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【關(guān)鍵詞】綠色化學(xué);廢棄物處理;學(xué)以致用;化學(xué)教學(xué)
綠色化學(xué)又稱“環(huán)境無害化學(xué)”、“環(huán)境友好化學(xué)”、“清潔化學(xué)”,最早產(chǎn)生于化學(xué)工業(yè)發(fā)達的美國。1991年由美國化學(xué)會(ACS)提出并成為了美國環(huán)保署(EPA)的中心口號,目前得到世界廣泛的響應(yīng)。按照美國《綠色化學(xué)》(Green Chemistry)雜志的定義,綠色化學(xué)是指:在制造和應(yīng)用化學(xué)產(chǎn)品時應(yīng)有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。綠色化學(xué)發(fā)展到今天是指能夠保護環(huán)境的一種化學(xué)技術(shù).它可通過使用自然能源,避免給環(huán)境造成負擔(dān)、避免排放有害物質(zhì).利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術(shù)的開發(fā),并考慮節(jié)能、節(jié)省資源、減少廢棄物排放量。其核心是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染;反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。
傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)已經(jīng)給人類環(huán)境帶來了很多污染。20世紀(jì)有2285萬多種人工合成的化合。由于早期的化學(xué)工業(yè)很多并沒有把廢氣和廢渣的處理納入考慮范圍內(nèi),導(dǎo)致污染環(huán)境??茖W(xué)既要認識世界、改造世界,同時也要保護世界。為了應(yīng)對化學(xué)所面臨環(huán)境污染的挑戰(zhàn),提倡綠色化學(xué)刻不容緩。
化學(xué)是高中的一門重要課程,并且高中化學(xué)是學(xué)生真正接觸化學(xué)的早期與基礎(chǔ)。從化學(xué)入門就培養(yǎng)綠色化學(xué)的思想是非常重要并且也是必要與緊迫的,非常有重要意義的。
綠色化學(xué)是整個化學(xué)界的新概念,也是化學(xué)教學(xué)中的新理念。它要求教師必須在課堂課中課后教學(xué)中重視環(huán)境保護,做好廢棄物的處理工作,并采取相應(yīng)的對策,落實綠色思想,增強學(xué)生們的環(huán)保理念。
素質(zhì)教育強調(diào)動手能力,在化學(xué)教學(xué)中經(jīng)常需要做化學(xué)實驗,進行化學(xué)實驗的時候一定是會產(chǎn)生廢棄物的。如果教師沒有認真處理,就會污染環(huán)境,而且不是教師一個人污染環(huán)境,而是帶著班集體一起污染環(huán)境。如果教師從始至終都落實綠色化學(xué)的思想,那么就會影響一個班集體走向合理處理廢棄物,愛護環(huán)境。另外教師應(yīng)該在化學(xué)中,合理設(shè)計化學(xué)實驗,從源頭上遏制廢棄物的生成,這樣雙向結(jié)合就能有效的防止化學(xué)教學(xué)和實驗所產(chǎn)生的廢棄物污染環(huán)境。
教師對學(xué)生進行綠色化學(xué)思想的規(guī)范引導(dǎo),不僅能夠增強學(xué)生的環(huán)保意思,教育學(xué)生從源頭上愛護環(huán)境,認真處理廢棄物,更好地保護環(huán)境,而且將環(huán)保意思深入學(xué)生的內(nèi)心,從而提高學(xué)生的自覺性,逐漸把環(huán)保帶人日常生活,注重對周圍環(huán)境的保護,提高教學(xué)效果。
那么在化學(xué)教學(xué)中究竟如何滲透綠色化學(xué)的思想呢?筆者在親身教學(xué)過程中覺得可以從以下幾個方面:
1首先,從全局看,將綠色想融入化學(xué)的整個教學(xué)過程中
教師要提高自身的行動自覺性,樹立綠色化學(xué)思想,并將它貫穿于整個化學(xué)課堂教學(xué),并以自身的行動帶領(lǐng)學(xué)生,幫助學(xué)生樹立綠色化學(xué)思想觀念。比如在學(xué)習(xí)氯這一個富集于海水中的元素時,介紹其化學(xué)性質(zhì)和特點,并具體在生活中運用到的地方。生活中我們常常用到氯的化合物,比如漂白劑。常用的漂白劑是會影響環(huán)境,污染環(huán)境的,那么有沒有好的其他物品代替氯的化合物制成漂白劑呢?然后用聯(lián)想法引出過氧化氫,介紹其性質(zhì),通過化學(xué)方程式,向?qū)W生介紹過氧化氫無污染的特點。同時指出氯氣和過氧化氫的不同特點,如果將同樣具有清潔漂白效果的過氧化氫代替氯氣制成漂白劑原料的話,既能增強漂白效果,又能避免環(huán)境污染,從源頭上防止化學(xué)污染。這便是綠色化學(xué)。
2然后,將綠色化學(xué)思想融入高中實驗化學(xué)教學(xué)中
化學(xué)實驗就要真正的實施體現(xiàn)綠色化學(xué)思想的時刻。首先,在課堂之前,我會設(shè)計微型實驗,采用小號的實驗裝置和化學(xué)儀器,節(jié)約化學(xué)藥劑的用量。然后在實驗前會告訴學(xué)生認真對待化學(xué)原料,嚴格按照劑量進行化學(xué)實驗,不輕易浪費化學(xué)劑量,從實驗前就將減少環(huán)境污染的綠色化學(xué)灌輸學(xué)生的思想里。比如,在進行氯氣性質(zhì)的化學(xué)實驗中,可以用少量的漂白液和稀硫酸,在小號的培養(yǎng)器皿里面制成氯氣,有效減少了對環(huán)境的污染。
在進行化學(xué)實驗過程中,同樣需要謹記綠色化學(xué)思想。教師必須嚴格按照實驗步驟,采用標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)劑量以及盡量用綠色無毒,安全無害的化學(xué)制劑,如在白磷自燃的實驗中,可以采用磷化鎂進行水解,產(chǎn)生的氫化磷會自燃直接代替白磷自燃,產(chǎn)生五氧化二磷,從而有效避免了有毒有害的物質(zhì)產(chǎn)生。
在化學(xué)實驗結(jié)束后,教師必須照嚴格按照要求處理產(chǎn)生的廢棄物,尤其是有污染的廢棄物要妥善處理。比如采用中和、分解、深埋、回收等措施,避免廢棄物污染環(huán)境,將綠色思想落到實處。
3在化學(xué)課堂中,將綠色化學(xué)思想與日常生活相互聯(lián)系
在化學(xué)教學(xué)過程中,可以將所學(xué)的知識與現(xiàn)今的環(huán)境污染直觀的聯(lián)系起來。比如學(xué)習(xí)C這個元素的時候,對其常規(guī)氧化物一氧化碳和燃氣中毒,燃氣爆炸聯(lián)系在一起。二氧化碳和溫室效應(yīng)聯(lián)系在一起,這樣直觀淺顯既能讓學(xué)生輕松掌握化學(xué)知識點,同時又能提高他們的環(huán)保意識。
另外也可以組織防污染興趣小組重點關(guān)注生活中常見的各種污染,如生活中常見的噪音污染,光污染,水污染,固體廢棄物污染等,小組成員們一起分析這些污染的成因,學(xué)習(xí)了解污染給我們生活帶來的危害,并引導(dǎo)學(xué)生們?nèi)绾晤A(yù)防這些污染的存在等等。
4將綠色化學(xué)思想融入學(xué)生課后的課外實踐與生活中
在課后,教師可以提倡學(xué)生們進行綠色化學(xué)實踐活動,比如回收廢舊電池,學(xué)習(xí)了解廢舊電池對環(huán)境的污染,回收的價值;洗滌產(chǎn)品的分類及對環(huán)境可能產(chǎn)生的污染;家庭固態(tài)廢棄物的分類和回收價值等等。通過這些調(diào)查活動,使學(xué)生們更好地選擇日常生活用品,有效地處理廢棄物,避免環(huán)境污染。
1.1具有毒性大的特點在化工廠排放的廢棄物中,會存在一些有毒的甚至是劇毒的污染物。例如,在排放的廢水中會含有一些氰、硫、砷,以及一些重金屬離子如鎘、鉛等這些物質(zhì)會對生物以及微生物產(chǎn)生巨大的危害。還有在排放的廢氣中會存在一些有劇毒性的氣體,如二氧化硫、氯氣、氮氧的化物、氯化氫等,能直接損害人體健康,給人們的生命安全帶來無法估量的損害,因此在化工生產(chǎn)中,廢水、廢氣、廢渣的排放必須引起我們的高度重視。
1.2具有種類多的特點化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的污染物具有種類多的特點,除了無機污染物(氰、硫、砷、鋇、鎘、鉛),還包括有機污染物(苯及其同系物、醇、醚、醛、酯、酮)以及固體污染物(粉塵、煙氣和酸霧等浮游粒子)。這些種類繁多的污染物無論對大氣、生物以及人體的健康都來了巨大的危害。這些污染物進入水中會造成水體的富營養(yǎng)化,危害生物。進入土壤中會使得土壤酸堿化,阻礙植物的生長。
2化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的策略研究
2.1政府要增加化工生產(chǎn)過程中節(jié)能減排的投入化工生產(chǎn)作為國家經(jīng)濟發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè),其發(fā)展應(yīng)該得到政府的大力支持。因此,政府應(yīng)該加強對相關(guān)化工產(chǎn)業(yè)污染治理的資金投入,例如設(shè)立清潔生產(chǎn)專項資金或者提供財政補貼。這樣在政府的大力支持與鼓勵下,化工企業(yè)才能更加致力于開發(fā)節(jié)能減排新技術(shù),從而減少化工生產(chǎn)過程中的污染排放。
2.2政府要建立相應(yīng)的環(huán)境治理與保護機構(gòu)我們知道,無論是化工行業(yè)還是其他的產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)或多或少的都會對環(huán)境造成污染,因此,政府可以集中資金以及相應(yīng)的人力、物力來專門建設(shè)一個環(huán)境治理與保護的機構(gòu),專門負責(zé)對環(huán)境的評估與治理。這樣將相關(guān)的環(huán)境治理的工作人員集中,能更好的攻克環(huán)境污染的問題,提高節(jié)能、減排的效果。
2.3政府加大監(jiān)管力度政府的監(jiān)管在環(huán)境的治理中起到了重要的作用。提高環(huán)境管理部門的監(jiān)管力度,對超額排放的廢氣、廢水、廢渣進行罰款,能有效的阻止化工生產(chǎn)過程中廢棄物的排放。并且環(huán)境監(jiān)管部門還應(yīng)該責(zé)令化工生產(chǎn)企業(yè)將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物進行合理的處理之后再進行排放,這樣就能有效的減少廢棄物對環(huán)境的污染,實現(xiàn)化工生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
2.4實施技術(shù)推進戰(zhàn)略根據(jù)我國化學(xué)工業(yè)發(fā)展的客觀需求,按照“技術(shù)創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)調(diào)整、管理措施、政策引導(dǎo)”相結(jié)合的總體思路,使節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)技術(shù)得到有效落實。我們知道化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)是一個高能耗、高排放的產(chǎn)業(yè),因此在化工生產(chǎn)過程中,集中力量解決其中一些重要產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)問題,實現(xiàn)低能耗、低排放,停止其中一些污染高、經(jīng)濟效益的化工生產(chǎn),這樣才能為化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供一個新的出路。
2.5實施技術(shù)組織戰(zhàn)略要充分發(fā)揮高校、科研設(shè)計機構(gòu)與企業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)勢,構(gòu)建壞境污染治理的技術(shù)聯(lián)盟。研究出控制排放、降低能耗的新的科學(xué)技術(shù),以此來滿足企業(yè)生產(chǎn)過程中對多種技術(shù)的需求,實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)生產(chǎn)。
2.6制定與時俱進的戰(zhàn)略發(fā)展方針化工行業(yè)在生產(chǎn)過程中,要以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),時刻關(guān)注世界化學(xué)工業(yè)節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢,在企業(yè)生產(chǎn)內(nèi)部采用生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新、管理制度創(chuàng)新的綜合治理措施,來提降低化工生產(chǎn)過程中的污染排放。并在化工企業(yè)內(nèi)部逐漸建立資源節(jié)約、結(jié)構(gòu)合理、環(huán)境友好的現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)體系,實現(xiàn)我國化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞:綠色化學(xué);環(huán)境保護;高中化學(xué)教育
中圖分類號:G632.0 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)08-0123-02
化學(xué)實驗是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ),也是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分,隨著素質(zhì)教育的提高和環(huán)境問題的惡化,化學(xué)教育中的環(huán)境教育越來越受到人們的重視,綠色化學(xué)是為適應(yīng)環(huán)境保護需要而出現(xiàn)的一種新的化學(xué)理念,是人類和自然和諧相處的化學(xué),已為世界各國普遍接受并大力提倡。面對綠色化學(xué)新理念、新要求,我們?nèi)w化學(xué)教育工作者如何結(jié)合當(dāng)前的素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育,把綠色化學(xué)教育思想貫穿于高中化學(xué)新課程教學(xué)的全過程中,是一個非常值得我們深思的問題。
一、綠色化學(xué)的由來及內(nèi)涵
1.綠色化學(xué)的由來。化學(xué)是自然科學(xué)中一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科,一方面,它不僅與人類的衣食住行息息相關(guān),與社會的發(fā)展和科技的進步緊密相連。另一方面,隨著經(jīng)濟和社會的高速發(fā)展,也導(dǎo)致全球資源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)惡化,環(huán)境污染已成為全球面臨的最為嚴峻而緊迫的問題之一,據(jù)分析,全球性的10大環(huán)境問題基本上都與化學(xué)物質(zhì)污染有關(guān)。1990年,美國國會通過《污染預(yù)防條例》,明確提出了“污染預(yù)防”這一概念,要求杜絕污染源,指出最好的辦法就是從一開始就不生產(chǎn)有毒物質(zhì)和形成有害廢棄物。主張在提高原料利用率、降低能源消耗、優(yōu)化工藝過程等方面下功夫,實現(xiàn)節(jié)能減排。此方案推動了化學(xué)界為預(yù)防污染、保護環(huán)境做進一步的努力,人們賦予這一新事物為:綠色化學(xué)。此后,“綠色化學(xué)”理念逐漸得到各個人們的廣泛認可并被廣泛研究,從此聲名遠揚。
2.綠色化學(xué)的內(nèi)涵。綠色化學(xué)是以高效、無污染為指導(dǎo)理念,研究和設(shè)計環(huán)境友好的,在技術(shù)上和經(jīng)濟上可行的化學(xué)品生產(chǎn)過程。綠色化學(xué)最大的特點不是產(chǎn)生污染后再去治理,而是從源頭上防止污染的產(chǎn)生。綠色化學(xué)理念在世界范圍內(nèi)已得到普遍認可,化學(xué)教育作為全民族素質(zhì)教育的重要組成部分,在執(zhí)行過程中引入綠色化學(xué)的理念是十分必要的。綠色化學(xué)從一提出來,就明確了它的目標(biāo),其具體內(nèi)涵體現(xiàn)為“5R”原則,這五個原則是指:減量使用原則、循環(huán)使用原則、重新利用原則、再生利用、拒絕使用危害品原則。①減量使用原則:“減量”是指在保證實驗現(xiàn)象或產(chǎn)量的同時減少用量,是從節(jié)約資源,減少污染的角度提出。減少污染物的排放是指“三廢”處理必須要嚴格按照國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。②循環(huán)使用原則:循環(huán)使用是指將未反應(yīng)的原料、副產(chǎn)物(包括“三廢”回收助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應(yīng)試劑)回收,進行重復(fù)使用。通過循環(huán)使用可實現(xiàn)“節(jié)約資源,減少污染,降低成本”的目的。③重新利用原則:在化學(xué)反應(yīng)中,部分物質(zhì)并不參與反應(yīng),而僅僅是起到媒介的作用,比如催化劑、載體等,可以不斷的反復(fù)使用,既降低了生產(chǎn)成本,也減少了對環(huán)境的污染。④再生利用:再生可以起到廢物利用、節(jié)省資源、能源、減少污染等目的,再生利用必須在工藝設(shè)計的過程中加以考慮。⑤拒絕使用危害品原則:拒絕使用一些無法回收、再生、循環(huán)使用的有毒有害物質(zhì),這是杜絕污染的最有效、最根本的辦法?!?R”原則的最大特點在于將污染預(yù)防的理念貫穿于化學(xué)生產(chǎn)的整個過程,無論是在生產(chǎn)過程還是終端處理,都可以達到零污染,主張在化學(xué)生產(chǎn)過程中使原料中的每一個分子或原子都得到有效利用,具有“原子經(jīng)濟性”。
二、引入綠色化學(xué)理念的必要性
1.當(dāng)前高中化學(xué)實驗的現(xiàn)狀與危機。周娟,盧偉等對12所高中109位教師進行了問卷調(diào)查,結(jié)果發(fā)現(xiàn):47.7%的教師在化學(xué)實驗中不滲透環(huán)保教育,88.1%的教師對化學(xué)實驗產(chǎn)生的“三廢”是不加處理,被隨意排放。胡國杰等根據(jù)當(dāng)?shù)亟萄惺覍?6所中學(xué)化學(xué)實驗室的調(diào)查資料進行分析得出:僅有12所中學(xué)實驗室有通風(fēng)廚,約占26%,有專職化學(xué)實驗員的只有7所,約占15.2%,大多數(shù)學(xué)?;瘜W(xué)實驗室配置方面還有待于進一步加強。通過這些數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),大多數(shù)學(xué)校的老師因環(huán)保理念不強或相應(yīng)的處理設(shè)備不齊全而將“三廢”未進行任何處理就排放了,化學(xué)實驗污染物積少成多,并且很多地方的下水道跟江、河相通,有毒物滲入地下,這些廢棄物最終會通過食物鏈傳遞、聚集,影響人類自身的健康。不斷通過下水道排放的化學(xué)實驗的廢棄物對于我們本已缺水的城市來說,無疑是雪上加霜,由于實驗室排放的藥品種類繁多、成分復(fù)雜,使其對環(huán)境的污染更加嚴重,其危害更加深遠,所以大力提倡綠色化學(xué)刻不容緩。
2.綠色化學(xué)是未來化學(xué)發(fā)展的必然趨勢。綠色化學(xué)以預(yù)防污染為理念,將節(jié)能、降耗、減排始終貫穿于化學(xué)生產(chǎn)的整個過程,是最為理想、最為有效的防治環(huán)境污染的方法。從科學(xué)觀點看,綠色化學(xué)是在傳統(tǒng)化學(xué)理念的基礎(chǔ)上更高層次的提升;從環(huán)境角度看,綠色化學(xué)從原料選擇、工藝設(shè)計、“三廢”處理等各個環(huán)節(jié)出發(fā),消除污染,還綠色于人類和大自然;從經(jīng)濟觀點看,綠色化學(xué)理念倡導(dǎo)合理利用資源、降低能源投入、減少生產(chǎn)成本,符合經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求。在化學(xué)教育中引入綠色化學(xué)理念,既是人類與自然和諧相處,構(gòu)建和諧社會的需要,更是我們?nèi)祟愖陨砩婧桶l(fā)展的需要,因此,綠色化學(xué)是未來化學(xué)發(fā)展的必然趨勢。
綠色化學(xué)是未來化學(xué)發(fā)展的必然趨勢,也是我們?nèi)祟惿妗⑴c自然和諧相處的根本保證,而高中教育是圍繞全民族素質(zhì)提高進行的教育,使學(xué)生了解綠色化學(xué)的理念,培養(yǎng)學(xué)生樹立防治污染、創(chuàng)造美好明天的責(zé)任感和使命感,是我們化學(xué)教育工作者義不容辭的責(zé)任和義務(wù),對于中華民族的可持續(xù)性發(fā)展,具有非常重要的意義。
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【關(guān)鍵詞】化學(xué)教學(xué);環(huán)保意識;課程特點;滲透
人類與自然環(huán)境相互依存、相互利用,人類既是環(huán)境的創(chuàng)造物,又是環(huán)境的創(chuàng)造者。隨著社會的不斷發(fā)展,大氣污染、水污染等已經(jīng)給人們的生產(chǎn)、生活帶來災(zāi)害性影響,環(huán)境保護作為我國的一項基本國策也越來越受到人們的關(guān)心與重視。化學(xué)新課標(biāo)在闡述化學(xué)的課程性質(zhì)時指出:“義務(wù)教育階段的化學(xué)課程,可以幫助學(xué)生理解化學(xué)對社會發(fā)展的作用,能從化學(xué)的視角去認識科學(xué)、技術(shù)、社會和生活方面的有關(guān)問題,了解化學(xué)制品對人類健康的影響,懂得運用化學(xué)知識和方法去治理環(huán)境污染,合理地開發(fā)和利用化學(xué)資源;增強學(xué)生對自然和社會的責(zé)任感;使學(xué)生在面臨與化學(xué)有關(guān)的社會問題的挑戰(zhàn)時,能做出更理智、更科學(xué)的決策?!币虼酥袑W(xué)化學(xué)教師進行環(huán)保教育,宣傳普及環(huán)保知識上,有著責(zé)無旁貸的責(zé)任。中學(xué)化學(xué)教師要在對學(xué)生進行化學(xué)知識教育的同時,應(yīng)采取理論聯(lián)系實際的方法,有意識地將環(huán)境保護的知識滲透在課堂教學(xué)之中,既豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容,活躍了課堂氣氛,又培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)境保護意識。
中學(xué)化學(xué)教師對學(xué)生進行環(huán)保教育,要遵循化學(xué)教學(xué)的科學(xué)規(guī)律,以化學(xué)教學(xué)為主責(zé),在學(xué)科教學(xué)的不同環(huán)節(jié)中巧妙滲透,不可以進行環(huán)保知識的簡單說教,要發(fā)揮化學(xué)的課程特點,激發(fā)學(xué)生探究環(huán)保問題的興趣,從而達到普及知識,樹立意識,養(yǎng)成習(xí)慣的目的。簡單地說,可以從以下幾方面進行:
一、在化學(xué)課堂教學(xué)中滲透
在化學(xué)教材中,包含許多與環(huán)境保護有關(guān)的內(nèi)容,例如作為大氣污染物中的頭兩號“殺手”SO2和CO,教師在講授這部分內(nèi)容時,應(yīng)給學(xué)生講清SO2和CO的產(chǎn)生、特性及對人類的危害,教師可以向?qū)W生介紹CO是大氣污染物之一,它可以與人體內(nèi)的血紅蛋白結(jié)合,重者使人死亡,
SO2為大氣污染的元兇,有一定的致癌作用,并由SO2的特性講解“酸雨”這種污染物的形成及危害。并可根據(jù)學(xué)生的實際情況,講解如何避免SO2和CO的產(chǎn)生及SO2和CO中毒后如何處理等。講鹵代烴時要介紹氟里昂(CC12F2)排入大氣后可破壞臭氧層。目前臭氧層已經(jīng)出現(xiàn)了空洞,減弱了臭氧層對陽光中紫外線的阻擋作用,使人類患皮膚癌的可能性增加。結(jié)合講CO2性質(zhì),介紹空氣中CO2含量的增加引起的溫室效應(yīng)。有機物的燃燒使大氣中CO2含量升高,全球氣候變曖,有人預(yù)計到下世紀(jì)未全球氣溫可平均升高2.5℃~5.5℃,將使冰川融化,許多島嶼被海水淹沒。 從而提高學(xué)生對環(huán)境污染的重視程度。
二、在化學(xué)實驗過程中進行
化學(xué)試驗作為化學(xué)教學(xué)的重要組成部分,同樣可以對學(xué)生進行環(huán)保教育,并且較之課堂教學(xué)更具有直觀性。一方面,教師可以以環(huán)境污染物為試驗樣品,進行觀察分析與研究。例如測定雨水的ph值、用SO2形成硫酸、硝酸的過程等等。另一方面,化學(xué)教師在自己做或指導(dǎo)學(xué)生做實驗時,也可以切身實地的進行環(huán)保教育。例如在做有毒性氣體如SO2、CO等放出的實驗時,可增加尾氣處理裝置,以減少有毒氣體排放。對實驗結(jié)束后的實驗廢液、廢物應(yīng)放入指定地點,這樣既可減少污染物污染,也教育學(xué)生環(huán)境保護要身體力行,從自身的身邊小事做起,只有這樣,才能形成良好的環(huán)保習(xí)慣。
三、在化學(xué)課外活動中加強
在日常的化學(xué)教學(xué)中,可以通過組成化學(xué)課外興趣小組,開展環(huán)境保護活動。例如組織學(xué)生測定大氣污染物濃度、測定附近河、湖水的酸堿度,到附近工廠進行污水排放觀察及污水處理參觀,利用節(jié)假日到野外收集廢電池等等,這樣可以激發(fā)學(xué)生的探索積極性,讓學(xué)生親身體驗環(huán)境污染的程度及其危害性,增強環(huán)境觀念。
四、在日常生活中培養(yǎng)
教育學(xué)生在日常生活中要從自身做起,從一點一滴的小事做起,培養(yǎng)自己良好的環(huán)保習(xí)慣,充分利用并節(jié)約資源,如煤氣、石油液化氣等,合理分類存放生活垃圾,如進行電池回收、不亂到污水等,不使用污染環(huán)境的物品,如含磷洗衣粉、噴發(fā)膠、盡量少使用塑料袋等,敢于同浪費資源、污染環(huán)境的行為作斗爭,努力將環(huán)境污染降低到最低程度。
社會的進步,人類文明程度的提高,科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,不應(yīng)該成為環(huán)境污染的禍?zhǔn)?,而?yīng)該是美化環(huán)境的先導(dǎo)。利用化學(xué)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境意識,有著其他學(xué)科所不具備的優(yōu)越條件。為此,化學(xué)教學(xué)應(yīng)該把環(huán)境保護的知識貫穿于始終,激勵學(xué)生勤奮學(xué)習(xí),刻苦鉆研,用先進的科學(xué)知識指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn),優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),變廢為寶,保護環(huán)境,保護地球,保護我們共同的家園。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:環(huán)境污染;治理;綠色化學(xué);滲透途徑
一、綠色化學(xué)的產(chǎn)生背景
20多年前,傳統(tǒng)的化學(xué)化工作為生產(chǎn)主力,秉承著“先污染后治理”的原則發(fā)展了多年以后,隨之而來的問題終于一發(fā)不可收拾,傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)在生產(chǎn)過程中排放了大量的有毒有害物質(zhì),企業(yè)已無法承受沉重的環(huán)保費用,這需要國家大力研發(fā)從源頭上減少和消除污染的工具。因此環(huán)境保護和治理、社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展、資源的有效開發(fā)利用和人類的健康安全等一系列問題迫切需要人類創(chuàng)新出新的理論和技術(shù)手段。綠色化學(xué)作為環(huán)境友好化學(xué),在解決環(huán)境污染問題上的作用是不容小覷的。在這種大背景下,在初中化學(xué)教學(xué)中進行綠色化學(xué)教育對于學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和綠色化學(xué)理念的形成,是十分有必要的。
二、綠色化學(xué)的基本概念和具體特點
綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)、環(huán)境無害化學(xué)、清潔化學(xué),使用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或者消除有害物質(zhì)的生產(chǎn)和使用,按照綠色生產(chǎn)的原則,具有的特點是:(1)充分利用資源和能源,采用無毒、無害的反應(yīng)物;(2)操作反應(yīng)過程中使用無毒無害的反應(yīng)物以減少向環(huán)境排放廢物;(3)提高原料利用率,使所有原料在反應(yīng)中都被消納,實現(xiàn)“零排放”;(4)生產(chǎn)出對環(huán)境有保護作用、對社區(qū)安全的和對人體健康的產(chǎn)品。
三、初中化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念的途徑
綠色化學(xué)理念的基本概念和綠色化學(xué)的特點應(yīng)用于初中化學(xué)教學(xué)中有哪些途徑?在化學(xué)課程中綠色化學(xué)理念怎樣得到滲透?針對現(xiàn)階段我國綠色化學(xué)教育的現(xiàn)狀,在本文中,將從化學(xué)課堂教學(xué)中的學(xué)習(xí)方法、化學(xué)實驗課程的布置安排及課下習(xí)題等方面,對初中化學(xué)教學(xué)如何滲透綠色化學(xué)理念、通過什么途徑、采取何種措施等方面進行探討。
(一)結(jié)合課本內(nèi)容,開展綠色化學(xué)教學(xué)
學(xué)生接受新知識的能力越來越強,化學(xué)也是,這就要求教師對教學(xué)內(nèi)容精確把握,在課堂上將綠色化學(xué)理念穿插到每個知識點中。課上要理論聯(lián)系實際,針對現(xiàn)在大氣、土壤等方面存在的普遍問題對學(xué)生進行引導(dǎo),灌輸綠色化學(xué)的理念,讓他們對空氣污染、溫室效應(yīng)、白色污染等問題有更生活化的認識。培養(yǎng)學(xué)生善于思考和觀察的能力,引導(dǎo)他們關(guān)注社會環(huán)保問題,并將社會問題與日常知識點集合起來研究,激發(fā)學(xué)生的求知欲和解決實際問題的欲望。
(二)以“課上常提問,課下勤思考”的方式開展教學(xué)
為了加深學(xué)生對綠色化學(xué)、環(huán)境保護的認識,課上對學(xué)生提出化學(xué)相關(guān)的、生活化的問題,布置作業(yè)讓學(xué)生自行解決,無論是通過查閱資料還是求助親友的方式,目的是鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)化學(xué)知識的能力和善于發(fā)現(xiàn)解決問題的能力。例如:課上出題,日常生活中為什么要購買無磷洗衣粉?為什么農(nóng)業(yè)部禁止使用敵敵畏,BBT等仿效優(yōu)越的農(nóng)藥?日常生活中的廢電池該如何讓處理?第二節(jié)課再公布答案。這些問題學(xué)生通過查閱資料等方式基本可以解決,這樣一方面可以學(xué)習(xí)到許多前言東西,熟練掌握查閱技術(shù);另一方面,又可以從生活瑣事中獲得化學(xué)知識,了解使用無毒無害制劑,平常注意節(jié)約自然資源,防止環(huán)境污染,用所學(xué)知識來為保護環(huán)境打下良好基礎(chǔ)。
(三)在實驗課中開展綠色化學(xué)教育
化學(xué)作為一門實驗科學(xué),日常實驗課程必不可少,實驗的重要性包括(1)使學(xué)生對知識點的記憶印象深刻,培養(yǎng)學(xué)生思考和動手能力,使學(xué)生扎實掌握化學(xué)知識。(2)反應(yīng)物是實驗必需品,教導(dǎo)學(xué)生選擇過程中必須注意無毒無污染,從源頭控制環(huán)境污染(3)反應(yīng)過程可能會產(chǎn)生廢氣或者廢料,進而造成的較嚴重的污染,這時候可對學(xué)生布置作業(yè),要求他們進行更為環(huán)保的實驗設(shè)計,引導(dǎo)他們掌握更多甚至是并未環(huán)境改造做出努力(4)實驗盡量避免大型實驗,一方面可節(jié)約實驗藥品,另一方面又可減少污染。
四、總結(jié)
環(huán)境污染的治理任重道遠,綠色化學(xué)的蓬勃發(fā)展作為最有效的方法,需要在化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念才能夠取得持久進步。學(xué)??梢栽谌粘=虒W(xué)中及課外時間中將綠色化學(xué)的觀念慢慢滲透,可以通過組織綠色化學(xué)知識點答題賽、綠色化學(xué)主題征文或者傳統(tǒng)工業(yè)利與弊的辯論賽等多種方式增加學(xué)生的積極參與。作為人類靈魂的工程師應(yīng)該走在時代前沿為祖國的花朵引導(dǎo)方向,掌握更多的綠色化學(xué)在日常教學(xué)中的滲透方法為我國環(huán)境改善竭盡全力。
參考文獻:
[1]田淑珍.在化學(xué)教學(xué)中對學(xué)生進行綠色化學(xué)教育[J].高等函授學(xué)報,2002,15(4):36-38
【關(guān)鍵詞】:加強 化學(xué)教學(xué) 環(huán)保意識 教育
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展盡管使人類較大程度地獲得了生存自由,然而越來越突出的環(huán)境污染問題仍然時刻帶給人類不期而遇的災(zāi)難,嚴重威脅著人類的安全。當(dāng)前,全球性環(huán)境與生態(tài)狀況的繼續(xù)惡化已引起世界各國政府和人民的密切關(guān)注,保護環(huán)境已成為全人類的共同事業(yè)。中學(xué)階段是一個人成長和發(fā)展的關(guān)鍵時期,中學(xué)生又是21世紀(jì)國家的棟梁,因此結(jié)合學(xué)科特點在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中加強對學(xué)生的環(huán)境保護意識的教育具有潛移默化、滯后生效的作用。
一、從當(dāng)前全球環(huán)境問題看加強環(huán)保教育的重要性。
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,源源不斷地產(chǎn)生了大量的工業(yè)“三廢”,使得生態(tài)失衡、環(huán)境污染。據(jù)有關(guān)資料記載,1943年9&127;月美國洛杉磯首次發(fā)生了光化學(xué)污染,即“洛杉磯煙霧”事件;1952年12月5日至8日在英國倫敦發(fā)生了震驚世界的“倫敦?zé)熿F”事件;在日本,曾因含汞廢水通過生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的轉(zhuǎn)移、循環(huán)、累積而發(fā)生了震驚世界的“水俁病”事件;由于全球溫室效應(yīng),引起人體組織缺氧,導(dǎo)致頭痛、神經(jīng)麻痹,甚至危及生命的現(xiàn)象時有發(fā)生。近年來我國的上海、蘭州等工業(yè)城市上空已出現(xiàn)了濃重的化學(xué)煙霧;我國長江以北的地區(qū)已找不到一條未被污染的主要河流;我國的一些大工業(yè)城市近年來連降大量的“酸雨”......顯然,環(huán)境的污染已嚴重威脅著人類的身心健康。嚴峻的環(huán)境危機,使得加強環(huán)保教育成為我們化學(xué)教師義不容辭的責(zé)任。國家教委也從1990年起把環(huán)境教育納入九年義務(wù)教育大綱,并在《關(guān)于普通高中教學(xué)計劃的調(diào)整意見》中指出:“把環(huán)境教育滲透到有關(guān)學(xué)科教學(xué)中去?!庇纱丝梢姡_展環(huán)境教育,提高全民族的環(huán)保意識勢在必行。
二、結(jié)合化學(xué)教學(xué),加強環(huán)保教育。
環(huán)保教育具有綜合性、時代性、全民性等特點,涉及到自然科學(xué)、社會科學(xué)、人文科學(xué)和管理科學(xué),是一門復(fù)雜的綜合性學(xué)科,目前在我國尚未有專門對中學(xué)生進行環(huán)境保護教育的教材和大綱。而化學(xué)學(xué)科與環(huán)境問題有著密切的聯(lián)系,可以滲透的內(nèi)容很多。因此,寓環(huán)境教育于化學(xué)教學(xué)之中,是廣大化學(xué)教師應(yīng)努力探索與實踐的課題。
1.在化學(xué)課堂上進行環(huán)保教育的滲透。
中學(xué)化學(xué)課本中,將近一百七十多個化學(xué)實驗,多屬于有毒、易燃、易爆物的制取及性質(zhì)實驗,同時又接觸到了工業(yè)制硫酸、硝酸、合成氨工業(yè)、煉鐵、煉鋼、電解、電鍍等化工生產(chǎn)過程,可進行環(huán)保教育滲透的內(nèi)容很多。
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在每章、每節(jié)的教學(xué)時,加強對環(huán)保教育的滲透,從化學(xué)角度出發(fā),講明污染源的生成及危害原理,使學(xué)生知其然,也知其所以然,從原理上明白危害的原因及防護措施。例如講到水污染時,應(yīng)重點講明白水污染的污染源主要是含有金屬離子的工業(yè)廢水的任意排放及農(nóng)藥的使用。常見的重金屬離子為鋇離子、汞離子、銅離子、鉻離子等。這些重金屬離子可使生物體內(nèi)蛋白質(zhì)凝固,一旦含有這些重金屬離子的水被人飲用,則會使人體中運輸血液的血紅蛋白凝固而導(dǎo)致缺氧窒息死亡。又如在進行有關(guān)“酸雨”的教學(xué)時,重點講明形成酸雨的原因是由于工業(yè)上酸性氣體如硫的氧化物、氮的氧化物等工業(yè)廢氣的大量排放所致。結(jié)合我國南方省份多“酸雨”的事實,使學(xué)生明白,“酸雨”可使地表水質(zhì)酸化,毒害魚類及水生生物,使土壤酸化,農(nóng)業(yè)減產(chǎn),腐蝕建筑物,破壞名勝古跡等。通過在化學(xué)課堂上環(huán)保教育的滲透,既能對學(xué)生拓寬知識面,又能使學(xué)生認識到環(huán)境污染的嚴重性,加強了學(xué)生的環(huán)保意識。
2.聯(lián)系地方環(huán)境狀況,加強環(huán)保教育。
在化學(xué)教學(xué)中除了結(jié)合課堂內(nèi)容進行環(huán)保教育滲透外,還可緊密聯(lián)系當(dāng)?shù)貙嶋H,給學(xué)生介紹本地區(qū)的資源特點,工業(yè)狀況,環(huán)境現(xiàn)狀以及本地區(qū)突出的環(huán)境問題。我們邯鄲地區(qū)地處四省交界之處,隨著改革開放的深入,邯鄲的工業(yè)和經(jīng)濟得到前所未有的飛速發(fā)展,然而隨之而來的城市污水、工業(yè)“三廢”的無節(jié)制排放,使得美麗、富饒的邯鄲變得不再那樣光彩奪目。使學(xué)生了解到邯鄲水質(zhì)的污染不僅阻礙了農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,而且給生態(tài)系統(tǒng)造成了重大危害,嚴重危及了人體的健康。同時也讓學(xué)生了解在國家和地方政府及環(huán)保部門的努力下,邯鄲及其周邊環(huán)境的污染問題正在加緊治理,不久的將來,一個美麗、富饒的邯鄲會再現(xiàn)在我們面前。另外,城市交通業(yè)的迅速發(fā)展引起的大量汽車尾氣的排放,導(dǎo)致了城市空氣的嚴重污染。這些耳聞目染的環(huán)境現(xiàn)狀都是對學(xué)生進行環(huán)保教育的良好素材。通過這些看得見、聽得到的素材,使學(xué)生更加增強了對環(huán)境的保護意識。
3.開展第二課堂,加強環(huán)保教育。
關(guān)鍵詞:膜生物反應(yīng)器 膜污染 控制對策
一、引言
膜生物反應(yīng)器具有出水水質(zhì)好、分離效率高、活性污泥濃高、剩余污泥量少、易于實現(xiàn)自動化控制等一系列優(yōu)點;但同時,膜生物反應(yīng)器存在著能耗高、易堵塞、壽命短和費用高等缺點,這些問題的實質(zhì)上都是膜污染引起的。膜污染嚴重影響了MBR在廢水處理的應(yīng)用。要使MBR獲得長期穩(wěn)定的運行效果,就必須研究膜污染的反應(yīng)機理和防治方法。本文主要就膜污染反應(yīng)機理和現(xiàn)今對膜污染的控制對策進行闡述。
二、膜生物反應(yīng)器的分類、結(jié)構(gòu)及特點
2.1膜生物反應(yīng)器的分類、結(jié)構(gòu)
根據(jù)膜組件在MBR中的作用膜生物反應(yīng)器分為三類:固液分離膜分離生物反應(yīng)器;膜曝氣生物反應(yīng)器;萃取膜生物反應(yīng)器。其中,膜分離生物反應(yīng)器是應(yīng)用最廣泛的一種膜生物反應(yīng)器類型平[1],其又分按照膜組件的放置方式分為分體式和一體式膜生物反應(yīng)器;按照是否需氧可分為好氧和厭氧膜生物反應(yīng)器。
2.2膜生物反應(yīng)器的工藝特點
膜生物反應(yīng)器工藝的主要特點有:
(1)污染物去除率高,不僅對懸浮物、有機物去除率高,且可以去除細菌、病毒等,設(shè)備占地小;(2)膜分離可使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi),實現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時間和污泥泥齡的完全分離,使運行控制更加靈活、穩(wěn)定;易于實現(xiàn)自動控制,操作管理方便;(3)污泥停留時間的大幅度延長,可使硝化及亞硝化菌等世代時間較長的微生物有效的保留在生物反應(yīng)器內(nèi),從而使MBR系統(tǒng)具有更好的脫氮除磷的能力;(4)污泥產(chǎn)量小,出水水質(zhì)高,出水可直接利用。(5)膜污染使膜阻力增加,透水率逐漸下降,嚴重影響了MBR的廣泛應(yīng)用。膜的生產(chǎn)成本較高,但隨著技術(shù)的發(fā)展,膜的成本有望降低。
三、膜生物反應(yīng)器內(nèi)的膜污染
3.1膜污染成因
膜污染一般是指污水的污染物(包括微粒、膠粒、溶質(zhì)大分子)與膜表面存在物理化學(xué)相互作用或機械作用而引起的在膜面上的沉淀與積累或膜孔內(nèi)吸附造成膜孔徑變小或堵塞,使水通透膜的阻力增加,妨礙了膜面積上的溶解與擴散,從而導(dǎo)致膜產(chǎn)生通透流量與分離特性的不可逆變化現(xiàn)象。廣義的膜污染不僅包括由于不可逆的吸附、堵塞引起的污染(不可逆污染)而且包括可逆的濃差極化導(dǎo)致凝膠層的形成(可逆污染),二者共同造成運行過程中膜通量的衰竭。
3.2膜污染機理
影響膜污染的因素大致可以分為三類,膜性質(zhì)(如膜材料,膜孔徑和分布,膜組件構(gòu)造),操作條件,以及進入反應(yīng)器的活性污泥混合液特性。操作條件主要有HRT和SRT、污泥濃度、污泥負荷、操作方式等。
膜生物反應(yīng)器處理污水不同于普通的膜過濾污水,因此,研究膜生物反應(yīng)器的膜污染機理,不僅需要考慮常規(guī)的膜污染過程,并且應(yīng)充分考慮到混合懸浮液的生物動力學(xué)特性及其與膜過濾的關(guān)系。至今,膜生物反應(yīng)器的膜污染機理并沒有完全弄清楚,這需要進一步的研究。
3.2.1膜性質(zhì)對膜污染的影響
膜性質(zhì)包括親水性、膜孔徑、膜表面粗糙度、膜表面性能,膜通量等。現(xiàn)在大部分研究者認為膜孔徑存在著一個合適的范圍。實驗結(jié)果顯示,截留分子量小于300,000時,隨著截留分子量(孔徑)的增加,膜的通水量也增加;大于該截留分子量時,通水量變化不大;當(dāng)截留分子量增大到微濾范圍,細菌會在膜通道內(nèi)形成不可逆的堵塞,膜的通水量反而減小。親水性的膜本身容易吸附污水中的蛋白質(zhì)等造成污染,但親水性不易形成膜孔徑內(nèi)部的不可逆污染,從而保證了膜使用的長期穩(wěn)定。另外親水性的膜材料本身具有較好的柔韌性,可以更好地克服外界環(huán)境的影響。膜本身表面粗糙度對膜通量的影響是兩方面效果的綜合:一方面膜表面粗糙度的增加會加大膜吸附污染物的可能性;另一方面粗糙的膜表面的液體擾動程度較光滑的膜更強,會阻礙污染物在膜表面的形成。通常情況下,前者的作用較后者更顯著。因此建議實際使用時盡量選用表面光滑的膜。
3.2.2活性污泥混合液
膜污染的來源是活性污泥混合液,包括污泥顆粒,膠體物質(zhì)和溶解性物質(zhì),膜污染的大小取決于這三部分對膜污染的作用的總和。許多研究者分析了各種類型MBR在不同條件下的膜污染情況,并定量描述出每一部分污染物對膜污染的相對貢獻的大小。但不同的文獻報道的數(shù)據(jù)之間存在較大差異??梢?,膜污染的影響因素是很復(fù)雜的,隨著實驗條件的改變,各個因素對膜污染影響的相對大小也隨之改變[2]。綜合大部分文獻,污泥對膜污染的影響可總結(jié)為:
活性污泥特性對濾餅層形成特征有較大影響。當(dāng)活性污泥上清液中膠體態(tài)物質(zhì)增加時,濾餅層形成速度增加,空隙率降低,濾餅層與膜表面的粘附力增強,從而導(dǎo)致了更快的膜污染。
懸浮物或水溶性大分子在膜孔中受到空間位阻,蛋白質(zhì)等水溶性大分子在膜孔中的表面被吸附,以及難溶性物質(zhì)在膜孔中的析出等都可能產(chǎn)生膜孔堵塞。
3.2.3操作條件對膜污染的影響
膜分離的操作條件主要包括:操作壓力、膜面流速和運行溫度等。
通常認為,在膜生物反應(yīng)器中存在著一個臨界壓力。當(dāng)操作壓力低于此臨界壓力時,膜的通水量會隨著操作壓力的增高而增大,同時,膜的污染情況不會有明顯的變化;當(dāng)操作壓力高于臨界壓力時,膜的通水量隨操作壓力的變化不大,而膜表面的污染情況會較正常使用有明顯的加劇,且這種污染后的膜不會因減壓而恢復(fù)原有的通水量。臨界壓力隨膜孔徑的增加而減小。合適的膜面流速與兩個因素有關(guān):一方面,為使膜組件保持較高的通水量,應(yīng)在防止膜面形成凝膠極化層的流速下操作;另一方面,膜面流速還應(yīng)能保持濃縮污泥的流動性膜面流速也并非可以無限增加,因為增大膜面流速會顯著增加外部設(shè)備的動力消耗。通常情況下,提高溫度有利于膜的分離但升高溫度會直接影響膜本身的壽命,同時對微生物的生長也不利。因此,膜生物反應(yīng)器應(yīng)盡量在常溫下運行。
四、膜污染的控制對策
根據(jù)MBR膜分離的特點,從工藝流程設(shè)計、膜材料性能、設(shè)備操作運行到污染后清洗等各個環(huán)節(jié)加以考慮,使?jié)獠顦O化和膜污染減小到最低程度。目前,國內(nèi)外膜污染防治技術(shù)主要集中在對料液的預(yù)處理、膜材料的改性、操作條件優(yōu)化、膜污染后的清洗幾個方面。而膜清洗方法主要有物理清洗、化學(xué)清洗、物理-化學(xué)清洗和電清洗、超聲波清洗。其中,雖然電清洗和超聲波清洗效果最好,但運行費用太高,機械清洗效果不理想,一些與膜結(jié)合的物質(zhì)去除不掉。相比之下化學(xué)清洗最為經(jīng)濟有效。化學(xué)清洗又包括堿性清洗劑、酸性清洗劑、氧化劑清洗劑,表面活性劑等。不同的廢水處理用膜,應(yīng)采用不同的化學(xué)清冼方法,且化學(xué)清冼液的濃度要適宜。
五、結(jié)語
綜上所述,在能源緊張、資源短缺的今天,污水再利用成為一種趨勢。而膜生物反應(yīng)器作為新型的廢水處理技術(shù),發(fā)展十分迅速。目前,膜生物反應(yīng)器在化工、電子、輕工、紡織、冶金、食品、醫(yī)療和醫(yī)藥、環(huán)境保護等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。隨著膜科學(xué)的發(fā)展,新的膜材料的不斷開發(fā),膜質(zhì)量的提高和膜制造成本的降低,在不斷研究膜污染機理后,提出更為有效地膜污染控制對策,膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用將更加廣泛。
參考文獻
關(guān)鍵詞:化工企業(yè);廢水;處理技術(shù)
中圖分類號:C29 文獻標(biāo)識碼: A
一、化工廢水的特點
隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,化工產(chǎn)品多種多樣,成分復(fù)雜?;U水即是由化工廠排出的廢水。其對環(huán)境的危害及其處理措施主要取決于化工廢水的特點。化工廢水的特點主要表現(xiàn)為:
1、水質(zhì)成分復(fù)雜,污染物種類多
由于化學(xué)反應(yīng)過程反應(yīng)不完全,水中含有各種副產(chǎn)物以及使用的各種輔料以及溶劑等物質(zhì),導(dǎo)致化工廢水水質(zhì)成分復(fù)雜。
2、BOD和COD高
化工廢水特別是石油化工廢水,含有各種有機酸、醇、醛、酮、醚和環(huán)氧化物等,其特點是BOD和COD都較高。這種廢水一經(jīng)排入水體,就會在水中進一步氧化分解,從而消耗水中大量的溶解氧,直接威脅水生生物的生存。化工廢水B/C較低,可生化性差,難以直接生物處理。
3、有毒有害特征污染物多
化工廢水中含有許多污染物,如氰、酚、砷、汞、鎘和鉛等有毒或有劇毒的物質(zhì),多環(huán)芳烴化合物等致癌物質(zhì),無機酸、堿類等刺激性、腐蝕性的物質(zhì)。
二、化工廢水處理技術(shù)
1、物理處理法分析
針對化工廢水處理的技術(shù)有很多,物理處理法是其中相對常見的一種。主要通過物理作用來分離和去除化工廢水中不溶解、或者呈懸浮狀態(tài)的一些污染物質(zhì),比如說油膜、油珠等物質(zhì)。而用于化工廢水物理處理法中的處理方法也分為很多種,包括過濾法、重力沉淀法以及氣浮法等等方法。而就過濾處理技術(shù)來講,過濾處理用的設(shè)備主要分為扳框過濾機與微孔過濾機兩種,而微孔管一般由乙烯制造而成,可以調(diào)節(jié)孔徑的大小,且調(diào)控非常方便,可以輕松的完成廢水雜質(zhì)過濾。而重力沉淀法則是利用廢水中的懸浮顆粒的可沉淀性質(zhì),因重力作用自然下沉形成沉淀物,經(jīng)過一定時間的沉淀后達到固液分離的狀態(tài),來達到廢水處理目的。最后,氣浮法的工作原理就是通過生成帶有吸附性的微小氣泡,使得懸浮在廢水中的顆粒吸附在其上,并帶出水面的方式。物理處理技術(shù)中的這三種技術(shù),用氣工藝簡單、管理方便等優(yōu)點廣泛運用在化工廢水處理中,但因其處理不徹底,并不適用于可溶性的廢水成分處理,與有更高要求的廢水處理中,因此,還有一定的局限性。
2、生物處理技術(shù)
生物處理技術(shù)是指利用微生物的新陳代謝作用降解轉(zhuǎn)化有機物的過程。生物處理技術(shù)主要分為好氧處理和厭氧處理兩種類型。
2.1好氧生物處理技術(shù)
好氧生物處理技術(shù)主要包括生物膜法和活性污泥法。生物膜法是通過廢水和生物膜接觸,生物膜吸附和氧化廢水中的有機物?;钚晕勰喾ㄊ抢脩腋∩L的活性污泥處理廢水。其中活性污泥是由好氧微生物及其吸附和代謝的有機物和無機物組成。活性污泥具有降解廢水中的有機污染物的能力。
2.2厭氧生物處理技術(shù)
厭氧生物處理技術(shù)是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物或兼養(yǎng)微生物的作用,將廢水中的有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳的過程,該過程主要依靠水解產(chǎn)酸細菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌和產(chǎn)甲烷細菌等三大細菌的聯(lián)合作用完成。
2.3生物法的發(fā)展
2.3.1好氧生物處理技術(shù)的進展
A/O工藝:A/O工藝能使廢水中的有機污染物得到降解,還具有一定的脫氮除磷功能。該工藝是將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸,使大分子有機物分解為小分子有機物,不溶性的有機物轉(zhuǎn)化成可溶性有機物,當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時,可提高污水的可生化性及氧的效率;在缺氧段,異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進行氨化游離出氨(NH3、NH4+),在充足供氧條件下,自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-,通過回流控
制返回至A池,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán),實現(xiàn)污水無害化處理。該工藝具有效率高、流程簡單、投資省、操作費用低、容積負荷高、降解率高、抗沖擊能力強等優(yōu)點。
A2/O工藝:A2/O工藝是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。具有污染物去除效率高、運行穩(wěn)定、耐沖擊負荷、污泥沉降性能好以及同時具有脫氮除磷
功能等優(yōu)點。
2.3.2固定化生物技術(shù)
固定化生物技術(shù)是指利用褐藻酸鈣等天然凝膠及聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等高分子材料作為載體,有目的地篩選一些特殊的優(yōu)勢菌種,將其固定在載體上。固定化生物技術(shù)具有反應(yīng)速度快、降解能力強、對廢水適應(yīng)能力強等優(yōu)點。
3、化學(xué)處理法分析
除了物理治理技術(shù)外,化學(xué)處理法也是化工廢水環(huán)保處理中的一種關(guān)鍵技術(shù),其工作原理主要就是通過向廢水中添加化學(xué)試劑,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)等反應(yīng)起到分離作用的。這種方式能夠有效的去除化工廢水中的能溶解、膠體狀態(tài)的污染物質(zhì),并實現(xiàn)無害的廢水排放的方式。而化學(xué)處理方法也分為化學(xué)混凝發(fā)、氧化法、電化學(xué)氧化法等幾種技術(shù)方式,其中,針對廢水中的微小懸浮物質(zhì)以及膠體等污染物,可以采用化學(xué)混凝法,通過向廢水中加入化學(xué)藥劑,使得這些微小的懸浮物質(zhì)與膠體等污染物產(chǎn)生凝聚和絮凝等現(xiàn)象,使得這些物質(zhì)穩(wěn)定沉淀到設(shè)備的底部,以達到去除效果。
化學(xué)混凝法比較適用于廢水中粒徑在1.0-10mm細小的懸浮顆粒去除作業(yè)中,不僅可以有效的去除顆粒,還能去除廢水的色度、一些微生物以及有機物等,混凝發(fā)受到PH值、水質(zhì)、水溫以及水量等因素的影響比較大,所以,對于一些可溶性較好的有機物、無機物等效果不大。而這些物質(zhì)的去除則可以利用化學(xué)氧化法來去除,通過向廢水中加入氧化劑的方式,氧化廢水中的有機污染物達到去除作用。化工廢水在經(jīng)過氧化還原反應(yīng)后,已經(jīng)能夠達到一定的標(biāo)準(zhǔn),水中的有機與無機物等有毒物質(zhì)都能基本轉(zhuǎn)化為無毒或毒性較小的水質(zhì),完全達到了處理目的。而氧化方法還包括空氣氧化、氯氧化以及臭氧氧化等方法,而近些年,在這一方面,還研究出了一些新興的電極材料氧化還原法,相信未來,化學(xué)處理方式還會有更多更好的技術(shù)。
三、新型的處理工藝技術(shù)
目前,針對化工行業(yè)排放的廢水特點,一系列新型的處理工藝技術(shù)不斷出現(xiàn)。如國外有些化工廠對于高濃度的有機物廢水,直接采用高溫焚燒使其進行氧化分解,轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳,可一步解決污染,但因為費用較高,目前仍不常見。同時,一種新型廢水處理技術(shù)-人工濕地方法也悄然興起,因其工藝簡單、低能耗以及低成本的優(yōu)點,逐漸為環(huán)境科學(xué)家所應(yīng)用。應(yīng)用人工濕地對釀酒廠的廢水進行暴露處理,發(fā)現(xiàn)廢水中COD的去除率可達60%,同時對廢水中氮、鉀、pH值、電導(dǎo)率等指標(biāo)有很好的改善效果。蚯蚓生態(tài)濾池也憑借顯著地“環(huán)境友好”和“生態(tài)平衡”等技術(shù)特點而被國內(nèi)外學(xué)者重視和開發(fā)。應(yīng)用蚯蚓對食品行業(yè)廢水污泥進行處理,實驗結(jié)果表明該法可以很好的改善pH值、總碳、碳氮比等常規(guī)指標(biāo)。這些新型的廢水處理工藝技術(shù)往往因其鮮明的特點而漸漸被應(yīng)用,存在于某些化工行業(yè)廢水處理中,針對性比較強,也是將來廢水處理技術(shù)發(fā)展的一個趨勢。
四、物理化學(xué)處理法與深度處理分析
除此之外,對于廢水的處理還有物理化學(xué)處理技術(shù),主要就是運用物理與化學(xué)的綜合作用來治理廢水。原理就是通過物理方法和化學(xué)方法建立起廢水處理系統(tǒng),通過兩種方法結(jié)合,進一步有效的去除殘存在水中的污染物。
而化工廢水處理技術(shù)要分為三級,一級處理要求處理后的水質(zhì)至少要達到BOD去除率30%左右,只能去除廢水中的懸浮物質(zhì)與固體污染物,一般還需進行二級處理。而二級處理不僅要在一級處理的基礎(chǔ)之上,BOD、COD等物質(zhì)的去除率要求必須達到至少90以上,才能達到基本的有機污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。三級處理則更加嚴格。
結(jié)束語
綜上所述,針對化工廢水的環(huán)保處理本身就是比較費時、費力的工作,如果處理不當(dāng),勢必會影響環(huán)境與人類的生產(chǎn)生活。在這一方面,我們必須進一步加大對廢水處理技術(shù)的研究,積極推進化工廢水處理以達到最優(yōu)。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】污染生態(tài)學(xué) 研究 內(nèi)容
【中圖分類號】X171.5 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1006-9682(2011)10-0081-02
【Abstract】The contents of the subject, the ecology in polluted environment, are discussed in this paper. These contents including in ①the cause of fate of living beings in environment; ②the behaviors and impacts of pollutants in organism and ecosystems, e.g. the principle of adsorption, transformation, enrichment, and degradation; ③the roads and mechanisms of cleaning and treatment of pollution by means of biological methods; ④the capacity of the pollutants undertaken by ecosystem, and forecast for the trend of the quality of environment.
【Key words】Ecology of Polluted Environment Discuss Content
一、引 言
人類社會進入20世紀(jì)之后,隨著全球工業(yè)化的興起,生產(chǎn)和生活的性質(zhì)與規(guī)模較之以前發(fā)生了巨大的變化,而且這種變化以一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢正不斷地向縱深發(fā)展。今天,人類強大的技術(shù)力量嚴重地影響和干擾著自然界的許多自然過程,如氣候、植被、水分乃至與之有關(guān)或包含于其中的物質(zhì)化學(xué)組分的交換、循環(huán)等。特別是目前這種影響常常直接或間接地導(dǎo)致影響或破壞人類生活的正常性與社會發(fā)展的持續(xù)性的可怕后果,這即是當(dāng)今環(huán)境問題成為倍受全世界關(guān)注的熱點的原因所在。
與其他學(xué)科的興起和發(fā)展一樣,為了研究和解決在生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展過程中存在或出現(xiàn)的問題、探索人與環(huán)境關(guān)系方面的奧秘以及如何協(xié)調(diào)或控制這種關(guān)系,大約在20世紀(jì)中葉以來,一系列有關(guān)人類環(huán)境的新學(xué)科如雨后春筍般地出現(xiàn)和發(fā)展起來。而從自然循環(huán)、物質(zhì)變化角度研究環(huán)境問題的學(xué)科目前發(fā)展起來的最主要的有以下幾門:環(huán)境地球化學(xué)、污染生態(tài)學(xué)、環(huán)境化學(xué)和環(huán)境生物無機化學(xué)。這些學(xué)科都尚在形成發(fā)展中,其最主要特點是不同學(xué)科交叉,即用已有學(xué)科的理論、方法去解決已存在的或新出現(xiàn)的環(huán)境問題。
也是在20世紀(jì)下半葉,生態(tài)學(xué)有了重大發(fā)展和認識上的飛躍。[1~2]新的生態(tài)學(xué)建立在生命科學(xué)和地球科學(xué)的基礎(chǔ)之上,成為介于社會科學(xué)和自然科學(xué)之間的一門特殊的學(xué)科,研究人口、資源、環(huán)境的關(guān)系。我國已故著名生態(tài)學(xué)家馬世駿曾指出:“協(xié)調(diào)人類與自然的關(guān)系,改善人類的生態(tài)環(huán)境,應(yīng)是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的主要方向?!比祟惻c自然環(huán)境的最主要界面――地球表面存在和發(fā)生的一切現(xiàn)象及與生物的關(guān)系,[3]尤其是與人類的關(guān)系成了生態(tài)學(xué)研究的重點內(nèi)容。[4]
“污染生態(tài)學(xué)”是環(huán)境科學(xué)的主要組成部分之一,并已成為生態(tài)學(xué)的一個重要分支。我國在20世紀(jì)90年代初,前國家教委就規(guī)定其為與環(huán)境化學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)平行的本科環(huán)境科學(xué)專業(yè)必修專業(yè)課程,當(dāng)時也曾提出了相應(yīng)的研究任務(wù)和方向。然而,和其他任何新生事物一樣,“污染生態(tài)學(xué)”本身在許多方面尚處于發(fā)展、充實、完善階段,目前對之尚存在不同一的定義或認識,人們還尚未對它的對象、任務(wù)、研究范圍等作出確切的規(guī)定。其實,晚一點作出這樣的規(guī)定是好事,因為廣義的環(huán)境科學(xué)也包括生態(tài)學(xué),其涉及內(nèi)容較廣,學(xué)科交叉性很強,人們對它的理解不能不受到原先的專業(yè)知識范圍、研究經(jīng)驗、興趣及對環(huán)境生態(tài)問題的不同認識等因素的影響。也正是這種不同的理解和認識,會促使不同學(xué)者從不同角度各有側(cè)重地去研究問題,由此可能會大大地豐富和充實這門新興學(xué)科的內(nèi)容,同時也促使人們以極大的熱情和興趣去研究和探索,以使其不斷成熟、完善和更有效地為保護人類、保護環(huán)境、促進社會可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。
目前,在國外能與“污染生態(tài)學(xué)”完全對應(yīng)的詞條尚很少見,最為接近的可能是“Pollution Science”或“The Science of the Pollution”,但是,就針對自然界生態(tài)環(huán)境污染問題的研究卻突飛猛進、日新月異。這一點在科技雜志刊載內(nèi)容方面體現(xiàn)的非常明顯,尤其是一些重要刊物更是如此。如“Ecology”、“Environmental Science and Technology”、“Environmental Pollution”、“Environmental Research”、“Applied Geochemistry”、“the Science of the Total Environment”、“Aquatic Ecosystem Health & Management”、“Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology”、“Environmental Geochemistry and Health”、“Journal of Hazardous Materials”以及“Nature”、“Science”、“AMBIO”等刊物經(jīng)??谴罅康奈廴旧鷳B(tài)學(xué)研究成果。除此之外,有些污染生態(tài)學(xué)的研究成果也常常分散刊載于其它有關(guān)環(huán)境科學(xué)或生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的期刊中。這些研究內(nèi)容實際上已基本勾勒出了污染生態(tài)學(xué)研究內(nèi)容的框架。筆者結(jié)合近年在上海交通大學(xué)講授研究生“污染生態(tài)學(xué)”課程及科研實踐中的學(xué)習(xí)心得和體會,就“污染生態(tài)學(xué)”研究內(nèi)容做些淺顯的討論,與同行交流,希望大家指正。
二、污染生態(tài)學(xué)研究內(nèi)容討論
近年來不斷進展的污染生態(tài)學(xué)研究和大量的研究工作其研究內(nèi)容基本體現(xiàn)出了以下四個方面的特點:①研究在污染環(huán)境中生物受害原因以及與污染物的關(guān)系;②研究污染物在環(huán)境以及在生態(tài)系統(tǒng)、生物體內(nèi)的化學(xué)行為、變化規(guī)律,即吸收、轉(zhuǎn)化、富集、降解規(guī)律及生態(tài)效應(yīng);③研究生物凈化機制和生物防治污染的措施;④研究生態(tài)系統(tǒng)承受污染物的負荷能力,確定生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境容量,預(yù)測環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢。
1.污染環(huán)境中生物受害原因以及與污染物的關(guān)系研究
污染物質(zhì)之所以會對生物產(chǎn)生毒害是由于生物對這些有害物質(zhì)的攝取與利用而引起的。環(huán)境一旦被污染,生存于其中的生物即會自覺不自覺地攝取和吸收污染物質(zhì),當(dāng)這些物質(zhì)的量在生物體內(nèi)超過生物機體本身的承受或轉(zhuǎn)化(無害化轉(zhuǎn)化)極限時,污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的毒害作用即發(fā)生了。不同的污染物質(zhì)其體現(xiàn)出的效果往往區(qū)別很大,而自然環(huán)境中常常是多種生物并存和多種污染物質(zhì)同時存在的。查明生物受害原因和明確厘定具體致害物質(zhì)及致害物質(zhì)間的相互作用是污染研究的關(guān)鍵所在,這些問題在實際情況中常常非常復(fù)雜。環(huán)境中生物受害原因以及與污染物的關(guān)系研究是污染生態(tài)學(xué)研究的最重要內(nèi)容之一,是污染生態(tài)學(xué)研究的起點和基礎(chǔ),同時也是目前的一個熱門研究領(lǐng)域。
2.污染物在環(huán)境以及在生態(tài)系統(tǒng)、生物體內(nèi)的化學(xué)行為、變化規(guī)律,即吸收、轉(zhuǎn)化、富集、降解規(guī)律及生態(tài)效應(yīng)研究。
污染物一旦進入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)、生物體內(nèi),在新的物理化學(xué)條件下便會發(fā)生一系列作用和產(chǎn)生相應(yīng)后果。在此過程中,污染物的化學(xué)習(xí)性、系統(tǒng)的物理化學(xué)條件是制約因素。因此,生物對污染物從攝取到進入體內(nèi)的一系列生化作用及過程的每一個環(huán)節(jié)都對最終的毒害效果產(chǎn)生重要影響。如攝取、輸送、吸收、濃縮、轉(zhuǎn)化、富集、降解和排泄等各種作用和過程。它們是研究生物在污染環(huán)境中受害機理的最基本內(nèi)容。這些作用和過程對不同生物不盡一致,因而相同的污染物質(zhì)對不同的生物群體常常體現(xiàn)出不同的生態(tài)效果。因此,這項內(nèi)容是認識元素在生物體內(nèi)的化學(xué)行為和運動規(guī)律,即元素在生物體內(nèi)的分布、功能、運動循環(huán)機理和生物對元素的需求與中毒等基本原理的關(guān)鍵,對闡明污染生態(tài)環(huán)境的生態(tài)效果起著不可取代的作用。不同的生態(tài)系統(tǒng)常常有不同的污染特點,如大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境和生物系統(tǒng)間同一污染物質(zhì)各自分別有不同的生態(tài)環(huán)境效果。自然界大氣、水、土壤、生物體系又都不停地與生物進行著物質(zhì)交換循環(huán)。在各種方式的交換循環(huán)中污染物質(zhì)會體現(xiàn)出各自的毒害效果。生態(tài)環(huán)境污染生態(tài)效應(yīng)研究是污染生態(tài)學(xué)的主體內(nèi)容,是一個廣闊的研究領(lǐng)域。[5]
3.生物凈化機制和生物防治污染的措施研究
生物對污染物的抵御能力體現(xiàn)在生態(tài)效應(yīng)上即為凈化功能,這項功能因生物種類不同而差別很大。生物凈化機制研究一方面是制定環(huán)境容量的重要依據(jù),另一方面可用于污染防治。這是目前污染治理研究領(lǐng)域的一個重要方向。許多生物特別是微生物具有獨特的環(huán)境凈化功能,常常會起到其它人工措施難以起到的作用。因此,生物凈化機制和生物防治污染的措施研究是污染生態(tài)學(xué)環(huán)境對策的重要內(nèi)容,對確定環(huán)境容量和治理、預(yù)防污染具有重要意義,是一個嶄新的、前景無限光明的領(lǐng)域。[6]
4.生態(tài)系統(tǒng)承受污染物的負荷能力研究
生態(tài)系統(tǒng)對污染物的自然凈化能力是污染研究的重要內(nèi)容,也是治理預(yù)防污染的主要參考條件。對生態(tài)系統(tǒng)的污染負荷能力或環(huán)境容量進行研究,以及對為促使人為污染物不超過其負荷能力或容量的相應(yīng)政策措施進行研究是污染生態(tài)學(xué)的基本內(nèi)容之一。生物機體本身及人的主觀能動作用對環(huán)境中有毒物質(zhì)或污染的抵御能力和對策研究是目前一個充滿興趣而又具重要現(xiàn)實意義的課題。[7~8]
三、結(jié) 語
從學(xué)科史角度看,污染生態(tài)學(xué)尚處于初期發(fā)展階段。據(jù)目前本領(lǐng)域研究狀況,本文將其研究內(nèi)容歸納如下:①研究在污染環(huán)境中生物受害原因以及與污染物的關(guān)系;②研究污染物在環(huán)境以及在生態(tài)系統(tǒng)、生物體內(nèi)的化學(xué)行為、變化規(guī)律,即吸收、轉(zhuǎn)化、富集、降解規(guī)律和生態(tài)效應(yīng);③研究生物凈化機制和生物防治污染的措施;④研究生態(tài)系統(tǒng)承受污染物的負荷能力,以確定生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境容量,預(yù)測環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢。
上述污染生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容是作者學(xué)習(xí)污染生態(tài)學(xué)的體會,同任何一門新學(xué)科一樣,需要在實踐中不斷地得到補充和修正。
參考文獻
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