时间:2022-02-16 12:21:00
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篇石油化工环境保护论文,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。
关键词:炼油 催化剂 工艺 作用
一、引言
自从1949年美国催化燃烧公司用纯铂和钯作催化剂催化燃烧有机废气以来,世界上许多国家进行VOC催化剂的开发研究。目前国外生产VOC净化催化剂的主要公司有Engelhard,Johnson Matthey,Allied Signal及UOP四家,主要以Pt、Pd等贵金属为燃烧催化剂的活性组分。国内研制的VOC净化催化剂中,根据处理的对象不同,使用贵金属作活性组分的有LY-C、NZP、JFJF型催化剂,使用复合金属氧化物作活性组分的有BMZ和PCN-1等型号。由于VOC的成分复杂,各种污染物的特性不同,任何单一的控制方法均受其去除性能、投资运行费用和适用范围的影响,治理VOC还需优化各种控制技术和开发不同控制方法的组合技术,以达到提高去除率、降低成本和减少二次污染的目的,这是目前消除VOC技术的发展方向之一。由于一种物质在混合物中的催化机理不同于该物质的单一行为,对VOC中多种物质催化燃烧机理的研究又十分缺乏,因此开发高性能、使用范围广的催化剂和对多组分VOC催化燃烧机理的探索仍是今后研究的主要任务。
二、炼油中汽油脱硫催化剂
开发可降硫的催化剂和添加剂,不仅可以减少汽油含硫,而且不损失其他产品的产率。根据以下思路开发了这种催化剂和助剂:一是更改FCC进料定硫化物裂解的反应路径生成硫化氢。这可直接减少汽油范围含硫物质的生成。二是开发对汽油沸程范围硫化物直接起作用的催化剂。三是开发汽油中硫选择性转化成焦炭的催化剂(焦炭增加,SOx排放增多)。利用适当的供氢物质使噻吩和烷基噻吩转化成四氢噻吩。带有高的氢转移活性的FCC催化剂可减少FCC汽油含硫量。高氢转移活性催化剂可促进噻吩环的饱和,生成四氢噻吩很容易裂解,释出硫化氢。开发的GSR降硫添加剂可使汽油含硫量减少15%―25%,已应用于10座炼油厂的FCC装置。开发的GFS―2000降硫催化剂,已工业应用于加工含硫质量分数2.5%的减压瓦斯油(VGO)。FCC装置使用GSR-1助剂,可使汽油含硫量减少20%,再使用GFS-2000催化剂后可使汽油含硫量进一步减少15%。GFS功能引入渣油FCC催化剂系列。尽管加工高金属污染物的常压渣油,新的催化剂消耗仍减少了20%。推出了SATURN FCC催化剂,可减少FCC汽油含硫50%以上。
三、炼油中汽油降烯烃催化剂
烯烃存在于FCC反应器最初生成的中间产物之中。烯烃可进行各种二次反应,如氢转移饱和生成烷烃。进一步裂解生成较小的烯烃,然后饱和生成相应的烷烃。中国石化石油化工科学研究院会同洛阳石油化工总厂,高桥石化公司炼油厂长岭炼化公司催化剂厂和齐鲁石化公司催化剂厂,开发了GOR-C和GOR-Q型降低FCC汽油烯烃催化剂。GOR-C催化剂在洛阳石化总厂进行的加工高钒常渣原料油工业试验表明,汽油烯烃体积分数有42.2%下降到31.6%。GOR-Q催化剂在高桥石化公司炼油厂进行的加工减压柴油惨练一定量大庆渣油的工业试验表明,汽油烯烃体积几分数由43.1%下降到34.4%实现了规定的35%以下的目标,同时,其他产率增加了0.32%,液化气产增加了2.45%,干气产下降了0.3%,油浆产率下降了1.23%。洛阳石化工程公司炼制研究所开发的LCP降烯烃助剂,在金陵石化,添加石化,锦州石化完成了工业应用试验,助剂加入量为催化剂总量的5%左右(质量分数)时,可是FCC汽油烯烃体积分数下降6%-10%辛烷值提高0.6-1个单位。在洛阳炼油试验厂第二FCC装置的工业试验也表明,FCC汽油烯烃体积分数下降12.4%,汽油辛烷值提高了2个单位。中国石化石油化工科学研究院的LGO-A降烯烃助剂在锦州石化公司催化裂化装置上的工业应用试验也表明,加入6%助剂后,汽油烯烃体积分数由56.6%下降到50%左右,汽油辛烷值稍有提高。
四、加氢催化剂
用于产品的生产和原料净化、产物精制。常用的有第Ⅷ族过渡金属元素的金属催化剂,如铂、钯、镍载体催化剂及骨架镍等,用于炔、双烯烃选择加氢,油脂加氢等;金属氧化物催化剂,如氧化铜-亚铬酸铜、氧化铝-氧化锌-氧化铬催化剂等,用于醛、酮、酯、酸及CO等的加氢;金属硫化物催化剂,如镍-钼硫化物等,用于石油炼制中的加氢精制等;络合催化剂,如RhCl[P(C6H5)3],用于均相液相加氢。采用渣油加氢处理应脱除的杂质有硫、氮、钡、镍等金属及沥青质。一般来说,对于各自的杂脱除反应,采用选择性高的催化剂组合使用。除减压轻油加氢处理外,大部分作为FCC的前处理使用。作为FCC前处理要求脱氮、加氢、脱硫。为了适应需要,根据载体的改良,金属载体的最佳化,研制成功了KF-901.该催化剂在煤柴油处理上显示了高效性,可以说是柔性催化剂,在日本国内三个炼厂适用。减压轻油的轻度加氢裂化(MHC),在中间馏分的裂解中使用选择性高的MHC催化剂KF-1014。
五、结论
随着世界燃油规范标准的不断提高低碳炼油技术逐渐成为各大石油石化公司及企业发展过程中提升技术水平及产品质量的关键。因此,包括催化剂在内的低碳炼油技术创新和发展日益受到重视。依靠相关催化剂实现低碳生产与产品性能提升,逐渐成为石油资源高效转化和价值提升的重要控制点,同时也是企业获得高质量终端产品、提高效益的根本途径之一。石油化工研究院和中国石油大学等加氢、脱硫等低碳催化剂研发和生产正在大步前进,推动低碳炼油工业实现跨越式发展。
参考文献:
[1] 刘 强.生物滴滤法净化挥发性有机废气(VOCs)的研究:西安建筑科技大学博士论文');">论文.西安:西安建筑科技大学,2013
[2]王建军.消除VOC的催化剂.石油化工环境保护,2009,(3):34~36
论文关键词: 煤化工;传统煤化工;现代煤化工;产能过剩;可持续发展
1 煤化工概述
煤化工是指以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程,并生产出各种化工产品的工业,简称煤化工,主要包括煤的气化、液化、干馏以及煤焦油加工和乙炔化工等。
煤化工开始于18世纪后半叶,19世纪形成完整的煤化工体系,第二次世界大战后,由于石油化工发展迅速,石油和天然气成为很多化学品的生产原料,煤化工的在化学工业中的地位被削弱了。20世纪70年代末以来,由于中东石油危机,世界经济大国开始重视能源消费结构的调整,进入21世纪后,国际社会对控制温室气体排放呼声日渐高涨,使煤炭的高效和低碳化利用得到越来越多的关注,煤化工再度成为化工产业的发展重点。
现代煤化工也称新型煤化工是指以煤气化为龙头以一碳化工技术为基础,合成、制取各种化工产品和燃料油等,包括煤制油,煤制烯烃,煤制二甲醚,煤制甲烷气,煤制乙二醇等,大多属于现有石化产品的替代品,目前尚处于发展初期。
2 我国煤化工产业的现状
经过几十年的努力,我国煤化工产业取得了长足发展,正逐渐从以焦炭、电石、合成氨为主的传统煤化工向石油替代品为主的现代煤化工转变。这有利于推动石油替代战略的实施,保证我国的能源安全,实现能源多样化,促进后石油时代化学工业可持续发展。
煤化工行业的发展对于缓解我国石油、天然气等优质能源供求矛盾,促进钢铁等相关产业的发展发挥了重要的作用。但是,以煤为原料的煤化工行业在短短几年内迅速升温,全国各地拟上和新上的煤化工项目不断增多,项目规模大小不一。我国煤化工过热的突出表现就是“逢煤必化”。为谋求把资源优势转化为经济优势,几乎所有煤产地甚至煤炭调入地区都要大力发展煤化工,煤化工“大干快上”的势头正在不断谋划。其中,晋蒙宁陕疆等资源型省区甚至纷纷出台了煤化工扶持政策,以期成为当地经济转型升级的重要依托。
国家发改委曾经在2006年7月、9月,2008年10月三次紧急叫停煤化工项目,但国内煤化工产能仍然增长迅速。规划将煤化工打造成支柱产业的省份接近20个,其中不乏一些煤炭资源调入大省和一些已被国务院确立为“资源枯竭型转型城市”的地区。2009年9月底国务院批准并转发了十部委上报的 《关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展的若干意见》,明确提出今后3年原则上不再安排新的现代煤化工试点项目。然而,仅仅相隔十几天,国内煤化工投资规模就被刷新。10月19日,山西安泽县总投资102.5亿元,项目包括300万吨甲醇、200万吨二甲醚,目标是成为全国最大的煤化工项目。11月3日神华集团与美国陶氏化学公司合建的煤化工项目在陕西榆林奠基,项目一期计划投资100亿美元,将形成年产332万吨甲醇、122万吨甲醇制烯烃生产能力,目标是成为世界单体最大的煤化工项目。另外,中电投集团两大煤制天然气项目相继开工建设,总投资额超过500亿元。中煤能源集团有限公司除鄂尔多斯300万吨二甲醚外,还计划全力进军煤制烯烃、煤制天然气等煤化工细分产业。此外还有神宁300万吨煤炭间接液化等若干特大型煤化工项目紧随其后。
国内新型煤化工产品的规划产能更是已达天文数字。据悉,目前煤基二甲醚的在建以及规划产能达到4000万吨/年,大约是2008年全年二甲醚表观消费量的20倍;虽然国内尚无煤制烯烃的大规模商业化运行经验,但是国内煤制烯烃的在建及规划产能也已经达到2000万吨/年。在国家紧急叫停煤制油之后,不少企业转而发展风险更大的煤制天然气,目前国家有关部门核准的煤制天然气项目不过4个,产能110亿立方米/年左右,但是跟风而建的煤制天然气项目达到14个,产能接近550亿立方米/年。于是,2010年6月18日,国家发展改革委下发《关于规范煤制天然气产业发展有关事项的通知》,将地方先前的煤制气及配套项目的审批权上收。据了解,目前现代煤化工拟建投资加预算,已经超过了1万亿,且投资还在呈逐步增加的态势。而煤化工作为资金密集型、技术密集型和资源密集型行业,目前其经济性并没有得到充分论证和认可,国内当前正在运营的项目,较大部分处于试点阶段。 转贴于
虽然国家屡屡警示,但以央企阵营为代表的各大企业近年来一直没有放慢投资煤化工的脚步,而地方政府也充分“迎合”了央企“跑马圈地”的诉求,“拿央企作为地方发展煤化工的挡箭牌”。为什么会出现如此疯狂的投资冲动和热情呢?首先,地方政府唯GDP论的政绩观根深蒂固,煤化工产业投资强度大,拉动GDP效应明显,央企的进入能给当地的GDP增长带来好处;其次,相关企业风险控制观念缺失,“以资源为王”观念根深蒂固。再次,产业发展方向缺乏有效引导。这些问题的存在,对我国经济、社会持续、健康、稳步发展将产生负面影响。
3 我国煤化工产业该如何发展
我国是一个“缺油少气富煤”的国家,能源结构以煤为主,在国际原油价格持续走高,原油和煤炭之间的比价逐步被拉大的情形下,利用国内相对丰富的煤炭资源,适度发展现代煤化工产业,部分替代石化产品有其合理性和必然性。
煤化工产业的发展不仅关系我国化学工业发展道路,也涉及国家能源安全。要从国家整体利益出发,站在全局的高度,以战略的眼光来审视世界化学工业的发展潮流和我国的现实,必须要以科学发展观为指导,按可持续发展战略的要求,探索符合中国国情的煤化工发展道路。
对传统煤化工产业,大力推进产业结构调整,淘汰落后生产工艺,优化原料路线,以节能、降耗、减排为目标,提高工艺技术水平;同时,大力促进企业组织结构调整,通过上大压小、产能置换等方式,优化产业布局,利用技术进步逐步解决产能过剩问题,实现传统产业升级和发展模式转变,提高行业整体竞争力。
现代煤化工是属于技术密集型和投资密集型的产业,应采取最有利于提高经济效益的建设及运行方式。现代煤化工的发展要坚持一体化、基地化、大型化、现代化和集约化,真正转变经济增长方式。在新形势下我国煤化工能否可持续发展取决于环境保护和经济效益两方面是否都能过关。现代煤化工要立足于可持续发展战略,有序推进现代煤化工先进技术示范工程建设,同时在具备煤资源、水资源、环境状况以及交通运输等条件的地区,适当合理布局以煤气化为基础的煤化工多联产系统示范工程,如煤基甲醇—燃气联合循环发电(煤基多联产IGCC系统)加二氧化碳捕集系统(CCS)等,试点能源-化工-环保一体化循环经济产业链,探索现代煤化工的发展模式。通过集成优化,使能量流、物质流、火用流梯级利用,而且煤基热电化多联产这一集资源、能源、环境一体化系统,显然优于生产某种单一产品的煤化工发展思路,被专家认为是“综合解决我国能源问题的重要方案”。如果将这一认识拓宽至从煤的开采洗选,通过焦化、气化、液化等组成的化工产品链,与发电、供热、污水处理、建材等集成优化,就可以形成循环经济型的煤炭能源化工,将全面实现煤的清洁高效利用。也就是说,科学发展煤化工必须要以煤的清洁高效利用为前提,而不是不顾代价地去获取终端产品与石油化工产品简单比价上的盈利性。在水环境和生态环境均十分脆弱的西部富煤地区发展煤化工,尤其应遏制住攫取利润的原始冲动。
中央政府各部门近期在多个场合表态,“十二五”期间煤化工产业政策的闸门将关的更紧。2011年4月12日,发改委公布了《关于规范煤化工产业有序发展的通知》,对几乎所有煤化工领域内的细分行业都做出了严格的限制。规定在新的核准目录出台之前,年产50万吨及以下煤经甲醇制烯烃项目,年产100万吨及以下煤制甲醇项目,年产100万吨及以下煤制二甲醚项目,年产100万吨及以下煤制油项目,年产20亿立方米及以下煤制天然气项目,年产20万吨及以下煤制乙二醇项目都将被禁止。 这意味着一度炒得火热的煤化工投资热潮将得到遏制,大唐一位煤化工专家称,发改委的此项政策更加量化,而不像以往那样“模糊”。 发改委此次之所以明令叫停不符合要求的煤化工项目,是因为国内的煤化工项目投资过热,导致出现了严重的产能过剩现象。业界认为,此举将进一步提高煤化工行业门槛,对中小煤化工企业以及后来者将树立更高的门槛和更严格的市场环境,而对已具备规模、资源与技术优势的煤化工企业则是利好。另外,煤炭供应要优先满足群众生活和发电需要,严禁挤占生活、生态和农业用水发展煤化工,对取水量已达到或超过控制指标的地区,暂停审批煤化工项目新增取水;对不符合产业政策等规定的煤化工项目,一律不批准用地,不得发放贷款,不得通过资本市场融资,严格防止财政性资金流向产能过剩的煤化工项目。 转贴于
业内专家称解决我国煤化工过热现象必须从三方面考虑:一要改革现有的政绩考核体系,改变唯GDP论成败的政绩观,并平衡好地方与中央的利益关系,这个问题解决了,地方政府就没有发展煤化工的冲动和热情了;二要严格煤炭资源配置,不能将属于全国人民的煤炭资源让少数企业独享,只要不给煤炭资源,相信不会有多少企业愿意将大量资金投向“钱景”不明的煤化工项目;三要加大技术创新、加快工业化示范,如果我们能成功开发出更多类似于低碳甲醇制烯烃这样的技术,企业就有更多的选择,就不会“一窝蜂”,煤化工产业自然就会健康发展。另外,还应明确煤化工产业定位、发展方向、发展重点和发展步骤,在充分调研论证的基础上,制定其近期目标和中长期发展规划,再配套实施细则,指导其发展。
论文摘要:随着科学技术的不断发展,社会与企业对人才的培养要求越来越高,高职院校的实训基地建设必须满足企业用人的需求,在建设过程中应与生产现场相结合,遵循先进性、工位性的原则,突出高职特色。
天津工程职业技术学院是2000年天津市教委批准建立的一所普通高职院校。学院积极调整办学方向,逐步确立了“以高职教育为主,产学结合”的办学方向,突出高职教育特色,培养技术应用型人才。目前学院有6个系,26个专业,在校高职学生8000余人。
几年来,学院的实训基地紧密结合高职专业与企业用人的需要,围绕着学生就业与“技能证书”的考核进行建设,先后建立了机电、艺术、会电、造价、工程监理、环境保护和石油化工等65个校内实训基地,除此之外,在企业的大力支持下,还建有稳定的校外实训基地60个,提高了学生的动手能力,为学生就业打下了良好的基础。经过几年的不懈努力,学院的实训基地在探索高职实践教学方面取得了一定的成果,为企业与社会输送了大批合格人才。
按专业设置规划实训基地,实现真仿结合,突出高职特色
根据专业设置规划实训基地建设规划实训基地建设,要根据专业的发展方向与企业的实用性。本着高职教育与高新技术同步发展,有利于培养“双师型”教师队伍,有利于建立先进的教学实践环节,有利于为取得“技术等级证书”或“岗位证书”提供场地的原则,每个专业要建一两个校内实训基地,两三个校外实训基地。在规划高职实训基地建设的过程中,我们认为应遵循三个原则:(1)高职实训基地应该成为学生深化基础理论、拓宽专业知识、创新思维方法的基地。(2)高职实训基地应该为学生基本技能、工程技术应用能力及综合应用能力的培养提供服务。(3)高职实训基地应该成为培养学生专业素质与职业道德的基地。
高职实训基地建设应该“真”与“仿”相结合仿真是分析、研究、设计、控制系统及其调优不可少的手段。以我院石油化工实训基地的建设为例,采油实训室的自喷采油和机械采油就是“仿真”设备,油从地层到地面整个工艺过程一目了然,钻井实训室的钻井平台和井架、修井实训室的修井架和修井设备、集输大站的工艺流程等都是仿真设备,这些仿真设备与生产现场的设备一样,只是大小不同,学生在生产现场看不到的(如地层情况、流体在地下和井筒中的流动情况)和不能动手操作的,在仿真实训室里都能看得见,也可以动手操作,在仿真实训室里,学生可按照操作规程进行设计、控制、调优,提高动手能力。
高职实训基地建设要突出高职特色我院机电类各专业的实训基地是中央财政支持建设的实训基地,在建设过程中始终坚持了技术含量高、建设起点高、技术先进的原则。为使学生毕业后能够满足与适应行业需要,根据高职教育的特点与要求,机电类各专业的实训基地在实训项目的设计上及仪器设备的配置上都与行业生产实际一致,使学生在完成实训内容的同时,能够接受工程实践能力训练。目前,我院机电类实训基地建设基本完成,已通过国家教委、财政部的验收并得到好评,认为我院机电类实训基地的建设符合职业特点,具有高职特色。我们认为,高职实训基地建设应该具备以下几个特点:一是先进性。高职教育是职业教育的高级阶段,要求实训基地既要适应机电行业技术水平的发展,又要体现技术含量高、技术起点高、技术先进的特色。机电类实训基地建设首先要立足于机电技术的发展及现代机电技术对人才素质的要求,其次要保证设备先进,购置先进的仪器设备和软件,在实训中要求学生熟练掌握。二是工位性。实训基地的工位性体现在实训项目内容设计与实训工位数量配置两个方面。在实训内容设计上,机电类实训项目要做到贴近机电技术领域的实际;在实训工位配置上,应以创造工程环境为宗旨,在数量配置和场地安排上,应尽量使学生能够独立操作,培养学生的工程实践能力。三是可视性。采用解剖机电产品模型、模拟教版、模拟教具等设备,既可进行现场模拟,又可进行各个系统动态联系的演示,教学效果非常明显。
采取多种方式建设高职实训基地
在学院经费不足、教学设备不可能与实际生产现场的设备完全一致的情况下,我院的实训基地建设主要采取了以下两种方式:
建立独立的校内实训基地为了给学生创造一个良好的实习环境,学院在中央财政支持下,积极筹措资金建设了校内实训室65个,学院每年对这65个实训室进行完善和改进,其中机电类实训基地的13个实训室是中央财政支持建设的,石油化工实训基地的19个实训室是天津市政府财政支持建设的。
积极与高新技术企业合作建设实训基地实训基地的建设要积极与高新技术企业合作,争取行业、企业的支持,努力营造职业氛围,适应人才培养的需要。实训基地可使学生在校期间就接触到本行业的新技术,学校应与企业紧密联系,使高职教育能更及时、更准确地反映社会经济的发展。在实践中,我院逐步探索出校企联合建设实训基地的两种方法:一是积极合建校内实训基地。我院计算机系与通信公司信息中心采取租借设备的方式,合作建立了“网络实训基地”;与金山贸易公司采取公司出设备、学院出场地的方式,合作共建了“网络机房”;石化工程系与钻采研究院实验室建立了联合共用方式,研究院出设备和场地为学生提供实验场所,学院无偿为研究院培训职员和研究人员。通过这种与企业融资合作的形式,使我院的实训基地建设有了很大的发展。二是建立稳定的校外实训基地。我院主动争取企业、行业的支持,要求各教研室都要与对口的企业、行业合作,每个专业都要与一两个企业建立相对稳定、合作密切的校外实训基地,目前校外实训基地共有60个,其中在井下作业公司和石化建设公司的校外实训基地被天津市教委评为天津市级校外实训基地。实践表明,校外实训基地在高职实践教学中发挥了重要作用,为学生的就业起到了指导作用。
高职实训基地建设应具备的功能
要保证综合职业素质和能力的培养,最重要的条件是师资,而良好的校内外实训基地则是培养技术型人才必不可少的环境和条件。因此,我们认为高职实训基地建设应该具备以下功能:
重复学习与训练功能人们对一项技能或能力的掌握需要时间,需要多次反复的训练,以不断提高熟练程度,实现从一般技能向技巧的转化,即所谓“熟能生巧”。所以,高职实训基地一定要有重复训练的功能。此外,不同的人掌握同一项技能所需要的时间是不尽相同的,需要反复训练的次数也是不同的,所以要给不同的学生创造反复训练的机会。在企业工作现场,反复训练是不可能的,这就要在校内实训基地的仿真状态下完成。
多因素设置功能生产过程与服务过程都是错综复杂的,具有多种多样的影响因素,而各种影响因素出现的频率也不一致,特别是各种不同的故障和事故出现的机会往往较少,因此,要求实训基地的设备与设施要具备设置各种影响因素、各种影响结果及其处理方法的功能。仿真、模拟设备在这一方面具有特殊功效。
跟踪技术前沿功能学校培养人才要适应未来需要,所以,实训基地应该具备一定的先进性,而且应该与时俱进。在建设实训基地时,一定要站在技术前沿,从设备的先进性加以考虑。目前,我院新建的实训基地大多技术先进,设备领先,如机电类实训基地和石油化工实训基地。
产学研结合功能高职教育要加强实践环节的教育和训练,建立与社会实际工作部门的合作培养人才的机制,促进教学、科研、生产三结合。实训基地应尽可能地承担生产任务和一定的科研项目,并应吸收教师与学生参与技术革新和产品升级换代的研究开发工作。
高职实训基地的管理
实训基地管理的科学化、规范化、制度化,是保证实训基地建设与实践教学质量的前提,建立与完善实训基地管理、实践教学管理、仪器设备管理等一系列规章制度是实训基地建设的保障,可以为提高实训基地效益创造良好的外部条件。因此,在搞好高职实训基地建设的同时,加强实训基地的组织管理、规章制度建设是十分重要的。为加强对实训基地的管理,我院从实训基地建设初期就高度重视实训基地的建章建制工作。首先,制定了“实训基地管理人员职责”、“实训基地教师职责”、“实训基地仪器设备管理制度”、“易燃易爆危险品管理制度”、“实训基地开放管理制度”等规章制度。其次,狠抓落实,特别是实训基地的对外开放,我院有专人负责管理,这样既可以提高实训基地的使用率,又可以为学生的实训创造条件。
高职实训基地建设的未来设想
今后几年,我院将以建设示范性高职院校为主线,以就业为导向,在现有的实训基地基础上,大力开展实训基地建设。每个实训基地都要认真做好科学规划,实训基地建设要反映行业的主流技术,要用好专项资金,硬件建设要基本达标;要规范实训基地的管理,改变“重建设,轻使用”的现状;要提高实训基地的校内教学利用率,提高实训的技术含量,实训基地要搞好对外开放,成为行业和企业开展技术培训的基地;要加强实训教师队伍的建设,积极进行实训基地管理体制的改革,建立相对集中的实践教学体系和院系两极管理体制;要继续加强校外实训基地的建设,继续以行业和企业为依托,建立产业合作、互利互惠、具有稳定关系的校外实训基地。具体设想是:
1.高职实训基地建设要遵循“完善现有、提升质量、保持特色、争创一流”的原则;2.高职实训基地建设要按照理论与实践相结合的方式进行资源配置,使专业理论与专业实训有机结合,“讲”与“练”有机结合;3.高职实训基地建设要与先进的职教理念和职教方法相结合;4.高职实训基地建设要继续坚持注重故障诊断与维护技术的教学,注重实际生产设备仪器的使用,注重企业生产环境的模拟。
参考文献:
[1]吕景泉.建设全国技能型人才培养基地,打造中国职教品牌[J].天津职业院校联合学报,2006,(1).
关键词生态环境;问题;保护对策;莱州湾
中图分类号 X32 文献标识码A文章编号 1007-5739(2011)03-0296-02
2009年4月,总书记在视察山东时指出:“要大力发展海洋经济,科学开发海洋资源,培育海洋优势产业,打造山东半岛蓝色经济区。”这是总书记从全面和战略高度深谋远虑的重要部署,也是莱州市面临的一次重大的发展机遇。莱州湾属半封闭海湾,是污染的重灾户,水体交换能力差,接纳陆源污染物多,生态环境不断恶化,生物多样性明显减少,受污面积大,局部海域已呈现“荒漠化”。运用科学的方法实现环境与经济、人类与社会和谐永续发展是应对莱州湾生态不断遭到破坏的根本所在。本文根据莱州湾生态及经济发展状况,分析了存在的问题,提出一套保护对策,试图有效改善其水质、底质环境,以期为莱州湾的环境治理提供启示。
1莱州湾概况
1.1莱州湾地理概况
莱州湾位于渤海南部,面积约8 000 km2,约占渤海总面积的1/10。海岸线长400 km,有黄河等10余条河流注入。濒临的城市有东营、潍坊、烟台3个地级市及所辖的9个县市区;由注入河流辐射到的有济南、青岛、东营等9个市及所辖34个县市区[1]。莱州湾水深多在5 m内,底质以泥沙为主。地势属凹陷型,由沿岸向深海缓延倾斜,形成了幅员广阔而平坦的潮间带和潮上带堆积平原。潮间带坡比多在0.03%内,宽3~5 km,底质泥砂型,沉积物有机含量为0.18~0.23。
1.2 莱州湾气象水文概况
莱州湾属暖温带季风气候,四季分明,雨量集中,日照充足,光热资源丰沛,有利于水生动植物生长。其冬季风强盛,夏季风较弱,年降水量为400~600 mm,降水多集中在6―8月。水温受气温影响很大,有明显的季节变化。潮汐属不正规半日潮,潮流多为旋转流,最大流速为1.5 m/s。莱州湾属超浅型海湾,水色浑黄,透明度1 m左右,盐度为12.7~33.5。
1.3莱州湾生物资源及其他自然资源概况
历史上莱州湾是山东近海主要渔场和鱼虾蟹贝产卵场。分布的鱼虾蟹类110余种,分布滩涂的贝类资源39种;海盐资源蕴藏量位于全国前列;油气资源十分丰富,已探明不同类型油气田60余个,石油地质储量11.5亿t。
2莱州湾环境存在的问题
自20世纪70年代以来,随着沿岸人口的增多和人为干预的日益加剧,以及工业、农业、海洋运输业、油气开采业等蓬勃兴起,莱州湾污染日趋严重,给该水域生态环境造成的压力越来越大,生态环境受到了严重的破坏。
2.1渔业资源严重萎缩
莱州湾拥有亚洲最大的纯碱厂――潍坊纯碱厂、全国三大盐场之一――羊口盐场及星罗棋布的中小型盐场、溴素厂。据调查,莱州湾现有各种类型排污口17处,年排入污水量逾2亿t,水域中油类、重金属和氮污染分别达到Ⅲ、Ⅱ、Ⅱ级。而莱州湾养殖区面积最大,占山东省的33.7%,严重的环境污染问题对渔业造成严重的影响。一是生物多样性降低。莱州湾生态环境污染趋势日益恶化,生物多样性面临重大威胁,导致生物种群、分布数量不断减少,已有50余种主要经济鱼虾贝类资源锐减或衰退,如大黄鱼、小黄鱼、带鱼、鲅鱼、鲐鱼、墨鱼、黄姑鱼、银鱼、褐虾等早已绝迹。二是水产品质量下降。水产品质量下降,如梭鱼、半滑舌鳎等经济品种因长期生存在受污染的水域中而导使其肉质变异,对消费者身体健康和生命安全构成一定威胁,并严重影响着滨海旅游业、盐及盐化工业的持续发展。
2.2重金属污染严重
莱州湾位于渤海南部,为半封闭性海湾,湾内水深较浅,水交换能力较差。重金属是近海环境中最主要的污染物之一,沉积物被认为是海洋环境中重金属最终的蓄积地,海洋沉积物中重金属的空间分布特征能反映海域的污染状况。1998年海岸带基础调查已发现,莱州湾沿岸地区养殖贝类受到严重的重金属污染,其中镉含量的超标率达到50%,这说明重金属污染已给区域生态造成了不同程度的危害。
2.3海水入侵严重
1976年在莱州市滨海平原首先发现海水入侵现象,主要由超量开采地下水而造成。随后在渤海沿岸、黄海沿岸一些海岛也发生海水入侵现象。海水入侵速度越来越快,规模越来越大。寿光县1981―1989年,咸淡水界面向南推移1 777 m,平均扩侵速度197 m/年,其中1988年扩侵258 m。莱州市海水入侵发展最快,灾情最严重。1976―1989年,海水入侵面积累计为238.2 km2,占全市滨海平原总面积的80%以上[2-3]。海水入侵使耕地灌溉能力受到影响,人口吃水发生困难,海侵区内工业设备锈蚀严重,产品质量下降,部分企业转产或停产。
3莱州湾生态环境保护对策
3.1加强莱州湾的管理
制订相关的法律法规,采取相应的措施并确保实施,这是莱州湾生态保护和污染治理取得成功的关键;采取适应性的管理策略和行动计划。根据生态系统功能和社会需要,通过控制性的科学管理、监测和调控管理活动,提高当前的管理水平,以满足生态系统容量和社会需求方面的变化。同时,发挥公众的环境监督作用,使他们理解和参与适应性管理行动。如渔业方面,推进渔业生态安全率,实施放流苗种检验检疫制度、苗种采购政府招标制度、放流苗种定点生产制度;引进设施渔业养殖的最新成果,积极开展循环水养殖技术研究与推广,推动工厂化养鱼向资源节约型、环境友好型的循环水养殖模式转变;设立海洋特别保护区和渔业种质资源保护区,渔政执法部门应该继续加大渔政管理投入、强化管理手段、加强执法力度、严格控制湾内渔船数量、保护莱州湾及近海渔业资源,以实现渔业资源的可持续发展等。
3.2控制污染物的排放
一是加强海上污染的控制与防治。石油是莱州湾主要污染物之一,主要来自于港口、码头、石油化工厂、炼油厂等,对于上述单位,责令其必须建立除油设施,对含油废水进行处理,充分利用“3S”技术,完善海上溢油监测系统,对莱州湾的石油污染实行实时动态监控,同时建立海域油污防备和反应系统,增强污染事故应急处理能力。另外,对船舶的污染物排放也要加强监管[4]。养殖业对海域造成的污染也不容忽视。控制养殖业污染物排放,以生态学思想为指导,改进养殖技术、改变养殖观念,建立合理高效的人工养殖生态系统,对养殖业产生的废物加以回收利用,努力实现清洁生产。二是控制陆源污染物的排放。根据莱州湾自身环境容量和自净能力,对工业、农业废水和生活污水建立污染物达标排放和入海总量控制的双控制度。对工业污染,应合理调整工业布局,优化产业结构,对建设项目进行严格审批,禁止新建污染企业;推行排污许可证制度,进一步提高污水处理能力和水平,真正实现水污染物排放总量控制目标;通过推行清洁生产,确保排污企业达标排放;提高工业废水和生活污水的处理率,完善城市污水处理系统。对于农业污染,积极发展生态农业,严格控制农药污染;进一步加强禽畜养殖污染控制,推广禽畜粪便综合利用技术;实施育林涵养水土措施,减少农业面源污染的负荷。
3.3加强莱州湾内环境监测能力,严格控制围填海项目
应用RS、GIS、GPS 等现代科学技术对莱州湾生态环境进行长期的动态监测,这是解决莱州湾生态问题的中心工作。对于莱州湾水质、沉积物和生物进行立体监测,利用卫星遥感、监测船以及监测站等建立完善的监测预报系统,以监控河口及海域,及时控制重大水质污染事故,为海域的管理提供及时、准确的监测依据,为污染防治提供条件。
在进行大规模填海工程和海岸工程之前,要进行充分的海洋环境调查与评价,严格控制占用海域和海岸线的项目建设,减少围填海对环境的影响。在莱州湾海域和沿岸,除经政府批准并且开工建设的重大项目和国家重点建设项目外,应暂停其他填海工程项目建设。
3.4加强莱州湾环保科学的研究,构建生态平衡
莱州湾的生态保护与可持续发展是一项复杂的工程,必须积极开展科学研究。先进的工程技术及设备是生态保护的重要保证。研究莱州湾海域的环境保护和污染的综合防治措施,对促进生态良性循环、提高莱州湾水体和湿地自净能力、污染物迁移转化过滤等具有重要作用,科学地限定各厂矿企业及河道排放入湾的污染物总量;推广降低能耗、提高环境效益的技术设备;培养科技骨干,形成一支多学科、多层次的环保科技队伍。
针对莱州湾封闭性较强、水体交换不畅、纳污区分布集中等特点,不仅要采取“治”,如限制入海污水总量、加大监测等,还需进行“疏”,即加快莱州湾水体交换速度、改变纳污区分布、加速吸纳沉淀在湾内的污染物、加快扩散与稀释,在尽量短的时间内降低污染物浓度,减少对环境的破坏。
4参考文献
[1] 王文海.中国海湾志第四分册:山东半岛南部和江苏省海湾[M].北京:海洋出版社,1993:27.
[2] 薛禹群,吴吉春,谢春红,等.莱州湾沿岸海水入侵与咸水入侵研究[J].科学通报,1997(22):1-3.
论文摘要:设备管理是指企业为了保证生产设备安全正常运行,最有效地发挥设备的效能,提高生产效率和经济效果而对设备进行的采购、运行、维修、保养、改进等各种技术活动和管理活动的总和,且与企业的安全生产、环境保护、节能降耗、产品质量、经济效益都密切相关。文章结合了作者工作经验,理顺了企业设备管理的流程,总结了设备管理方法。
1.前言
设备管理与企业的安全生产、环境保护、节能降耗、产品质量、经济效益都密切相关,在企业的生产经营活动中,设备运行状况好坏,不仅直接影响到企业的生产效率、产品质量和成本费用,而且危及到重大设备损坏和人员伤亡等恶性事故的发生,因此,认真搞好企业的设备管理是十分重要的。下面,我结合自己的工作经验,从管理网络、管理制度和保障措施等几个方面,谈谈如何做好企业的设备管理工作。
2.设备管理流程
设备一生的管理,指设备从规划(方案讨论)、采购、安装调试、验收、登记造册到使用、修理、改造的全过程管理。设备的全过程管理必须以设备寿命周期费用最佳为目标,以提高企业生产效率为目的,这是有别于单一管理维修传统设备管理的主要标志。
3.设备管理方法
3.1建立健全职责明确分工具体的设备管理网络
3.1.1成立设备管理委员会,强化设备管理。设立多级设备管理机构,从厂、车间到班组,都应设立设备管理组织,明确规定各管理层具体的工作内容。
3.1.2 形成覆盖全厂专人负责的设备管理模式。将全厂设备按照隶属关系和职责划分,划归部门管理,指定人员专管,具体负责设备的日常巡视检查和维护维修任务,并承担设备管理目标考核奖惩和事故处罚,保证台台设备有人管、每个故障责任有人承担,构成基本的设备管理模式。
3.1.3 建立运行操作人员和检修维护人员双重负责的设备管理体制。建立运行操作人员和检修维护人员双重负责的设备管理体制,明确规定双方设备管理职责。
3.1.4 明确现场监督检查专职机构和人员。严格执行设备管理考核制度,进行事后奖惩很重要,但对设备管理进行事中控制,随时现场监督检查就显得更为必要,能够及时发现违章违纪行为和设备运行缺陷,保证设备的良好运行状态。
3.2认真落实行之有效严格规范的设备管理制度
企业为了保证生产设备正常安全运行,保持其技术状况完好并不断改善和提高企业装备素质而编制的一些规定和章程,主要包括如下管理制度:
3.2.1设备档案管理。设备技术资料管理,是设备管理的基础和核心,全面、准确、系统的掌握设备静态和动态信息并不断的整理完善可使管理工作更为高效。
单位要设有设备管理归口处,负责设备档案收集与管理工作。设备档案管理内容包括:①设备明细目录②安全使用说明书③设备清单④合格证⑤设备档案登记⑥图纸资料的保管⑦设备档案资料借阅等。
3.2.2 设备运行管理。设备运行管理包括设备交接班制度以及设备点检制度。
①严格执行交接班制度:内容包括设备启停记录、运转情况、设备运行状况变更、运行参数变化、故障及处理情况等。
②严格执行设备点检制度:岗位工人必须按照设备点检要求对设备进行点检并按规定作好记录。严格执行设备巡回检查制度,检查的设备和内容,一般采用听、看、闻、摸和测等检查办法,并按要求做好记录。严格按照操作规程操作,真实登记设备运行中的技术性能和参数数值。
3.2.3 设备维护、检修制度。
①定期维护检修。每台设备都应按照其安全标准和技术特性制订日常维护及定期检修制度,详细规定设备维护检修的周期、内容和要求,建立规范的设备档案,完整记载设备的技术参数、检修记录、维护记录和技改内容等,作为设备管理的基础性技术资料。特别对重点设备,要根据技术要求和安全要求,科学安排停产检查维护,一般以年度为周期,通常选择在经营淡季或不利于设备运行的季节。
②故障管理、工单管理。设备检维修工作主要通过故障管理和工单管理实现。设备发生故障时由车间设备员编制《故障通知单》,设备主任通过对故障性质的判断确定处理方式,即应急计划、月修理计划、固定维护,维修完成后设备故障消除,实现闭环管理。
3.2.4 设备管理。设备是设备维护工作的重要环节。设备缺油,油脂变质或设备使用的材料不符合要求,必然会导致设备故障频繁出现,甚至破坏设备的精度和功能。因此做好设备工作,是减少机件磨损、减少机械故障的重要手段。设备要严格执行“五定”(“五定”是指定点、定质、定量、定期、定人)制度。
3.2.5 设备维修维护费用的定额考核。加强设备维修维护费用定额考核,对促进设备管理、避免材料浪费是十分重要的。正常的设备维护材料费用是必要的,设备的故障检修和零件损坏费用则是可以避免的,因此,通常以正常的维护费用上浮一定比例为基数,或以上年度月平均维修维护费用为基数对各个车间进行考核,实行节奖超罚,把奖励和处罚的金额每月兑现到车间,车间按内部考核兑现到班组和个人,从而,激发各部门及员工的责任心,调动其积极性。
3.2.6 设备管理考评问责制度。设备的管理制度还包括检修现场管理、检修质量管理、工器具管理和设备卫生检查评比制度等等,企业一般将设备故障次数、维修维护材料费、设备现场卫生状况和违章违纪人次等主要因素作为指标对各车间进行设备管理综合考核,每月按照得分高低对车间排序,并实施奖罚,年终将各部门的月考核得分汇总,得出年度设备管理考核分数,实施全年考评奖罚。
3.3 逐步培养设备管理的新思想、新理念
3.3.1培养以人为本的设备管理理念。要让设备操作人懂得怎样操作,让维护人懂得怎样维护,需要建立员工日常技术培训制度,让员工熟练掌握设备的结构原理、技术标准、安全标准、运行规程和操作规程等;要培养员工的敬业精神和创新意识,利用精神鼓励和物质奖励的办法,通过激励员工的责任心和积极性,打造一支高素质的员工队伍。
3.3.2树立设备人格化的管理思想。设备管理必须分工具体、职责明确,从客观来讲,不能出现时间上和空间上的管理空缺,从主观来讲,不能出现思想上和态度上的管理松懈,须将每台设备管理任务分包到人。把每台设备与承包人看成统一整体,“荣辱共享,利害相连”。
3.4充分发挥企业现有设备潜力 提高设备运行效率
3.4.1 应用现代化技术开展技术革新,对老旧设备进行改造与更新,改善和提高设备素质,增强设备效能,提高劳动生产率。
3.4.2在保证质量的前提下,缩短检修工期,减少停机损失,降低检修成本。
3.4.3物尽其用,积极清理并调剂、利用闲置设备。
3.4.4采用新工艺积极开展旧件修复。
4.结束语
我厂通过这几年对设备管理工作的落实、推广,收到了明显的效果。不但使企业每年的设备维修费用大大降低,而且干部职工的设备管理水平得到明显提高,同时企业的凝聚力增强,企业经济效益明显提高。
参考文献:
[1]李葆文.简明现代设备管理手册[m].北京:机械工业出版社
[论文摘要]在我国现代经济可持续发展的战略目标要求下,循环经济作为一种生态经济,是我国社会主义市场经济发展的必然选择。本文通过对循环经济的产生背景、概念内涵以及循环经济的发展现状进行了客观系统地评价和解析,为全面理解循环经济以及循环经济的发展提供了理论依据。
一、循环经济产生的背景
近年来,人们正在改变着传统的经济思维模式,在实践中系统研究并提出了环境与经济双赢的“循环经济”理念。循环经济的思想受到越来越多国家的重视,正逐渐被人们所认识和接受。
(一)社会背景
从蒸汽机诞生的第一次工业革命以来,人类进入了工业化时代,科学技术的发展使人类的社会生产力发生了革命性的变化。石油化工、生物工程、信息效应、核能发电、it技术和网络产业,将人类社会推进到了一个全新的高速运转的经济体系之中,伴随以大量生产、大量消费、大量抛弃的生产方式和消费方式,造成了对生态环境的严重破坏。工业废弃物产生的公害夺走了成千上万人的健康和生命,环境破坏造成了数以百万计的生态难民。20世纪70年代以来,世界环境总体的趋势仍在恶化。进入20世纪80年代后,包括中国在内的发展中国家,在经济建设和技术进步快速发展的形势下,环境和资源的问题日益凸显出来。
针对遭受破坏的自然环境和生态资源,有志之士早已开始反思大工业化生产的两面性。1962年美国的蕾切尔·卡孙在《寂静的春天》中最早向人类发出环境警告。1970年在美国举行的“世界地球日”大游行标志着人类开始高度警觉环境问题。1972年全球围绕“环境危机”、“石油危机”所爆发的一场“停止增长还是继续发展”中,罗马俱乐部发表的《增长的极限》的报告中所揭示的问题和阐述的观点进一步引发人类对环境、生态、资源问题的重视。联合国1972年召开的斯德哥尔摩人类环境会议、1992年召开的里约热内卢环境发展大会、2002年召开的约翰内斯堡可持续发展首脑会议,是人类在全球范围内提出保护环境、实行可持续发展的三个具有历史意义的里程碑。《环境和发展里约宣言》和《21世纪议程》等重要文献的签署,则标志着可持续发展已经成为世界各国的共同认识。循环经济的概念就是在这种社会历史的背景下,为了有效缓解环境、资源对社会经济发展的压力,实现人与自然的和谐共存的可持续发展而产生的。
(二)理论背景
循环经济的启蒙思想可以追溯到18世纪以后的古典经济理论和自然保护学说。马尔萨斯认为“人口增长有超过生活资料增长的趋势”,若人类没有认识到自然资源的有限性,自然环境与资源将遭到破坏,导致人口数量以灾难性的形式减少。穆勒首次将自然环境纳入经济学视野,他的“静态经济思想”将人口、资源与环境和社会发展等因素协调起来,将环境保护及其影响的时间尺度拓展到了更为长远的未来。这些启蒙式的观点和理论将分析视野纳入了自然环境、人口及资源等因素,尽管更多的是强调资源与环境对人类的经济价值,却为循环经济思想的形成提供了丰富的思想素材。
循环经济思想的萌芽来源于20世纪60年代英国著名经济学家鲍尔丁(kenneth boulding)提出的“宇宙飞船经济理论”(spaceship economy theory)。那是在环境运动兴起的初期,鲍尔丁认识到必须进入经济过程思考环境问题产生的根源。他认为传统工业经济可以说是牛仔经济,是一种由“自然资源产品和用品废物排放”线性流程组成的“开放式”经济,同在太空中飞行的宇宙飞船一样,地球资源与地球生产能力是有限的。因此,他提出要以新的“循环式经济”代替旧的“单程式经济”,在资源容量是有限的地球上建立起循环生产体系。鲍尔丁的宇宙飞船经济理论中指出人类社会的经济活动应该从以线性为特征的机械论规律,转向遵循以反馈为特征的生态学规律,在今天看来有相当的超前性,进一步引发了人们对于循环经济思想和理念更深层次的思考。
二、循环经济的概念与内涵
在1990年出版的《自然资源和环境经济学》一书中,“循环经济”是由英国环境经济学家d.pearce和r.k. turner正式提出。从字面意思上看,“循环”+“经济”是指人类在经济活动中应当遵循能量守恒转化定律,在生产、分配、交换、消费四个领域中实现闭路、循环式的流通。其深层次含义是以可持续发展思想为指导,运用生态学规律,重构人类社会经济活动,实现资源的高效循环利用。
循环经济(circular economy)一词是对物质闭循环流动型(closing material cycle)经济的简称,是物质、能量梯次和闭路循环使用为特征,以经济生态化为基础推进可持续发展一种全新的经济运行模式。其内涵表现为:在经济发展中,遵循生态学规律,将清洁生产、资源综合利用、生态设计和可持续消费等融为一体,实现废物减量化、资源化和无害化,达到经济系统和自然生态系统的物质和谐循环,维护自然生态平衡。
循环经济本身具有系统性和生态性:
(一)系统性。循环是指在一定系统内的运动过程,循环经济的系统是由人、自然资源和科学技术等要素构成的大系统。循环经济观要求人在考虑生产和消费时将自己作为这个系统的一部分来研究符合客观规律的经济原则。
(二)生态性。资源在经济活动中的循环闭环反馈式循环流动。一切物质、能源可以在不断进行的经济活动中得到梯次利用或最合理使用,资源承载的循环使生态系统平衡地发展。
循环经济明显区别于传统经济,其不同之处在于:传统经济是一种由“资源-产品-污染排放”所构成的物质单向流动的线性经济。这种经济模式对于资源的利用是粗放式的和一次性的,不可避免地造成灾难性的环境污染后果。循环经济按照自然系统的模式,组织成一个“资源产品再生资源”的物质反复循环流动的闭循环式流程,在最大程度上持久合理地利用所有的原料和能源,最低限度地降低经济活动对自然环境的影响,实现经济活动的生态化和绿色化。
当前,全球范围内的资源需求总量逐年上升,污染排放总量不断增加,资源供需矛盾明显加剧,以减少资源消耗和降低环境污染为中心的循环经济,成为各国实现可持续发展的重要战略选择。目前,我国的循环经济处于发展初期,虽然我们在保护资源的循环方面做了许多工作,却仍存在着大量的环境与资源方面的问题。在获取和使用资源引发的环境问题比发达国家更为严重情况下,在我国实施循环经济显得更为紧迫和必要。以科学发展观统领全局,将实施可持续发展战略落实到发展循环经济上来,认真贯彻十七大精神的战略方针,采取果断措施,动员全社会的力量,大力发展循环经济,使我国的社会主义市场经济沿着一个健康良性的轨道高速、稳定地发展下去,实现中国经济发展、环境保护和社会进步的“共赢”,建设资源节约、环境良好、经济优质、自主创新、社会和谐的小康社会。
参考文献
[1]王虹,循环经济思想发展与影响评述[j]北京工业大学学报,2004.04
[2]柴宝芬,循环经济的内涵及其产生背景[j]中国电力教育,2007.04
[3]齐建国,发展循环经济:背景与对策[j]中国社会发展战略,2005.06
资源型城i ji长期以来一直是我国基础能源和重要原材料的供应地,但是由于在资源开采加土过程中的落后生产土艺以及粗放式的产业发展模式,导致出现资源枯竭、环境污染以及生态破坏等一系列问题,严重制约了资源型城i ji的可持续发展。本文在分析资源型城i ji传统发展模式的弊端的基础上,创造性地提出资源型城i ji发展的新型模式,即“集约一绿色”产业链发展模式。
【关键词】
资源型城ili ;集约;绿色;产业链。
一、文献综述。
国外对于资源型城市的研究是20世纪30年代后开始的,关于资源型城市发展阶段的研究主要有:
1931年,经济学论文" target="_blank">经济学家赫泰林(Hotelling)指出资源型城镇的形成和发展对当地的资源具有特殊的依赖性,受资源储量的约束,表现出独特的发展规律。马什(Marsh)认为,从时间上看,煤炭城镇经历了两个不对称的阶段:一是早期工业化阶段,此阶段环境向新来的居民提供了物质财富,但精神财富贫乏;二是衰退阶段,此阶段环境向居民提供了精神财富,但物质财富短缺。1971年卢卡斯(R.A.Lucas)提出资源型城市发展的四个阶段理论,即:建设阶段、雇佣阶段、过渡阶段、成熟阶段。到20世纪70年代中期,布莱德伯里(Bradbury)对加拿大资源型城镇进行了深入的理论和实践研究,并对卢卡斯的单一资源型城镇生命周期的理论进行了发展,提出了下降阶段和关闭阶段,并对以前的研究持否定态度,认为应该利用资本主义社会发展的历史发展理论来解释资源型城镇的兴起,衰落及在此过程中表现出来的社会经济特点。布莱德伯里的基本论点是,资源开采部门和相关城镇是处于垂直一体化大公司的控制之下,再加上资源消耗的不稳定性和主要资本主义经济世界中价格的不稳定性,这就构成了令资源型城市处于极度脆弱状态的结构条件。美国的地质学家胡贝特(M.
K.Hubbert)将一般矿业城市生命周期分成四个阶段:预备期,成长期,成熟期,转型期。
国内对资源型城市的研究,是伴随着宏观经济与城市发展过程而进行的。鲍寿柏、胡兆量等开展了国家哲学社会科学资助项目《矿业性城市发展模式比较分析》
的研究工作。徐婷总结对比了国内外资源型城市转型的基本模式,介绍了有代表性的国外资源型城市转型模式,包括:北美、澳大利亚模式、日本模式和欧盟模式。产业转型的基本模式包括产业更新模式、产业延伸模式和复合模式。在总结国外资源型城市的成功经验的基础上,探讨了我国资源型城市转型模式的选择。
二、资源型城市传统发展模式的弊端。
“因矿而立、因矿而兴、矿竭城衰”是对资源型城市传统发展模式的形象概括。
资源型城市由于对资源的高度依赖性、资源产品开发的周期性、产业结构的单一性和城市空间布局分散等特点,在经济发展的过程中不可避免地面临一系列困境,如资源面临枯竭、环境问题严峻、社会矛盾突出和城市发展难以持续等问题。
1、资源面临枯竭。矿竭城衰是资源型城市发展中面临的首要问题。我国20世纪五六十年代建设的国有矿山中,已有2/3进入衰退期,资源逐渐枯竭,有12%左右的资源型城市所拥有可供开发的后备矿产资源已经不多,有400多座矿山将面临闭坑的威胁,390座矿城中有50座城市资源衰竭,300多万下岗职工和上千万职工家属的生活受到影响。
2、经济结构单一影响城市可持续发展。经济结构单一主要体现在产业结构单一、所有制结构单一和劳动力结构单一这三个方面。资源型城市经济的可持续发展将逐渐失去依托,从而使整个城市经济呈现出结构性危机,进而影响资源型城市经济的可持续发展。
3、社会矛盾突出。社会矛盾问题主要表现在:失业人员比重大、管理体制束缚城市发展、人才结构性矛盾三个方面。
4、生态环境破坏严重。资源型产业经济活动包括煤矿开采、铁矿与有色金属开采与加工、石油化工炼制与加工带来了一系列严重的生态与环境问题,如大气污染、固体废弃物污染、地表塌陷、水土流失以及水资源污染。
因此,资源型城市所面临的困境表明,传统的发展模式已不能满足资源型城市可持续发展的需求,探索一条适合资源型城市发展的新型模式十分必要。
三、资源型城市“集约-绿色”产业链发展模式。
“集约-绿色”产业链发展模式是在可持续发展思想的指导下,按照清洁生产的方式,对资源及其废弃物实行综合利用的生产过程,最大限度地保护资源、减少浪费、提高资源利用率,在资源型产业开发过程中努力做到低开采、高利用、低排放,实现资源-产品-再生资源-再生产品的循环式经济发展模式,从根本上解决资源型城市经济发展与环境之间的冲突,即在资源的开发阶段、加工生产阶段和回收再利用阶段开展集约开发、绿色开发和产业链深化的一种创新发展模式。其主要特征表现在:
1、探索集约化经济增长模式,改变传统的粗放型发展模式。在传统粗放型发展模式下,资源型城市由于资源枯竭,开采能力下降和开采成本提高,资源型主导产业竞争优势逐渐减弱,原有产业结构受到破坏,从而致使资源型城市经济衰退,城市竞争力下降。而“集约-绿色”产业链发展模式不只是避免“矿竭城衰”的问题,而是追求一种健康的经济增长模式,即保持经济持续快速增长的同时,还要实现黑色经济向绿色经济的转变。
2、强调资源减量循环高效利用,摆脱资源依赖。“集约-绿色”产业链发展模式必须重视绿色化生产,即培育发展起来的主导产业不仅要摆脱对资源的依赖,而且在生产的同时还要建立起循环经济技术支撑体系,保护生态环境;对于资源尚充足的资源型城市则无须刻意强调脱资源化,认为可充分有效利用现有不可再生资源,深度挖掘资源潜力,继续发挥其对经济发展的拉动作用。但是这种资源潜力的挖掘和拉动作用的发挥必须建立在资源减量循环、高效利用的基础上,利用绿色生产技术建立资源开发补偿机制,将传统粗放型开发使用模式转化为绿色集约型开发使用模式。
3、强调环境问题防患于未然,而非先污染后治理。“集约-绿色”产业链发展模式转变了“先污染后治理”的观念,真正做到了标本兼治,既对已往破坏的生态环境进行修复治理,又对生态环境可支撑人口、经济规模和容纳污染物承载力进行定性定量分析,从全方位构建起生态环境的绿色保护机制,对经济运行中可能造成的环境污染防患于未然,使生产系统本身具备了环境保护能力,实现了生态环境保护成本向生产系统的内化,形成了一种经济发展与环境保护同步开展的新型生产模式。
4、强调产业链深化发展,改变产业结构的单一性。资源型城市发展到一定阶段要进行经济转型,选择培育新的主导产业,用充满生机活力的新主导产业替代原有资源产业,带动城市经济的全面复兴。
离开主导产业转换,转型便无从谈起,所以主导产业转换是资源型城市一般经济转型必须解决的首要问题。“集约-绿色”产业链发展模式对资源型产业植入绿色活力,通过循环经济技术的应用和资源综合利用率的提高,延长资源型产业生产链,最大限度的延长资源型产业生命周期。同时新兴产业培育壮大的最终目的并非接替资源型产业,而是通过自身的绿色升级实现与资源型产业的配合,共同支撑经济发展,最终完成绿色产业体系的构建。
四、结论。
资源型城市所面临的困境表明,传统的发展模式已不能满足资源型城市可持续发展的需求,探索一条适合资源型城市发展的新型模式十分必要。“集约-绿色”产业链发展模式强调节约资源、保护环境、优化产业结构,是资源型城市可持续发展的新型模式。
【参考文献】
1、Lucas R.A.Mine Town,Mill Town, Ray Town,Life in Canadian Communities of Single Industry Toronto[M].University of Toronto Press,1971:223-247.
论文关键词:环境监测;网络辅助教学;实验教学
应用型人才是国家经济社会发展不可或缺的重要人才类型,应用型人才的培养是我国高等教育专门人才培养的主体,如何在日常教学中改革教学内容和教学形式,突出应用型人才的培养模式,是高校教师在专业课的教学中努力思索的课题。近些年来,针对“环境监测”课程教学如何与实际应用相结合,各高校进行了一系列的改革工作,包括增加综合、设计性实验的比例,开设综合性实验,对环境监测实验所用教材的建设,将环境监测实验与校园所在地区实际环境监测项目相结合,对环境监测实验的开放研究尝试,将环境监测实验课与教师科研项目相结合,从理论和实验教学整体上进行改革,与不同专业特色相结合进行创新改革等,都取得了一定的成效。
渤海大学“环境监测”课程经过十几年的建设,在课程教学体系、教学内容、教学方法和教学手段等方面形成了一套较完善的体系,具有一定的教学特色,让学生学以致用,培养学生成为环境科技应用型人才。
一、“环境监测”课程教学改革的必要性
随着东北老工业基地的振兴、辽宁“五点一线”沿海经济带的开发,环境保护、环境工程类人才越来越受到重视。振兴辽宁老工业基地的战略必须走可持续发展的道路,防止和治理环境污染是实施可持续发展的前提。如何通过“环境监测”课程的教学培养学生的创造性思维、探索未知与创新精神,适应社会对创新应用人才培养的要求,增加学生的就业竞争力,就变得非常迫切。
渤海大学地处锦州市,锦州市及其周边辽西地区是石油化工、造纸、制药、有色金属等企业集中的地区,环境污染状况比较严重,环境监测和环境污染治理任务十分艰巨。渤海大学的“环境监测”课程是在参与地方环境监测工作中逐步发展和建立起来的。
二、“环境监测”课程教学改革的内容
近些年我国环境监测事业在监测内容、监测范围、监测技术规范等方面都发生了重大变化,尤其是随着监测技术的革新、自动快速监测仪器的推广使用,“环境监测”课程的教学内容和教学方法、教学手段势必也需要进行相应的改革。及时更新教学内容,将新知识、新理论和新技术充实到教学内容中,为学生提供符合时代需要的课程体系和教学内容,才能培养适应社会需要的应用性合格人才。
1.突出教学内容的实用性
环境监测教学中教材内容更新较慢。教师在教学中对环境监测课程的教学内容进行及时地更新和调整。
(1)引入最新国家标准。由于环境科学学科的特殊性,相关监测方案的设计和监测分析方法标准在不断地更新。因此在教学中恰当地引入最新国家标准,按最新国家环境监测标准给学生讲授,使学生能尽快接受国家标准方法。
比如在讲授监测方案设计时,结合“HJ495-2009水质 采样方案设计技术规定”,根据我国环境监测工作实际需求对采样点位的布设以及采样频率和采样时间等内容进行修改和增补。
在讲授废水中污染物的测定时,2011年新修订的“水质 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法”比原来标准中增加了方法检出限,增加了微波水解的前处理方法,增加了废物处理和注意事项条款。
(2)引入最新环保案例。现在人们对环境保护的关注度较高。在教学中结合最新的环保案例进行讲解相关理论知识,使学生更容易将所学知识应用于实际。如结合核污染事件,讲解核衰变的基础知识,核污染监测的采样、测定等基础知识,让学生能了解使用仪器的测定原理和使用方法。结合血铅事件给学生讲解采样的注意事项、金属离子的检测方法等。结合尘矽病事件,给学生讲述粉尘的危害、可吸入颗粒物的监测原理和监测方法等。
(3)引入科技前沿知识。教学中及时把最新教改科研成果或学科最新发展成果融会于教学内容中来,让学生及时了解这一领域的科技前沿知识,是培养学生科研能力的一种有效的方法。如在测定化学需氧量COD时,重点讲授重铬酸钾法测定的原理和计算公式。结合实验课内容和实验操作步骤,讲解在COD测定方法中最新科研成果,针对消解方法进行的研究,利用微波消解减少消解时间,改进催化剂,利用硫酸锰替代硫酸银作催化剂等。
(4)引入现代化监测手段。在环境监测实验过程中既采用经典的国家标准方法监测,同时也采用现代化大型仪器进行监测,教会学生使用实验室新近购买的仪器。在进行废水化学需氧量测定实验时,既采用了重铬酸钾氧化法的经典国家标准分析测定方法,同时也利用实验室最新购置的COD快速测定仪进行测定,让学生既学会了容量分析的方法,同时也学会了利用光度分析测定化学需氧量的方法。
2.突出教学方法的灵活性
(1)采用理论与实践相结合的教学方法。环境监测是一门实践性很强的学科。在教学过程中采取理论与实践相结合的教学方法。在课堂教学中,运用环境监测的实际问题说明环境监测的基础知识、基本理论的应用。在实验教学中,注意运用环境监测的基本理论解决实际问题。
实验教学中采用最新的环境标准方法进行,让学生掌握最新的科学前沿内容,同时,将教师的最新成果应用于教学实践,改进实验教学内容。
(2)采用开放式教学方法。在教学中采取开放的教学方法,包括教学内容的开放和教学实验室的开放两层含义。在教学内容上,让学生参与教师科研项目,参与实验设计,使教师科研成果在教学内容中得到较好体现,使课程内容保持鲜活生命力。学生通过参与教师的实验项目和大学生创新实验,取得了一定的成就,得到了很好的锻炼。在教学实验室的使用上,从时间和形式上开放,学生能有更多的机会做实验,实际操作能力有了很大提高。
3.突出教学手段的多样性
(1)采用多媒体辅助教学方法。在教学中充分利用现代化教学手段,开展多样化教学渠道,使用多媒体教学,以期达到理想的教学效果。利用信息技术提供的大量共享资源,充分运用现代教育技术,与传统的教学手段有机地结合,使课堂信息量和教学效果双增。环境监测理论课教学全程使用多媒体技术,采用多媒体教学和传统板书教学相结合的方式,把环境监测的监测过程、监测步骤以及化学反应原理等清晰地展示给学生。同时,利用仿真课件讲授有关的实验仪器装置操作原理和操作方法、实施环境监测的实验现场,市售的最新型号仪器也以图片等方式“搬”进课堂,增加了课堂教学的直观性和生动性,提高了课堂教学效率。
(2)采用网络辅助教学方法。通过建立和完善环境监测网络课程,包括教学大纲、练习题、电子教案、教学课件、教学实验等多方面内容,学生课下可以借鉴网络课程预习和复习相关内容,并且可以通过网络和教师交流相关的内容。
4.突出考核方式的独特性
考核方式的改革主要针对环境监测实验课进行。实验课的考试采取笔试和操作考核相结合的方法。学生实验课结束后,先进行笔试考试,然后进行现场操作考核。
历史沿革
湖南省的地质勘查行业发展始于上个世纪50年代初,发展到上世纪90年代末期的时候,全省拥有从业人数3万多,将近60家地勘单位,分别隶属于湖南省地矿厅、有色湖南地勘局、湖南煤田地质局、中国石油地质局、核工业中南地勘局、武警黄金部队、建材湖南地勘总队、湖南石油化工地质队、轻工盐业勘探队和冶金长沙地调所。从管理体制上,所有这些地勘单位全部属于事业单位,由财政拨款执行对应主管部门下达的地质勘察任务。
上世纪90年代中期开始,湖南省地质勘查体制就开始酝酿改革。1995年1月,原国家地质矿产部批准成立地矿部湖南地质矿产勘查开发局,负责管理原湖南省地质矿产所属队伍。省地矿厅和湖南地勘局实行两块牌子、一套班子、两种职能、分轨运行的管理体制。
在省政府的安排下,1999年湖南省地质勘查行业进行了第一轮改革。湖南省地矿厅、有色湖南地勘局、湖南煤田地质局和核工业中南地勘局全部属地化,其中湖南省地矿厅更名为湖南省地矿局(两块牌子并存),有色湖南地勘局改名为湖南有色地勘局(归口省有色金属工业总公司管理),核工业中南地勘局改称湖南省核工业地质局,以上三个局以及湖南煤田地质局全部为省直属事业单位。
属地化以后的地矿、有色、核工业和煤田四个地勘局是湖南省省管地勘队伍,也是我省地勘队伍主要组成部分。根据2005年省国土资源厅的统计报表以及省财政厅和国土资源厅联合调查组的调查报告,湖南省共有地质勘查单位78家,其中省管四局下属的二级单位61家,人数达到41925人(其中在职职工19236人)。
现存主要问题
湖南省的地质勘查管理体制与全国的地质勘查管理体制存在相同问题,这些问题主要集中表现在以下三个方面:
所有制形式单一,产权关系不清。湖南省的地勘单位以事业型为主,这些事业型单位全部属于国家所有制。在这种单一的所有制形式下,由省局任命的经营者代表国家管理地勘单位,经营者只对上级负责,经营成果的好坏与经营者个人利益没有太直接的关系;职工的劳动、地勘单位的发展和职工个人利益没有密切的联系,导致职工不关心单位的管理,缺乏工作的主动性和积极性,从而造成地勘单位缺乏活力。
体制不顺、机制不活。湖南省的地勘单位管理体制既不是纯事业单位,也不是纯企业体制,而是一种事业向企业过渡的体制。
事企不分、事企混合。地勘单位现行的管理体制,是事业与企业之间的过渡类型,即事企混合型。地勘行业将公益性和商业性混在一起运作。其中由财政预算出钱,为矿山企业找矿、勘探,造成了矿产勘查和开发的脱节,使许多耗费巨资探明的矿产,难以开发利用,形成资金的积压;同时也加重了中央财政负担,并扭曲了矿产品成本。
理想管理体制模式的构建
怎样构建我省新的地质勘查体制?应该考虑以下几个问题:一是公益性地质工作的内涵,二是我省现有体制的实际情况,三是国内外已有的经验。
公益性地质勘查工作范围的确定。公益性的地质勘查应该负责到什么程度,公益性地质勘查的工作范围是哪些?笔者认为,应该包括以下几个方面:一是在所有矿产资源的所有权归全民所有的条件下,考虑到矿产普查的风险程度较高,一般企业难于承受,建议对所有矿业勘查而言,普查阶段划为公共管理;对于急需和紧缺矿产,可以考虑将详查甚至勘探工作划为公共管理范畴。无论对何种矿产,都必须在形成矿业权以后才取过征收资源使用补偿的方式进入市场,由企业接手进入下步的勘查和开发工作。二是基础地质调查(包括地图、地层、构造、水、地球物理、地球化学等)、矿产普查和两种资源的详查和勘探工作。
改革以后湖南省地质勘查行业管理组织结构。公益性地质工作应该由政府部门承担,而商业性地质工作则由民营资本完成,因此,公益性地质队伍和管理体制组织可以按如下结构组建。
业务上国土资源厅下辖矿产勘查处、基础地质调查处和地质环境处,它们均为行政单位。
辅助处室的设计方面,需要有两个单位负责管理公共地勘投入的产品,分别是矿权处和资料中心。根据矿业权的属性和国外的惯例,矿权处为行政管理单位,资料中心为非营利事业单位。考虑到矿权的市场运作,建议在矿权处下设立一个矿权市场运作中心,其功能相当于现在的土地产权交易中心。为了减少机构重复,建议将矿权市场运作中心和土地产权交易中心合并共同成立国土资源产权交易中心。
基础测量处统一负责公益性基础地质调查项目的计划、验收、鉴定、统计和财务管理运作,包括制定基础地质调查作业中心以及作业中心成本(费用项目和开支标准)、项目财务预算安排。以及项目执行情况的审计工作。
矿产勘查处统一负责公益性矿产勘查项目的计划、验收、鉴定、统计和财务管理运作,包括制定矿产勘查作业中心以及作业中心成本(费用项目和开支标准)、项目财务预算安排以及项目执行情况的审计工作。
地质环境调查同样属于基础地质的内容,是公益性事业。在日益重视环境保护,注重环境与经济发展的和谐统一的今天,在国土资源厅下设立单独的地质环境管理处是很有必要的。
无论是基础地质勘查处还是地质环境处都必须有专业队伍的支撑才有可能正常地开展工作,省地调队就是这样一个组织。
地质勘查体制改革的方案与实施
一是将现有四个局中的某个局或几个局分别改革成为省地调队和若干个普业性矿产勘查公司,剩下的人员和未被选中的几个局实行分流、转向、市场化,我们将这一方案称之为“转改方案”。
二是将现有的四个局完全并成为一个局,然后通过剥离和重组形成新的省地调队和若干个商业性矿产勘查公司,这一方案权且称之为“并改方案”。
三是现有的四个局分别或在自愿基础上实行企业化改造,成立若干个商业性矿产勘查公司,同时投资新组建一个省地调队,人员面向全国实现招聘,重点优先来自四个局的优秀地勘人才,这一方案可称之为“建改方案”。
四是选择性地从现有的各个地勘局中成建制抽调若干个勘探队组成省地调院,然后让这四个地勘局分别或在自愿基础上融合后实行整体化企业化改造,成立若干个商业性矿产勘查公司,这一方案可称之为“调改方案”。
1专业课程质量体系要尽力作到与教育目标相适应
任何课程体系建设都是在围绕一定的教育目标,即根据时代的发展、人才培养目标定位和教育的规律,构建一个合理、完备的知识构架;在我国,专业教育除了符合社会对环境工程类人才需求外,还要考虑课程设置与相近学科的区别办出自己的特色。同时,要符合国家教育部对普通高等院校专业课程设置大纲的基本要求。在每一门具体课程质量监控体系构建中,涉及到课程内容、师资配备、教学条件和教学方法的运用等诸多方面。为此,我们在课程教质量体系构建过程中,主要抓了以下几个方面:
1.1专业课程设置
除了按照相关文件要求组织基础课、专业基础课和专业课程模块化教学外,还应该结合近年社会就业对环境工程技术人才的需要,将《环境工程学》划分为污染环境治理工程、生态环境保护工程和人工环境构建工程三大专业;并将污染环境工程专业分解为环境管理与监测、水污染控制工程、大气污染工程、固体废物处理工程和环境物理性污染控制工程等五大类专业课程体系,并分别制定了相应的理论教学和实践教学质量规范。
1.2师资队伍建设
(1)要求课程负责人完整讲授本门课程在3轮以上,有教学组织能力,具有讲师以上职称;并要逐步形成主、副教师梯队;(2)主讲教师要具有讲师以上职称或硕士以上学位;新教师经过导师制和培训,试讲合格方能讲授课程;(3)课程组由3名以上教师组成,队伍学缘和年龄结构基本合理。
1.3教学文件制定
(1)教学大纲(含实验教学大纲)符合专业培养目标要求;(2)教材及参考资料选用国家统编教材或符合教学大纲要求的近三年正式出版教材,有配套参考资料;(3)教学计划、教案(讲稿)、多媒体课件、成绩分析、课程教学总结等。
1.4课堂教学监控
(1)授课质量:通过教学考勤记录、课室使用记录、教学督导巡查、学生调查评教等手段,在以下两个指标上得到保证:一是主讲教师校内评教均达到80分以上方为本学期考核合格;二是学生满意率在≥65%;(2)学生成绩:采用平时上课出勤、作业完成、问答及期末考试相结合的综合评定分数和学分制,从而保证了课程学习。
1.5实践教学环节
(1)实验开出率≥90%(有实验但不单独设实验的课程);(2)作业批改:符合校、院有关规定或要求;(3)实习环节:设置了大二后期的认识实习(1周)、大三假期的社会实践实习、大四前期的下厂实习(4周)和毕业前结合毕业设计或论文实验所安排的毕业实习(2周);(4)其他实践环节:有习题课、言语能力训练、设计课程,以及满足社会需要的技能考核课程等,其学时比例和内容安排符合教学计划和教学大纲要求。
1.6成绩考核检查
(1)命题质量:试题覆盖面及结构、区分度合理,有参考答案和评分标准;(2)阅卷与评分:试卷评分误差在±3分以内,且整体差错率<=评分有差错试卷份数/试卷总份数)≤1%。
1.7教学研究与改革
(1)教学研究:课程组有明确研究方向,且反映时代特征,有校级以上研究成果(含阶段性成果);(2)教学内容与方法改革:授课内容符合时代要求,授课方法能调动学生主动学习,注意培养创新能力;(3)多媒体授课:有一定数量的课时使用多媒体或其他辅助教学手段;(4)双语授课:常用术语使用外文(外语课除外)。
2专业教学质量改革要抓精品资源共享课建设
精品课程建设是高等学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分。通过修订本科教学方案,调整课程体系,同时加强课程和内容改革、教学手段教学方法改革、教材建设、教师队伍建设等,构建具有一流教师队伍,一流教学内容,一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的精品资源共享课课程。通过精品资源共享课课程的示范效应,再来带动课程整体水平的提高,形成课程建设的良性循环。根据学校的实际情况,确定精品资源共享课课程建设指导思想。学校的课程建设目标应与学校定位相适应,与特定的人才培养目标相匹配。因为不同的学校人才培养目标、办学条件、师资水平、学科发展水平以及对精品资源共享课课程的认识角度的差异,专业课程建设的指导思想也不相同。学校的课程存在着两个系统,其一是学校的课程体系构成一个大的课程系统,其中的每一门课程并非独立存在,而是相互关联相互影响的,要保证课程质量的提高,就必须要保证整个系统的高水平。对于精品课程的制作还有以下要求:(1)精品资源共享课课程建设要体现培养掌握系统的基础知识、基础理论,具有创新意识和创造能力的“高层次、高起点、高素质”本科人才的质量标准。(2)作为学校学科建设的有机组成部分,精品资源共享课课程建设要综合教师队伍建设、教材建设、课程体系和教学内容改革、教学手段和教学方法改革、教学环节的改革和建设等各方面成果,整体推进。(3)精品资源共享课课程建设要集教学名师、精品教材、教学改革成果于一体,实现优质教学资源的充分交流与共享,最大限度地提高本科课程教学的质量。
3学校管理采用“OBE”教育模式,全方位提升专业课程要素品质
学校作为教学管理的主体,加强教学手段和教学保障体系的改革,应该是采取采用“OBE”教育模式,全方位提升课程要素品质的重点。抓好以下几点:
3.1体现“以学生为本”的教学理念
在课程教师在进行课程改革时,在从学科发展的角度考虑问题的同时,能够站在学生的角度换位思考,使教师要传授给学生的知识和学生真正需要的知识二者有机结合,体现“以学生为本”的教学理念,更有利于取得好的教学效果。
3.2发挥教授在课程教研中的核心作用
鼓励教授为本科生上课,特别是以教学型为特征的普通高等学校,要形成以主讲教授为核心的高质量师资队伍。充分发挥资深老教授经验丰富、学术造诣深的有利条件,做好对中青年老师的传帮带。
3.3结合学科新发展改革教学内容和方法
重视课程的基本概念、基本理论框架和主要知识面的介绍,同时,还根据与时俱进的精神,及时、适当地介绍本学科的最新动态和前沿热点,将当前的教学改革和科研成果引入课程教学,使课程教学内容保持基础性的同时,不断提高课程内容的时代性和前沿性。学校要鼓励教师结合科研编写新教材和新教案。教材工作所取得的成绩充分显示学校在社会科学领域的雄厚实力和重大影响,很好地反映了教师的科研水平;反过来又将促进相应学科的课程建设和教学改革,为学校课程质量的整体提高奠定坚实的基础。
4教学质量要强化高等学校开放办学力度
现代开放办学是一个全新的理念,要保证高校教学质量不断提高,需要作好以下事宜:
4.1充分借鉴国外一些知名高校的教学质量保证经验
英国高校的质量保证主题包括六个方面:课程设计、教与学和评价、学生进度和成绩、学习支持、学习资源以及质量保证和提高。土耳其为高等院校建立了以ISO9000为基础的全面质量管理的质量保证体系模式,其主题包括七个方面:课程设计和结构、课程管理和操作、教与学和评估、学生支持和指导、学习资源、质量保证和提高以及学生进步和成就。美国网上课程的质量保证主题包括七个方面:课程发展、校部支持、教与学的过程、课程结构、学生支持、院系支持以及评价和评估。印度学者提出的远程教育质量保证体系的主题和美国网上课程的质量保证体系几乎完全一样,包括七个方面:课程开发、校部支持、教与学、课程结构、学生支持、院系支持以及评价和评估。这些质量保证体系应该成为我们借鉴的质量保证的主题内容。
4.2加强与国外同类大学的交流与合作
包括人员交流与项目合作、教材引进与合作以及学生培养合作等,使我们的专业教育质量与世界接轨,课程质量与世界同步。
4.3搞好校外学生实习基地建设
环境工程本来就是一门实践性很强的专业,积极开展多形式的校外实习活动,有助于学生技能与综合素质的提高。我们结合学校本科教学水平评估工作,近年来,先后落实了与茂名石化厂水处理车间、茂名热电厂、茂名市生活污水处理厂以及粤西医疗垃圾焚烧场、垃圾处理场等一批校外实习基地,保证了教学实习的开展。
4.4发挥学校服务导向功能
(1)组织到位。将学校形成一个校长亲自抓、副校长负责抓、教导处具体抓、教研组协同抓的校本教研的管理网络。(2)制度到位。学校制定各项教学常规制度、听课评课制度、师徒结对制、青年教师星级评定制、教师外出学习汇报制等,从制度上保证并激励了教师参加校本教研活动,提高活动质量;(3)人员到位。一是实施教研活动组长负责制、学校领导联系制。即各教研组的活动由组长负责,学校领导各联系一个教研组,指导并参与各个组的教研活动。二是学科指导组成员要深入课堂、研究教学,全面负责各学科的教学指导工作。
4.5激励到位
关键词:污水处理 自动控制
一:前言
城市生活污水是城市发展过程中的产物,早期的城市生活污水处理主要是通过污水收集系统排放到附近下游水体之中,利用水体的稀释以及水体自净作用来进行简单的处理,但是随着我国国民经济的迅猛发展,城市规模不断扩大,人口数目增长迅速,随之而来的是城市生活污水的水量不断加大,水质也越来越复杂,仅仅依靠稀释及水体自净作用处理过的污水已经无法满足达标排放的要求,会对下游水体产生较大的污染和影响。在这种情况下,我们就不得不采取措施加大对城市生活污水的处理力度,以改善不断恶化的水环境污染趋势。
在城市污水处理厂的管理方面,早期主要是由技术人员现场检测、调试,由于处理厂的处理构筑物较多,需要进行实时检测的项目指标多而复杂,例如:进出水pH值、进水流量、曝气池溶解氧量等等,如要对这些指标逐一实时检测,无疑会耗费大量的人力物力。随之我国工业化进程的迅速发展,自动控制系统渐渐应用到污水处理工艺过程监测过程当中,并且取得了相当好的效果,既节省了人力资源又节约了能源,有着广阔的发展前景。近年来,各地相继利用外资建设了一批城市污水处理厂,将先进的工艺及设备引进国内,在提高工艺设备技术水平的同时,控制系统和管理水平也有了很大的提高。结束了以往污水处理全部用人工或简单的电器控制的落后局面。
发达国家在二级处理普及以后投入大量资金和科研力量加强污水处理设施的监测、运行和管理,实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。美国在20世纪70年代中期开始实现污水处理厂的自动控制,目前主要污水处理厂已实现了工艺流程中主要参数的自动测试和控制。80年代以来在美国召开了两次水处理仪器和自动化的国际学术会议,会上发表的数百篇论文反映出水处理自动化已发展到实用水平[1]。与国外相比,我国污水处理自动化控制起步较晚,进入90年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统[2],但多是直接引进国外成套自控设备,国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。
二: 湛江市赤坎水质净化厂简介
本文以广东省湛江市赤坎水质净化厂为例,简要介绍了自动化控制系统在该厂污水处理工艺过程中的应用情况,并提出了尚需解决的问题。
赤坎水质净化厂是湛江市的重点工程,一期工程日处理量为5万吨/天,主要生物处理工艺采用的是“A2/O微曝气氧化沟”法。该厂的处理工艺流程如下:
该厂采用的自动化控制系统主要包括以下几个部分:中央控制室监控设备,可编程控制器(PLC)部分,检测仪表部分,避雷部分,闭路监控部分。目的在于使厂方能够及时了解和掌握污水厂处理过程的运行工况、工艺参数的变化及大小、优化各工艺流程的运行,保证出水水质,降低处理成本,节省能耗,提高运行管理水平,使污水处理厂能长期正常稳定地运行,取得最佳效益。
三: 系统控制说明
该厂主要在以下工艺过程中设置了自动控制系统:
1:在粗、细格栅前后均设置了超声波液位差计,并在现场及中央控制室电脑显示器上实时显示粗、细格栅前后液面的液位差值。根据本厂的处理水质水量设定了工艺值,当前后液位差值大于或等于该工艺值时,可以自动实现对粗、细格栅的连锁启停。
2:在进水管中安装了电磁流量计,实时测量进水流量并在现场及中央控制室电脑显示器上显示预处理进水泵站的液位值,并自动根据该液位值的高低控制三台进水提升泵的启停,使三台提升泵的运行时间基本上保持平衡,并在电脑上显示出各台提升泵的启停状态。在调节池中设置了pH计,可以测定瞬时进水pH值,以反映进水水质是否符合处理要求。进水pH值的设定要求范围是4.0~9.0,当进水pH值不在此范围内时,中控室电脑上会发出声光报警信号,并自动关闭进水闸门,以保证出水水质。
3:在氧化沟厌氧池中设置氧化还原电位(ORP)在线测定仪一台,在缺氧池及好氧池中分别设置溶解氧(DO)在线测定仪两台,在现场及中控室电脑上均可实时显示测定值,本厂的氧化沟厌氧池ORP一般在-200mv左右;缺氧池DO一般在1.0 mg/L左右;好氧池DO一般在2.0~2.5mg/L左右。当监测到的实时值不在设定值范围内时,中控室电脑上会发出声光报警信号,工作人员可据此决定鼓风机开启的台数和曝气量,在保证溶解氧在正常范围内的基础上为用户节省了能源消耗。并通过切换主机、副机的运行状态,使三台鼓风机的累计工作时间基本相等。
4:在好氧池中设置污泥浓度计两台,实施监测好氧池中的污泥浓度,当池中污泥浓度较大时,会及时减少二沉池中的污泥回流量,增加排泥;当浓度较小时时,会适当增加污泥回流量。以上控制过程均可以在中央控制室内根据监测数据进行远程控制。
5:在二沉池中设置一台泥位计,当在线监测泥位值偏高时,可自动调节刮吸泥机、排泥设备,将剩余污泥外排,防止沉淀污泥发生腐败。
6:在出水池中设置pH计、COD在线测定仪、污泥浓度计各一台,并在现场及中控室实时监测显示测定值,工作人员可随时掌握出水水质情况,并判定出水是否达标排放。赤坎水质净化厂出水要求达到国家二级标准。
四: 总体评价及存在的问题
本厂所采用的污水处理自动化控制系统借鉴了国内外先进的计算机软、硬件技术,控制理论及算法,实现了污水处理全过程自动智能控制,节省了人力资源,能够及时、准确地反映工艺过程中各个工艺参数的变化情况,并通过声光报警,数据溢出时自动暂停设备等方式提醒工作人员根据参数变化及时做出调整对策,保证整套处理过程长期稳定、高效地运行。
自动化控制应用于污水处理工艺过程,在国外已有许多成功范例和典型工程实例,近年来,我国也有许多污水处理厂借鉴国外先进技术,将自动化控制合理地应用到污水处理工艺过程当中,并且取得了良好的效果。但是在两者相结合的过程中仍然存在许多问题,现作如下总结:
1:污水处理自动控制系统中所采用的一些自动化检测设备、仪表、阀门的功能和精度目前还很不完善,在实际应用中达不到预期的效果,误差很大,因此,如果单纯依靠这些检测设备来判断污水处理情况并实施自动控制,往往很难达到处理水质达标排放和节约能源的目的。
2:虽然许多污水处理厂采用ORP、DO、pH值作为参数来控制出水水质,调节曝气量,但是当控制器无法找到ORP特征点时,污水处理系统仍然会按照时间来控制整个处理过程。
3:污水水质的监测与控制存在滞后问题,例如根据好氧池中的DO来控制鼓风机的曝气风量,由于生化处理系统本身是处于动态平衡当中的,操作人员通过在线实时监测发现DO偏低(或偏高),并通过调节鼓风机叶轮转速来实现增加(或减少)曝气量,在此过程中,DO值监测与鼓风机风量调节之间的滞后可能会导致鼓风机无法准确地根据好氧池中实际溶解氧的浓度来提供曝气量,难以真正达到节能的目的。
4:仪器设备维护难度大。例如pH计、污泥浓度计、泥位计等仪器均有严格的使用维护要求,包括接触探头的定期清洗、标定,设备损耗维修等等,并且现阶段我国污水处理厂大都采用是进口设备仪器,价格昂贵,这也在一定程度上增加了污水处理厂的投资费用。
五: 结语
现今我国污水处理厂多是采用国外进口设备与控制系统,价格高,维护困难。并且目前我国国产的在线分析测定仪器设备还不能达到精度要求,因此,进行我国自主研发设计制造自动化控制系统,并提高仪器设备的测量精度和质量,降低维护费用,是我们现阶段以及今后污水处理厂自动化控制系统发展的主要方向。
参考文献
摘要:
地下水系统是包含地质环境、地下水动力、地下水化学等子集的综合系统,早在2000年前的古罗马时代,人们就已应用水文地球化学方法开展地下水的水化学特征、地下水补给、径流与排泄等研究。近现代同位素技术的发展,为开展地下水补给和可更新性、追踪地下水污染等方面的研究,提供了极大帮助。研究者通过分析地下水样品的水文地球化学指标,如K+、Ca2+、Na+、Mg2+等离子,结合δ18O、δD、δ37Cl、δ81Br等稳定同位素指标,在地下水径流特征分析、水岩相互作用过程、地下水咸化、地下水资源管理以及地下水水质问题等研究方面取得了大量成果。本文概述了国内外近年来应用水文地球化学与同位素结合的手段进行地下水系统研究取得的成果及进展,着重回顾了在地下水咸化、地下水硝酸盐及微量有机污染以及地下水资源管理研究中的应用成果。文末讨论了应用水文地球化学与同位素结合的手段研究地下水系统的基本方法,探讨了开展地下水质质量评价与地下水资源管理的科学方法,展望了水文地球化学与同位素方法在地下水有机污染调查研究中的应用前景,认为该方法可以为地下水中新型及持久性有机污染物的来源及污染特征研究提供重要支撑。
关键词:
水文地球化学;同位素;地下水;硝酸盐;微量有机污染物
自从古罗马哲学家老普利尼记录第一条水文地球化学规则以来———流水呈现出与它所经过的岩石相似的性质———科学家和哲学家对水文地球化学的运用已经历了2000余年。早期的水文地质研究倾向于水岩相互作用、径流走向、水文地球化学循环特征等方面,现代水文地球化学更注重应用于水资源管理及水污特征染等的研究。上世纪60、70年代,随着工业化进程加剧,水资源短缺与水质恶化问题凸显,水文地球化学在地下水污染及相关问题研究中的作用更为重要。与此同时,元素的检测仪器从原子吸收光谱(AAS)发展到电感耦合等离子体发射光谱仪再到电感耦合等离子体质谱,多元素同步检测以及含量在μg/L水平以下微量元素的检测技术取得突破,水文地球化学的应用得以扩展到酸雨、孔隙水等微小体积样品分析领域。对水资源评价和水质分析做出重要贡献的另一工具———稳定同位素技术在这段时期也得到快速发展。1961年,Craig在《科学》杂志上发表了经典文章“isotopicvariationsinmeteoricwaters”(全球降水的同位素组成差异),标志着同位素手段在自然水体中的系统应用开始。历经50余年的发展,同位素手段已与水文地球化学分析手段紧密的融合在一起,在建立地下水循环过程概念模型、了解水质演化、判断地下水补给水源以及地下水溶质的溯源等方面发挥着重要的作用。众所周知,地下水资源是干旱、半干旱地区工业、农业和生活用水的重要来源。例如在西班牙,地下水提供了全国总用水量的1/5,并灌溉了全国1/3以上的农田。我国首都北京市同样处于温带半干旱半湿润地带,水资源天然禀赋不足,全市2/3以上的供水量来自地下水资源?。自20世纪70年代以来,北京因地表水的减少和地下水开采量增加,地下水逐年亏损。超量开采地下水造成水位下降,形成水位降落漏斗,产生地面沉降、水质污染等问题?。为缓解紧张的用水形势,保障城市供水,很多地区利用再生水进行农田灌溉。但目前多数城市工业废水和城市生活污水排放量大幅增加,污水处理设施能力明显不足,再生水灌溉严重威胁到地下水水质安全。在沿海地区,地下水超采还会引发海水入侵,导致地下水咸化、地下水水质退化等问题。面临日益严峻的地下水资源短缺及地下水水质恶化等问题,人们迫切的需要在地下水水质状况、污染状况、污染物来源、迁移及归趋、水资源管理等等方面展开深入细致的研究。水文地球化学特征与同位素特征分析相结合的研究方法,已成为广大研究者用于研究地下水资源管理及污染物来源及迁移转化的重要手段。本文将就水文地球化学与环境同位素分析手段在地下水资源与水质评价研究中的应用现状与成果做一回顾,着重概述水文地球化学与环境同位素分析手段在地下水补给来源、地下水咸化过程、地下水污染及地下水资源管理研究中的应用。并在此基础上讨论应用水文地球化学与同位素方法研究地下水系统的基本方法,探讨开展地下水质质量评价与地下水资源管理工作的科学方法,展望今后水文地球化学与环境同位素分析方法的应用空间及有关发展趋势。
1地下水的补给与演化
水文地球化学与同位素分析手段是描述地下水补给来源与揭示地下水演化规律的有效研究方法,被广泛应用于多个地区地下水系统的研究中。研究者将地下水样品中的δD、δ18O值与当地大气降水线比较,如果二者拟合程度好,则说明研究区地下水主要源自大气降水的入渗补给。DongJiannanetal.(2014)研究了我国四川省广元市的地下水来源与演化,将研究区地下水的δD、δ18O值投影到西南地区δD-δ18O值关系图上,发现均落在降水线附近,如图1所示,即认为该区地下水主要来源于大气降水补给。ZhaiYuanzhengetal.(2011)比较了北京市平原区地下水与北京地区大气降水中的δD-δ18O关系,发现地下水中的δD、δ18O平均值明显低于大气降水中的δD、δ18O值,地下水中的δD-δ18O线性斜率亦小于大气降水线。据此,作者得出该区域地下水主要来源于大气降水的入渗补给,并认为地下水在补给过程中经历了不同程度的蒸发作用影响。Chenetal.(2014)在地下水系统的研究中,除分析D和18O同位素外,还增加了37Cl和81Br的指标,用于更为准确的判断地下水的补给来源,以及揭示地下水形成初期所经历的地球化学演化过程。δ37Cl和δ81Br同位素组成的变化可对一些物理过程如蒸发、稀释、离子交换等起到指示作用,蒸发作用使样品中δ37Cl和δ81Br值升高,而海水稀释则使δ37Cl和δ81Br值降低,其中δ81Br的变化幅度更为显著。通过分析中国北方某地区地下水中δ37Cl-δ81Br相互关系以及δ37Cl和δ81Br与TDS之间的关系,Chenetal.(2014)准确区分了经历蒸发作用与海水稀释的两个地下水演化系统,如图2所示。图中可见,冀中地下水系统经历的蒸发作用明显,而黄骅地下水系统则主要经历了海水的稀释作用。
2地下水咸化
海滨地区地下水超采引发海水入侵灾害造成地下水咸化,在干旱半干旱地区尤为严重。在葡萄牙的大西洋海岸,从北部的Aveiro到南部的Algarve,都发生了因超采引起的地下水咸化灾害,并逐步向内陆延伸。我国环渤海地区由于淡水资源匮乏,地下淡水资源是居民饮用水及工农业用水的重要组成部分,地下水连年超采,引发严重的海水入侵,已经破坏了部分滨海水源地。除海水入侵以外,地下水的咸化还归因于其他过程,如蒸发浓缩过程、污水回灌、古咸水补给、表层水盐分溶解与渗滤以及水岩相互作用使矿物溶解等。很多地区地下水咸化往往是上述几个因素共同作用的结果,要区分地下水咸化的来源及主要作用过程,将是一个非常复杂的难题。环境同位素的组成特征是识别海水入侵及其他地下水咸化过程的重要工具。当地下水咸化主要是由海水入侵引起时,地下水的同位素组成(δ18O和δD)呈现出与海水一致的变化。而地下水发生盐分矿物溶解、或表层盐水渗滤导致地下水盐度增高时,地下水的δ18O和δD同位素组成则并不会发生变化(图3)。结合Ca2+、Mg2+、总溶解性固体等水化学特征,就可以区分地下水咸化的不同来源。图3不同咸化过程地下水同位素组成与盐度变化关系Fig.3δ18Ovssalinity:changeinisotopiccompositionofwater,ascribedtodifferentsalinizationprocessesCaryetal.(2015)通过分析地下水中溶解氧、电导率、总溶解性固体(TDS)以及Ca2+、Mg2+等多种离子含量,结合δ2H,δ18O,δ87Sr和δ11B等多元素同位素组成,探讨了巴西东北部重要沿海城市Recife地区地下水咸化的来源与主要过程。浅层地下水中δD和δ18O同位素分析表明咸化是由古海水汇入以及浅层地下水蒸发浓缩造成的,深层地下水中Na、B、Ca、Sr等水文地球化学特征显示有明显的咸水引入,并发生相应的离子交换。YangJilongetal.(2012)、Xueetal.(2000)通过水文地球化学与环境同位素结合分析,对我国滨海地区地下水海水入侵程度、盐分来源以及入侵机理进行了研究。研究者以大连大魏家水源地为研究对象,对地下水δD和δ18O同位素的组成进行了分析,结合Cl-浓度分布,作者认为研究区除海水入侵淡水含水层增加了地下水中的盐分外,浅层地下水的蒸发也对地下水中盐分的累积起到了重要作用。根据不同水体中δ34S-δO4、δ13C-HCO3等同位素特征,结合水化学成分(如SO42-、Cl-)分析认为,研究区微咸水和咸水并不是地下水淡水和海水机械混合而成,而是在混合作用基础上还发生了如石膏、碳酸盐岩的溶解和沉淀等地球化学作用。通过对环境稳定同位素(δ2H、δ18O和δ13C)和放射性同位素(3H和14C)进行分析,结合地球化学数据,Carreiraetal.(2014)识别出葡萄牙内陆地区地下水咸化的主要来源包括:海水入侵、深层盐水稀释、以及浅层灌溉水的蒸发。研究区大部分地下水的δD、δ18O值均位于全球降水线上或在附近,说明当地地下水主要来自降水补给。在近海地区,地下水Cl-浓度升高,电导率升高,体现出与海水混合、盐分溶解的影响。利用放射性C同位素、环境稳定同位素和水文地球化学资料,便可从多种途径解释地下水盐分升高的来源,甚至区分古海洋水和现代海水的入侵比例。而近代人为活动如对地下水超采、采用污水灌溉等,已成为仅次于海水入侵引发地下水盐化、地下水水质退化的过程。采用Cl离子与δ18O的关系作为指示地下水蒸发浓缩程度的一个经典常用指标,可以指示污水回灌引起的盐分变化。
3地下水污染
自古代以来地下水水质就与人类活动息息相关,随着近现代工业化不断发展,人类对地下水资源需求量增大,地下水位不断下降,取水井深不断增加,地下水污染逐步显现(图4)。其中,农业面源污染、城市生活污水及工业固体废物处置是造成地下水有机与无机污染的主要人为活动(Edmunds,2009),也是目前研究者重点关注的研究领域。近50年来,为了应对人口增长对粮食的需求,以地下水灌溉为前提的农业生产活动,如印度等国家为提高粮食产量提出的“绿色革命”,造成了地下水位的持续严重下降(Perrinetal.,2011)。在我国,单位耕地面积化肥及农药用量分别为世界平均水平的2.8倍和3倍,大量化肥和农药通过土壤渗透等方式污染地下水;部分地区长期利用污水灌溉,对农田及地下水环境构成危害,农业区地下水氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮超标和有机污染日益严重?。人口急剧增长和城市规模扩大使生活污水的排放量不断增加,而废污水处理设施建设相对滞后,大量废污水未经处理或者未处理完全即排放到环境中,成为地下水污染的重灾区?。我国大部分农村地区的生活垃圾仍处在随意丢弃的阶段,城市地区多处非正规垃圾填埋场几乎没有防渗措施,垃圾渗滤液严重威胁地下水环境安全。工业固体废物的不当处置会造成渗漏污染地下水,石油化工行业勘探、开采及生产等活动显著影响地下水水质,工业企业通过渗井、渗坑和裂隙排放、倾倒工业废水,造成地下水污染。当前,我国相当部分地下水面临严重污染,部分地区地下水污染程度仍在不断加重?。当前及未来形势下,人类需要识别地下水污染的来源,追踪地下水污染物的迁移转化行为,了解地下水污染物的消减机制,为地下水资源的再生及可持续利用提供支持。
3.1硝酸盐污染
硝酸盐是地下水中最为普遍的一类污染,主要与农业上施用氮肥等活动、垃圾集中处理、工业废水排放、动物养殖等活动相关。不同来源的硝酸盐显示出不同的N、O同位素比值特征。因此,通过分析地下水中硝酸盐的δ15N与δ18O值,可以判断地下水中硝酸盐污染的主要来源。结合水文地球化学数据,还可对硝酸盐污染物的生物地球化学转化过程进行评价。研究资料显示,工业化肥的δ15N-NO3一般在-9.2‰~+14.5‰之间,而动物粪肥的δ15N-NO3一般在10‰~20‰之间,且δ18O-NO3普遍低于15‰。Matitatos(2016)分析了希腊中部Asopos盆地24孔井水中硝酸盐的同位素,结果表明,δ15N-NO3位于-9.2‰~+14.5‰之间,平均5.4±1.2‰(n=24);δ18O-NO3位于-2.6‰~+13.8‰之间,平均2.5±1.5‰(n=24)。结合十项水文地球化学指标的分析(电导率,Mg2+,Cl-,SO2-4,NO-3,TotalOrganicCarbon,K+,As,SiO2andZn),Matitatos(2016)推断Asopos盆地研究区地下水硝酸盐污染主要来自城市和工业废污水。地下水硝酸盐的生物地球化学转化过程,包括硝化作用与反硝化作用,从N、O的同位素比值变化上有所反映。好氧条件下的硝化过程中,14N发生富集而15N贫化,δ18O-NO3值介于<-5‰到+15‰之间。厌氧条件下,NH4+迅速完成硝化反应,生成富集15N的硝酸盐产物。地下水硝酸盐的硝化速率受含水层岩石组成的影响,水稻田的灌溉补给和反硝化作用可显著降低地下水硝酸盐浓度(Chaeetal.,2009)。
3.2硫酸盐污染
地下水中NO3-富集,会促进沉积岩含水层中的硫铁矿发生氧化,进而使地下水硫酸盐浓度升高。硫酸盐是地下水中普遍存在的一类化合物,来源于多种人为源和自然源,包括土壤施用的农业化学品淋滤、酸雨、石灰岩含水层中硫化铁矿物的氧化与溶解等。饮用水中硫酸盐含量过高,还会影响到水的硬度和口感。不同来源的硫酸盐δ34S和δ18O值表现不同,硫铁矿氧化生成的硫酸盐化合物具有δ34S和δ18O极度贫化的特征,而未遭受人为污染的深层水显示出与前工业化时代降水一致的δ34S富集的特征。在区域尺度上多个含水层交界的地下水系统中,研究者利用硫酸盐的δ34S和δ18O同位素指标作为硫酸盐的物理过程和生物地球化学过程的指示物。为探究地下水中硫酸盐的人为源与自然源(硫铁矿氧化)组成关系,Moncaster等(2000)通过一个简单的二维模型模拟了理想状态下石灰岩含水层中硫酸盐的不同来源关系(式1)。假设在这个理想系统中,硫酸盐无转化无沉淀,则:Cg·δ34S(SO4)g=Ca·δ34S(SO4)a+Cp·δ34S(SO4)p,(1)其中,C:浓度;δ34S(SO4):硫酸盐S同位素组成;g:地下水总硫酸盐;a:人为源硫酸盐;p:硫铁矿氧化硫酸盐;由于:Cg=Ca+Cp,则:δ34S(SO4)g=(n)(δ34S(SO4)a)+(1-n)(δ34S(SO4)p),其中,n=人为源硫酸盐的比例。利用上述模型,Moncaster等(2000)计算得到在LincolnshireLimestone含水层地下水约有66%~88%的硫酸盐来自人为源(图5),印证了当地浅层地下水主要是遭受污染的现代水的说法。
3.3微量有机污染
在我国,地下水有机污染研究起步较晚,但已在一些地区发生了严重的地下水有机污染事件,持续发展的高灵敏度和高选择性分析测试技术使得地下水中的新型微量污染物得以不断被检出。当前,各类化学品通过工业废水、矿山等点源污染和土地施用化肥、农药等面源污染进入到地下水中,地下水的有机污染已引起越来越多的关注。地下水污染研究已从无机污染转向有机污染,微量有机污染上升为地下水环境保护领域的首要问题。研究普遍认为,地下水中的有机污染与畜牧养殖、农业化肥与农药使用等人类活动相关。进入到地下水中的污染物在下渗过程中会通过土壤吸附、生物降解、稀释等自然作用消减,但一些污染物也有可能在地下水中富集,或生成更顽固的中间产物。此外,污水处理厂排放的废水及地下水污水回灌也给地下水系统带来大量有机污染。相较城市建设的进程,很多污水处理设施的建设明显落后,部分未达标处理的废污水排入地下水,造成地下水有机污染加重。图6总结了地下水中有机污染的主要来源与迁移途径。可以看到,地下水系统面临来自人类活动的多重污染。地下水中的微量有机污染物的含量及迁移转化等行为,与化合物的水溶解度S、辛醇-水分配系数logKow、有机碳-水分配系数logKoc等物理化学特征密切相关。水溶解度高、logKow高的化合物倾向在地下水中富集,如2环、3环和4环多环芳烃(logKow<5)相较5环和6环(logKow>6)多环芳烃在地下水中的检出率明显较高。此外,含水层的地质条件、水文地球化学特征也是影响地下水中微量有机污染物富集的关键因素。非承压含水层及地下水滞留时间短的含水层,如卡斯特含水层和浅层冲击含水层,通常微量有机污染物的含量较高。硝酸盐、硫酸盐是地下水人为污染的重要指标,人为活动的影响较多的地方大部分显示出地下水中NO3-、SO42-离子浓度较高的特征,NO3-、SO42-离子浓度结合δ15N-NO3、δ18O-NO3和δ34S-SO4、δ18O-SO4同位素特征分析,可进一步识别出地下水中不同有机污染物的来源及贡献。应用水文地球化学分析与稳定同位素特征相结合的手段,探寻地下水有机污染物的来源及转化,在有工厂污水排放、畜禽养殖、污水回灌等多种人类活动混合的复杂区域,显得更为有效。GuoHuamingetal.(2001)选择我国南阳油田作为研究区,根据近似地下水流线方向地下水中总油质量浓度和水化学分析结果,发现有机物污染严重的地方地下水总油质量浓度就高。由于硫酸盐与总油质量浓度之间的变化关系明显,作者认为硫酸盐可作为地下水有机污染的地球化学标志物。Estevezetal.(2016)对位于西班牙某高尔夫球场地下水中的微量有机污染物进行了分析,包括一些优先控制的微量有机污染物(多环芳烃、有机氯农药等)以及典型新型持久性有机污染物(药物)的含量情况,同时分析了地下水中δ15N-NO3、δ18O-NO3和δ34S-SO4、δ18O-SO4同位素。作者发现污染物的含量与地下水的水文地质条件、稳定同位素特征之间均存在明显的相关关系。位于补给区域的井水中污染物含量以及δ15N-NO3同位素指标均处于较低水平;而用于灌溉的再生水中的硝酸盐、六氯苯、毒死蜱等有机污染物浓度δ15N-NO3、δ34S-SO4同位素明显较高。因此,在研究地下水中的有机污染物时,可以根据研究区的水文地质特征及稳定同位素特征选择适合的监测井。Sassineetal.(2015)首次使用三嗪类农药(阿特拉津、西玛津及其降解产物)作为农业活动污染的指示物,结合Na+、K+、Cl-、NO32-等水文地球化学指标,及δ18O、δD、87Sr/86Sr等同位素特征分析,对法国某地浅层冲击含水层的补给水源进行了识别。经主成分分析证实,这种多参数研究手段可以应用于较大尺度上地下水补给的来源以及地下水质量的管理研究。
4地下水资源管理
位于多个地区交界的含水层地下水资源管理需要精确而又详细的含水层边界与补给水源资料,对于地热资源这种十分宝贵的综合性矿产资源尤其如此。Pannonian盆地是欧洲最大的内陆盆地,横跨匈牙利、罗马尼亚、塞尔维亚等八个国家和地区,随着各国对地下水资源的需求不断加大,建立一个共同的地下水与地热资源的管理方案十分必要。借助于Cl-、NO3-、NO2-、SO42-等离子及元素分析,以及δ18O、δ2H和3H、14C同位素分析,Szocsetal.(2013)尝试对斯洛文尼亚东北-匈牙利西南部的跨界含水层进行描述。作者发现在斯洛文尼亚与匈牙利之间的地热资源确实存在跨界传输,两侧的地下水均为Na-HCO3型、中度矿化,补给水源均来自大气降水,地下水从斯洛文尼亚流向匈牙利方向。在Lendava-Szolnok附近的含水层地下水类型虽然接近,却相对破碎且没有传输关系(图7)。通过14C测年监测,斯洛文尼亚一侧的地下水存在年代更古老的水源补给。作者认为地下水的地球化学组分变化可以提示补给路径与水源的变化,δ18O、δ2H、δ13C等同位素的监测可以帮助获知地热资源的传输机制,这些信息对于地下水资源的适度开采和科学管理十分重要。在澳大利亚的LatrobeValley,煤矿开采、页岩气开采、农业活动、居民生活用水等对地下水资源需求巨大,近30年来地下水位下降严重。为探讨含水层之间的水力联系以及了解地下水滞留时间,评价LatrobeValley地区地下水资源的可持续性,Hofmannetal.(2013)分析了地下水中的水文地球化学指标,包括Ca2+、K+、Mg2+、Cl-等,以及稳定同位素信息,δ18O、δ2H等,采用3H、14C同位素测定地下水的年龄,建立了地下水在不同含水层之间运移与交换的概念模型。研究区煤矿和页岩气开采使地下水流向发生了改变,不同含水层之间的主要离子、稳定同位素特征、87Sr/86Sr等特征均比较接近,但14C的分布不一致,说明各含水层在水平和垂向上都发生了混合,不可再生的古地下水向第三纪到第四纪含水层作出了补给。为保障当地地下水资源的再生能力和可持续利用,必须对煤矿和页岩气开采采取规范和限制措施。同样,Warneretal.(2013)研究了美国Fayetteville地区非常规天然气开采对地下水资源的影响,利用多个地球化学指标、CH4及其C同位素δ13C-CH4,以及其他多种同位素特征的分析结果,并未得到浅层地下水质量退化与天然气开采存在相关关系的结论。上述研究结果有助于解决竞争性用水的问题,为区域性地下水资源管理提供支持,而这样的结论单纯通过地下水位分析是不能得到的。
5讨论
5.1地下水水质评价
地下水资源作为干旱半干旱地区人们生活、生产活动的主要水源,在水质和水量上都受到来自人口增长和气候变化的威胁。随着人口增长及粮食产量提高,地下水资源的需求量不断增加,多个地区地下水超采严重,地下水位持续下降。各类工业废水、矿山开采产生的固体废物以及油气开采等活动中的大量深井,不但使各类有机和无机污染物源源不断的进入地下水,还从水文地质环境上改变了地下水的流向及汇流路径,地下水水质退化趋势明显。应用水文地球化学方法与环境同位素方法结合研究地下水系统,不仅可以识别地下水的水化学特征、水化学成分及水质的演化过程,还可以追溯污染物的来源,区分自然源和人为源的特征,描绘跨界含水层间的源汇关系,为地下水资源的合理开发和利用提供科学依据。当前,地下水水质评价仍以硝酸盐、铁、锰等无机指标为主,我国至今仍沿用的《地下水质量标准GB/T14848-93》,由原国家环保总局于1994年,地下水质量评价体系共包含39项指标,其中的微量有机污染物指标仅有六六六和滴滴涕2项。然而地下水的有机污染一直存在,且随着工业化发展有不断加重的趋势。日益先进的检测技术使得更多微量有机污染物被检出,地下水微量有机污染的研究进入蓬勃发展的阶段。2005年,国土资源部启动全国地下水污染调查评价工作,地下水微量有机污染物调查指标大幅增加至39项,包括卤代烃15项,氯代苯5项,单环芳烃8项,有机氯农药11项,其中检出36项。随着城市化进程的加快,工业污染和农业污染大幅增加,大量未被列入地下水质量监控的新型微量有机污染物进入到地下水环境中,对生态环境和人体健康造成潜在威胁。今后,水文地球化学与同位素相结合的分析手段将在地下水中微量有机污染物的来源、迁移和转化研究中发挥重要作用,为完善地下水质量评价体系提供支撑。此外,污染物在进入到地下水环境的过程中会经历物理、化学、生物等过程,发生吸附、稀释、降解及转化,一部分生成更为顽固的中间产物。目前,对地下水微量有机污染的中间产物的研究还未展开,在今后应考虑加大研究力度。
5.2地下水资源管理
地下水资源管理是在充分了解地下水资源和开发利用状况及动态的前提下,运用行政、法律、经济、技术等手段,对地下水开发、利用和保护实施组织、协调、监督,实现地下水资源可持续利用和生态环境的有效保护(WenDongguang,2002)。水文地球化学方法在了解地下水的水化学特征、查明地下水的补给、径流与排泄以及阐明地下水成因及资源的性质上卓有成效,环境同位素技术在研究地下水补给和可更新性、追踪地下水的污染方面,是当前国内外较为新颖的方法之一。将水文地球化学方法与同位素方法结合,研究者能够把大气水-地表水-地下水视为统一的“系统”,进而定量研究其转化关系,为地下水资源管理提供科学支撑。目前许多国家已将水文地球化学方法与同位素方法列为地下水资源调查中的常规方法。水文地球化学指标除了测定地下水中常规的离子,即K+、Ca2+、Na+、Mg2+、HCO3-、Cl-、NO3-、SO42-及总溶解固体TDS等外,还包括Fe2+、Mn2+、F-、CO32-等离子,根据含水层情况而定。同位素指标方面,应用氢氧稳定同位素确定地下水的起源与形成条件,应用氘、14C测定地下水年龄,追踪地下水运动,确定含水层参数,应用34S研究地下水中硫酸盐的来源,分析地下水的迁移过程,应用11B/10B研究卤水成因等方面都有重要进展。地下水资源的保护目标,不仅包括水质,使其不受人类社会经济活动的污染,还要保护水量的可持续利用。新时期的地下水资源保护应把提高地下水资源保障能力、改善人民群众的饮水质量和生存环境质量、保护生态、减轻或避免地下水不合理利用产生的地质灾害等放在重要位置,实现从重开发、轻保护到保护与开发利用并重的战略转变,加强水源保护,减少人为水灾,促进人水和谐。
6结论
地下水资源是人类十分宝贵的战略资源,地下水资源的更新和可持续利用是关系到国计民生的重大问题。为科学解决这一问题,必须要加强对地下水系统特征的认识。从国内外现有研究成果来看,水文地球化学方法结合同位素方法是认识地下水资源属性、划分地下水系统的有效方法。大量研究工作表明,人类活动已成为控制某些地区地下水环境演化的主导力量,地下水的水质及水资源量都与人类的活动强度直接相关。地下水污染研究已从无机污染转向有机污染,微量有机污染上升为地下水环境保护领域的首要问题。应用水文地球化学方法与同位素方法结合,能够准确地描述描述地下水系统中各类污染物的来源、径流及排泄,能够科学地认识地球系统的自然行为与人类扰动的影响,在更广阔的视野和可持续发展的战略思想上去发展水文地质学科。
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