生物燃料論文范文

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關鍵詞：生物質燃料 發展現狀 致密成型

中圖分類號：TS64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（c）-0253-02

中國擁有豐富的生物制能源.據估計每年產生的可供開發的各種生物制資源達6.56億噸標準煤。[8]居世界能源消費總量第四位的生物質能源具有可再生性，存量豐富，可代替化石燃料，易長期儲存，含硫量低，灰分小，二氧化碳排放接近于零的特點。其供應安全可靠。

生物質致密成型技術是用機械加壓方法，將原來分散沒有一定形狀、密度低的生物質原料壓制成具有一定形狀密度較高的各種固體成型燃料的過程。研究說明，生物質成型燃料加工設備的性能好否，直接與生物質原料的壓縮特性如壓縮力、壓縮密度、壓縮量，一次粉碎的粒度，成型燃料的密度、生產率、能耗等因素有關。

1 成型原理

生物質原料由纖維構成，被粉碎后的生物質原料質地松散，受一定外部壓力后，顆粒經歷位置重新排列、顆粒機械變形和塑性流變等階段。開始時壓力較小，一部分粒子進入粒子間的空隙內，粒子間的相互位置不斷改變，當粒子間所有較大空隙都被能進入的粒子占據后，再增加壓力，只能靠粒子本身變形去充填其周圍的空隙。這時粒子在垂直于最大主應力平面上被延展，當粒子被延展到與相鄰的兩個粒子相互接觸時，再增加壓力，粒子就會相互結合。原來分散粒子被壓縮成型，其體積大幅度減小，密度顯著增大。因非彈性或粘彈性的纖維分子之間的相互纏繞和咬合，外部壓力解除后不恢復原來的結構形狀。

2 含水量研究

林維紀等的實驗研究表明，木質素含量因原料不同有所差異，但生物質致密成型的適宜含水量則近似相同。

樊峰鳴[9]以玉米秸稈、大豆秸稈為原料，采用改進型生物質秸稈成型機，就大粒徑秸稈粒度、含水率等對成型密度、抗水性影響因素進行了研究.結果發現，原料含水率在8%～15%時均很容易壓縮成型，在12%左右成型效果最好。[1]

回彩娟[2]以鋸末和小刨花為原料，認為鋸末和小刨花含水率在15%左右得到的壓塊密度最大，成型效果最好，常溫高壓致密成型允許原料最大含水率為22%左右，原料經室內自然風干后達到的含水率可達成型加工要求且成型效果較好。

李美華[10]以鋸末和小刨花為原料，在主缸壓力不同的情況下，對多個含水率原料進行致密成型試驗，認為在生物質致成型時，使含水率最好控制在5%～15%左右，最高不超過20%，此種狀態下成型率，壓塊密度，成型效率，表面光潔度等指標均較為理想。

郭康權，趙東[11]等曾做過相應模型，解釋含水量對成型的影響，當含水率過低時，粒子沒有充分延展，與四周粒子結合不緊密，不達到成型條件，當含水率過高時，粒子在垂直于最大的主應力方向上充分延展，粒子間能夠嚙合但由于原料中水分過多，被擠出后分布于粒子層之間，使層間不能緊密貼合，也不成型。

張百良[9]等認為，熱壓成型中含水量過高會影響熱量傳遞，并增大物料與模子的摩擦力，在高溫時由于蒸汽量大，會發生氣堵或放炮現象；含水量過低會影響木質素的軟化點，原料內摩擦和抗壓強度增加，造成壓縮能消耗。

P.D.Grover，S.K.Mishra，J.S.Clancy[13]等認為活塞擠壓的物質含水率在10%～15%左右，螺栓擠壓的物質含水率在8%～9%左右為宜。Arun.K.Tripathi；P.V.R.Iyer；TaraChandraKandpal[14]等認為物質含水率在10%～15%經濟效益較好，因為過小的水分磨壓困難，能量消耗大。

Wamukonya等研究表明，當壓力不變且含水量在要求范圍時，隨著含水量升高，壓縮密度可達到最大值。松弛密度一定時，隨含水量升高所需壓力變大，最大壓力值正好對應著含水量上限。在建立的恒定壓力下松弛密度與含水量的指數關系式中，認為壓塊的松弛密度隨含水量升高以指數級下降。

目前國內外文獻來看，研究生物質壓縮含水量范圍還存在較大的差別，這是因壓縮方式、成型模具、成型手段、生物質原料處理方式有較大差異，如活塞沖壓比螺旋擠壓對含水量要求范圍寬，原料顆粒度的大小也是影響壓縮成型的重要因素。

3 成型壓力研究

成型壓力是植物材料壓縮成型最基本的成型條件。只有施加足夠的壓力，原材料才能被壓縮。試驗說明：當壓力較小時，密度隨壓力增大而增大的幅度較大，當壓力增加到一定值以后，成型物密度的增加就變得緩慢。

刺槐枝粉碎后，主油缸壓力在10～60 MPa之間。在壓力較低時（10～20 MPa）壓塊密度隨成型壓力的增大以較大的幅度增大，壓力大于20 MPa條件下，壓塊密度隨成型壓力增大變化趨于穩定，壓縮前后體積比分布在5.16～5.97之間。四倍體刺槐枝韌性好，纖維量高，在較小壓力下壓致成型塊也很堅實。[8]

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[關鍵詞] 生物質燃料 綜合應用技術 新進展

[中圖分類號] TK6 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650（2016）10-0206-01

引言

黨的十報告中提出了關于提高能源使用效率的問題，即要支持新能源的開發，提高可再生能源的利用率。至此，河南駐馬店市農業大區對生物質燃料的綜合應用技術得到了高度重視。生物質能作為碳源具有可再生性，可以轉化為固態燃料、液態燃料、氣態燃料。

1 固體生物質燃料的綜合應用技術

制備固體生物質燃料所采用的技術是固化成型技術，即將品位相對較低的生物質轉化為品位相對較高的生物質燃料，而且由于燃料已經固化成型的，所以方便與存儲和運輸，在燃料的利用上也非常便利。固體生物質燃料的資料來源于農業和林業生產中所產生的玉米芯、秸稈等等各種廢棄物。

1.1 固體生物質燃料的成型技術

首先，要收集生物原材料，將這些材料經過篩選之后，確保材料干燥，灰分符合要求，污染性低而且熱值高、容易燃燒。對于這些材料進行干燥處理后，進行成型處理以方便運輸[1]。其次，將所有篩選出來的材料粉碎處理，并將黏結劑和助燃劑加入其中進行壓縮，使固體生物質燃料不僅方便存儲，而且容易燃燒。

1.2 固體生物質燃料的生產技術

根據不同的生產條件，固體生物質燃料所采用的生產技術也會有所不同。其一，常溫濕壓成型技術，具體而言，是將纖維素原料進行水解處理而使得原料的纖維經過濕潤時候軟化，使其皺裂，之后進行壓縮處理。這種技術的操作簡單，但是會提高部件的磨損度，而且所生產的燃料的燃燒值比較低。所以，成本相對較高。其二、炭化成型技術，即對生物質原料進行炭化處理后成為粉末狀，將粘結劑加入其中，壓縮成木炭。比如，河南駐馬店市農業大區，秸稈多綜合利用，利用炭化技術工藝生產出來的秸稈炭粉可制成炭球、活性炭等炭產品。在秸稈炭化的過程中所排放的煙霧收集起來提取可燃氣體、木焦油、木醋酸。但目前綜合利用率還比較低，所以，還國家對秸稈綜合利用予以補貼和政策上的傾斜。

2 液態生物質燃料的綜合應用技術

2.1 燃料乙醇

燃料乙醇成本低而且具有可再生性。生產技術上，是對非糧食原料乙醇回收后，經過凈化并發酵處理。其中，對脫水處理技術具有很高的要求，主要采用了萃取精餾法、吸附分離法以及共沸精餾法等等[2]。所生產的燃料乙醇中所含有的乙醇可以達到99.7%，比無水乙醇中的乙醇含量要高。

2.2 生物柴油

動植物油脂經過加工處理后，可以生產出與柴油的化學性質比較接近的長鏈脂肪酸單烷基酯，即為“生物柴油”。這種材料具有良好的性，沒有毒，而且生物降解，是用于替代柴油的最好的材料。生產技術上，物理方式進行技術處理即為直接混合法、酯交換法和酶催化法；化學方式進行技術處理即為采用了微乳化法高溫熱裂解法。由于所使用的材料不同，生產出來的生物柴油存在著有點和不足。目前廣泛使用的生物柴油制備方法為酯交換法。這種方法的原料來源廣泛，加工工藝簡單，所生產出來的生物柴油性能穩定，但是在生產的過程中會有堿性廢水產生，而且生產設備會遭到嚴重的腐蝕。

3 氣態生物質燃料的綜合應用技術

生物質發酵技術，就是將生物質采用厭氧微生物分解技術，經過代謝處理之后生成了氣體，這種氣體的主要成分是甲烷，其中還包括二氧化碳、氫氣以及硫化氫等等，即為“沼氣” [3]。沼氣的發酵劃分為水解液化、酸化、產甲烷三個階段。生物技術的快速發展，挖掘高效厭氧微生物并使用的效率也會有所提高，對沼氣的利用起到了促進作用。

按照生物質氣化原理，生物質氣化制氫技術需要將生物質進行氣化處理后，可燃性的氣體與水蒸汽不斷地重整，從中可以提取氫氣。研究的介質是催化劑、氣化爐，使用白云石制作二氧化碳，吸收蒸汽，經過氣化后產生二氧化碳氣體。經過試驗表明，氣體中的氫氣產量是非常高的，可以達到66.9%；二氧化碳氣體為3.3%；一氧化碳氣體為0.3%。

總結

綜上所述，中國在近年來環境污染日趨嚴重。要保護好生態環境，就要加大清潔能源的使用力度，同時還要提高能源的重復使用效率。特別是發展新能源，能夠對不可再生能源的利用以緩解，一方面可以對能源使用的安全予以維護，而且還可以推進新農村建設。

參考文獻

[1]王永征，姜磊，岳茂振，等.生物質混煤燃燒過程中受熱面金屬氯腐蝕特性試驗研究[J].中國電機工程學報，2013，33（20）：88―95.

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論文關鍵詞：新能源汽車，發展現狀，發展趨勢，經驗總結

一、新能源汽車定義及分類

根據我國《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》，新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源（或使用常規的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車（包括太陽能汽車）、燃料電池汽車、氫發動機汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產品。

二、國際新能源汽車發展態勢分析

（一）發展環境分析

1．能源危機成為新能源汽車發展的動力。石油資源的日益枯竭和石油價格的巨幅波動，不僅對世界各國經濟造成了重要影響，更引起各國汽車產業的深刻變革：大排量、高油耗的汽車不再受到大多數消費者的青睞，燃油節約型汽車逐漸成為汽車市場的主流。世界各國欲借發展新能源擺脫其對石油的依賴發展趨勢，逐步形成了新的世界經濟增長模式。

2．金融危機提供新能源汽車發展的機遇龍源期刊。全球金融危機的爆發給新能源汽車的產業化發展提供了新的機遇。為了擺脫經濟低谷，拉動經濟復蘇，獲得市場[1]競爭先機，并使自己在未來的產業競爭格局中占據有利位置，發展新能源汽車成為世界各大汽車企業共同的戰略選擇。

3．環境污染呼喚新能源汽車時代的到來。隨著汽車產業的快速發展，汽車已經成為城市的污染源之一。汽車尾氣主要成分是CO、HC、NOX和顆粒物等，在城市中心，交通排放的CO形成的污染物濃度占CO總濃度的90%～95%，HC和NOX占80%～90%，而這些排放物正是造成地球氣候變暖的重要原因之一。

4．技術變革促進新能源汽車的研發和生產。除了常規的化石能源（煤、石油）以外，新能源與可再生能源（太陽能、風能、水能、生物能等）的開發和利用比例逐漸提高，并由此產生了相應的多種新技術。能源的多樣化發展給汽車新技術的應用帶來了無限可能，各類新能源汽車的研發和生產必然會將汽車產業領域延伸、拓展到更加廣泛的產業范疇。

（二）發展特點分析

新能源汽車在全球剛剛起步，代表著汽車產業未來的發展方向。混合動力作為新型汽車能源動力技術共性平臺發展趨勢，繼承了先進內燃機技術，結合了高效潔凈的電力驅動方式，既充分利用現有燃料基礎設施，又能包容各種代用燃料，已成為新型動力系統汽車產業化的典型代表，開始大規模產業化發展，其中插電式混合動力汽車越來越受到重視；純電動汽車借助各種高新技術特別是新型動力電池技術的進步找到了新的發展機遇，開始進入市場，并有快速增長的趨勢；燃料電池作為一種新興能量轉換裝置，盡管目前還存在很多需要克服的技術障礙，但其作為新一代汽車能源動力系統的遠期解決方案仍然被看好，各種資助和示范驗證正在進行，真正進入市場將還有一個較長的時期；代用燃料汽車可以用天然氣、液化石油氣、生物柴油、合成燃料、醇類燃料、醚類等多種清潔替代能源，成為解決石油資源短缺的重要途徑。

（三）發展戰略比較

美國長期側重降低石油依賴、確保能源安全的戰略發展趨勢，將發展新能源汽車作為交通領域實現根本上擺脫石油依賴的重要措施，并以法律法規的形式確定其戰略定位。美國從20世紀80年代起在不同的階段提出了不同的車用能源發展戰略，克林頓時期以提高燃油經濟性為目標，混合動力是其主要的技術解決方案；布什時期追求零排放和對石油的零依賴，氫燃料電池汽車是其主要的技術解決方案，后期還計劃用10年時間實現20%的石油替代和節約，主要措施是使用生物質燃料；近期奧巴馬大力發展電動汽車，實施了總額48億美金的動力電池以及電動汽車的研發和產業化計劃，其中40億美金用于動力電池的研發。

日本長期堅持確保能源安全、提高產業競爭力的雙重戰略，通過制訂國家目標引導新能源汽車產業的發展，同時高度重視技術創新龍源期刊。日本在2006年“新國家能源戰略”中明確提出，通過改善和提高汽車燃油經濟性標準、推進生物質燃料應用、促進電動汽車應用等途徑，到2030年交通領域對石油的依賴能夠降低20%。重視生物燃料和燃料電池等技術開發，擬在2011年單年度生產生物燃料5萬千升發展趨勢，計劃在五年內斥資2090億日元開發以天然氣為原料的液體合成燃料技術、車用電池，以及氫燃料電池科技。近期又將大力發展電動汽車作為低碳革命的重要內容，計劃到2020年以電動汽車為主體的下一代汽車能夠達到1350萬輛。日本的混合動力汽車已形成產業化，豐田、本田、日產等日本廠商的混合動力汽車不僅在國內熱銷，在國際市場上也令其他國家廠商望其項背。

歐洲更加側重于溫室氣體減排戰略，將滿足日益嚴格的二氧化碳排放限制要求作為發展新能源汽車的主要驅動力。歐洲新能源汽車發展的主要目標在早期以生物質燃料和天然氣為主，在本世紀初期提出到2020年實現23%的石油替代，主要是生物質燃料、CNG以及氫燃料，但近期對于電動汽車給予高度關注。歐洲在發展電動汽車方面起步較晚，但是國家規劃非常細致、系統，從基礎研發做起，分階段從研發產業化、基礎設施方面給予統籌布局。2009年下半年德國的電動汽車計劃以純電動汽車為重點，分別提出了2015年、2020年的產業化和市場化的發展目標。

（四）產業政策分析

上世紀90年代以來，美日歐等國先后出臺了一系列法律、規劃、政策文件發展趨勢，加強了對形成本國電動汽車產業的有效支持，主要體現在以下幾方面：高度重視產業初創期的政策扶持；主要采用稅收和補貼等政策支持措施；稅收、補貼政策往往與油耗控制政策及尾氣排放控制政策相結合；注重加強對降低整車重量的政策引導。2008年國際金融危機爆發以來，世界各國加強了對本國汽車產業的扶持力度，尤其是針對培育形成本國的新能源汽車產業出臺了一系列扶持政策，關注點重在兩個方面：大力支持先進電池等技術的研發和鼓勵購買電動汽車。

2009年1月，韓國頒布“新增長動力規劃及發展戰略”，將綠色技術、尖端產業融合、高附加值服務等三大領域共17項新興產業確定為新增長動力，在綠色運輸系統方面，提出重點開發油電混合動力汽車等自主核心技術，實現關鍵零部件和材料國產化，2013年進入綠色汽車世界4強。2009年9月，美國“美國創新戰略：推動可持續增長和高質量就業”，提出撥款20億美元，支持汽車電池技術等的研發和配件產業的發展發展趨勢，盡快生產出全球最輕便、最廉價和最大功效的汽車電池，使美國電動汽車、生物燃料和先進燃燒技術等站在世界前沿。

2009年4月1日，日本開始實施“綠色稅制”，免除消費者在購買純電動汽車、混合動力汽車、清潔柴油汽車時的多項稅收，還提出在2009年11月后的一年時間里再提供2300億日元左右的資金用于支持節能環保車型的補貼龍源期刊。2009年7月1日，美國政府提出了總額10億美元的“汽車折價退款機制”——以舊換新補貼政策，計劃為期一年；“美國創新戰略：推動可持續增長和高質量就業”提出，為鼓勵消費者購買電動汽車，美國政府將提供總額高達7500億美元的稅收抵免。英國政府在2010年度預算案中提出“綠色復蘇”計劃，其核心是挑選2～3個城市作為僅適用電動汽車的純綠色城市，重點推動普及電動汽車；在全國范圍內建立一個充電網絡，保證電動汽車能在路邊充電站及時充電；對放棄污染較高舊車、購買清潔能源車的消費者，提供每車2000英鎊的補貼。

（五）發展趨勢分析

在車用動力電池領域，混合動力和純電動車用動力電池負責儲存并為電動機提供電能發展趨勢，其性能、成本和安全性很大程度上決定著混合動力汽車和純電動汽車的發展進程。從當前的技術水平以及發展趨勢來看，鎳氫電池是目前應用最為廣泛的車用動力電池，由于其技術成熟度和成本上的優勢，在短期內仍將是混合動力汽車的首選動力。鋰離子電池具有無記憶性、低自放電率、高比能量、高比功率、環保等諸多優點，應用前景較好，一旦成本問題得到解決，將成為純電動汽車和插電式混合動力汽車的主要動力選擇。

在車用驅動電機領域，永磁無刷電動機結構靈活、設計自由度大、性能較好，適合成為電動汽車高效、高密度、寬調速牽引驅動，已經在混合動力轎車上進行較多應用，但是受永磁材料工藝影響和限制較大，而且控制系統復雜，造價很高；開關磁阻電動機調速系統兼具直流、交流兩類調速系統的優點，結構簡單、維護修理容易、可靠性好、轉速和效率高、調速范圍寬、控制靈活發展趨勢，如果其技術瓶頸（轉矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器、結構復雜性較大等）得到突破，將更適合電動汽車動力性能要求，被視為最具潛力的電動車電氣驅動系統。

電子控制技術在新能源汽車中發揮著極其重要的作用，應用在汽車的各個領域，包括動力牽引系統控制、車輛行駛姿態控制、車身控制和信息傳送。隨著集成控制技術、計算機技術和網絡技術的發展，汽車電子控制技術已明顯向集成化、智能化和網絡化三個主要方向發展。

三、國際新能源汽車發展經驗總結

從國際經驗看，各國政府都制定和實施了系統的激勵性政策，在發展規劃、關鍵技術研發投入、消費政策、環境標準、道路交通管理等方面，都為新能源汽車產業的發展提供了寬松的環境。

1．發展規劃制定。美國、日本、韓國、歐盟等根據產業發展所處階段的實際需要，制定分階段、分類別發展規劃，動態調整新能源汽車產業發展的扶持政策，使電動汽車產業順利實現由政府推動過渡到市場推動。

2．基礎研究資助。美國、日本、歐盟等地政府組織科研大攻關，協調全境范圍內甚至全球范圍內的政府機構、科研單位、汽車和燃料廠商，對未來新能源汽車技術進行大規模的基礎研究發展趨勢，并對新能源汽車的示范運行直接補貼龍源期刊。

3．財稅政策激勵。各國政府通過財稅政策降低消費環節新能源汽車的購車成本和使用成本，從經濟上激勵消費者購買、使用新能源汽車，主要措施包括：購置稅減免、返還以及直接補貼，許多歐盟國家基于燃油效率和環保性能制定車輛稅費，針對消費者購置新型、清潔和高能效汽車給予稅收減免；征收燃油稅，歐盟實施高稅率燃油稅激勵消費者選用節能環保的先進柴油車。

4．技術法規限制。美國、日本、歐盟等普遍采用強制性技術法規限制燃油消耗和尾氣排放，并逐步提高技術標準，促使汽車生產商加大研發投入，生產新能源汽車。各國和地區的法規主要有：美國的CAFE標準和Tier標準、日本燃料經濟性標準和尾氣排放標準、歐洲自愿協議和歐盟尾氣排放標準。

5．交通管理獎罰。為鼓勵新能源汽車的發展，美國、日本、歐盟等地在交通管理措施中也有所體現，給予新能源汽車交通優先和停車免費等獎勵，對高油耗、污染大的汽車采用懲罰性的措施。

參考文獻

[1]陳柳欽.新能源汽車國際路線觀察[J].決策，2010，(10).

[2]程廣宇.國外新能源汽車產業政策分析及啟示[J].中國科技投資，2010，(5).

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這項成果引起了廣泛的關注，有人拿它跟當年名噪一時的“人造葉片”比較，并認為其前途更加光明。這項成果也使以色列政府近年來傾力打造的“腦力回流”科研平臺I-CORE格外引人注目。近日，筆者專訪了以色列理工學院太陽能燃料集優研究中心該項目首席研究員阿夫納·羅斯柴爾德教授。

納米材料技術帶來的革命

“用集成串聯光伏電池實現光解水制氫完全可行，光伏發電的同時制氫、儲氫，氫燃料再用于補充黑夜和陰天的發電需要。”羅斯柴爾德告訴筆者，“我們已找到一種方式來捕捉光，用超薄鐵氧化物薄膜，也就是用比辦公用紙還薄5000倍的鐵銹，即三氧化二鐵來儲存光，這是實現高效率和低成本的關鍵。”他們的研究成果發表在《自然材料》上，論文題目是《用超薄材料捕獲共振光實現水裂解》。

氧化鐵是一種常見的半導體材料，生產成本低，在水里不易氧化、耐腐蝕、耐分解，比其他半導體材料表現更穩定。但它較低的導電性是研究人員面臨的最大挑戰。科研人員為此奮斗多年，努力找尋光吸收分離和光生載荷收集之間的折衷方案。

“我們的光捕獲方案打破了這個瓶頸，氧化鐵超薄薄膜能夠有效地吸收光生電荷。”羅斯柴爾德說，“類似鏡面的薄膜被置于反射基板上，光線中的四分之一波長或更深的子波長被薄膜捕獲。同時向前和向后傳播的光波之間增強了吸收表面，光生電荷載體的吸收效率更好。”

談到這項發現的重大意義，羅斯柴爾德認為，這項科研成果使光伏發電和制氫同時進行成為可能。人們可以設計制造出相對廉價的結合有超薄氧化鐵光電極的太陽能電池，這種太陽能電池完全可以采用基于硅材料或其他材料的傳統產品，但能同時實現光伏發電和制氫。他稱，這些電池實現了太陽能儲存，讓光伏發電不再受黑夜和陰天影響，這是傳統的光伏發電無法比擬的。

這項發明還能減少第二代光伏電池對極稀有金屬的用量，理論上講，在不犧牲發電性能的基礎上，這種太陽能電池能節約90%的碲和銦等稀有元素。

水的消耗也是這樣的光伏電廠無法回避的問題，羅斯柴爾德稱，目前他們使用淡水的試驗測算結果，其水的用量以及經濟性和傳統發電相差無幾。他們還將開展使用海水進行光解制氫的研究，并對此充滿信心。他稱，自去年底他們的科研成果以來，他們在提高制氫效率方面又取得了很大進步，理論上講，基于這種技術的光伏電廠已經可以匹敵傳統發電，其成本不相上下，如果考慮到綠色、環保、低碳等因素，這樣的光伏電廠已經具備優勢。

占用大量土地則是光伏電廠面臨的另一個難題。羅斯柴爾德對此并不十分擔心，他說，每個國家都有大量不能耕作但光照充分的土地，它們是建設光伏電廠的天然選擇，而且相對于其他用途占地，全面解決能源問題的用地需要并不過分。他以以色列為例，以色列全國道路占用土地是國土面積的3%，而通過這種新型光伏電廠完全解決以色列電力需求只要國土面積的1%，就能徹底實現國家能源獨立，并完全放棄石化能源。

實現清潔能源三步走

羅斯柴爾德分析了實現人類清潔能源夢想的各種可能性，他認為相比風能、地熱能、核能、潮汐能等，太陽能光伏發電是迄今為止最為成功的清潔能源解決方案，這種20年前僅用于軍事和太空的昂貴的能源技術，現在已經變得非常成熟和普及，產業化程度很高。雖然有人還在質疑它的發電成本，但就目前技術水平，在以色列光伏發電的單價已經與傳統電廠的電價趨同。如果將運行周期放在30年的時間段進行對比，光伏電廠的發電成本將低于現行電價。這其中還不包括傳統電廠存在的生產安全成本和付出的環境污染代價。羅斯柴爾德稱，有一位以色列財政部前副總司長計算出的傳統電廠的真實價格是現在光伏發電的兩倍。

羅斯柴爾德并不看好生物燃料，他認為生物燃料的發電效率不高，自然界的光合作用需要很多土地。大規模發展生物燃料，人類會面臨用有限土地生產食物或者生產燃料的兩難選擇，能源危機與糧食危機將交織在一起。

事實上，許多國家已經把發展可再生能源的目標大幅度提高，如以色列現在是7%，2020年要達到20%；德國的目標是到2050年將可再生能源提高到80%。相比較風能和氫能，光伏發電現在發展最快。但光伏的致命傷是黑夜和陰天不能發電，如果小規模的光伏電廠可以通過其他發電方式進行補償和平衡，大規模光伏發電則必須解決太陽能燃料儲存問題。

應運而生的納米氧化鐵超薄膜制氫技術是一種高效人造光合作用，制氫能力10倍于自然界，嫁接現在非常成熟的光伏技術，則可實現光解水制氫和光伏發電的完美結合。

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[關鍵詞]循環流化床；鍋爐；發展趨勢

中圖分類號：TK229.66文獻標識碼：A文章編號：1009-914X（2018）03-0298-01

1.我國循環流化床鍋爐發展現狀

循環流化床（CFB）鍋爐因為其燃料適用性廣、負荷調節性強以及環保性能優良而得到了越來越多的重視。在我國能源與環境的雙重壓力下，循環流化床鍋爐在我國得到了快速的發展。據全國電力行業CFB機組技術交流服務協作網（CFB協作網）統計，我國現有不同容量的循環流化床鍋爐近3000臺，約63000MW的容量投入商業運行，占電力行業中鍋爐總臺數的三分之一強。可以預見，循環流化床鍋爐將會在我國得到更大的發展。大量循環流化床鍋爐機組的裝備對于優化我國電力結構、改善電力供應品質、提高我國整體資源利用效率以及降低污染物排放方面發揮出了不可替代的作用。

2.循環流化床鍋爐的特點

循環流化床（CFB）鍋爐最為突出的特點主要有以下幾個方面：燃料適用性廣、環保性能優良以及負荷調節性強。

2.1循環流化床鍋爐的燃料適應性

循環流化床鍋爐機組的燃料適應性廣的主要含義是指對于循環流化床這種鍋爐來說，它可以適應很多種燃料，比如各種燃煤、煤矸石、石油焦、生物質以及有機垃圾等，但是對于一臺已經設計好的鍋爐來說，它的燃料是一定的，也就是說在燃用這種設計燃料的時候，其性能發揮最為出色，而隨著燃料特性與設計特性的偏離，其性能會有很大的限制，因此不能夠將循環流化床鍋爐的燃料適應性無限夸大。當然，與此相對比，煤粉鍋爐如果燃料特性與設計特性相差太遠，可能會面臨無法運行的狀況，這也是循環流化床對煤粉鍋爐的優勢之一。

2.2循環流化床鍋爐的環保性能

循環流化床鍋爐由于能夠采用低溫燃燒以及爐內脫硫技術，所以其煙氣中NOx以及SO2的產生量都很低。循環流化床鍋爐機組不僅污染物的排放濃度低，而且隨著人們環保意識的加強，煙氣中污染物的排放濃度有進一步下降的趨勢。

2.3循環流化床鍋爐的負荷調節性

循環流化床鍋爐由于爐內布風板上有大量的循環床料積蓄大量的熱量，因此其在小負荷的狀況下也能夠點燃進爐燃煤，所以也就能夠在低負荷下較好的保持運行狀態。

3s循環流化床鍋爐技術的發展前景

近十年，經過科研的不斷發展與創新，創造出下排氣旋風分離器循環流化床鍋爐、旋風扇和百葉窗兩級分離器循環流化床鍋爐、異型水冷分離器循環流化床鍋爐。我國循環流化床技術朝著超臨界大型化、深度脫硝和脫硫、防磨技術提高、綜合利用能源的方向發展。

3.1超臨界大型化的發展方向

循環流化床超臨界的發展方向，與其自身固有的燃燒特性具有重要的聯系。常規的循環流化床鍋爐煤粉熱流往往高于循環流化床鍋爐，可降低對水冷壁的要求。在循環流化床鍋爐中，固體的傳熱系數和固體的濃度與爐中的溫度呈反比，有利于水冷壁的溫度控制。采用超臨界鍋爐和具有污染物排放少、運行效率高、煤炭損耗量低的優點。

循環流化床鍋爐技術采用的是一級飛灰分離循環燃燒技術，鍋爐采用的系統較為簡單，易于采用大型化的生產技術。另外，不論是國內開發的下排旋風分離器和水冷異型分離器，還是國外開發的方型分離器，都能夠很好地和鍋爐本體融為一體，使大型化的機型得以實現。

3.2深度脫硝和脫硫

循環流化床鍋爐具有空氣分級供給燃燒和低溫燃燒的特性，故而有利于氧氮化物的形成，與同期的鍋爐相比，能降低20%左右的氧氮含量，一氧化氮的濃度控制低于300mg/m3，隨著國家對其排放標準的進一步提高，對鍋爐進行深度脫硝是循環流化床鍋爐技術發展的趨勢。

盡管我國擁有世界上最多的CFB鍋爐數量，但是CFB鍋爐脫硫技術并不盡如人意。隨著環境問題的日益嚴峻，煤炭的深度脫硫成為今后鍋爐技術發展中亟待解決的問題。我國新公布的火電廠污染物排放標準中，將二氧化硫的排放標準降至400/m3，和傳統的濕化脫硫相比，在循環硫化床中添加石灰石的脫硫方式效果更好。但是，此種方式還需處理灰渣，在實際運用的過程中，總體的競爭力正在降低，因此，對CFB鍋爐進行深度脫硫是循環流化鍋爐發展的題中之義。

3.3防磨損技術的提高

鍋爐在高溫中運行，且爐中是高速運動的高溫固體材料，因此熱沖擊對爐內受力面的磨損十分地嚴重。因此，研究鍋爐的防磨損技術對于延長設備的使用壽命意義重大。目前最有效的防磨方法是使用高性能的耐火材料，保證金屬的使用壽命，確保流化床的安全運行。

3.4綜合利用能源

能源短缺是世界性的問題，因此，開展能源的綜合利用是今后循環流化床發展的另一個重要的方向。綜合利用能源包含的范圍較廣，主要表現在以下三個方面：

首先，利用循環流化床鍋爐技術對一些非高級的能源進行全面的整合利用。我國在這方面取得的成就較好，不僅開發出廢舊垃圾、泥質等低級能源的處理鍋爐，也開發出了石油焦煤、生物質的處理鍋爐，在實際運用中取得了成功經驗。

其次，利用其他原材料和能源與循環流化床鍋爐技術對其進行加工和綜合利用，在CFB技術中，這是一個重要的研究方向。

最后，對循環流化床鍋爐燃燒產生的灰渣進行綜合利用。就目前循環流化床鍋爐技術的發展而言，這是其發展的難點。一方面，在鍋爐內部添加石灰石進行脫硫，能夠產生良好的脫硫效果；另一方面，卻增加了灰渣的數量，又由于其化學形態和其他物質的化學性質具有差異，故而難以使用常規的方式對灰渣進行統一處理。因此，開發能夠解決硫化過程中產生的灰渣，是目前我國甚至是國外綜合探究循環流化床鍋爐技術發展的發展趨勢。

結論

循環流化床鍋爐盡管在我國的起步較晚，但是發展非常迅速，在緩解我國能源與環境雙重壓力、調整我電力供應結構等方面發揮了重要作用。會效益非常顯著。循環流化床鍋爐因為采用爐內脫硫的方式，使得排煙中SOx含量較低，因此為開展煙氣余熱利用提供了基礎，這有助于大幅度提高鍋爐效率。循環流化床鍋爐可以考慮把石灰石系統作為系統備用，以降低投資、運行與維護費用。利用活動面代替固定面有可能是解決煤倉搭橋的一個有效方法。

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篇6

關鍵詞:生物技術;應用型人才;實踐教學體系

生物技術學生就業涉足到醫藥、食品、飼料、農藥、保健品、食品添加劑、燃料、環境及生命支撐系統等各個領域，經濟發展速度在某種程度上與生物技術的發展是緊密聯系在一起的，同時，也對生物技術型應用人才培養提出了更高的要求。地方普通高校培養應用技術型人才的應用性集中體現在兩個方面:一是學術、技術和職業三者結合;二是學生社會適應能力和創新能力的提高［1］。然而面對近幾年地方院校的生物技術專業畢業生從事與專業相關職業的就業率整體呈逐年下降趨勢的局面，通過什么途徑、如何培養學生的學習能力、實踐能力、創新能力，提高社會適應能力，是當前我們亟待需要解決的問題。

1改革實踐教學體系的必要性

生物技術是一門多學科交叉融合、理論與實踐并重的新型綜合性學科［2］，實踐性、應用性、前沿性都很強，而專業的實驗性和實踐性是需要大筆資金作基礎的。但我校是以石油化工為特色的工科院校，按照有所為有所不為的建設策略，生物技術專業的實驗實訓條件都很難得到充分滿足，以應用型實踐能力培養的創新和創業教育在較長一段時間里難以得到體現。由于我校生物技術專業辦學時間較短，專業建設和人才培養經驗不足，一般化教育要求和一般化教學現象比較普遍，個性化、差異化、特色化教學還存在不少問題。從就業的適應性來說，生物技術專業的畢業生可在生物制品、醫藥、食品、輕化工、環保及農業等企業從事科學研究、技術開發等工作;也可在公安、安全、食品藥品管理、農產品管理、檢驗檢疫、海關及衛生防疫等部門工作。但由于生物技術的高新技術和高投入高回報的特點，使得目前的相關企業有范圍廣、規模小和要求高的特征［4］。按照目前的實踐教學體系，難以滿足點多、量少和技術含量高的要求。另一方面，隨著社會發展，學生擇業呈現個性化和多元化發展趨勢，畢業生去向的多元化在生物技術專業畢業生中表現尤其突出，畢業生去向有中學、事業單位、繼續深造讀研、營銷、生物化工生產企業和自主創業等。因此，傳統的實踐教學模式已遠遠不能滿足社會發展對生物技術專業人才培養的要求，必需深化教學實踐體系改革，創新實踐教學模式，構建多元化的實踐教學體系，才能滿足學生的個性發展，提高社會適應能力，增加學生的就業機會。

2適應社會需求，構建實踐教學體系

2.1整合實踐教學內容，創新實踐教學體系

完善的實踐教學體系是保證實踐教學質量的基礎，按照技術應用型高級人才培養目標要求，人才培養方案把統籌安排課堂實驗、認知實習、生產實習、課程設計和畢業論文(設計)五個主要環節的實踐能力要素分解為基礎、提高和綜合創新三個層次，在不同階段的著重點不同，做到多層次、立體化、全方位地培養學生實踐和應用能力［2－3］。在實驗教學方面，通過增加新知識、新方法、綜合性、設計性實驗，淘汰了大部分糖類、脂類的陳舊實驗項目，增加了現代生物化學實驗內容;通過減少驗證性實驗學時，著重增加綜合性、設計性實驗學時;通過增加開放性實驗室，增加學生的操作動手的機會，提高了學生自主實驗和實踐操作能力。另外，將原來分散的實驗與理論課剝離出來，整合成獨立開設的實驗課，構建成系統模塊化的專業實驗體系。如將原來獨立開設的《生物化學實驗》和《分子生物學實驗》整合為《生物化學與分子生物學實驗》，將《遺傳學實驗》和《細胞生物學實驗》整合為《基礎實驗二》，結果，既避免了原來附屬于理論課中的實驗內容和實驗項目的重復，又有利于實驗內容的綜合與提高，有利于設計性實驗和綜合性的開設，大大提高了學生綜合實驗操作和應用知識的能力。在實習實訓環節上，以生物與食品工程實驗教學中心為主要實踐基地，建立了植物組織培養、食品檢驗和發酵工程等實訓室。針對不同年級學生的實訓要求，構建了由認知實習、基礎分析測試實習、食品加工檢驗、藥品加工與檢測、綜合應用訓練、創新創業訓練等模塊組成的現代化實踐教學平臺。另外，安排了32學時在學校分析測試中心學習GC－MS聯用儀、高效液相色譜儀、傅立葉紅外光譜儀、原子吸收等儀器設備的原理和使用方法，安排2周專業技能培訓課程，結合企業生產實際需要，系統訓練食品微生物的檢測和理化分析能力，大大提高了學生實習實訓的效果。在設計環節上，將基礎課程設計和專業課程設計按照“由淺入深、由單項到綜合、循序漸進”的要求設計教學內容。在畢業設計和畢業論文方面，選題要結合企業的實際需求或教師科研項目和自己的興趣，這樣，既能實實在在做一些科研工作，又能得到足夠的經費的支持。另外，還要狠抓開題報告、中期檢查和畢業答辯等三個環節，經過畢業設計(論文)環節，學生的獨立科研實踐能力得到了大大的提升。在課外實踐方面，嚴格執行素質拓展計劃，并每年分別舉行一次微生物實驗大賽和生物化學實驗技能大賽，積極組織參加省級各類競賽和科研活動，如廣東省大學生創新性實驗訓練計劃項目、廣東省挑戰杯實驗大賽和廣東省大中專科技節之生物化學技能大賽等。通過課外社會實踐活動、志愿活動、公益勞動、創新創業活動、技能培訓和各類科技競賽等活動，培養和提高了學生政治思想素質、團結協作精神、創新創業意識和實踐動手能力。

2.2優化實踐教學資源，打造高水平教學平臺

高水平的實踐教學平臺是保障實踐教學體系中各個要素高效運作的關鍵，如果沒有平臺的支撐，再好的內容設計也將會顯得空洞無物。通過優化和調整校內實踐教學資源，精心打造不同類型的實踐教學平臺，為實踐教學的順利開展搭建起良好的平臺。生物與食品工程實驗教學中心是在原生物食品實驗中心的基礎上建立的以生物食品專業基礎教學實驗為主體，大類學科共享的專業實驗教學平臺為補充的實驗實踐教學平臺。實驗室分為食品工藝、食品營養、微生物學、生物化學、分子生物學、發酵工程等基礎實驗室，另外根據教師的課題和研究方向，建設多個功能研究室，彼此相對獨立，但資源共享，長期對學生開放，學生可在研究室內開展科學實驗和畢業論文(設計)活動。自大學二年級開始，從大學生創新訓練實驗項目入手，到組建課外科技團隊，組隊參加不同學科、不同層次的競賽，有計劃、有組織地對學生進行難易程度不同的科研訓練。近幾年有300多名學生直接參加了30多項科研項目，學生多次獲得挑戰杯和生化技能大賽的獎項。今年(2015年)的畢業論文(設計)的質量有了明顯的提高，大分子的研究深入到分子水平，小分子的分析充分利用先進的儀器設備，如高效液相，在線系統GPC－GC－MS聯用分析儀、傅立葉紅外光譜分析儀等已被廣泛使用，大大提高實驗的精確度和效率，同時提高學生的科研和創新能力。

2.3拓展實踐教學空間，創新實踐教學模式

在注重整合校內教學資源，構建校內實踐教學平臺的同時，學院大力加強與現代高新企業或研究開發機構的聯合辦學［5］，通過共建實習實訓基地和實驗室，使學生培養與社會需求得到緊密結合。現已建成20多個穩定的校外實習基地，拓展了學生實習、實訓與畢業論文(設計)等實踐教學空間。學生根據專業特點和個人就業的方向，分別到不同性質的實習基地進行實習。實習基地為學生配備經驗豐富的科研和技術人員進行指導，如生物技術專業的學生主要集中到大中型企事業單位或學校實習，如茂名市質量技術監督局、廣東星河生物科技股份有限公司、維多生物制品公司、長興水產有限公司、茂名市第十六中學和茂名市官山學校等。充分利用實習基地的技術裝備優勢和人才優勢，組織學生到這些單位完成畢業論文(設計)，如18位同學到茂名市質量技術監督局的中國化學危險品檢驗中心，12位同學到藥品檢驗所和10位同學到檢驗檢疫局進行實習的同時，進行畢業論文(設計)工作，采取“雙導師制”指導學生，結合實習單位的研發的內容和方向開展畢業論文(設計)，部分研究成果直接應用到企事業單位或學校的實驗室建設中。實習結束后，要求學生撰寫3000字的實習報告，集中召開實結交流匯報會，以便學生了解所有實習點的情況，豐富實習內容，擴大知識面。各實習點選出一名代表就實習單位概況、實習工作內容和心得體會等方面借助PPT進行匯報交流，2010級共有12個代表作了發言。通過合理安排、嚴格紀律、認真指導、集中交流等相關工作，使實習教學質量得到提高。學生真正把從課本學到的知識應用到了生產實際中，專業知識得到進一步鞏固，知識面得到拓展，生產實踐能力有較大提高。

3結語

篇7

論文關鍵詞：生態足跡模型，碳足跡產值，碳足跡效率，對策，巖溶地區，貴州省

0前言

全球的氣候和溫室效應發生的變化已經嚴重地影響人類社會經濟的可持續發展，應對全球氣候變化，減少對環境的影響，發展低碳經濟是各國未來經濟發展的應對方式，而提高碳足跡效率是重要的環節。貴州巖溶地區生態環境十分脆弱，其碳效率動態變化如何，如何提高碳效率，減少其環境壓力，應對全球氣候變化是非常值得研究的問題。該項研究從基于生態足跡模型的碳足跡產值的歷史過程分析研究，把握巖溶地區碳足跡效率的變化規律，提出提高碳效率的對策，對貴州巖溶地區可持續發展和應對全球氣候變化具有重要的意義。

1.理論基礎簡述

1.1 生態足跡理論模型

生態足跡(Ecological Footprint 簡稱EF) 分析法是加拿大生物經濟學家William Rees 和其博士生Wackernagel 于1992 年提出的一種用以衡量可持續發展的生物物理方法[1]。生態足跡是衡量人類在發展的過程中對生態系統所產生影響的一個重要指標項目管理論文，它是人類對生物生產性土地面積的占用量。生態足跡的定義為“生產人們所消費的所有資源和消納這些人所產生的所有廢物所需要的生態生產性土地的總面積”[2]。生態足跡的單位是“全球性公頃”。一個單位的“全球性公頃”相當于1hm2具有全球平均產量的生產力空間[3]。也就是說，生態足跡主要用于計算在一定區域一定人口與經濟規模條件下， 維持資源消費和廢物消納所必須的生物生產面積。生態足跡可以分為資源生態足跡和能源生態足跡兩部分，前者指生產所消費資源而需要的生物生產土地的面積，包括耕地足跡、林地足跡、水域足跡、建筑用地足跡；后者指吸納所產生的廢棄物需要的生物生產土地的面積。生態足跡已經成為國際公認的評價自然資源消耗的方法[4]。

1.2 碳足跡與碳足跡效率

碳足跡的概念來源生態足跡；但是，對于“碳足跡”的準確定義目前還沒有統一，各國學者有著各自不同的理解和認識[5]。Global Footprint Network（2007）碳足跡是生態足跡的一部分，可看作化石能源的生態足跡[6]。由此可見，碳足跡指的是生態足跡中的化石能源足跡；Grub & Ellis（2007）指出，碳足跡是指化石燃料燃燒時所釋放的CO2總量；另外，有的學者指出，碳足跡是排放的CO2以及其他溫室氣體轉化的CO2 等價物。自2001 年以來，國外一些學者陸續以生態足跡的方法對碳足跡進行研究，但國內對能源消費的專門研究還不多見[4]。總體來說，國外仍處于起步階段，而國內的碳足跡研究尚處于萌芽階段[5]。而關于化石能源足跡方面國內已有少數學者的研究。但是對西南巖溶地區的碳足跡研究還是空白。由于用能是二氧化碳最主要的排放源[7]，本研究以生態足跡中的化石能源生態足跡作為碳足跡加以研究。

就碳足跡，也就是能源足跡而言，采用世界上單位化石燃料生產土地面積的平均發熱量為標準，將當地能源消費所消耗的熱量折算成一定的化石燃料土地面積[8]。也就是將化石能源消費轉化為吸收其燃燒后釋放出來的溫室氣體所需的森林面積[9]。具體來說，是將各類能源的消費實物量轉化為標煤量，再將各類能源的標煤量轉化為相應的熱量，再通過熱量與CO2吸收率的比值計算出各類能源消費所占用的足跡。所以，用于CO2的林地面積，乘以均衡因子，就可以得到CO2用地生態足跡（碳足跡）。區域能源（碳足跡）生態足跡具體計算公式：

EF =ΣrjAj =Σrj ( Pj+Ij-Ej )(2)( j =1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6)

式中: EF為區域能源生態足跡(hm2 ) ; rj為均衡因子; Aj為各類土地的生態足跡。

人均能源生態足跡為:ef = EF/ N (3)

式中: ef 為人均能源生態足跡( hm2/人) ; N為總人口數[9] ； Pj為第j項消費項目的總生產量；Ij、Ej為第i項消費項目的進口和出口量。

由于貿易的影響項目管理論文，一個國家或地區的生態足跡可以跨越地區界限，所以需要進行貿易調整。貿易調整是考慮貿易對能源消費的影響而對當前的消費額進行調整，出口為負值，進口為正值。能源的貿易調整計算采用的計算方法如下:

Ni=Mi×(Hi/Gi)×Wi

式中，Wi為中國第i種商品貿易的凈價值量，Hi、Gi為中國該類商品的凈貿易的實物量和價值量，Mi為該類商品的能源密度，Ni為第i種商品的能源攜帶量[10]。

根據世界銀行和世界自然基金會的統計， 目前生態足跡效率的計算方法， 主要有生態足跡產值與生態足跡強度。能源生態足跡產值(Value of Energy footprint ， VEF) 體現單位能源生態足跡產生的經濟價值， 定義為人均GDP 與人均能源生態足跡的比值。通過VEF 分析， 可將某一國家(區域) 經濟與能源、生態環境發展定量化處理， 探索其能源效益與發展趨勢。當VEF 較高時， 對分析區域的意義為: 經濟發展較良好; 單位土地面積產值較高;單位能源生態足跡創造的經濟價值較高等[9]。所以，碳足跡產值(Value of carbon footprint ， VEF)計算公式：VCF=GDP/EF=gdp/cf

式中，VCF 為碳足跡產值；GDP為國內生產總值；gdp為人均國內生產總值；cf為人均碳足跡。

1.3 數據處理與說明

運用貴州省的歷年統計年鑒和中國統計年鑒以及各縣份的統計年鑒等。根據歷年的統計資料計算煤、石油、天然氣、電力和焦碳等幾種能源的足跡，計算時將能源消耗轉化為化石能源土地面積。本研究采用Wack-ernagel 等所確定的煤、石油、天然氣和水電的全球平均土地產出率: 55GJ / hm2 、71GJ / hm2 、93GJ /hm2 、l000GJ / hm2 。

2.貴州巖溶地區碳生態足跡產值的動態變化分析

貴州巖溶地區碳足跡產值計算結果見表1，由表1看，貴州巖溶地區1978-2009年的碳足跡產值呈逐年遞增趨勢（圖1），由1978年的0.1008萬元GDP/ hm2上升到2009年的0.2434萬元GDP/hm2，凈增加0.1326萬元GDP/ hm2，年平均凈增加0.0041萬元GDP/hm2。進一步分析認為，貴州巖溶地區1978-2009年的碳足跡產值可分為3個演化階段（圖1）：1978-1987年為第一階段，碳足跡產值從0.1008萬元GDP/hm2增加到0.1296元GDP/hm2，平均每年增加0.0009萬元GDP/hm2，屬效率平緩增長階段；1988-2002年為第二階段，碳足跡產值從0.1585萬元GDP/hm2到0.4786萬元GDP/hm2，平均每年增加0.010萬元GDP/hm2，是第一階段增長量的11倍，屬碳足跡產值的過渡階段；2005-2009年為第三階段，碳足跡產值從0.4332萬元GDP/hm2增加到0.845萬元GDP/hm2項目管理論文，年平均增長約0.0129元GDP/hm2，是第二階段增長量的1.3倍，第三階段屬于碳足跡產值的快速增長階段。

上述的研究結果， 它說明貴州巖溶地區碳效率逐年提高，充分表明了32年間貴州巖溶地區能源的利用向著高效利用的方向發展，逐步由粗放型經濟轉向集約型經濟發展；也表明隨著經濟的發展，科學技術水平不斷提高，能源的利用效率有了較大幅度的提高。

表1 貴州巖溶地區碳足跡產值的動態變化(單位: 萬元GDP/hm2)

Tab.1 Dynamic change of value of carbon footprint in GuiZhou karst area

年份

碳足跡產值

年份

碳足跡產值

1978

0.1008

1995

0.2736

1979

0.1016

1996

0.3305

1980

0.1039

1997

0.3293

1981

0.1097

1998

0.3251

1982

0.1167

1999

0.3533

1983

0.1201

2000

0.3922

1984

0.128

2001

0.414

1985

0.1295

2002

0.4562

1986

0.1299

2003

0.4152

1987

0.1296

2004

0.4283

1988

0.1585

2005

0.4786

1989

0.1506

2006

0.4332

1990

0.1607

2007

0.6017

1991

0.1595

2008

0.7281

1992

0.1736

2009

0.8457

1993

0.2213

1994

0.2434

平均值

0.2888

Fig.1 Dynamic change of value of carbon footprint in GuiZhou ksrst area

3．貴州巖溶地區與全國的碳足跡產值的比較分析

將貴州巖溶地區的碳足跡產值與全國的進行動態比較研究，其中全國的碳足跡產值主要來鄒艷芬[9]的研究成果， 其余的通過相關計算得出。1978-2009年，貴州巖溶地區碳足跡產值一直低于全國（見圖2），多年平均碳足跡產值為0.2888萬元GDP/hm2，年平均增長率為23%，而全國多年平均碳足跡產值為0.6947萬元GDP/hm2，年平均增長率為56%。可見，貴州巖溶地區多年平均的碳足跡產值只有全國的2/5，增長比較緩慢。與全國差距在1978-2006年之間逐年加大，差距從1978的0.0012萬元GDP/hm2上升到2006年的1.1368萬元GDP/hm2，年平均增加量0.0355萬元GDP/hm2，2006年達峰值后，差距呈現減少趨勢，到2009年降為1.0743萬元/hm2 。可見，貴州巖溶地區碳足跡效率比較低，提高比較緩慢。

Fig.2 Comparison of value corban footprintbetween GuiZhou karst area with that in China

4．提高貴州巖溶地區碳足跡效率的對策

根據上述研究表明：在研究時段，貴州巖溶地區的碳生態效率呈遞增趨勢；但是，與全國相比，一直低于全國項目管理論文，并且差距比較大。如果繼續保持此勢頭，與全國的差距還將繼續拉大。然而，貴州巖溶地區本身的生態環境就十分脆弱，而碳足跡效率較低，嚴重地制約貴州巖溶地區的可持續發展。如何提高貴州巖溶地區的碳生態效率？特別提出如下對策。

4.1建立節能型的社會經濟消費體系和完善的管理制度體系

從研究結果表明，貴州巖溶地區碳足跡產值比較低。貴州巖溶地區除了生產性能源消費外，生活性能源消費2005年占總消耗能源的15.6%[11]。生活排放碳也是一個不可忽視的問題。所以，提高貴州碳足跡效率，必須從社會和經濟系統的各方面進行，需要建立有完善的生活和產業節能、節約資源型、低碳型和低污染型等環境友好型的消費體系，促進產業生態化和生活生態化。同時，必須有制度的保證，所以，建立一套完善的強有力的管理體系。

4．2積極調整產業結構，改變資源型和高能耗的經濟發展模式，扎實推進新型工業化

貴州長期以來，資源密集型和高能耗型工業一直是我省的支柱產業，2003 年度我省電力、燃氣等生產和供應、黑色和有色金屬冶煉及壓延加工業、化學原料及化學制品制造業和采礦業所創造的工業總產值占到全省規模以上工業總產值的約62 %[12]。由于高能耗的產業比重大，到2005年生產性能源消耗占總消耗的84%，能源消費仍以工業為主， 工業能源消費占比達到67.7 %[11]。所以，應該積極調整現有的產業結構，改變資源型和高能耗的經濟發展模式，扎實推進新型工業化，向高效益和低碳的產業方向發展。

4．3積極調整能源結構，增加水電等的比例，發展新型的低碳能源

貴州能源消費品主要為原煤、電力和天然氣，2005年分別占49.60 %、35.30 %、1.20 %[11]，而電力主要來自火力發電。然而項目管理論文，貴州水能資源總蘊藏量1874.5萬KW，居于全國第六位。可開發水能資源1324.95萬千瓦，居全國第七位[13]。按單位面積占有量計， 擁有106KW/平方千米， 是我國平均水平的1.5倍， 居第三位。貴州水能可開發量1683萬KW， 占全國可開發總量的4.4%[11]。目前開發程度不高，開發潛力很大，應該充分挖掘自身的水力資源潛力，發展水電。所以，應該調整能源結構，積極開發水能、太陽能、風能、地熱等資源開發和利用，降低不可再生能源(煤炭、原油等)比重，加大水電等的比例份額。

4．4 采用新的節能技術和低碳產品，并且加強碳回收

積極開發引進和推廣低碳產品，在工業企業內部推行清潔生產。例如用能耗低、污染輕、經濟效益高的先進工藝設備替代高能耗、重污染、經濟效益低的工藝設備。加強低碳技術的開發和利用，改進企業的生產工藝，用“綠色”生產工藝重組，最終達到治根。積極發展循環經濟，加大污染物的回收利用。同時，在接納吸收東部地區所轉移來的企業時，應該把環境利益放在首位，保證低碳性。

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篇8

關鍵詞：摩托艇賽事；風景區；水環境

中圖分類號：G861.03文獻標識碼：A文章編號：1007-3612(2011)12-0039-03

The Impact of Aquatic Competition Games on the Water Environment in Tourism Areas

――A Case Study of Motorboat Tournament in the Huangshan Scenic Area

CHENG Liang，QI Hong，FU Lei

(P.E.Dept.，Hefei University of Technology，Hefei 230009，Anhui China)

Abstract:This paper reports evidence on how motorboat racing affects the water environment in tourism areas based on the method of water environment monitoring，literature review，onfield survey and case study.It finds that there is an evidence of light pollution in open water due to motorboat racing，especially the pollution related to heavy metals，petroleum，and ammonia nitrogen.Several measures are proposed to protect water environment from undesirable impact of motorboat racing，which will help the development of motorboat racing events and sport tourism attractions based on the event in the future.

Key words: motorboat sports event，tourism areas，water environment

我國水資源總量豐富，居世界第六位，人均量卻只相當于全世界人均占有量的1／4，是水資源量低的國家之一。居世界各國中的第87位。另外由于工業廢水和生活污水的大量排放，造成水污染呈加重趨勢。對生態平衡造成嚴重威脅。隨著體育運動的發展，科學的體育方法與自然界緊密結合的運動項目層出不窮，水資源成為越來越多體育運動開展的特殊自然環境，如游泳、潛泳、滑水、劃船、沖浪、摩托艇等。［1］我國從1956年正式開展摩托艇運動，現在每年都舉辦全國錦標賽、冠軍賽、國際明星對抗賽等一系列賽事。摩托艇賽事多在河流、湖泊等水域進行。水上摩托的動力裝置是活塞式發動機，這種發動機優點是高馬力容積比、體積較小、重量輕和低重心等。但也存在油耗與污染大的缺點，水上摩托運動不可避免的會給水域帶來污染。

當今世界上有影響力的國際賽事無一不具備完善的環保預案，環保先行已成為賽事全面成功的必備條件。以奧運會為例，國際奧委會會對所有奧運會申辦城市的環保計劃進行評估，與舉辦城市簽署有關環保協議以最大限度地實施環保計劃。［2］這些成功的環保案例是值得我國摩托艇賽事借鑒的。本文以黃山太平湖風景區舉行的全國摩托艇錦標賽為例，探討摩托艇運動對水域水環境影響的特征，以期有利于摩托艇賽事的環保，有利于基于摩托艇運動的體育旅游業的可持續發展。

1研究方法

1.1文獻資料法以“體育賽事”、“環境保護”為關鍵詞，收集到與本課題相關的期刊論文、博碩士論文、會議論文100余篇，遴選、整理了與本研究密切相關的文章30余篇；此外，收集與環境保護、體育賽事及其交互關聯的專業書籍若干，擇取與本課題研究關聯密切的資料、觀點和研究成果以作為支撐本項目研究的理論依據、基礎和借鑒。

1.2實地考察法實地考察了在黃山太平湖風景區舉行的全國摩托艇錦標賽舉辦場地，詳細了解、考察了賽事舉辦地太平湖水域及周邊環境。

1.3典型案例研究法水體污染程度的最佳研究方法是對該地疑似被污染水體在時間和空間序列上的正確、合理的抽樣檢測。筆者主要評價摩托艇比賽賽場的相關水域地表水在賽前、賽中、賽后的水體監測質量，采樣點布置：1#點：太平湖大橋（進水口位置的對照斷面水樣）；2#點：旅游碼頭（摩托艇出發碼頭即賽場的控制斷面水樣）；3#點：陳村水電站大壩（出水口位置的消減斷面水樣）。這三處取樣，對賽場水域污染狀況具有一定的代表性，采樣點具體布置見圖1。本研究共采樣三次，采樣時間為賽前二周、賽后、賽后二周各一次，此監測的布點和采樣完全符合《中華人民共和國環境保護行業標準》HJ/T 91―2002地表水和污水監測技術規范，采樣湖（庫）監測垂線采樣點的設置完全符合本標準的要求，且在水庫的相關水域的監測點根據標準用專業監測采樣取水設備在不同水深處根據規范分層采樣，把采樣的樣本誤差值降到最低。采樣后樣本即送國家城市供水水質監測網合肥監測站檢測，檢測項目根據《地表水監測規范》中的規定進行定量和定性分析(表1)。

2水質變化與賽事關系分析

太平湖湖水清澈碧透，水質優于II類水體標準，是黃山旅游區的重點風景區之一。太平湖上游與下游河道曲折，中游開闊，水上娛樂中心、摩托艇學校就建在中游。太平湖的中游是舉辦水上賽事最佳的天然賽場。

2.1.1賽事前后主要水質指標變化原因分析

2.1.1.1石油類由表1可知：賽后污染指數Pi=2.4；賽后二周Pi=1.6。造成嚴重石油污染的原因有兩方面，其一，水上摩托的動力是一臺二沖程汽油發動機，其燃料油是汽油和油按一定百分比混合，燃料油燃燒做功時油完成對發動機曲軸箱的曲軸連桿和汽缸體的后，不能充分燃燒的油最終被排放到水面。其二，水上摩托發動機傳動裝置的脂在運動中也有部分緩釋在水中。賽后二周水質仍然沒有恢復到賽前水平，水體仍然處于石油污染的緩慢自然降解期。

2.1.1.2陰離子合成洗滌劑賽后Pi=1.4，這是由于使用比賽中運動員用化學洗滌劑清洗摩托艇造成的；此外，賽場附近一些小型賓館、酒店受洗衣粉污染的水直排入太平湖。在賽后二周其濃度仍高達0.20 mg/L，水體對陰離子合成洗滌劑自然降解能力緩慢。

2.1.1.3硫化物賽后Pi=1.8；賽后二周Pi=1.2。這是由于水上摩托的發動機向水面排出大量的含硫廢氣物導致。在賽后二周硫化物指標仍高達0.12mg/L，由此可見，水體對硫化物的自然降解能力緩慢。

2.1.1.4氨氮與氟化物由賽后和賽后二周濃度都在標準范圍類，但賽后較賽前氨氮濃度升高的幅度很大。濃度升高可能是由于參賽人員和游客的大量增加，賽場附近一些小型賓館的排泄物經簡單處理后排入太平湖。賽后二周該濃度還沒有恢復到賽前水平，可見生態系統對氨氮和氟化物的自然凈化速度比較慢。［4］

2.1.1.5高錳酸鹽指數賽前高錳酸鹽指數為1.7；賽后達到2.3；賽后二周達到2.0。高錳酸鹽指數越高，說明水體受到有機物污染的程度越嚴重。比賽中有機燃料、劑和洗滌劑及大量人群活動產生的污染排放到水中，導致湖水中有機物濃度升高，對湖水產生了一定程度的污染。

2.1.1.6pH太平湖水一般呈弱堿性，賽前水的pH為8.56，賽后水的pH為7.55。其原因是由于摩托艇及其他輔助賽事用船使用的燃料燃燒后廢氣直接排放到湖面，在湖面局部區域導致湖水的pH降低。

2.1.1.7鉛鉛的溶解度很低，一般大型水庫水中的鉛含量都不高。很顯然，表層水中鉛指標的上升與摩托艇使用提高辛烷值的含鉛汽油燃料有關。摩托艇的動力是由高壓縮比的二沖程汽油發動機提供，為了提高燃料油的辛烷值，在汽油中加入了抗爆震抑制劑四乙基鉛來提高摩托艇的動力，雖然國家已經在2001年1月1日停止使用車用含鉛汽油，但是一些特種動力機械為了得到更高的動力還是在使用四乙基鉛作為抗暴抑制劑來額外提高壓縮比，從而抑制發動機爆震獲得更大的推進動力。另外摩托艇和比賽輔助用船的船用油漆有較大的含鉛量，越是顏色鮮顏油漆的含鉛量越大，水中船的密度越大，其緩釋到水中的鉛含量越高。因而導致了表層水中的鉛含量暫時性升高。

2.1.1.8硒、砷這兩種元素為微量元素，除了工業生產過程可能導致這兩種元素大量排放以外，一般生活污水和生活垃圾都不可能使它們大幅度異常升高，另外地表水中二者的含量很低，因此可以認為這兩種元素含量的變化是測試誤差導致。

2.2賽事對下游水質的影響由表1可知：石油類、硫化物和陰離子合成洗滌劑濃度賽后和賽后二周均超標。氨氮、高錳酸鹽指數、氟化物和砷濃度賽后均高于賽前但未超標，賽后二周雖低于賽后但仍高于賽前。硒、鉛濃度賽后高于賽前但未超標，賽后二周恢復正常值。

2.3賽事對上游水質的影響上游水質受舉辦大型賽事，游客人群增加的影響，氨氮、氟化物濃度賽后均高于賽前但未超標，賽后二周雖低于賽后但仍高于賽前。由于陰離子合成洗滌劑、高錳酸鹽指數濃度賽后高于賽前但未超標，賽后二周恢復正常值。

2.4賽事對環境的綜合影響由監測數據可以看出，摩托艇賽事對景區水體環境的影響集中在石油類、硫化物兩個方面，其他指標雖然有影響但是并未超標。資料［9］表明：石油烴在水中的濃度超過0.1 mg/L就會使魚肉產生特殊的氣味和味道，濃度達到0.2～0.4 mg/L會引起水體異味，可能會造成水體厭氧環境導致魚類、底棲生物的畸形發育。石油類污染物濃度最高值在賽后2#監測點濃度達到0.12 mg/L，兩周后降至0.08 mg/L，Pi為1.6，說明該類污染物在自然環境中可以降解。監測數據顯示兩周后指標已達到Ⅳ類水標準，低濃度有機污染物對水體生物的生長發育產生有限影響。硫化物有高毒性且具有惡臭，其對人和溫血動物有致毒和刺激皮膚作用，當硫化物濃度達到0.5～1.0 mg/L時對魚類有毒［10］。硫化物濃度最高值在賽后2#監測點濃度達到0.18 mg/L，接近Ⅳ類水標準，兩周后降至0.12 mg/L，Pi為1.2。監測數據顯示兩周后指標還是Ⅲ類水標準， 對水質生物生長有一定的影響。

3結論與建議

3.1結論1）大型摩托艇賽事對安徽太平湖風景區的局部水體產生了輕度污染，石油類、重金屬類、氨氮總量等對水體產生的污染較大。從污染嚴重程度上來看賽區（Pi總=0.609）＞下游（Pi總=0.490）＞上游（Pi總=0.334）。

2）摩托艇運動中排放的少量重金屬污染物，由于本身的性質決定，不至于對水質產生大的影響。這些元素很快會形成絡合物沉淀，轉移到底泥中，從檢測結果來看，一次比賽所造成水中的重金屬含量變化不大，對大型深水水庫水質的影響并不明顯，但是對于水深較小的水域則可能產生較明顯的影響。重金屬可能在底質（底泥）中累積，使水體受到污染。

3）賽后二周氨氮、砷和硒的濃度都沒有能恢復到賽前水平，石油類、陰離子合成洗滌劑和硫化物的濃度都還沒能恢復到原來水質，石油類自凈的時間跨度至少一個月，氨氮至少兩個月。

4）上游水體各項數據賽前、賽后基本穩定；主要受影響的中游水體部分數據賽后（Pi總 =0.609）較賽前升高幅度大，賽后二周（Pi總 =0.587）污染程度有所降低；下游水體部分數據賽后（Pi總=0.490）較賽前升高幅度也較大，賽后二周（Pi總=0.484）污染程度降低。

3.2建議1）舉辦地要利用賽事舉辦的機會對環境進行綜合治理。嚴格控制住宿、餐飲等污染源的排放，生活污水必須經過處理達標后才能排放。

2）水上摩托等摩托艇的燃料盡量采用新能源或者清潔燃料，其油、脂、清潔劑也應選用污染少的環保產品；輔助賽事用船逐步淘汰燃油動力船，采用電瓶動力船、太陽能動力船，杜絕漏油現象的發生，在輔助用船上設垃圾桶、岸邊設立垃圾箱，減少生活垃圾對水體的污染。

3）體育賽事的舉辦不易過于密集，時間應盡量拉開，給生態系統進行自身凈化的時間。體育賽事舉辦的時間應盡量選擇在風景區的旅游淡季，可以緩解體育賽事對風景區自然生態環境的壓力。

4）大賽組委會應與當地政府加強環保合作，在賽期、賽中和賽后開展水環境生態監測，準確掌握水環境質量變化，為賽事的環保評估提供科學的理論依據。

5）環保先行已成為賽事全面成功的必備條件,主管部門應制定此類比賽的嚴格的環保硬性指標和相應法制法規，并確保被嚴格執行。

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篇9

關鍵詞：水資源，水體污染，水資源保護

 

一、水體污染的種類

1.水體富營養化

水體富營養化是一種有機污染類型，由于過多的氮、磷等營養物質進入天然水體而惡化水質。施入農田的化肥，一般情況下約有一半氮肥未被利用，流入地下水或池塘湖泊，大量生活污水也常使水體過肥。過多的營養物質促使水域中的浮游植物，如藍藻、硅藻以及水草的大量繁殖，有時整個水面被藻類覆蓋而形成“水花”，藻類死亡后沉積于水底，微生物分解消耗大量溶解氧，導致魚類因缺氧而大批死亡。水體富營養化會加速湖泊的衰退，使之向沼澤化發展。

海洋近岸海區，發生富營養化現象，使腰鞭毛藻類（如裸溝藻和夜光蟲等）等大量繁殖、密集在一起，使海水呈粉紅色或紅褐色，稱為赤潮，對漁業危害極大。近年來渤海北部和南海已多次發生。

2.有毒物質的污染

有毒物質包括兩大類：一類是指汞、鎘、鋁、銅、鉛、鋅等重金屬；另一類則是有機氯、有機磷、多氯聯苯、芳香族氨基化合物等化工產品。許多酶依賴蛋白質和金屬離子的絡合作用才能發揮其作用，因而要求某些微量元素（例如錳、硼、鋅、銅、鉬、鈷等），然而，不合乎需要的金屬，例如汞和鉛，甚至必不可少的微量元素的量過多，如鋅和銅等，都能破壞這種蛋白質和金屬離子的平衡，因而削弱或者終止某些蛋白質的活性。例如汞和鉛與中樞神經系統的某些酶類結合的趨勢十分強烈，因而容易引起神經錯亂，如瘋病、精神呆滯、昏迷以至死亡。此外，汞和一種與遺傳物質DNA一起發生作用的蛋白質形成專一性的結合，這就是汞中毒常引起嚴重的先天性缺陷的原因。

這些重金屬與蛋白質結合不但可導致中毒，而且能引起生物累積。重金屬原子結合到蛋白質上后，就不能被排泄掉，并逐漸從低劑量累積到較高濃度，從而造成危害。典型例子就是曾經提到過的日本的水俁病。經過調查發現，金屬形式的汞并不很毒，大多數汞能通過消化道而不被吸收。然而水體沉積物中的細菌吸收了汞，使汞發生化學反應，反應中汞和甲基團結合產生了甲基汞（Hg-CH3）的有機化合物，它和汞本身不同，甲基汞的吸收率幾乎等于100％，其毒性幾乎比金屬汞大100倍，而且不易排泄掉。

有機氯（或稱氯化烴）是一種有機化合物，其中一個或幾個氫原子被氯原子取代，這種化合物廣泛用于塑料、電絕緣體、農藥、滅火劑、木材防腐劑等產品。有機氯具有2個特別容易產生生物累積的特點，即化學性質極端穩定和脂溶性高，而水溶性低。化學性質穩定說明既不易在環境中分解，也不能被有機體所代謝。脂溶性高說明易被有機體吸收，一旦進入就不能排泄出去，因為排泄要求水溶性，結果就產生生物累積，形成毒害。典型的有機氯殺蟲劑如DDT、六六六等，由于它們對生物和人體造成嚴重的危害已被許多國家所禁用。

3.熱污染

許多工業生產過程中產生的廢余熱散發到環境中，會把環境溫度提高到不理想或生物不適應的程度，稱為熱污染。例如發電廠燃料釋放出的熱有2／3在蒸氣再凝結過程中散入周圍環境。消散廢熱最常用的方法是由抽水機把江湖中的水抽上來，淋在冷卻管上，然后把受熱后的水還回天然水體中去。論文參考。從冷卻系統通過的水本身就熱得能殺死大多數生物。而實驗證明，水體溫度的微小變化對生態系統有著深遠的影響。

4.海洋污染

隨著人口激增和生產的發展，我國海洋環境已經受到不同程度的污染和損害。1980年調查表明，全國每年直接排入近海的工業和生活污水有66.5億噸，每年隨這些污水排入的有毒有害物質為石油、汞、鎘、鉛、砷、鋁、氰化物等。全國沿海各縣施用農藥量每年約有四分之一流入近海，約5萬多噸。這些污染物危害很廣，長江口、杭州灣的污染日益嚴重，并開始危及我國最大漁場舟山群島。

二、水資源的利用和保護

目前，世界淡水危機的警鐘已經敲響，“如何對付水的威脅”已突出地擺在各國人民面前。西亞國家以色列開源節流，技術用水，使水資源得以充分合理地利用，其經驗值得各國借鑒。現階段中國水資源保護重點應側重于以下幾個方面：水環境污染應得到控制；供水緊張狀況應有所緩解；飲用水源質量要有所提高；盡快實現水資源開發與保護的良性循環。為此，在實行可持續發展戰略的基礎上，應采取以下基本對策：

1．建立、健全水資源監測系統——水資源監測網。它是提供水位、水量、水質動態信息的基礎性設施,也是實施水量、水質監控的重要手段,應該優先建設,不斷完善并使之達到現代化水平。在此基礎上,提高水資源及水環境現場測試能力和快速反應能力,逐步建立自動測報和預警系統。

2．建立統一的水資源管理機構。建立統一的水資源管理機構是實現水量統籌調度、優化配置、污水排放控制的重要組織保證。論文參考。為了保證水資源統一管理,有效協調各部門和單位的水事矛盾,管理機構應按大中流域或區域地下水系統來設置。論文參考。對跨界的流域和地下水系統,應加強邊界水體的監測、控制,積極推廣行政區之間的協商制度和用戶的聽證會制度。

3．完善水資源保護的法律體系。改善中國水資源不合理狀況的另一重要途徑就是依法治水,走法制化的道路,依法取水,依法排污,節約用水,嚴格按照《水法》、《水污染防治法》、《環境保護法》等一系列法律辦事。同時,還應結合水資源開發利用規劃,制定適合本流域(或地下水系統)具體條件的配套法規,使水資源保護法制化、制度化。

4．加強水資源的科學研究。為了使水資源開發利用更合理、更科學,保護工作有的放矢,首先應加強對水資源的科學研究,不斷提高對水資源系統的認識,包括水資源在地球自然資源體系中的位置和作用,與其他資源的關系,揭示其形成和演化的機理及在空間和時間上的變化規律,研究人類經濟活動引起的水資源和水環境的變化,探索如何在變化的環境中持續開發利用水資源的科學途徑。同時,還要研究水資源調查、監測、評價、規劃、利用、養涵、污染防治、科學用水、節約用水、提高用水效率等各方面的先進技術方法,以達到全方位提高中國水資源保護的科學水平。

5．加強水資源保護的全民教育。要廣泛宣傳水資源保護的意義,使群眾了解、熟悉其重要性,真正認識到水資源是當代和子孫后代的共同財富,珍惜每一滴水,牢固樹立“保護水資源,人人有責”的思想。

篇10

   論文摘要:系統介紹了復合柴油的作用機理、研究配制及應用發展。

  　1

概述

  復合柴油是將水和柴油通過復合劑和復合設備復合形成的油包水(w/o)型乳液。早在100多年前，就已有人摻水使用柴油，但是因為那時的柴油摻水技術水平較低，收益不夠明顯以及石油危機尚未突出等原因，而使柴油摻水技術處于緩慢發展的狀態。50年代末，由于環境保護需要以及石油危機等原因，柴油摻水應用技術才獲得重視。到了70年代，柴油摻水技術進入到實用性的發展階段。美國、前蘇聯、日本等工業發達國家競相把柴油摻水技術列為國家重點開發研究項目，對摻水復合柴油的復合手段、復合工藝、復合裝置、表面活性劑、復合機理及其燃燒動力學和對內燃機的磨損腐蝕以及規格化、商品化等多方面都進行了大量的實驗和深入研究。大量的研究表明:油水混合燃料能極大地改善排放污染，節省燃油。同時，柴油摻水復合燃料對內燃機不但沒有腐蝕和增加磨損的問題，反而能起到清洗劑的作用，可以降低內燃機維修費用。目前，世界各國研究燃油摻水技術的專業機構空前增加，專利文獻和學術論文如雨后春筍般地涌現。在日本、美國、德國等，柴油復合劑早已作為商品銷售，現已開發出第三代或第四代產品。日本專營復合油的薩米特公司推出的h一106 , h一107復合劑產品，銷往東南亞各國。縱觀柴油摻水技術的過去和現在，它已顯示出了強大的生命力。

2復合柴油的節能、降污原理及復合機理

2.1復合柴油節能、降污原理

2.1.1“微爆”效應(二次霧化)

  目前，國內外大多數專家認為復合柴油的節能是由于乳液內部的微小水珠的“微爆”效應引起的或稱二次霧化。微爆是在高溫環境下，由兩種或多種有不同揮發性的液體的汽化引起的。由于液體的擴散速度是有限的，穩定性差的液體就會覆蓋在表面，從而導致液滴迅速升溫。一旦溫度達到某個組分的過熱極限，微爆就會伴隨連續產生并變大的泡核而發生。微爆的作用是提高油滴的表面活化能。復合柴油為油包水(w/0 )型乳液，外相為柴油，內相為水。由于油的沸點比水高，所以受熱時水總是先達到沸點而沸騰或蒸發。當油滴內部的壓力超過油的表面張力和環境壓力之和時，水汽將沖破油膜的阻力而使油滴爆炸，形成更細小的油滴。爆炸后的油滴更細小，因此燃燒更完全，從而達到節能效果。

2.1.2化學效應

  有文獻對復合油的燃燒化學進行了研究，提出了水煤氣反應的重要性，燃料中由于高溫裂解產生的碳粒子，能與水蒸氣反應生成co和h2，使碳粒子能充分燃燒，提高了燃燒效率，降低了排煙中的煙塵含量。復合柴油在柴油機燃燒室高溫高壓條件下發生化學反應，由于復合油中水的存在，促使產生了許多oh"基團，使得消除積炭的反應()速度加快，從而達到降污的目的。有文獻提出了其他一些用于解釋復合油節能降污的觀點，例如摻混效應、汽提效應、改善燃料與空氣的混合比例減少過剩空氣系數以大幅度降低氮氧化物()的產生等。

2.2柴油復合機理

  復合柴油是由普通柴油、水、表面活性劑、助表面活性劑組成。柴油和水是兩相互不相溶的體系，作為油包水的乳液，水是分散相，為使水的微小液滴在兩相交流中足夠穩定，須使用表面活性劑。柴油復合劑能使乳液穩定的因素有二:其一，降低了油一水界面張力，即降低了吉布斯函數，有利于乳液的穩定存在;其二，柴油復合劑的分子在界面處作定向吸附，生成具有一定機械強度的薄膜，阻止分散相液滴的合并聚集。由于乳液中液滴分子作不停頓的布朗運動，頻繁地相互碰撞，如果界面膜的強度較小，在碰撞中界面膜容易破裂成液滴合并。因此，柴油復合劑需要二種或二種以上的表面活性劑復配而成，這種復配的柴油復合劑所形成的界面膜有較高的膜彈性，所形成的乳液也比較穩定。目前柴油復合劑的配方根據其結構大致分為五種類型:①陰離子型有烷基磺酸鹽類、烷基苯磺酸鹽類、烷基蔡磺酸鹽類、脂肪酸皂類、烷基醋墟泊酸磺酸鹽類等;②陽離子型有簡單胺鹽類、季胺鹽類等;③非離子型有脂類，如脂肪酸聚氧乙烯醋、脂肪酸山梨醇醋;醚類，如脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基苯酚聚氧乙烯醚，脂肪醇山梨醇脂聚氧乙烯醚;酞胺類，如烷基醇酞胺等;$兩型離子型有梭酸類、硫酸類、磺酸類等;④高分子型有天然水溶性膠類、淀粉衍生物類、纖維素類、合成水溶性高分子類等。

3復合柴油的配制及性能

3.1復合劑配方成分的篩選依據

  (1)親油基團與油相具有相似結構的復合劑復合效果好。根據相似相溶原理，要求復合劑的憎水基團的結構和油的結構越相似越好。結構與柴油越相似，界面上的吸附作用也就越強，這樣就能既可使油水界面張力降低得多，又能使界面膜的強度大，因而穩定性就好。根據多種活性劑的性能試驗篩選最終選擇了與柴油的主要成分有相似分子結構的有機酸和復合劑且。

  (2)混合復合劑的效果往往比單一復合劑效果好。為了形成穩定的復合液，要求復合劑不僅能大量降低水的表面張力，而且能在油水界面形成堅固的保護膜。有些物質的表面活性大，能大量降低水的表面張力;有些物質表面活性雖然較差，但能在水微粒周圍形成堅固的保護膜。選擇具有相似分子結構的這兩類表面活性劑，把它們組合起來，就可以取長補短，達到更好的復合效果。因此，使用一種以上的表面活性劑加助劑制備的微乳液，比用單一表面活性劑加助劑制備的微乳液更穩定。因此采用了使用混合表面活性劑加助劑進行復合配方設計。

  (3)輔助表面活性劑是微乳液形成的一個不可缺少的組分。一般乳狀液的形成主要是由于復合劑在油/水界面的吸附，形成堅韌的保護膜，同時降低界面張力，使油(或水)較易分散。但無論如何仍有界面，從而有界面張力的存在，故此種體系是不穩定的。若再加人一定量的極性有機物，可將界面張力降至不可測量的程度;此后即形成穩定的微乳液。輔助表面活性劑是微乳液形成一個不可缺少的組分，它除了能降低界面張力外，還能增強界面膜的流動性，使界面膜的彎曲更加容易，有利于微乳液的形成。

3.2復合劑配方的篩選

  雖然有以上這些理論依據，但關于復合劑中各種組分的具體確定，目前還沒有成熟完整的理論模式來測算指導，必須靠經驗積累和試驗實踐來確定每種組分的實際復合效果。因此，進行深人細致的實驗選擇尤為必要。

3.2.1實驗試劑

  ①主復合劑工:由有機酸(酸值為123.3kohmg/g)和堿溶液反應制成。

  ②復合劑n:非離子表面活性劑，上海大眾藥業有限公司，粘度:1 000一1 400mm2/s;

  ③助表面活性劑:醇類，濟南化工二廠，純度98 %。

3.2.2實驗步驟

  通過大量的配制試驗，考察了各種組分的復合效果，從而最終找到了合適的復合劑配方。所找到的復合劑配方中陰離子型表面活性劑的比例占絕大多數，而非離子型表面活性劑僅占8%左右，這就使所配制的復合柴油成本大大降低。

  ①配制復合劑的小樣。向錐形瓶中加人5lg有機酸，再加人8.5g堿溶液，振蕩15 min，待反應完畢后，加人6g復合劑ii ,3g助劑，蓋上塞子，然后采用手搖振蕩的方法使錐形瓶內各種物質完全混合均勻。在室溫下靜置，待泡沫消失，即得到復合劑。

  ②配制該復合劑的擴大樣。向錐形瓶中依次加人510g有機酸，85g堿溶液及60g復合劑ii , 30g助劑，然后按上述方法配制，得到復合劑的擴大樣。將錐形瓶內的復合劑靜置一段時間，待液面上的泡沫完全消失后，且再用手振蕩錐形瓶也無泡沫產生為止飛這大概需要3h左右。此時用手觸摸錐形瓶壁已冷卻至室溫，待用。

3.2.3實驗現象

  ①在加人堿溶液的過程中，發現溶液液面上會產生泡沫。

  ②在振蕩錐形瓶的過程中，感覺到瓶壁是熱的。

  ③在振蕩過程中，液面上有白色泡沫產生，并隨復合劑量增加，泡沫層變厚。

3.2.4實驗結果

  由上述實驗步驟得到含有機酸74 %(質量分數)，含堿溶液12%(質量分數)，含復合劑11為9%(質量分數)，含助劑5%(質量分數)的復合劑。該劑為完全透明的棕色油狀液體，無特殊不良氣味，穩定性好，自配制起至今(半年多)無任何變化。

3.3復合柴油的配制

  本此使用上面的復合劑配方來配制微復合柴油，在相同的實驗室條件下，分別進行了復合柴油配制的小樣試驗和擴大試驗。

3.3.1試驗

  配制方式用天平分別稱取一定量的水、劑、油(0#柴油)按一定順序加人到燒杯中，攪拌一段時間后，靜置，觀察到體系為透明的均相液體后，繼續加人一滴劑，重復上述操作，直至體系出現渾濁為止。然后取體系出現渾濁的前一滴加劑量作為該微乳油的最終加劑量，重新按上述步驟配制乳油。從剛剛配制的乳油樣中取出一部分，倒人250m1帶磨口塞的錐形瓶中，保存起來，觀察其穩定性如何。

2配制結果

3結果分析

  ①從表2可以看出:在水占6%一20 %、復合劑占10%一21%時，均可形成乳油。特別是其中的油樣1、油樣2、油樣3及油樣4和油樣6不但形成乳油的速度快，而且形成的乳油透明度高、穩定性好。

  ②試驗證明:在小樣試驗中所配制的復合劑，進行擴大試驗后，仍能實現對柴油的復合，這表明該劑的復合能力沒有改變。而且在小樣試驗中可以配成復合柴油的水、油、劑之配比，在擴大試驗中同樣可以配成乳油。

3.3.4復合哭油指標(以4號樣為例)

4我國復合柴油的發展現狀及研究方向

  我國柴油復合技術研究起步較晚，最近幾年發展迅速，已開發出許多較好的復合劑配方并研究了復合復合劑的親水一親油值(h lb值)等性質，和國外技術相比，沒有合成反應，均采用多種表面活性劑復配而成，只是在復合劑的配方組成上略有差別。這些柴油復合劑配方組成的共同特點是:

  1)以非離子表面活性劑為主體的高效復合劑達80%左右。此非離子表面活性劑的親水基團為聚氧乙烯()。即一般所說的eo鏈。其醚氧可與金屬催化劑絡合，提高催化劑活性。

  2)低沸點易燃有機物，如丙酮、甲苯、硝酸乙酷、正己烷等。其目的在于降低點火溫度，便于內燃機起動。