时间:2022-05-04 22:25:11
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇生态修复技术论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
开拓创新,首推生态毒理学五大原理
在人类几百万年的历史进程中,环境对开创人类文明和进步发挥着巨大作用。大气、水、土壤,江河、湖泊、湿地、农田、草原,都是人类得以生存的物质基础;而森林、矿藏等资源又为人类的不断发展提供物质,最终创造了地球上的人类文明。但是,人类在开发利用环境资源的同时,也对自己的生存环境造成了很大的破坏,产生了一系列的生态环境问题。近年来,随着经济和社会的迅猛发展,环境污染问题日益严重。
生态毒理学是环境生物学的一个分支。它研究有毒物质进入环境对组成生态系统的生物种群和生物群落所产生的生态毒理效应及其机理。环境污染问题出现后,促使传统的毒理学从研究毒物对生物个体所产生的效应扩大到研究毒物对生物群体所产生的效应。在此基础上,法国学者R.特吕豪特于1969年提出了生态毒理学的概念。
周启星教授对生态毒理学理论的最大贡献,是总结、归纳并提出了生态毒理学的五大基本原理:(一)环境毒物的剂量-效应关系原理;(二)环境毒物的结构-活性相关原理;(三)毒理作用的多层次效应原理;(四)毒理生态动力学原理;(五)环境毒物的生态适应性原理。以上五大基本原理的提出,对于深化生态毒理学研究以及在环境保护领域的多层次应用,产生了积极而广泛的影响。
在生态毒理学领域,尤其是近年来周启星教授等在石墨烯的健康与生态系统风险理论研究方面取得了重大突破,其研究结果被国际著名刊物《Chemical Reviews》刊出,此研究结果堪称为国际环境界的一项重大进展。
周启星教授通过对金属-金属、金属-有机、有机-有机等污染物之间复合生态毒理效应及其微观机理系统而深入的实验研究,不仅阐明了复合污染生态效应与污染物之间的复杂定量关系,还创造性地提出了联合效应广义理论:复合污染生态效应决定于污染物暴露的浓度组合关系而非其本身的理化性质;它不仅与生物种和生态系统类型有关,还与其作用的生物部位有关;复合污染生态效应是矢量而不是标量,它不仅存在“毒性倍增”机制,还会发生“危害延时”和“危害增时”风险。在此理论指导下,他还进一步归纳出“互作态”的新概念并赋予定量化内涵与定义,并通过实验修
正了教科书中一直沿用的“协同作用”和“拮抗作用”原有定义中不完整甚至错误的提法,并得到有关方面认可。
周启星教授还首次从理论上提出未污染区也有存在超积累植物的可能性,并以沈阳未污染区40科160种农田杂草为筛选对象进行系统的室外盆栽试验,首次发现并报道了龙葵(Solanum nigrum)、球果蔊菜(Rorippa gobosa Turcz. Thell.)和紫茉莉(Mirabilis jalapa L)为镉超积累植物,从而证实了这一理论的正确性和方法的先进性,这在重金属污染土壤植物修复以及生态修复理论上是一个较大的突破;在此基础上,周启星教授还成功地进行了污染土壤植物修复的实际应用,并对其超积累机理进行了深入研究,取得了重要进展。
在实践上,周启星教授以重金属污染土壤植物修复为重点目标,兼顾农药、石油烃和多环芳烃等有机污染土壤的修复,对镉超积累杂草进行其技术性能的多方挖掘和强化。为了解决生物量处理这一世界性难题,周启星教授率先开展了超积累花卉的系统筛选,首次发现紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)为镉超积累植物。以根际圈理论为指导,较为系统地开展污染排异型杂草植物筛选研究,首次发现月见草(Oenothera biennis L.)为镉和铜污染排异型植物。这些重要工作和重大科学发现,为形成具有我国自主知识产权的基于植物修复的生态修复技术体系和开展环境调控实践奠定了基础,而且对于污染生态修复这一新的学科生长点的形成与发展具有巨大的科学价值。尤其是他领衔所著的《污染土壤修复原理与方法》,作为国际上迄今为止系统论述污染土壤修复基本原理并全面介绍相关方法及其进展的学术著作,已对该领域的科研和教学产生了广泛影响。
亲力亲为,为生态环保鼓与呼
在从事科学研究的同时,周启星教授还积极投身到生态环境的保护中去,为生态环境保护鼓与呼。他成功组织了三届污染生态学国际会议、五届全国污染生态学学术研讨会等学术会议;还成功地组织了“污染土壤修复与生态安全”第212次香山科学会议。此外,他还提出了“东北老工业基地环境污染形成机理与生态修复”和“环渤海地区复合污染、生态退化及其控制原理”的973项目建议,并得到了业界的广泛认可和有关方面的批准。
关键字:城市滨水 生态修复 原则 策略
引言
城市滨水区是城市自然资源和生物多样性最为丰富的区域,不仅承载着城市生活的愿望,塑造着城市自然生态环境,更是城市水文化的延续和传承。伴随着城市建设的快速发展所带来的生态环境破坏、文化失衡等现象,导致城市滨水区生态系统的可持续发展面临着重大威胁。因此,以生态学、恢复生态学、景观生态学为基础理论,探寻一种能够恢复与重建城市滨水区自然生态环境,保证生态系统平衡和稳定以及与城市协调发展的景观规划设计策略和方法,这对于城市滨水区的可持续发展和构建“山水城市”理想都具有重要意义。
一、滨水生态恢复的定义
生态恢复,指利用生态工程学或生态平衡、物质循环的原理和技术方法或手段,对受污染或破坏、受胁迫环境下的生物(包含生物群体)生存和发展状态的改善、改良或恢复、重现。其中包含对生物生存物理、化学环境的改善和对生存“领里”食物链环境的改善等。
二、滨水生态景观恢复具有重要意义
每一个城市的形成和发展都与其所在地的水系紧密相关。历史上它们具有防御、运输、防洪、防火和清洁城市等功能,同时,它们是多种乡土生物栖息地和空间运动的通道和媒介。城市水系更是城市景观美的灵魂和历史文化之载体,是城市风韵和灵气之所在。因此,滨水景观是城市景观的重要界面,恢复和改善因人类经济活动破坏的生态环境,是构筑城市和谐发展重要篇章。
三、 城市滨水空间景观恢复的原则
1 坚持生态、可持续发展原则
城市生态恢复是以合理利用、保护自然生态环境资源为基本任务的生态规划手段,其目的在于对城市发展过程中所造成的和即将造成的环境破坏进行恢复和保持。所以永续利用、可持续发展观必然是首要的原则,否则,会再次加剧场地环境的破坏。
2 提高滨水环境的空间异质性原则
主要是指由生物群落和非生物环境的空间异质性的相关关系。遵循多样化的生态恢复原则,对于增进城市生态平衡、维持城市景观的异质性、创造丰富多彩的城市绿地系统具有重要的意义。滨水环境的空间的多样性,最重要的是提高滨水空间形态的异质性,以提高生物群落多样性。
3 景观尺度及整体性原则
所为“整体性”是指从生态系统的结构和功能出发,强调生态恢复的目标与城市总体规划目标的一致性,因此在规划中必须协调好生态(观光)农业、生态林业、防洪系统、城市建设等子系统间的有序和平衡。
4 工程安全性和经济性原则
滨水空间生态恢复是一种综合性工程,特别是在河流综合整治中既要满足于人的需求,包括防洪、灌溉、供水、发电、航运以及旅游等需求,又要兼顾生态系统的可持续性的需求,必须确保工程的安全,同时应遵循风险最小、效益最大的原则,必须做出系统的经济分析。
四、 城市滨水景观生态修复策略
1 整体控制、局部调整
滨水景观生态修复,不仅仅只是解决技术层面上的问题,它还涉及到政策规划、公众参与、经济文化等诸多的社会因素[3]。因此,在滨水区规划设计时,应重视滨水区与城市环境关系的处理,协调该城滨水区景观设计与其他相关规划之间的关系。正确处理好滨水空间在城市中的定位和价值,并综合考虑滨水区各景观功能形态的组织与建构。通过这样的逻辑关系,使整体与部分相互协调、相互制约,达到整体最优的目标。
2 生态修复、理念指引
在遵循景观生态学为核心的设计原则下,理性运用生态修复机理,正确处理好斑块、廊道、基质等景观格局指数之间的生态关系,构架滨水生态走廊。滨水空间的整合上,尽量避免对滨水地表机理的破坏,恢复河道自然形态,优化滨水景观生态格局。
其次,深入挖掘区域自身特色,通过功能的组织、对地域文化元素的提取与植入,运用设计手法,达到一种意境美的营造,以更好延续滨水景观的地脉和文脉。此外,应充分利用景观生态系统的自净化、自修复等功能,寻求自身独特的景观生态修复模式。
植物生态保护方面,恢复滨水区受损的植物,保护乡土植物和原生性植物种群。依据滨水区不同的水湿条件,对植物群落进行合理配置和有序恢复,营造体现地域文化特色的植物景观群落。同时,利用植物四季色彩的变化,丰富的植物群落季相景观,为滨水生物提供繁衍栖息的优质生态环境。
3 修复技术、合理运用
(1)GIS和RS技术。运用GIS和RS等技术,以可持续发展理念为标准,建立滨水区景观生态评价指标体系。对滨水区地形环境、生态环境和水文环境做出定量分析与评价,通过对功能空间的组织、景观系统的重构,总结滨水特色景观营造的生态安全策略和规划调控方向。在生态修复过程中,应做到及时检测、反馈与再修复,以促进景观生态系统良性循环。
(2)水质生态修复技术。在保存现有水系自然形态的前提下,利用底泥疏浚、气体抽取等技术进行水体污染物的收集与处理,控制水域外源性污染源。由于气候因素,水系有丰水期和枯水期之分,应及时实施水体的调度对策,以确保良好的供水、补水和弃水状态。
(3)生态驳岸修复技术。生态驳岸是指恢复自然河岸“可渗透性”的人工驳岸,是基于对生态系统的认知和保证生物多样性的延续,而采取的以生态为基础、安全为导向的工程方法,以减少对河流自然环境的伤害[4]。这种驳岸应具有提升生态环境、亲水性、安全性等综合功能。从分类上生态驳岸可分为自然型驳岸、柔性生态驳岸和植物生态护坡驳岸等。在生态修复技术实施过程中,应做到因地制宜,探索出适合自身的生态修复技术。保障生态修复与景观控制相结合,促使滨水景观生态环境一体化发展。
结论:
城市滨水区是人们休闲交流的重要空间,城市滨水空间的建设一定要坚定走生态之路,在开发与保护合理适度的前提下,运用生态学原理,营造生态型景观。这里所提到的生态型景观除了指运用植被来营造外,其硬质景观也包括在内,要求这些硬质景观必须是生态的、环保的。只有这样,才能营造出一个充满活力、景观良好的宜人空间,提高滨水空间景观的综合价值,提升整个城市的魅力。城市滨水区景观环境的生态修复不仅需要设计理念的升华和生态修复技术的运用,更需要运行机制与实践过程中的密切配合和制度保障,也需要广大人民群众配合,才能建设一个宜居城市。
参考文献:
[1] 吴丽萍.景观一致性的城市河流生态修复设计[J].科技创新导报,2007.36
[2] 俞孔坚.景观:文化、生态与感知[M].北京:科学出版社,2008.01
环境科学专业核心知识单元,代表环境科学各个知识领域的不同方向,知识点分核心和选修两种,核心知识单元是所有环境科学专业学生要求具有的基础知识内容。
其中,专业基础类核心知识单元包括:①环境问题,核心知识点包括水环境问题、大气环境问题、固体废物污染、全球环境问题,选修知识点包括土壤污染、物理性污染和污染物生物效应。②环境科学基本原理,核心知识点包括环境/生态基本规律、环境科学学科体系和可持续发展理念。③环境科学研究方法,核心知识点包括环境科学方法论体系、生态学方法论、环境体系解析方法论,选修知识点包括环境质量调控方法论、综合/系统分析方法论。
专业原理类核心知识单元包括:①生态过程与效应,核心知识点包括生物对环境的适应、种群及其基本特征、生态系统特征及过程分析、生态学原理的应用。②环境生物过程与效应,核心知识点包括环境污染物在生态系统中的行为、污染物的生物学效应、生物监测原理与方法、环境污染的生物净化、退化环境的生物修复。③环境化学过程与效应,核心知识点包括环境中典型化学污染物、污染物迁移、污染物转化、大气环境化学、水环境化学。④环境地学过程与效应,核心知识点包括地球环境系统的基本组成运动规律及演化过程、地球环境系统有机圈层的组成结构及其功能、各圈层的演变规律及在全球环境变化中的作用、地球环境系统中物质和能量的迁移转化及循环过程。
专业技术类核心知识单元包括:①水污染控制,核心知识点包括废污水的物理处理技术、废污水化学和物理化学处理技术、废污水生物处理技术、废污水的自然处理技术、污泥处理处置。②大气污染控制,核心知识点包括颗粒污染物控制技术原理、颗粒污染物的控制技术、气态污染物控制技术原理、典型气态污染物控制技术。③土壤污染控制,核心知识点包括土壤污染源与污染特征分析、土壤污染控制技术原理、典型土壤污染物控制技术。④固体废物污染控制,核心知识点包括固体废物分类与特征、固体废弃物无害化技术与方法、固体废弃物综合利用。⑤环境监测,核心知识点包括环境标准、水环境监测、环境空气监测、固体废物监测、土壤污染监测、物理性污染监测、环境监测质量保证。⑥环境影响评价,核心知识点包括项目环境影响评价、规划环境影响评价、战略环境影响评价。⑦环境规划,核心知识点包括环境规划的技术方法、水环境规划、大气环境规划、噪声污染控制规划、固体废物污染防治规划。
专业管理类核心知识单元包括:①环境管理,核心知识点包括环境管理学的理论基础、环境管理的制度和政策手段,选修知识点包括企业/产业环境管理实践、区域一全球环境管理实践。②环境法律,核心知识点包括环境法基本概念原则、环境法律制度及法律效力、环境污染防治法、自然资源保护法、国际环境法。
专业实践类核心知识单元包括:①专业实习,核心知识点包括认识实习、生产实习、综合实习。②科研实践,核心知识点包括观察性实验、验证性实验、设计性实验、研究性实验。③毕业论文/毕业设计,核心知识点包括文献查阅、论文开题、论文研究、论文撰写、论文答辩。
二、建立核心课程体系
围绕环境科学专业各专业类别的核心知识单元,建立核心课程体系,承载核心知识点。各门核心课程围绕核心知识点组织基本理论、研究前沿、基本方法、实践案例等内容,形成系统。同时,设置先导课,为核心课程和核心知识点学习提供必要的基础知识储备。例如,“环境化学”课程,就需要无机化学、分析化学、有机及物理化学、环境科学概论、环境监测等课程作为先导课,提供环境化学课程各知识点学习所要求的基础知识储备。
专业基础类核心知识由“环境学基础”和“生态学基础”课程为基本载体。“环境学基础”课程坚持“起点高、容量大和观点新”的教学宗旨,系统介绍环境科学的产生与发展、人口、各环境要素污染与防治、可持续发展等内容,注重学生基本知识、基本技术、基本能力的培养,课程已经建设为国家精品课程,并积极探索慕课教学形式;“生态学基础”全面介绍生态学的基本概念、基本原理和基本应用方法,以及现代生态学的最新进展,该课程已经建设成为南开大学精品课程。
专业原理类核心知识由“环境生物学”“环境化学”“地学基础”课程为基本载体。“环境生物学”介绍环境生物学领域的基本理论和基本概念,结合现实环境中污染物与生物之间的相互作用,培养学生运用环境生物学技术解决实际问题的能力;“环境化学”介绍大气、土壤、水及生物相诸介质中环境物质迁移转化的基本原理,环境中主要污染物的来源及其在环境中的归趋,环境污染控制与修复过程及绿色化学中污染减量及消除的化学原理,“环境化学”课程已经被评为国家精品课程;“地学基础”课程介绍地壳的基本物质组成特征,气象要素的基本概念和表征方法、大气稳定度和逆温等与环境有关的基本知识,城市气候的基本特征,地球上水的循环过程,各种水体的基本特征,土壤的组成特征、形态特征、形成因素和成土过程,地图的基本概念、特征、组成要素、我国基本比例尺地形图的分幅和编号的基本方法,地形图的应用,遥感的基本概念、原理、遥感解释标志和方法,要求学生掌握地学的基本概念、基本规律和形成原因,以及地学基本手段的应用,该课程被评为南开大学精品课程。 专业技术类核心知识由“环境工程学”“环境监测”“环境影响评价与环境规划”课程为基本载体。“环境工程学”介绍水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置工程以及噪声防治与控制等的基本原理和方法,该课程被评为南开大学精品课程;“环境监测”课程全面介绍根据监测的目的进行调查研究、设计监测方案、选择监测方法、进行数据处理以及测试结果的分析评价,掌握环境样品的采集、保存、制备、预处理、测定及质量控制等方法,培养学生实际环境监测问题的分析和解决能力,该课程被评为天津市精品课程;“环境影响评价与环境规划”全面介绍环境评价和环境规划的基础知识、基础理论、基本方法以及评价与规划知识的实际应用。
专业管理类核心知识由“环境管理与环境法学”课程为基本载体,“环境管理与环境法学”课程介绍管理学基础知识和主要原理、中国环境管理的原则与政策、中国环境管理的体制与制度、中国环境法体系及内涵、中国环境法的基本原则和基本制度以及部门环境管理、区域环境管理、工业企业环境管理等。
三、围绕三条主线推动环境科学专业课程教学
1.环境问题识别和分析主线
环境科学是研究环境问题及其解决途径的综合性科学体系,其核心任务是揭示人与环境相互作用规律。环境问题的产生和解决促进了环境科学的产生、形成和发展。围绕着环境问题的识别和分析,形成环境科学基本原理、技术方法、管理工具以及具体实践科学体系。围绕具体环境问题识别和分析,组织核心知识单元、核心知识点和核心课程,课程之间科学逻辑关系紧密,便于学生认知和学习。
另一方面,在我国当前发展阶段,资源环境限制与社会经济发展矛盾空前突出,迫切需要环境科学培养专业人才,应对污染控制、生态修复与环境建设挑战。围绕我国面对的实际环境问题,针对性培养专业人才,建立起环境问题与人才培养之间的直接联系,建立以环境问题识别和分析为主线的人才培养模式,搭建对应的知识结构和课程体系,有利于为国家培养具备解决实际环境问题能力的急需人才。
2.实验与实践教学主线
坚持“注重基础训练、强化教学实习、突出创新能力、提高综合素质”实验教学理念,围绕核心知识单元和核心知识点,搭建专业基础实验教学平台,建立实践教学基地群,严格毕业论文环节,充分发挥实践教学对理论教学的有效补充作用。
(1)专业课程实验。课程实验和课堂理论教学相辅相成。围绕核心知识单元和核心课程,开设专业实验课程,包括环境监测实验、无机及分析化学实验、环境化学实验、生态学基础实验、环境生物学实验、环境微生物学实验。着重训练实验步骤、实验操作、实验安全、药品管理等基础实验技能,培养环境科学分析基本方法和技术。
(2)专业教学实习。合理安排专业教学实习时间,既能促进核心知识的理解和认知,又能为后续毕业论文/设计提供经验。围绕核心知识点搭建专业教学实习平台,建立教学实习基地体系,配合大气污染防治、水污染防治、固体废弃物污染防治、环境管理等核心知识点和核心课程,建立环境监测中心、环保卫生管理中心、科学院、环保科技公司、垃圾处理厂等实践教学基地,形成实践教学基地群,提供直观认识环境科学专业知识在实践中具体应用的机会,培养知识运用和理论联系实际的能力。
(3)毕业论文。设置毕业论文环节,通过学生参与论文选题、查阅文献、开展实验或设计、结果模拟与分析等毕业论文过程,系统锻炼学生运用理论知识、实验技能的综合能力。
3.科研创新训练主线
营造制度、平台、师资环境,建立稳定的科研创新体系。通过国家级、省市级、校级、院级各级别科研立项机会,搭建“国家大学生创新计划”“省市大学生创新立项”“学校大学本科创新立项”“学院创新立项”多层次立体化环境科学专业学生创新平台,为不同水平学生提供创新立项机会,逐步提高项目研究质量,严格过程管理,保障创新立项覆盖面。通过团队协作、教师交流、项目答辩等环节,锻炼学生创新思维和创新能力,提高团队合作与交流能力,鼓励学生科研成果报奖。
四、核心课程质量保障
(1)国家级特色专业建设。2010年,南开大学环境科学专业获批为国家第六批高等学校特色专业建设点。特色专业结合南开大学环境科学多年来的本科教学特色以及相关教育、教学理念,面向国际社会发展及现实中国社会大背景下的特征需求,同时考虑到学科本身的实践特征、时代特征和应用特征,推动与现阶段校内学习相补益的数个社会实践与互动教学平台建设。
(2)精品课程群建设。提出并实践“精品课程群”建设的教改思路,逐步推动各门课程精品建设,形成“精品课程群”体系,有效保障环境科学专业课程教学的高质量。
(3)国家级教学团队建设。2010年,南开大学环境科学专业基础课程教学团队被评为国家级教学团队。
(4)优质教材保证。作为知识的载体,教材是本科生质量的重要保障。为了提高环境科学专业人才培养的效果,自编出版环境科学专业系列优秀教材。包括1本国家级精品教材《环境化学》,4本“十一五”国家级规划教材《环境学基础》《生态学基础》《环境化学》《地理信息系统及其在环境科学中的应用》等。
(5)推动天津市实验教学示范中心建设。积极推动实验教学改革和实验室建设,建设天津市环境科学与工程实验教学示范中心,为专业人才培养提供实践和创新平台。提出“培养具有创新精神的环境科学与工程现代化复合型高素质人才”的实验教学理念,搭建“专业基础实验、教学实践、创新教育”的高素质人才培养实验教学平台,探索“坚守教学神圣,转变师生角色,强化开放综合,学科建设与实验教学相融合”的实验教学模式,取得了丰硕的教学改革与建设成果,学生教学效果突出。
(6)推行精细化教学管理。探索精细化教学管理模式并付诸实践,制订“教学效果的双评议制度”“主讲教师竞聘上岗制度”“教学效果的双评议制度(教学督导组评议和学生评议)”等规章机制,有效实现对教师“教”的目标导向和过程管理。
实行环境科学专业本科教学的课程小组负责制,实现了本科教学的优质师资资源配备,有效地促进了全体教师对本科教学的关注和重视。保证教授、副教授百分之百地参与本科教学,优化教师队伍年龄结构和学缘结构,提高教学效果。
实行“本科生课程主讲教师竞聘上岗”。对列入核心课程群建设的课程实行主讲教师竞聘上岗办法,结合学生评教结果,根据教学能力与教学效果优选课程主讲教师。
建设部等有关部委定于20*年8月28日-29日在北京举行“20*第六届亚太地区基础设施发展部长级论坛暨第二届中国城镇水务发展战略国际研讨会和水处理新技术与设备博览会”。为推进乡村和小城镇水环境综合整治,改善农村人居环境,在本次大会上将举办“乡村和小城镇水环境治理论坛”和“中日小城镇饮用水安全技术和制度论坛”。现将有关事项通知如下:
一、论坛主要议题
“乡村及小城镇水环境治理论坛”针对我国不同区域和经济发展程度的村镇水环境治理技术经济政策和适用技术,围绕村镇水环境治理规划、村镇污水排放适用标准,以及村镇排水收集设施,村镇生活污水生物处理、人工湿地与塘等生态处理技术,粪便厌氧沼气化及其综合利用,村镇水体生态修复与水质改善技术等议题,将邀请村镇建设管理人员、国内外著名专家学者以及设计生产单位介绍乡村及小城镇水环境治理方面的成功管理经验、适用技术和应用实例。
“中日小城镇饮用水安全技术与制度论坛”由我部与日本厚生劳动省共同举办。针对小城镇的人口和经济规模的特点,围绕小城镇饮用水安全保障现状调研与评估、规划和管理,水质监控、预警与应急技术,以及小城镇饮用水预处理、强化常规处理和深度处理、饮用水一体化设备开发、输配水安全保障和管网水质控制等议题,将邀请小城镇饮用水建设管理人员、著名学者、知名设计单位、自来水公司和来自日本政府、企业和研究部门的诸多专家介绍小城镇饮用水安全保障方面成功的管理经验、适用技术、应用实例。本论坛将特别介绍日本针对小城镇和农村地区的特殊供水制度——简易供水制度以及相应技术,并探讨中日在小城镇安全供水方面的技术与资金合作机会。
二、时间及地点
会议时间:
中日小城镇饮用水安全技术和制度论坛:8月28日下午
乡村和小城镇水环境治理论坛:8月29日上午
报到时间:20*年8月27日。
地点:北京国际会议中心
三、参会人员
各地建设部门有关人员,全国主要城市建设主管部门及相关部门、村镇建设主管部门和有关乡镇负责人,供水和排水管理部门、水务主管部门负责人或代表,水处理项目筹建和工程建设管理单位代表,供水和排水企业的管理和工程技术人员,市政设计单位、有关科研院所、大专院校、水处理工程公司、水务公司、咨询公司、金融、投资机构和水处理技术与设备研究开发单位的代表。
四、论文征集
会议面向全国征集与“乡村和小城镇水环境治理论坛”和“中日小城镇饮用水安全技术和制度论坛”议题相关的论文,论文要求及投递方式详见会议网站
五、其他事项
(一)收费标准
第二届中国城镇水务发展战略国际研讨会和水处理新技术与设备博览会将统一收费。20*年8月15日前注册的,会议费为1200元/人;20*年8月15日以后及现场注册的,会议费为1800元/人。会议统一安排食宿,宿费自理。
(二)联系方式
报名、会务等联系人:
论文征集联系人:
地址:
邮编:
电话:
邮箱:
会议网址:
研究论文
(1)我国毛竹林生态系统碳储量的地带性差异 季海宝 庄舜尧 张厚喜 孙波 桂仁意
(6)纳版河流域土地利用方式对土壤总有机碳以及活性有机碳的影响 吴秀坤 李永梅 李朝丽 王自林 范茂攀
(12)连续年龄序列枝树人工林碳库 刘文飞 吴建平 樊后保 李燕燕 袁颖红 廖迎春 黄荣珍 胡良 房焕英 郭虎波
(18)不同氮水平下夏玉米农田土壤呼吸动态变化及碳平衡研究 李银坤 陈敏鹏 夏旭 梅旭荣 李昊儒 郝卫平
(25)衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段土壤微生物量碳的变化及其与土壤理化因子的关系 杨宁 邹冬生 杨满元 赵林峰 宋光桃 林仲桂
(31)近50年石羊河流域陆地表层干湿状况变化特征及其影响因素 姚玉璧 李耀辉 李俭峰 丁文魁 杨金虎 岳平
(40)封育对科尔沁沙地植被恢复和土壤特性的影响 蒋德明 苗仁辉 押田敏雄 周全来
(47)黄土高原退耕柠条林对土壤理化性质的影响研究 吕海波
(50)气候变化对内蒙古荒漠化草原优势植物物候的影响 李夏子 郭春燕 韩国栋
(58)基于群落数量特征的喀斯特湿地森林群落优势种分析 张建利 吴华 喻理飞 范怡雯 严令斌 袁丛军
(66)漓江流域岩溶区??木群落不同恢复阶段物种组成及多样性变化 马姜明 吴蒙 占婷婷 梁士楚
(72)半干旱区草地生境中大型土壤动物群落季节动态 刘任涛 朱凡
(78)亚热带阔叶林植物叶片虫食特征研究 刘志国 景军 李恺 蔡永立
(85)豆科植物对根际土壤微生物种群及代谢的影响 王从彦 曹震 王磊 刘雪艳
(90)金银花根围am真菌多样性的季节性变化研究 贺学礼 耿晓进 赵丽莉 牛凯
(95)五指山不同林型土壤对金钟藤幼苗生长的影响 黄乔乔 沈奕德 范志伟 李晓霞 宋鑫 程汉亭 侯玉平
(100)外来入侵杂草银胶菊种子萌发特性及无性繁殖能力研究 高兴祥 李美 高宗军 张纪文 刘永超 曹坳程
(105)盐胁迫对海滨锦葵生长及na+、k+离子积累的影响 闫道良 余婷 徐菊芳 黄坚钦
(110)高温胁迫对爪哇稻剑叶光合特性和渗透调节物质的影响 赵森 于江辉 肖国樱
(116)岷江上游椒农间作模式能流、物流及价值流研究 刘成刚 黄强 邓铭瑞 沈贤宇 刘丽娟 张林 李伟 潘开文
(123)铁还原茵介导的氧化铁还原与硝酸盐还原的竞争效应研究 张伟 刘同旭 李芳柏 李晓敏
(129)异丙甲草胺在氧化铝界面的亲核置换转化动力学及其影响因素 魏岚 刘传平 刘承帅 李芳柏
(135)珠江入海口表层沉积物中多氯联苯残留与风险评价 李秀丽 赖子尼 穆三妞 赵李娜 王超 高原
(141)重污染河道钝化底泥对紫花苜蓿生长及重金属吸收的影响 张鸿龄 孙丽娜 孙铁珩
(147)nacl和na2so4盐胁对铜绿微囊藻生长影响的对比研究 许秋瑾 张亚丽 席北斗
(151)矿区常见乔木叶片重金属特征及其修复应用 邱媛
何际泽 杨汉彬 张良军 黄良美 温远光 杨梅 张新英
(157)深圳市蛇口半岛人工填海及其城市热岛效应分析 陈婉 李林军 李宏永 邱国玉
(164)珠江三角洲典型地物空间分布特征研究 李慧 王云鹏 李岩 王兴芳 陶亮
综述
(170)河流水生态修复阈值界定指标体系初步构建 于鲁冀 吕晓燕 宋思远 梁静 王小青
(176)污染土壤中菲的修复技术研究进展 钱翌 梁昌金
无
(f0003)《生态环境学报》荣获中国精品科技期刊称号 无
(f0003)《生态环境》(现《生态环境学报》)继续被评为中文核心期刊 无
关键字 生态河道河道生态整治生态护岸
Abstract:With the development of social civilization and progress, the human and the nature harmonious coexistence and symbiosis of the importance of GongQi gradually revealed. And river ecological system is the human activities of the interference and damage has become the focus of attention of the society at present, damaged the ecological regulation river research and practice by people gradually extensive attention. This paper, from the concept of ecological river, the river ecological regulation related theory, method and progress are analyzed. And on the basis of the huangpu river of Shanghai minhang district being part of the river regulation, river ecological regulation for the town and management to provide some theoretical basis and construction.
Keywords: ecological river ecological regulation river ecological riverbank
中图分类号:TV85文献标识码:A 文章编号:
1 研究背景
自20世纪80年代以来,我国城市化、工业化迅速发展,而长期忽视生态保护和环境整治,使得河流生态系统受到严重胁迫。传统的河道施工方法,对天然河流产生了一系列影响,如自然河流渠道化、横断面呈规则几何型、河床材料硬质化、筑坝等水利工程导致的非连续化等。破坏了河流原有的天然和生态特性,生态河道的概念也逐渐引起人们的重视。
生态河道,是以修复受损河道为目的,通过生态河床和生态护岸等工程技术手段,形成自然生态和谐,生态系统健康,安全稳定性高,生物多样性高,河道功能健全的非自然原生型河道,不仅包括结构稳定等水力学内涵,还包括生态健康、生态安全、景观协调等生态学内涵。
2 研究进展
近年来,有学者对河道生态整治进行了大量研究。针对河流水体污染严重的事实,在河道整治生态水工技术的开发和推广方面,研发了一些生态型护岸技术和产品,如开建设人工湿地、稳定塘、生物浮床、生物廊道、生物格栅等,并提出种植水生植物、采用生物膜处理、生物操纵等技术措施修复受污染水体[1-3]。
也有学者从河岸边坡的角度对河流治理进行了探索[4-6],王超、王沛芳[7]对城市水生态系统建设中的生态河床和生态护岸构建技术进行了详细的阐述,总结了河道断面的基本形式,生态河床构建和修复的手段,生态型护岸的种类、具体结构形式及新型生态型材料。万勇[8]通过生态型护岸在观澜河综合整治中的应用,论述了生态护岸的结构、形式、材料选取与水力条件的不同而有各种不同的类型,分析了生态型护岸的特点和应用原则。
近几年各地媒体相应出现了有关生态河道治理的报道,上海苏州河、成都府南河、绍兴护城河以及苏州金鸡湖等国内治河的成功范例,均是工程水利、资源水利、环境水利和生态水利有机结合的实现。
3 研究实例
3.1研究概况
上海市闵行区三友河位于浦江高科技园区中部,北起立跃路,南至友谊河。三友河居于浦东片水利分片中间偏西位置,北连周浦塘干河,南通友谊河,在水系分片中有很重要的位置。拟整治的三友河河段水系位置如图1所示。
图1 拟整治的三友河河道段水系位置图
三友河河道整治工程是以解决河道达到规划要求(规划河口宽30.0~42.0m,目前拟整治河段河口宽约20m左右),同时能改善沿河周边环境为目的的水利工程。工程实施后,将拓宽河道,使水流通畅,提高整个水系的排涝蓄洪能力,为浦东片防洪除涝起着重要作用;提高河道自净能力,较大程度地改善水质;改善水生态环境和当地景观;做到河道整齐,水清岸绿,与工业区高起点的要求相适宜。
3.2河道断面布置
考虑到河道生态性要求等,仅有对水流冲刷部位及桥梁的上下游连接段采用一部分硬质结构挡墙,其余均按生态河道进行考虑。沿河道水面线附近采用生态石笼护岸的挡土结构,水下及吴淞高程2.80m以上均采用土坡边坡断面,人工修坡。吴淞高程2.80m以上坡面上种植地被植物,防止水土流失。设计河口宽33.00~42.00m,河底宽8.00~14.00m,河底高程-0.50m。边坡采用1:2.5。
该方案断面生态性较好,挡土护坡,能形成长期稳定的河道岸线,施工方便,将来的河道管理也非常方便。此断面适合于城市化地区的河道,虽然增加了部分工程造价,但为将来河道的管理维护创造了很好的条件,因而本设计方案中采用此断面形式。
3.3河道护岸设计
为满足现代城镇对景观及生态河道的要求,充分体现河道生态系统的特点,本实例护岸设计采用有利于生态平衡的护砌结构,通过方案比选,选择生态石笼护岸结构。基础采用20cm厚碎石铺垫,分上下两层垒砌石笼体,石笼宽0.75m,高0.75m,石笼长度方向尺寸根据施工能力及市场上采购的材料来确定。下层采用两箱石笼结构体并列,上层基层采用一箱石笼结构体压顶。石笼施工时横纵向均要求骑缝垒砌。石笼结构体顶吴淞高程为2.80m。吴淞高程2.80m设1:2.5的土坡,土坡上种植绿化。水下河床也采用1:2.5的土坡。
该种护岸能适应于地基基础不是很好的河段。能解决底板前局部冲刷问题,也能解决墙后水平压差作用下而影响到临河土坡等安全的问题。护岸施工时进行河道开挖,待河道开挖完成后再进行护岸结构的施工。采用生态石笼护岸,结构及施工极其简易,生态性极好,与钢筋混凝土L墙(仿木式装饰)、M10浆砌块石结构相比,生态性好,施工进度快。
3.4 植物生态修复
结合生态断面和生态护岸工程技术,考虑到水土保持,净化水质,建设环境的生态需求。沿河道护岸岸边、坡面及坡顶均采用便于管理的麦冬作为地被植物,点缀瓜子黄杨及柳树和香樟树等。水生植物则种植黄菖蒲、玉婵花、水葱等,以达到地被全覆盖,避免水土流失,兼顾景观要求。
4 结语
开展河道整治是恢复提高河道基本功能的根本措施,随着现代化建设的推进,要在继承传统整治技术的基础上,改变只重视防洪抗旱的河流水利工程建设。就上海而言,作为以率先实现现代化为目标的城市,在城镇河道整治设计施工中,应该有更生态更经济的方案。使河道在满足行洪排涝要求和保证岸坡结构稳定的前提下,能与周围的生态系统协同发展,做到既保证河道的稳定、满足河道行洪排涝的要求,又可以提高河道生态系统的自我调节、自我平衡能力,以维系良好的生态系统,推进水利和经济社会的协同发展,营造人与自然和谐的水环境,
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关键词:阿科蔓生态基技术,污水治理,综合效益
我国是一个严重干旱缺水的国家,2008年淡水资源总量为27434亿m3,占全球水资源的6%,居世界第四位,但人均只有2260 m3,仅为世界平均水平的1/4,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。我国的大多数水体长年作为纳污水体,污染严重。人工湿地等技术污水处理技术随较为成熟,但在我国北方应用仍存在较大的难度,受到了季节、光照等诸多因素的制约,笔者通过对长春潭麟湾小区景观河道阿科蔓生态基污水处理技术研究,认为阿科蔓生态基污水处理技术不仅投资省、维护简单,还具有较好的氮、磷去除效果,满足了我国北方污水处理特点,适宜广泛推广。
1.示范项目概括
长春潭麟湾小区景观河道位于伊通河支流小河沿子河中游,起源于净月潭,为一条市政泻洪道。潭麟湾小区段下游修建有闸坝,使该段形成长约800m、宽约40m的河段,水位上升到1.0~1.5m,水面积3.2万m2,水容积6万m3,且两岸经过修饰,成为周边区域的一道靓丽景观。
由于小河沿子河上游为城乡结合部不断有生活污水排入,据查勘该段日进入量约300t。由于长期受外来污染的影响,污染负荷大大超过了水体自净能力,水体呈现严重的黑臭状态,远超一般地表水质要求的地表水V类标准,给潭麟湾小区休闲娱乐环境造成了严重的负面影响,同时对伊通河水质造成严重的影响。
通过对基础数据的分析,结合阿科蔓水治理体系,采取因地制宜景观治理模式,即在充分利用原有的河道的基础上,将阿科蔓生态基以合适的方式置于水中,同时辅以适当的曝气,为潭麟湾小区景观河道治理及水生态修复提供最优性价比的解决方案。
2.示范项目的设计原则
结合我国北方污水处理特点,为高效地治理水体污染,采用如下设计原则:
1)设计严格遵照国家、地方现行规范和标准;
2)采用技术先进,操作管理简易的工艺,系统运行稳定,水质稳定达标;
3)采用先进的自然生态技术进行治理维护,将景观湖水质维护和生态建设结合起来,建立与之相应的水生生态系统,发展生物多样性;
4)利用高效节能的治理工艺,节能节耗,最大限度地降低运行费用;
5)因地制宜,充分考虑所选工艺的合理性,有效控制造价;
6)水体净化维护与水体景观功能协调统一,不影响水体的整体景观效果,不产生二次污染;
(7)设备简单,建设周期短、见效快,维护方便,保证设计功能的长期有效性。
3. 示范项目的设计目标
1)经过现场监测, 潭麟湾小区景观河道水体现状为劣Ⅴ类, 一期示范工程(进水区治理区域平均宽度为40 m,平均深度为2 m,长度为90 m)于2008年9月中旬完工,因受东北冬季冰冻期的影响,阿科蔓生态基在冰冻期前正处于微生物培养期,预计冰冻期前阿科蔓强化治理区域后端水质指标如下表2;第二年融冰后2-3个月,阿科蔓强化治理区后端水质指标如下表3;二期示范工程(强化处理区域后端的区域平均宽度为40m,平均深度为2m,长度710m)于2009年7月初完工3-6个月后,景观治理区后端水质至地表水V类(表4),并长期健康维护。
表1 治理前河道水质检测数据(单位:mg/L) 检测时间:2008年9月
富营养化指湖泊、水库、缓慢流动的河流以及某些近海水体中营养物质(一般指氮和磷的化合物)过量从而引起水体植物(如藻类及大型植物)的大量生长。由于藻类在与水生植物竞争营养盐上有优势,当湖泊水体营养盐过多后,藻类滋生,根生或者浮游生物大量生长。造成对湖泊水体正常功能的危害。例如导致饮用水臭味和水色的变化。大量浮游植物或者浅水根生植物的生长繁殖,可能导致湖泊沼泽化,容积大幅度减少;植物的分解消耗大量溶解氧,释放大量溶解性有机物,导致水质急剧恶化。藻类在代谢死亡过程中能够释放各种藻毒素,具有比较强的毒理作用,危及整个湖泊生态系统。通常,湖泊、海湾富营养化的限制性物质是氮和磷,所以用氮和磷作为富营养化的指标是有效的。实验表明,随着水
中氮肥、磷的增加,藻类的繁殖量也在增加,而且有线性关系。其结果是引起水质恶化、味觉和嗅觉变坏、溶解氧耗竭、透明度降低、渔业减产、死鱼、阻塞航道,对人和动物产生毒性。特别值得重视的是,近十几年来,我国湖泊富营养的趋势发展很快,到本世纪末,大多数湖泊的富营养化都有加重。故对湖泊富营养化的防治已成为当务之急。
二、富营养化治理的进展
1.物理方法
(1)污水分流。湖泊富营养化的一个重要原因就是外源污染。工、农业生产的污水直接排放到湖泊是造成湖泊水体营养盐含量增加的主要原因。通过对排放管道的改造,将污水的排放引至别处,是防治湖泊富营养化重要的、有效的措施。
(2)换水/稀释。湖泊内营养盐含量过多,通过换水/稀释可以直接将湖泊水体内的营养盐浓度降低,同时可以排除掉大量的营养盐。
(3)深层排水。湖泊底层营养物含量高,一般而言,底层水的营养盐浓度高于表层水,当水流转时,底层湖水进入上层,引起表层湖水营养物含量的增加。
(4)曝气/混合。采用机械搅拌、压缩空气、水泵、喷射泵等方法进行曝气和促进水的流动,可以防止底泥释放磷,改善氧气状况,加强矿化作用,降低浮游植物光合作用等效果。
(5)挖泥。富营养化湖泊中的底部沉积物常是一个营养库,在一定条件下可不断释放磷,这称为内部负荷。当外部负荷减少后,内部负荷可补偿,使富营养化现象继续存在。挖泥可以直接去除底泥中的营养盐含量,减轻内部负荷对湖泊的影响。
(6)机械收草藻。利用机械收割装置直接收获水草和藻戋可以直接改善湖泊的表层生态环境,同时,水草和藻类本身就会吸收大量的营养盐,通过对它们的收获也可以从湖泊中去除营养盐。
2.化学方法
(1)深水曝气技术。营养盐类的大量注入,致使藻类及浮游生物异常繁殖,水体溶解氧急速下降,在水与底泥的交界面甚至出现厌氧现象。在深水进行人工曝气,可以在不改变水体分层的状态下提高溶解氧浓度;其次还可以降低氨氮、铁、锰等离子性物质的浓度,可有效改善厌氧状况。
(2)营养物钝化。利用铝盐与无机和颗粒磷产生沉淀,可以减少水体中磷的含量,铁盐(氯盐或铝盐)、硫酸铝铁、泥土颗粒和石灰泥都有类似的功能,钙盐也是相当有效的营养物钝化剂。
3.生物方法
(1)水生植物修复技术。利用适合相应湖体环境的水生植物及其共生的微环境,来去除水体中的污染物质。水生植物在其生长期间可有效吸收与富集水中和底质中的营养盐,起着“营养泵”和“营养库”的作用。合理构建并维持水生植物的生物量,可转移出氮、磷等营养盐,各类漂浮植物、浮叶植物、挺水植物和沉水植物等水生植被的恢复和重建可有效分配水体营养盐,避免单一优势种的过度滋生,保持水体净化能力。
(2)水生动物修复技术在湖泊水库生态系统中,水体中的藻类除受营养物质的控制外,作为食物链中的一环,也受到浮游动物和鱼类的控制。因此,可以通过调控食物链的环节来达到改善湖泊水库水质的目的。
(3)生物膜技术。利用比表面积较大的天然材料或人工介质为载体,利用其表面形成的粘液状生物膜,对污染水体进行净化。载体上富集的大量微生物能有效拦截、吸附、降解污染物质。
三、富营养化治理方法存在的问题
对于湖泊富营养化,各个国家和地区采用不同的物理、化学、生物方法对其进行预防、控制和修复,并且取得一定的成效。现在主要的物理处理方法有底泥疏浚、引水冲洗等;化学方法有投加混凝剂和除藻剂等。这些物理、化学方法对湖泊的治理有一定的作用,但是对污染严重的湖泊进行底泥疏浚,易导致底层的沉积物发生悬浮和扩散,促进了沉积物中的氮、磷营养盐及其所吸附的金属离子的释放,从而使水体环境面临受沉积物中释放的重金属离子及氮、磷营养盐二次污染的风险;投加化学药剂,虽然在一定程度上可以使水体透明,水质得到改善,但是长期使用可能会加速湖泊的老化,引发新的生态问题。相比较来说,物理和化学的处理方法成本高,并且对富营养化的治理不彻底,只能在短期内效果明显,不适于长期使用。国内外对水体富营养化的研究和实践证明,目前生物调控和生物修复方法因其成本低、处理彻底且无二次污染而得到行业内的认可。
四、对我国湖泊富营养化治理的展望
近年来,国内外的专家学者对湖泊富营养化进行着不断深入的研究,但是结果却不尽如人意。随着我国经济发展,环境问题的日益凸现,从当前情况来看,我国湖泊除少数位于西北的外都受到不同程度的污染,并且这种污染不是减缓而是在加剧。因此,我国对湖泊的富营养化问题也日益重视,但是由于公民环保意识的淡薄,处理设施的陈旧,以及我国经济的相对落后,政府环境监测管理、政策法规存在的不足,彻底治理湖白的富营养化不是一朝一夕的事情。目前,我国湖泊富营养化的治理,根据现有的经济条件和技术措施,重点应放在控制污染源上:控制排磷、排氮的点源污染、非点源污染以及内源污染;制定污水的排放标准,并且加强监督和管理力度。限制湖区的人类活动,严格管理湖泊水产养殖、
流域盲目开发以及植被的破坏、周围乡镇的污水和固废的排放。政府应加强对环境保护的宣传,提高全民的环保意识;加强法制建设,完善湖泊的环境保护法律法规。对经济相对发达的地区,我们还应积极借鉴国外湖泊治理的先进经验,结合当地的自然条件和湖泊的富营养化状况制定切实可行的方案。在湖泊生态修复问题上,要认清治理工作的长期性和复杂性,树立解决水环境问题的长远观点。所以湖泊富营养化的生物修复技术应成为基础研究领域首先解决的重大科学问题之一,也是今后一段时间湖泊富营养化治理的主要研究之一。
农业院校的环境工程专业因办学条件的限制,难以达到像清华大学、同济大学等国家重点工科院校办环境工程专业的要求。农业院校的环境工程专业应有自己的办学方向和专业特色,发挥自己的特点。高等农业院校和农村、农民联系比较紧密,比较熟悉农村的生产、生活和生态问题,并且在土壤学、植保学、生态学及环境生物学学术研究领域有较强的优势,这些正是高等农业院校培养人才的优势。因此,我们开设了“环境生物修复工程、环境微生物工程、农业生态工程及其设计”这样一些比较适应农村生态建设的课程。在开设水、大气环境污染物和噪声监测等环境工程专业常规实验项目的基础上,增设土壤污染物、农产品污染物、畜产品污染物、水产品污染物的监测分析实验,拓宽实验面,以突出高等农业院校环境工程专业的特色。
二、变实验室为模拟生产现场
环境工程是实践性很强的专业,培养学生从事工程设计与实践的能力至关重要,为此,我们购进一批大气、水相关实验的模型设备,模拟工业生产过程。模型设备均用有机玻璃制成,有园型曝气池、气浮池、絮凝沉降池、活性碳吸附、生物塔式滤池、生物膜转盘、钭板沉淀池、普通快滤池、XT型高效填料气体净化塔、YQJ型(旋流板式)气体净化器、旋风除尘器等模型,使学生非常直观清楚地了解相关大气、水处理设备的内部构造,在生产实地这些内部构件如果不是停产检修也难以看清。模拟生产过程,进行实验操作,测得相关的实验数据,这样的实验非常接近工业生产实际,通过实验学生能充分体验到专业基础和专业课理论与生产相结合的典型事例,缩短学生对生产工程的距离感、生疏感。学生对这些实际处理工艺的运行操作,对整个工艺以及设备有了一个更完整的认识和掌握,有效地提高了学生的专业操作技能。
三、实施开放式实验
环境监测是我校环境工程专业主要专业课之一,而环境监测教学实习是培养学生独立开展监测工作的重要措施。为了使学生能真正掌握大气、水、土壤、噪声等常规监测项目的实施方案和监测方法,我校进行了环境监测教学实习改革,即“开放式”教学实习。任课教师和实验员根据现有的仪器设备、药品等拟定监测项目和监测对象,将全班学生分为若干个实习小组(一般每组3~5人),每个实习组分别制定实习计划,确定本实习小组的监测项目、监测对象、采样地点、分析方法和时间进度;以小组为单位领取试剂、玻璃仪器,配制实验试剂,实习期间实验室和仪器室全天开放,1周内每个小组要独立完成对水质、大气,土壤、噪声等10个以上项目的监测。实习结束后,每小组将所领取的药品试剂、玻璃器皿等洗净归还,并且最后各小组进行交流讨论实习的收获和存在的问题,每人交一份实习报告。试行“开放式”实验,可让学生根据现有的仪器设备和药品,自己外出取样,然后根据采样点及其周围环境状况可能导致的水质来确定监测项目和监测方法,学生各自制定不同的监测方法来测定水样中不同的污染物,学有余力的同学还可以就不同的监测方法进行比较实验。这样一方面增加了学生的实验兴趣,更有利于培养其创新能力和解决实际问题的能力;另外根据实验过程中出现的问题,教师可指导学生查阅参考资料、文献对某些实验项目进行方法上的改进,激励学生的求知欲望,使学生具有独立思考、自由发挥、自主学习的时间和空间。通过这种“开放式”教学实习,学生的动手操作能力有了很大提高,对整个环境监测过程有了清楚的认识,同时通过对校园周边环境的监测,更清楚地了解到环境的质量现状。
四、加强师资队伍实验教学能力的建设
由于历史的原因,高等农业院校环境工程专业的教师大多出自综合大学的理科或农业院校,来自工科专业的很少,教师专业结构不够合理,实验教学能力较差。近年来,我们通过以下4种方式加强了师资队伍的建设:(1)从工科院校毕业的研究生中补充新鲜血液,近年来争取了浙江大学、东华理工大学等环境工程专业的研究生3人。(2)加强包括实验技术人员在内的现有教师的培训、培养,鼓励他们到工科院校听相关的课程,使他们向工程学科靠近。(3)通过科研提高解决环境工程实际问题的能力。(4)鼓励教师参加各式各样的短期环境教育研讨班,获取从事环境影响评价、环境工程设计的多种上岗资格证。这样一方面提高了教师的业务水平,扩展教师从事社会实践的机会,另外还提升了学校在社会上的知名度,为学生的就业提供了更多的机会。
五、对环境工程专业实验教学的建议
1.增加工程实验课
环境工程实验教学改革和创新的目的在于培养具在较强动手能力和创新精神,善于理论联系实际的环境工程专业毕业生。为此,对传统的实验课体系与模式应加大力度调整,增加工程实验题,要求学生根据社会上某一具体的生产或工程单位的实际生产活动为背景。这些工程单位包括学生在生产实习、社会实践和外出顶岗中接触的单位,可由学生自己联系,也可由学校帮助联系,以提交实验报告或工艺设计、工艺流程的形式完成。
2.实验与毕业(设计)论文挂钩
环境工程专业毕业生的毕业(设计)论文必须具有工程背景,必须以综合实验或工程实验为基础来撰写。取消目前大量存在的综述性的毕业论文课题。学生的毕业论文应以自己亲手做的研究性实验,或亲身参与的工程项目为基础进行撰写,没有研究项目的教师不能做论文指导教师。聘请一批长期在生产第一线的工程技术人员担任毕业(设计)论文指导教师,通过把实验与毕业(设计)论文挂钩,使学生在做实验的时候更投入、更有针对性,同时也可使毕业(设计)论文的质量得到提高。
3.引用最新的科研成果,体现学科前沿
作为肩负高素质人才培养使命的教师,应积极参与科研,时刻关注、跟踪环境工程学科的前沿,关注了解最新研究方法与手段,并尽快将其引入实验教学,不断更新实验手段。要积极为学生开展第二课堂活动,让学生利用课外时间尽早参与教师的科研活动,使他们在科研活动中学到书本上学不到的知识,以培养其实验动手能力、组织实验能力和科研能力。
4.实验过程绿色化
作为环境保护事业的参与者,在实验的全过程(从实验内容的设计到实施)更应注意环境保护问题。首先在实验的设计上,尽量做到微量化,减少化学物质的环境投放量,尽可能地选用对环境不造成二次污染的药品试剂;此外,对于实验过程中产生的有毒、有害化学物质,决不随意排放,应用专门的容器收集,再送有关部门统一进行无害化处理。
关键词:绿色化,混凝土,资源,环境
0.引言
随着社会生产力和经济高速发展,材料生产和使用过程中资源过度开发和废弃及其造成的环境污染和生态破坏,与地球资源、地球环境容量的有限性以及地球生态环境系统的安全性之间出现尖锐的矛盾,对社会经济的可持续发展和人类自身的生存构成严重的障碍和威胁。因此,认识资源、环境与材料的关系,开展绿色材料及其相关理论的研究,从而实现材料科学与技术的可持续发展,是历史发展的必然,也是材料科学的进步。在这样的背景条件下,具有环境协调性和自适应性的绿色混凝土应运而生。
1.绿色混凝土的定义
吴中伟院士较早提出绿色高性能混凝土(GHPC)的概念。GHPC具有的特征主要包括:①更多的节约孰料水泥,减少环境污染;②更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料;③更大地发挥高性能优势,减少水泥和混凝土的用量。
对绿色混凝土的概念目前学术界还没有统一的定义,一般说来,绿色混凝土应具有比传统混凝土更高的强度和耐久性,可以实现非再生性资源的可循环使用和有害物质的从低排放,既能减少环境污染,又能与自然生态系统协调共生。“绿色”的涵义可理解为:节约资源、能源;不破坏环境,更有利于环境;可持续发展,既满足当代人的衡求,又不危害子孙后代,且能满足其需要。
2.如何实现混凝土的绿色化
实现混凝土的绿色化总的来说应该从以下5个方面入手。
2.1大量利用工业废料,降低水泥用量
在长期的研究和实践中,人们发现许多工业废渣,如粉煤灰、粒化高炉矿渣、煤矸石、硅灰等具有潜在的化学活性,可以部分替代水泥,并且可以制备性能更优越的混凝土。这样不仅节约了矿山资源,降低了水泥生产总能耗,而且也有利于改善和保护自然环境。利用工业废渣作混凝土中的活性矿物掺合料是实现混凝土绿色化的一个重要途径。我国工业废渣数量庞大,仅粉煤灰每年将产出近2亿吨,而煤矸石目前堆放总量已超过30亿吨,活性矿物掺合料作为廉价的辅助胶凝材料却赋予混凝土许多优良的性能,如提高强度、密实度和工作性,改善混凝土微观结构,降低孔隙率,增强对腐蚀介质的抵抗力,延长混凝土的耐久性等。大量使用以工业废渣为原料的活性掺合料,可以在保持水泥孰料总量不变的前提下满足经济快速增长对混凝土的需求,节约资源能源,保护环境,发挥重大的经济效益和社会效益。
2.2提高混凝土综合性能
提高混凝土强度、工作性和耐久性也是混凝土绿色化的途径之一。论文参考网。混凝土强度的提高,可以减小建筑结构的截面积或结构体积,减少混凝土用量,从而节约水泥、砂、石等混凝土原材料的用量。工作性能的提高,一方面有助于提高混凝土的密实性,另一方面可以减少振捣器的使用,降低环境噪声。提高混凝土的耐久性,可以延长结构物的使用寿命,进一步节约维修和重建费用,减少对自然资源无节制的消耗。
2.3使用再生骨料和人造骨料
混凝土制备过程还将消耗大量砂石。若以每吨水泥生产混凝土时消耗6~10t砂石材料计,我国每年将生产砂石材料48~80亿吨。全球已面临优质砂石材料短缺的问题,我国不少城市亦将远距离运送砂石材料。同时,我国每年拆除的建筑垃圾生产的废弃混凝土约为1360万吨,新建房屋产生的废弃混凝土约为4000万吨,大部分是送到废料堆积场堆埋。因此实现再生骨料的循环利用对保护环境,节约能源、资源意义是十分显著的。
废弃混凝土加工的骨料取决其洁净度和坚实度,这与其来源和加工技术有关。利用预制场和预拌混凝土搅拌站剩余混凝土加工的骨料通常比较干净;来源于拆除的路面或水工结构的废弃混凝土,需筛分去除粉粒。许多实验室和现场研究表明:废弃混凝土相当于粗骨料的颗粒可以用来替代天然骨料,进行比较试验的结果是前者作为骨料配制的混凝土抗压强度和弹性模量至少是后者的2/3。论文参考网。拆除建筑物是的废弃混凝土比较难处理,因为常混有其他杂物。论文参考网。与拆除时的分选相结合,这类废弃物可以分门别类地回收和再生,效果较好。
2.4 与自然环境相协调
为了使混凝土与自然环境相协调,通过混凝土材料的性能、形状或构造等的设计,使其具有降低环境负荷的能力。例如通过控制混凝土的空隙特征和空隙率,可使混凝土具有不同的性能,如良好的透水性、吸音性能、蓄热性能、吸附气体性能等。通过对混凝土性能和色彩的设计,使混凝土能与植物和谐共生,这类混凝土包括植物适应型生态混凝土、海洋生物适应型生态混凝土和淡水生物适应型混凝土,以及净化水质生态混凝土等。
2.5提高混凝土的机敏性,使居住环境更安全
随着现代电子信息技术和材料科学的迅猛发展,促使社会及其各个组成部分,如交通系统、办公场所、居住社区等向智能化方向发展。混凝土材料作为各项建筑的基础,其智能化的研究和开发自然成为人们关注的热点。自诊断混凝土、自调节混凝土、仿生自愈合混凝土等一系列机敏混凝土的相继出现,为智能混凝土的研究和发展打下了坚实的基础。
机敏混凝土的特点是具有自适应性,能够感知外界环境变化,并根据外界环境变化实现自适应控制、调整和修复材料。机敏混凝土材料与智能建筑相结合无疑将为人们提供一个安全、舒适的生活、学习与工作环境。
3.结语
绿色混凝土材料在资源和能源的有效利用、减少环境负荷上具有很大的优势,是实现材料产业的可持续发展的一个重要发展方向。与普通混凝土相比,绿色混凝土显示了强大的生命力和显著的优越性。不过,现在我们离绿色混凝土的实现还有一定距离,需要我们从以上介绍的五个方面努力,争取早日实现混凝土的绿色化。
参考文献:
[1]姚武.绿色混凝土[M].北京:化学工业出版社,2006,5:7-10.
初进大山:自掏腰包搞科研
冉景丞,出生在贵州省思南县一个土家族家庭, 1989年,分配到了初建立的茂兰保护区工作。根据工作需要,他被再分配到保护区内的一个管理点工作。管理点设在距乡政府有五公里远的一户农户家,那里没有电,距县城有二十多公里路,不通公路,来回县城之间只能靠走路。在这种工作条件十分艰苦的环境下,他没有退缩,在管理工作之余开始了自己的科研工作。没有经费,他从每月的七十多元工资中拿出二、三十元来买一些必需的科研器具,从医院的废物桶中找出一些青霉素药瓶,冲洗干净就成了标本瓶了,开始收集标本,观察动植物行为,收集第一手资料。1993年保护区管理处组建科研科,他从管理点调到科研科主持科研工作。为了更好地工作,他自学了英语、植物学、岩溶学、计算机等知识。
实地考察:足迹遍布9个地州市的山山水水
在他工作的这十多年时间里,对贵州省9个地、州、市、86个县(市)的各林区点、黔南州各县的各乡镇、全州一半以上的村的自然环境和野生动植物进行过考察。在茂兰保护区,一半以上的山峰他都爬过,采集了大量生物标本;仅在荔波县就考察了148个岩溶洞穴,通过对岩溶洞穴的形成、变化以及发育规律的研究,了解地质地貌变化与植被变化的关系,解译贵州石漠化地区石漠化过程和治理模式。
瓜熟蒂落:汗水和心血结出累累硕果
通过多年的辛勤工作,他的科研成果得到同行专家的认可。2001年获黔南州科教兴州奖;2002年荣获“贵州青年五四奖章”、在黔南州第三届十大杰出青年评选活动中被评为“黔南州十大杰出青年”。2003年获贵州省科技进步奖一项、黔南州科技进步奖二项。2004年获全国野生动物资源调查先进个人;全国百佳模范新闻人物;2005年获黔南州州管专家;黔南州优秀论文一等奖;2006年获贵州省绿化奖章;黔南州第一届青年科技奖;全国自然保护区管理先进个人。2007年获贵州省省管专家,国务院特殊津贴专家;2009年获黔南州科教兴州奖,荔波县科学技术突出贡献奖。
在他的带动下,茂兰保护区的许多年轻同志走上了科学研究之路,发表了多篇研究论文,他总是耐心细致地帮他们修改文章。作为贵州大学和贵州师范大学的硕士研究生导师,更是严格要求学生,从他门下毕业的学生都有很强的工作能力,在走入社会后迅速成长为有用之材。
保护绿化:保护区永远的主题
对于保护区来说,造林绿化只是对一些退化生境的修复手段,而更为重要的绿化是保护好已有的森林资源。为有效地保护,让当地百姓成为保护区的受益者。如何在保护森林和老百姓致富中找到双赢的“法宝”,冉景丞深有体会:“只有把保护和发展结合起来,让群众在保护的过程中受益,帮助保护区内的群众脱贫致富,才是实现保护的长久之计。”他通过科研和宣传扩大保护区的影响。通过帮助群众发展种养殖业、生态旅游农家接待及生态讲解员培训、文化多样性传承促进生态旅游发展等方法,让农民富起来了,他们发现,保护好大自然,就保护了自己的饭碗。社区群众保护意识普遍提高,改变了原来的一些消耗资源方式,森林蓄积量有所增加,野生动物种群数量也有增加,珍稀植物得以较好保存和正常繁衍。他的自然保护区管理经验被同行广泛认可,国际人与生物圈委员会也非常认同茂兰保护区的做法,新的管理理念为茂兰保护区成功申报世界自然遗产立下了汗马功劳。
由单纯的搞科研到行政、科研一肩挑,从帮助老百姓发展社区经济到带动员工搞科研,无论多苦多难冉景丞都觉得值得,觉得很有意思。他说:“从动物到社区,有意思的活我都干”。
关键词:城市,土壤,重金属,综述
1、采样与测定
一般将城市划分为若干功能区,在各功能区内随机布点,注意避开污染源;同时考虑地形、气候等的影响,对某些部位多设采样点,加强采样。免费论文参考网。采样时,尽可能使用木头或塑料工具,避免金属工具直接与样品接触,对样品造成污染。土壤采样大多采取多点混合法,即一个地方采3-5个样品(一般为边长1米的正方形区域的中心及四个顶点),就地混合为一个样品,保证单个样品重约1-2公斤。采好的样品带回实验室,置于通风处自然风干,去除石块及植物根叶。用“四分法”取部分土样,用石英研钵进行研磨,过塑料筛,装入塑料袋,备用。
重金属含量的测定可采取不通的方法,但必须按照国家标准中规定的方法、材料、步骤进行,同时每若干测定样品间(如10个)需插入标准样(如GSS系列)进行全程质量监控,确保测定精度及仪器稳定度。备用样品可用HNO3-H2SO4-H2O2消化,以火焰原子吸收法测Cu、 Pb、 Zn浓度,石墨炉-原子吸收法测定Cd和As浓度。也可用X射线荧光光谱仪(XRF)进行荧光分析,将备用样品用压样机在标准压力下压成片,待测。压样过程中应用酒精擦压样机模具数次,确保干净,防止样品间污染。压好的片可直接放入XRF中测定。若要提高测定精度,也可采用熔片法,因为熔片法可消除粒度效应、矿物效应,但成本较高,用时较长。与传统方法相比,X射线荧光光谱法更简洁、方便,但它不能完成Hg(具有挥发性)、Cd(含量过低)的测定。建议两种方法结合使用。
2、污染特征
主要城市土壤重金属污染严重。沈阳市区土壤中铅含量为26-2910.6mg/kg,平均为199.72 mg/kg,是对照区(33.3 mg/kg)的6倍,是沈阳市土壤背景值(22.15 mg/kg)的9倍;乌鲁木齐城市土壤中Cr、 Cu 、Pb 、Zn含量均很高,超出相应土壤背景值1.65-2.84倍;北京市大兴区表层土壤重金属测定结果表明,Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni、Hg 、Co平均含量均高于当地背景值;而对上海市公园土壤研究发现,Cd的平均含量为背景值的3.1倍,Cr的平均含量与背景值基本相当,Pb、Zn和Cu的平均含量分别为背景值的2.2倍、2.3倍和1.6倍。
3、评价方法
综合污染指数法,即内梅罗指污染数法,它既全面反映了污染物对土壤污染的不同程度,同时又突出高浓度对土壤环境质量的影响,它的表示式为:P={(Pi2+Pimax2)/2}0.5,式中P为综合污染指数,Pi为单因子污染指数的平均值,Pimax为单因子污染指数的最大值,P≤1,未污染;1<P≤2,轻度污染;2<P≤3,中度污染;P>3,重度污染。但其未考虑到当地背景值。地积累指数又称Mull指数,是20世纪60年代晚期在欧洲发展起来的广泛用于研究沉积物及其它物质中重金属污染程度的定量指标,其表达式为Igeo=log2[ Cn/ ( k×Bn) ],式中,Cn是元素n在沉积物中的含量;Bn是沉积物中该元素的地球化学背景值;k为考虑各地岩石差异可 能会引起背景值的变动而取的系数(一般取值为1.5),用来表征沉积特征、岩石地质及其它影响。评价重金属的污染,除必须考虑到人为污染因素、环境地球化学背景值外,还应考虑到由于自然成岩作用可能会引起背景值变动的因素。地累积指数法注意到了此因素,弥补了其它评价方法的不足。然而,背景值的确定又是一个极其复杂的过程,它一直是国内外环境科学领域关注的对象。
4、污染源解析
交通和工业生产。含铅汽油的燃烧是城市Pb污染的重要来源。研究表明,各种汽油中Pb质量分数为0.4-1.0 mg/kg,汽车排放的尾气中Pb更多,20-50μg/L。纽约市的研究资料表明,城市的交通流量和人口密度(对数)与表层土壤的Pb量呈正相关。此外,工业区原材料中多含有Pb,释放后污染土壤,并在土壤中积累。交通边缘带机动车辆含Cu零件的磨损是表层土壤中Cu含量增多的因素之一。工业生产的迅速发展,含Cu污染物排放量越来越多,也是Cu含量增多的重要原因。汽车轮胎添加剂中含有Zn,轮胎磨损产生的粉尘,是路边土壤Zn污染的重要来源。有研究发现,在兰州市主要十字路口处,车流量越大的地方表层土壤Cu,Zn,Pb污染越严重。电镀、染料、制药、皮革、颜料等铬化合物制造企业排放的废物中还有大量的Cr,是城市土壤Cr来源之一,另外,汽车表面老化也将释放部分Cr。免费论文参考网。电子设备、荧光灯泡、温度计、电池及其它一些化学试剂的丢弃,是城市Hg污染的重要来源。
5、潜在危害
危害城市人群健康。日本的水俣病,就是因为烧碱制造工业排放的废水中含有汞,再经生物作用变成有机汞后造成的,痛痛病,是由炼锌工业和镉电镀工业所排放的镉所致。另外,镉还会损伤肾小管,出现糖尿病,还有镉引起血压升高,出现心血管病,甚至还有致癌、致畸的报道。砷对人体危害很大,它能使红血球溶解,破坏正常生理功能,甚至致癌等。人体中铅能与多种酶结合从而干扰有机体多方面的生理活动,导致对全身器官产生危害。我国城市儿童铅中毒问题普遍存在,沈阳是重工业城市,铅污染无处不在,是我国受铅污染危害较重的城市之一。沈阳市约有50%的儿童为铅污染的高危人群,其中80%的儿童血铅水平超过正常标准(1Oμg/dL)。哈尔滨市的一项调查显示,哈尔滨市O-2岁儿童铅中毒发生率为45% ,2-6岁儿童为46%。西安市及邻近地区每年工农业和民用燃煤1000万t左右,主要为渭北石炭 :叠系煤,含铅量为30 g/t左右,其每年排放到大气中的铅为200t左右,大量的铅最终会发生沉降,进入土壤,引起铅中毒。
6、对策与建议
城市功能区的合理布局。大量研究证明,不同的城市功能区有不同的污染特征。免费论文参考网。因此,应综合当地地形、气候、经济发展等因素,合理规划城市布局,尤其是新建工业区的规模、位置,以确保尽可能少的区域、尽可能少的人口免受其排放的废水、废气、废渣的影响。
污染修复。一般分为物理修复、化学修复技术和生物修复三种。其中生物修复既安全又经济,同时还可以美化环境。它不破坏土壤生态环境,能使土壤保持好的结构和肥力状态,无需进行二次处理就可种植其他植物。而且通过对生物的集中处理,造成二次污染的机会较少。对兰州市裸露采样点和绿化带采样点重金属含量的对比分析表明,裸露采样点表层土壤Cu、Zn、Pb的质量分数平均值比绿化带采样点的高,说明绿化带对重金属污染有明显的削减效应。
参考文献:
[1]王金达,刘景双,等.沈阳市城市土壤和灰尘中铅的分布特征[J].中国环境科学,2003,23(3):300-304.
[2]刘玉燕,刘敏,等.乌鲁木齐城市土壤中重金属含量与影响机制探讨[J].干旱区地理,2007,30(4):552-556.