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Abstract: This article discusses how to correctly grasp the "Textile Dyeing and Finishing Industry Water Pollutant Discharge Standards" in the environmental protection acceptance monitoring of textile dyeing and finishing industry construction projects.
關(guān)鍵詞: 紡織染整;環(huán)境保護;竣工驗收監(jiān)測
Key words: textile dyeing and finishing;environmental protection;acceptance monitoring
中圖分類號:R123.1 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)32-0325-02
0 引言
《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》于1992年首次(GB4287-92),2012年進行首次修訂(GB4287-2012),并要求2015年1月1日起,全國(現(xiàn)有、新建)紡織染整工業(yè)企業(yè)或生產(chǎn)設(shè)施的水污染物排放執(zhí)行GB4287-2012標準。本文重點解析紡織染整工業(yè)建設(shè)項目竣工環(huán)境保護驗收監(jiān)測中,如何正確把握GB4287-2012。
1 標準適用范圍
GB4287-2012只適用于“紡織染整工業(yè)企業(yè)或生產(chǎn)設(shè)施”,也就是說不適用于“接納紡織染整工業(yè)企業(yè)廢水的集中式工業(yè)污水處理廠(站)”。
2 術(shù)語和定義的增加
相對GB4287-92,新標準GB4287-2012主要增加了對“標準品、排水量、單位產(chǎn)品基準排水量”的定義,其中必須注意的是,排水量是“指生產(chǎn)設(shè)施或企業(yè)向企業(yè)法定邊界以外排放的廢水量,包括與生產(chǎn)有直接或間接關(guān)系的各種外排廢水(含廠區(qū)生活污水、冷卻廢水、廠區(qū)鍋爐和電站排水等)”,而GB4287-92中的排水量“不包括冷卻水及生產(chǎn)區(qū)非生產(chǎn)用水”。
3 水污染物控制指標的調(diào)整和提高
相對GB4287-92,GB4287-2012不僅大大提高了對“化學需氧量、五日生化需氧量、懸浮物、色度、氨氮、硫化物、苯胺類、六價鉻”等水污染物排放限值的控制要求,而且增加了“總磷(防止地表水富營養(yǎng)化)、總氮(防止地表水富營養(yǎng)化)、可吸附有機鹵素”等控制指標,同時取消了對“銅”(目前紡織染整企業(yè)已不再使用含有銅化合物)的控制指標;為了廣泛適應(yīng)于全部行業(yè)并與其他行業(yè)接軌,將“最高允許排水量(m3/百米布)”控制指標調(diào)整為“單位產(chǎn)品基準排水量(m3/t標準品)”。
4 單位產(chǎn)品基準排水量的解讀
4.1 GB4287-2012定義了單位產(chǎn)品基準排水量是“指用于核定水污染物排放濃度而規(guī)定的生產(chǎn)單位印染產(chǎn)品的廢水排放量上限值”,并制定了“棉、麻、化纖及混紡機織物,真絲綢機織物(含練白),紗線、針織物,精梳毛織物,粗梳毛織物”的單位產(chǎn)品基準排水量,當實際生產(chǎn)產(chǎn)品不同時,需要根據(jù)FZ/T 01002-2010《印染企業(yè)綜合能耗計算辦法及基本定額》進行換算。
4.2 GB4287-2012中的水污染物排放濃度限值只適用于單位產(chǎn)品實際排水量不高于單位產(chǎn)品基準排水量的情況。如單位產(chǎn)品實際排水量超過了單位產(chǎn)品基準排水量,必須將實測水污染物濃度換算為水污染物基準排水量排放濃度,并以水污染物基準排水量排放濃度作為判定排放是否達標的依據(jù),具體換算公式可查詢GB4287-2012。
4.3 在企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)施同時生產(chǎn)兩種以上產(chǎn)品、可使用不同排放控制要求或不同行業(yè)國家污染物排放標準,且生產(chǎn)設(shè)施產(chǎn)生的污水混合處理排放的情況下,應(yīng)執(zhí)行排放標準中規(guī)定的最嚴格的濃度限值,具體水污染物基準排水量排放濃度換算公式可查詢GB4287-2012。
5 建設(shè)項目竣工驗收監(jiān)測時水污染物的確定
建設(shè)項目竣工環(huán)境保護驗收監(jiān)測的主要依據(jù)“建設(shè)項目環(huán)境影響評價報告書”和“各級環(huán)境保護管理部門對該建設(shè)項目環(huán)境影響評價報告書的批復(fù)”,如果以上文件沒有明確說明,不建議監(jiān)測以下水污染物指標:①六價鉻:主要來源于不繡鋼滾筒印花(屬于淘汰工藝,已基本不采用)和毛印染工藝中可能采用的重鉻酸鉀助劑。②硫化物:主要來源于硫化染料,因為有毒屬于淘汰染料(部分企業(yè)還在使用)。③二氧化氯:主要來源于漂白中的亞漂(用亞氯酸鈉在酸性條件下產(chǎn)生二氧化氯漂白),同時GB4287-2012中采用的《水質(zhì) 二氧化氯的測定 碘量法(暫行)》(HJ551-2009)”測定方法,也“適用于亞漂設(shè)備及含有大量亞氯酸鹽的廢水”;二氧化氯極其不穩(wěn)定,一般的實驗室也不具備HJ551-2009的實驗室計量認證能力。
6 廢水處理后回用水水質(zhì)要求
紡織染整工業(yè)項目要求低濃度印染廢水經(jīng)處理回用于生產(chǎn),回用水水質(zhì)要求可參照“建設(shè)項目環(huán)境影響評價報告書和建設(shè)項目環(huán)境影響評價報告書批復(fù)”,并可參考“紡織染整工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范(HJ471-2009)”中“7廢水回用工藝設(shè)計”,該技術(shù)規(guī)范中明確了回用水用途和水質(zhì)要求。
7 其他(印染定型機廢氣中油煙廢氣的監(jiān)測與評價)
印染定型機是紡織行業(yè)中主要耗熱機械設(shè)備之一,在加工定型過程中由于溫度較高(約200℃),坯布中部分油污(特別是滌綸絲在織造過程中添加油劑)會轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜔熯M入定型廢氣中造成油煙污染,可采用油煙凈化設(shè)備處理后高空排放,但是印染行業(yè)定型機排放油煙目前尚無國家標準和行業(yè)標準。為此由紹興縣環(huán)境保護局等單位負責起草,2013年4月浙江省紹興縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局了紹興縣地方標準《印染行業(yè)定型機廢氣排放限值》(DB330621/T 059-2013),按“最高允許油煙排放濃度不超過40mg/m3”進行考核,并參照《飲食業(yè)油煙排放標準》(試行)(GB18483-2001)中的檢測原理,對油煙進行進行監(jiān)測、分析。
以上是筆者通過對近年來所完成紡織染整工業(yè)建設(shè)項目竣工環(huán)境保護驗收監(jiān)測工作的積累,供同行們探討。
參考文獻:
[1]國家已出臺環(huán)境保護法律、法規(guī)、標準及規(guī)章制度.
關(guān)鍵詞:揮發(fā)性有機物;產(chǎn)生;監(jiān)測;標準;治理
揮發(fā)性有機物常用VOCs表示,是Volatile Organic Compounds三個詞第一個字母的縮寫。揮發(fā)性有機物定義為沸點在50℃-250℃,在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機物。揮發(fā)性有機物的主要成分有:烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴,它包括:苯系物、有機氯化物、氟里昂系列、有機酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等。揮發(fā)性有機物的危害很大,是一種強致癌物質(zhì),它會引發(fā)各類癌癥和心血管疾病。同時揮發(fā)性有機物濃度較高時也會影響臭氧濃度同步升高。超標的臭氧它強烈刺激人的呼吸道,造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽、引發(fā)支氣管炎和肺氣腫,巴細胞染色體病變,加速衰老,致使孕婦生畸形兒等。因此,臭氧和有機廢氣所造成的危害必須引起人們的高度重視。
一、揮發(fā)性有機物的產(chǎn)生
VOC的主要來源可分為四類,交通源、工業(yè)源、生活源和農(nóng)業(yè)源。交通源主要來源是機動車和非道路移動源,如飛機、輪船、工程機械等,以及油品的存儲和銷售。工業(yè)源分為化石燃料煅燒和生產(chǎn)工藝過程排放。化石燃料煅燒主要為燃煤、天然氣、燃料油等燃燒產(chǎn)生揮發(fā)性有機物,生產(chǎn)工藝過程排放主要為石油煉制、基礎(chǔ)化學原料制造、涂料制造、油墨制造、合成纖維制造、合成樹脂制造、合成橡膠制造、食品制造、日用品生產(chǎn)、化學藥品原料制作、金屬冶煉、交通設(shè)備制造、造紙和紙制品制造、焦炭生產(chǎn)等行業(yè)。生活源主要為干洗和化妝品、洗滌劑、驅(qū)蟲劑的使用。農(nóng)業(yè)源主要為秸稈燃燒和農(nóng)藥使用。
目前,產(chǎn)生揮發(fā)性有機物較高行業(yè)有印刷和包裝印刷、機械設(shè)備制造涂料的使用、合成革制造、建筑涂料和農(nóng)藥使用。如:印刷包裝行業(yè)汽油清洗劑排放系數(shù)為850kg/t,平板油墨、凹版油墨、凸版油墨分別為216 kg/t、620 kg/t、683 kg/t。包裝膠黏劑更是高達1385 kg/t。汽車制造(汽車涂料使用)和建筑涂料水溶性溶劑分別為470 kg/t和120 kg/t,也屬于揮發(fā)性有機物產(chǎn)生的重點行業(yè)。
二、揮發(fā)性有機物監(jiān)測和排放標準
揮發(fā)性有機物目前采樣有罐采法和袋采法。罐采法適用于環(huán)境空氣中丙烯等67種揮發(fā)性有機物的測定(環(huán)境空氣揮發(fā)性有機物測定罐采法/氣相色譜-質(zhì)譜法HJ759-2015);氣袋法適用溫度低于150度的固定污染源廢氣中的揮發(fā)有機物,如非甲烷總烴等61種揮發(fā)性性有機物(固定污染源廢氣揮發(fā)有機物的采樣氣袋法HJ732-2014)。半揮發(fā)性有機物(簡稱SVOCs)主要包括二惡英類、多環(huán)芳烴類、有機農(nóng)藥類、氯代苯類、苯胺類、苯酚類等化合物,這些化合物在環(huán)境空氣中主要以氣態(tài)和氣溶膠兩種形態(tài)存在。這些半揮發(fā)性有機物采樣適用于環(huán)境空氣半揮發(fā)性有機物采樣技術(shù)導則(HJ691-2014)。
揮發(fā)性有機物排放標準。為治污降霾保衛(wèi)藍天,全國部分省份制定了揮發(fā)性有機物排放標準,如陜西制定揮發(fā)性有機物地方排放標準(DB61/T1061-2017),標準涉及汽車整車制造、印刷、木質(zhì)家具制造、醫(yī)藥制造、電子產(chǎn)品制造、涂料、油墨及其類似產(chǎn)品制造、橡膠制品制造、表面涂裝這重點行業(yè)。本次的《揮發(fā)性有機物排放控制標準》對8個主要行業(yè)的揮發(fā)性有C物適用范圍、排放限值、工藝管理要求、監(jiān)測要求等作了詳細規(guī)定。新建企業(yè)自2017年2月10日起執(zhí)行此標準控制要求,現(xiàn)有企業(yè)自2018年2月10日起執(zhí)行此標準控制要求。初步估算,標準實施后,陜西全省工業(yè)揮發(fā)性有機物排放總量將在現(xiàn)有水平上削減至少20%以上。
三、揮發(fā)性有機物的治理
揮發(fā)性有機物涉及行業(yè)廣,總類多,治理難度大。應(yīng)從重點行業(yè)逐步推進治理,地方排放標準區(qū)域,提前規(guī)劃治理,確保按照標準要求時間揮發(fā)性有機物達標排放。
(一)工業(yè)源治理。VOCs污染防治應(yīng)遵循源頭和過程控制與末端治理相結(jié)合的綜合防治原則。在工業(yè)生產(chǎn)中采用清潔生產(chǎn)技術(shù),嚴格控制含VOCs原料與產(chǎn)品在生產(chǎn)和儲運銷過程中的VOCs排放,鼓勵對資源和能源的回收利用;鼓勵在生產(chǎn)和生活中使用不含VOCs的替代產(chǎn)品或低VOCs含量的產(chǎn)品。工業(yè)源主要包括石油煉制與石油化工、煤炭加工與轉(zhuǎn)化等含VOCs原料的生產(chǎn)行業(yè),油類(燃油、溶劑等)儲存、運輸和銷售過程,涂料、油墨、膠粘劑、農(nóng)藥等以VOCs為原料的生產(chǎn)行業(yè),涂裝、印刷、粘合、工業(yè)清洗等含VOCs產(chǎn)品的使用過程。部分行業(yè)揮發(fā)性有機物治理方法,如下:
在石油煉制與石油化工行業(yè),鼓勵采用先進的清潔生產(chǎn)技術(shù),提高原油的轉(zhuǎn)化和利用效率。對于設(shè)備與管線組件、工藝排氣、廢氣燃燒塔(火炬)、廢水處理等過程產(chǎn)生的含VOCs廢氣污染防治技術(shù)措施;
在煤炭加工與轉(zhuǎn)化行業(yè),鼓勵采用先進的清潔生產(chǎn)技術(shù),實現(xiàn)煤炭高效、清潔轉(zhuǎn)化,并重點識別、排查工藝裝置和管線組件中VOCs泄漏的易發(fā)位置,制定預(yù)防VOCs泄漏和處置緊急事件的措施。
在油類(燃油、溶劑)的儲存、運輸和銷售過程中,采取全鏈條配備相應(yīng)的油氣回收系統(tǒng),采用高效密封的內(nèi)(外)浮頂罐,當采用固定頂罐時,通過密閉排氣系統(tǒng)將含VOCs氣體輸送至回收設(shè)備等VOCs污染防治技術(shù)措施。
在涂裝、印刷、粘合、工業(yè)清洗等含VOCs產(chǎn)品的使用過程鼓勵使用環(huán)保型涂料、油墨、膠粘劑和清洗劑;推廣采用靜電噴涂、淋涂、輥涂、浸涂等效率較高的涂裝工藝;避免露天作業(yè)等VOCs污染防治技術(shù)措施。
(二)生活源揮發(fā)性有機物治理。生活中建筑裝飾裝修、服裝干洗、餐飲油煙等也是VOCs主要來源。我們可以采取用環(huán)保的建筑涂料、低有機溶劑型木器漆和膠粘劑,逐步減少有機溶劑型涂料的使用;.在服裝干洗行業(yè)應(yīng)淘汰開啟式干洗機的生產(chǎn)和使用,推廣使用配備壓縮機制冷溶劑回收系統(tǒng)的封閉式干洗機,鼓勵使用配備活性炭吸附裝置的干洗機。在餐飲服務(wù)行業(yè)鼓勵使用管道煤氣、天然氣、電等清潔能源;倡導低油煙、低污染、低能耗的飲食方式。同時鼓勵綠色出行,營造全民參與環(huán)保的好氛圍。
(三)農(nóng)業(yè)源揮發(fā)性有機物治理。農(nóng)業(yè)源揮發(fā)性有機物主要來源于秸稈燃燒和農(nóng)藥使用。應(yīng)當采取秸稈禁燒,鼓勵回收利用。農(nóng)藥使用鼓勵使用粉劑農(nóng)藥,降低產(chǎn)生揮發(fā)性有機物的噴劑農(nóng)藥的使用量。
參考文獻
[1] 揮發(fā)性有機物(VOCs)污染防治技術(shù)政策.
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[5] 揮發(fā)性有機物測定罐采法/氣相色譜-質(zhì)譜法(HJ759-2015).
[6] 固定污染源廢氣揮發(fā)有機物的采樣氣袋法(HJ732-2014).
關(guān)鍵詞:生物凈化 有機廢氣 應(yīng)用 研究進展
中圖分類號:TQ9 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)12(b)-0144-02
工業(yè)生產(chǎn)常常會產(chǎn)生大量的有機廢氣,如不能進行對其進行有效地控制與治理,這些氣體必將嚴重的危害人類的生存環(huán)境和健康狀況,因此大力開展有機廢氣的綜合治理技術(shù)研究已經(jīng)成為當代世界亟待解決的問題之一。
目前,有機廢氣的主要治理方法包括吸收法、吸附法、催化轉(zhuǎn)化法等。盡管上述方法具有一定的實操性,然而能耗高等問題也制約著這些方法的應(yīng)用程度。
生物凈化有機廢氣技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項用于凈化低濃度有機廢氣的新型技術(shù)。經(jīng)國外眾多研究表明,該技術(shù)實操性較強,且成本較低,因此是未來用于凈化低濃度有機廢氣的重要方法之一。
為了進一步推動該技術(shù)于我國的研究進程,筆者以下將從發(fā)展過程、工藝原理、基礎(chǔ)理論研究、主要設(shè)備及其特點、填料的選擇、菌種馴化、工程應(yīng)用等方面對該技術(shù)的研究進展進行綜述,此外,還將分析說明其發(fā)展中存在的問題,并提出一些建議。
1 生物凈化廢氣技術(shù)的發(fā)展歷程
生物凈化有機廢氣技術(shù)的研究始于20世紀50年代,快速發(fā)展于80~90年代。德國和荷蘭是世界上首批較大規(guī)模的應(yīng)用此項技術(shù)用于處理有機廢氣的國家[1]。日本、美國等地也已廣泛開展了該技術(shù)的工程應(yīng)用,而我國對于該技術(shù)的研究還很欠缺。
2 生物凈化有機廢氣技術(shù)理論研究進展
生物法凈化有機廢氣的實質(zhì)即利用微生物的生命活動,將廢氣中的有機組分降解、轉(zhuǎn)化為簡單的無機物(CO2、H2O)及細胞質(zhì)等其它物質(zhì)。具體而言,在微生物的生長過程中,需要消化吸收碳、氮、磷、氧等營養(yǎng)組分。生物凈化法便是通過向生物反應(yīng)器中投加除待處理廢氣所含營養(yǎng)物質(zhì)(即污染物質(zhì))以外的營養(yǎng)成分,從而保證微生物主動獲取待處理廢氣中所含的那部分污染物質(zhì)作為機體生存的營養(yǎng)成分,最終達到去除廢氣中污染物質(zhì)的目的。
至今為止,對于生物凈化有機廢氣技術(shù)的機理研究,學者們還未形成統(tǒng)一理論。目前,世界上公認影響較大的即荷蘭學者奧滕格拉夫(Ottengraf)依據(jù)傳統(tǒng)的氣體吸收雙膜理論所提出的生物膜理論(也可定義為“吸收—生物膜”理論)[2]。
3 主要凈化裝置及特點
目前,國內(nèi)外主要有機廢氣生物凈化裝置包括生物過濾器(biofilter)、生物滴濾器(biotrickling filter/trickling)、生物洗刷塔(bioscrubber)等。其中應(yīng)用最廣泛的是生物滴濾池和滴濾塔。
3.1 生物過濾器
生物過濾器內(nèi)的固態(tài)介質(zhì)一般使用土壤、堆肥、木屑等。其優(yōu)點在于:設(shè)備少,操作簡單,成本低廉(其投資成本約為傳統(tǒng)處理技術(shù),如吸附、吸收氧化等技術(shù)的1/10),處理效率高等;其缺點在于:反應(yīng)條件較難控制,占地面積較大,處理效率不夠持續(xù)穩(wěn)定、載體使用周期短等,且該工藝不適于處理較高濃度的廢氣和產(chǎn)酸廢氣。
3.2 生物滴濾器
在生物滴濾池中,微生物附著于惰性填料的表面并形成生物膜。有機廢氣從塔底進入反應(yīng)器后,其中的有機物質(zhì)則通過微生物的分解、代謝后轉(zhuǎn)化為小分子無機物質(zhì),凈化后的氣體從塔頂排出。其優(yōu)點在于:設(shè)備少、操作簡單、壓降低、填料不易堵塞、處理效率高等。與生物過濾器相比,生物滴濾法的反應(yīng)條件更易控制,因而微生物的活性更容易保持。其不足在于:填料比表面較小,運行成本較高,不適于處理水溶性差的化合物,此外結(jié)構(gòu)和操作均比生物過濾器復(fù)雜,同時,營養(yǎng)物添加過量還易造成菌體大量繁殖,床層堵塞、壓降升高。為此,A.Laurenzis等人[3]在傳統(tǒng)的生物滴濾器中安裝攪拌裝置,以克服這一問題。生物滴濾器的介質(zhì)可以采用陶瓷、塑料、粗碎石、陶瓷、活性炭、硅藻土等。
3.3 生物洗滌器
生物洗滌器一般是由洗滌器和生物反應(yīng)器兩部分組成,洗滌器主要是物理溶解過程,生物反應(yīng)器中一般采用好氧處理。該工藝有很多優(yōu)點,如反應(yīng)條件容易控制,壓降低,填料不易堵塞等;而缺點在于:設(shè)備多,需外加營養(yǎng)物,成本較高,填料比表面積小,對液相中菌體生長活動的控制比較困難,限制難溶氣體的處理效率等。因此生物洗滌器遠不如前兩者應(yīng)用廣泛。
3.4 小結(jié)
不同成分、濃度及氣量的氣態(tài)污染物,各有其有效的生物凈化系統(tǒng)。生物滌氣塔適用于處理凈化廢氣量較小、污染物質(zhì)濃度大、易溶解、生物代謝較慢的廢氣。對于氣量大、濃度低的廢氣可采用生物濾池處理系統(tǒng)。而負荷較高及污染物降解后會生成酸性物質(zhì)的,則以生物滴濾池為好。膜反應(yīng)器和活性污泥法目前使用還比較少,有待進一步的研究。
4 填料的選擇
填料是微生物的載體,其性能將直接影響微生物的生長環(huán)境,因此國內(nèi)外研究者對此作了大量研究。
魏在山[4]等人采用不銹鋼環(huán)、瓷環(huán)、陶粒、塑料環(huán)、海藻石、輕質(zhì)陶塊、煤渣等作為填料的試驗研究,結(jié)果表明這七種填料的凈化性能順序為:海藻石>輕質(zhì)陶塊>陶粒>瓷環(huán)>不銹鋼環(huán)>煤渣>塑料環(huán)。
孫珮石[5]等對輕質(zhì)陶塊、瓷環(huán)、不銹鋼環(huán)、塑料環(huán)4種填料進行實驗室選擇研究。結(jié)果表明:輕質(zhì)陶塊是一種優(yōu)質(zhì)廉價的生物滴濾池適宜填料。
Woertz[6]等對聚氨酯泡沫塑料和珍珠巖作填料的性能進行了研究。結(jié)果以聚氨酯泡沫塑料為填料的生物濾池取得了更好的處理效果,這種填料同樣可以應(yīng)用于生物滴濾池。
5 菌種馴化
在以往的生物凈化有機廢氣技術(shù)研究中,一般采用廢水處理所使用的菌群經(jīng)目標污染物培育馴化后,直接用于有機廢氣的凈化處理,但往往難以達到預(yù)期的凈化效果,因此培育馴化廢氣凈化專用菌種尤其重要。
陳建孟[7]等人采用假細胞桿菌屬GD11菌株對生物滴濾池接種掛膜,成膜后的滴濾池可用來凈化二氯甲烷廢氣,其去除率達97.6%,最適宜的pH值7.0±0.5,溫度28.5±2℃,濃度為0.709 g/m3,EBRT為11.8 s。
孫珮石[8]等人用氣相培育馴化法培養(yǎng)獲得廢氣凈化專用菌種,由其掛膜制作的生物膜填料塔對廢氣中甲苯進行凈化。實驗結(jié)果表明,氣相培養(yǎng)法所得菌種對甲苯的凈化性能明顯優(yōu)于液相培養(yǎng)法所得菌種。
6 現(xiàn)存問題及建議
生物凈化有機廢氣技術(shù)作為一項清潔、廉價的環(huán)境友好型技術(shù)在國外已經(jīng)有近40年的應(yīng)用歷史,但在國內(nèi)卻仍處于起步階段,且對于各種廢氣的生物法處理研究發(fā)展也很不平衡(目前該技術(shù)研究應(yīng)用大多為含氮、硫的無機氣體,對有機氣體的實際應(yīng)用還很少報道)。基于此,筆者建議在以下幾個方面進一步深化、拓展有機廢氣生物凈化技術(shù)的研究。
(1)目前生物凈化廢氣技術(shù)還只適用于低濃度的簡單廢氣,且該技術(shù)的研究也大多集中于無機廢氣領(lǐng)域,對有機廢氣領(lǐng)域的研究還十分不足,因此建議進一步加強對前人研究較少或沒有研究過的對象的研究,同時注重有機混合物及揮發(fā)性有機物的研究。總之,應(yīng)加寬生物處理廢氣的應(yīng)用范圍。
(2)盡管國內(nèi)外學者已經(jīng)在填料方面做了很多研究,但針對廢氣治理領(lǐng)域的最佳填料還有待探索,因此建議加強重視對不同填料的性能的研究,提高填料的表面性質(zhì)及其使用壽命。
(3)加強與其它優(yōu)秀處理技術(shù)的結(jié)合,同時不斷改進設(shè)備結(jié)構(gòu),研究工藝條件,提高廢水中污染物的去除效率。開展新型生物反應(yīng)器處理有機廢氣過程的局部性能研究,從微觀、局部、瞬態(tài)角度,從實驗、理論及數(shù)值模擬三方面揭示生物反應(yīng)器中局部流體力學、傳質(zhì)及生化反應(yīng)性能參數(shù)的分布規(guī)律,為過程模擬優(yōu)化設(shè)計、操作與控制及工程放大提供依據(jù)。
(4)對新型高效生物反應(yīng)器凈化有機廢氣開展中試及工業(yè)級試驗研究,使其成為新型、高效、經(jīng)濟、實用的有機廢氣凈化新設(shè)備、新工藝和新技術(shù)。
(5)建議將生物工程技術(shù)(如激光誘變技術(shù)、基因重組技術(shù)、代謝工程、細胞固定化技術(shù)等)應(yīng)用于有機廢氣處理中,通過傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)的結(jié)合,開展高效優(yōu)勢微生物菌種的分離篩選以獲得高效降解廢氣中污染物的微生物菌種。
(6)遺傳育種、馴化培養(yǎng)及其載體固定化技術(shù)研究,適合于特定有機物降解的細菌種類和接種方法有待研究。
盡管經(jīng)過近20年的發(fā)展,以生物過濾器為代表的有機廢氣生物凈化技術(shù)已得到了一定程度的工業(yè)化應(yīng)用,但目前各種有機廢氣生物凈化技術(shù)仍不同程度地存在不足,有待完善。不過,隨著生物工程技術(shù)的迅猛發(fā)展,化學工程與環(huán)境工程學科的進一步交叉、滲透、融合,有機廢氣生物凈化技術(shù)必將不斷注入新的活力,更好的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:活性炭;甲苯;丙酮;吸附;數(shù)值模擬
目前,電廠燃煤鍋爐對環(huán)境造成了嚴重的污染,吸附凈化電廠煙氣也成了環(huán)境保護中的熱點問題。其中應(yīng)用和研究有活性炭吸附脫除鍋爐排放氣中的SO2和NOX等[1],吸附法凈化電廠中的多環(huán)芳烴類有機污染物[2],電廠煙道氣中CO2的吸附回收[3],吸附脫除燃煤鍋爐中重金屬汞蒸氣[4]等。由于吸附應(yīng)用中的一些關(guān)鍵參數(shù)靠實驗來確定耗時又不經(jīng)濟,所以建立數(shù)學模型與實驗結(jié)合來分析關(guān)鍵參數(shù)是有必要的。在文中以活性炭為吸附劑,在常溫常壓下吸附凈化甲苯和丙酮的有機廢氣,建立數(shù)學模型進行等溫模擬,揭示吸附床高度、環(huán)境溫度、進氣溫度、進氣流速和堆積空隙率等工藝參數(shù)對廢氣凈化率的影響,為電廠吸附處理有機廢氣的過程的設(shè)計、預(yù)測和優(yōu)化提
作者簡介:黎榮枝(1975-),男,本科,暖通設(shè)計、空氣凈化的研究。
1、數(shù)學模型
建立等溫吸附過程的數(shù)學模型采用如下假設(shè):氣體為理想氣體;氣相流動模型采用軸向擴散活塞流模型;氣體流速沿吸附床軸向無變化;氣體流速,壓力和組分濃度沿吸附床的徑向梯度忽略不計;考慮吸附熱并假設(shè)氣固相瞬時達到熱平衡[5]。
根據(jù)以上假設(shè),將問題簡化為一維等溫模型,則該吸附凈化過程的控制方程如下:
(1)物料平衡方程
(1)
式中:DL為軸向擴散系數(shù),m2/s;Ci為i組分吸附質(zhì)的濃度,g/m3;u為進氣流速,m/s;ρp為 床內(nèi)堆密度,kg/m3;ε為床層空隙率;qi為i組分的吸附量,g/100g;z為軸向距離,m;t為時間,s。
(2)能量守恒方程
(2)
式中:KL為軸向?qū)嵯禂?shù),W/(m?K);ρg為吸附質(zhì)氣相密度,kg/m3 ;cpg為氣相定壓比熱,kJ/(kg?K);cps為吸附劑的真實定壓比熱,kJ/(kg?K);T為進氣溫度,K;Tw為吸附床壁溫度,K;ΔHi為i組分的吸附熱,kJ/kg ;hi為吸附床內(nèi)部換熱系數(shù),W/(m2?K);rBi為吸附床內(nèi)半徑,m。
(3)
式中:ρw為吸附床壁密度,kg/m3 ;Tatm為大氣環(huán)境溫度,K ;cpw 為吸附床壁的定壓比熱,kJ/(kg?K);ho為吸附床外部換熱系數(shù),W/(m2?K); rBo為吸附床外半徑,m。
(4)
(3)傳質(zhì)速率方程
(5)
式中:qi*為i組分平衡吸附量,g/100g ;ki為i組分傳質(zhì)系數(shù),s-1。
(4)吸附等溫線方程
(6)
等溫吸附模型的初始條件為:
,,
,
等溫吸附模型的邊界條件為:
,
,
2、模型的求解與驗證
采用有限差分法求解該模型,借助計算軟件Athena visual studio進行數(shù)值計算。該軟件為保證模擬具有一定的精確度,把吸附床分成50等份,大于50等分的數(shù)值模擬結(jié)果基本無偏差[6]。模型中的物性數(shù)據(jù),吸附劑,床層特性參數(shù)及動力性參數(shù)取自文獻[7,8]。在進氣溫度T=298.15K,進氣流速u=0.20m/s,丙酮濃度C10=0.84g/m3 ,甲苯濃度C20=1.85g/m3條件下,實驗測得的丙酮和甲苯的穿透曲線與模型計算結(jié)果的比較。從比較可以得出,數(shù)值計算的溫度和濃度結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)有較好的吻合。因此可以認為采用該模型計算固定床的等溫吸附過程是可行的。
3、工藝參數(shù)的模擬分析
本實驗利用活性炭吸附混合氣體中的有機組分甲苯和丙酮,對吸附過程與吸附性能進行研究。為分析工藝參數(shù)對吸附凈化效果的影響,定義了廢氣凈化率,其式如下:
(7)
式中:mo1,mo2分別是丙酮和甲苯的出口含量,g;mi1,mi2分別是丙酮和甲苯的進口含量,g。
利用軟件模擬的初始條件是:吸附床高度L=0.45m,進氣流速u=0.2m/s,丙酮濃度C10=0.84g/m3,甲苯濃度C20=1.85 g/m3,進氣溫度T=298.15K,環(huán)境溫度為Tw=298.15K,吸附壓力P=1atm。在這些條件下分析考察吸附床高度、環(huán)境溫度、進氣溫度、進氣流速和床層堆積空隙率等工藝參數(shù)對廢氣凈化率影響時,分別改變相應(yīng)的參數(shù)來模擬分析其對廢氣凈化率的影響。
3.1吸附床高度對廢氣凈化率的影響
由廢氣凈化率與吸附床高度的關(guān)系可以看出,廢氣凈化率隨吸附床高度的增加而升高,且在吸附床高度大于0.9m時,凈化率上升的幅度減小,同時也與吸附床高度為1.2 m時的凈化率接近。如果吸附床高度不夠,則廢氣的凈化效果就不好。由此可以推知,當吸附床高度為0.9m時,廢氣的凈化率就能達到80%以上,因為此時廢氣中的甲苯和丙酮組分基本被吸附劑所吸附,所以再增加吸附床的高度就會顯得浪費活性炭。
3.2環(huán)境溫度對廢氣凈化率的影響
由廢氣凈化率與環(huán)境溫度的關(guān)系可以看出,廢氣凈化率隨環(huán)境溫度的增加而降低;在溫度越低時,凈化率越高。這是因為低的環(huán)境溫度通過熱交換可以使吸附溫度將低,而低溫時活性炭的吸附容量較大,單位時間每個單元吸附的吸附質(zhì)也就比較多,所以具有較高的吸附凈化率。
3.3進氣溫度對廢氣凈化率的影響
由廢氣凈化率與進氣溫度的關(guān)系可以看出,進氣溫度對廢氣凈化率的影響較大。同樣與環(huán)境溫度的影響一樣,隨進氣溫度的升高而凈化率下降。同樣可以看出溫度為288.15K時吸附凈化率達到90%以上。因而要使凈化效果很好,進氣溫度宜控制在低溫。因為活性炭吸附甲苯和丙酮屬于物理吸附,隨溫度升高時,吸附性能降低,所以進氣溫度應(yīng)選低溫。
3.4進氣流速對廢氣凈化率的影響
由廢氣凈化率與進氣流速的關(guān)系可知,廢氣凈化率隨流速的增加而降低,因為流速大時,吸附質(zhì)分子與吸附劑表面接觸的時間較短,吸附質(zhì)容易穿透吸附床,且被吸附的吸附質(zhì)部分可能被主流帶出吸附床,使得單元吸附劑吸附的吸附質(zhì)減少,因而降低廢氣凈化率。也可以看出流速為0.15m/s時的凈化率與0.05m/s時特別接近,考慮到廢氣處理速率和凈化率的因素,進氣流速認為取0.15m/s左右即可。
3.5堆積空隙率對廢氣凈化率的影響
由廢氣凈化率與活性炭堆積空隙率的關(guān)系可知,廢氣凈化率隨空隙率的增大而迅速下降。其原因可能是堆積密度較大時,空隙率較小,而從空隙穿透出去的吸附質(zhì)量較少,單位時間單元吸附的吸附質(zhì)相應(yīng)就多,故廢氣凈化率較大。
4 結(jié)論
本文建立了多組分有機氣體吸附的等溫數(shù)學模型,采用Athena軟件對該模型進行了數(shù)值解,并通過實驗驗證,結(jié)果表明數(shù)值結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好;同時模擬分析了工藝參數(shù)對廢氣凈化效果的影響,發(fā)現(xiàn)在較低的環(huán)境和進氣溫度、較小的堆積空隙率、0.15m/s的進氣流速和0.9m的吸附床高度等工藝參數(shù)條件下,有利于獲得較高的廢氣凈化率,為電廠吸附凈化有機廢氣提供了理論依據(jù)。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:大氣;變化;人類健康;防治
一、大氣成分的簡介和變化
空氣是混合物,它的成分是很復(fù)雜的。空氣的成分以氮氣、氧氣為主,是長期以來自然界里各種變化所造成的。在原始的綠色植物出現(xiàn)以前,原始大氣是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨為主的。在綠色植物出現(xiàn)以后,植物在光合作用中放出的游離氧,使原始大氣里的一氧化碳氧化成為二氧化碳,甲烷氧化成為水蒸氣和二氧化碳,氨氧化成為水蒸氣和氮氣。由于植物的光合作用持續(xù)地進行,空氣里的二氧化碳在植物發(fā)生光合作用的過程中被吸收了大部分,并使空氣里的氧氣越來越多,終于形成了以氮氣和氧氣為主的現(xiàn)代空氣。
二、大氣污染
(一)大氣污染的含義
所謂大氣污染是指凡是能使空氣質(zhì)量變差的物質(zhì)都是大氣污染物。污染大氣污染按照國際標準化組織(ISO)的定義,“大氣污染通常是指由于人類活動或自然過程引起某些物質(zhì)進入大氣中,呈現(xiàn)出足夠的濃度,達到足夠的時間,并因此危害了人體的舒適、健康和福利或環(huán)境污染的現(xiàn)象”。
(二)大氣污染因素及常見的污染物種類
大氣污染的因素主要有兩種分別是自然因素(如森林火災(zāi)、火山爆發(fā)等)和人為因素(如工業(yè)廢氣、生活燃煤、汽車尾氣等),并且以后者為主要因素,尤其是工業(yè)生產(chǎn)和交通運輸所造成的。主要過程由污染源排放、大氣傳播、人與物受害這三個環(huán)節(jié)所構(gòu)成。影響大氣污染范圍和強度的因素有污染物的性質(zhì)(物理和化學的),污染源的性質(zhì)(源強、源高、排氣速率等),氣象條件(風向、風速、溫度層結(jié)等),地表性質(zhì)(地形起伏、地面覆蓋物等)。
(三)大氣污染形成的條件
大氣污染的形成需要一定的條件,以下是一般情況下大氣污染形成的條件:
有害物質(zhì)的濃度的影響。大氣中有害物質(zhì)的濃度越高,污染就越重,危害也就越大。污染物在大氣中的濃度,除了取決于排放的總量外,還同排放源高度和地形等因素有關(guān)。污染物一進入大氣,就會稀釋擴散。風越大,大氣湍流越強,大氣越不穩(wěn)定,污染物的稀釋擴散就越快;反之,則污染物的稀釋擴散就慢。
地形和復(fù)雜地面的影響。地形或地面狀況復(fù)雜的地區(qū),會形成局部地區(qū)的熱力環(huán)流。如山區(qū)的山谷風,濱海地區(qū)的海陸風,以及城市的熱島效應(yīng)等,都會對該地區(qū)的大氣污染狀況發(fā)生影響。煙氣運行時,碰到高的丘陵和山地,在迎風面會發(fā)生下沉作用,引起附近地區(qū)的污染。
海陸位置不同產(chǎn)生的影響。位于沿海和沿湖的城市,白天煙氣隨著海風和湖風運行,在陸地上易形成“污染帶”。早期的大氣污染,一般發(fā)生在城市、工業(yè)區(qū)等局部地區(qū),在一個較短的時間內(nèi)大氣中污染物濃度顯著增高,使人或動、植物受到傷害。60年代以來,一些國家采取了控制措施,減少污染物排放或采用高煙囪使污染物擴散,大氣的污染情況有所減輕。
(四)大氣污染的危害
大氣污染對人體、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及氣候都有著一定程度的危害。大氣污染可以使人中毒嚴重的可能會致癌。使植物的生理機制受抑制,生長不良,抗病抗蟲能力減弱,甚至死亡;
對人的身體健康的危害
空氣污染,環(huán)境破壞,關(guān)系到人們的健康,大氣污染對人們的健康影響很大,大氣污染對人的危害大致可分為急性中毒、慢性中毒、致癌三種。
首先是急性中毒。性中大氣中的污染物濃度較低時,通常不會造成人體急性中毒,但在某些特殊條件下,便會引起人群的急性中毒。如印度帕博爾農(nóng)藥廠甲基異氰酸酯泄露,直接危害人體,發(fā)生了2500人喪生,十多萬人受害。
其次是慢性中毒。大氣污染對人體健康慢性毒害作用,主要表現(xiàn)為污染物質(zhì)在低濃度、長時間連續(xù)作用于人體后,出現(xiàn)的患病率升高等現(xiàn)象。近年來中國城市居民肺癌發(fā)病率很高,其中最高的是上海市,城市居民呼吸系統(tǒng)疾病明顯高于郊區(qū)。
再次是致癌作用。這是長期影響的結(jié)果,是由于污染物長時間作用于肌體,損害體內(nèi)遺傳物質(zhì),引起突變,如果生殖細胞發(fā)生突變,使后代機體出現(xiàn)各種異常,稱致畸作用;如果引起生物體細胞遺傳物質(zhì)和遺傳信息發(fā)生突然改變作用,又稱致突變作用;如果誘發(fā)成腫瘤的作用稱致癌作用。
對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害
大氣污染對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害十分嚴重,這些危害可影響經(jīng)濟發(fā)展,造成大量人力物力和財力的損失。
大氣污染物對工業(yè)的危害主要有兩種:一是大氣中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等,對工業(yè)材料、設(shè)備和建筑設(shè)施的腐蝕;二是飄塵增多給精密儀器、設(shè)備的生產(chǎn)和使用帶來的不利影響。
大氣污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也造成很大危害。酸雨可以直接影響植物的正常生長,又可以通過滲入土壤及進入水體,引起土壤和水體酸化、有毒成分溶出,從而對動植物和水生生物產(chǎn)生毒害。嚴重的酸雨會使森林衰亡和魚類絕跡。
三、防護和治理措施
防護和治理的措施主要有以下幾種
(1)合理安排工業(yè)布局和城鎮(zhèn)功能分區(qū)。應(yīng)結(jié)合城鎮(zhèn)規(guī)劃,全面考慮工業(yè)的合理布局。工業(yè)區(qū)一般應(yīng)配置在城市的邊緣或郊區(qū),位置應(yīng)當在當?shù)刈畲箢l率風向的下風側(cè),使得廢氣吹響居住區(qū)的次數(shù)最少。居住區(qū)不得修建有害工業(yè)企業(yè)。
(2)加強綠化。植物除美化環(huán)境外,還具有調(diào)節(jié)氣候、阻擋、濾除和吸附灰塵,吸收大氣中的有害氣體等功能。
(3)控制燃煤污染。①采用原煤脫硫技術(shù),可以除去燃煤中大約40%一60%的無機硫。優(yōu)先使用低硫燃料,如含硫較低的低硫煤和天然氣等。②開發(fā)新能源,如太陽能,風能,可燃冰等,但是目前技術(shù)不夠成熟,如果使用會造成新污染,且消耗費用十分高.
(4)區(qū)域集中供暖供熱設(shè)立大的電熱廠和供熱站,實行區(qū)域集中供暖供熱,尤其是將熱電廠、供熱站設(shè)在郊外,對于矮煙囪密集、冬天供暖的北方城市來說,是消除煙塵的十分有效的措施。
關(guān)鍵詞 酸雨;pH值;K值;影響因素;廣東梅縣
中圖分類號 X517 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2013)17-0265-01
近年來,隨著梅州市經(jīng)濟的快速發(fā)展,工業(yè)污染加重,汽車尾氣、生活廢氣等酸性氣體排放量增多,空氣質(zhì)量不斷下降,降水酸性化程度增強。酸雨,是當前全球性環(huán)境污染問題之一,其觀測與研究具有重大意義。酸雨是指pH值小于5.60的大氣降水[1]。酸雨是由于人類活動排放的大量酸性物質(zhì),在大氣中被氧化成不易揮發(fā)的硫酸和硝酸,并溶于雨水降落到地面所形成的[2]。本文主要對2007―2011年梅縣降水的pH 值及K值進行分析,通過雨量加權(quán)平均計算得到年降水平均pH值、年降水平均K值,分析其變化趨勢和主要影響因素。
1 降水取樣標準和監(jiān)測數(shù)據(jù)來源
酸雨采樣點設(shè)置在梅縣國家氣象觀測站內(nèi),逢雨采樣,每天8:00至翌日8:00為1個酸雨采樣日,雨量采用全樣混合[3]。監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于梅縣地面觀測站的酸雨觀測資料,嚴格按照中國氣象局制定頒發(fā)的《酸雨觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》進行采樣和測量。
2 酸雨監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
大氣降水的酸堿度用pH值表示。pH值定義為氫離子濃度的負對數(shù),系無量綱量,pH=-lg[H+],按降水pH值劃分,大于7.00為堿性,5.60~7.00為中性,4.50~5.59為弱酸性,4.00~4.49為較強酸性,低于4.00為強酸性。大氣降水的導電能力反映大氣降水的潔凈程度,用電導率表示,俗稱K值[1]。電導率(K)用于判斷大氣降水中電解質(zhì)含量的多少,在一定程度上能反映降水受污染程度。2007―2011年酸雨觀測pH值分別為4.85、4.68、4.80、4.67、4.97;K值年平均值分別為19.0、34.4、30.1、31.5、18.7 μS/cm。
從圖1可以看出,測站5年降水年均pH值均小于5.00,在4.67~4.97波動;2007年污染程度相對較低,2008年起4年年均pH值為4.70~5.00。2011年酸雨污染狀況雖有所緩解,但年平均pH值仍在5.6以下,呈弱酸性。年均pH值與K值呈負相關(guān)性,pH值降低則K值升高,即降水的酸性程度越強,降水潔凈度越低(K值越大電解質(zhì)含量越多,潔凈度越低),這表明測區(qū)的降水潔凈度差,主要是由于酸性物質(zhì)污染。
3 酸雨污染主要影響因素
3.1 地理位置與大氣污染
梅縣地處廣東省東北部,境內(nèi)山巒起伏,地勢周高中低,自西南向東北傾斜。梅縣觀測站北面是梅州市中心;西南面和東北面各有2個大型水泥基地,西北面是一大型火力發(fā)電廠(均以煤炭為燃料),釋放大量含SO2酸性氣體;周邊各大小工業(yè)園的工業(yè)廢氣;觀測場附近逐年興建新樓盤產(chǎn)生酸性建筑灰塵。
3.2 氣候特征與風向風速
梅縣屬于亞熱帶季風氣候,春季來自印度洋的暖濕氣流在弱冷空氣的作用下開始抬升,邊界層內(nèi)的大氣易形成深厚的逆溫層[4],使污染物只能向下積沉。
風是影響污染物擴散的重要動力因子,風向影響污染物的水平遷移擴散的方向[5]。風速較小不利于污染物的擴散[6]。而梅縣主導風向為靜風和西南風,處于市區(qū)跟工業(yè)排污的下風區(qū),大氣污染物在西南風的作用下逐漸下沉積聚,常年風速較小(平均風速為1.4 m/s),污染難于得到擴散和稀釋,使酸性污染物在低層大氣中不斷地積累而形成酸雨。
4 結(jié)語
依據(jù)觀測數(shù)據(jù)分析,2007―2011年5年來,觀測區(qū)內(nèi)降水酸性化程度愈來愈強,酸雨污染較為嚴重,空氣質(zhì)量下降。這必將在一定程度上破壞陸生、水生生態(tài)系統(tǒng),造成土壤酸化、森林死亡或退化、農(nóng)作物減產(chǎn)、水體污染、魚類等水產(chǎn)生物死亡,甚至危及人類健康。因此,作為國家基本氣象觀測站,對酸雨的監(jiān)測應(yīng)毫不松懈,力求觀測數(shù)據(jù)準確真實,客觀反映測區(qū)酸雨污染狀況,并及時反饋上級部門和政府有關(guān)部門。相關(guān)部門應(yīng)嚴格監(jiān)控大氣質(zhì)量,并作出相關(guān)措施,減少汽車尾氣排放,防治工業(yè)污染,堅持走可持續(xù)的發(fā)展道路[7-9]。
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【關(guān)鍵詞】:大氣污染;成因;影響因素;防治措施
1、大氣污染的簡述
通常,大氣污染是指人們的生活活動、生產(chǎn)活動或者自然界向大氣中排放的各種各樣的污染物的總稱,這種污染物的含量大于環(huán)境承載能力時就造成了大氣質(zhì)量發(fā)生惡化,給人類的健康、生產(chǎn)生活、工作、設(shè)備財產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境等造成了惡劣的影響。就污染源而言,可劃分為人為污染源和天然污染源。人為污染源通常按照空間分布方式分為區(qū)域性、面式、點式污染源;按社會活動分為工業(yè)、交通、生活污染源等。天然污染源通常包括瓦斯氣體、灰塵、二氧化硫等氣體以及火災(zāi)、地震等自然災(zāi)害發(fā)生的地方。
2、大氣污染的成因、影響因素
2.1工業(yè)廢氣和燃煤污染
我國的能源結(jié)構(gòu)是以煤炭為主的,近些年,高耗能、高污染的重工業(yè)發(fā)展過快、比重過大、集中度高,加之一些企業(yè)環(huán)保意識低下,環(huán)保措施執(zhí)行不力,缺少嚴格管理,使得煤炭工業(yè)、化工工業(yè)成為大氣污染最為嚴重的企業(yè)。在城市工業(yè)發(fā)展過程中,燃煤引起的大氣污染最為嚴重,產(chǎn)生了CO、SO2、氮氧化物和煙塵等大量污染物。工業(yè)廢氣產(chǎn)生量主要集中在我國中東部幾個省市,而每至冬季,在北方需要集中供暖的城市中,PM2.5指數(shù)持續(xù)超標,如東北三省的省會城市PM2.5指數(shù)經(jīng)常突破1000,對市民的安全生活和安全出行都帶來了極大的不便。
2.2能源結(jié)構(gòu)和工業(yè)布局因素
城市l(wèi)展過多追求GDP,在可持續(xù)性發(fā)展方面缺少科學規(guī)劃。我國的許多城市的工業(yè)布局、工業(yè)結(jié)構(gòu)以及能源結(jié)構(gòu)存在諸多的不合理因素,工業(yè)技術(shù)水平落后,城市居民能源消費習慣尚未徹底改變,加劇了城市大氣中的煙塵、二氧化硫以及氮氧化物的排放量。目前,我國的能源消費結(jié)構(gòu)中仍然以煤炭為主,2015年全國煤炭消費占64%,煤炭中含硫量較高,過量使用煤炭作為主要能源消費主體,加劇了城市大氣污染。
2.3交通運輸污染
截止2015年底,全國機動車保有量2.79億輛,汽車尾氣成為大氣污染物的重要貢獻者,其排放的氮氧化物和顆粒物超過90%,碳氫化合物和CO超過80%。尤其是重型柴油車等各類高排放車輛對大氣環(huán)境造成嚴重威脅,據(jù)研究,一輛大貨車排放的尾氣中的顆粒物是100輛汽油車排放量的總和。除此之外,揚塵、建筑施工、家用電器的過度使用等,對于大氣環(huán)境都存在不同程度的破壞。
3、大氣污染的防治措施
3.1完善法律法規(guī),推進全民參與
只有有法可依,在執(zhí)行時才能嚴格管理,要完善城市大氣污染治理的相關(guān)法律法規(guī)制度,用法律來監(jiān)督大氣環(huán)境治理工作,為大氣污染治理保駕護航。要明確城市環(huán)境質(zhì)量標準,控制城市大氣污染總量。做到監(jiān)測的大氣污染物的含量一旦超標,就能執(zhí)行反應(yīng)機制。對于造成污染嚴重的企業(yè),環(huán)保部門應(yīng)嚴格依法對其停業(yè)整頓,做好防控措施。用法律手段和政策宣傳,使地方政府對當?shù)乜諝赓|(zhì)量負總責,落實企業(yè)治污主體責任,國家有關(guān)部門要協(xié)調(diào)聯(lián)動,倡導節(jié)約、綠色消費方式和生活習慣,動員全民參與環(huán)境保護和監(jiān)督。
3.2燃料大氣污染預(yù)防及防治
在對于燃料大氣污染的預(yù)防及防治優(yōu)化上,筆者認為我國政府應(yīng)當強化對能源利用率以及利用技術(shù)的優(yōu)化以及推廣進行,通過能源利用率以及利用技術(shù)的優(yōu)化,可以有效的減少在能源利用過程中的大氣污染問題出現(xiàn),同時能夠?qū)崿F(xiàn)在工業(yè)發(fā)展中減少對于能源的依賴性,還能夠?qū)崿F(xiàn)對于不可再生資源的保護。在工業(yè)廢氣排放量大的企業(yè)中,應(yīng)當首要進行技術(shù)升級,例如火電站等,我國火電站要提高電站污染物控制技術(shù)的高效性和先進性,實現(xiàn)污染物資源化和強化控制,比如脫硝、脫汞、脫硫、催化吸附和濕式電除塵等技術(shù)。重點開發(fā)資源回收型控制、污染物的協(xié)同控制等設(shè)備和技術(shù)。
3.3加強交通點源污染治理
制定《城市大氣污染綜合整治工作方案》,把機動車尾氣污染防治作為治理重點,一方面嚴格控制機動車保有量,把機動車的保有量控制在城市發(fā)展承受的合理區(qū)間內(nèi),大力推廣無鉛汽油,鼓勵居民乘用公共交通工具。劃定城市高污染燃料禁燃區(qū),淘汰黃標車,整治燃煤鍋爐,對新注冊和轉(zhuǎn)入城市登記的機動車全面執(zhí)行國四標準。大力推進電力、水泥等行業(yè)的脫硫脫硝;大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,引導和支持生產(chǎn)、流通和消費等領(lǐng)域廢棄物減量化、資源化和再利用,形成循環(huán)經(jīng)濟的生產(chǎn)生活模式。
3.4農(nóng)業(yè)大氣污染預(yù)防及防治
我國近些年來推行禁止焚燒秸稈的政策,已取得一部分的成效,除了秸稈還田作為肥料,還應(yīng)當對于農(nóng)村秸稈的回收后利用,進一步避免秸稈焚燒問題對大氣的污染。回收的秸稈可以用于沼氣池發(fā)電,還可以進行造紙。還有部分農(nóng)村農(nóng)民的環(huán)保意識還不是那么高,應(yīng)當積極的對其進行大氣污染的宣傳,強化農(nóng)民的整體大氣保護意識提升。
3.5采用清潔能源,調(diào)整現(xiàn)有能源戰(zhàn)略
加大對風能、海洋能、太陽能等一系列清潔能源的使用力度,同時,加強水利資源的開發(fā),逐步的發(fā)展核能等措施來防止污染。目前,我國的水能資源利用率非常低。因此,水利資源的開發(fā)利用是調(diào)整我國能源戰(zhàn)略的重要任務(wù),應(yīng)該優(yōu)先去利用。
結(jié)語:
城市大氣污染與人類的健康息息相關(guān),大氣污染危害較大,只有做好城市大氣污染防治工作,才能為城市可持續(xù)發(fā)展營造良好的外部環(huán)境,保證市民身體健康。針對不同的城市大氣污染成因分析,結(jié)合城市發(fā)展實際,采取有針對性的解決措施,才能從根本上解決好城市大氣污染難題,實現(xiàn)綠色、可持續(xù)性的發(fā)展。
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2000年以來,江蘇地區(qū)生產(chǎn)總值以年平均增長13.25%的速度,向率先實現(xiàn)“兩個現(xiàn)代化”邁進。作為全國著名的魚米之鄉(xiāng),全省共擁有大小湖泊106個。太湖、洪澤湖、高郵湖在養(yǎng)育江蘇萬物的同時,為江蘇經(jīng)濟發(fā)展提供了有力的水資源支撐。一二三產(chǎn)業(yè)對水資源的需求尤以第二產(chǎn)業(yè)中的工業(yè)需求最為龐大,經(jīng)濟發(fā)展特別是工業(yè)發(fā)展時不注重提高水資源的利用效率使得蘇南地區(qū)大部分湖泊水質(zhì)處于五類或劣五類。從生產(chǎn)消耗的水資源方面分析,2000年江蘇共消耗17.262萬億立方米生產(chǎn)用水,2012年共消耗20.05萬億立方米生產(chǎn)用水,其他年份生產(chǎn)用水呈波動性變化,2006年達到高峰,共消耗生產(chǎn)用水22.58億立方米。生產(chǎn)用水一定程度上反映經(jīng)濟發(fā)展情況,圖1給出了2000年以來江蘇生產(chǎn)用水消耗量和萬元增加值水資源消耗情況,由圖1可知,江蘇水資源利用效率的萬元增加值水資源消耗呈現(xiàn)逐年下降的態(tài)勢,2000年江蘇地方生產(chǎn)總值每增加1萬元消耗水資源20.17立方米,到2012年地方生產(chǎn)總值每增加1萬元消耗水資源下降到3.71立方米,這說明江蘇水資源的利用效率有很大程度的提高。我國電力資源相對短缺,每年夏季部分地區(qū)都會出現(xiàn)拉閘限電的情況,對企業(yè)和地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展形成了制約,提高電力能源的利用效率迫在眉睫。就江蘇而言,如圖2所示,2000~2012年間萬元增加值電力消耗1,135千瓦時下降到847千瓦時,每萬元GDP電力消耗下降了25.4%,變化曲線從拱形下降。“三廢”即廢水、廢氣和固體廢棄物的排放,“三廢”對環(huán)境產(chǎn)生的不利會影響到外界對本區(qū)域自然環(huán)境的評價,從而影響本地區(qū)的區(qū)域競爭力。就江蘇而言,2007年以來,人均廢氣和人均固體廢棄物的排放量逐年顯著提高,這種提高的速度有加快的趨勢,給未來經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境帶來了一定的壓力,而廢水的排放量則相對比較平穩(wěn)。(表1)
二、江蘇資源利用程度綜合評價
1、資源利用程度測評指標體系的建立。對于資源利用程度的概念,國際上并沒有一個公認的統(tǒng)一定義,對資源利用程度測評的指標體系業(yè)未達成一致。在參考前人研究的基礎(chǔ)上結(jié)合江蘇資源利用程度的情況,構(gòu)建的評價指標體系如表2所示,其中一級指標即資源利用程度,二級指標有5個,分別反映江蘇GDP生產(chǎn)消耗水平的指標:萬元增加值水資源消耗、萬元增加值能源消耗以及能反映江蘇經(jīng)濟發(fā)展中“三廢”排放量的指標;人均廢水排放量、人均廢氣排放量、人均固體廢棄物排放量。5個二級指標分別是相應(yīng)的統(tǒng)計指標對地區(qū)生產(chǎn)總值或地區(qū)人口的平均值。(表2)2、江蘇資源利用程度綜合評價。因子分析是主成分分析的推廣,對多個變量起到降維的作用,用少數(shù)不可觀測的隱變量解釋原始變量所蘊含的大部分信息。本文運用主成分分析對2000~2012年江蘇資源利用程度進行綜合評價。為消除量綱和數(shù)值相差較大的影響,首先對各指標進行標準化處理,然后通過軟件SPSS13.0分析標準化后的數(shù)據(jù),輸出的特征值與方差貢獻率如表3所示。(表3)根據(jù)累計方差貢獻率大于85%的原則選取兩個主要因子,兩個主要因子的方差貢獻率分別為66.38%和25.79%,累計方差貢獻率達到92.17%,可見這兩個主因子幾乎反映了原始數(shù)據(jù)的全部信息。軟件輸出因子載荷矩陣(旋轉(zhuǎn)后)見表4,由表4可知因子在萬元增加值水資源消耗(X1)、萬元增加值能源消耗(X2)、人均廢水排放量(X4)、人均廢氣排放量(X3)、人均固體廢棄物排放量(X5)上具有較高的載荷,因子二在人均廢氣排放量(X3)上載荷較大。(表4)根據(jù)因子載荷及方差貢獻率,最終得到研究時段各因子的得分及綜合評分,據(jù)此繪出圖3。(圖3)其中F1、F2、F3分別表示因子一、因子二的得分及綜合得分,通過分析得出以下結(jié)論:(1)2007~2012年間,“復(fù)因子”得分逐年上升,這與江蘇省積極響應(yīng)國家轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式的號召有關(guān);(2)在研究時段內(nèi),“單因子”得分總體呈倒U型分布,尤其是2009~2010年,因子得分比較高,2011年和2012年的得分出現(xiàn)回落。“單因子”得分的不穩(wěn)定表明江蘇水資源情況并不穩(wěn)定,對企業(yè)污水達標排放的監(jiān)督還需加強,對污水處理的基礎(chǔ)設(shè)施需要更多的投入;(3)2007~20012年,因子綜合得分逐年提高,這是由于江蘇省政府加強了對環(huán)境保護的監(jiān)察力度,企業(yè)利用新設(shè)備、新技術(shù)和新的管理方式來提高資源利用率。
三、總結(jié)
摘要:隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,給人類社會帶來了許多的較為嚴重的環(huán)境問題。本文在探討了科學技術(shù)在人與自然中的主要作用的基礎(chǔ),對科學技術(shù)進步給環(huán)境帶來的正、面影響進行了進一步分析。進而制定出一個解決全球性環(huán)境問題的方法――可持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞:科學技術(shù);人類發(fā)展;可持續(xù)發(fā)展觀
一、科學技術(shù)在人與自然的關(guān)系中的變化
科學技術(shù)在對人們認識自然和改造自然以及逐漸從受動關(guān)系走向能動關(guān)系的過程中起著重要作用。科學技術(shù)是由自然向社會、社會對自然的超越、改造和協(xié)調(diào)過程的中介和橋梁。縱觀技術(shù)的發(fā)展歷史,在三個不同的時間段里表現(xiàn)出不同的意識形態(tài),起到不同的作用。
工業(yè)革命之前的技術(shù)是個性化技術(shù),從技術(shù)僅僅只是對自然物進行簡單變形,使人類可以通過簡單的工具獲得食物。到農(nóng)業(yè)社會后,技術(shù)仍是單一的技術(shù),并不是一支獨立力量存在于人與自然的相互作用中。而工業(yè)革命之后的技術(shù)是社會化技術(shù),經(jīng)歷了工業(yè)革命,技術(shù)的物化形式由手工工具轉(zhuǎn)變?yōu)榱藱C器工具。由于利用了電并發(fā)明了內(nèi)燃機,動力工業(yè)被徹底改革。人類在獲得了更多的空閑時間,不用在從事部分繁重的體力勞動,人類也逐漸起到了統(tǒng)治地位。到如今乃是全球化技術(shù),經(jīng)歷五次技術(shù)革命,不僅開闊了我們的視野,同樣也帶來了豐富的物質(zhì)、文化生活。
二、當代全球環(huán)境問題
在當今全球面臨著許許多多的環(huán)境問題,如:全球氣候變暖、臭氧層破壞、生物多樣性銳減、土地荒漠化、酸雨污染等。此文中就說說全球氣候變暖,全球氣候變暖,指的是在一階段時間內(nèi),地球的大氣和海洋的溫度的上升現(xiàn)象,是自然因素和人為因素同時造成的,但主要是指人為原因造成的溫度上的升高。火山活動、太陽的活動和自然的變率等都造成了全球變暖。而人口劇增、大氣環(huán)境污染、海洋生態(tài)環(huán)境惡化、土地遭到嚴重破壞等是造成全球變暖的主要原因。近100多年,全球平均溫度經(jīng)歷了冷熱交替的反復(fù)兩次的趨勢。最新的數(shù)據(jù)顯示,2014年全球氣溫創(chuàng)下了歷史上的新高。全球的平均為14.6攝氏度,比20世界的氣溫高出了0.69攝氏度。根據(jù)世界上許多的科學家的預(yù)測,未來五十多年人類會進入一個變暖的生活。由于人類的行為活動,21世界溫室氣體和硫化物氣溶膠的濃度增加得很快,使未來100年全球、東亞地區(qū)和我國氣溫迅速上升,全球平均地表溫度將上升1.4到5.8攝氏度。到2050年,我國平均氣溫將上升2.2攝氏度。全球人口不斷增加,每個人的自身都會排出大量的二氧化碳這是造成“溫室效應(yīng)”的原因之一,這會影響地球表面的氣溫的不斷變化,還有人們未意識到而生活中燃煤排放的煙塵和廢氣,汽車、火車、飛機等廢氣的排放造成的大氣的破壞才是造成全球變暖的主要因素。隨著技術(shù)的不斷進步,人類面對如此惡劣的環(huán)境,不得不重視給我們帶來的嚴重危害。無論是身體上的危害還是對國家的經(jīng)濟發(fā)展都是警醒。
三、可持續(xù)發(fā)展是全世界共同的發(fā)展戰(zhàn)略
1、拋棄傳統(tǒng)發(fā)展觀,樹立科學發(fā)展觀
可持續(xù)發(fā)展最有影響的定義是,1987年,聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會的報告《我們共同的未來》中的定義:“既滿足當代人的需要,而又不損害后來人滿足他們需求的能力。”可持續(xù)發(fā)展,是從環(huán)境與自然的角度提出的有關(guān)人類長期的發(fā)展戰(zhàn)略模式,應(yīng)該建立在生態(tài)平衡發(fā)展、社會公平公正、人民自身發(fā)展決策的基礎(chǔ)之上的。它強調(diào)的是環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展,追求的是人與自然和諧,核心思想在于,經(jīng)濟的健康可持續(xù)發(fā)展中。它的目標是不僅滿足人類的各種需求,務(wù)必使人盡其才,物盡其用,地盡其利,而且還要關(guān)注各種經(jīng)濟活動的生態(tài)合理性,保護生態(tài)資源不對后代人的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅。可持續(xù)發(fā)展是指導人類走進新的繁榮、新的文明的重要指南。
2、恢復(fù)對自然的敬畏,樹立全球憂患意識
黑格爾說:“自然對人無論施展和動用怎樣的力量……寒冷、兇猛的野獸、火、水,人總會找到對付這些力量的手段,利用自然界來對付自然界本身。”[黑格爾,哲學史講演錄(第四卷)[M]北京,商務(wù)印書館,1978.4]專家們指出,地球正在被過度索取,我們必須規(guī)范人與自然之間關(guān)系、人與人之間關(guān)系。我們要有憂患意識,要懂得居安思危,也要有在面對生態(tài)危機和環(huán)境困境時的淡定。發(fā)展高新技術(shù),同時,我們應(yīng)該明白,對自然應(yīng)該要精心的保護、合理的開發(fā)和永續(xù)的利用。發(fā)展生態(tài)技術(shù),徹底改變一種觀念,認為自然是一種可以任意盤剝和利用的對象,沒有自然界作為人類社會發(fā)展的一種基礎(chǔ)和生命支持系統(tǒng)的錯誤觀念,使技術(shù)生態(tài)化。物欲貪婪和對抗思維是人心的兩大毒瘤,而和諧包容與節(jié)儉惜物,才是可持續(xù)發(fā)展的途徑之一。專家們強調(diào),必須堅持節(jié)約資源、保護環(huán)境的基本政策,將生態(tài)文明建設(shè)理念融入到各項工作與實踐中,從自身做起,從細微做起,給予子孫后代創(chuàng)造出一個天藍、地綠、水凈的地球家園。
3、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本途徑
(1)將生態(tài)環(huán)境保護納入總決策,轉(zhuǎn)變舊模式
(2)改善社會環(huán)境觀念,提高全民消費意識
(3)大力發(fā)展生態(tài)技術(shù),實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展
(4)加強有關(guān)環(huán)境保護的法律和政策
(5)建立可持續(xù)發(fā)展的新社會
結(jié)語
隨著科技的發(fā)展,人類在運用科學技術(shù)來改善生活現(xiàn)狀的同時,也同樣給我們的生存的環(huán)境帶來了嚴重的破壞。但人們確信的是,人們已經(jīng)認識到環(huán)境和生態(tài)的破壞,可以憑借著人類的聰明才智去找到解決科學技術(shù)造成環(huán)境問題的方法。從本質(zhì)上改善生存環(huán)境問題,我們在去踐行“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略發(fā)展道路上不斷努力著。我們完全有理由相信,人類會合理利用科學技術(shù)來去創(chuàng)造一個更加美好的未來。(作者單位:沈陽師范大學學院)
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