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【關鍵詞】綠色化學;廢棄物處理;學以致用;化學教學
綠色化學又稱“環境無害化學”、“環境友好化學”、“清潔化學”,最早產生于化學工業發達的美國。1991年由美國化學會(ACS)提出并成為了美國環保署(EPA)的中心口號,目前得到世界廣泛的響應。按照美國《綠色化學》(Green Chemistry)雜志的定義,綠色化學是指:在制造和應用化學產品時應有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。綠色化學發展到今天是指能夠保護環境的一種化學技術.它可通過使用自然能源,避免給環境造成負擔、避免排放有害物質.利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術的開發,并考慮節能、節省資源、減少廢棄物排放量。其核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染;反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。
傳統的化學工業已經給人類環境帶來了很多污染。20世紀有2285萬多種人工合成的化合。由于早期的化學工業很多并沒有把廢氣和廢渣的處理納入考慮范圍內,導致污染環境。科學既要認識世界、改造世界,同時也要保護世界。為了應對化學所面臨環境污染的挑戰,提倡綠色化學刻不容緩。
化學是高中的一門重要課程,并且高中化學是學生真正接觸化學的早期與基礎。從化學入門就培養綠色化學的思想是非常重要并且也是必要與緊迫的,非常有重要意義的。
綠色化學是整個化學界的新概念,也是化學教學中的新理念。它要求教師必須在課堂課中課后教學中重視環境保護,做好廢棄物的處理工作,并采取相應的對策,落實綠色思想,增強學生們的環保理念。
素質教育強調動手能力,在化學教學中經常需要做化學實驗,進行化學實驗的時候一定是會產生廢棄物的。如果教師沒有認真處理,就會污染環境,而且不是教師一個人污染環境,而是帶著班集體一起污染環境。如果教師從始至終都落實綠色化學的思想,那么就會影響一個班集體走向合理處理廢棄物,愛護環境。另外教師應該在化學中,合理設計化學實驗,從源頭上遏制廢棄物的生成,這樣雙向結合就能有效的防止化學教學和實驗所產生的廢棄物污染環境。
教師對學生進行綠色化學思想的規范引導,不僅能夠增強學生的環保意思,教育學生從源頭上愛護環境,認真處理廢棄物,更好地保護環境,而且將環保意思深入學生的內心,從而提高學生的自覺性,逐漸把環保帶人日常生活,注重對周圍環境的保護,提高教學效果。
那么在化學教學中究竟如何滲透綠色化學的思想呢?筆者在親身教學過程中覺得可以從以下幾個方面:
1首先,從全局看,將綠色想融入化學的整個教學過程中
教師要提高自身的行動自覺性,樹立綠色化學思想,并將它貫穿于整個化學課堂教學,并以自身的行動帶領學生,幫助學生樹立綠色化學思想觀念。比如在學習氯這一個富集于海水中的元素時,介紹其化學性質和特點,并具體在生活中運用到的地方。生活中我們常常用到氯的化合物,比如漂白劑。常用的漂白劑是會影響環境,污染環境的,那么有沒有好的其他物品代替氯的化合物制成漂白劑呢?然后用聯想法引出過氧化氫,介紹其性質,通過化學方程式,向學生介紹過氧化氫無污染的特點。同時指出氯氣和過氧化氫的不同特點,如果將同樣具有清潔漂白效果的過氧化氫代替氯氣制成漂白劑原料的話,既能增強漂白效果,又能避免環境污染,從源頭上防止化學污染。這便是綠色化學。
2然后,將綠色化學思想融入高中實驗化學教學中
化學實驗就要真正的實施體現綠色化學思想的時刻。首先,在課堂之前,我會設計微型實驗,采用小號的實驗裝置和化學儀器,節約化學藥劑的用量。然后在實驗前會告訴學生認真對待化學原料,嚴格按照劑量進行化學實驗,不輕易浪費化學劑量,從實驗前就將減少環境污染的綠色化學灌輸學生的思想里。比如,在進行氯氣性質的化學實驗中,可以用少量的漂白液和稀硫酸,在小號的培養器皿里面制成氯氣,有效減少了對環境的污染。
在進行化學實驗過程中,同樣需要謹記綠色化學思想。教師必須嚴格按照實驗步驟,采用標準的化學劑量以及盡量用綠色無毒,安全無害的化學制劑,如在白磷自燃的實驗中,可以采用磷化鎂進行水解,產生的氫化磷會自燃直接代替白磷自燃,產生五氧化二磷,從而有效避免了有毒有害的物質產生。
在化學實驗結束后,教師必須照嚴格按照要求處理產生的廢棄物,尤其是有污染的廢棄物要妥善處理。比如采用中和、分解、深埋、回收等措施,避免廢棄物污染環境,將綠色思想落到實處。
3在化學課堂中,將綠色化學思想與日常生活相互聯系
在化學教學過程中,可以將所學的知識與現今的環境污染直觀的聯系起來。比如學習C這個元素的時候,對其常規氧化物一氧化碳和燃氣中毒,燃氣爆炸聯系在一起。二氧化碳和溫室效應聯系在一起,這樣直觀淺顯既能讓學生輕松掌握化學知識點,同時又能提高他們的環保意識。
另外也可以組織防污染興趣小組重點關注生活中常見的各種污染,如生活中常見的噪音污染,光污染,水污染,固體廢棄物污染等,小組成員們一起分析這些污染的成因,學習了解污染給我們生活帶來的危害,并引導學生們如何預防這些污染的存在等等。
4將綠色化學思想融入學生課后的課外實踐與生活中
在課后,教師可以提倡學生們進行綠色化學實踐活動,比如回收廢舊電池,學習了解廢舊電池對環境的污染,回收的價值;洗滌產品的分類及對環境可能產生的污染;家庭固態廢棄物的分類和回收價值等等。通過這些調查活動,使學生們更好地選擇日常生活用品,有效地處理廢棄物,避免環境污染。
1.1具有毒性大的特點在化工廠排放的廢棄物中,會存在一些有毒的甚至是劇毒的污染物。例如,在排放的廢水中會含有一些氰、硫、砷,以及一些重金屬離子如鎘、鉛等這些物質會對生物以及微生物產生巨大的危害。還有在排放的廢氣中會存在一些有劇毒性的氣體,如二氧化硫、氯氣、氮氧的化物、氯化氫等,能直接損害人體健康,給人們的生命安全帶來無法估量的損害,因此在化工生產中,廢水、廢氣、廢渣的排放必須引起我們的高度重視。
1.2具有種類多的特點化學工業生產過程中排放的污染物具有種類多的特點,除了無機污染物(氰、硫、砷、鋇、鎘、鉛),還包括有機污染物(苯及其同系物、醇、醚、醛、酯、酮)以及固體污染物(粉塵、煙氣和酸霧等浮游粒子)。這些種類繁多的污染物無論對大氣、生物以及人體的健康都來了巨大的危害。這些污染物進入水中會造成水體的富營養化,危害生物。進入土壤中會使得土壤酸堿化,阻礙植物的生長。
2化學工業生產可持續發展的策略研究
2.1政府要增加化工生產過程中節能減排的投入化工生產作為國家經濟發展的支柱型產業,其發展應該得到政府的大力支持。因此,政府應該加強對相關化工產業污染治理的資金投入,例如設立清潔生產專項資金或者提供財政補貼。這樣在政府的大力支持與鼓勵下,化工企業才能更加致力于開發節能減排新技術,從而減少化工生產過程中的污染排放。
2.2政府要建立相應的環境治理與保護機構我們知道,無論是化工行業還是其他的產品生產行業或多或少的都會對環境造成污染,因此,政府可以集中資金以及相應的人力、物力來專門建設一個環境治理與保護的機構,專門負責對環境的評估與治理。這樣將相關的環境治理的工作人員集中,能更好的攻克環境污染的問題,提高節能、減排的效果。
2.3政府加大監管力度政府的監管在環境的治理中起到了重要的作用。提高環境管理部門的監管力度,對超額排放的廢氣、廢水、廢渣進行罰款,能有效的阻止化工生產過程中廢棄物的排放。并且環境監管部門還應該責令化工生產企業將生產過程中產生的廢棄物進行合理的處理之后再進行排放,這樣就能有效的減少廢棄物對環境的污染,實現化工生產的可持續發展。
2.4實施技術推進戰略根據我國化學工業發展的客觀需求,按照“技術創新、結構調整、管理措施、政策引導”相結合的總體思路,使節能減排與清潔生產技術得到有效落實。我們知道化學工業生產是一個高能耗、高排放的產業,因此在化工生產過程中,集中力量解決其中一些重要產品生產的技術問題,實現低能耗、低排放,停止其中一些污染高、經濟效益的化工生產,這樣才能為化工行業的可持續發展提供一個新的出路。
2.5實施技術組織戰略要充分發揮高校、科研設計機構與企業生產的優勢,構建壞境污染治理的技術聯盟。研究出控制排放、降低能耗的新的科學技術,以此來滿足企業生產過程中對多種技術的需求,實現企業的可持續生產。
2.6制定與時俱進的戰略發展方針化工行業在生產過程中,要以科學發展觀為指導,時刻關注世界化學工業節能減排與清潔生產技術發展趨勢,在企業生產內部采用生產技術創新、管理制度創新的綜合治理措施,來提降低化工生產過程中的污染排放。并在化工企業內部逐漸建立資源節約、結構合理、環境友好的現代化學工業體系,實現我國化學工業的可持續發展。
3結束語
關鍵詞:綠色化學;環境保護;高中化學教育
中圖分類號:G632.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)08-0123-02
化學實驗是化學學科的基礎,也是化學教學的重要組成部分,隨著素質教育的提高和環境問題的惡化,化學教育中的環境教育越來越受到人們的重視,綠色化學是為適應環境保護需要而出現的一種新的化學理念,是人類和自然和諧相處的化學,已為世界各國普遍接受并大力提倡。面對綠色化學新理念、新要求,我們全體化學教育工作者如何結合當前的素質教育和創新教育,把綠色化學教育思想貫穿于高中化學新課程教學的全過程中,是一個非常值得我們深思的問題。
一、綠色化學的由來及內涵
1.綠色化學的由來。化學是自然科學中一門重要的基礎學科,一方面,它不僅與人類的衣食住行息息相關,與社會的發展和科技的進步緊密相連。另一方面,隨著經濟和社會的高速發展,也導致全球資源短缺、環境污染、生態惡化,環境污染已成為全球面臨的最為嚴峻而緊迫的問題之一,據分析,全球性的10大環境問題基本上都與化學物質污染有關。1990年,美國國會通過《污染預防條例》,明確提出了“污染預防”這一概念,要求杜絕污染源,指出最好的辦法就是從一開始就不生產有毒物質和形成有害廢棄物。主張在提高原料利用率、降低能源消耗、優化工藝過程等方面下功夫,實現節能減排。此方案推動了化學界為預防污染、保護環境做進一步的努力,人們賦予這一新事物為:綠色化學。此后,“綠色化學”理念逐漸得到各個人們的廣泛認可并被廣泛研究,從此聲名遠揚。
2.綠色化學的內涵。綠色化學是以高效、無污染為指導理念,研究和設計環境友好的,在技術上和經濟上可行的化學品生產過程。綠色化學最大的特點不是產生污染后再去治理,而是從源頭上防止污染的產生。綠色化學理念在世界范圍內已得到普遍認可,化學教育作為全民族素質教育的重要組成部分,在執行過程中引入綠色化學的理念是十分必要的。綠色化學從一提出來,就明確了它的目標,其具體內涵體現為“5R”原則,這五個原則是指:減量使用原則、循環使用原則、重新利用原則、再生利用、拒絕使用危害品原則。①減量使用原則:“減量”是指在保證實驗現象或產量的同時減少用量,是從節約資源,減少污染的角度提出。減少污染物的排放是指“三廢”處理必須要嚴格按照國家標準執行。②循環使用原則:循環使用是指將未反應的原料、副產物(包括“三廢”回收助溶劑、催化劑、穩定劑等非反應試劑)回收,進行重復使用。通過循環使用可實現“節約資源,減少污染,降低成本”的目的。③重新利用原則:在化學反應中,部分物質并不參與反應,而僅僅是起到媒介的作用,比如催化劑、載體等,可以不斷的反復使用,既降低了生產成本,也減少了對環境的污染。④再生利用:再生可以起到廢物利用、節省資源、能源、減少污染等目的,再生利用必須在工藝設計的過程中加以考慮。⑤拒絕使用危害品原則:拒絕使用一些無法回收、再生、循環使用的有毒有害物質,這是杜絕污染的最有效、最根本的辦法。“5R”原則的最大特點在于將污染預防的理念貫穿于化學生產的整個過程,無論是在生產過程還是終端處理,都可以達到零污染,主張在化學生產過程中使原料中的每一個分子或原子都得到有效利用,具有“原子經濟性”。
二、引入綠色化學理念的必要性
1.當前高中化學實驗的現狀與危機。周娟,盧偉等對12所高中109位教師進行了問卷調查,結果發現:47.7%的教師在化學實驗中不滲透環保教育,88.1%的教師對化學實驗產生的“三廢”是不加處理,被隨意排放。胡國杰等根據當地教研室對46所中學化學實驗室的調查資料進行分析得出:僅有12所中學實驗室有通風廚,約占26%,有專職化學實驗員的只有7所,約占15.2%,大多數學校化學實驗室配置方面還有待于進一步加強。通過這些數據可以發現,大多數學校的老師因環保理念不強或相應的處理設備不齊全而將“三廢”未進行任何處理就排放了,化學實驗污染物積少成多,并且很多地方的下水道跟江、河相通,有毒物滲入地下,這些廢棄物最終會通過食物鏈傳遞、聚集,影響人類自身的健康。不斷通過下水道排放的化學實驗的廢棄物對于我們本已缺水的城市來說,無疑是雪上加霜,由于實驗室排放的藥品種類繁多、成分復雜,使其對環境的污染更加嚴重,其危害更加深遠,所以大力提倡綠色化學刻不容緩。
2.綠色化學是未來化學發展的必然趨勢。綠色化學以預防污染為理念,將節能、降耗、減排始終貫穿于化學生產的整個過程,是最為理想、最為有效的防治環境污染的方法。從科學觀點看,綠色化學是在傳統化學理念的基礎上更高層次的提升;從環境角度看,綠色化學從原料選擇、工藝設計、“三廢”處理等各個環節出發,消除污染,還綠色于人類和大自然;從經濟觀點看,綠色化學理念倡導合理利用資源、降低能源投入、減少生產成本,符合經濟可持續發展的要求。在化學教育中引入綠色化學理念,既是人類與自然和諧相處,構建和諧社會的需要,更是我們人類自身生存和發展的需要,因此,綠色化學是未來化學發展的必然趨勢。
綠色化學是未來化學發展的必然趨勢,也是我們人類生存、與自然和諧相處的根本保證,而高中教育是圍繞全民族素質提高進行的教育,使學生了解綠色化學的理念,培養學生樹立防治污染、創造美好明天的責任感和使命感,是我們化學教育工作者義不容辭的責任和義務,對于中華民族的可持續性發展,具有非常重要的意義。
參考文獻:
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【關鍵詞】化學教學;環保意識;課程特點;滲透
人類與自然環境相互依存、相互利用,人類既是環境的創造物,又是環境的創造者。隨著社會的不斷發展,大氣污染、水污染等已經給人們的生產、生活帶來災害性影響,環境保護作為我國的一項基本國策也越來越受到人們的關心與重視。化學新課標在闡述化學的課程性質時指出:“義務教育階段的化學課程,可以幫助學生理解化學對社會發展的作用,能從化學的視角去認識科學、技術、社會和生活方面的有關問題,了解化學制品對人類健康的影響,懂得運用化學知識和方法去治理環境污染,合理地開發和利用化學資源;增強學生對自然和社會的責任感;使學生在面臨與化學有關的社會問題的挑戰時,能做出更理智、更科學的決策。”因此中學化學教師進行環保教育,宣傳普及環保知識上,有著責無旁貸的責任。中學化學教師要在對學生進行化學知識教育的同時,應采取理論聯系實際的方法,有意識地將環境保護的知識滲透在課堂教學之中,既豐富了課堂教學內容,活躍了課堂氣氛,又培養了學生的環境保護意識。
中學化學教師對學生進行環保教育,要遵循化學教學的科學規律,以化學教學為主責,在學科教學的不同環節中巧妙滲透,不可以進行環保知識的簡單說教,要發揮化學的課程特點,激發學生探究環保問題的興趣,從而達到普及知識,樹立意識,養成習慣的目的。簡單地說,可以從以下幾方面進行:
一、在化學課堂教學中滲透
在化學教材中,包含許多與環境保護有關的內容,例如作為大氣污染物中的頭兩號“殺手”SO2和CO,教師在講授這部分內容時,應給學生講清SO2和CO的產生、特性及對人類的危害,教師可以向學生介紹CO是大氣污染物之一,它可以與人體內的血紅蛋白結合,重者使人死亡,
SO2為大氣污染的元兇,有一定的致癌作用,并由SO2的特性講解“酸雨”這種污染物的形成及危害。并可根據學生的實際情況,講解如何避免SO2和CO的產生及SO2和CO中毒后如何處理等。講鹵代烴時要介紹氟里昂(CC12F2)排入大氣后可破壞臭氧層。目前臭氧層已經出現了空洞,減弱了臭氧層對陽光中紫外線的阻擋作用,使人類患皮膚癌的可能性增加。結合講CO2性質,介紹空氣中CO2含量的增加引起的溫室效應。有機物的燃燒使大氣中CO2含量升高,全球氣候變曖,有人預計到下世紀未全球氣溫可平均升高2.5℃~5.5℃,將使冰川融化,許多島嶼被海水淹沒。 從而提高學生對環境污染的重視程度。
二、在化學實驗過程中進行
化學試驗作為化學教學的重要組成部分,同樣可以對學生進行環保教育,并且較之課堂教學更具有直觀性。一方面,教師可以以環境污染物為試驗樣品,進行觀察分析與研究。例如測定雨水的ph值、用SO2形成硫酸、硝酸的過程等等。另一方面,化學教師在自己做或指導學生做實驗時,也可以切身實地的進行環保教育。例如在做有毒性氣體如SO2、CO等放出的實驗時,可增加尾氣處理裝置,以減少有毒氣體排放。對實驗結束后的實驗廢液、廢物應放入指定地點,這樣既可減少污染物污染,也教育學生環境保護要身體力行,從自身的身邊小事做起,只有這樣,才能形成良好的環保習慣。
三、在化學課外活動中加強
在日常的化學教學中,可以通過組成化學課外興趣小組,開展環境保護活動。例如組織學生測定大氣污染物濃度、測定附近河、湖水的酸堿度,到附近工廠進行污水排放觀察及污水處理參觀,利用節假日到野外收集廢電池等等,這樣可以激發學生的探索積極性,讓學生親身體驗環境污染的程度及其危害性,增強環境觀念。
四、在日常生活中培養
教育學生在日常生活中要從自身做起,從一點一滴的小事做起,培養自己良好的環保習慣,充分利用并節約資源,如煤氣、石油液化氣等,合理分類存放生活垃圾,如進行電池回收、不亂到污水等,不使用污染環境的物品,如含磷洗衣粉、噴發膠、盡量少使用塑料袋等,敢于同浪費資源、污染環境的行為作斗爭,努力將環境污染降低到最低程度。
社會的進步,人類文明程度的提高,科學技術的飛速發展,不應該成為環境污染的禍首,而應該是美化環境的先導。利用化學教學培養學生的環境意識,有著其他學科所不具備的優越條件。為此,化學教學應該把環境保護的知識貫穿于始終,激勵學生勤奮學習,刻苦鉆研,用先進的科學知識指導工業生產,優化產業結構,變廢為寶,保護環境,保護地球,保護我們共同的家園。
參考文獻:
關鍵詞:環境污染;治理;綠色化學;滲透途徑
一、綠色化學的產生背景
20多年前,傳統的化學化工作為生產主力,秉承著“先污染后治理”的原則發展了多年以后,隨之而來的問題終于一發不可收拾,傳統的化學工業在生產過程中排放了大量的有毒有害物質,企業已無法承受沉重的環保費用,這需要國家大力研發從源頭上減少和消除污染的工具。因此環境保護和治理、社會經濟的可持續發展、資源的有效開發利用和人類的健康安全等一系列問題迫切需要人類創新出新的理論和技術手段。綠色化學作為環境友好化學,在解決環境污染問題上的作用是不容小覷的。在這種大背景下,在初中化學教學中進行綠色化學教育對于學生化學學科素養和綠色化學理念的形成,是十分有必要的。
二、綠色化學的基本概念和具體特點
綠色化學又稱環境友好化學、環境無害化學、清潔化學,使用化學的技術和方法去減少或者消除有害物質的生產和使用,按照綠色生產的原則,具有的特點是:(1)充分利用資源和能源,采用無毒、無害的反應物;(2)操作反應過程中使用無毒無害的反應物以減少向環境排放廢物;(3)提高原料利用率,使所有原料在反應中都被消納,實現“零排放”;(4)生產出對環境有保護作用、對社區安全的和對人體健康的產品。
三、初中化學教學中滲透綠色化學理念的途徑
綠色化學理念的基本概念和綠色化學的特點應用于初中化學教學中有哪些途徑?在化學課程中綠色化學理念怎樣得到滲透?針對現階段我國綠色化學教育的現狀,在本文中,將從化學課堂教學中的學習方法、化學實驗課程的布置安排及課下習題等方面,對初中化學教學如何滲透綠色化學理念、通過什么途徑、采取何種措施等方面進行探討。
(一)結合課本內容,開展綠色化學教學
學生接受新知識的能力越來越強,化學也是,這就要求教師對教學內容精確把握,在課堂上將綠色化學理念穿插到每個知識點中。課上要理論聯系實際,針對現在大氣、土壤等方面存在的普遍問題對學生進行引導,灌輸綠色化學的理念,讓他們對空氣污染、溫室效應、白色污染等問題有更生活化的認識。培養學生善于思考和觀察的能力,引導他們關注社會環保問題,并將社會問題與日常知識點集合起來研究,激發學生的求知欲和解決實際問題的欲望。
(二)以“課上常提問,課下勤思考”的方式開展教學
為了加深學生對綠色化學、環境保護的認識,課上對學生提出化學相關的、生活化的問題,布置作業讓學生自行解決,無論是通過查閱資料還是求助親友的方式,目的是鍛煉學生自主學習化學知識的能力和善于發現解決問題的能力。例如:課上出題,日常生活中為什么要購買無磷洗衣粉?為什么農業部禁止使用敵敵畏,BBT等仿效優越的農藥?日常生活中的廢電池該如何讓處理?第二節課再公布答案。這些問題學生通過查閱資料等方式基本可以解決,這樣一方面可以學習到許多前言東西,熟練掌握查閱技術;另一方面,又可以從生活瑣事中獲得化學知識,了解使用無毒無害制劑,平常注意節約自然資源,防止環境污染,用所學知識來為保護環境打下良好基礎。
(三)在實驗課中開展綠色化學教育
化學作為一門實驗科學,日常實驗課程必不可少,實驗的重要性包括(1)使學生對知識點的記憶印象深刻,培養學生思考和動手能力,使學生扎實掌握化學知識。(2)反應物是實驗必需品,教導學生選擇過程中必須注意無毒無污染,從源頭控制環境污染(3)反應過程可能會產生廢氣或者廢料,進而造成的較嚴重的污染,這時候可對學生布置作業,要求他們進行更為環保的實驗設計,引導他們掌握更多甚至是并未環境改造做出努力(4)實驗盡量避免大型實驗,一方面可節約實驗藥品,另一方面又可減少污染。
四、總結
環境污染的治理任重道遠,綠色化學的蓬勃發展作為最有效的方法,需要在化學教學中滲透綠色化學理念才能夠取得持久進步。學校可以在日常教學中及課外時間中將綠色化學的觀念慢慢滲透,可以通過組織綠色化學知識點答題賽、綠色化學主題征文或者傳統工業利與弊的辯論賽等多種方式增加學生的積極參與。作為人類靈魂的工程師應該走在時代前沿為祖國的花朵引導方向,掌握更多的綠色化學在日常教學中的滲透方法為我國環境改善竭盡全力。
參考文獻:
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【關鍵詞】:加強 化學教學 環保意識 教育
科學技術的發展盡管使人類較大程度地獲得了生存自由,然而越來越突出的環境污染問題仍然時刻帶給人類不期而遇的災難,嚴重威脅著人類的安全。當前,全球性環境與生態狀況的繼續惡化已引起世界各國政府和人民的密切關注,保護環境已成為全人類的共同事業。中學階段是一個人成長和發展的關鍵時期,中學生又是21世紀國家的棟梁,因此結合學科特點在中學化學教學中加強對學生的環境保護意識的教育具有潛移默化、滯后生效的作用。
一、從當前全球環境問題看加強環保教育的重要性。
隨著工業技術的發展,源源不斷地產生了大量的工業“三廢”,使得生態失衡、環境污染。據有關資料記載,1943年9&127;月美國洛杉磯首次發生了光化學污染,即“洛杉磯煙霧”事件;1952年12月5日至8日在英國倫敦發生了震驚世界的“倫敦煙霧”事件;在日本,曾因含汞廢水通過生態系統食物鏈的轉移、循環、累積而發生了震驚世界的“水俁病”事件;由于全球溫室效應,引起人體組織缺氧,導致頭痛、神經麻痹,甚至危及生命的現象時有發生。近年來我國的上海、蘭州等工業城市上空已出現了濃重的化學煙霧;我國長江以北的地區已找不到一條未被污染的主要河流;我國的一些大工業城市近年來連降大量的“酸雨”......顯然,環境的污染已嚴重威脅著人類的身心健康。嚴峻的環境危機,使得加強環保教育成為我們化學教師義不容辭的責任。國家教委也從1990年起把環境教育納入九年義務教育大綱,并在《關于普通高中教學計劃的調整意見》中指出:“把環境教育滲透到有關學科教學中去。”由此可見,開展環境教育,提高全民族的環保意識勢在必行。
二、結合化學教學,加強環保教育。
環保教育具有綜合性、時代性、全民性等特點,涉及到自然科學、社會科學、人文科學和管理科學,是一門復雜的綜合性學科,目前在我國尚未有專門對中學生進行環境保護教育的教材和大綱。而化學學科與環境問題有著密切的聯系,可以滲透的內容很多。因此,寓環境教育于化學教學之中,是廣大化學教師應努力探索與實踐的課題。
1.在化學課堂上進行環保教育的滲透。
中學化學課本中,將近一百七十多個化學實驗,多屬于有毒、易燃、易爆物的制取及性質實驗,同時又接觸到了工業制硫酸、硝酸、合成氨工業、煉鐵、煉鋼、電解、電鍍等化工生產過程,可進行環保教育滲透的內容很多。
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在每章、每節的教學時,加強對環保教育的滲透,從化學角度出發,講明污染源的生成及危害原理,使學生知其然,也知其所以然,從原理上明白危害的原因及防護措施。例如講到水污染時,應重點講明白水污染的污染源主要是含有金屬離子的工業廢水的任意排放及農藥的使用。常見的重金屬離子為鋇離子、汞離子、銅離子、鉻離子等。這些重金屬離子可使生物體內蛋白質凝固,一旦含有這些重金屬離子的水被人飲用,則會使人體中運輸血液的血紅蛋白凝固而導致缺氧窒息死亡。又如在進行有關“酸雨”的教學時,重點講明形成酸雨的原因是由于工業上酸性氣體如硫的氧化物、氮的氧化物等工業廢氣的大量排放所致。結合我國南方省份多“酸雨”的事實,使學生明白,“酸雨”可使地表水質酸化,毒害魚類及水生生物,使土壤酸化,農業減產,腐蝕建筑物,破壞名勝古跡等。通過在化學課堂上環保教育的滲透,既能對學生拓寬知識面,又能使學生認識到環境污染的嚴重性,加強了學生的環保意識。
2.聯系地方環境狀況,加強環保教育。
在化學教學中除了結合課堂內容進行環保教育滲透外,還可緊密聯系當地實際,給學生介紹本地區的資源特點,工業狀況,環境現狀以及本地區突出的環境問題。我們邯鄲地區地處四省交界之處,隨著改革開放的深入,邯鄲的工業和經濟得到前所未有的飛速發展,然而隨之而來的城市污水、工業“三廢”的無節制排放,使得美麗、富饒的邯鄲變得不再那樣光彩奪目。使學生了解到邯鄲水質的污染不僅阻礙了農業、水產養殖業的發展,而且給生態系統造成了重大危害,嚴重危及了人體的健康。同時也讓學生了解在國家和地方政府及環保部門的努力下,邯鄲及其周邊環境的污染問題正在加緊治理,不久的將來,一個美麗、富饒的邯鄲會再現在我們面前。另外,城市交通業的迅速發展引起的大量汽車尾氣的排放,導致了城市空氣的嚴重污染。這些耳聞目染的環境現狀都是對學生進行環保教育的良好素材。通過這些看得見、聽得到的素材,使學生更加增強了對環境的保護意識。
3.開展第二課堂,加強環保教育。
關鍵詞:膜生物反應器 膜污染 控制對策
一、引言
膜生物反應器具有出水水質好、分離效率高、活性污泥濃高、剩余污泥量少、易于實現自動化控制等一系列優點;但同時,膜生物反應器存在著能耗高、易堵塞、壽命短和費用高等缺點,這些問題的實質上都是膜污染引起的。膜污染嚴重影響了MBR在廢水處理的應用。要使MBR獲得長期穩定的運行效果,就必須研究膜污染的反應機理和防治方法。本文主要就膜污染反應機理和現今對膜污染的控制對策進行闡述。
二、膜生物反應器的分類、結構及特點
2.1膜生物反應器的分類、結構
根據膜組件在MBR中的作用膜生物反應器分為三類:固液分離膜分離生物反應器;膜曝氣生物反應器;萃取膜生物反應器。其中,膜分離生物反應器是應用最廣泛的一種膜生物反應器類型平[1],其又分按照膜組件的放置方式分為分體式和一體式膜生物反應器;按照是否需氧可分為好氧和厭氧膜生物反應器。
2.2膜生物反應器的工藝特點
膜生物反應器工藝的主要特點有:
(1)污染物去除率高,不僅對懸浮物、有機物去除率高,且可以去除細菌、病毒等,設備占地小;(2)膜分離可使微生物完全截留在生物反應器內,實現反應器水力停留時間和污泥泥齡的完全分離,使運行控制更加靈活、穩定;易于實現自動控制,操作管理方便;(3)污泥停留時間的大幅度延長,可使硝化及亞硝化菌等世代時間較長的微生物有效的保留在生物反應器內,從而使MBR系統具有更好的脫氮除磷的能力;(4)污泥產量小,出水水質高,出水可直接利用。(5)膜污染使膜阻力增加,透水率逐漸下降,嚴重影響了MBR的廣泛應用。膜的生產成本較高,但隨著技術的發展,膜的成本有望降低。
三、膜生物反應器內的膜污染
3.1膜污染成因
膜污染一般是指污水的污染物(包括微粒、膠粒、溶質大分子)與膜表面存在物理化學相互作用或機械作用而引起的在膜面上的沉淀與積累或膜孔內吸附造成膜孔徑變小或堵塞,使水通透膜的阻力增加,妨礙了膜面積上的溶解與擴散,從而導致膜產生通透流量與分離特性的不可逆變化現象。廣義的膜污染不僅包括由于不可逆的吸附、堵塞引起的污染(不可逆污染)而且包括可逆的濃差極化導致凝膠層的形成(可逆污染),二者共同造成運行過程中膜通量的衰竭。
3.2膜污染機理
影響膜污染的因素大致可以分為三類,膜性質(如膜材料,膜孔徑和分布,膜組件構造),操作條件,以及進入反應器的活性污泥混合液特性。操作條件主要有HRT和SRT、污泥濃度、污泥負荷、操作方式等。
膜生物反應器處理污水不同于普通的膜過濾污水,因此,研究膜生物反應器的膜污染機理,不僅需要考慮常規的膜污染過程,并且應充分考慮到混合懸浮液的生物動力學特性及其與膜過濾的關系。至今,膜生物反應器的膜污染機理并沒有完全弄清楚,這需要進一步的研究。
3.2.1膜性質對膜污染的影響
膜性質包括親水性、膜孔徑、膜表面粗糙度、膜表面性能,膜通量等。現在大部分研究者認為膜孔徑存在著一個合適的范圍。實驗結果顯示,截留分子量小于300,000時,隨著截留分子量(孔徑)的增加,膜的通水量也增加;大于該截留分子量時,通水量變化不大;當截留分子量增大到微濾范圍,細菌會在膜通道內形成不可逆的堵塞,膜的通水量反而減小。親水性的膜本身容易吸附污水中的蛋白質等造成污染,但親水性不易形成膜孔徑內部的不可逆污染,從而保證了膜使用的長期穩定。另外親水性的膜材料本身具有較好的柔韌性,可以更好地克服外界環境的影響。膜本身表面粗糙度對膜通量的影響是兩方面效果的綜合:一方面膜表面粗糙度的增加會加大膜吸附污染物的可能性;另一方面粗糙的膜表面的液體擾動程度較光滑的膜更強,會阻礙污染物在膜表面的形成。通常情況下,前者的作用較后者更顯著。因此建議實際使用時盡量選用表面光滑的膜。
3.2.2活性污泥混合液
膜污染的來源是活性污泥混合液,包括污泥顆粒,膠體物質和溶解性物質,膜污染的大小取決于這三部分對膜污染的作用的總和。許多研究者分析了各種類型MBR在不同條件下的膜污染情況,并定量描述出每一部分污染物對膜污染的相對貢獻的大小。但不同的文獻報道的數據之間存在較大差異。可見,膜污染的影響因素是很復雜的,隨著實驗條件的改變,各個因素對膜污染影響的相對大小也隨之改變[2]。綜合大部分文獻,污泥對膜污染的影響可總結為:
活性污泥特性對濾餅層形成特征有較大影響。當活性污泥上清液中膠體態物質增加時,濾餅層形成速度增加,空隙率降低,濾餅層與膜表面的粘附力增強,從而導致了更快的膜污染。
懸浮物或水溶性大分子在膜孔中受到空間位阻,蛋白質等水溶性大分子在膜孔中的表面被吸附,以及難溶性物質在膜孔中的析出等都可能產生膜孔堵塞。
3.2.3操作條件對膜污染的影響
膜分離的操作條件主要包括:操作壓力、膜面流速和運行溫度等。
通常認為,在膜生物反應器中存在著一個臨界壓力。當操作壓力低于此臨界壓力時,膜的通水量會隨著操作壓力的增高而增大,同時,膜的污染情況不會有明顯的變化;當操作壓力高于臨界壓力時,膜的通水量隨操作壓力的變化不大,而膜表面的污染情況會較正常使用有明顯的加劇,且這種污染后的膜不會因減壓而恢復原有的通水量。臨界壓力隨膜孔徑的增加而減小。合適的膜面流速與兩個因素有關:一方面,為使膜組件保持較高的通水量,應在防止膜面形成凝膠極化層的流速下操作;另一方面,膜面流速還應能保持濃縮污泥的流動性膜面流速也并非可以無限增加,因為增大膜面流速會顯著增加外部設備的動力消耗。通常情況下,提高溫度有利于膜的分離但升高溫度會直接影響膜本身的壽命,同時對微生物的生長也不利。因此,膜生物反應器應盡量在常溫下運行。
四、膜污染的控制對策
根據MBR膜分離的特點,從工藝流程設計、膜材料性能、設備操作運行到污染后清洗等各個環節加以考慮,使濃差極化和膜污染減小到最低程度。目前,國內外膜污染防治技術主要集中在對料液的預處理、膜材料的改性、操作條件優化、膜污染后的清洗幾個方面。而膜清洗方法主要有物理清洗、化學清洗、物理-化學清洗和電清洗、超聲波清洗。其中,雖然電清洗和超聲波清洗效果最好,但運行費用太高,機械清洗效果不理想,一些與膜結合的物質去除不掉。相比之下化學清洗最為經濟有效。化學清洗又包括堿性清洗劑、酸性清洗劑、氧化劑清洗劑,表面活性劑等。不同的廢水處理用膜,應采用不同的化學清冼方法,且化學清冼液的濃度要適宜。
五、結語
綜上所述,在能源緊張、資源短缺的今天,污水再利用成為一種趨勢。而膜生物反應器作為新型的廢水處理技術,發展十分迅速。目前,膜生物反應器在化工、電子、輕工、紡織、冶金、食品、醫療和醫藥、環境保護等領域有廣泛的應用。隨著膜科學的發展,新的膜材料的不斷開發,膜質量的提高和膜制造成本的降低,在不斷研究膜污染機理后,提出更為有效地膜污染控制對策,膜生物反應器的應用將更加廣泛。
參考文獻
關鍵詞:化工企業;廢水;處理技術
中圖分類號:C29 文獻標識碼: A
一、化工廢水的特點
隨著化學工業的發展,化工產品多種多樣,成分復雜。化工廢水即是由化工廠排出的廢水。其對環境的危害及其處理措施主要取決于化工廢水的特點。化工廢水的特點主要表現為:
1、水質成分復雜,污染物種類多
由于化學反應過程反應不完全,水中含有各種副產物以及使用的各種輔料以及溶劑等物質,導致化工廢水水質成分復雜。
2、BOD和COD高
化工廢水特別是石油化工廢水,含有各種有機酸、醇、醛、酮、醚和環氧化物等,其特點是BOD和COD都較高。這種廢水一經排入水體,就會在水中進一步氧化分解,從而消耗水中大量的溶解氧,直接威脅水生生物的生存。化工廢水B/C較低,可生化性差,難以直接生物處理。
3、有毒有害特征污染物多
化工廢水中含有許多污染物,如氰、酚、砷、汞、鎘和鉛等有毒或有劇毒的物質,多環芳烴化合物等致癌物質,無機酸、堿類等刺激性、腐蝕性的物質。
二、化工廢水處理技術
1、物理處理法分析
針對化工廢水處理的技術有很多,物理處理法是其中相對常見的一種。主要通過物理作用來分離和去除化工廢水中不溶解、或者呈懸浮狀態的一些污染物質,比如說油膜、油珠等物質。而用于化工廢水物理處理法中的處理方法也分為很多種,包括過濾法、重力沉淀法以及氣浮法等等方法。而就過濾處理技術來講,過濾處理用的設備主要分為扳框過濾機與微孔過濾機兩種,而微孔管一般由乙烯制造而成,可以調節孔徑的大小,且調控非常方便,可以輕松的完成廢水雜質過濾。而重力沉淀法則是利用廢水中的懸浮顆粒的可沉淀性質,因重力作用自然下沉形成沉淀物,經過一定時間的沉淀后達到固液分離的狀態,來達到廢水處理目的。最后,氣浮法的工作原理就是通過生成帶有吸附性的微小氣泡,使得懸浮在廢水中的顆粒吸附在其上,并帶出水面的方式。物理處理技術中的這三種技術,用氣工藝簡單、管理方便等優點廣泛運用在化工廢水處理中,但因其處理不徹底,并不適用于可溶性的廢水成分處理,與有更高要求的廢水處理中,因此,還有一定的局限性。
2、生物處理技術
生物處理技術是指利用微生物的新陳代謝作用降解轉化有機物的過程。生物處理技術主要分為好氧處理和厭氧處理兩種類型。
2.1好氧生物處理技術
好氧生物處理技術主要包括生物膜法和活性污泥法。生物膜法是通過廢水和生物膜接觸,生物膜吸附和氧化廢水中的有機物。活性污泥法是利用懸浮生長的活性污泥處理廢水。其中活性污泥是由好氧微生物及其吸附和代謝的有機物和無機物組成。活性污泥具有降解廢水中的有機污染物的能力。
2.2厭氧生物處理技術
厭氧生物處理技術是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物或兼養微生物的作用,將廢水中的有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳的過程,該過程主要依靠水解產酸細菌、產氫產乙酸細菌和產甲烷細菌等三大細菌的聯合作用完成。
2.3生物法的發展
2.3.1好氧生物處理技術的進展
A/O工藝:A/O工藝能使廢水中的有機污染物得到降解,還具有一定的脫氮除磷功能。該工藝是將前段缺氧段和后段好氧段串聯在一起。在缺氧段異養菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸,使大分子有機物分解為小分子有機物,不溶性的有機物轉化成可溶性有機物,當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時,可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段,異養菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化游離出氨(NH3、NH4+),在充足供氧條件下,自養菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-,通過回流控
制返回至A池,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態氮(N2)完成C、N、O在生態中的循環,實現污水無害化處理。該工藝具有效率高、流程簡單、投資省、操作費用低、容積負荷高、降解率高、抗沖擊能力強等優點。
A2/O工藝:A2/O工藝是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。具有污染物去除效率高、運行穩定、耐沖擊負荷、污泥沉降性能好以及同時具有脫氮除磷
功能等優點。
2.3.2固定化生物技術
固定化生物技術是指利用褐藻酸鈣等天然凝膠及聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等高分子材料作為載體,有目的地篩選一些特殊的優勢菌種,將其固定在載體上。固定化生物技術具有反應速度快、降解能力強、對廢水適應能力強等優點。
3、化學處理法分析
除了物理治理技術外,化學處理法也是化工廢水環保處理中的一種關鍵技術,其工作原理主要就是通過向廢水中添加化學試劑,產生化學反應和傳質等反應起到分離作用的。這種方式能夠有效的去除化工廢水中的能溶解、膠體狀態的污染物質,并實現無害的廢水排放的方式。而化學處理方法也分為化學混凝發、氧化法、電化學氧化法等幾種技術方式,其中,針對廢水中的微小懸浮物質以及膠體等污染物,可以采用化學混凝法,通過向廢水中加入化學藥劑,使得這些微小的懸浮物質與膠體等污染物產生凝聚和絮凝等現象,使得這些物質穩定沉淀到設備的底部,以達到去除效果。
化學混凝法比較適用于廢水中粒徑在1.0-10mm細小的懸浮顆粒去除作業中,不僅可以有效的去除顆粒,還能去除廢水的色度、一些微生物以及有機物等,混凝發受到PH值、水質、水溫以及水量等因素的影響比較大,所以,對于一些可溶性較好的有機物、無機物等效果不大。而這些物質的去除則可以利用化學氧化法來去除,通過向廢水中加入氧化劑的方式,氧化廢水中的有機污染物達到去除作用。化工廢水在經過氧化還原反應后,已經能夠達到一定的標準,水中的有機與無機物等有毒物質都能基本轉化為無毒或毒性較小的水質,完全達到了處理目的。而氧化方法還包括空氣氧化、氯氧化以及臭氧氧化等方法,而近些年,在這一方面,還研究出了一些新興的電極材料氧化還原法,相信未來,化學處理方式還會有更多更好的技術。
三、新型的處理工藝技術
目前,針對化工行業排放的廢水特點,一系列新型的處理工藝技術不斷出現。如國外有些化工廠對于高濃度的有機物廢水,直接采用高溫焚燒使其進行氧化分解,轉化成水和二氧化碳,可一步解決污染,但因為費用較高,目前仍不常見。同時,一種新型廢水處理技術-人工濕地方法也悄然興起,因其工藝簡單、低能耗以及低成本的優點,逐漸為環境科學家所應用。應用人工濕地對釀酒廠的廢水進行暴露處理,發現廢水中COD的去除率可達60%,同時對廢水中氮、鉀、pH值、電導率等指標有很好的改善效果。蚯蚓生態濾池也憑借顯著地“環境友好”和“生態平衡”等技術特點而被國內外學者重視和開發。應用蚯蚓對食品行業廢水污泥進行處理,實驗結果表明該法可以很好的改善pH值、總碳、碳氮比等常規指標。這些新型的廢水處理工藝技術往往因其鮮明的特點而漸漸被應用,存在于某些化工行業廢水處理中,針對性比較強,也是將來廢水處理技術發展的一個趨勢。
四、物理化學處理法與深度處理分析
除此之外,對于廢水的處理還有物理化學處理技術,主要就是運用物理與化學的綜合作用來治理廢水。原理就是通過物理方法和化學方法建立起廢水處理系統,通過兩種方法結合,進一步有效的去除殘存在水中的污染物。
而化工廢水處理技術要分為三級,一級處理要求處理后的水質至少要達到BOD去除率30%左右,只能去除廢水中的懸浮物質與固體污染物,一般還需進行二級處理。而二級處理不僅要在一級處理的基礎之上,BOD、COD等物質的去除率要求必須達到至少90以上,才能達到基本的有機污染物排放標準。三級處理則更加嚴格。
結束語
綜上所述,針對化工廢水的環保處理本身就是比較費時、費力的工作,如果處理不當,勢必會影響環境與人類的生產生活。在這一方面,我們必須進一步加大對廢水處理技術的研究,積極推進化工廢水處理以達到最優。
參考文獻
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【關鍵詞】污染生態學 研究 內容
【中圖分類號】X171.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】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
人類社會進入20世紀之后,隨著全球工業化的興起,生產和生活的性質與規模較之以前發生了巨大的變化,而且這種變化以一種不可逆轉的趨勢正不斷地向縱深發展。今天,人類強大的技術力量嚴重地影響和干擾著自然界的許多自然過程,如氣候、植被、水分乃至與之有關或包含于其中的物質化學組分的交換、循環等。特別是目前這種影響常常直接或間接地導致影響或破壞人類生活的正常性與社會發展的持續性的可怕后果,這即是當今環境問題成為倍受全世界關注的熱點的原因所在。
與其他學科的興起和發展一樣,為了研究和解決在生產、生活和社會發展過程中存在或出現的問題、探索人與環境關系方面的奧秘以及如何協調或控制這種關系,大約在20世紀中葉以來,一系列有關人類環境的新學科如雨后春筍般地出現和發展起來。而從自然循環、物質變化角度研究環境問題的學科目前發展起來的最主要的有以下幾門:環境地球化學、污染生態學、環境化學和環境生物無機化學。這些學科都尚在形成發展中,其最主要特點是不同學科交叉,即用已有學科的理論、方法去解決已存在的或新出現的環境問題。
也是在20世紀下半葉,生態學有了重大發展和認識上的飛躍。[1~2]新的生態學建立在生命科學和地球科學的基礎之上,成為介于社會科學和自然科學之間的一門特殊的學科,研究人口、資源、環境的關系。我國已故著名生態學家馬世駿曾指出:“協調人類與自然的關系,改善人類的生態環境,應是現代生態學研究的主要方向。”人類與自然環境的最主要界面――地球表面存在和發生的一切現象及與生物的關系,[3]尤其是與人類的關系成了生態學研究的重點內容。[4]
“污染生態學”是環境科學的主要組成部分之一,并已成為生態學的一個重要分支。我國在20世紀90年代初,前國家教委就規定其為與環境化學、環境地球化學平行的本科環境科學專業必修專業課程,當時也曾提出了相應的研究任務和方向。然而,和其他任何新生事物一樣,“污染生態學”本身在許多方面尚處于發展、充實、完善階段,目前對之尚存在不同一的定義或認識,人們還尚未對它的對象、任務、研究范圍等作出確切的規定。其實,晚一點作出這樣的規定是好事,因為廣義的環境科學也包括生態學,其涉及內容較廣,學科交叉性很強,人們對它的理解不能不受到原先的專業知識范圍、研究經驗、興趣及對環境生態問題的不同認識等因素的影響。也正是這種不同的理解和認識,會促使不同學者從不同角度各有側重地去研究問題,由此可能會大大地豐富和充實這門新興學科的內容,同時也促使人們以極大的熱情和興趣去研究和探索,以使其不斷成熟、完善和更有效地為保護人類、保護環境、促進社會可持續發展服務。
目前,在國外能與“污染生態學”完全對應的詞條尚很少見,最為接近的可能是“Pollution Science”或“The Science of the Pollution”,但是,就針對自然界生態環境污染問題的研究卻突飛猛進、日新月異。這一點在科技雜志刊載內容方面體現的非常明顯,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”等刊物經常刊登大量的污染生態學研究成果。除此之外,有些污染生態學的研究成果也常常分散刊載于其它有關環境科學或生態學領域的期刊中。這些研究內容實際上已基本勾勒出了污染生態學研究內容的框架。筆者結合近年在上海交通大學講授研究生“污染生態學”課程及科研實踐中的學習心得和體會,就“污染生態學”研究內容做些淺顯的討論,與同行交流,希望大家指正。
二、污染生態學研究內容討論
近年來不斷進展的污染生態學研究和大量的研究工作其研究內容基本體現出了以下四個方面的特點:①研究在污染環境中生物受害原因以及與污染物的關系;②研究污染物在環境以及在生態系統、生物體內的化學行為、變化規律,即吸收、轉化、富集、降解規律及生態效應;③研究生物凈化機制和生物防治污染的措施;④研究生態系統承受污染物的負荷能力,確定生態系統的環境容量,預測環境質量的變化趨勢。
1.污染環境中生物受害原因以及與污染物的關系研究
污染物質之所以會對生物產生毒害是由于生物對這些有害物質的攝取與利用而引起的。環境一旦被污染,生存于其中的生物即會自覺不自覺地攝取和吸收污染物質,當這些物質的量在生物體內超過生物機體本身的承受或轉化(無害化轉化)極限時,污染物質在生物體內的毒害作用即發生了。不同的污染物質其體現出的效果往往區別很大,而自然環境中常常是多種生物并存和多種污染物質同時存在的。查明生物受害原因和明確厘定具體致害物質及致害物質間的相互作用是污染研究的關鍵所在,這些問題在實際情況中常常非常復雜。環境中生物受害原因以及與污染物的關系研究是污染生態學研究的最重要內容之一,是污染生態學研究的起點和基礎,同時也是目前的一個熱門研究領域。
2.污染物在環境以及在生態系統、生物體內的化學行為、變化規律,即吸收、轉化、富集、降解規律及生態效應研究。
污染物一旦進入環境或生態系統、生物體內,在新的物理化學條件下便會發生一系列作用和產生相應后果。在此過程中,污染物的化學習性、系統的物理化學條件是制約因素。因此,生物對污染物從攝取到進入體內的一系列生化作用及過程的每一個環節都對最終的毒害效果產生重要影響。如攝取、輸送、吸收、濃縮、轉化、富集、降解和排泄等各種作用和過程。它們是研究生物在污染環境中受害機理的最基本內容。這些作用和過程對不同生物不盡一致,因而相同的污染物質對不同的生物群體常常體現出不同的生態效果。因此,這項內容是認識元素在生物體內的化學行為和運動規律,即元素在生物體內的分布、功能、運動循環機理和生物對元素的需求與中毒等基本原理的關鍵,對闡明污染生態環境的生態效果起著不可取代的作用。不同的生態系統常常有不同的污染特點,如大氣環境、水環境、土壤環境和生物系統間同一污染物質各自分別有不同的生態環境效果。自然界大氣、水、土壤、生物體系又都不停地與生物進行著物質交換循環。在各種方式的交換循環中污染物質會體現出各自的毒害效果。生態環境污染生態效應研究是污染生態學的主體內容,是一個廣闊的研究領域。[5]
3.生物凈化機制和生物防治污染的措施研究
生物對污染物的抵御能力體現在生態效應上即為凈化功能,這項功能因生物種類不同而差別很大。生物凈化機制研究一方面是制定環境容量的重要依據,另一方面可用于污染防治。這是目前污染治理研究領域的一個重要方向。許多生物特別是微生物具有獨特的環境凈化功能,常常會起到其它人工措施難以起到的作用。因此,生物凈化機制和生物防治污染的措施研究是污染生態學環境對策的重要內容,對確定環境容量和治理、預防污染具有重要意義,是一個嶄新的、前景無限光明的領域。[6]
4.生態系統承受污染物的負荷能力研究
生態系統對污染物的自然凈化能力是污染研究的重要內容,也是治理預防污染的主要參考條件。對生態系統的污染負荷能力或環境容量進行研究,以及對為促使人為污染物不超過其負荷能力或容量的相應政策措施進行研究是污染生態學的基本內容之一。生物機體本身及人的主觀能動作用對環境中有毒物質或污染的抵御能力和對策研究是目前一個充滿興趣而又具重要現實意義的課題。[7~8]
三、結 語
從學科史角度看,污染生態學尚處于初期發展階段。據目前本領域研究狀況,本文將其研究內容歸納如下:①研究在污染環境中生物受害原因以及與污染物的關系;②研究污染物在環境以及在生態系統、生物體內的化學行為、變化規律,即吸收、轉化、富集、降解規律和生態效應;③研究生物凈化機制和生物防治污染的措施;④研究生態系統承受污染物的負荷能力,以確定生態系統的環境容量,預測環境質量的變化趨勢。
上述污染生態學的研究內容是作者學習污染生態學的體會,同任何一門新學科一樣,需要在實踐中不斷地得到補充和修正。
參考文獻
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