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摘要:城市的工業發展程度是城市文明的重要評價指標,但是,在人們享受著物質生活的同時,卻要承受著由于過度的能源消耗和快速工業發展所造成的生態環境污染。其中氣候的變化嚴重地影響了人們的生活質量。“溫室效應”是目前受到嚴重污染的城市普遍存在的,要采取有針對性的措施加以解決,就要從科學的角度將產生溫室效應的原因查找出來,并制定有效的措施減緩溫室效應對氣候的影響,將溫室效應對城市的損害降到最低。
關鍵詞 :城市進化程度;溫室效應;可持續發展
中圖分類號:X16文獻標識碼:A文章編號:1008-9500(2015)01-0046-06
城市記載了人類社會的發展進程。每一座城市都經歷過繁榮,其繁榮是因為處于最佳的地理位置,占據著較好的區位優勢。城市的發展過程,也是城市進化的過程,書寫城市歷史的過程。從城市初建,到走向沒落,只要我們翻開書寫城市歷史的篇章,就會從中尋找到城市所經歷的各種故事,與人類的文明進程并肩而行,相互照應。這就意味著,尋找城市的足跡,也就是在從人類文明的視角審視城市進化的腳步。城市在發展著,發展的過程也是進化的過程。城市遵循著“揚棄”的進化規律,將適合于自然發展規律的部分保存了下來,而妨礙城市前行的元素被淹沒在歷史的長河。人類乃萬物之靈,是因為人類不僅能夠很好地適應自然規律生產,更重要的是人類能夠改造自然,以改善生活質量。城市的現代化就是人類的創造,堪稱為人類文明的標志,但是,過度的自然資源耗費,以及向自然環境中所釋放的各種污染物,已經嚴重地干擾了生態環境,同時對人類的生活也造成了威脅。
城市的溫室效應就是城市進化的過程中所出現的副作用,也是人類文明中的“陰暗角落”。從城市進化的角度研究溫室效應已成為目前諸多研究領域的重點研究課題。
1溫室效應
1.1溫室效應的概念
溫室效應是大氣保溫效應的俗稱,所以通常又被稱為“花房效應”。人類經歷了工業革命后,導致了二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體被大量地排入到大氣中去,引起了全球氣候變暖。隨著大氣溫室效應的不斷增強,就使地球表面與低層大氣的溫度不斷地增高。這種“溫室效應”與栽培農作物的溫室大棚有相似之處。當太陽向地球表面照射的時候,就會有太陽短波輻射隨著光線被放射了出來,而大氣的作用,就是能夠幫助這種太陽短波輻射達到地面。但是,如果整個地球表面出現了溫室效應,由地表向外放出的長波熱輻射線也同時被大氣所吸收。
從城市進化的角度理解溫室效應,主要是由工業污染物的大量排放所造成的。加之城市人口的短時間劇增,導致大量的自然資源消耗而無法在短期內恢復。自然生態環境原有的自然規律失衡,而資源耗費還在持續著,就導致了一系列溫室效應凸顯出來。此時,人們開始意識到溫室效應的后果將是非常嚴重的。如果不采取行動制止,就會導致更嚴重的危害。
1.2關注溫室效應,提高城市生態保護意識
多年以來,全球的溫室效應就備受關注。但是,一旦付諸到行動,就會涉及到低消耗、控制消耗,而沒有尋找到一個具有成效的方法來解決這個問題。讓自然環境保持在可以自我循環的狀態。可是,對于已經被破壞掉的生態環境如何才能夠對其加以恢復,還有待使用科學的方法加以解決。
在城市的發展進程中,要恢復原有的城市自然生態,控制消耗,倡導低消耗,是生態環境保護中所采取的必要措施,其目的是將遭到破壞的城市生態環境重新恢復并實現新的平衡。做好“保護”是首要的條件,更重要的是要采取必要的措施讓生態平衡的狀態循環下去。以此為前提,讓城市的自然生態可持續地發展。這才是真正地實現生態環境可持續發展的意義所在。
目前,全球氣候變暖等環境問題在一定程度上已經得到了緩解,但是,日益嚴重的趨勢還在繼續著。現在,幾乎有一點環境保護常識的人都已經意識到,溫室氣體的大量排放是導致全球變暖的重要原因。如何才能夠在保證人類消耗的前提條件下,讓溫室氣體少量排放的同時,又能夠遏制住全球變暖的趨勢,避免未來自然災害的發生,已經成為了科學界的一個攻堅難題。
綠化城市成為了調節城市生態環境,改善城市上空大氣質量的關鍵,當然也是人類目前所能夠想到的一個比較具有實際意義的措施。更重要的是,采用綠化的措施,主要在于樹木具有很高的成活率,而且繁衍比較快。根據環境特征保護好城市中易于生長的樹木,還可以因地制宜地栽種各種樹木。伴隨著樹木成長的各種植被以及微生物繁殖出來,這些都是對生態環境不斷自主完善的過程。城市是人類居住的地方,同時也是自然生態實現良好循環狀態的地方。在推進人文社會歷史文化的同時,也通過植物的自然生長實現了城市的進化。
1.3關注自然災害,認識溫室效應的危害
基于近些年來各種災害性自然災害的發生,不得不讓人們逐步地認識到自己存在于自然中,就要對自然現象負責的道理。人類應該靜下心來反思,自己的貪婪滿足了自己貪欲的同時,也在為向自然的大量索取而付出代價。雖然我們所能夠了解到的都是大型的自然災害,如龍卷風、海嘯、火山噴發等等,都屬于是人類無法抗拒的自然災害。但是,人類在承受這些災害所帶來的痛苦的同時,事實上自己卻是間接的罪魁禍首。
厄爾尼諾現象的頻繁發生,與人類之間存在著必然的聯系。在人類活動導致全球變暖的同時,讓地球上的氣候出現了一些不符合自然規律的變化。厄爾尼諾現象由于地球溫室效應逐漸變得更加猖獗起來。針對厄爾尼諾現象,有專家提出了自己的看法,即人類正在用自己的雙手創造自己的財富,同時,又在為自己制造著更大的災難。也就是說,人類是厄爾尼諾現象頻繁的推動者。
所謂的“頻繁的推動者”,就是對厄爾尼諾現象的出現,主要還是地球本身的原因。從一些科學數據顯示,在20世紀的50年代以前,地球的自轉的平均速度幾乎是在每10年變化一次,可是,在50年代以后,這個規律就被打破了,地球在自轉的過程中,一些周期性的變化頻率出現了加速現象。它已經不再遵循過去那樣的運轉規律,而是發生了很大的變化。地球自轉的平均加速度平均每4年到5年就會出現一次波動。也就是說,地球自轉的變化周期已經由10年縮短到了4年至5年的時間,變化的頻率加快導致了地球上出現了一系列令人難以預料的自然現象發生。
1.4實施城市生態保護,抵御溫室效應
人類要生存下去,就要消耗地球上的各種自然資源和能源。但是如果消耗的程度不超越到自然資源自我恢復的程度,就說明人類的消耗是維持在一個合理的范圍之內的。隨著城市人口不斷地增多,城市中有效的各項資源耗費連年遞增,同時還沒有采取更有效的措施來彌補所耗費的資源。隨著城市上空中的大氣中二氧化碳排放量越來越多,地球上的溫室效應就會日益加重,這也是導致全球變暖的重要原因之一,當然也是城市進化過程中所存在的一個最為令人擔憂的問題。目前普遍倡導城市居民減少各種資源的消耗,為城市的自然恢復留有余地,同時,還不斷地將一些自然生態保護區建設起來,以促進城市自然生態的平衡。
《京都議定書》的審議通過,說明了有關部門對環境生態保護意識已經提升到了一個更高的層次。加強森林的可持續經營和植被的恢復以及保護,就已經認可了森林會對減緩氣候變暖起到一定的作用。
從人類生存的角度而言,城市中的各種自然資源和能源也應該被列入到保護范疇。但是如果城市資源所消耗的程度已經遠遠地超越到自然資源自我恢復的程度,就意味著城市居民所消耗的資源超出了維持城市進化的合理的范圍。隨著城市人口不斷地增多,城市各項資源的耗費連年遞增,與此同時,還沒有采取行之有效的措施來彌補。此時,城市居民所能夠做到的就是在減少自然消耗的同時,要不斷地將一些自然生態保護區建設好。否則,隨著大氣中的二氧化碳排放量越來越多,地球上的溫室效應就會日益加重。全球變暖問題已經成為了一個最為令人擔憂的問題。
也許在常人看來,維護城市進化過程中,實施城市生態保護就是采取多種綠化。實際并非如此,城市生態保護是一個復雜的系統性過程。它需要遵循生態保護規劃,而同時還要具有城市發展的前瞻性。此外,生態保護行為并不是一朝一夕、一蹴而就的,而是需要比較漫長的過程。少則幾年的時間,多則十幾年或者幾十年,甚至于上百年的時間來完成。所以,城市生態保護關乎到城市的進化,而在城市發展的過程中,溫室效應是亟待解決的問題。
生態保護所涵蓋的問題極其廣泛,并存在著一定的區域性。根據各個地區的氣候環境、地理特點以及城市人文理念等等各種因素來定位如何來治理城市的生態環境以獲得顯著的成效。但是,根據生態功能以及生態敏感區域的分布特點,可以總結出一些主導生態的功能,比如土壤、水源、生物的多樣性保護、蓄洪防風固沙,這些都屬于是自然環境保護。還有一些是人類的生活區域,這就需要考慮到城市的建設以及城市未來發展狀況,并將其納入到優先考慮的范圍。
2改善城市溫室效應的建議
2.1建立綠色基礎設施
科技的發展,人類生態環境保護意識的增強,出現了“生態足跡”的概念。從概念本身而言,“生態足跡”是用每個人平均所需的陸地和海洋面積,來衡量并表示人類所消耗地球資源的量。這個概念的提出,從側面在提示人類,生態保護已經被列入到了科學研究的領域,而“生態足跡”,就是衡量人類資源消耗量的一種標準。人類所生活的城市空間就是人工生態系統。人類正在通過高科技的工具和手段,充分發揮自己的智慧,創造出了高產低消耗的新產品,以改善自己的生活方式。“綠色基礎設施”就是改善城市生活環境的一個重要內容。
我國的一些城市每到干旱季節,就會受到氣候的影響而刮起沙塵暴。沙塵暴是受到空氣不穩定時熱力條件下形成的。沙塵暴很容易發生的環境條件,是低層空氣處于不穩定狀態下,受到對流的影響而使沙塵卷揚得很高。當然,如果低層空氣相對比較穩定,就不會將沙塵卷揚得很高,此時,就不容易引發沙塵暴。為了改善沙塵暴的污染程度,一些城市采用了種植植物的方法,可以將氣流與沙塵之間的傳遞減少,以分散地面上的風動量,并阻止土壤、沙塵等的運動。沙塵暴的形成與地球溫室效應、厄爾尼諾現象這些由于人口膨脹而導致的負面效應有著一定的關系。作為特定的自然環境條件下的產物,由于風與沙的相互作用,導致災害性天氣現象形成。加強生態環境的保護,是抑制沙塵暴的一種措施,在城市建設中綠化環境,減少污染物排放,會讓城市的環境更為理想。
有效解決城市中的污染問題,建立綠色基礎設施是非常必要的。所謂的“綠色基礎設施”,就是指由各種敞開空間和自然區域組成的綠色空間網絡,使包括綠道、濕地、雨水花園、森林、鄉土植被等要素相互聯系、有機統一。在城市中,充分地發揮綠色基礎設施的功能,可以自然地管理暴雨,調控自身所需,并根據自身的需要索取資源,杜絕浪費。這些具備自動功能的網絡系統,不但可以節約城市管理成本,而且還可以改善水的質量,減少洪水的危害。“綠色基礎設施”所模仿的是自然生態系統,其中的系統和元素都發揮著類似于自然過程與功能的作用。所以,其在本質上是城市系統所依賴的生態基礎設施。作為整體性的“綠地結構”,其中包括植被、土地和水體所產生的水系和微氣候系統。在城市中,林地、開放空間、草地與公園以及河流廊道等,是“綠色基礎設施”中最常見的內容。可以說,這里已經被設計成了具有滲水性地表和能夠支持植物生長的土壤的場地。通過“綠色基礎設施”,空氣質量、水質、微氣候以及管理能量資源等功能可以得到自動的調節,這些自然及人工系統和元素組成的基礎設施在城市中充分地發揮著調節的作用。
2.2建立新的城市發展模式
當城市中的居民在借助先進的科學技術力量享受城市生活的時候,也面臨著城市中科學技術帶來的弊端。大量自然資源耗費導致溫室效應,造成城市資源不足、環境污染等,都已經成為了高科技的副產品。隨之而來的,就是這些城市不良狀況導致的居民焦躁不安,社會矛盾突出加劇,安全隱患頻頻出現,從而制約了城市的進化發展。如何讓城市中的居民與環境和諧相處,這就是解決溫室效應,打造智慧城市的基本目的,帶給城市居民未來理想生活的美好愿望。建立新型的城市發展模式成為了一種必然,在實現城市的可持續發展的基礎上繁榮經濟,智慧城市成為了一個發展主題。
一位知識系統專家在其所著《知識城市》中提出了自己對知識城市的一些看法。他認為,知識城市是那些通過研發,技術,智慧創造新產值來推動經濟的城市。由此可見,智慧城市是一個不斷演進的發展主題,要發展成為智慧城市,需要一個不斷演進的過程。因為智慧城市是一個信息技術發展到一定階段的產物。隨著科學技術、經濟和社會的發展不斷完善及科學的治理城市,才能夠使城市趨于合理的發展。以新的技術作為強大的驅動力,在城市科學的指導下,并結合城市的區位優勢,實現建設智慧城市的主要目的。
目前,對于智慧城市的界定,還有很多理解上的偏差,認為利用現代的科學技術來運轉城市,就是智慧城市的表現。一些城市使用現代通訊技術,應用高科技的傳感技術,運用信息技術來促進和提升城市化建設,可是,這也不過是構成智慧城市所需要的少部分元素。智慧城市,是要通過各種途徑和機制匯聚智慧、發揮智慧,為經濟社會的發展提供強大的支持。
具體來講,智慧城市是一種根據現代的高科技發展水平而設計的,面向未來發展的全新的城市形態。新的生活方式、新的產業發展、新的社會管理等模式,都是建立在新的城市理念基礎之上的。利用城市中所具備的各種先進科學技術的優勢,發達的信息通信產業,領先的無線射頻識別技術,還有一些快捷的電信業務以及優良的信息化基礎設施等,都是構建城市發展的智慧環境的先進技術。
城市要實行科學的發展規劃,人才是最為重要的。在城市中匯聚更多的人才,建立更好的意見表達機制,城市才能夠合理地發展。此外,智慧城市還有很多種的核心技術,這要根據城市的基礎及發展目標而定。智慧城市是建立在知識城市的基礎之上的。如果說知識城市是一個有目的地鼓勵培育知識的城市,那么,通過在戰略上執行一項有目的鼓勵知識培育、技術創新、科學研究和提升創造力,來推動知識經濟和社會發展的進程。
智慧城市不是單純的數字城市的簡單升級,而是建立在城市信息化的基礎之上,以民生需求為核心的,城鄉一體化可持續發展的過程。通過網絡化管理,將先進的信息技術與先進的城市經營服務理念進行有效融合,將城市中的基礎設施、基礎環境以及與城市中的居民的生活息息相關的產業通過多方位的數字化、信息化技術進行實時處理和充分利用,使城市的治理與運營更為簡捷、高效、靈活。創新技術的應用與安全、環保的服務模式,讓現代城市更安全、健康地向未來發展。
2.3豐富城市的內涵
城市因為有內容,才會發展;城市要有內涵,才能夠進化。要實現城市的可持續發展,就要豐富城市的內涵,打造宜居城市,建立在城市經濟繁榮的基礎之上可持續發展的城市。
作為區域經濟的組織、管理和協調中心,城市是各種非農產業活動的載體。在城市中,經濟要素高度聚集,為宜居城市的物質設施建設提供了保證。城市本身只有具備雄厚的經濟實力,具有先進的產業結構和強大的潛力發展空間,才能夠解決城市中的其他相關的問題。如城市中的居民就業問題,是居民生活水平的一項重要指標。如果城市居民就業匱乏,那么,城市的經濟發展也無法被很好地帶動起來,同時也從側面證明了城市的工業經濟基礎還比較薄弱。
城市的進化程度要以公共安全度作為衡量指標。人的生命、健康和公私財產的安全,被稱之為公共安全。公共安全的內容包含有很多,如公共衛生安全、食品安全、信息安全、公眾出行安全、人員疏散的場地安全、城市生命線安全、建筑安全等等。城市中,為了提高居民對于各種安全行為的意識,就需要使用公共安全標志來規范每個人的安全行為。
公共安全度,是指城市抵御重大自然災害和人為災害的能力。對于一些不可抵抗的自然災害,如洪水、地震、雪崩;對于疾病防御方面的災害,如瘟疫,各種流行病;人為的災害,如暴亂、示威游行、恐怖襲擊等各種突發的事件。如何防御和及時調度、應急處理,成為了城市安全的重要指標,也是考驗城市確保居民的生命和個人以及公共財產安全的能力依據。其中的自然災害,就是溫室效應的直接反應,而各種人為災害則是溫室效應作用下對人的間接危害。人的生理健康狀況以及思維意識在一定程度上會受到生存環境的影響,惡劣的生存環境,必然會導致自制力不夠而造成各種突發事件。作為宜居城市建設的前提條件之一,城市安全度提升,才能夠實現城市安全感,才能夠讓城市中的居民安居樂業。
另外,城市社會的安全,也是構成宜居城市最關鍵的因素。如果一座城市中,社會秩序令人堪憂,不但妨礙了城市經濟的良性發展,而且也會給城市中居住的市民帶來心理上的負擔。如果城市缺乏安全感,會使居民整日惶惶不安地生活。
城市,作為一個人文景觀與自然景觀的復合體,要成為宜居城市,就要具備兩方面的條件:一方面是自然條件。城市中要空氣清新,道路清潔、水源充足而潔凈。另一方面是人文條件。對于城市中的居民來講,城市就是自己的家園,自己是城市的主人。城市中具有一個人性化的環境,到處都充滿了人情味,才能讓人有一種歸屬感。
人類是物質文明和精神文明的創造者。在物質文明相對充足的情況下,充分發揮自己的精神文明的創造力,同時,良好的社會道德氛圍也建立了起來。創造一座宜居城市,有3點重要的因素是缺一不可的,除了城市的綠化和生態環境是“生態宜居”的基礎和前提以外,社會人文環境也是必不可少的。社會安全穩定,生態功能健全,設施結構完善,至少要將人類給城市帶來的環境污染限制到可以實現環境的自我調節和凈化功能,這才是比較健康的生活方式。
2.4加大自然生態保護力度
城市的溫室效應治理,不應該僅僅局限于城市本身,而要從自然生態系統的宏觀角度審視問題,并采取強有力的保護措施。與大自然相比,人類的生命顯得格外的短暫。這就需要解決溫室效應問題具有遠見性,將生態保護意識推廣到宏觀的自然生態系統保護。如果世界上的每一個人都會想到自然生態保護其實是在為地球的未來發展而努力,那么我們的地球就會成為一個幸福的家園。
環保主義者和生態學家以及一些環境系統分析人員,都在為地球的生態環境而努力。他們在研究地球資源的同時,也在倡導人類要為地球的未來發展承擔起自己應盡的責任。與此同時,他們也提醒人們,自然生態的未來發展趨勢會直接影響到人類生存的未來。如果人類向大自然的索取依然沒有節制,那么人類在未來將付出嚴重代價。所以,從今天起,我們就要努力以積極的方式來減緩資源枯竭大災難的到來。對于自然生態環境的保護方面,可以通過建立自然生態保護區的方式來保持自然資源以及生物物種的多樣性。而且生物的良性循環也會給人類帶來取之不盡用之不竭的利益。而人類消耗自然資源的速度,已經遠遠超過了大自然再造資源的速度。可想而知,在地球上所生存的其它生物的生存空間不斷地被壓縮。所以,生態保護的前提是人類對于自然資源的消耗要控制在一定的范圍內。特別是要以不侵害到野生生物的生存空間,讓生物在為人類所利用的同時,還可以自我恢復為底線,以實現地球生物物種的可持續發展。
3結束語
綜上所述,城市的進化與人類的發展相協同,才能夠促進自然生態與人文環境的可持續性。然而,目前的溫室效應已經成為了亟待解決的問題,特別是對城市環境的影響巨大。城市是物質的家園,也是精神的歸宿。只有居民安居樂業,才能夠有閑暇享受現代豐富多彩的城市生活。已經集中化了的城市,實質上是一個龐大而復雜的系統,由于溫室效應而導致的城市生態平衡遭到破壞,加之公共設施以及人口過于密化,導致了城市變得比較脆弱起來,任何的自然災害和人為的破壞,都有可能導致整個城市的癱瘓。那么,就要積極打造宜居城市,讓城市無論是自然環境,還是人文環境,都更符合人類生存的需求。作為城市的主體,城市居民要提高生態環境保護意識。
雖然人類的文明,對城市的生態平衡產生了一定的積極作用,但是隨著城市人口的增多,城市資源過分地開發和利用,導致城市的自然資源的耗費量不斷地加大。造成了生物圈的物質循環速度加快。社會的和諧穩定,依賴于宜居城市的塑造,并以此為前提條件,采取行之有效的措施拯救城市已經失去的自然物質,減緩溫室效應。此外,溫室效應不僅是城市問題,更是整個地球的問題。人類已經開始發起拯救地球的行動,抵制溫室效應。一些行之有效的措施已經明顯見效,從各種向好的方面發展的自然變化中,就能夠體會到人類正在為自然的生態平衡做出自己的努力。我們只有一個地球,我們人類作為地球上的一份子,有義務讓地球的未來更美好。
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一、深入挖掘地理教材,滲透環境教育。
高中地理課本知識體系是以地球宇宙環境為開端,依次講述人類賴以生存的自然環境,即大氣環境、海洋環境和陸地環境,然后學習人類在生產與生活中相應形成的人文環境,那就是農業、工業、城市和交通等,最后又歸結到人類與環境的關系及如何協調人類和環境的關系,走可持續發展道路。環境教育就像一條紅線,始終貫穿于整個教材之中。
九年義務教育的初中地理教材,全書四冊,不但在各章節中突出人地關系,進行環境教育,培養環境觀,而且有的章節把環境保護單列,特別強調“地球是人類之家,大自然是同我們生死相依的朋友。我們既要合理利用自然資源,以滿足人類社會生產和生活的需要;又要很好地愛惜它、保護它、使它不受損害,永遠生機勃勃,同人類和諧發展”。教師應充分挖掘教材和鉆研教材中的環保教育因素,在教學過程中有計劃、有目的地滲透環境科學知識以及環境道德教育。例如:在學習《高中地理》第四單元《自然資源和自然災害》中,可把每年國家環保總局公布的“中國環境狀態公報”引入課堂,運用“公報”中的統計數字引導學生分析我國當前大氣環境、水環境、海洋環境以及城市環境問題之發展趨勢,關心我國氣候變化、水質污染、大氣污染以及土地資源利用狀況和自然災害的增減程度,關注我國政府對應的各種環保措施及行動以及近幾年來取得的成果,了解我國目前的環保工作重點;同時還可通過運用幻燈、投影、錄像和掛圖等,將環境保護中的一些知識性、趣味性的內容有機地融入課堂教學中,寓教于樂,使學生在輕松、愉快和積極的課堂氛圍中接受環境教育。如:《高中地理》第二單元第七節中講到的全球環境問題之一——全球變暖。首先可以給學生提供閱讀材料“溫室效應淺析”,讓學生思考:為什么會產生溫室效應?其次,請學生觀看有關“溫室效應影響”的教學錄像片,并討論總結出溫室效應的主要影響。最后,觀看“關于溫室效應發展”的教學錄像片,結合已有背景知識思考并討論。人為因素對溫室效應的影響有多大、各種溫室氣體的主要來源與我們目前的生產生活方式之間有何聯系。通過以上的教學活動,使學生深刻意識到溫室效應對人類生存發展的不良影響,以實際行動為減輕溫室效應貢獻力量,將觀念和意識轉化成實際行動,真正達到環境教育的目的。
二、結合國情教育和鄉土地理,培養學生正確的環境觀。
一個國家的國情,包括它的地理、歷史、政治、經濟、軍事、文化、教育等多方面的內容。其中地理環境的基本情況,是國家、民族賴以生存和發展的必要條件,特別是對生產力的發展和經濟建設有著重要意義。在地理教學中,應結合我國的基本國情,既講我國地大物博、山川秀麗的一面,又講人口眾多,自然災害頻繁,資源破壞、環境污染等不利的一面,以辯證唯物主義的觀點來認識環境的優缺點,增強學生的環境意識,樹立學生正確的環境觀。針對我國各地經濟迅猛發展,特別是小城鎮如雨后春筍般發展起來,無論是城鎮建設、人口數量,還是工業規模都急劇地擴大。但是由于人們只注重經濟效益,而忽略了生態效益和社會效益,甚至不惜犧牲環境來謀求經濟的發展,導致大氣污染、水體污染、固體廢棄物污染越來越嚴重。在教學過程中,我們應結合這些問題,加強對學生的環境教育,自覺保護好生我養我的這片土地。
三、多種教學方法和形式相結合,在課堂教學中滲透環境教育。
當前,環境教育的重點不僅是把環境科學知識系統地傳授給學生,更重要的是教會學生正確認識和對待環境問題,培養學生正確的環境意識和環境道德,養成良好的環境行為。所以,單純以傳統的講授法進行環境教育,顯然是行不通的,在地理教學中,要結合多種渠道和形式進行環境教育。例如:運用角色扮演法,讓學生扮演某一環境案例中的具體角色,課前先讓他們收集與自己角色有關的資料,然后在扮演活動中,根據自己的角色立場當眾闡述觀點。例如:在談到三峽工程建設時,學生分別扮演各方角色,如:經濟學家、環境學家、工程師、政府官員、工程建設地居民等。召開意見聽取會,讓他們闡述對該工程的看法;政府官員的角色闡述該工程建設的目的;經濟學家的角色闡述該工程的收益情況;環境學家的角色闡述這項工程將會對環境造成什么影響,如工程對周圍環境和生活條件的影響,工程對諸如森林砍伐、耕地侵占等自然環境破壞的后果,工程建設后會產生什么新的環境問題等,并提出避免問題的建設性意見;當地居民的角色闡述工程對他們正常生活的影響。在各方發表了意見以后,作為政府官員的角色再提出建設方案的修改意見。最后,教師以仲裁者的身份,客觀地分析興建三峽工程的環境問題,在分析的過程中允許讓學生繼續以自己的角色立場提出異議,由教師回答。總結的目的是使學生學會聽取和接受不同領域人士的看法,使他們對活動涉及的環境問題及解決途徑的看法達成一致的共識,從而也提高他們的環境意識。
此外,在課堂教學中,還可以通過多介紹發達國家在環保方面成功的經驗及他們的中學生在環保方面的努力,這對他們環保意識的培養有一潛在作用;同時,還應加強環境法制教育,結合教學內容適當地向中學生宣傳環境法,讓學生懂得破壞環境與自然資源不只是文明道德問題,還有觸動法律的問題,認識自身在環保中的權利和義務,增強自己的環保意識。
四、創新課堂教學方式。
課堂教學是地理學科滲透環境教育的主渠道,教師可以通過教學內容整合,創新教學手段,充分運用電視、幻燈、投影、多媒體課件等,以在課堂教學中增大教學容量,化虛為實、化遠為近、化靜為動,調動學生的學習興趣,激發學生學習的主動性和積極性。如學生對滑坡、泥石流比較陌生,課堂教學中,教師可以結合課件給學生講解泥石流的危害性:堵塞江河,摧毀城鎮,破壞道路,對人民的生命財產、生產活動及環境造成很大的危害。并引導學生分析泥石流產生的原因:一是山區暴雨多發;二是人類對植被的破壞,使地表徑流的流量流速加大,其中人為原因是泥石流日趨頻繁的重要原因。這樣通過教學手段的創新,使課堂教學在深度和廣度上都大為擴展,既拓展了學生的思維能力,又增強了環境教育的效果。
五、走出課堂,開展豐富多彩的環境保護活動。
關鍵詞:高中地理;有效教學;現狀;策略
中圖分類號:G633.55 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2013)21-0036
課堂是學生學習的主陣地,是學生獲取信息、提高多種能力和養成一定思想觀念的主渠道,課堂教學是教學的基本形式。而教學的關鍵在于課堂教學的效率,課堂教學的有效性直接影響教學質量的高低。高中地理課堂教學是學校實施素質教育培養人才的重要渠道。在教學實踐中,由于受升學考試的壓力和傳統教育教學理念的影響,目前高中地理課堂教學效率還普遍較低。而新課程改革的核心理念是“一切為了學生,以學生的發展為本”,其具體目標就是要改變過去強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現象,倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手的學風,培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。這就要求教師的教學要幫助每一個學生進行有效地學習,使每一個學生得到充分發展。所謂課堂教學的有效性,是指通過課堂教學活動,使學生在學業上有收獲,有提高,有進步。然而在目前的高中地理教學中,由于受諸多因素的影響,課堂教學的有效性還得不到保證。因此,要實現用最少的時間使學生獲得最大的進步與發展,使課堂教學效益最大化就成了地理教學的當務之急。
一、高中地理課堂教學的現狀
現在很多學校的教學條件都正在不斷地改善,有了多媒體教學設備,教學手段不斷豐富,但地理課堂的效率卻沒有得到相應的提高,究其原因,主要有以下兩個方面:
1. 教師備課不充分。地理學科的教學內容比較多,盡管也是高考科目,可學校安排的課時相對來說還是比較少的,所以很多教師覺得時間緊,壓力大,備課的時候就打算以講為主,通常只備教材不備學生。課堂上講授完了,就感覺到放心了,而實際上學生掌握的知識很少,時間一長,學生跟不上教師的講課思路,教學效果自然就跟不上了。
2. 教學方法不符合學情。隨著新課改的實施,以往“滿堂灌”的教學方式基本杜絕,但另一種極端的教學方式“滿堂問”也隨之出現了。實踐證明,“滿堂問”這種教學方式效果也不好,學生該有的濃厚的學習興趣沒形成,該有的良好的學習習慣沒養成,該掌握的知識始終不能很好地掌握,事實上,這也是一種被動地學習,不符合新課改的教學理念。
二、構建有效課堂的途徑
1. 明確教學目的和任務。高中地理教學是以引導學生關注全球問題以及我國改革開放和現代化建設中的重大地理問題,弘揚科學精神和人文精神,培養學生創新意識和實踐能力,增強社會責任感,強化人口、資源、環境、社會相互協調的可持續發展觀念為宗旨的。因此,要想組織好一堂地理課,教師就要根據教學大綱、教材和學生的實際情況,明確教學目的和任務,明確哪些內容應該理解,哪些內容應該掌握。只有在準確理解與把握教學目標的前提下,才能提高課堂教學的有效性。例如,高中地理大氣環流部分的教學,要理解新課程理念,著眼于大氣環流與地理環境的相互影響,而不是將大氣自然的物理學原理作為教學重點。教學目標的表述已經從“掌握三圈環流的形成”轉變為“給出三圈環流示意圖,說出圖中三圈環流的名稱,標出氣流運動方向并說明其成因”,使教學目標更具體,更清晰,更貼近學生實際。這樣,降低了不必要的難度,而且有了示意圖作為載體,就可以用學生已有的舊知識來說明新知識的地理成因。
2. 充分發揮學生主體作用。新課標旨在從根本上改變學生原有的單純接受式的學習方式,根據學生的心理發展規律,充分調動、發揮學生在課堂教學中的主體性地位。新課標還強調,教師是學生學習的合作者、引導者和參與者,教師應當幫助學生制定適當的學習目標,并確認和協調達到目標的最佳途徑;指導學生形成良好的學習習慣,掌握學習策略;創設豐富的教學環境,激發學生的學習動機,培養學生的學習興趣;為學生提供各種便利,為學生的學習服務;建立一個接納的、支持性的、寬容的課堂氣氛等。這些都需要教師優化教學過程中的每一個環節,設計一些學生感興趣的思考題或與教學內容密切相關的課堂活動,組織學生討論、辯論。如講到全球環境問題之一――溫室效應時,筆者首先給學生提供閱讀材料:“溫室效應淺析”,讓學生思考:為什么會產生溫室效應?接著,請學生觀看有關“溫室效應影響”的視頻,并討論總結出溫室效應的主要影響。最后,觀看“關于溫室效應發展”的教學錄像片,結合已有背景知識思考并討論:人為因素對溫室效應的影響有多大,各種溫室氣體的主要來源與我們目前的生產生活方式之間有何聯系。這樣一步步地對學生加以引導,使學生的思維更加活躍,探索熱情更加高漲。
3. 激發學生學習興趣。興趣是最好的老師。因此,若能在高中地理課堂教學中激發學生學習地理的興趣,必然會收到良好的課堂教學效果。激發學生的學習興趣需要教師在課前精心設計一些有趣的教學環節,例如:學習天氣系統時,可引用臺風對我們日常生活的影響;在水循環知識的學習中,可讓學生先思考“黃河之水天上來,奔流到海不復還”是否有科學性錯誤;在分析垂直地帶性變化規律時,可引用“人間四月芳菲盡,山寺桃花始盛開”來引導學生思考。通過這些的合理引導,能很好地激發學生的探究欲望,進而提高地理課堂教學的有效性。
4. 教學方法多樣化。教無定法,每種教學方法都有其適應性和局限性。因此,教師要根據具體情況,如教學內容的難易程度、學生已有知識的狀況、學生的自學能力、備用教學媒體等客觀現狀,選擇一種或者多種適合課堂教學的方法,優化整合,便于學生更好地開展學習活動。如在《工業區位因素與工業地域聯系》一節的教學中,筆者采用“案例探究法”,例舉當地學生都比較熟悉的某一工廠來探究影響工業的區位因素;而針對“工業與環境”部分的教學,可采用“辯論法”:經過小組分析,推薦代表分別擔任“環保局長”、“工廠負責人”、“當地居民”進行辯論;也可直接帶領學生去工廠實地考察,了解工業對環境的影響。總之,教授不同的內容可變換采用不同的教學方法(發現法,探究法,研究法,自學法,討論法,讀書指導法,講授法,角色互換法等),讓教學動靜結合,富有節奏,充滿變化,在教法變化中讓學生動腦、動口、動耳、動手,不斷刺激不同的興奮中心,提高地理課堂教學的有效性。
5. 加強課堂教學反思。教學反思被認為是教師專業發展和自我成長的核心因素,有效課堂教學的教師必定是反思型教師,所以新課程非常注重教師教學反思這一環節。針對教學中的行為以及由此產生的結果進行審視和分析,教學反思能使教師不斷地更新教學觀念,改善教學行為,提升教學水平。一名教師,只有不斷地反思自己的日常教學行為,持續地追問“什么樣的教學才是有效的?”、“我的教學有效嗎?”、“有沒有比自己的教學更有效的教學?”這樣的教師才會不斷成長,在教學實踐中不斷獲得經驗,然后運用于教學,取得良好的教學效果。
我國能源環境與世界能源問題相比更為嚴峻,一方面我國人均能源可采儲量遠遠低于世界平均水平,而且能源消耗巨大。以建筑能耗為例,建筑能耗大體占到全國總能耗的30%—40%,是發達國家的2—3倍以上。我國人均耕地只占世界的1/3,而實心粘土磚每年毀田達12萬畝;我國水資源僅為世界人均占有量的1/4,而衛生潔具耗水量高出發達國家30%以上,污水回水率僅為發達國家的25%;鋼材、水泥等物耗水平也要比發達國家高出10%—30%。
國務院發展研究中心所作的一份研究報告認為,現階段隨著國民經濟的持續發展和城鄉建設的加快,我國住宅建設日益擴大。據推測,到2015年,城鎮50%以上的建筑將是21世紀內建造的。因此,有效的降低建筑業的能源資源消耗,減少建筑行業造成的環境污染,將對整個社會可持續發展起著至關重要的作用。
2環境污染狀況
2.1溫室效應
目前已發現有30多種氣體能夠引起溫室效應,其中較為主要的有CO2,CH4,O3,CO,N2O、水蒸氣、二氯乙烷、四氯化碳及氟氯烷等。溫室效應引發全球變暖所帶來的影響和危害主要有幾個方面:海平面上升;全球降雨不均衡,有的地區發生洪澇、有些地區發生干旱;影響大氣環流,出現異常天氣情況,造成農作物歉收;快速的氣候變化造成大量物種的滅絕,對生物產生多樣化影響;全球變暖造成生態系統和環境的變化,引起傳染病的流行,危害人類健康。
2.2臭氧層破環
臭氧層能有效地阻止大部分有害紫外光通過,而讓可見光通過并達到地球表面,為各種生物的生存提供必要的太陽能。而當前人類的活動正在使臭氧層遭到幾乎毀滅性的破壞,人工合成的含有氯、氟的一些物質,尤其以氟利昂和哈龍,對臭氧層的破壞最大。臭氧層遭到破壞會帶來嚴重的后果,主要在以下幾個方面:使人體免疫機能下降,增加患皮膚癌、白內障的概率;過量的陽光造成農作物減產,森林的退化;海洋生態系統遭到破環;加劇溫室效應和全球變暖。
2.3酸雨
酸雨是指pH<5.6的降水,是大氣環境質量綜合因素的客觀反映。對酸雨形成起主要作用的Sox和Nox均來自于天然源和人工源,尤其以煤炭和石油燃燒過程中釋放的二氧化碳,礦物燃料中含氮物質燃燒時產生氮氧化物,以及汽車、飛機的尾氣,都產生Nox。
酸雨對農業的影響主要造成土壤酸化,肥力降低;酸雨會造成水體酸化,破壞水生生態系統;酸雨還會造成植物黃葉并脫落,森林成片衰亡;同時,酸雨會危害人體健康,誘發癌癥、老年癡呆等疾病,使人患動脈硬化、心梗、肺水腫的概率大大提高。
3建筑產業對環境的影響和破壞
建筑環境是人類活動對資源影響的一個非常明顯的例子。世界1/6凈水供應給建筑,建筑消耗掉1/4的木材,消耗掉2/5的材料與能量。全球的建筑相關產業消耗了地球能源的50%,水資源的50%,原材料的40%,同時產生了42%的溫室氣體,50%的水污染,48%固體廢棄物,50%的氟氯化合物,同時建筑結構也影響水域、空氣質量以及社會群體的結構等較大的范圍。
4建筑維護結構的節能
4.1墻體的設計
外墻傳熱在建筑物總體傳熱中所占的比例最大,當前我國大多采用保溫節能墻體,分為三類:外墻外保溫、外墻內保溫、中空加芯復合墻體。
其中外保溫具有適用范圍廣、保護主體結構延長建筑壽命、減少熱橋、擴大使用面積等特點,外保溫技術的運用推廣得到了很大發展,較為成熟的外保溫技術有:EPS薄抹灰外墻外保溫系統、膠粉EPS顆粒保溫漿料外墻外保溫系統、EPS板現澆混凝土外墻外保溫系統、EPS鋼絲網架板現澆混凝土外墻外保溫系統、機械固定EPS鋼絲網架板外墻外保溫系統。
4.2門窗的設計
節能門窗要有良好的隔熱保溫性能,夏季能阻止熱量進入室內,冬季能阻斷室內熱量傳出室外。目前具有較好效果的節能門窗主要有:塑料門窗、鋁木復合門窗、玻璃鋼門窗,以及采用發展注膠段熱冷橋技術。
5建筑供熱系統的節能(以居住建筑為例)
建筑節能包括了兩個系統工程,即建筑本身工程節能,和建筑供能系統的節能。而現在許多的“節能建筑”只是圍護結構熱工性能滿足規范節能設計要求,而并不能稱其為節能建筑。
建筑不僅應具有良好的圍護結構熱工性能,還要有優化的供能系統,兩者結合組成一個有機系統工程,這個系統能有效運行的關鍵在于供能可調性。例如在集中供熱住宅中,實行供熱熱量計量,用戶根據自己需要調控室溫;在有,可在建筑中設置太陽能利用裝置,冬季當室內太陽得熱能補充室溫時,室內可調供熱系統就能減少對常規熱源的使用。
6能源的綜合利用和新能源的開發
6.1太陽能的利用
太陽能作為一種可持續利用的清潔能源,被認為是21世紀以后人類可期待的、最有希望的能源,并得到了國際社會的普遍重視。太陽能熱利用的兩個主要方面在于太陽能熱水器與太陽能建筑。
6.2地熱的綜合利用
(1)空氣源熱泵是在供熱工況下將室外空氣作為低溫熱源,從室外空氣中吸收熱量,經熱泵提高溫度送入室內供暖。空氣源熱泵系統簡單,初投資較低。空氣源熱泵的主要缺點是在夏季高溫和冬季寒冷天氣時熱泵的效率大大降低,其不適用于寒冷地區,在冬季氣候較溫和的地區,已得到相當廣泛的應用。
(2)地源熱泵系統是利用較深地層中未受干擾常年保持的恒溫,其遠高于冬季的室外溫度,又低于夏季的室外溫度,可以克服空氣源熱泵的技術障礙,且效率大大提高。在地源熱泵系統中,冬季通過熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑供熱,同時使大地中的溫度降低,儲存了冷量,可供夏季使用;夏季通過熱泵把建筑中的熱量傳輸給大地,對建筑物降溫,同時在大地中蓄存熱量以供冬季使用。
(3)地表水熱泵系統是在靠近江河湖海等大量自然水體的地方,利用這些自然水體作為熱泵的低溫熱源而設計的一種空調熱泵的形型式。但是,這種地表水熱泵系統也受到自然條件的限制,同時這種熱泵的換熱對水體中生態環境也會造成一定程度的影響。
(4)地下耦合熱泵系統是利用地下巖土中熱量的閉路循環的地源熱泵系統。它通過循環液(水或以水為主要成分的防凍液)在封閉的地下埋管中的流動,實現系統與大地之間的傳熱。在冬季供熱過程中,流體從地下收集熱量,再通過系統把熱量帶到室內;夏季制冷時逆向運行,即從室內帶走熱量,再通過系統將熱量送到地下巖土中。地下耦合熱泵系統保持了地下水熱泵利用大地作為冷熱源的優點,同時又不需要抽取地下水作為傳熱的介質,是一種可持續發展的建筑節能新技術。
【關鍵詞】 碳排放 信息化 應用
一、碳排放的現狀分析
1、什么是碳排放
因為溫室氣體排放的氣體主要是二氧化碳,因此常用碳排放來指代溫室氣體。
碳排放強度:從微觀角度分析,某一行業的碳排放強度是指單位生產總值所產生的二氧化碳排放量,是衡量低碳化發展的重要指標。根據碳排放強度的定義,碳排放強度等于CO2排放量除以行業的經濟總值。
2、對環境造成的影響
由于溫室效應日趨嚴重,現如今的全球變暖問題已越來越吸引全世界的注目,而溫室效應主要是由于人類社會工業化活動所產生的溫室氣體而導致的。2007年中國溫室氣體排放量排列世界第一,甚至超過了美國。近年來的碳排放增長有百分之六十多來自中國。據美國能源情報署(EIA)的統計數據,2010年中國能耗為112.914×1015千焦,CO2排放為8.38144×109噸,其中工業能耗占比為71.3;我國已成為能源消耗和碳排放雙料世界第一,而且工業能耗占比過大。
因此,減少碳排放對于現代中國經濟發展有著不可忽略的重要性,而要想低碳化發展經濟,達到經濟的可持續發展,我們要將碳排放數據信息化當做重點發展方向。
二、如何實現碳排放數據的信息化
碳排放數據的信息化是指通過對信息技術的應用,研究分析并利用碳排放數據的信息資源,從而降低碳排放,提升企業能源使用效率,并生成滿足內部和外部監管方的關于環境和能源合規性報告。如圖1、圖2可看出,碳排放信息管理系統包括數據的采集、統計、分析、評價、預測,來實現碳排放管理、能源管理、環境管理以社會責任管理,最終實現企業的可持續發展。
1、數據采集模塊
采用設備自動采集、人工輸入等多種方式采集碳排放數據,導入數據,對系統進行初始化。
現在國家和全球的碳排放主要由國際機構依據政府間氣候變化專門委員會(IPCC)方法和能源統計數據進行估算。
2、碳排放數據查詢統計分析
分析碳排放數據查詢:可生成包括能源消耗數據匯總表,各行業、地區能源利用狀況以及各企業能耗分類情況列表等表。
碳排放數據統計:統計并分析碳排放情況,以日或月為單位,將煤耗、電耗、油耗、氣耗、水耗制作為曲線圖,分析走勢,歸納總結。
數據查詢統計分析主要項目:企業能耗總體情況、企業能源消耗單項指標、企業單位產品能耗情況、企業產值能耗情況、企業水資源消耗情況、企業廢棄物排放情況、企業節能狀況、能源消費品種構成、能源消費行業構成、能源消費分品種行業構成、產業能源消費結構。
3、單位碳排放水平識別
根據企業上報數據,以國家、省市的限額、能耗標準為指標水平線,利用信息化技術,對其進行能耗水平識別。
4、碳排放趨勢預測與預警
企業碳源指標:統計及分析企業的碳源消耗各項指標,按照碳源數據統計數目。
碳排放趨勢預測:統計各時期碳排放規律和近期碳排放狀況后,對重點行業、企業的碳排放趨勢進行分析。
企業碳排放超標預警:以各城市的碳排放城市指標為基礎,綜合評價和分析單位碳排放情況,對超標狀況進行分級預警提示、記錄及報告。
5、專家咨詢與決策支持
結合每個企業上報的碳排放周期數據進行評價,對比并分析數據后,得出可以改進的部分,從而提出關于節能減排等措施。
其他模塊主要包括:系統用戶管理、系統權限管理、系統日志管理、系統備份恢復管理等系統平臺總統控制單元。
碳排放數據信息系統由于數據的采用是用實地調研,所以具有可信度,而其根據的標準和方法學又符合行業規范和國際慣例,所以能較好地與國際接軌。國內企業一直缺乏碳核查相關知識以及經驗,而碳排放數據信息系統可以大大降低人工核查成本,因此此信息系統彌補了在該行業的不足。
三、碳排放數據的信息化的意義
信息化對低碳經濟的發展可以起到巨大的促進作用,主要體現在以下幾點:
1、碳排放數據的信息化可以產生巨大的碳減排效應,促進各行業碳排放減量。
由于碳排放數據庫具有排放趨勢預測及預警作用,可綜合評價和分析單位碳排放情況,對超標情況科進行分級預警提示并記錄,因此可以提醒各行業是否超排,從而達到較好的碳減排效益。而其數據庫具有的專家咨詢與決策支持功能,對企業的碳源提出改進意見,讓企業主動做到合理的節能減排。
2、碳排放數據成功建立數據庫可提供科技支撐。
目前“中國碳排放數據庫”已基本建成,這種基于實測數據研發的各類數據庫能被國際社會所承認。中國碳排放數據庫的成功建成提供一個詳細的碳排放技術參數,為碳減排、碳交易和國際氣候變化的談判等提供科技支撐。英國東安格利亞大學教授關大博認為,中國碳排放數據庫不僅對中國有意義,對廣大發展中國家也有示范效應――因為印度等發展中國家的主要能源分配與國內相似,因此中國碳排放數據庫也可以被他們當做范本。
3、建立碳數據庫有助于加速全國統一碳市場的形成
碳數據庫可規范并激勵機構、組織與個人的節能減排行為。建立碳數據庫不僅可加速統一碳市場,給人民幣國際化戰略奠定基礎,還有助于實現多年后中國碳排放值到達頂峰的目標。
四、結語
碳排放數據的信息化及應用可幫助企業在能源、環境和碳排放等方面進行科學、正確、全面、細致的管理和分析,提升企業能源使用效率,從而最終達成企業的低碳化可持續發展。我國的低碳經濟發展尚處于初級階段,而信息化已經成為現代社會經濟的可持續發展的重要力量,研究信息化對低碳化發展的影響,有利于實現低碳化的可持續發展。因此,本文從信息化角度出發,對碳排放數據的信息化及應用進行分析,力圖為我國的低碳化發展提供可參考的視角和借鑒。
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[關鍵詞] 中學化學教學 環境保護意識 培育
隨著社會的不斷發展,環境問題已經很嚴峻地擺在人們面前,環境保護越來越受到重視,環保意識已經成為當代人類文化素質的重要組成部分,并成為衡量一個人,一個國家乃至一個民族的文明程度的重要標準。
目前,我國的環境狀況不容樂觀,大氣污染、水污染已經給人們的生產、生活帶來嚴重的影響。曾經碧波蕩漾的湖泊成了臭水溝,魚蝦嬉戲的河流已難見它們的蹤影,黃河斷流、長江洪水,北方的沙塵暴等,其后果是觸目驚心的。因此,提高民族的環境意識,成為刻不容緩的問題。中學生是未來的建設者和接班人,是未來國家、民族的棟梁,正處于世界觀、人生觀形成的關鍵階段。因此,怎樣培養中學生的環境意識,保護我們賴以生存的環境,已成為中學教師義不容辭的職責。而化學學科的特點,決定了它在環境教育中的特殊地位,那么化學教育應怎樣滲透環保教育?
1 結合教材,滲透環保教育
中學化學教材中,有關環保的知識很多,許多污染物的成分、特性、形成過程,對人類生產、生活的危害以及如何防治等,都與化學教學內容有密切的聯系。因此,教師應在進行化學知識教學過程中,適當穿插這些內容,舉出一些實例,使學生產生學習興趣,明白做好環保的重要性。
1.1 高中化學第一冊內容中,有關“氧及其化合物”的知識學習后,可重點介紹“臭氧層空洞”、“光化學煙霧”
主要污染物:氮的氧化物NOx、硫的氧化物SOx以及作為冰箱致冷劑的“氟氯烴”等。它們來源于含硫、氮燃料的燃燒,化工生產中廢物的任意排放。氟氯烴來自于致冷劑的大量使用。氮的氧化物及氟氯烴分解產生的氯原子,在自氧的分解中起了催化劑作用,加速了臭氧的分解,使臭氧層中臭氧減少,從而形成了“臭氧層空洞”。而氮、硫的氧化物在人類生活的空氣中達到一定濃度時,經過光化學反應便形成“光化學煙霧”。
案例:1943年,美國洛杉磯市發生了世界上最早的光化學煙霧事件,此后,在北美、日本、澳大利亞和歐洲部分地區也先后出現這種煙霧。經過反復的調查研究,直到1958年才發現,這一事件是由于洛杉磯市擁有的250萬輛汽車排氣污染造成的。這些汽車每天消耗約1600噸汽油,向大氣排放1000多噸碳氫化合物和400噸氮氧化物,這些氣體受陽光作用,釀成了危害人類的光化學煙霧事件。目前,由于我國內地汽車油耗量高,污染控制水平低,使得汽車污染日益嚴重。部分大城市臭氧濃度嚴重超標,已具有發生光化學煙霧污染的潛在危險。
地球上空離地面25km~50km處存在著一層含臭氧90%左右的臭氧層,太陽輻射的光經過臭氧層時,其波長為200~300μm范圍的,對地球上的生命有害的紫外線大部分被吸收,從而保護了地球上生命的存在和延續。臭氧層“空洞”的出現,使太陽輻射的紫外線穿過“空洞”直射到地球,從而禍及寰球生靈。近幾年來人類癌癥、眼科疾病、皮膚病及一些無名病不斷發生,一些植物不明原因的枯死,其中一個重要的因素便是紫外線輻射。
措施:調整能源結構,限制超高速飛機的飛行是非常重要的,超高速飛機的飛行高度在20km以上,它排放的氮、硫的氧化物對臭氧層的破壞尤為嚴重。氟氯代烷是致冷劑的主要成份,限制使用氟氯代烷,尋找新的無污染的致冷劑,是當今制冷工業發展的方向。據報道,新型的無鹵制冷劑已經合成,并開始用于工業生產。
1.2 高一課本《硫和硫的化合物》這一章,可以介紹酸雨的有關知識
酸雨的主要成份:硫酸H2SO4、硝酸HNO3、有機酸等。
酸雨的形成:化石燃料的燃燒、含硫礦石的燃燒,硫酸、紙漿生產等產生的廢氣,含有大量的二氧化硫,它們和氮的氧化物隨雨水降下即為酸雨,能直接破壞農作物、森林和草原,使土壤酸性增強。酸雨可使河流、湖泊酸化,影響魚的繁殖和生育,還會加速建筑物、橋梁、電信電纜的腐蝕,我國農業遭受酸雨危害每年損失達15億元。
結合二氧化硫和氮的氧化物的回收處理,可向學生提出一些問題,如生產和實驗過程中產生的SO2、H2S、NO2、NO等廢氣為了不使其擴散到空氣中去,應用什么方法進行回收?組織學生討論并歸納:酸性物質應用堿液吸收,堿性物質用酸液吸收,有毒物質如H2S可轉化為沉淀或可溶物(H2S通入CuSO4)溶液,轉化為CuS沉淀。并根據具體情況,講解如何避免SO2氣體中毒,減少SO2氣體排放。
措施:①減少污染源,采用低硫的煤,或者對含硫燃料進行加工脫硫;②開辟新能源,如太陽能、原子能的開發利用;③優化產業結構,對工業廢氣進行綜合處理,提高回收利用率,化害為利。
1.3 在講到碳族元素這一章,應向學生介紹有關溫室效應的形成及其危害
產生溫室效應的氣體,我們稱為溫室氣體。引起溫室效應的氣體主要是二氧化碳,以及甲烷、氮的氧化物、氟氯代烷等。增長速度最快的是氟氯代烷。
形成:由于人類對能源的消耗急劇增加,森林遭到破壞,大氣中CO2濃度升高,CO2含量增高,能阻礙地面反射回高空的紅外輻射,就像給地球罩上一層保溫膜,使地球表面氣溫升高,產生溫室效應。近百年來,全球溫度升高大約0.6℃,全球變暖可導致兩極冰川融化,海平面升高,淹沒許多城市,世界上大約1/3人口生活在沿海岸線60公里范圍內,海平面升高無疑是對人類的巨大威脅,由于氣溫升高,氣候變得干旱,農業區退化成草原、干旱區變得更干旱,土地沙漠化,使農業減產,引起沙塵暴等。學習到這里,可以讓學生思考CO2氣體產生的原理,提出采取何種措施防止溫室效應。
措施:在此基礎上,歸納出節約能源,減少用煤、石油等燃料,利用太陽能、風能、地熱等,并教育學生要愛護樹木,積極參加植樹造林活動,嚴禁損害樹木,破壞植被。
當然,環境污染還包括水污染、重金屬污染等。在初、高中教材中都涉及到,要給學生講清其形成過程及危害,從而提高學生對環境污染的重視程度。
2 結合化學實驗,進行環保教育
化學是一門以實驗為基礎的科學,在化學實驗教學中,也應重視環保教育,培養學生保護環境“從我做起”的觀念,以促使學生知、情、意、行統一協調發展。化學實驗,特別是制備硫化氫,二氧化硫,氯氣等氣體,及銅與硝酸、濃硫酸的反應實驗等,往往毒化教室、實驗室的空氣,直接影響師生健康。我們則可將制備過程中多余的氣體或反應過程中產生的有毒氣體,通過導管再經過一個倒掛漏斗,進入相應的吸收液(如多余的Cl2通入堿液吸收)。將有害氣體盡可能作化學處理,以消除或減少有害氣體的排放。在進行化學實驗時,不斷改進化學實驗(如用實驗方法鑒別濃HNO3,稀HNO3時,銅片改用銅絲,不需反應時,只要抽出銅絲,反應即停止),盡可能采用微型化學實驗(如在進行氯離子的檢驗,碘升華實驗時),這樣不僅節約了藥品,同時減少廢液、廢渣和有害氣體的產生,實驗后的廢液、廢渣盡可能回收利用(如銀鏡反應的廢液的回收利用),若不能回收利用的,則應倒在規定的地方,以便清理。在實驗過程中,注重環保問題,不僅可以大大減少環境污染,而且能使學生經常受到直觀的環境保護教育。
3 結合課外活動,加強環保教育
一方面,組織學生走出校園,調查身邊的污染問題,使學生親身體會到污染危害的嚴重性。如到工廠進行污水排放監測及污水處理情況,到河、湖測定水的污染程度。通過參觀調查,對一些污染問題提出解決方法。另一方面,教育學生在日常生活中,從自身做起,如節水、節電、收集廢電池,充分燃燒煤氣、液化氣,合理分類存放生活垃圾,不亂倒污水,堅決與污染環境行為做斗爭,保護好自己周圍的環境。
4 結合法律法規學習,增強學生環保意識
組織學生參加環保法律法規的宣傳,利用3月12日植樹節、5月31日世界無煙日、6月5日世界環境日等紀念日,取得當地環保、水保、森保等部門的支持,讓學生們在宣傳中了解有關法規常識,以提高學生在環境管理和環境文化方面的認識。
新的《化學教學大綱》明確指出:“在教學過程中要十分注意聯系實際,以使學生更好地掌握所學的知識和技能以及這些知識和技能在工農業生產、第三產業、科學技術和日常生活的應用。隨著科學技術的發展,聯系實際的教學內容應有所增加,可以充實包括環境保護、新能源、海洋、衛生保健食品等方面內容,但應限于有關的化學基礎知識范圍之內”。可見,環境化學基礎理論知識和原理的學習是十分重要的,并應著重于理論聯系實際和基礎知識面的擴展上。要以地球化學知識為基礎,生態系統中物質循環和能量流動為線索,講授空氣、水體、土壤、森林、植物與人類的關系,展示好的生態小環境和污染嚴重區的對比,簡明介紹當今世界關注的環境問題,以講座、競賽等形式讓學生提高認識,使學生深切地感到環境化學就在自己身邊。
總之,在化學教學中貫穿環境教育,是素質教育的重要組成部分,是教師應盡的職責,要讓學生明白環境保護要從現在做起,從我做起,愛護環境,自覺抵制環境污染,為人類創建一個美好的生產與生活環境。
參考文獻:
[1] 宋心琦. 全日制普通高級中學教科書(實驗修訂本•必修加選修)化學[M]. 北京:人民教育出版社, 2002.
[2] 中國科學院. 環境科學[M]. 北京: 中國大百科全書出版社, 1993.
哥本哈根――4萬美元補貼計劃,能否讓司機跟上電動汽車時代的腳步?丹麥正在研究建設充電站的妙法。
在最有應用前景的發明中,電動汽車正是典型的“哈姆雷特”――言語的巨人,行動的矮子;且在丹麥使用的電動汽車僅占少數。現在丹麥最大的動力研發公司正與硅谷方面正進行一項耗資1億美元的合作――致力于建成像加油站一樣,幾分鐘之內給車充電的配套網絡設施。
同時丹麥政府也從稅收中撥款,為每輛電動汽車補貼至少4萬美元,并且在哥本哈根提供免費車位。
但即使是丹麥這類最有環保意識的國家中,懷疑的聲音也依然存在,消費者們是否買賬還是個未知數。“為自己的愛車充電――對消費者們來說,是個心理障礙。”奧爾堡綜合大學教授Henrik Lund表示,“這很冒險。”
總部設在硅谷的Better Place公司,現在正為丹麥、以色列等國提供服務。目前它正在進行2個核心測試――電力發動機與蓄電池怎樣才能取代使用了1個多世紀的傳統汽油引擎。
這項實驗也超越丹麥國界,囊括了550萬人口的斯堪的納維亞國家。因為丹麥的計劃并不局限于僅僅“搬走內燃機”而已。
Better Place公司的合作者Dong Energy(丹麥最大的公益事業公司)正在改建電網,它也希望能用上已為國家提供了20%能源的風能。作為電力汽車的補充能源。
Better Place公司與丹麥電網系統的合作之后,電動汽車可以在夜間用電低峰期利用風能充電。給汽車充電也能充分利用公益事業公司的額外能源,且有助于電動交通工具中碳排放量的進一步研究。
“我們的風力利用率不錯。”Better Phce公司創始人、首席行政官Shai Agassi表示,“但如果有大堆電池有待充電,就會產生供不應求的狀況。”
丹麥人在他們召開哥本哈根氣候變化大會的時候,就很推崇他們的“電動汽車計劃”,欲與與會各國達成一致以對抗全球溫室效應。“我們希望自己的國家能夠成為電動汽車、混合動力車及其他新科技的測試實驗基地。”丹麥交通部長Lars Barfoed說,“作為氣候峰會的主辦方。我們更有責任感,也更想讓世界看看我們能做什么。”
因為歷史上汽油、柴油汽車的溫室效應作用,知名企業家、軟件巨頭SAP公司的前首席執行官Agassi將公司大打道德牌。但迄今為止,結果卻僅有“言語上的貢獻”。
2009年1月,Agassi承諾,到了2010年丹麥將會有10萬個充電網點遍布公路。但期限將至。沒有Beccer Place關聯公司的汽車投入使用。且建好的充電點只有55個。
根據Beccer Place公司的說法,2011年將是他們的“處女秀”,氣候峰會中這家公司也對電動汽車做了公路測試。除了充電點,Better Place公司也需要比充汽油更快的自動化電池更換技術、及相關充電網點支持。
由于電池的最大行駛距離只有100英里,電池轉換站必不可少。充電要花去5個小時,所以在途中直接更換電池可以大大增加行駛距離及方便性。
消費者們必須向汽車公司買電動汽車,向BetterPlace公司買電池,為驅車幾英里付費――長途行車有賴于當地充電站和電池轉換站的多寡。
但即便是Better Place的當地支持者,也擔心耗資1百萬美元建立電池轉換站是否現實?畢竟電池轉換站存儲那么多不同廠商的蓄電池難度很大。
“我對這種基礎設施建設表示懷疑。”哥本哈根科技與環境局長說,“如果電動汽車廠商各行其道、沒有形成行業標準。就難以執行。”
迄今為止,只有一家制造商――雷諾-日產聯盟同意與Agassi的電池轉換站合作,與更多的汽車廠商合作變得逐漸棘手起來。混合動力車的領軍者豐田公司,其歐洲部資深副總Graham Srnith時外宣稱:“與Better Place合作對我們沒有任何好處。”
丹麥交通部長Bafloed表示,如果和雷諾的合作會有一個好的開始,那么與其他公司的合作怎樣?競爭會導向何方?
Agassi表示,公司不愿意與他們合作并不是個大障礙,同時他也對該計劃的指責進行反擊。“每一種產業的主流觀點都會說‘永不改變’。”他說,“主機供應商甚至說人們不再需要個人電腦。”
丹麥Better Place公司的首席執行官,曾任微軟前主管的Jena Moberg也承認這項工作的挑戰性。理論歸理論,迄今僅有少數基礎設施就位。“我相信汽車制造商希冀電動交通工具的量產――這只是時間問題。”Moberg也表示,“存儲不同種類電池是一項挑戰,但我們可以用設計巧妙的電池轉換站來解決這個問題。”
“我們也為2011年的雷諾做好了準備。”他補充道。
對丹麥而言,電動汽車的最大優勢來自可能是寬松的稅收政策。丹麥對購置普通新車征收200%的懲罰性稅,因此在丹麥需要花6萬美元買的新車,在美國只需2萬美元。再過25年,電動汽車就可以免除現行的新車購置稅,但如今丹麥已注冊的電動汽車數目有限。還只有497輛。
【關鍵詞】幕墻設計;方法;研究
1.當前玻璃幕墻設計存在的問題
幕墻設計與施工一體化機制,不利于幕墻工程建設與幕墻技術的進步。幕墻設計依附于施工單位依賴于施工單位,設計為施工服務設計為施工“讓路” 已是不爭的事實,幕墻工程的質量安全在目前沒有專業幕墻監理的前況下讓人堪憂。幕墻招標過程中, 殘酷的市場競爭與低價的市場取向往往使技術含量最低的幕墻產品占盡優勢,幕墻新技術新產品的應用與開發失去了應有的動力。建議相關部門制定相關法規,對相當規模的幕墻工程采用專項設計、專項監理。幕墻招標時采取設計與施工分開招標的方式, 由幕墻設計中標單位與建筑設計單位配合完成幕墻的設計工作并對幕墻技術負責,并規定設計中標單位不得參與施工投標,以利于施工招標的公正性。適時制定相關法規,促進幕墻設計與施工的分離。幕墻設計限于結構與構造設計,缺少對建筑設計的理解與貫徹。建筑設計由原來的“適用、經濟、美觀”的基本要求發展到“安全、綠色、可持續發展”的更高級的要求,對幕墻設計的認識發展也應從“制作圖設計”“幕墻結構設計”發展到“建筑幕墻設計”。即幕墻設計應有整個建筑的大局觀念。幕墻設計需將建筑外觀、建筑功能、建筑效能有效地聯系起來。這一問題,是幕墻設計水平的問題,對幕墻設計師提出了更高的要求, 需要大家不懈的努力去提高。
2.國內外玻璃幕墻設計發展現狀
圖表設計法圖表設計法是指根據風壓(或體型系數, 風速)及玻璃面積, 直接由設計圖表查出某一類玻璃厚度的設計方法; 而這些設計圖表是根據實踐經驗和玻璃在側壓作用下的破壞實驗綜合制定的。美國和英國幾家著名的玻璃公司都各自提出了本公司的玻璃設計圖表。美國建筑法,澳大利亞建筑法規閉和加拿大建筑規范也都采用了簡單方便的圖表設計法。
最大應力理論設計法以薄板的大變形理論應力分析(在均布的, 靜壓力作用下)為依據假定玻璃表面任何一處達到極限拉應力時即達破壞, 依據這一理論的設計方法稱為最大應力理論設計法。PPG公司利用有限元的分析結果1979年推出了以最大應力理論為基礎的玻璃設計圖表,其結果與上述以往的圖表有較大的不同, 但未被美國建筑法規所采納利用有限差分法對大變形薄板玻璃在均布側向靜壓力作用下的應力進行了分析, 取得了較大的進展, 已能利用電算快速運算并經實驗論證,可適用于密封條或無密封條; 有襯墊或無襯墊的簡支和彈性支承的單層和多層矩形和圓形平板玻璃。
3.玻璃幕墻節能設計的發展方向
利用遮陽系統與幕墻相結合的方式來進行節能。2010年3月,德國弗勞恩霍夫研究所對兩種建筑物表面設計做了比較:“具有外遮陽設置的建筑物一次能源消耗比安裝了隔熱玻璃的建筑物少40%,從而大幅度降低了能耗。”所謂遮陽系統,即俗稱的百葉窗,但又與家用的普通百葉有所不同,首先它的材質為釉面烤漆工藝輥涂的鋁鎂合金,此外它由電機驅動,并與所匹配的控制系統及可探測室外氣象狀況的探測器進行聯動,通過陽光和溫度的變化來實現遮陽系統的完全自動化,減少了室內冷熱負載和人造光的能耗,從而實現了樓宇最優化的采光和節能效果。方面實現節能通過計算發現,無論是遮陽系統與雙層通道幕墻(下文將提到)還是單層幕墻戶外安裝進行搭配使用時,整體幕墻系統的熱工性能均處于優良水平。
利用雙層通道幕墻產生的溫室效應進行節能雙層幕墻的應用在我國某些大型項目中已經存在,但并不十分廣泛。溫室效應在此處是指雙層幕墻結構形成的熱屏蔽。在冬季,雙層幕墻通道能阻止室內的熱量流向室外,夏季它能阻止室外的熱量流向室內,使室內處在較為穩定的熱環境下。雙層通道幕墻的溫室效應主要體現為三種形式:其一是在溫度較高的夏天,用戶將雙層幕墻通道中的進氣口和出氣口全部打開,在煙囪效應的作用下,空氣將在通道中上升。與此同時,處在運動過程中的空氣就會將熱量帶出通道,使得內層幕墻處于較低的溫度環境中,從而阻止了熱量由室外流入室內;其二是在低溫的冬季,用戶將雙層幕墻通道中的進氣口和出氣口全部關閉,通道中空氣不再運動處于靜止狀態,陽光照射下,通道中的空氣溫度將有很大的提升,這就使內層幕墻處于較高的溫度環境中,從而阻止了熱量由室內流出室外;其三是由于雙層幕墻的傳熱系數比單層幕墻的要低很多,這也一定程度上阻止了室內外環境熱量的交換。
4.玻璃幕墻的設計及其原則
4.1玻璃幕墻材料的選用
玻璃幕墻應選用符合國家和行業相關標準及有關節能和環保要求的玻璃幕墻材料。玻璃幕墻用材料應符合國家現行標準的有關規定及設計要求,尚無相應標準的材料應符合設計要求,并應有出廠合格證。幕墻常用材料主要分飾面材料、骨架材料、密封材料、五金件等。幕墻玻璃應選用安全玻璃,安全玻璃宜采用鋼化玻璃、夾層玻璃、夾絲玻璃、防火玻璃等,應符合《建筑用安全玻璃第3部分:夾層玻璃》GB15763.3―2009、《建筑用安全玻璃第2 部分:
鋼化玻璃》GB15763.2―2009、《中空玻璃》GB/T11944、《建筑用安全玻璃第1部分:防火玻璃》GB15763.1―2009的要求。玻璃的公稱厚度應經過強度和剛度驗算后確定,單片玻璃、中空玻璃的任一片玻璃厚度不宜小于6mm。
4.2幕墻骨架的選用
幕墻骨架采用鋼材或鋁合金型材。除不銹鋼及耐候鋼外,金屬材料和金屬零配件應進行無機富鋅涂料處理、表面熱浸鍍鋅處理或采取其他有效的防腐措施,鋁合金材料應進行粉末噴涂、表面陽極氧化、電泳涂漆或氟碳漆噴涂處理。鋼材表面應具有抗腐蝕能力,并采用避免雙金屬的接觸腐蝕。主要受力構件和連接件不宜采用壁厚小于4mm的鋼板、壁厚小于3mm鋼管、尺寸小于L45mm×4mm和L56mm×36mm×4mm的角鋼以及壁厚小于2mm的冷成型薄壁型鋼。鋁合金型材主要受力構件和連接件的要求應符合《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102中相應的規定。支承防火玻璃的金屬骨架不宜采用鋁型材,應采用鋼結構。防火試驗表明,鋁型材在高溫下會迅速熔化,會使玻璃失去支承而坍落,使防火墻、防火帶失效;而鋼型材可以維持相當長的時間不會軟化。
4.3幕墻密封材料的選用
隱框和半隱框的玻璃幕墻,其玻璃與型材的黏結必須采用中性硅酮結構密封膠;全玻璃幕墻和點支撐幕墻采用鍍膜玻璃時,不應采用酸性硅酮結構密封膠黏結。玻璃幕墻采用的密封材料必須在有效期內使用。
4.4玻璃幕墻五金件的選用
玻璃幕墻采用的五金配件、錨固件、連接件等材料的承載力、使用壽命應滿足國家相關標準和規范以及設計使用要求,除不銹鋼外,均應做防腐處理。
1材料與方法
1.1試驗設計試驗在江蘇省常熟市辛莊鎮蘇州市現代農業(水稻)示范區(31°33′N,120°37′E)進行,該區位于陽澄湖低洼湖蕩平原,屬亞熱帶濕潤性季風氣候,年平均氣溫為15.5℃,降水量為1042mm,日照2130h,太陽輻射4.94×105J?cm-2,無霜期242d,主要實行水稻-冬小麥兩熟種植制度。試驗開始于2007年11月冬小麥生長季,稻田土壤類型屬烏柵土,試驗前0~20cm耕層土壤有機質含量3.3%,全氮1.9g?kg-1,速效氮113.2mg?kg-1,速效磷7.1mg?kg-1,速效鉀101.4mg?kg-1,pH6.3,土壤容重1.2g?cm-3。試驗設秸稈還田(稻麥秸稈周年全量還田)和秸稈不還田(自然留茬,茬高約10cm)2個處理,3次重復,每小區面積為60(5m×12m)m2。小麥播種和水稻移栽前均采用旋耕(旋耕機旋地1遍,耕深10~12cm)翻地。麥季供試品種揚麥16號于2009年11月16日播種、2010年的6月3日收獲,播種量150kg?hm-2,各處理的施肥量和施肥方法相同,氮肥(尿素,含N46.4%)、磷肥(過磷酸鈣,含P2O512%)和鉀肥(氯化鉀,含K2O60%)用量分別為N210kg?hm-2、P2O590kg?hm-2、K2O90kg?hm-2,氮肥按基肥∶拔節肥∶孕穗肥=4∶3∶3施用,磷肥一次性基施,鉀肥作基肥和拔節肥施用,每次50%。基肥的施用時間為2009年11月16日,拔節肥和孕穗肥分別為2010年的3月4日和4月5日。供試水稻品種為雜交粳稻常優1號,2010年5月25日播種,6月13日機械插秧移栽(移栽規格為行距30cm、株距13.3cm,每穴3苗),11月16日收獲。氮肥、磷肥和鉀肥用量分別為N240kg?hm-2、P2O5120kg?hm-2、K2O120kg?hm-2,氮肥按基肥∶分蘗肥∶長粗肥∶穗肥=3∶3∶2∶2施用,磷肥一次性基施,鉀肥作基肥和長粗肥施用,每次50%,追肥分別于6月20日、7月16日、7月23日施用。水稻生長期間水分管理采用前期淺水(移栽至7月25日)、中期烤田(7月26日至8月9日)、后期干濕交替(8月10日至收獲前15d)的管理模式,其他田間管理措施同一般高產大田。
1.2CH4和N2O采集與分析于2009年11月至2010年11月冬小麥和水稻生長期間進行CH4和N2O排放的觀測。CH4和N2O氣體采用靜態箱法測定,靜態箱底橫截面積為0.25m2(0.5m×0.5m),采樣箱由PVC材質制成,采樣箱外部包有海綿和鋁箔紙,防止太陽照射導致箱內溫度變化過大。每小區固定采樣底座3個,底座上部有5cm深的凹槽,測定時加水密封,采樣箱內頂部裝有12V小風扇以充分混勻箱內氣體,箱體中部安裝抽氣孔,采樣時按0、10、20min的時間間隔用50mL注射器抽取箱內氣體,來回抽動3次以完全混勻氣體,抽出50mL保存于氣體采樣袋后迅速帶回實驗室分析。冬小麥生長季每周采氣1次(春節假日除外),水稻自移栽后第3d起每周采氣2次,烤田期間2d1次,抽穗后每周1次,采樣時間在上午8:00—10:00。CH4和N2O氣體濃度由經改裝的Agilent7890A氣相色譜測定,CH4檢測器為FID,檢測溫度300℃,柱溫60℃,載氣為99.999%高純氮氣,流速30mL?min-1;N2O檢測器為ECD,檢測溫度300℃,柱溫60℃,載氣為99.999%高純氬甲烷氣(95%氬氣+5%甲烷),流速40mL?min-1。氣體排放通量計算公式如下:式中:F為氣體排放通量(mg?m-2?h-1或μg?m-2?h-1);ρ為標準狀態下氣體的密度(kg?m-3);h是采樣箱的凈高度(m);dc/dt為單位時間內采樣箱內氣體的濃度變化率;273為氣態方程常數;T為采樣過程中采樣箱內的平均溫度(℃)。
1.3土壤樣品采集與分析供試土樣分別于2009年11月、2010年11月水稻收獲后采集,環刀法測定土壤容重。在田間按蛇形采樣法每小區隨機采集9點,采樣深度為0~20cm,土樣充分混勻后揀去植物殘根和石礫等,經風干、磨碎過篩,采用重鉻酸鉀外加熱法測定土壤有機碳含量。耕層土壤有機碳儲量(SOC)計算公式如下:SOC=conc×ρb×A×T[17-18]式中:conc為土壤有機碳含量(g?kg-1);ρb為土壤容重(g?cm-3);A為面積(hm2);T為土壤深度,本研究為0.2m。相應的,土壤碳固定(SOCS)計算公式為:SOCS=SOC2010年11月-SOC2009年11月
1.4農田凈增溫潛勢的計算全球增溫潛勢(GWP)是用于定量衡量不同溫室氣體對全球變暖的相對影響,本研究中,農田凈增溫潛勢以農田排放CH4和N2O的綜合增溫潛勢與土壤固碳減緩全球變暖貢獻的差值來表示[13]。在100a時間尺度上,單位質量CH4和N2O的GWP分別為CO2的25倍和298倍[1],農田凈增溫潛勢GWP(kgCO2-equivalent?hm-2)計算公式如下:GWP=25×CH4+298×N2O-SOCS×44/12試驗數據處理和作圖采用MicrosoftExcelforWindows2007完成,試驗結果均以每次測得的3次重復的平均值和標準差來表示,用SPSS11.5軟件進行統計分析。
2結果與分析
2.1秸稈還田對甲烷排放的影響兩種秸稈還田方式下小麥生長期間CH4排放通量的季節變化見圖1。可以看出,麥季的CH4排放通量較低,并且多次出現負值,秸稈不還田處理的CH4排放通量在-76.0~150μgCH4?m-2?h-1之間,秸稈還田處理的CH4排放通量在-50.3~154μgCH4?m-2?h-1之間,負值的出現可能是大氣擴散進入土壤的CH4被甲烷氧化菌還原的量大于土壤自身排放量。麥季CH4平均排放通量秸稈不還田處理大于秸稈還田處理,分別為20.0、16.6μgCH4?m-2?h-1(表1)。稻季CH4排放通量較高(圖2),水稻移栽后土壤處于淹水狀態,CH4排放通量不斷增加,兩個處理的CH4排放通量均呈先升高后降低的單峰排放趨勢,排放峰值出現在7月5日,秸稈不還田處理的CH4排放高峰為30.3mgCH4?m-2?h-1,秸稈還田處理為131mgCH4?m-2?h-1,烤田(7月26日—8月9日)后CH4排放通量始終維持較低水平直至水稻收獲。秸稈還田處理的稻季CH4平均排放通量為10.5mgCH4?m-2?h-1,明顯大于秸稈不還田處理的4.13mgCH4?m-2?h-1(表1)。從CH4累積排放量來看(表1),秸稈還田和不還田處理的CH4排放主要集中在稻季,累積排放量分別占周年排放總量的100%和99%。秸稈還田和不還田處理CH4麥季累積排放量分別為0.80、0.96kgCH4?hm-2,差異達顯著水平。兩個處理的CH4稻季累積排放量和周年排放總量存在極顯著差異,秸稈還田處理分別為394、394kgCH4?hm-2,秸稈不還田處理分別為155、156kgCH4?hm-2,秸稈還田比不還田增加CH4周年排放總量238kgCH4?hm-2,增排幅度為152%。