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結果 ①治療后, 化學治療組血清CD3+、CD4+、CD4+/CD8+與NK細胞水平明顯下降, 差異具有統計學意義 (P
【關鍵詞】 生物免疫療法;腹腔鏡;胃癌;根治術
胃癌是臨床常見的消化系統惡性腫瘤, 手術切除是胃癌的主要治療方式。與傳統的開腹胃癌根治術相比, 腹腔鏡胃癌根治術因其創傷小、不良反應少、術后恢復好等優點得到較廣泛的應用。為了避免術后腫瘤的復發與轉移、提高患者的術后生存率, 患者在手術治療后需進行輔助治療, 包括化學治療、放射治療與生物免疫治療。由于胃癌對化療的敏感性較好[1], 故化療較常用于胃癌患者的術前及術后輔助治療中;生物免疫治療是一種新型的腫瘤治療模式[2], 通過激發與調動機體自身的免疫功能來抑制或消除腫瘤細胞, 從而達到治療腫瘤的目的。作者現探討生物免疫療法聯合腹腔鏡胃癌根治術對患者免疫功能及生活質量的影響, 報告如下。
1 資料與方法
1. 1 一般資料 選取2013年6月~2014年12月于本院胃腸外科住院的96例胃癌患者, 均經腹部CT、胃鏡和病理學檢查確診為胃癌, 均進行腹腔鏡胃癌根治術治療及術后輔助治療。根據患者術后采取的輔助治療方式不同分為生物免疫治療組(54例)和化學治療組(42例)。生物免疫治療組男32例, 女22例, 平均年齡 (52.79±8.45)歲, 病程5~18年,
平均病程(12.34±5.69)年;根據國際癌癥學會診斷標準進行胃癌臨床分期:Ⅰ期32例, Ⅱ期17例, Ⅲ期5例;手術方式:全胃根治性切除術20例, 近端胃根治性切除術16例, 遠端胃大部分根治性切除術18例;術后消化道重建方式:食管空腸Roux-en-Y吻合23例, 胃空腸Billroth Ⅰ式吻合9例, 胃空腸Billroth Ⅱ式吻合22例。化學治療組男19例, 女23例, 平均年齡 (53.20±8.96)歲, 病程6~18年, 平均病程(13.41±6.23)年;胃癌臨床分期:Ⅰ期24例, Ⅱ期13例, Ⅲ期5例;手術方式:全胃根治性切除術15例, 近端胃根治性切除術12例, 遠端胃大部分根治性切除術15例;術后消化道重建方式:食管空腸Roux-en-Y吻合18例, 胃空腸BillrothⅠ式吻合7例, 胃空腸BillrothⅡ式吻合17例。兩組患者性別、年齡、病程、胃癌臨床分期、根治術方式及術后消化道重建方式等一般資料比較, 差異無統計學意義(P>0.05), 具有可比性。
1. 2 納入與排除標準 所有患者均經腹部CT、胃鏡和病理學檢查確診為胃癌;符合2007年版《腹腔鏡胃癌手術操作指南》[3]中的手術指征標準;排除有嚴重心腦血管疾病及影響生活質量的慢性病, 如冠心病、糖尿病等;排除術前即進行放療、化療或服用免疫抑制作用的藥物者;均簽署手術知情同意書。
1. 3 治療方法
1. 3. 1 手術治療 兩組患者均行腹腔鏡下胃癌根治術。
1. 3. 2 化學治療組 術后第3周起進行FOLFOX方案:第1天給予奧沙利鉑85 mg/m2 靜脈滴注2 h, 四氫葉酸鈣200 mg/m2
靜脈滴注2 h, 5-氟尿嘧啶(5-Fu)400 mg/m2與5-Fu 600 mg/m2
靜脈滴注連續22 h;第2天給予四氫葉酸鈣200 mg/m2 靜脈滴注2 h, 5-Fu 400 mg/m2與5-Fu 600 mg/m2靜脈滴注連續22 h。
以2周為1個周期, 每2周重復1次, 每例患者至少持續進行2個周期的治療。化療期間給予患者相關支持治療, 如胃復安針止嘔, 皮下注射粒細胞集落刺激因子改善白細胞水平、用藥前口服苯海拉明以避免過敏反應等, 注意加強營養
支持。
1. 3. 3 生物免疫治療組 術后給予生物免疫療法。主要藥物與試劑:人胃癌細胞株、司珠單抗、紫杉醇(PTX)、5-Fu, 鏈霉素、青霉素、DMEM培養液與15%的胎牛血清;主要設備:培養瓶、顯微鏡、離心機、酶聯免疫檢測儀與流式細胞儀等。操作方法:將適量三蒸水與1 g碳酸氫鈉晶體、適量鹽酸溶液加入DMEM培養液中, 使定容為1 L, pH值在7.3左右, 再加入鏈霉素和青霉素稀釋液(1×105)與15%的胎牛血清;用調配好的培養液稀釋司珠單抗、PTX、5-Fu至所需濃度, 經過濾除菌后置于4℃溫度下保存備用;在培養瓶中接種人胃癌細胞株, 將含司珠單抗、PTX、5-Fu的稀釋培養液加入培養瓶中, 置于37℃且氧飽和度、濕度適宜的培養箱中激發細胞活化增殖、進行細胞培養;培養1~2周后將其植入患者體內。
1. 4 觀察指標
1. 4. 1 免疫學觀察指標 兩組患者在進行輔助治療前后均于清晨空腹采靜脈血5 ml送檢, 采用流式細胞儀檢測并比較血清中CD3+、CD4+、CD8+淋巴細胞與NK細胞水平的變化情況。
1. 4. 2 生活質量評定指標 QOL量表[4]評定患者進行手術及輔助治療后3個月的生活質量, 采取問卷調查的方式, 從日常生活、活動、健康、精神與支持5項內容進行評定, 每項內容0~2分, 總分0~10分, 得分越高表明患者生活質量越好。
1. 5 療效評定標準 兩組患者手術治療與輔助治療后3個月內通過臨床癥狀、相關實驗室檢查、影像學檢查進行療效觀察, 根據國際癌癥組織的統一標準[5]對兩組患者的治療效果進行判斷:①完全緩解:病灶完全消失, 臨床癥狀消失, 實驗室指標正常;②部分緩解:病灶兩徑乘積減少>50%, 臨床癥狀有所緩解, 實驗室指標恢復>50%;③穩定:病灶兩徑乘積增加≤25%, 臨床癥狀無緩解, 實驗室指標無恢復;④進展:病灶兩徑乘積增加>25%, 臨床癥狀惡化, 實驗室指標水平惡化。總有效率=完全緩解率+部分緩解率。
1. 6 統計學方法 采用SPSS16.0統計學軟件對數據進行統計分析。計量資料以均數±標準差( x-±s)表示, 采用t檢驗;計數資料以率(%)表示, 采用χ2檢驗。P
2 結果
2. 1 兩組患者術后輔助治療前后免疫功能情況比較 治療后, 化學治療組血清CD3+、CD4+、CD4+/CD8+與NK細胞水平明顯下降, 差異具有統計學意義 (P
2. 2 兩組患者手術治療與術后輔助治療后3個月QOL評分比較 化學治療組QOL評分為(5.74±1.03)分, 生物免疫治療組為(7.43±1.31)分, 比較差異有統計學意義(P
2. 3 兩組患者療效比較 生物免疫治療組完全緩解14例(25.9%)、部分緩解33例(61.1%)、穩定4例(7.4%)、進展3例
(5.6%), 總有效率為87.0%;化學治療組完全緩解8例(19.0%)、部分緩解21例(50.0%)、穩定9例(21.4%)、進展4例(9.5%), 總有效率為69.0% ;兩組總有效率比較, 差異具有統計學意義 (P
3 討論
目前我國微創技術獲得較大發展、也逐漸趨于成熟, 腹腔鏡胃癌根治術具有創傷小、出血少、胃腸干擾少、術后恢復快、術后并發癥顯著減少等優點[6-8], 而且可以避免對胃癌晚期患者無意義或是有害的剖腹探查。
化療是胃癌術后輔助治療的重要手段之一, 由于胃癌對化療敏感性較高[9], 用化療方法可以有效抑制或殺死癌細胞, 因此在很長一段時間內, 化療效果被認為是胃癌預后判斷的指標, 但是化療在產生效果的同時, 常常給患者帶來眾多不良反應, 抑制患者的免疫功能, 并不利于調動機體自身的免疫力控制腫瘤的發生。腫瘤細胞與機體免疫系統的相互作用決定了惡性腫瘤的演變[6], 生物免疫治療通過運用分子生物學技術激發與調動癌癥患者的免疫系統, 提高機體免疫系統識別腫瘤細胞的敏感性, 激發機體抗癌的免疫應答以有效清除腫瘤細胞。
本文研究結果顯示, 治療后, 化學治療組血清CD3+、CD4+、CD4+/CD8+與NK細胞水平明顯下降, 差異具有統計學意義 (P
綜上所述, 生物免疫療法聯合腹腔鏡胃癌根治術能促進術后免疫損傷的恢復, 增強機體免疫力, 從而更有效的防止腫瘤的復發與轉移, 降低術后復發率, 延緩生存期。在治療過程中, 腹腔鏡胃癌根治術的創傷小、恢復快等優點結合了生物免疫療法毒副作用少等特點, 能有效提高患者的生活質量, 為胃癌患者的綜合治療帶來更好的療效。
參考文獻
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據ENS環境新聞服務網報道,為了減少亞伯特省油砂石油生產過程中產生的溫室氣體,加拿大政府投資了一項微藻生物質精煉示范項目,旨在將油砂生產過程中的工業二氧化碳氣體轉化為生物燃料。
這項名為微藻碳轉化的示范項目通過光合反應將排放源的二氧化碳進行循環并儲存在微藻生物質內,之后通過進一步的加工處理,將微藻生物質轉化為生物燃料、飼料和肥料等產品。
該項目由加拿大國家研究委員會、加拿大自然資源有限公司和藻生物燃料公司合作發起,周期為三年,耗資1900萬美元,并將在加拿大自然資源公司位于亞伯特省中東部邦尼韋爾附近的一個油砂礦區內開工建設。(1美元約合6.12元人民幣)
加拿大科技部部長蓋瑞?古德伊爾(Gary Goodyear)說:“示范工程對我們的環境和經濟都將產生巨大的意義,將進一步樹立加拿大在控制二氧化碳排放方面的領導者地位。”
加拿大自然資源公司總裁史蒂夫?勞特(Steve Laut)說:“作為加拿大最大的原油和天然氣獨立生產商,加拿大自然資源公司很榮幸能與國家研究委員會和藻生物燃料公司一起開展這個有助于減少碳足跡的示范項目。”
示范項目將對商業應用的藻培養技術的規模化和成本有效性進行測試和評估。研究人員將重點分離適用性強的微藻菌株,用于工業生產,降低光生物反應器成本,減少微藻生物質處理過程的能源成本,進而生產更高價值、可持續的微藻生物質產品。如果成功,示范項目可以作為在加拿大乃至世界范圍內油砂工業二氧化碳轉化的模型。
項目開發者指出,在密閉的光生物反應器內培養微藻既不會占用耕地,也不會改變農業活動或敏感生態系統。藻生物燃料公司首席執行官史蒂夫.馬丁(Steve Martin)說:“藻生物燃料公司很高興能與國家研究委員會和加拿大自然資源公司合作。示范工程將實現巨大的跨越,樹立加拿大在碳捕捉和循環領域的世界領導者地位。”
微藻是世界上生長最快的生物之一,在生長過程中能消耗其質量兩倍的二氧化碳。藻生物燃料公司稱,一噸微藻能生產100L生物柴油,而剩余的生物質可以作為可再生的煤替代品加以利用。
葡萄籽油軟膠囊
愛美是女人的天性,氣色紅潤,皮膚細白,魅力才會長存。但隨著年齡的增長,皺紋、色斑不知不覺地爬上了面龐。葡萄籽油含有多種維生素、原花青素、亞麻油酸、礦物質、蛋白質等美容成分,有助于抗衰防衰,美白潤膚。亞麻油酸可以抵抗自由基,防止皮膚角質老化,幫助吸收維生素C和E,強化血液循環系統,有效保護肌膚中的膠原蛋白,預防黑色素沉淀。原花青素是目前自然界中發現的抗氧化、清除自由基能力最強的物質之一,它可以調節毛細血管的通透性,預防膠原纖維和彈性纖維破壞,使肌膚保持應有的彈性及張力,避免皮膚下垂及皺紋產生。此外,維生素E是卓越的抗氧化劑,它能使皮膚和肌肉保持年輕態、健康態。葡萄籽油滲透力強,清爽不油膩,極易被皮膚吸收,任何膚質均適用,因而葡萄籽油軟膠囊被稱為女性朋友美膚抗衰的最佳保健食品。
螺旋藻
女性朋友家庭事務繁雜,為家庭、事業、孩子奔忙,健康面臨嚴重的威脅,因此要注意日常保健。螺旋藻含有豐富的植物蛋白,以及多種氨基酸、微量元素、維生素、礦物質和生物活性物質,可促進骨髓細胞的造血功能,增強骨髓細胞的增殖活力,促進血清蛋白的生物合成,其中的優質蛋白極易被人體吸收,從而增強身體素質。螺旋藻富含多種堿性礦物質,能夠從根本上改善體質,提高人體抗疲勞能力,并協調免疫能力。此外,螺旋藻中的維生素E在植物中含量最高,能防止人體細胞的老化,調節身體狀況, 是一種適合女性朋友長期食用的保健食品。
大豆異黃酮
女性朋友進入中年后,雌激素分泌不平衡,若不注意調養,容顏即衰,一些疾病也會隨之而來。與其他調節女性內分泌藥物不同的是,大豆異黃酮可以雙向調節雌激素且作用溫和。它能夠保持皮膚水分,改善彈性狀況,緩解更年期綜合征,抗衰老,使女性再現青春魅力。隆順榕的大豆異黃酮服用劑量小、溶解性好、無副作用,作為一種純天然植物雌激素,能從整體上調節人體雌激素水平,可作為女性朋友再現青春的保健食品。
“綠色航空”勢在必行
航空界對替代能源的渴求,從未像現在這樣強烈過。從萊特兄弟發明飛機以來,飛機就與石油消耗如影隨形般聯系在一起,并因此成為“高碳”俱樂部重要成員之一。國際權威數據顯示,當前全球航空運輸業每年消耗15億17億桶航空煤油,2008年全球航空運輸業排放的二氧化碳高達6.77億噸,盡管僅占全球總排放量的2%。但是由于高空飛行的飛機直接將二氧化碳排放在1萬米左右的平流層,所產生的實際溫室影響要比地面排放大4倍左右,對全球變暖的影響更直接、更明顯。此外,飛機在飛行過程中還排放出大量氮氧化物、水蒸氣,都對全球變暖有重要影響。
從上世紀70年代以來,盡管由機和引擎技術的不斷提高,飛機發動機的燃燒效率在過去40年已經提高了70%,但這些進步被同一時期航空業的快速發展所抵消。飛機絕對排放量不僅沒有下降,反而還在迅速上升。根據歐盟的統計,歐盟境內二氧化碳排放在20世紀90年代整體下降5.5%,而其成員國國際航空溫室氣體的排放在這段時間增加73%,且預計到2012年將增加150%。與此同時,石油等不可再生石化能源資源的日趨枯竭,進一步給航空運輸業未來的可持續發展蒙上了一層陰影。
面對能源危機和氣候變化的雙重挑戰,僅憑飛機燃燒效率和航空公司營運效率的提高,無法確保能源的可持續,也無法從根本上實現碳減排。尋找新的替代能源,實現更綠色的飛行,成為航空運輸業的當務之急。由行器自身原因和安全因素,風能、水利、核燃料和太陽能等可替代能源目前均不能滿足航空業的需要,可再生的生物能源成為最佳的替代選擇。
古老能源的新生
生物能源,是指從生物質得到的能源,它是通過植物光合作用,將二氧化碳轉化為其它形態的含碳化合物,這些物質通過燃燒可以釋放能量。因此,生物能源的形成實質是生物質同化、固定陽光能和大氣中二氧化碳的結果。生物質具體的種類很多,植物類中最主要也是我們經常見到的有木本植物、農作物(秸稈、稻草、谷殼等)、雜草、藻類等。非植物類中主要有動物糞便、動物尸體、廢水中的有機成分、垃圾中的有機成分等。
從能量的形成過程來講,生物能源與化石能源在本質是一樣的,二者的內部結構和特性也相似,可以采用相同或相近的技術進行處理和利用。不同的是,地球上的化石能源是自然生態系統經過幾十億年的漫長進化,才將巨量的碳通過光合作用以化石能源的方式固化封存于地下,從而使大氣中的二氧化碳的濃度降到適合人類生存。但近幾百年來,煤炭、石油等化石能源的大規模開發,使這些封存的碳被集中、快速地釋放出來。如同打開了“潘多拉魔盒”,必然極大破壞生態平衡。生物燃料盡管在燃燒釋放能量的同時也會釋放二氧化碳,但它在成長過程中會從大氣中吸收等量的二氧化碳,形成一個良性循環,理論上二氧化碳的凈排放為零,能夠實現“碳中性”。此外,生物能源是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源,地球每年通過光合作用可生產1400-1800億噸生物質,其中蘊含的能量相當于全世界能耗總量的10-20倍。
生物燃料是人類最早利用的能源。古人鉆木取火、伐薪燒炭,實際上就是在使用生物能源。但是通過生物質直接燃燒獲得能量是低效而不經濟的。化石能源的大規模使用,使生物燃料受到冷落。從上世紀70年代以來,日益顯露的環境問題讓人類的目光再次投向生物能源,隨著生物燃料轉化技術的不斷發展,古老的能源獲得了新生機。
到目前為止,生物燃料的發展已經歷了三個階段。第一代生物燃料主要是以玉米、甘蔗、大豆和蓖麻等糧食作物和油料作物為原料,因其存在“與民爭食”的特點而飽受非議,同時還面臨原料供給的瓶頸,目前已逐步被以麥稈、草和木材等農林廢棄物和貧瘠土地上生長的木本植物作為原料的第二代生物燃料和以微藻為原料的第三代生物原料所替代。第二、三代生物燃料可以不消耗糧食,不造成污染,節約大量耕地和水,發展前景被業界普遍看好,因此也被稱為可持續性生物燃料。目前,生物燃料已成為人類可再生能源最重要的組成部分,約占全球可再生能源消費的74%左右。
助飛航空業的綠色能源
由于民航客機要在1萬米之上高空飛行,其發動機必須適應高空缺氧、氣溫氣壓較低的惡劣環境。因而要求航空煤油有較好的低溫性、安定性、蒸發性、性以及無腐蝕性、不易起靜電及著火危險性小等特點。目前適用于航空業的生物燃料主要是麻風樹、亞麻薺、微藻和鹽土植物。其中最具代表性的是麻風樹和微藻。
麻風樹是一種廣泛分布于亞熱帶及干熱河谷地區的熱帶常綠樹或大型灌木,其果實稱為小桐子,果實的含油率35%至41%,野生麻風樹果實的最高含油量約為60%。在我國,野生麻風樹主要分布于兩廣、瓊、云、貴、川等地。麻風樹生長迅速,生命力強,在部分地方可以形成連片的森林群落。3年可掛果投產,5年進入盛果期。麻風樹的干果產量為300-800公斤/畝,平均產量約660公斤/畝,果實采摘期長達50年,每3.5噸小桐子可提煉出約1噸生物柴油,經過進一步精煉之后,可生成約0.15噸航空煤油。
藻類是最原始的生物之一,按大小通常分為大藻(海帶、紫菜等)和微藻(直徑小于1mm單細胞或絲狀體)。其中用于制備生物燃料的是微藻。利用微藻發展生物能源有許多其它陸地植物不具備的優勢。第一,生長環境要求簡單。微藻幾乎能適應各種生長環境。不管是海水、淡水、工業污廢水、荒蕪的灘涂鹽堿地、廢棄的沼澤、魚塘,甚至下水道都可以種植微藻。第二,微藻產量非常高。一般陸地能源植物一年只能收獲一到兩季,而微藻幾天就可收獲一代,微藻單位面積的產率高出高等植物數十倍。第三,產油率極高。脂類含量比其它油料作物如玉米、油菜、麻風樹等要高很多,一般含有30%-50%左右脂類,有的甚至高達80%。第四,利于環境保護。每年由微藻光合作用吸收固化的二氧化碳占全球二氧化碳固定量40%以上。微藻現今被看作是最有前景的生物燃料來源,被稱為下一個“能源巨人”。
由麻風樹和微藻所生成的生物煤油由于具備良好的燃料性能,能與化石燃料兼容,又可直接應用于傳統發動機;與現有飛機的兼容性非常好,既能和傳統的航空煤油混合, 也可完全代替傳統的航空煤油,直接為飛機提供能量。此外,它比傳統航空燃料的凝結點更低,燃料的每加侖能量值更高。燃燒過程中二氧化硫、氮氧化合物、碳氫化合物的排放較少,造成空氣污染和酸雨現象會明顯降低。由于生物燃料在運輸和制造過程中會有一定的碳排放,絕對的碳中性是不存在的。不過即使考慮到這些因素,與石油燃料相比,生物燃料依然能夠實現60%-80%的碳減排。
綠色飛行不再遙遠
正是由于生物燃料對航空業未來發展的革命性效應,近年來,包括飛機制造商、航空公司、發動機生產商在內的航空產業鏈成員們以及能源和學術界領導者間的通力合作,加快了生物燃料的開發與應用的推進步伐。
自2008年2月24日波音公司與維珍航空合作完成了人類歷史上首次采用添加50%生物燃料的混合燃油為動力的飛行試驗以來,新西蘭航空、法航、日航、美國大陸航空公司等多家航空公司先后進行了一系列類似生物燃料的試飛,證明了使用可持續性生物燃料與煤油的混合燃料的技術可行性。2010年6月,空中客車公司成功完成了以微藻為原料的純生物燃料飛行,表明生物燃料完全可以獨立為飛機的飛行提供能量。按照國際航協的計劃,在完成相關安全性測試和認證后,生物燃料在2012年開始正式進入商用領域,到2020年生物燃料占航空燃油的比例將達到15%,2030年達到30%,2040年達到50%,并希望在2050年實現整個行業總量減排50%的目標。
目前,我國航空生物燃料的試驗和開發工作已全面展開。2010年5月26日,中國航空集團公司與中石油、波音公司、霍尼韋爾UOP公司合作,正式啟動了中國民航可持續航空生物燃料驗證試飛項目。初步確定2011年年中,國航將使用一架波音747-400飛機在不同的高度和操作環境下進行不超過2小時的飛行試驗。屆時,該飛機的一臺發動機將按1:1的比例,加注生物燃料和傳統航油混合燃油。所用燃油的原料來自中石油在中國的原料基地應用UOP公司精煉加工技術轉化的航空生物燃料。這次試飛將是全球首次在一個國家完成原料種植、生物燃油提煉與混合、驗證飛行的全鏈條驗證。
中科院青島生物能源與過程研究所和美國波音公司研發中心已簽署推進藻類可持續航空生物燃料合作備忘錄,將在青島組建可持續航空生物燃料聯合實驗室,啟動微藻航空生物燃油這一能源技術的大規模研發。預計5年左右實現關鍵技術重大突破,形成幾千噸的規模性示范,10年左右實現產業化。
生物原料的規模化種植也已啟動。根據規劃,我國麻風樹主要分布區為西南云貴川三省,從2006年開始利用荒山荒地大規模人工種植麻風林,目前人工種植規模已達15萬公頃,占中國人工種植麻風樹面積的95%以上。今后幾年種植規模將進一步擴大,到2020年將有7500萬畝中國的荒地用于種植麻風樹,其中僅四川省就將有3000萬畝荒地成為麻風樹種植基地。如能完成種植目標,屆時產自中國的原材料所生產的生物燃料可取代全球航空運輸業現有40%的石化燃料。
從現在的實驗情況來看,生物燃油應用到航空業來,技術已經不是最大困難。現階段,航空生物燃料成本還很昂貴,約為傳統航空煤油的3-4倍。但隨著技術進步、工藝優化和生產規模不斷擴大,成本肯定會降下來,甚至比石油燃料更低。而且,生物燃油的價格要比深受地緣政治和國際游資雙重影響的石油更易控制,可以幫助航空公司控制成本,減少意外開支。可以預見,使用生物燃油作為可持續航空燃油,將成為民航業發展新趨勢。
把握機遇低碳領航
我國發展生物能源的空間和潛力十分巨大。據統計,全國有4600多萬公頃宜林地,還有約1億公頃不宜發展農業的廢棄土地資源,可以結合生態建設種植能源植物。我國的渤海、黃海、東海、南海,按自然疆界可達473萬平方公里,鹽堿地面積達1.5億畝,可供開發的微藻資源潛力巨大。近幾年,我國生物能源科研技術水平進步顯著,在某些領域基本與發達國家處在相近的起跑線上。面對新能源革命的浪潮,應從戰略層面高度重視,抓住機遇,順勢而上,借鑒發達國家經驗,加大生物能源發展的推進力度,確保在低碳經濟時代占有一席之地。
強化生物能源的戰略推進。國家“十二五”能源發展規劃已將生物能源發展列入七大重點能源領域。要進一步細化國家層面的協調和引導,盡快建立具體、科學的產業發展路線圖。做好鹽堿、沼澤、山坡、半沙漠化等不宜發展農業的廢棄土地資源以及海洋、河灘等資源的生物燃料開發規劃,加強對生物能源產業扶持、消費補貼或金融支持力度。選擇有雄厚技術積累和資金實力的生物能源生產企業,建立產業化示范基地,增強規模化生產能力。
不久前,三河匯福糧油集團榮獲“全國五一勞動獎狀”稱號。一個以糧油加工為主的企業何以獲此殊榮?“跳出小圈子,放眼大世界。對標世界糧油強企,打造糧油航母。”三河匯福糧油集團董事長石克榮的話耐人尋味。
用科技書寫強企傳奇
大豆渾身是寶,關鍵是要把這個“寶”開發出來。2010年1月1日,總書記視察匯福糧油集團時,殷切囑托董事長石克榮“一定要把企業做好、做大、做強”。為實現總書記的囑托,匯福糧油集團圍繞大豆深加工產品研發,加大了科技創新力度,成立了研發中心,配置5000多平方米的研發大樓,組建了70多人的研發隊伍,在年1500萬元研發經費基礎上又增撥1000萬元。科研團隊攻克一個又一個難關,從大豆中提取卵磷脂、低聚糖、異黃酮、皂甙等預防心腦血管疾病和對人類健康有益的多種生物活性物質,
2011年10月8日,省委書記張慶黎視察匯福糧油集團并指示,要繼續以總書記來看望我們這個企業為契機、為動力,貫徹好總書記的指示,不辜負總書記的期望,要借勢、借力、借機推進產業的高端化發展。藉此,匯福糧油集團制定了“以提高中國非轉基因大豆價值為導向、向產業的高端發展、向產品的尖端進軍”的發展戰略。在現有大規模加工大豆取得成功經驗的基礎上,依靠科技創新,確立開發綜合利用國產非轉基因大豆項目,同時做好大豆生物活性物質提取這篇大文章,促進卵磷脂、磷脂酶、低聚糖、異黃酮等的開發利用。按照這一發展戰略,匯福糧油集團強力拓展大豆深加工領域,延伸產業鏈條,確定了“生產一代,研制一代,儲存一代”的科技創新目標,并取得了豐碩成果:“食用油生物精煉”項目被列入國家863工程;“食用植物油加工關鍵技術研究與示范”項目被列入國家“十二五”科技支撐計劃;“10000噸食品級磷脂產品開發”獲得國家農業科技成果轉化基金;“大豆磷脂深加工技術集成示范”入選“十二五”國家科技計劃農村領域首批預備項目;“大豆磷脂研發生產技術”入選“河北省企業新紀錄”;“5000噸/年透明濃縮磷脂項目”獲河北省科學進步獎;“12000噸/年水化磷脂綜合利用”項目獲中國食品工業科技進步獎。
1.1煎炸油的判廢
在煎炸過程中如何快速時效地判廢煎炸油,仍是尚待解決的問題。目前,國內外對煎炸油的判廢評價以總極性組分、酸值監控為主,涵蓋其他油脂酸敗指標[4]。但現場通用的酸值測定方法并不能有效反映煎炸油的實際劣變水平。煎炸油判廢的一個國際通認指標是極性化合物含量,法定臨界限值是不得超過24%~27%(我國是27%),但目前極性組分含量的測定方法還不適應實時現場檢測要求,即使早在2003年就了《食用植物油煎炸過程中的衛生標準》,但餐飲、攤點等對煎炸用油的質量安全并未上升到依據標準的高度,家庭煎炸用油的存廢也是基于主觀或感官判斷。大多數家庭、攤點、餐飲等基本上是采用烹調用油,并沒有因為煎炸而去選用專用煎炸油。一項由國家自然科學基金支持開展的煎炸油認知與消費調研表明,僅有約21%的人知道有專用煎炸油。消費者對反復煎炸油中的危害物質認知程度普遍不高,對各項物質的認知都沒有超過總樣本數的40%[5]。
影響煎炸過程中煎炸油質量與安全的因素主要有煎炸油的種類和質量、煎炸溫度和時間、煎炸次數、新油添加或周轉率、煎炸食品類型與組分、煎炸鍋與煎炸方式等。但煎炸油的反復煎炸和重復使用,煎炸無控溫和檢驗方式,繼續使用顯著變色、變黏稠的煎炸老油(俗稱回鍋油)等情況仍較普遍。
1.2摻假和售假
“如何甄別油摻油,就是神仙也發愁冶,油脂的真實性問題一直是全球關注的焦點。筆者2014年暑期在德國研究訪問,就碰到媒體質疑化妝品中高檔油脂的真實性問題。國內食用調和油的存廢或標準之爭,至今仍懸而未決。在針對油脂的摻假檢測技術上,已經有諸多手段,但多有局限,有時也難以100%保證其法律確證性,建立新型檢測確證技術是當前全球亟待解決的科學問題,也是包括公安部、FDA等部門的現實需要。
油脂摻假目的就是逐利,其行為主要表現在兩個方面,一是不同類油脂的摻假(包括摻入廢油)。以棕櫚油為例,作為我國消費量僅次于豆油的第二大食用植物油,因其良好的煎炸穩定性,成為食品加工和快餐行業的主要煎炸用油,其價格明顯低于豆油、菜籽油和花生油等主要植物油。最近有文章明確提出了多達200萬t進口棕櫚油的去向問題,特別是6~9月份棕櫚油進口量較大,指出是因夏季溫度能掩蓋棕櫚油摻假時的高熔點缺陷[6]。再如,由于大豆油的市場價格較低,且無特別異味,在其他相對高價油脂中摻入大豆油的問題。二是同類油脂的摻假(包括摻入劣質油脂),如用橄欖果渣油冒充或摻入特制初榨橄欖油,用精煉芝麻油摻進或冒充壓榨芝麻油,用精煉茶籽油摻進或冒充壓榨茶籽油等,這都會帶來質量乃至安全問題。例如,目前全球橄欖油總產量約260萬t,其中用于食用的橄欖油約占50%,達到特級初榨橄欖油標準的不足10%,而標簽“特級初榨冶進行銷售的卻高達50%以上,大多數都摻雜了精加工或低級別的橄欖油[7]。油脂摻假的難點在于,難以找到特征指標,單一或幾個指標檢測很難做出準確的判斷,在摻偽量較低的情況下,難以設定閾值,檢測較為困難。例如3,5鄄豆甾二烯含量可以作為特征指標,用來甄別初榨橄欖油是否摻入了精煉橄欖油,但只適用于一定的摻偽濃度范圍。此外,在儲藏過程中有可能生成摻偽類似或同類化合物,如何區分判定,也亟須準確區分,找到特異性和提高檢測靈敏度。
1.3有害化合物超標
煎炸用油的有害物既有可能來自煎炸用油上市銷售前的原料、生產過程,也會因貯藏、煎炸加工等導致或增加。主要包括殘留農藥、生物毒素、多環芳烴(PAHs)、反式脂肪酸(Trans鄄FA)、3鄄氯鄄1,2鄄丙二醇(3鄄MPCD)脂肪酸酯、有害羰基類化合物、呋喃、氧化或聚合的脂肪酸或甘油三酯等。油炸及油脂的反復多次加熱,不僅會導致油脂主體組成甘油三酯的劣變,如不飽和脂肪酸受熱會導致呋喃的產生,并且呋喃的產量隨著脂肪酸不飽和度的增加而增大[8-9]。還會導致其他天然微量營養成分(如生育酚、甾醇、磷脂)的氧化、裂解、聚合、衍生等變化,形成新的有害成分。油脂生產和油炸中涉及一些輔助材料、加工助劑或添加劑,例如油脂浸出用溶劑、油脂精煉用燒堿和磷酸、脫色用的白土、劑、外源性抗氧化劑、抑晶劑、消泡劑等,都應重視相關物質殘留量、不安全的外源性污染物等。
以致癌多環芳烴(PAHs)為例,人類暴露于PAHs中的問題是人類健康所關注的一大焦點,由于強的親脂特性,PAHs易于流向油脂和富油食品,油脂反過來又能提高PAHs在腸內的吸收,這使得油脂和油炸食品可能是PAHs污染并造成一些慢性健康危害的重災區。油脂和油炸食品中PAHs污染現象已經十分普遍。在常見的食用植物油脂(包括我國進口的大豆油、棕櫚油、橄欖油)、特種植物油脂(如山茶籽油)、偽劣植物油和餐廚廢油(如地溝油)等中,都有嚴重超標的研究報道。我國近幾年出口油脂因PAHs不符合對方標準屢遭歐盟、韓國退貨,高含PAHs的進口油脂(特別是橄欖果渣油)無法阻止。2010年國內發生的油茶籽油事件,就是因為PAHs之一苯并芘超標嚴重。我們最新的檢測結果顯示,某打著初榨旗號的進口橄欖油的致癌PAHs總量高達827郾27滋g/kg,某回收廢油致癌PAHs總量高達122郾96滋g/kg[10]。最近,已有研究報道表明,我國部分人群的PAHs飲食暴露量比發達國家要高出幾到幾十倍。有研究指出,包括氧化在內的油脂本身的變質反應可能是導致PAHs新增的主因,即使是在常溫密閉狀態下,氧化的油脂也能產生少量PAHs,而且隨著氧化程度的加深,PAHs的量也增加[11]。
2油炸食品質量安全存在的主要問題
2.1含油量
某種程度上,油炸食品的安全問題集中表現在含油量上。煎炸油在煎炸過程中的有害物質大多通過油脂遷移到油炸食品中,上述所有關于煎炸油的安全問題都會出現在油炸食品上。油炸食品是典型的高脂食品,有的油脂含量甚至高達約50%。含油量高,不僅導致脂肪攝入的增加,也增加了油炸食品中所含煎炸油有害物質的攝入量。如何在既保持良好風味、色澤和質構同時,盡可能控制或降低油炸食品含油量,是提高油炸食品質量和安全的關鍵環節。
2.2鋁害
根據國家食品安全風險評估中心在2012年的報告《中國居民膳食鋁暴露風險評估》,我國北方和南方地區全人群中分別有60郾1%和8郾0%的個體膳食鋁攝入量超過暫定每周耐受攝入量(PTWI),其中北方以4~6歲年齡組的超PTWI個體比例最高,達80郾2%;南方以2~3歲年齡組的超PTWI個體比例最高,達20郾0%。在所監測的各類食物中,傳統油炸食品油條的貢獻率達到10%,居第3位。
然而,至今,鋁含量超標仍然是目前中式油炸食品十分突出且普遍存在的問題,國家油炸食品的鋁含量限制標準(不超過100mg/kg)和多方呼吁仍未能遏制鋁害。2014年的多篇研究報道顯示,油條、油炸餅的鋁超標嚴重,多地油條含鋁超標率達85%以上,平均值在500mg/kg以上,多個樣品甚至超出國家標準限量值8~10倍[12-14]。筆者課題組近3年來,采用電感耦合等離子體發射光譜法,對超市、食堂、連鎖餐飲、攤點、冷凍油條等的檢測結果也表明,以個體方式承包或經營的油條銷售點鋁含量超標嚴重,也和各地報道結果相近。
所有的研究都顯示,鋁超標原因在于,加工者在制作過程中隨意或有意添加含鋁添加劑,明礬濫用現象嚴重,而不是鋁制炊具的鋁遷移或食品原料鋁含量超標所致。鑒于油條、油餅、麻花等油炸類產品的覆蓋面,風險評估顯示鋁攝入超標最高組在6歲以下幼兒,消除鋁害刻不容緩。
2.3油炸食品原輔料因油炸產生的有害物
除了因煎炸油在煎炸過程中劣變帶來的危害物外,煎炸食材自身的成分(包括自身的脂肪)也可能與煎炸油脂反應,或在油炸高溫下生成一些有害物,這些有害物包括反式脂肪酸、丙烯酰胺、極性化合物、雜環胺、烯醛、PAHs等。
同樣,以PAHs為例,Perello等[15]2009年報道了油炸后的雞肉中PAHs含量比加工前上升了2郾5倍。Chen等[16]2007年報道了深度煎炸產生的PAHs比蒸煮方式釋放出的要高6倍。Pandey等[17]2006年報道了反復煎炸的魚油中PAHs顯著增加;Janoszka等[18]2004年報道了油炸肉制品中產生PAHs。這些文章報道了油脂和油炸食品受熱產生PAHs這一現象。對油炸食品中的PAHs含量也逐漸引起高度關注。Chen等[19]2003年檢測了油炸雞腿產生的油煙中PAHs的量,比較了不同油脂對PAHs產生量的影響;Jesionek等[20]2007年研究比較了豬油等三種油脂在煎炸前后PAHs的含量高低次序,結果表明,煎炸后PAHs次序較煎炸前發生了變化。Perello等[15]2009年研究了六類食品烹調前后PAHs的變化,發現PAHs不僅取決于烹調方式,更取決食品類型和煎炸用油脂。此外,有研究表明,油炸產生的油煙及使用明火加熱的廢氣中的PAHs水平也不容忽視[16,20-22],這些PAHs也可能吸附到最終的油炸產品上。
2.4中式傳統油炸食品的基礎和產業規范化研究薄弱
我國傳統油炸食品有油條、麻花、油餅、鍋巴、麻團、沙琪瑪、春卷等,全球銷量居前的油炸食品有油炸方便面、油炸薯片、炸雞(腿、翅、塊)等。僅油炸方便面的年消費量就以百億包計。與已工業化生產的油炸方便面相比,我國其他油炸食品和采用油炸的菜點消費量和覆蓋人群相比,中式油炸食品的基礎研究和產業化仍十分薄弱。
以油條為例,即使有了大型餐飲連鎖和工業化產品,但絕大多數消費仍來自小規模的手工操作,對油條安全研究的廣度和深度,與西方國家對油炸薯條的眾多研究報道形成巨大反差。油條的學術研究文獻主要是圍繞鋁含量超標進行的工藝配方改進與監測;其次是研究面粉對油條品質的影響;以及相關監督部門報道的對油條質量及其煎炸殘油的質量監測結果等。近幾年,國內多位學者研究了油條中的丙烯酰胺[23-27]。有少數省市對油條制定了一些地方規范,包括小麥粉、食用植物油、添加劑、加工用水等要求,提出了禁用回收油脂、二次煎炸的油濾除殘渣、鋁的殘留量不大于100mg/kg、禁加有害輔料等措施。目前,還缺乏一個具有廣泛代表性的國標或行標的油條制作方法,總體上看,炸油條主要有兩種工藝,即按傳統方式制成的堿礬鹽油條和用新工藝制成的無礬油條。油條本身具體的安全指標嚴重缺乏,特別是致癌物質。在輔配料方面,對油炸掛糊、裹粉、浸漬料的研究,以及品質、安全評價與快速檢測技術,也十分欠缺。
3保障煎炸用油和油炸食品安全質量的對策
食品質量與安全一直是全球性的問題和挑戰,在煎炸用油和油炸食品的質量與安全方面,除了采納來之不易的經驗共識,如全程追溯、風險評估和預警、風險交流與科普等,還應結合當前我國實際,開展如下工作。
首先,既要提高煎炸用油自給率,又要減少浪費和煎炸廢油的生成量,特別是減少家庭煎炸、餐飲、食堂等的過度用油現象。鼓勵倡導2L以下小包裝食用油,避免家庭煎炸用油的貯藏劣化。重視高油酸油脂(或高棕櫚酸油脂,或高硬脂酸油脂)的油料開發,提高煎炸油質量。注重全程質量與安全管理,加強對中小油脂企業的規范性指導,特別是動物油脂加工廠,如采用聚冷捏合的方法縮短豬油熔程。繼續完善監管,特別是基層監管,煎炸用油和油炸食品的安全在基層大多數鄉鎮及縣城仍相當突出,在2014年,一項由鎮政府資助的對華南某鎮的“全鎮食品安全風險源分析冶的報道寫道,“調研組正好碰到一宗關于地溝油的舉報,但值班的干部一直在糾結要不要出動冶,“4家夜宵排擋用的都是劣質油,在40度的高溫下呈厚質液狀冶[28]。
其次,要理順煎炸廢油利用機制。目前我國每年約330萬t廢棄油脂,當今,給因煎炸產生的餐廚廢油找出路的主要途徑是制作生物柴油;有些地方有效實現了其資源再利用化,如據上海FDA介紹,2014年上海每天餐廚廢油收集量約100t,制成生物柴油后,供應給104輛公交車,而且實時動態掌握餐飲單位的餐廚廢油變動情況,并以此初步判斷餐飲單位煎炸用油量。但更多的報道顯示,以生物柴油為出路的煎炸廢油模式仍陷入困局,如最近廣受關注的“石油反壟斷第一案冶,已經凸顯了以餐廚廢油為原料的生物柴油產銷問題[29]。餐廚廢油是否有其他環保可行的出路,如采用餐廚廢油進行城市污水廠污泥油炸干化制成固體燃料[30]。
再次,應加強青少年的煎炸油脂與油炸食品科普教育,遠離劣質油炸食品。束琴霞等對2萬名在校大學生的調查結果表明,83郾7%大學生都喜歡食用油炸食品,而且食用頻率和食用量遠遠高于一般食品。20%大學生經常把油炸食品當早飯的主食[31]。據上海FDA委托的第三方統計結果表明,學生對食品安全的知曉率比市民反而低2郾2%。朱紫杭等最近關于廣州市居民油炸食品攝入情況調查研究結果表明,在校學生油炸食品攝入率最高、攝入量最多;緊隨其后的是學齡前兒童。其中13~23歲人群3個月內油炸食品攝入率均超過了80%[32]。這都表明,青少年年齡段人群處于青春期,又具備自主餐飲和食品選擇權的條件,更在意油炸食品的美味,容易忽視長遠安全健康危害。
同時,應加快對減少和控制煎炸有害物生成的新技術、新設備、新工藝的研究與利用。如對油炸食品中丙烯酰胺研究的重要成果之一,是發現薯條顏色油炸得更深,會導致丙烯酰胺含量顯著增加,這使得油炸薯制品工業和消費者偏愛金黃色產品的觀點和行為都發生了改變[33]。因此,真空油炸在傳統油炸食品上的可行性、肉制品高壓油炸的效率、間歇性煎炸或生產停機頻率的減少、油炸后的脫油、油炸之前的預處理以減少吸油量以及是否可用黏度色澤或其他簡便易行的物理指標來快速輔助判斷煎炸過程等,都是值得研究的相關基礎和應用問題。
關鍵詞:鉛冶煉;生產工藝;環境風險;評價
1引言
鉛是最軟的重金屬,由于鉛熔點低、密度大、展性好、易加工、延性差,對電和熱的傳導性能不好及高溫下易揮發等特點,鉛在制酸工業、蓄電池、電纜包皮及冶金工業設備的防腐襯里等許多領域中得到應用。但鉛和其化合物對人體各組織均有毒性,中毒途徑可由呼吸道吸入其蒸氣或粉塵,然后呼吸道中吞噬細胞將其迅速帶至血液,或經消化道吸收,進入血循環而發生中毒[1]。由于鉛的毒性,人類從冶煉利用鉛開始,就飽受鉛污染的毒害,特別近年來,我國許多地方頻頻發生鉛中毒事件,對涉鉛冶煉的環境風險控制已十分迫切,而國內外對鉛冶煉的環境風險研究不多,環評單位在進行環評時對其風險缺乏科學、深入的評價,鉛冶煉企業對自身的環境風險缺乏了解,環境監管部門對鉛冶煉的環境風險知之不多、監管措施難以到位,從而導致環境污染事故頻發、污染糾紛不斷,成為影響所在區域社會穩定的不可忽視的因素,本文總結了多年的研究成果和實踐經驗,系統地研究了鉛冶煉的環境風險產生的機理、危害,針對不同的風險,試驗總結出了切實可行的防范措施,以期對鉛冶煉的環境保護工作有所幫助(本文以6萬t/年鉛規模為例)。
2鉛冶煉工藝介紹
國內外的粗鉛生產工藝仍然是燒結一鼓風爐還原熔煉法為主導方法,各國在此法的基礎上積極研究改正,國際上先后出現了幾種新的煉鉛方法[2];如前蘇聯的Kivcet法、德國Lurgi公司的QSL法、瑞典波立.登公司的Kald0法和澳大利亞的IsA煉鉛法、Ausmelt煉鉛法;我國研究開發了氧氣底吹熔煉——鼓風爐還原煉鉛法。下面以常用的氧氣底吹熔煉——鼓風爐還原煉鉛法對鉛冶煉工藝進行說明,工藝流程見圖1。
2.1粗鉛火法冶煉
鉛精礦和熔劑、返料(鉛煙塵)配料、制粒后,送氧氣底吹熔煉爐進行氧化熔煉,產出一次粗鉛和鉛氧化渣,一次粗鉛鑄錠后送電解精煉車間,鉛氧化渣經鑄渣機鑄塊后,由鏈斗輸送機送至鼓風爐車間的鉛氧化渣倉。熔煉爐產出的煙氣經余熱鍋爐回收余熱、電收塵器收塵后,送硫酸車間制酸。鉛煙塵送煙塵倉返回熔煉配料。鼓風爐還原所需焦炭篩分后和塊狀熔劑分別送入鼓風爐車間的焦炭倉和熔劑倉。鉛氧化渣塊、焦炭塊、熔劑塊計量后采用電動加料小車從鼓風爐兩側加入鼓風爐內。鼓風爐產出的粗鉛鑄錠后送精煉車間,爐渣進入電熱前床沉淀保溫,然后放入渣包吊運至煙化爐工段。鼓風爐高鉛渣需加入硫鐵礦,主要作用是造渣除銅。煙化爐產出的氧化鋅塵收集后外賣,爐渣水碎后堆存或外賣。氧氣底吹熔煉爐和鼓風爐產出的粗鉛錠送精煉車間。氧氣底吹熔池熔煉的化學反應有:
2PbS+3O2=2PbO+2SO2;2Pb+O2=2PbO;PbS+2O2=PbSO4;2FeS+3O2+SiO2=2FeO-SiO2+2SO2;2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2;PbS+O2=Pb+SO2;2PbS+3O2=2PbO+2SO2;PbS+2PbO=3Pb+SO2。
高鉛渣還原熔煉的化學反應有:
PbO+CO=Pb+CO2;PbO-SiO2+2FeO+CO=Pb+2FeO-SiO2+CO2;PbO-SiO2+CaO+CO=Pb+CaO-SiO2+CO2;PbO-Fe2O3+CO=Pb+Fe2O3+CO2;PbSO4+4CO=PbS+4CO2;2PbO+PbS=3Pb+SO2;PbS+Fe=Pb+FeS。
2.2電解精煉
氧氣底吹熔煉爐和鼓風爐產出的粗鉛錠經火法精煉除雜后,鑄成陽極板,整型后進行電解。將制取的陰極片及澆鑄的陽極板放入電解槽,將高位槽流下來的硅氟酸鉛溶液注入電解槽進行循環電解,電解產出的析出鉛送熔鉛鍋進行熔鑄,進一步除雜,用鑄錠機鑄成鉛錠,部分電鉛用于制取陰極片。電解后產出的殘陽極在殘極洗槽中刷洗,洗后的殘極返火法熔煉,重新澆鑄陽極板。殘極洗刷產生的陽極泥漿經兩次漿化洗滌過濾得到陽極泥,陽極泥在廠內暫存,洗液及濾液分別返回殘極洗槽和電解循環槽。火法除銅和精煉產出的銅浮渣和堿渣送浮渣反射爐處理,產出粗鉛和鉛銅锍。粗鉛返回熔鉛鍋,鉛銅锍外賣。
2.3煙氣制酸
2.3.1凈化工段
來自電收塵器的SO2煙氣,進入凈化工段的高效洗滌器的逆噴管頂部,與逆噴上來的稀硫酸接觸,在此過程中噴淋酸中的水分被蒸發,煙氣濕度增大、溫度降低,同時煙氣中大部分As、塵及SO3被洗滌下來進入循環酸中。從高效洗滌器出來的煙氣再進入填料塔與噴淋稀酸逆向接觸,使煙氣進一步降溫、除塵出口溫度達到41.5℃。
從填料塔出來的煙氣然后自下而上通過兩級電除霧器,在高壓電場的作用下氣體中的酸霧被捕集下來,煙氣則送往干吸工段。從高效洗滌器出來的稀酸進入沉降槽,沉降槽底流經脫吸、過濾后用泵送往污酸處理站,上清液溢流至高效洗滌器循環槽;用泵揚至高效洗滌器逆噴管噴淋。從填料塔出來的稀酸,經泵打至稀酸板式冷卻器,再經冷卻后進入氣體冷卻塔塔頂噴淋。
2.3.2干吸工段
從電除霧器出來的SO2煙氣進入干燥塔,在塔內與塔頂噴淋下來的93%硫酸逆向接觸,煙氣中的水份被濃酸干燥,經塔頂絲網捕沫器捕沫后通過SO2鼓風機送往轉化工段,進行第一次轉化。
從轉化工段Ⅲ熱交換器出來的一次轉化煙氣經SO3冷卻器進入第一吸收塔,在塔內與塔頂噴淋下來的98%硫酸逆向接觸,SO3被吸收,煙氣則再次進入轉化工段進行二次轉化。
從轉化工段熱交換器出來的經二次轉化后的煙氣進入第二吸收塔,在塔內與塔頂噴淋下來的98%硫酸逆向接觸,SO3被吸收,煙氣則送往煙囪排放。從干燥塔、一吸塔、二吸塔出來的循環酸自流至各自的循環槽,然后用泵送到各自濃酸冷卻器,經冷卻后再進入塔頂噴淋。為保證干燥塔塔頂噴淋酸濃度為93%,在干燥循環槽用吸收酸泵出口管串來的98%酸調節酸度。同樣地,為保證吸收塔塔頂噴淋酸濃度為98%,在吸收循環槽用干燥酸泵出口管串來的93%酸調節酸濃度。
2.3.3轉化工段
從SO2鼓風機出來約70℃的SO2煙氣依次通過熱交換器,使其溫度達到420℃,然后進入轉化器,經三段觸媒的轉化,轉化率達到93%以上,此時的SO3煙氣再經Ⅲ熱交換器降溫后,送往干吸工段第一吸收塔。出一吸收塔的煙氣由于還含有部分SO2,再次進入轉化器,經第四段觸媒的轉化,使轉化率達到99.8%,此時的SO3煙氣經降溫后,送往干吸工段的第二吸收塔進行二次吸收。從干吸工段產出的成品酸用泵送至貯酸罐,貯酸罐的成品酸自流至計量槽,經計量后用泵送至汽車槽車。
2.4陽極泥的回收處理
陽極泥經濕法脫砷后送熔煉轉爐內進行還原熔煉產出貴鉛,貴鉛再進入氧化精煉轉爐除去貴鉛中的鉍和碲,產出合金板,合金板在硝酸和硝酸銀溶液中電解,合金板為陽極,不銹鋼板為陰極,電解液循環使用,產出海綿銀,海綿銀經洗滌、晾干及鑄錠即為白銀產品。工程同時建設轉爐鉍渣處理車間回收鉍,采用鉍渣浸出氯氧鉍反射爐熔煉粗鉍粗鉍精煉流程,生產出Bi≥99.99%的精鉍。
2.4.1陽極泥綜合回收金、銀
(1)陽極泥脫砷處理。電解產生的陽極泥因含貴金屬,送貴金屬系統回收銀、金、鉍等貴金屬。為防止和減輕砷的污染,本工程采用“銀冶煉砷治理濕法新技術”,即在陽極泥進入火法冶煉之前用氫氧化鈉溶液對陽極泥進行處理,將砷以不溶性砷酸鈣的形式產出,經氫氧化鈉處理后的陽極泥送火法冶煉。
陽極泥提煉白銀的傳統工藝是還原熔煉-氧化精煉-電解,陽極泥中的砷在還原熔煉和氧化精煉時進入煙塵,含砷煙塵在收集、轉運過程中容易對環境和人體健康造成影響。本工程擬采用濕法脫砷再進行還原熔煉,使砷以不溶性砷酸鈣的形式固定,極大地減少了砷污染環境的危害性。具體做法是:用氫氧化鈉溶液浸出陽極泥,砷以砷酸鈉的形式進入浸出液,過濾后,浸出渣送還原熔煉,浸出液加石灰,砷以砷酸鈣的形式沉淀,過濾后產出砷酸鈣渣,濾液返回浸出。經浸出后的陽極泥中砷含量約0.55%,用浸出后的陽極泥提煉銀的煙塵中砷
(2)陽極泥還原熔煉。經脫砷處理后的陽極泥送反射爐進行熔煉,鉛陽極泥中大部分雜質主要以氧化物形態存在,在高溫和配有還原劑的情況下,部分砷、銻以低價氧化物揮發進入煙塵(本工程預先采用陽極泥脫砷技術,揮發煙塵中砷較少),部分與加入的熔劑作用而造渣。氧化鉛大部分被加入的碳還原成金屬,由于鉛是金銀的良好捕集劑,鉛在沉降中大量熔解金、銀等貴金屬,形成貴鉛而使金、銀與大部分雜質分離。主要反應式如下:
Na2CO3+As2O5=Na2O·As2O5+ CO2;Na2CO3+Sb2O5=Na2O·Sb2O5+ CO2;Na2CO3+SiO2= Na2O·SiO2+ CO2;FeO+ SiO2= FeO·SiO2;2CaF2+2SiO2=SiF4+Ca2SiO4;2PbO+C=2Pb+CO2;PbO+CO=Pb+ CO2;PbO+Fe=Pb+ FeO;As2O5(Sb2O5)+2CO=As2O3(Sb2O3)+2CO2。
(3)貴鉛氧化精煉。根據各金屬對氧的親和力大小不同,在氧化過程中,砷、銻、鉛、鉍、銅等以氧化物形態進入煙塵及渣中,碲被氧化成二氧化碲,部分與加入的純堿生成亞碲酸鈉形成碲渣,金銀由于和氧的親和力小,過程中不斷提高純度,從而達到初步精煉提純。主要反應式如下:
2Pb+O2=2PbO;4As(Sb)+3O2=2As2O3(Sb2O3);4Bi+3O2=3Bi2O3;4Cu+O2=2Cu2O;Te+O2= TeO2;TeO2+Na2CO3=Na2TeCO3+ CO2
(4)銀電解。根據金銀合金板中各金屬標準電極電位不同,以硝酸銀溶液為電解介質,在電流作用下,陰極上析出銀,標準電極電位較負或較正的金屬分別進入電解液或陽極泥中,從而達到提純銀及富集金的目的。電極反應式如下:在陽極:Ag-e=Ag+;在陰極:Ag++e=Ag。
(5)金電解。根據金與其它雜質標準電極電位不同,以三氯化金溶液為電解介質,進行可溶陽極電解,金在陽極溶解,陰極析出,從而達到提純金的目的。電極反應如下:
在陽極:Au+4Cl——3e=AuCl4-;AuCl-4=Au3++4Cl-。在陰極:Au3++3e= Au。
2.4.2精鉍生產
(1)氯氧鉍制取。轉爐鉍渣用鄂式破碎機初碎,再經雷蒙磨磨至80~120目,用鹽酸、氯化銨水溶液浸出,控制適當的鹽酸和NaCl溶液濃度等條件,使鉍、銅盡可能進入溶液,而鉛、銀等金屬則盡可能少的溶解而留在浸出渣中,然后過濾,固液分離,浸出渣(即鉛銀渣)送銀冶煉系統回收銀,浸出液進行分步水解,先水解鉍,加入適量的NaOH控制好pH,鉍以氯氧鉍的形式水解沉淀,過濾后,濾渣即為氯氧鉍,進反射爐還原熔煉,濾液進入下一步水解沉淀銅,銅以氯氧銅的形式沉淀,外售給銅冶煉廠回收其中的銅,沉淀銅后的濾液返回浸出。浸出和水解過程的主要化學反應如下:
Bi2O3+8Cl-+6H+2BiCl-4+3H2O;Bi2O3+10Cl-+6H+2BiCl-5+3H2O;Bi2O4+OH+BiOCl+3Cl-。
(2)氧化鉍的粗煉和精煉。氯氧鉍、返塵、純堿、還原煤按一定的比例混合,加入反射爐內升溫,在900~1000℃的條件下發生還原,造渣反應,產出爐渣、粗鉍,反應完成后,依次放出粗鉍、爐渣。
反射爐還原熔煉產出含鉍在94%的粗鉍,雜質有砷、銻、碲、鉛、銀等,氧化鉍渣中砷、銻、碲等易揮發的物質在轉爐熔煉中雖已絕大部分揮發進入轉爐煙氣,由于精鉍要求高,因此,粗鉍精煉中仍然有除砷、銻的過程。
粗鉍精煉是在精煉鍋中進行,精煉過程基本原理是利用各種雜質不同的性質采用不同的方法將其從粗鉍中除去,各種雜質的去除方法如下。
①除砷、銻:由于砷、銻氧化物易揮發,而鉍在精煉溫度下是不會揮發的,向熔化鉍液中鼓入壓縮空氣,砷、銻迅速被氧化并揮發進入煙氣而從粗鉍中除去,煙氣經布袋除塵后排空,收集的煙灰與轉爐煙灰混合外售回收銻。②除銀:在鉍的熔體中加入純金屬鋅,鋅能與金、銀形成一系列難熔化合物,這些化合物比重小,呈浮渣產出,經攪拌浮在鉍熔體上面,俗稱銀鋅殼,送銀冶煉系統回收銀。③除鉛、鋅:由于鉛、鋅對氯的親和力大于鉍對氯的親和力,往鉍熔體中通入氯氣,能有效地去除鉛和鋅,鉛和鋅形成氯化鉛和氯化鋅,從鉍熔體中以渣的形式撈出。
3涉及的主要環境風險源及環境風險分析
3.1濃硫酸的貯運泄漏
生產出來的硫酸通過專用的硫酸罐車外運,在濃硫酸的貯存、運輸過程中均存在泄漏風險。硫酸貯罐一旦發生泄漏,有可能通過雨水進入水體或農田導致水生生物和農作物死亡,或通過污水管網進入廢水處理站,引起pH降低,對廢水處理站處理效果產生影響。如果運輸過程中發生交通事故引起泄漏,將會引起植被、農作物或者是水體中的水生生物大量死亡。
3.2腐蝕性氣體泄漏
SO2、SO3為本工程主要的腐蝕性氣體,正常情況下,氧氣底吹熔煉及煙氣的輸送、制酸系統均處于負壓條件下運轉,外逸的可能性較小。一旦出現設備管線腐蝕、風機故障或發生停電現象,高濃度的SO2、SO3煙氣就會外泄造成嚴重的環境污染。
3.3氧氣底吹熔煉爐開、停爐的煙氣
由于熔煉爐開爐煙氣SO2濃度低、轉化率低,后續處理設施不提前開啟或后續處理設施不延后關閉導致停爐煙氣直排大氣等,煙氣中SO2、酸霧、Pb都將超標排放,對大氣環境產生污染影響。
3.4廢氣事故排放
本工程氣型污染源較多,最大的氣型污染源為氧氣底吹熔煉煙氣,可能發生的事故有:制酸系統出現故障停運,氧氣底吹熔煉煙氣經電除塵后直排大氣,制酸工藝參數達不到設計指標,SO2轉化率、SO3吸收率下降,除塵設施效率下降,都將造成SO2、SO3、Pb對環境的污染。
3.5廢水事故排放
主要是污酸處理站失效或者酸性廢水站失效,污酸和酸性廢水直接向外環境排放,嚴重污染周邊環境。
3.6制氧站的爆炸
氧氣站在壓縮空氣過程中,因空氣壓縮機散熱不好或排氣管形成積炭,就會在軸瓦、電機和排氣管的沒水分離器、冷卻器及管道中發生爆炸引起火災;制氧站的各種壓力容器控制不當,也會發生容器爆炸。
如果運輸過程中發生交通事故引起泄漏,將會引起植被、農作物或者是水體中的水生生物大量死亡。
4環境風險防范處置措施
4.1成立應急處轉瞬機構和制定應急預案
成立“事故應急救援指揮領導小組”,嚴格按《危險品安全管理條例》和《常用化學危險品貯存通則》的要求落實《重大危險化學品事故應急救援預案》。根據1987年2月17日國務院的《化學危險品安全管理條例》、《化學危險品安全管理條例實施細則》(化勞發[1992]677號)、《工作場所安全使用化學品規定》([1996]勞部發423號)等法規安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸危險化學品。
4.2關于硫酸泄漏
為了防止罐區泄漏事故的發生對外環境的危害,工程設計應在硫酸罐區按規范設置圍堰,圍堰規格為長×寬×高:45m×30m×1.5m,有效容積2025m3;在生產過程中保持2個硫酸儲罐一用一備,并設置應急輸酸裝置,當發生大規模泄漏時可將圍堰內的硫酸泵送入緩沖罐,而后輸至備用罐。對罐區及周邊地面進行硬化、防腐、防滲處理,雨后及時將圍堰內積水排出。發生運輸過程事故應立即停車檢查泄漏部位,根據事故大小和處置的難易程度向單位或有關政府部門報警,并立即實施現場清除。每一個運輸車輛都配備備用轉運箱,為泄漏物料現場緊急清除提供條件。對于嚴重的泄漏情況,由公司應急救援隊到現場幫助進行清除,并評估和監測泄漏影響,直至確保安全為止。對于特別重大的泄漏,如翻車導致水環境污染,應通過救援隊對下游進行隔離,對受污染水體進行回收清除和化學處理,對現場進行控制,直至消除影響。
4.3關于污酸事故
(1)建立污酸事故池,一旦污酸處理裝置出現故障停運,熔煉煙氣洗滌產生的污酸可及時排入事故池中,以免污酸大量外泄污染水環境。污酸事故池的容積至少可以貯存1d的污酸量160m3。污酸泄漏設溢流報警控制系統、存放時液位按80%設計,污酸事故池的容積應為200m3。
(2)污酸處理設施維修引起硫化氫中毒的風險。由于污酸處理硫化段會產生硫化氫廢氣,硫化氫比空氣重,易沉降于設施底部,因此,設施維修時易引起硫化氫中毒風險。
硫化氫為無色有腐旦臭味的氣體,能溶于水,比空氣重,熔點-85.5℃,沸點-60.7℃,少量吸入后會引起頭痛、暈眩,大量吸入硫化氫時引起嚴重中毒甚至死亡。空氣中(即車間)允許最大含量為0.01mg/L。
對污酸處理設施特別是硫化槽進行維修時,應先檢測設施內硫化氫氣體的濃度,小于0.01mg/L,才能實施維修作業。
4.4污水處理站事故
使用雙電路供電;處理站機電設備關鍵部位建議采用一用一備方式;廠廢水排放口安裝水質在線監測儀,監控水質達標情況。設廢水事故池,容積為300m3。
4.5關于氧氣底吹熔煉爐開、停爐的煙氣處理
據調查,為了避免開爐和停爐后恢復生產時SO2濃度低而引起轉化率低從而導致尾氣超標排放的問題,現今各硫酸生產廠家均采用電加熱方式先預熱轉化床,即在開爐或恢復生產前3~4h即開啟轉化床的加熱裝置,開爐初期較低的SO2煙氣在經加熱的轉化床時也能達到較高的轉化率,尾氣排放可以達到標準要求。
本工程氧氣底吹熔煉使用的是95%的純氧氣體,煙氣中SO2更加容易達到較高的濃度,同時采用電加熱方式預熱轉化床,能保證開爐時高轉化率。
據經驗,建設單位應在硫酸生產規程中明確提出“氧氣底吹爐投料前半小時,開啟一級洗滌器、冷卻塔循環酸泵等”要求,進一步降低氧氣底吹熔煉爐開、停爐的煙氣對外環境的影響。
4.6關于制酸系統出現故障時煙氣的處理
當制酸系統出現故障時氧氣底吹熔煉爐應相應停爐,待制酸系統故障排除恢復正常生產后才能恢復開爐,同時啟動付煙道和應急處理設施。采用“鈉法”即Na2CO3吸收法作為SO2風險排放應急治理措施[3]。“鈉法”是國內外常用的煙氣脫硫工藝,流程短、效果好,不存在結垢堵塞問題。煙氣風險排放的時間短,治理措施簡單易行。工藝流程如圖2所示。
主要化學反應有:
SO2+H2O2H++SO2-3;2SO2-3+ O22SO2-4;2H++SO2-3+Na2CO3+6H2ONa2SO3·7H2O+ CO2;SO2-4+2Na++7H2ONa2SO4·10H2O。
當控制pH為9、液氣比為151/m3時,脫硫率可達到95%,雖然SO2的排放濃度不能滿足達標排放的要求,但可在很大程度上減少事故排放對環境的危害。
4.7事故聯鎖緊急停車系統
各生產裝置均設事故聯鎖緊急停車系統,應設專人加強生產設備特別是熔煉爐、制酸車間和“三廢”處理設施的管理和維護,減少事故發生的幾率。發生上述排污事故時,應立即停產。
參考文獻:
[1] 饒湖英,吳一行,張程等.中、重度兒童鉛中毒Ⅰ值的意義及治療[J].中國醫學導報,2012(26):38~40.
1多元化替代石油能源的技術開發現狀及應用
目前.多元化能源替代技術開發主要集中在煤及天然氣合成油、生物柴油、燃料乙醇等領域。
1.1我國天然氣制油燃料技術開況
中國石化股份有限公司十分重視GTL技術開發.目標是開發出具有中國石化自主知識產權的成套GTL技術。目前在F_T合成催化劑上已取得了一定的進展。11由中國石化股份有限公司立項安排中科院大連化物所開發的適用于列管式固定床反應工藝的氧化硅負載的鈷基催化劑,具有合成直鏈高碳烴f蠟質產品)的特點。目前開發的適用于漿態床反應工藝的活性炭負載的鈷基催化劑,具有較好的制取柴油餾分的性能。液體產品中柴油組分較高,其中CIO~C20液體在產物中的比例為60%左右。21由中國石化股份有限公司石油化工科學研究院(RIPP)開發的,以氧化鋁為載體、金屬鈷為活性組分,一定程度上解決了F—T合成反應過程中在提高CO轉化率時,C選擇性下降的問題,大大提高了反應經濟性和碳源利用效率。31由中科院山西煤化所先后開發的將傳統F—T合成與沸石分子篩相結合的固定床二段合成工藝和漿態床一固定床二段工藝,于2001年建成千噸級漿態床合成油試驗裝置和催化劑制備裝置,已進行了多次試驗,并得到合格產品。目前正計劃建l0萬噸級工業示范裝置。41山東兗礦集團公司2004年建成了5000噸/年漿態床低溫F—T合成油裝置。連續運行4706小時。目前已完成百萬噸級煤制油工業示范裝置可行性研究報告。兗礦集團在國內合成油領域居領先地位。該集團目前已擁有包括反應器和催化劑技術的F—T合成核心技術。目前。我國以煤炭為原料,采用直接液化或經F—T合成制取液體燃料的在建、擬建項目已近800萬噸/年.一般在2010年左右建成。預計到2020年我國將完成總投資4000~5000億元,形成5000萬噸/年的油品產能。中國煤炭儲量相對豐富,在特定區域.有一定的天然氣資源。隨著石油資源的日趨緊張、原油價格的不斷攀升,以煤炭、天然氣為原料制合成氣,經F—T反應制液體燃料較有發展前途。
1.2生物柴油技術
生物柴油是從天然動、植物油脂生產的柴油,化學組成為長鏈脂肪酸甲酯。生物柴油幾乎不含硫和芳烴,十六烷值高,性能好,并且儲運方便安全,降解性能好,是一種優質清潔柴油。在生物柴油的開發和應用方面,我國起步較晚,目前萬噸級企業主要有3家:海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源發展公司。并采用自主開發技術。其中,四川古杉油脂化工公司的技術利用植物油精煉過程中所產生的下腳料及食用回收油為原料,經酸化除雜、連續脫水、酯化、回收甲醇、靜置、分出甘油相,然后連續蒸餾得到成品。這種工藝反應需6小時即可結束。酸值可降至ImgKOI-l_/g以下,脂肪酸轉化率可達93%以上。福建卓越新能源發展公司的技術利用廢動植物油生產生物柴油。從總體水平看,這些技術是針對廢棄地溝油開發的。原料利用率低,生產過程有污染,產品質量按自訂的標準控制。但由于原料價格便宜,一般2600元/噸左右,生產經濟效益還是很好的。RIPP根據我國原料供應的特點、環保要求、產品增值的要求開發了以下兩種生產生物柴油新技術:
1)高壓醇解工藝。高壓醇解法生物柴油生產技術,可適應不同原料油、產品方案和工廠規模,以及適應原料收集、貯存和產品市場的物流狀況等需求。原料預處理簡單并適應性強,能加工高酸值、高水油料:采用多種原料時,切換容易;不使用催化劑,簡化了后處理工藝,無污水;聯產甘油濃度高。這些工藝根據規模大小,可為連續式或間歇式生產。目前該技術的2000噸/年規模的中試裝置已建成,正在進行中試試驗。該技術生產的生物柴油產品質量能達到德國的B100f生物柴油含量loo%)產品質量標準。
2)反應分離耦合工藝。是專門為生產生物柴油而開發的,適應采用的原料如大豆油、雙低菜籽油、棉籽油、葵花籽油以及其他脂肪酸組成近似于上述原料的油脂,以保證產品的質量合格。反應分離耦合工藝的特點是在反應的同時.進行甘油的連續分離,反應轉化完全,產物不需要蒸餾精制,減少能耗;進料醇油比低,催化劑的消耗少。“三廢”排放少;簡化了工藝流程,有利于減少設備投資和降低操作成本。
1.3燃料乙醇技術
燃料乙醇通常由谷類、甘蔗和任何含淀粉或糖類的農作物及其廢棄物為原料采用生物發酵方法制成。目前世界工業化生產燃料乙醇多采用淀粉類食物如玉米和高含糖農作物如甘蔗、甜高梁等。已工業化的技術主要是采用淀粉質和糖基的農作物為原料,采用林業殘余物、農作物廢棄物的技術正在開展工業放大階段。以生物質為原料的糖經濟尚缺乏與石油經濟競爭的實力。雖然生物質原料成本低,但加工轉化成本高,只有實現技術上的突破.才能形成完整的生物質技術工程體系。在生產工藝確定后。燃料乙醇的價格主要取決于糧食價格.乙醇成本與原料費用線性相關。我國現階段使用燃料乙醇的方式是將l0%的乙醇與汽油調合成車用乙醇汽油,與普通汽油同升同價銷售。燃料乙醇的生產成本一直高于汽油價格,我國確定的乙醇汽油價稅政策是.石油公司按汽油出廠價的91.11%接受燃料乙醇,燃料乙醇生產環節出現的虧損由國家財政補貼。目前。我國生產燃料乙醇的主要原料是玉米、小麥、薯類、甘蔗、甜高梁等,國家認可的燃料乙醇產能為102萬噸/年,其中河南天冠30萬噸/年。安徽豐原32萬噸/年,吉林天河30萬噸/年,黑龍江華潤金玉10萬噸/年。2001年6月至2006年2月,中國石化河南石油分公司擔負的河南、安徽全省及河北、山東、江蘇和湖北4個省的27個地市的乙醇汽油試點和推廣使用工作,總計銷售乙醇汽油(乙醇含量10%)436.88萬噸。
1.4生物質乙烯技術開發
隨著全球性的石油資源供求關系的Ft益緊張.傳統石油乙烯工業將面臨新挑戰。如何突破資源短缺的瓶頸,利用可再生生物質資源生產乙醇,再進一步脫水成乙烯,從而替代傳統的石油乙烯路線成為當前的研究熱點。目前.國際上乙醇制乙烯工業裝置主要集中在巴西、印度、巴基斯坦、秘魯,最大規模為印度的6.4萬噸/年裝置。乙醇脫水制乙烯的技術發展趨勢.主要是裝置大型化、低能耗.以及進一步提高催化劑的性能,降低催化劑成本。
2我國多元化能源替代石油發展思路和建議
石油,化學特點是一種棕黑色、粘稠、液體。由各種烷烴、環烷烴、芳香烴組成的混合物,可燃燒、可分解提煉,做多種用途。
研究表明,石油生成至少200萬年時間。物理學上,工業生產需要動力燃料。石油產品滿足了各種工業生產能源原料,在工廠、車間、運輸等過層中,需要石油各種產品作為燃油動力,燃燒產生動力推動設備運轉。從世界石油分布資源看,石油資源大約有四分之三在東半球,西半球約四分之一,中東波斯灣沿岸、北美洲、歐洲、亞洲大陸、非洲、中南美、亞太等陸地或海洋中。
然而,隨著人們物質生活越來越好,對品質需求不斷升級,居民們更加注重環境保護,綠色生產,低能耗,減少排放,低碳建筑,低碳交通。后石油時代,新能源或迎來投資機遇。
1、太陽能。太陽能要比石油煤炭更加環保,可用作發電或為熱水器提供能源。太陽能是一種新興可再生能源。太陽能可通過玻璃制造材料吸收熱量,用于汽車候補防結冰裝置,或者放在屋頂給房屋熱水器加熱。新能源汽車、移動醫療設備、旅行設備、戶外農場加工設備、辦公室太陽能熱水器等。
2、風能。風能是空氣流動產生的動能,由于太陽輻射地球表面受熱不均勻,大氣層壓力分布不同,在水平氣壓梯度作用下,空氣沿著水平方向形成風,風能是可再生清潔能源,儲量達,分布廣。風能可D化為機械能、電能、熱能等。
3、氫能源。氫是清潔能源,低碳、零碳能源,氫能源燃料電池可應用在汽車上,為汽車提供電能,動力更可持續、能效更高,續航里程更長,排放物只有水,零碳排放,沒有污染,用于半導體電板上的鉑電極可釋放出氫氣,在鈦酸鍶電極上可釋放氫氣,光電解水方法可制取氫氣,也可以在光合作用下釋放氫微生物,通過氫化酶誘發電子而把水里的氫離子結合生成氫氣。
4、潮汐能。潮汐能,顧名思義,就是海水周期漲落運動中所蘊含的能量,物理學知識告訴我們,水位差表現為勢能,海水流動速度表現為動能,潮汐能是一種可再生能源,沿河海岸線有巨大潮汐能潛力,潮汐能可用來發電,利用潮水的漲落是產生的水位差具有的勢能來發點,不消耗燃料,沒有污染,不受洪水或枯水影響,潮汐能可再生。
5、藻類生物新能源。海洋里藻類可利用太陽光合作用過程產生能量,藻類可用作生產生物燃料,比傳統生物然燃料產生更多,藻類變成燃料的時間更短,藻類泵入化學反應器,不到一個小時里,原油、水、磷就產生了,通過精煉技術,粗藻油可轉化為燃料、汽油或柴油燃料,還可產生可燃的物質,如鉀和氮等。在幾乎所有海洋蘊藏大量藻類,藻類是潛在新能源之一。
另外,核聚變能源也是一種更干凈安全且無浪費的新能源。核聚變不同于核裂變,產能大,燃料來源豐富,產物為氦氣,干凈無毒氚輻射小,基本無輻射。
新能源可應用在私家小汽車上,燃料電池可通過太陽能充電,或使用空氣中的氫氣,或使用純電動,用充電電池給汽車提供電動力,新能源電池讓私家車零排放綠色環保。