污泥沉降性能好以及同时具有脱氮除磷
功能等优点。
2.3.2固定化生物技术
固定化生物技术是指利用褐藻酸钙等天然凝胶及聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等高分子材料作为载体,有目的地筛选一些特殊的优势菌种,将其固定在载体上。固定化生物技术具有反应速度快、降解能力强、对废水适应能力强等优点。
3、化学处理法分析
除了物理治理技术外,化学处理法也是化工废水环保处理中的一种关键技术,其工作原理主要就是通过向废水中添加化学试剂,产生化学反应和传质等反应起到分离作用的。这种方式能够有效的去除化工废水中的能溶解、胶体状态的污染物质,并实现无害的废水排放的方式。而化学处理方法也分为化学混凝发、氧化法、电化学氧化法等几种技术方式,其中,针对废水中的微小悬浮物质以及胶体等污染物,可以采用化学混凝法,通过向废水中加入化学药剂,使得这些微小的悬浮物质与胶体等污染物产生凝聚和絮凝等现象,使得这些物质稳定沉淀到设备的底部,以达到去除效果。
化学混凝法比较适用于废水中粒径在1.0-10mm细小的悬浮颗粒去除作业中,不仅可以有效的去除颗粒,还能去除废水的色度、一些微生物以及有机物等,混凝发受到PH值、水质、水温以及水量等因素的影响比较大,所以,对于一些可溶性较好的有机物、无机物等效果不大。而这些物质的去除则可以利用化学氧化法来去除,通过向废水中加入氧化剂的方式,氧化废水中的有机污染物达到去除作用。化工废水在经过氧化还原反应后,已经能够达到一定的标准,水中的有机与无机物等有毒物质都能基本转化为无毒或毒性较小的水质,完全达到了处理目的。而氧化方法还包括空气氧化、氯氧化以及臭氧氧化等方法,而近些年,在这一方面,还研究出了一些新兴的电极材料氧化还原法,相信未来,化学处理方式还会有更多更好的技术。
三、新型的处理工艺技术
目前,针对化工行业排放的废水特点,一系列新型的处理工艺技术不断出现。如国外有些化工厂对于高浓度的有机物废水,直接采用高温焚烧使其进行氧化分解,转化成水和二氧化碳,可一步解决污染,但因为费用较高,目前仍不常见。同时,一种新型废水处理技术-人工湿地方法也悄然兴起,因其工艺简单、低能耗以及低成本的优点,逐渐为环境科学家所应用。应用人工湿地对酿酒厂的废水进行暴露处理,发现废水中COD的去除率可达60%,同时对废水中氮、钾、pH值、电导率等指标有很好的改善效果。蚯蚓生态滤池也凭借显著地“环境友好”和“生态平衡”等技术特点而被国内外学者重视和开发。应用蚯蚓对食品行业废水污泥进行处理,实验结果表明该法可以很好的改善pH值、总碳、碳氮比等常规指标。这些新型的废水处理工艺技术往往因其鲜明的特点而渐渐被应用,存在于某些化工行业废水处理中,针对性比较强,也是将来废水处理技术发展的一个趋势。
四、物理化学处理法与深度处理分析
除此之外,对于废水的处理还有物理化学处理技术,主要就是运用物理与化学的综合作用来治理废水。原理就是通过物理方法和化学方法建立起废水处理系统,通过两种方法结合,进一步有效的去除残存在水中的污染物。
而化工废水处理技术要分为三级,一级处理要求处理后的水质至少要达到BOD去除率30%左右,只能去除废水中的悬浮物质与固体污染物,一般还需进行二级处理。而二级处理不仅要在一级处理的基础之上,BOD、COD等物质的去除率要求必须达到至少90以上,才能达到基本的有机污染物排放标准。三级处理则更加严格。
结束语
综上所述,针对化工废水的环保处理本身就是比较费时、费力的工作,如果处理不当,势必会影响环境与人类的生产生活。在这一方面,我们必须进一步加大对废水处理技术的研究,积极推进化工废水处理以达到最优。
参考文献
[1]陈萍萍.化工园区综合废水处理技术方法[J].广州化工,2014,02:107-108+133.
[2]唐勇.浅析石油化工废水处理技术[J].科技创新与应用,2014,26:115-116.
【关键词】污染生态学 研究 内容
【中图分类号】X171.5 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2011)10-0081-02
【Abstract】The contents of the subject, the ecology in polluted environment, are discussed in this paper. These contents including in ①the cause of fate of living beings in environment; ②the behaviors and impacts of pollutants in organism and ecosystems, e.g. the principle of adsorption, transformation, enrichment, and degradation; ③the roads and mechanisms of cleaning and treatment of pollution by means of biological methods; ④the capacity of the pollutants undertaken by ecosystem, and forecast for the trend of the quality of environment.
【Key words】Ecology of Polluted Environment Discuss Content
一、引 言
人类社会进入20世纪之后,随着全球工业化的兴起,生产和生活的性质与规模较之以前发生了巨大的变化,而且这种变化以一种不可逆转的趋势正不断地向纵深发展。今天,人类强大的技术力量严重地影响和干扰着自然界的许多自然过程,如气候、植被、水分乃至与之有关或包含于其中的物质化学组分的交换、循环等。特别是目前这种影响常常直接或间接地导致影响或破坏人类生活的正常性与社会发展的持续性的可怕后果,这即是当今环境问题成为倍受全世界关注的热点的原因所在。
与其他学科的兴起和发展一样,为了研究和解决在生产、生活和社会发展过程中存在或出现的问题、探索人与环境关系方面的奥秘以及如何协调或控制这种关系,大约在20世纪中叶以来,一系列有关人类环境的新学科如雨后春笋般地出现和发展起来。而从自然循环、物质变化角度研究环境问题的学科目前发展起来的最主要的有以下几门:环境地球化学、污染生态学、环境化学和环境生物无机化学。这些学科都尚在形成发展中,其最主要特点是不同学科交叉,即用已有学科的理论、方法去解决已存在的或新出现的环境问题。
也是在20世纪下半叶,生态学有了重大发展和认识上的飞跃。[1~2]新的生态学建立在生命科学和地球科学的基础之上,成为介于社会科学和自然科学之间的一门特殊的学科,研究人口、资源、环境的关系。我国已故著名生态学家马世骏曾指出:“协调人类与自然的关系,改善人类的生态环境,应是现代生态学研究的主要方向。”人类与自然环境的最主要界面――地球表面存在和发生的一切现象及与生物的关系,[3]尤其是与人类的关系成了生态学研究的重点内容。[4]
“污染生态学”是环境科学的主要组成部分之一,并已成为生态学的一个重要分支。我国在20世纪90年代初,前国家教委就规定其为与环境化学、环境地球化学平行的本科环境科学专业必修专业课程,当时也曾提出了相应的研究任务和方向。然而,和其他任何新生事物一样,“污染生态学”本身在许多方面尚处于发展、充实、完善阶段,目前对之尚存在不同一的定义或认识,人们还尚未对它的对象、任务、研究范围等作出确切的规定。其实,晚一点作出这样的规定是好事,因为广义的环境科学也包括生态学,其涉及内容较广,学科交叉性很强,人们对它的理解不能不受到原先的专业知识范围、研究经验、兴趣及对环境生态问题的不同认识等因素的影响。也正是这种不同的理解和认识,会促使不同学者从不同角度各有侧重地去研究问题,由此可能会大大地丰富和充实这门新兴学科的内容,同时也促使人们以极大的热情和兴趣去研究和探索,以使其不断成熟、完善和更有效地为保护人类、保护环境、促进社会可持续发展服务。
目前,在国外能与“污染生态学”完全对应的词条尚很少见,最为接近的可能是“Pollution Science”或“The Science of the Pollution”,但是,就针对自然界生态环境污染问题的研究却突飞猛进、日新月异。这一点在科技杂志刊载内容方面体现的非常明显,尤其是一些重要刊物更是如此。如“Ecology”、“Environmental Science and Technology”、“Environmental Pollution”、“Environmental Research”、“Applied Geochemistry”、“the Science of the Total Environment”、“Aquatic Ecosystem Health & Management”、“Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology”、“Environmental Geochemistry and Health”、“Journal of Hazardous Materials”以及“Nature”、“Science”、“AMBIO”等刊物经常刊登大量的污染生态学研究成果。除此之外,有些污染生态学的研究成果也常常分散刊载于其它有关环境科学或生态学领域的期刊中。这些研究内容实际上已基本勾勒出了污染生态学研究内容的框架。笔者结合近年在上海交通大学讲授研究生“污染生态学”课程及科研实践中的学习心得和体会,就“污染生态学”研究内容做些浅显的讨论,与同行交流,希望大家指正。
二、污染生态学研究内容讨论
近年来不断进展的污染生态学研究和大量的研究工作其研究内容基本体现出了以下四个方面的特点:①研究在污染环境中生物受害原因以及与污染物的关系;②研究污染物在环境以及在生态系统、生物体内的化学行为、变化规律,即吸收、转化、富集、降解规律及生态效应;③研究生物净化机制和生物防治污染的措施;④研究生态系统承受污染物的负荷能力,确定生态系统的环境容量,预测环境质量的变化趋势。
1.污染环境中生物受害原因以及与污染物的关系研究
污染物质之所以会对生物产生毒害是由于生物对这些有害物质的摄取与利用而引起的。环境一旦被污染,生存于其中的生物即会自觉不自觉地摄取和吸收污染物质,当这些物质的量在生物体内超过生物机体本身的承受或转化(无害化转化)极限时,污染物质在生物体内的毒害作用即发生了。不同的污染物质其体现出的效果往往区别很大,而自然环境中常常是多种生物并存和多种污染物质同时存在的。查明生物受害原因和明确厘定具体致害物质及致害物质间的相互作用是污染研究的关键所在,这些问题在实际情况中常常非常复杂。环境中生物受害原因以及与污染物的关系研究是污染生态学研究的最重要内容之一,是污染生态学研究的起点和基础,同时也是目前的一个热门研究领域。
2.污染物在环境以及在生态系统、生物体内的化学行为、变化规律,即吸收、转化、富集、降解规律及生态效应研究。
污染物一旦进入环境或生态系统、生物体内,在新的物理化学条件下便会发生一系列作用和产生相应后果。在此过程中,污染物的化学习性、系统的物理化学条件是制约因素。因此,生物对污染物从摄取到进入体内的一系列生化作用及过程的每一个环节都对最终的毒害效果产生重要影响。如摄取、输送、吸收、浓缩、转化、富集、降解和排泄等各种作用和过程。它们是研究生物在污染环境中受害机理的最基本内容。这些作用和过程对不同生物不尽一致,因而相同的污染物质对不同的生物群体常常体现出不同的生态效果。因此,这项内容是认识元素在生物体内的化学行为和运动规律,即元素在生物体内的分布、功能、运动循环机理和生物对元素的需求与中毒等基本原理的关键,对阐明污染生态环境的生态效果起着不可取代的作用。不同的生态系统常常有不同的污染特点,如大气环境、水环境、土壤环境和生物系统间同一污染物质各自分别有不同的生态环境效果。自然界大气、水、土壤、生物体系又都不停地与生物进行着物质交换循环。在各种方式的交换循环中污染物质会体现出各自的毒害效果。生态环境污染生态效应研究是污染生态学的主体内容,是一个广阔的研究领域。[5]
3.生物净化机制和生物防治污染的措施研究
生物对污染物的抵御能力体现在生态效应上即为净化功能,这项功能因生物种类不同而差别很大。生物净化机制研究一方面是制定环境容量的重要依据,另一方面可用于污染防治。这是目前污染治理研究领域的一个重要方向。许多生物特别是微生物具有独特的环境净化功能,常常会起到其它人工措施难以起到的作用。因此,生物净化机制和生物防治污染的措施研究是污染生态学环境对策的重要内容,对确定环境容量和治理、预防污染具有重要意义,是一个崭新的、前景无限光明的领域。[6]
4.生态系统承受污染物的负荷能力研究
生态系统对污染物的自然净化能力是污染研究的重要内容,也是治理预防污染的主要参考条件。对生态系统的污染负荷能力或环境容量进行研究,以及对为促使人为污染物不超过其负荷能力或容量的相应政策措施进行研究是污染生态学的基本内容之一。生物机体本身及人的主观能动作用对环境中有毒物质或污染的抵御能力和对策研究是目前一个充满兴趣而又具重要现实意义的课题。[7~8]
三、结 语
从学科史角度看,污染生态学尚处于初期发展阶段。据目前本领域研究状况,本文将其研究内容归纳如下:①研究在污染环境中生物受害原因以及与污染物的关系;②研究污染物在环境以及在生态系统、生物体内的化学行为、变化规律,即吸收、转化、富集、降解规律和生态效应;③研究生物净化机制和生物防治污染的措施;④研究生态系统承受污染物的负荷能力,以确定生态系统的环境容量,预测环境质量的变化趋势。
上述污染生态学的研究内容是作者学习污染生态学的体会,同任何一门新学科一样,需要在实践中不断地得到补充和修正。
参考文献
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2 Begon M., harper J.L., Townsend C.R. Ecology-individuals populations and communities[M]. 3rd Edn. Oxford: Blackwell Science, 1996
3 Lindstrom E.R., andren H., Angelstam P., Cederlund G. Disease reveals the predator[J]. Ecology, 1994(75): 1042~1049
4 孙铁珩、周启星、李培军. 污染生态学[M].北京:科学出版社,2001
5 Nebel B.J., Wright R.T., Environmental Science. 5th Edn. New Jersey: Simon & Schuster, 1996
6 Suhonen J. Predation risk influences the use of foraging sites by tits[J]. Ecology, 1993(74): 1174~1203