工业企业搬迁污染场地的管理在中国尚属新的领域,面临着许多的难题,亟待加快建立适应中国国情的污染场地管理体系。中央和部分地方政府已经开始采取控制土地污染的行动。沈阳、北京等城市近年来采取的措施证明了中国已经开展了污染场地管理的探索和实践,并取得了进展。例如沈阳市从上世纪80年代开始对城市中心地带工业企业实施关闭或搬迁,2006年以来,已有30个污染场地进行了环境风险评估工作,沈阳冶炼厂、沈阳炼焦煤气厂等企业完成了企业搬迁污染场地治理修复工作。
1工业企业搬迁污染场地的环境管理现状
1.1适用于污染场地管理的相关政策现状
1.1.1国家法律、法规现状
目前,我国虽有十余部法律提及到污染土壤,但污染场地方面的法律法规还很不健全。有关的法律法规多散见于一些法律法规的条文中,如《宪法》、《环境保护法》、《土地管理法》、《固体废弃物污染防治法》等。《宪法》只是规定了合理利用土地和防止土壤污染的粗放原则。《固体废弃物污染防治法》规定固体废弃物是指一般固体废物、城市垃圾和工业固体废弃物,而并没有具体指出污染土地。
近年来,针对污染土地的管理,国家出台了一系列专门的文件及规定:环境保护部2004年了《关于切实做好企业搬迁过程中环境污染防治工作的通知》;2008年了《关于加强土壤污染防治工作的意见》(环发[2008]48号)。要求各有关部门和单位充分认识加强土壤污染防治的重要性和紧迫性。
1.1.2技术标准体系现状
目前我国在土壤污染监测监控、环境风险评价及土壤修复技术等方面还没有建立完备的技术指南及标准,一系列暂行管理标准和技术指导方针还在试用或起草过程中。比如:《展览会用地土壤环境质量评价标准(上海世博会暂行)(HJ-2207);《场地环境调查技术规范》(征求意见稿);《土壤环境质量评价技术规范》目前还未。
1.1.3地方法规、规章现状
我国地域广阔,经济水平发展不均衡,一些发展较快、经济实力较强的省市已经开展了一些探索工作,分别制定出台了相关的政策。2007年1月,北京市环保局印发了《场地环境评价导则》,规范了在北京市范围内从事场地环境调查、评价的工作程序和技术方法。2007年5月,沈阳市环保局、沈阳市规划和国土资源局联合印发了《沈阳市污染场地环境治理及修复管理办法(试行)》(沈环保[2007]87号),对污染场地的评估与认定进行了规定。这些法规政策的出台为当地污染场地的再开发奠定了基础。
1.2政府主管部门对场地污染实施管理现状
由于我国目前尚无一部行之有效的土壤污染防治法,所以污染场地管理缺乏相应法律法规。以沈阳市为例,在2005年以前对工业企业搬迁场地的管理是空白。2005年原沈阳冶炼厂搬迁后的场地受到环保部门的关注,在各级政府及科研单位的共同努力下,对场地开展了监测、风险评估以及治理修复工作,历时3年全面完成治理修复了工作。
1.2.1搬迁企业场地污染的认定办法
目前在实际中,对场地污染实施管理的主要部门是区县环境保护主管部门,环保部门通过本级政府土地规划等相关部门了解掌握工业企业搬迁信息,确认后对于搬迁企业下达书面通知,要求企业对搬迁后场地开展调查、污染评估、有风险的,开展修复方案设计、工程实施、过程管理与监理、验收监测和验收评估。
1.2.2搬迁企业场地污染环境管理的程序
环境管理主要是过程监管和审核验收。区县环境保护主管部门以场地再开发利用项目、特别是重大市政工程建设场地和大型居住区建设场地的环评审批为切入点,重点关注污染场地的环境和健康危害风险,实施污染场地治理修复的过程监管和防治二次污染,引入第三方机构独立开展验收监测,执行场地修复的专家论证、评审和验收制度。
2企业搬迁污染场地管理存在的主要问题
2.1适用于污染场地管理的法律法规不健全
目前我国尚无有关土地污染管理的法律法规,需要加强和完善有关污染场地修复和再开发的法律体系,以明确土地污染修复中各利益相关方的责任和义务,为污染土地的再开发提供简明清晰的指导。制定专门的《土壤污染防治法》已成为当务之急。环保部正在力争将土壤污染防治法的制定工作列入全国人大的立法计划中去。
2.2适用于污染场地管理的环境标准不完善
我国现有与工业企业搬迁场地环境质量评价有关的标准有四个。《土壤环境质量标准》时间较早,是从土壤应有功能、保护目标和土壤主要性质,对土壤中污染物的最高允许浓度指标及相应的监测方法进行的规定,仅适用于农田、林地、自然保护区等土壤;《展览会用地土壤质量评价标准》规定了展览会用地土壤环境质量评价的项目、限值、监测方法和实施监督;《工业企业土壤环境质量风险评价基准》是按照一般风险评价方法对工业企业土壤环境质量基准限值所做的规定,适用于工业企业选址阶段;《场地环境评价导则》主要针对污染场地土壤和地下水污染的调查与评价,但其推荐居住用地土壤修复临界值所针对的污染物只有镉、铬、DDT等16钟,其污染物种类远不能满足向化工、农药等企业的需求。
2.3适用于污染场地管理的管理体系不明晰
目前我国用于搬迁场地环境管理办法,只有《污染场地土壤环境管理暂行办法》(征求意见稿),该办法中规定"县级以上地方环境保护行政主管部门对本行政区域内污染场地土壤环境保护工作实施监督管理"。在具体实践中,县级环境保护行政主管部门受监测能力和技术水平等多方面影响,对污染场地的监督工作仍处于探索阶段。目前中国土地产权和企业产权结构复杂,很难清楚界定环境污染的责任方,最终可能还是要政府买单。最后往往是形成政府各部门之间自己相互监督,这在一定程度上削弱了监督管理的力度。
3工业企业污染场地管理的对策建议
3.1完善国家法律法规
尽快出台有关污染场地修复和再开发的法律、法规及地方规章,对污染场地管理、修复、再开发相关方面的责任和义务进行明确规定;明确各级政府在污染场地管理中的权限和责任。建立多部门、多层次统筹协调机制。强化政府在污染场地环境管理领域的主导地位。
3.2完善国家环境标准体系
《土壤环境质量标准》是场地修复的基础和前提,土壤环境质量标准体系的建立是《土壤污染防治法》的重要组成部分,是土壤环境管理、污染评价和土壤污染修复工作的重要依据。尽快完善土壤环境基础标准,开展土壤环境质量标准的研究和制定。加快制定国家土壤环境污染评价和修复标准,这是加强污染场地环境管理的前提和重要法律依据。
3.3制定相应的管理政策和法规
制定相应管理政策和法规,将污染场地纳入日常的环境管理之中,严格执行环境影响评价制度及三同时”制度等。尽快建立起土地使用档案,特别是污染场地档案,明确污染场地责任主体。对于历史遗留的一时责任主体不明确的污染场地,经风险评估确需修复的,可以借鉴美国联邦环保署的作法:为尽快降低风险,先由政府垫付修复费用进行修复,再由政府明确责任主体,由责任主体承担相应修复费用,无法明确责任主体的场地修复由政府埋单。
3.4增强科技支撑能力
中国在土壤污染治理技术开发与应用研究方面,与国外相比,存在相当大的差距。要加强相关学科的协作和国际合作,进一步深入开展污染场地修复理论与技术研究,在土壤污染控制和治理技术开发与应用方面,形成有中国特色的、有效的实用技术。加快科研成果转化为生产力的速度,扶持污染场地修复环保产业发展,为污染场地环境管理提供技术和设备支撑。
3.5建立可持续的资金筹措机制
根据污染场地管理过程中相关方的责权划分,构建政府、场地业主、开发商多方投入的资金筹措机制。将污染场地修复费用纳入环境税、资源税等税收制度。落实污染者付费、开发商付费的原则和制度,建立统一的污染场地资金管理体系。同时,探索污染场地的环境保险、污染治理费用预提留等制度,防止因资金不足造成对企业搬迁后污染土地的不能及时治理与修复。
3.6提高管理者管理水平
污染场地修复涉及生态学、土壤学、生态毒理学、工程学等十几个学科领域,是当前整个环境科学与技术研究的前沿。为与之相应的环境监督管理也提出了新的要求,所以要求管理者、特别是区县基层环保管理者,必须拓宽自己的知识面,提高业务水平,以适应新形势下的对污染场地环境管理的需要。
3.7加强宣传和信息公开
加强科普宣传,普及土壤污染的概念、监测和防治的基本知识,对区域内污染土地信息要公开化,强力推动公众参与环境科普宣传、参与环境执法、参与环保决策等工作的全过程,通过社会舆论监督及全民参与等方式,提高对污染场地环境管理的力度。
4结语
随着城市化进程的加快,工业企业搬迁污染场地的修复和再开发是各大城市共同面临的问题。因此对污染场地的监督管理就成为环保部门一个重要的职责。为保障工业企业搬迁污染场地的环境安全,国家应尽快出台相关的法律法规,尽快完善工业企业污染场地调查、采样监测、风险评估的程序和方法,尽快建立符合国情的企业污染场地管理体系,推动污染场地管理工作的规范化和法制化。
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关键词:环境工程;大气污染控制工程;教学改革
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2017)19-0141-02
自1999年我校开设环境工程专业以来,《大气污染控制工程》就列入该专业的主干课程,2003年,我校环境工程硕士学位授权点被批准,大气污染控制为主要研究方向之一。学科建设促进了课程建设,十多年的教学摸索和实践使得环境工程专业的《大气污染控制工程》课程的改革取得了一系列成果,2008年,本课程被确立为校级重点课程;2010年,本课程被评为校级精品课程,2011年,本课程被列为内蒙古自治区精品课程。
大气污染控制工程主要讲述大气污染控制的原理、方法和有关的设计计算问题,适当介绍了国内外的先进实用技术。通过本课程的理论学习,并配合大气污染控制的实践教学环节,如实验、课程设计、毕业设计等,学生能够掌握主要大气污染物控制的基本理论、最新技术,具备分析和解决实际问题的能力,为后续学习和从事相关工作打下坚实的基础。该课程具有内容繁杂、抽象等特点,导致学生主动学习积极性不高,教学效果常常不太理想。我校教学团队结合学生的学习特点,在以下方面进行了教学改革。
一、实践教学改革
实践教学是“大气污染控制工程”课程的重要教学环节之一。本课程实践教学活动主要包括课程设计、课程实验和实习三大项内容。原来的实践教学主要根据课本进行设计,没有针对性。现在课程设计主要针对我校环境工程专业主要的就业单位进行题目设计,主要包括:炼铁厂高炉烟气处理工程设计;炼钢转炉烟气处理工程设计;酸法焙烧稀土精矿烟气处理工程设计;电厂燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统设计;各种工业炉窑(电石、水泥等)烟气处理系统设计。学生可根据自己将来的择业方向选择设计题目,同时也允许学生根自己的爱好在一定的范围内自主选择设计题目。课程实验的目的是为了加深学生对大气污染控制工程课程中的基本概念、基本理论的理解,改革内容主要是开设有针对性的单元实验,分为综合性和设计性实验,综合性实验主要有除尘器性能效率测定、大气中氮氧化物的测定、大气中二氧化硫浓度的测定等,设计性实验主要为静电除尘实验。以让学生掌握大气污染控制工程实验方法、基本测试技术和数据分析方法,通过理论联系实际,提高学生分析问题和解决问题的能力,为今后从事大气污染控制领域的科研和工程实践工作打下良好的基础。实习在本科阶段的目的主要是建立大气污染控制的立体化印象,主要依托我们的实习基地,安排参观一些典型的大气污染控制工艺,如电厂烟气脱硫、高炉烟气除尘、氮氧化物尾气治理,使学生能够建立起大气污染控制的全面立体化印象。
通过实践教学的改革,在校学生和已毕业的学生普遍认为该实践教学的改革,尤其是课程设计和实习的改革更能适应将来就业的需要,学起来也更有兴趣。同时我们也根据每年学生的就业方向和学生的反馈对实践教学进行进一步的优化,以使实践教学更有针对性。
二、课堂中引入“案例教学”
案例教学法是现今大学教育中比较先进的教学方法之一[1,2],案例教学的最大优点是能够密切联系实际,具有很强的针对性、实效性和目的性。对一些难点问题采用启发式教育,对重点、难点深入讲解剖析,使学生具备对知识点进行综合分析的能力,理论与典型案例相结合,对重点、难点进行深入扩展,帮助学生理解和掌握重点、难点。近几年,我在大气污染控制工程课程中实施了案例教学,例如在硫氧化物的污染控制一章里就引入了案例教学,以该市第三热电厂为例,分析该厂的二氧化硫排放的成因、如何控制和减少二氧化硫的排放,并引入二氧化硫排放交易权。具体的教学形式为:每小组6~8人,每小组指定一名组长和秘书。每小组进行单独讨论,主要讨论二氧化硫排放的原因、影响因素以及后果,并对影响因素排序并说明理由。最后进行综合评价说明该小组认为主要的成因。每小组讨论时间为10分钟,讨论后由每个小组推举一名上台陈述该小组的观点和结论,陈述时间3分钟,陈述后接受其他小组的提问。各小组陈述完由老师给出总结意见,时间为10分钟。课程结束后各小组结合其他小组的提问和老师的评价意见,写出自己的评价总结报告,作为一次平时成绩。
三、开展互动式教学
互动式教学能够活跃课堂气氛,可以采用不同的形式[3]。常用的是老师在讲授内容前先提出一个或几个学生比较容易回答的问题,以使学生提高积极性,容易加深后面问题的理解,也可以在讲授前列出几个待学生课后回答的问题,让学生带着问题听课。鼓励学生间进行讨论。例如在讲述机动车污染控制时,提出机动车的污染源都有哪些?是否应该发展电动自行车?是否应该建立快速公交系统?一般情况下自己愿意选择什么出行方式等一系列问题。学生自由作答,从课堂效果来看,学生回答积极,并且回答有一定的深度。课堂气氛非常活跃,而且教学效果显著。
对于一些难度较小易于掌握的章节,采取先让所有学生自己查阅资料、收集相关信息后进行总结,采用随机的方式让学生在课堂上讲解。例如在讲授大气污染和全球气候这章时,提前告知学生这章内容由他们讲解,每人准备的时间为20分钟,讲授的内容和重点自己定。学生也可以用双语讲授。让学生自己讲课加深了对本章的理解,同时锻炼的学生的表达能力,课堂气氛也很活跃。
四、利用多媒体教学
随着科技的进步,多媒体教学进入课堂已经得到了普及,也使得传统的黑板板书的教学方式发生了本质性的变化。多媒体减少了课堂的板书量与板书花费的大量时间,同时可以通过图片、动画、录像等激发学生的学习兴趣和求知欲,调动他们的学习主动性。多媒体教学有效解决了教学内容繁多和课时严重不足的矛盾,并随时更新与补充教学内容。例如讲解惯性除尘器时,通过动画的演示,可以使学生直观地理解粉尘的运动、捕集、清灰的具体过程及原理。使教学内容显得直观、生动,弥补了传统教学的不足。同时,积极利用网络下载一些大气污染控制方面的视频,让学生深刻地理解相关过程及机理。
n下,鼓励学生利用微信群、QQ群分享一些大气污染控制方面的资料,调动每个学生都参与进学习中来。此举极大地增强了学生主动学习的积极性,而且能够使学生掌握到更为先进的相关知识。
五、改革效果评价
通过近几年不断地进行教学改革与实践,通过实践教学、案例教学、互动式教学和多媒体教学的应用,大气污染控制工程课程教学取得了一定的成效。主要效果有:(1)学生的学习兴趣明显提高,由改革前的被动学习变为主动学习。(2)提高了学生的创新能力和实际应用能力。(3)提高了教师的业务素质。
六、结论
虽然大气污染控制工程的课程教学改革取得了很大成效,受到老师和学生的一致好评,但仍存在一些有待完善的问题,例如可以进行大气污染控制工程的题库建设,在线提交作业系统等问题的优化。
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TeachingReformandOptimizationoftheCourseAirPollutionControlEngineeringofEnvironmentalEngineeringMajor
LINa,SHIMin,JIAOKun-ling,ZHANGLian-ke,ZHANGKai
(Schoolofenergyandenvironment,InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology,Baotou,
InnerMongolia014010,China)
关键词土壤环境因子;有机污染物;迁移转化;影响
土壤农药污染是一全球性问题。随着环境问题在全球范围的不断变化,土壤环境污染化学已成为环境化学不可缺少的重要组成部分[1]。在北美、西欧和澳洲等国家,随着各种点源污染得到有效控制,人们关注的焦点逐渐转移到多介质非点源污染,另外土壤环境污染的研究也受到人们日益关注。在我国,受农药使用历史、施药技术以及产品结构等因素影响,土壤农药污染较为严重,制约食品安全与农业可持续发展。随着土壤有机污染物的类型不断增多,大量难降解的有机污染物进入土壤,造成环境的严重污染,影响了农业的可持续发展。土壤中的各种环境因子对有机污染物降解转化有一定的影响,因此,研究这些因子的相互作用,可促进有机污染物在土壤中的消除。
1土壤污染的现状
相对于大气环境和水环境而言,土壤环境的污染源更为复杂,作为有机农药、化肥的直接作用对象,并随着社会发展需求,使得土壤污染物的种类极为繁多。目前,全球生产和使用的农药已达1300多种,其中被广泛使用的达250多种。我国也已经迈入了世界农药生产和使用大国,现在,我国每年施用逾80万~100万t的化学农药,其中有机磷杀虫剂占40%,高毒农药达到37.4%,且有的化学性质稳定、在土壤中存留时间长[2-4]。大量的农药流失到土壤中,造成土壤环境受到严重污染,影响了农业的可持续发展。造成我国土壤农药污染的农药主要是有机氯与有机磷2类。尽管1985年起,我国就已禁用有机氯农药,但因早期大量使用及其难降解性,土壤中仍有残留,造成作物污染。目前,土壤污染物可以分为传统污染物及新型污染物。
1.1传统污染物
一是传统化学污染物。其又可分为无机污染物和有机污染物两大类,其中传统无机污染物包括汞、镉、铅、砷、铬等,过量的氮和磷等植物营养元素以及氧化物和硫化物等,传统有机污染物包括ddt、六六六、狄氏剂、艾氏剂和氯丹等含氯化学农药以及ddt的代谢产物dde和ddd,石油烃及其裂解产物,以及其他各类有机合成产物等。二是物理性污染物。指来自工厂、矿山的各种固体废弃物。三是生物性污染物。指带有各种病菌的城市垃圾和由卫生设施(包括医院、疗养院)排出的废水和废物以及农业废弃物、厩肥等。四是放射性污染物。主要存在于核原料开采、大气层核爆炸地区和核电站的运转,以锶和铯等在土壤环境中半衰期长的放射性元素为主。在这些众多的污染物种类中,以土壤的化学污染物最为普遍、严重和复杂[5]。
1.2新型污染物
近年来,土壤新型污染物受到关注,这类污染物的特点是在土壤环境中的浓度一般较低,但对生态系统的危害和对人体健康的影响较大。这些新型土壤污染物目前主要有四大类[6-7]:一是各种兽药和抗生素对土壤环境的污染。随着动物饲养业和畜牧业的发展,畜禽养殖污染中一个重要的问题就是这些兽药通过动物的排泄以及其他方式导致土壤环境的污染。与兽药污染相对应的是各种抗生素的土壤污染。随着医学事业的发展,各种抗生素将得到日益广泛的应用,由此导致的土壤污染可能会更加复杂。二是大部分溴化阻燃剂在土壤环境中有很高的持久性,能够通过食物链和其他途径累积在人体内,长期接触会妨碍人体大脑和骨骼的发育,并且可能致癌,因此引起人们关注。随着电子工业的不断发展以及各种电子产品的逐渐报废,各种阻燃剂将以各种方式进入土壤环境中,从而造成对土壤的污染。三是“特富龙”不粘锅中使用的化学物质“全氟辛酸铵”以及芳香族磺酸类污染物对土壤的污染。其中,全氟辛烷磺酸(pfos)是纺织品和皮革制品等防污处理剂的主要活性成分,在民用和工业化产品生产领域用途非常广泛。尽管目前尚没有土壤环境中存在含量的数据,但由于pfos本身的难分解性、生物高蓄积性和污染的广泛性,有关其土壤环境的污染问题势必将被暴露出来,并成为土壤环境污染化学面临的新课题。四是含有过敏源的植物及花粉对土壤的污染。在法国,近年来发现1种或许起源于北美的豚草属植物(ambrosiaartemisiifolia)及其花粉,特别是这种花粉由于含有多种潜在的过敏源,能在夏天导致严重的干草热以及哮喘疾病,成为引起人们关注的一种新型土壤污染物。
2土壤环境因子对有机污染的影响
土壤中的微生物、温度、水分、气候、土壤机械组成、含水率、植物根际环境、ph值、二氧化碳浓度等因素对土壤中有机物的分解与转化有很大的影响。除了有机污染物本身的难降解性以及生物迁移性会对有机物降解速率和效果产生影响外,土壤环境因子也会对有机污染物的迁移转化造成一定的影响。
2.1土壤微生物
有机污染物在土壤中的降解分为非生物降解与生物降解两大类,在生物酶作用下,农药在动植物体内或是微生物体内外的降解即生物降解。微生物降解是指利用微生物降解有机污染物的生物降解过程,降解微生物有细菌、真菌和藻类。虽然在厌氧和需氧条件下多氯化合物都可以降解,但是在厌氧条件下降解速率更快。尽管在好气条件下土壤也有很多分解菌存在,但是在好气的旱田条件下,由于有机氯污染物被土壤吸附,生物活性降低,可以长期残留[8]。微生物降解是消除有机氯农药的最佳途径,通常药剂在土壤中的分解要比在蒸馏水中的分解快得多,将土壤灭菌处理后,药剂在大部分土壤中对有机污染物的分解速率明显受到抑制。
迄今为止,已从土壤、污泥、污水、天然水体、垃圾场和厩肥中分离得到可降解不同农药的活性微生物。活性微生物主要以转化和矿化2种方式,通过胞内或胞外酶直接作用于周围环境中的农药。尽管矿化作用是消除环境中农药污染的最佳方式,但是自然界中此类微生物的种类和数目十分缺乏,而转化作用却相当普遍,某一特定属种的微生物以共代谢方式实现对农药的转化作用,并同环境中的其他微生物以共代谢的方式最终将农药完全降解。
研究显示ddt的分解菌至少涉及30个属,其中包括细菌、酵母、放线菌、真菌以及藻类等微生物。六六六的分解菌除了很早知道的生芽孢梭芽孢杆菌和大肠杆菌外,matsumura等人从各种环境中分离出71株有分解六六六能力的细菌、真菌菌株。这些分解菌包括好气性、基本嫌气性、嫌气性等各种细菌以及真菌[9]。
常规环境条件下能降解目标污染物的微生物数量少,且活性比较低,当添加某些营养物包括碳源与能源性物质或提供目标污染物降解过程所需因子,将促进与降解菌生长相关联的有机物的降解代谢,即微生物只能使有机污染物发生转化,而不能利用它们作为碳源和能源维持生长,必须补充其他可以利用的基质,微生物才能生长。在共代谢过程中,微生物通过酶来降解某些能维持自身生长的物质,同时也降解了某些非微生物生长必需的物质。
2.2土壤温度
气候变暖是当今全球性的环境问题,大气中co2浓度的不断增加对全球气候变化起着极其重要的作用。土壤中co2的排放主要来自土壤原有有机质和外源有机物(如植物的凋落物、根茬及人为的有机污染物投入)的分解过程[10]。全球气候不断增暖将改变各地的温度场、蒸发量和降水量,而这些变化又影响着土壤有机污染物的分解。
土壤温度影响土壤微生物和酶活性及土壤中溶质的运移,还影响土壤反应的速度和土壤呼吸速率,最终影响土壤中有机污染物的降解转化。在一定温度范围内,温度升高会促进土壤有机污染物的分解,但随着温度的进一步升高,土壤有机污染物对温度的响应程度降低。miko发现,在平均温度为5℃时,温度每升高1℃将会引起全球范围内10%土壤有机污染物的丧失;而在平均温度为30℃时,温度每升高1℃将会使得有机污染物丧失3%[11]。
但是,在冷冻条件下关于土壤有机污染物的分解和微生物的活性还存在分歧。neilson研究了冷冻对碳和氮循环的影响,发现冷冻加快了土壤碳和氮的循环速率,但不同植被品种、土壤层次和冷冻程度所增加的幅度不同,而且在冷冻程度非常大时,会促进土壤呼吸和二氧化氮的流量和矿化。
2.3土壤ph值
土壤的ph值对有机污染物的吸附有很大的影响,一般来说,ph值越低,土壤对有机污染物的吸附能力越强。土壤酸碱性通过影响组分和污染物的电荷特性、沉淀溶解、吸附解吸和络合平衡来改变污染物的毒性,土壤酸碱性还通过土壤微生物的活性来改变污染物的毒性。ph值对有机污染物如有机农药在土壤中的积累、转化、降解的影响主要表现为:一是土壤的ph值不同,土壤微生物群落不同,影响土壤微生物对有机污染物的降解作用,这种生物降解途径主要包括生物氧化和还原反应中的脱氯、脱氯化氢、脱烷基化、芳香烃或杂环破裂反应等。二是通过改变污染物和土壤组分的电荷特性,改变两者的吸附、络合、沉淀等特性,导致污染物浓度的改变。
2.4土壤水分
土壤水分是土壤中水溶性成分的运输载体,也是土壤反应得以正常进行的介质。王彦辉认为森林土壤有机污染物的分解速率在很大程度上受控于环境条件,其中含水量起着决定性作用,最佳含水量为被分解物饱和含水量的70%~90%,极度干旱或水分过多都会限制土壤微生物的活动,明显降低土壤中有机污染物的分解速率[12]。但是,olivier认为在淹水条件下有机污染物料的分解速率加快,在长期的淹水条件下厌氧微生物反复利用腐解发酵的有机物料,会导致较低的净残留碳的矿化[13]。这与淹水、嫌气条件下有机物料的分解速率慢于旱地、分解量低于旱地的传统概念不同。
在非淹水条件下,温度对有机碳分解的影响随着分解时间的延长而逐步减小。淹水条件下培养7d以后,温度对供试物料有机碳分解的影响不随培养时间的变化而变化。当土壤含水量为300、500g/kg时,供试物料的有机碳分解最快,而土壤含水量为200g/kg和淹水条件下的有机碳分解较慢,空白对照培养结果显示土壤有机碳的分解速率随着水分含量的提高而加快[14]。在相同的水热条件下,有机碳的分解量与土壤黏粒含量呈负相关。
不同的土壤含水量对土壤中植物残体的分解速率和土壤腐殖质组分(胡敏酸和富里酸)数量的影响仍存在争议。由于常规研究土壤有机污染物动态变化的方法存在不足,所以可以通过同位素示踪方法(14c示踪法或13c自然丰度法)进一步定量研究。利用同位素示踪技术可以区分原有土壤有机质与外源有机物分解转化形成的土壤新有机质,从而了解土壤中植物残体分解转化的动态变化规律。
2.5土壤机械组成
土壤质地的差异形成不同的土壤结构和通透性状,因而对环境污染物的截留、迁移、转化产生不同的效应。由于黏土类富含黏粒,土壤物理性吸附、化学吸附及离子交换作用强,具有较强的保肥、保水性能,同时也把进入土壤中的污染物质的有机、无机分子、离子吸附到土粒表面保存起来,增加了污染物转移的难度。
在黏土中加入砂粒,可相对减少黏粒含量,增加土壤通气孔隙,可以减少对污染物的分子吸附,提高淋溶的强度,促进污染物的转移,但要注意到因此可能引起的地下水污染等问题。砂质土类的优点是有机污染物容易从土壤表层淋溶至下层,减轻表土污染物的数量和危害;但是有可能进一步污染地下水,造成二次污染。壤土的性质介于黏土和砂土之间,其性状差异取决于壤土中砂、壤粒含量比例,黏粒含量多,性质偏于黏土类,砂粒含量多则偏于砂土类。
一般而言,黏性土壤中的空气较砂性土壤少,好气性微生物活性受到抑制,土壤黏粒具有保持碳的能力,其含量影响外源有机物(有机化合物、植物残体)及其转化产物的分解速率。随着土壤黏粒含量的增加,土壤有机碳和土壤微生物量碳也增加,土壤有机碳与黏粒含量呈正相关,随着土壤黏粒含量的增加,碳、氮矿化量减少,但矿化部分的碳氮比并不受土壤质地的影响。
2.6气候及二氧化碳含量
气候变化通过影响土壤水分、溶质运移和温度的变化来影响微生物的活动,从而引起土壤中有机污染物含量的变化。凉爽季节向温暖季节转化会导致土壤有机碳的损失,热、湿润的气候有利于有机污染物的分解。在秋季和冬季,土壤中微生物数量增加;在春季积雪融化后,土壤中微生物数量迅速下降,这种微生物群落的动态变化与植物碳、氮的有效性相关联。
大气co2浓度升高提高了植物的光合作用,使20%~50%光合产物通过根系分泌或死亡输入土壤,从而间接影响土壤生态系统。有些学者认为co2浓度升高,会增加输入土壤的碳量,刺激土壤微生物的生长和活性,加强土壤的呼吸作用,增加了土壤中有机物的分解速率[15]。多数研究是在土壤—植物系统中进行的,co2浓度升高通过增加植物同化碳来增加根系生物量,从而增加土壤中碳量输入。于水强研究了土壤外部不同o2、co2浓度对土壤微生物的活性和土壤有机物分解及其组分的动态变化的影响,认为低co2浓度有利于有机物的分解和胡敏酸的形成,而高co2浓度有利于有机物的积累和富里酸的形成。
3结语
土壤是生态环境的重要组成部分,是人类赖以生存的主要资源之一,也是物质生物地球化学循环的储存库,对环境变化具有高度的敏感性。土壤的环境因子存在着不稳定性,但是通过研究最适合土壤中有机污染物降解转化的环境,可改变受污染严重的土壤中有机污染物的含量,改善环境质量,实现可持续发展。
4参考文献
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论文摘要:本文根据污染生态学研究现状讨论了污染生态学的研究内容:①研究在污染环境中生物受害原因以及与污染物的关系;②研究污染物在环境以及在生态系统、生物体内的化学行为、变化规律,即吸收、转化、富集、降解规律和生态效应;③研究生物净化机制与生物防治污染的措施;④研究生态系统承受污染物的负荷能力,确定生态系统的环境容量,预测环境质量的变化趋势。
一、引言
人类社会进入20世纪之后,随着全球工业化的兴起,生产和生活的性质与规模较之以前发生了巨大的变化,而且这种变化以一种不可逆转的趋势正不断地向纵深发展。今天,人类强大的技术力量严重地影响和干扰着自然界的许多自然过程,如气候、植被、水分乃至与之有关或包含于其中的物质化学组分的交换、循环等。特别是目前这种影响常常直接或间接地导致影响或破坏人类生活的正常性与社会发展的持续性的可怕后果,这即是当今环境问题成为倍受全世界关注的热点的原因所在。
与其他学科的兴起和发展一样,为了研究和解决在生产、生活和社会发展过程中存在或出现的问题、探索人与环境关系方面的奥秘以及如何协调或控制这种关系,大约在20世纪中叶以来,一系列有关人类环境的新学科如雨后春笋般地出现和发展起来。而从自然循环、物质变化角度研究环境问题的学科目前发展起来的最主要的有以下几门:环境地球化学、污染生态学、环境化学和环境生物无机化学。这些学科都尚在形成发展中,其最主要特点是不同学科交叉,即用已有学科的理论、方法去解决已存在的或新出现的环境问题。
也是在20世纪下半叶,生态学有了重大发展和认识上的飞跃。[1~2]新的生态学建立在生命科学和地球科学的基础之上,成为介于社会科学和自然科学之间的一门特殊的学科,研究人口、资源、环境的关系。我国已故着名生态学家马世骏曾指出:“协调人类与自然的关系,改善人类的生态环境,应是现代生态学研究的主要方向。”人类与自然环境的最主要界面——地球表面存在和发生的一切现象及与生物的关系,[3]尤其是与人类的关系成了生态学研究的重点内容。[4]
“污染生态学”是环境科学的主要组成部分之一,并已成为生态学的一个重要分支。我国在20世纪90年代初,前国家教委就规定其为与环境化学、环境地球化学平行的本科环境科学专业必修专业课程,当时也曾提出了相应的研究任务和方向。然而,和其他任何新生事物一样,“污染生态学”本身在许多方面尚处于发展、充实、完善阶段,目前对之尚存在不同一的定义或认识,人们还尚未对它的对象、任务、研究范围等作出确切的规定。其实,晚一点作出这样的规定是好事,因为广义的环境科学也包括生态学,其涉及内容较广,学科交叉性很强,人们对它的理解不能不受到原先的专业知识范围、研究经验、兴趣及对环境生态问题的不同认识等因素的影响。也正是这种不同的理解和认识,会促使不同学者从不同角度各有侧重地去研究问题,由此可能会大大地丰富和充实这门新兴学科的内容,同时也促使人们以极大的热情和兴趣去研究和探索,以使其不断成熟、完善和更有效地为保护人类、保护环境、促进社会可持续发展服务。
目前,在国外能与“污染生态学”完全对应的词条尚很少见,最为接近的可能是“PollutionScience”或“TheScienceofthePollution”,但是,就针对自然界生态环境污染问题的研究却突飞猛进、日新月异。这一点在科技杂志刊载内容方面体现的非常明显,尤其是一些重要刊物更是如此。如“Ecology”、“EnvironmentalScienceandTechnology”、“EnvironmentalPollution”、“EnvironmentalResearch”、“AppliedGeochemistry”、“theScienceoftheTotalEnvironment”、“AquaticEcosystemHealth&Management”、“BulletinofEnvironmentalContaminationandToxicology”、“EnvironmentalGeochemistryandHealth”、“JournalofHazardousMaterials”以及“Nature”、“Science”、“AMBIO”等刊物经常刊登大量的污染生态学研究成果。除此之外,有些污染生态学的研究成果也常常分散刊载于其它有关环境科学或生态学领域的期刊中。这些研究内容实际上已基本勾勒出了污染生态学研究内容的框架。笔者结合近年在上海交通大学讲授研究生“污染生态学”课程及科研实践中的学习心得和体会,就“污染生态学”研究内容做些浅显的讨论,与同行交流,希望大家指正。
二、污染生态学研究内容讨论
近年来不断进展的污染生态学研究和大量的研究工作其研究内容基本体现出了以下四个方面的特点:①研究在污染环境中生物受害原因以及与污染物的关系;②研究污染物在环境以及在生态系统、生物体内的化学行为、变化规律,即吸收、转化、富集、降解规律及生态效应;③研究生物净化机制和生物防治污染的措施;④研究生态系统承受污染物的负荷能力,确定生态系统的环境容量,预测环境质量的变化趋势。
1.污染环境中生物受害原因以及与污染物的关系研究
污染物质之所以会对生物产生毒害是由于生物对这些有害物质的摄取与利用而引起的。环境一旦被污染,生存于其中的生物即会自觉不自觉地摄取和吸收污染物质,当这些物质的量在生物体内超过生物机体本身的承受或转化(无害化转化)极限时,污染物质在生物体内的毒害作用即发生了。不同的污染物质其体现出的效果往往区别很大,而自然环境中常常是多种生物并存和多种污染物质同时存在的。查明生物受害原因和明确厘定具体致害物质及致害物质间的相互作用是污染研究的关键所在,这些问题在实际情况中常常非常复杂。环境中生物受害原因以及与污染物的关系研究是污染生态学研究的最重要内容之一,是污染生态学研究的起点和基础,同时也是目前的一个热门研究领域。
2.污染物在环境以及在生态系统、生物体内的化学行为、变化规律,即吸收、转化、富集、降解规律及生态效应研究。
污染物一旦进入环境或生态系统、生物体内,在新的物理化学条件下便会发生一系列作用和产生相应后果。在此过程中,污染物的化学习性、系统的物理化学条件是制约因素。因此,生物对污染物从摄取到进入体内的一系列生化作用及过程的每一个环节都对最终的毒害效果产生重要影响。如摄取、输送、吸收、浓缩、转化、富集、降解和排泄等各种作用和过程。它们是研究生物在污染环境中受害机理的最基本内容。这些作用和过程对不同生物不尽一致,因而相同的污染物质对不同的生物群体常常体现出不同的生态效果。因此,这项内容是认识元素在生物体内的化学行为和运动规律,即元素在生物体内的分布、功能、运动循环机理和生物对元素的需求与中毒等基本原理的关键,对阐明污染生态环境的生态效果起着不可取代的作用。不同的生态系统常常有不同的污染特点,如大气环境、水环境、土壤环境和生物系统间同一污染物质各自分别有不同的生态环境效果。自然界大气、水、土壤、生物体系又都不停地与生物进行着物质交换循环。在各种方式的交换循环中污染物质会体现出各自的毒害效果。生态环境污染生态效应研究是污染生态学的主体内容,是一个广阔的研究领域。[5]
3.生物净化机制和生物防治污染的措施研究
生物对污染物的抵御能力体现在生态效应上即为净化功能,这项功能因生物种类不同而差别很大。生物净化机制研究一方面是制定环境容量的重要依据,另一方面可用于污染防治。这是目前污染治理研究领域的一个重要方向。许多生物特别是微生物具有独特的环境净化功能,常常会起到其它人工措施难以起到的作用。因此,生物净化机制和生物防治污染的措施研究是污染生态学环境对策的重要内容,对确定环境容量和治理、预防污染具有重要意义,是一个崭新的、前景无限光明的领域。[6]
4.生态系统承受污染物的负荷能力研究
生态系统对污染物的自然净化能力是污染研究的重要内容,也是治理预防污染的主要参考条件。对生态系统的污染负荷能力或环境容量进行研究,以及对为促使人为污染物不超过其负荷能力或容量的相应政策措施进行研究是污染生态学的基本内容之一。生物机体本身及人的主观能动作用对环境中有毒物质或污染的抵御能力和对策研究是目前一个充满兴趣而又具重要现实意义的课题。[7~8]
三、结语
从学科史角度看,污染生态学尚处于初期发展阶段。据目前本领域研究状况,本文将其研究内容归纳如下:①研究在污染环境中生物受害原因以及与污染物的关系;②研究污染物在环境以及在生态系统、生物体内的化学行为、变化规律,即吸收、转化、富集、降解规律和生态效应;③研究生物净化机制和生物防治污染的措施;④研究生态系统承受污染物的负荷能力,以确定生态系统的环境容量,预测环境质量的变化趋势。
上述污染生态学的研究内容是作者学习污染生态学的体会,同任何一门新学科一样,需要在实践中不断地得到补充和修正。
参考文献:
1RonaldS.Oremland1,JohnF.Stolz.TheEcologyofArsenic[J].Science,2003,300(5621):939~944
【关键词】农业面源污染;农药;化肥;畜禽养殖
中图分类号:X506文献标识码:A文章编号:1006-0278(2012)02-090-02
在城市环境日益改善的同时,农村环境问题却越来越突出,尤其是农业面源污染,已经成为影响农村生态环境安全的主要因素。山东是个农业大省,随着近年来全省工业污染治理力度的不断加大,农业面源污染问题变得越来越突出,已成为继工业污染源之后的第二大污染源。如何有效防治农业面源污染,推进农村环境保护将是山东“三农”问题的重要内容。
一、农业面源污染的特点
农业面源污染是指在农业生产中,由沉积物、农药、化肥、废料、致病菌等分散污染源引起,并通过直接散失、淋洗、径流、渗漏、吸附、吸收、化学反应等不同途径对土壤、水层、湖泊、河岸、滨岸、大气等生态系统造成的污染,主要包括化肥污染、农药污染、农膜污染和集约化养殖场污染。这些污染源对环境的污染,尤其对水环境的污染影响最大。农用面源污染已成为当今世界生态环境污染和破坏的重要因素。农业面源污染的特点:
(1)污染源分布广泛。农业产生的污染主要来自于农作物种植过程中化肥、农药、农膜等的过量施用,以及畜禽养殖污染,农业面源的污染源广泛分散、范围广、没有明确位置。
(2)污染物排放零散且随机性强。正因为污染源广泛分散、没有明确位置,势必造成农业面源污染物排放的零散,加上农民环保意识还不强,污染排放的随机性增加。
(3)污染物排放隐蔽。由于单位面积上的污染负荷小,人们往往忽视农业面源污染的宏观效应,隐蔽性强且具有长期性,环境影响程度深。
(4)不易监测和难以量化。由于其分散性、随机性和隐蔽性,面源污染不易监测和难以量化,而且一直没有进行系统和针对性的调查监测与评价,缺乏可靠系统性的农业面源污染基础信息数据,更难以准确判定农业面源污染的原因、机理,缺乏行之有效的防治理论与技术。
(5)污染物排放量大。据估算,目前我国水体氮磷污染物中来自工业、生活污水和农业面源污染的大约各占1/3,但这只是很粗略的估计。不管具体数字是多少,过量施用化肥、农药导致的农业面源污染问题已经成为当前最受关注的环境问题之一。
二、山东省农业面源污染现状与环境影响分析
目前,广大农村的环境污染和生态破坏问题已经成为保持农村经济可持续发展的一大障碍。山东省农业面源污染主要包括农药、化肥、农膜、畜禽养殖与农村生活垃圾等对农村环境的污染。农药、化肥、农膜三项农用化学品的施用总量和单位面积施用量都在全国前列。
(一)农药污染。山东省农药的施用是从上世纪50年代初开始,60-80年代施用量增长很快,70年代末到80年代初达,农药用量达到一个高峰。自1983年4月起国家禁止生产和使用六六六、DDT等高毒、高残留、难降解的农药以来,用药量一度有所下降,农药种类也由过去的以汞制剂、砷制剂和有机氯等品种为主,调整为以高效、低毒、低残留的菊酯类农药、有机磷农药为主。尽管全省广泛开展了绿色食品、有机食品和无公害农产品生产,积极推广了病虫害综合防治、生物防治等技术,但各种替代化学农药的施用量仍呈迅速增加的趋势,目前重新回到农药施用量的高峰期,农药污染问题已引起社会各界的广泛重视。
农药使用量大、结构不合理、有效利用率低是造成农药对农业环境和农产品污染的主要因素。统计资料表明,近几年全省每公顷平均施用农药12公斤以上,全省农药总量中化学农药占总量的93.3%,生物农药仅占6.7%,其中,高毒、高残留农药占30%多。田间施用农药时,大部分农药洒落到农田地面,有些残存于农田土壤中,有些流失到江河湖库,有些则漂散于大气中,从而造成对环境的污染。各类农药的利用率较低,一般为10-20%,高的也不超过30%。
大量农药的不合理施用,对土壤、水体、大气等农业环境和农作物造成污染,特别是一些高残留、高毒农药残留时间长,降解、分解缓慢,在作物收获后还会有残留农药,通过食物链和生物富集作用污染其他食品,对人民身体健康造成威胁。农产品农药残留超标的问题,已成为影响农产品质量的最大制约因素。
(二)化肥污染。山东省化肥的使用也始于上世纪50年代,起初只是作为有机肥的一种补充,自70年代以来,化肥生产量和使用量持续快速上升。随着全省耕地面积的逐年减少和化肥施用量的迅速增加,单位耕地面积化肥施用量以更快的速度增长。长期以来,化肥投入结构存在不合理的现象,氮、磷、钾比例失调,氮肥施用量过大,磷、钾肥施用不足,忽视中微量元素肥料的施用,造成化肥利用率降低、生产效益下降和环境污染加重。随着化肥施用量的不断增加,山东省的化肥生产和投入结构都得到了较大改善,磷、钾肥特别是各种复合肥、专用肥的施用量显著增加,而氮肥的增长则有所减缓,投入结构呈现了逐步优化的趋势。
(三)农膜污染。山东省农用塑料薄膜的使用始于上世纪70年代,近些年来,由于设施农业、保护地栽培和地膜覆盖的迅速发展,各类农膜用量一直呈高速增长势头。农膜种类以各种聚氯乙烯膜、聚乙烯膜为主,可降解农膜总体上尚处于试验开发阶段。山东省地膜覆盖发展迅速,年消耗24万吨左右,覆盖面积达150万公顷。农膜对农田的污染正在日益加剧。由于地膜覆盖后回收较难,自行分解极慢,残留量越来越大,严重影响农作物的生长,污染环境。据对全省生态农业建设区的统计,农膜回收率仅达33%。据有关统计,目前全省平均每亩农田残留地膜约5公斤、4300片,残留率为20-30%。
(四)畜禽养殖污染。改革开放以来,山东省畜牧业逐步由自给性畜牧业向商品性畜牧业转化,由传统畜牧业向现代畜牧业转化。畜牧业生产水平大幅度提高,发展速度较快,根据原国家环保总局2000年统计的资料:山东省大约有规模化养殖企业4000家,规模化饲养占全国规模化养殖水平前三位。从畜牧业产值水平看,1997年跃居全国第一。从农业总产值结构看,畜牧业产值比重不断提高,2000年已占全省农业总产值的1/3,对全省GDP贡献约为3%。畜禽养殖业迅速发展的同时也带来了严重的环境污染问题。由于养殖场规划不合理或者管理不善,养殖场产生的恶臭气体中含有的大量的氨、硫化物、甲烷等有毒、有害成分,严重影响周围的空气质量,直接危害饲养人员及周围居民身体健康。并且最近几年养殖场产生的恶臭气味问题成为污染纠纷案件的投诉“热点”。由于山东省多为砂地土质,易渗漏,堆放粪便污水的直接侵蚀使土壤失去了生产价值,粪尿中大量氮磷渗入地下,使地下水中硝态氮、硬度和细菌总数超标,严重威胁居民饮用水的安全。目前,全省畜禽粪便年产生量估计在8亿吨左右,其中实现资源化综合利用率的约占80%,有20%左右的畜禽粪便直接排入环境。畜禽粪便资源化利用的主要方式仍然是传统的直接还田用作有机肥,通过沼气厌氧发酵等高效、无害化处理利用方式所占比例仍较低。从1999年的畜禽粪便的土地负荷来看,山东省的土地负荷警戒值达到0.82,位居全国之首,已经呈现出严重的环境压力水平。
三、农业面源污染防治的战略对策
近十几年来,特别是农业农村经济发展进入新阶段以来,山东省委、省政府高度重视农业生态环境建设与保护工作,以科学发展观为指导,坚持建设与防治并重,大力开展生态农业建设与农业面源污染防治工作,收到了明显的经济、社会和生态效益。但是在农业面源污染防治中还存在着认识不到位、不惜以破坏环境为代价获取短期的效益,缺乏有效的法律措施和政策措施、执法不严、违法不究,缺乏有效的组织方式,资金投入不足等问题,需要在今后的工作中进一步加以解决。
(一)以循环理念推进农业面源污染治理。按照农业生产废弃物减量化、再利用和资源化原则,积极推广使用各种能源生态模式,用循环经济理念推进农业面源污染治理,使秸秆、人畜粪便和生活污水等“三废”变成有机肥、能源和水源等“三料”。重要是调整农村产业结构,实行农业清洁生产。借鉴工业上清洁生产的成功经验和思路,大力发展农业清洁生产,即打破传统的末端治理的模式,开展全过程的污染控制,从源头抓起,在生产的每个阶段都注意防止污染物产生,使废物产量最小化,并将每个环节产生的副产品与废物及时回收、综合利用。政策方面可以考虑从宏观上调整各区域粮食基地建设规划和农业产业结构,加强农民专业技术组织或专业经济合作组织建设,引导农民增强公众环保意识。
(二)建立和完善农村环境保护的法规和法制建设。充分借鉴发达国家的经验,制定、完善相关法律法规,使农业面源污染的防治有法可依,有章可循。一些发达国家对化肥和农药施用、控制有机废弃物排放、促进有机废弃物循环利用、控制农药污染等,都制定了明确的法律法规,我们可以借鉴。建立和完善现有的农村环境保护法律法规,以适应新时期农业面源污染防治。严格执行环境保护政策和法规,加大农村环境保护执法监督力度,从法律制度上保护农村环境不受污染。
(三)加快制定有效地经济政策。制定高层次的农业污染防治奖励政策,大力提倡并鼓励对各种农业有机废弃物、废旧农用物资的回收利用和多层次开发。对开展综合利用所生产的产品及无公害农产品、绿色食品等在推广、销售、外汇分成等方面给予优惠;实行农业资源税(费)和保险制度,对无污染农产品实行优质优价,以刺激其发展。对生产绿色环保型农用生产资料的生产企业也可以通过制定优惠政策,鼓励其研制开发新型、价廉的替代产品。
(三)加强农村环保基础设施建设。借助国家对“三农”问题的大力扶持的契机,通过多种途径多种渠道利用资金,除将环保投资纳入国内生产总值中的比例的同时,还应积极吸引社会资金,鼓励民间资本参与环境基础设施建设,使生活垃圾在集中堆放的基础上进行处理。加大农业技术投入,完善农业技术推广体系,对农技推广人员进行培训和资格认证;建立、完善监测体系,监测农田环境质量;尽快开展面源污染现状调查,为制定政策提供可靠信息;积极推广成熟的高效施肥、施药技术等。
(四)提高农民的环保意识。充分利用现有的宣传、教育设施,运用广播、电视及报纸等农民能经常接触到的大众媒体,大力宣传农村生态环境与资源保护的方针、政策和法规,同时要持之以恒地培养农村中小学生的环保意识,在农村学校开展环境教育活动,提高整个农村的环境保护认识水平。
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一、概述
大气从外观上各个组成部分似乎是固定的,然而实际上是个流动的体系。一方面,由于生物活动、放射性衰变、火山活动、人类的活动等不断地产生各种气体进入大气层中;另一方面,大气内部的化学反应、生物活动、物理过程、海洋与陆地的吸收不断的消减气体,由大气层迁出,如此构成了一个循环的体系。自然源或人为源的污染物进入大气层,参与了大气的循环过程,通过大气中的生物活动、化学反应、物理沉降等过程,使大气的组成和性质发生了变化,而当这个循环过程失衡,污染物在大气中相对累积,大气中的污染物及次污染物浓度升高,就形成了大气污染。
虽然大气污染源按污染物的来源可以分为自然污染源与人工污染源,但是绝大部分自然源造成的大气污染在经过一定的时间后都会得到恢复,而人类活动所造成的污染恢复起来却很困难,所以一般大气污染指的搜视人类活动所造成的污染。随着各界对大气污染化学研究关注度的提升,气候变化、酸沉降和臭氧损耗等热门研究课题都有了很大的发展,然而在大气污染化学研究方面还有一些新的领域没有受到足够的重视,因此下文就来探讨大气污染化学研究的新领域,看看哪些新的研究正在迅速的发展着。
二、室内环境污染研究
人们通常都比较关注室外环境污染问题,对室内环境污染问题则关注不多,而事实上室内环境污染的危害程度并不比室外低,有时甚至会比室外严重。毕竟现代成年人有70%~80%是在室内度过,老年人和小孩在室内的时间更是可能高达90%或以上,长时间在室内并吸入大量含有污染物的空气,会引起一系列不良反应的。比如人们一直在追求装有空调设施、装修豪华并配备现代化办公设备的环境,但是有研究表明,如果对这种室内环境的污染源不加以防范和控制的话,其对人的危害是远远高于一间普通的办公室的。
影响室内环境的主要因素是建筑物的结构和材料、能源使用情况、通风换气情况与生活方式等。总体而言,当室内与室外无相同的污染源时,空气污染物进入室内后浓度将大幅度衰减,但是当室内外有相同的污染源时,室内浓度一般是高于室外的。目前室内空气污染对大众监控的危害程度正在日渐加剧,室内环境的研究对象是某些内部具有污染源的空间,研究的主要内容就是室内环境污染物对人的健康危害以及如何防止、消除这些危害等。
虽然目前我国已经初步建立了室内空气质量标准、检测标准和分析标准,室内环境污染也得到了一定程度的关注,但是从总体来看,都是从理论研究方面居多,在实际的操作中仍有许多的问题,比如检测标准不统一、不齐全也不全面,很多种类的物质仍没有列入检测的范围,而且偏向于对燃料燃烧、吸烟等以及不同场合的挥发性有机物的排放、室内装修与家具带来的污染,这离真正做到对室内环境污染的有效控制还有很长的距离。
三、恶臭污染研究
在城市,被污染的河流、垃圾填堆不断散发出一些恶心的腐烂性臭气,一些环保设施如污水、污泥的处理设施也给周围环境带来新的臭气污染,这些都属于恶臭污染。恶臭污染是指可以引起人们嗅觉器官的各种臭感的物质对环境的污染,危害着人们的身体健康。长期受到恶臭物质的刺激,会危害神经系统,导致嗅觉失灵、大脑皮层某些调节功能失调;遇到氨等刺激性臭气,还会使气压出现先下降后上升,脉搏先变慢后变快的变化,长此以往,人就会变得烦躁、忧郁、失眠等,极大的影响力生活品质和学习、工作效率。
恶臭污染对人体有不容忽视的危害,所以其治理技术的研究也就显得很重要,目前比较先进的恶臭处理方法是生物脱臭法,生物脱臭就是利用固相和固液相反应器中微生物的生命活动降解气流中所携带的恶臭气体,将其转化为臭味强度较低或者是无臭的简单无机物或生物质等。生活脱臭技术的优越性就体现在运行的可靠性和对环境的影响比较小,只要能寻找出自然界中的高效脱臭细菌菌株或人工培育出高效的代谢恶臭物质的细菌菌种,就可望使生物脱臭技术出现新的突破。
四、大气气溶胶污染研究
从严格意义上讲,大气气溶胶是指大气与悬浮在其中的固体和液体微粒共同组成的多相体系,也称为大气颗粒物。气溶胶来源同样也可分为自然气溶胶与人为气溶胶,气溶胶自然源主要是海洋、土壤和生物圈以及火山等;人为源主要是来自化石燃料的燃烧、工农业生产活动等。虽然通常提及的大气颗粒物有一定的半径或直径,但实际上,大气颗粒并不是圆的,它们形状很不规律,只是为了方便研究,一般用等效或有效等效直径来表示。
目前对大气气溶胶的研究主要在四个方面:气溶胶的基本特性、沙尘气溶胶、气溶胶的气候效应和气溶胶对环境及人体健康的影响。气溶胶的基本特性是对气溶胶进行深入研究的基础,同时也是为制定合理的空气质量标准、解析污染源、研究气溶胶对大气化学过程的影响的基础。近年来,对城市和区域环境的气溶胶特性研究的重视程度和关注度有所提升,相关的气溶胶粒子的采样和分析测试技术也得到了不断的改进和提高。大气气溶胶的研究也已经从人为源逐渐向天然源、生物源、化学源发展。
五、小结
大气圈是地球上一切生命赖以生存的气体环境,人几分钟不呼吸空气就有生命的危险,然而目前大气污染可说是无处不在,只是污染程度有所不同而已,所以各界也致力于大气污染研究,而大气污染化学是环境化学的重要部分,大气污染化学研究对大气污染治理有很大的作用,上文所述之室内环境污染研究、恶臭污染研究与大气气溶胶污染研究都是大气污染化学研究的新领域,只要继续深入的研究,距离大气污染完善治理的路就又近了一段。
参考文献:
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