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关键词:膜 沉淀污染 吸附污染 生物污染 机理 控制方法
膜污染是指在膜过滤过程中,水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象[1]。
实际上,膜的可靠性是目前阻碍膜技术推广应用的关键之一,而污染问题又是影响其可靠性的决定性因素。据调查,就超滤而言,污染仍是其主要问题,污染的消除将使超滤过程效率提高30%以上,使投资减少15%,而且能提高分离效果,使超滤范围拓宽[2]。对膜污染种类及其成因的具体分析,将有助于采取合适的措施减弱或消除它的不良影响。
1 沉淀污染
以压力为推动力的膜分离技术有反渗透(RO),纳滤(NF),超滤(UF)和微滤(MF)。根据不同膜与水中微粒的相互关系[3],可知沉淀污染对RO和NF的影响尤为显著。
当原水中盐的浓度超过了其溶解度,就会在膜上形成沉淀或结垢。普遍受人们关注的污染物是钙、镁、铁和其它金属的沉淀物,如氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐等。
设在溶液中有化学反应:x Ay-+y Bx+=AxBy
当不考虑盐类之间的相互作用时,溶度积Ksp= γxA[Ay-]xγyB[Bx+]y为常数。其中,γA、γB为自由离子A和B的平均活度系数;[A],[B]为溶液中的摩尔浓度;x,y为化学配比系数。平均活度系数可用离子强度[I ]的函数来估测:
logγA=-0.509 ZAI1/2,
logγB=0.509 ZBI1/2;
ZA、ZB为自由离子的化合价。对稀溶液,如大多数天然水体,其活度系数γA、γB近似等于1。
如图1所示,进料液,浓缩液,渗透液浓度分别为Cf,Cr,Cp。
由阻截率知:
R=1-Cp/Cf(1)
设系统回收率为r,由物料平衡,知:
Cf-(1-r)Cr=rCp(2)
由式(1),(2)可得:
Cr=Cf[1-r(1-R)]/(1-r)(3)
由(3)式可以看出,浓缩液中截留盐浓度Cr,随进水浓度Cf,回收率r和截留率R的增加而增加。此时,被截留的浓缩液溶度积Kspr=γAx [Ay-]xrγBy[Bx+]ry。当浓缩液溶度积Kspr与溶液溶度积Ksp的比值大于1时,就存在着盐析出的可能性。
实际上,方程(3)低估了促进沉淀生成和结垢的盐浓度,因为其推导中未考虑浓度极化。鉴于这个原因,引入浓度极化因子PF(边界层与溶液中浓度之比值,大于1),PF值通常可用回收率r的指数函数的形式来估计,
PF=exp(K×r)(4)
其中K为半经验常数,对于商业应用的RO膜组件,取值为0.6~0.9,结垢在RO装置的最后几个单元中(即在浓度最高的地方)最先形成。
避免沉淀污染的方法主要是减少离子积中阳离子或阴离子的浓度。例如,添加酸可减少氢氧化物和碳酸盐的浓度,使金属离子沉淀难以生成。原水可通过石灰软化沉淀或离子交换等预处理方法去除易结垢的金属离子(如Ca2+、Mg2+等)。还可以加入阻垢剂,例如磷酸六甲基,以阻碍沉淀生成。
2 吸附污染
有机物在膜表面的吸附通常是影响膜性能的主要因素。随时间的延长,污染物在膜孔内的吸附或累积会导致孔径减少和膜阻增大,这是难以恢复的。腐殖酸和其他天然有机物(NOM) 即使在较低浓度下,对渗透率的影响也大大超过了粘土或其它无机胶粒[4]。
与膜污染相关的有机物特征包括它们对膜的亲和性,分子量,功能团和构型。带负电荷功能团的有机聚合电解质(如腐殖酸和富里酸)会与带有负电荷的膜表面之间存在静电斥力。用在水和废水处理中的聚砜、醋酸纤维树脂、陶瓷和薄表层复合膜表面都带有一定程度的负电荷。一般来讲,膜表面电荷密度越大,膜的亲水性就越强。而疏水作用可增加NOM在膜上的积累,导致更严重的吸附污染。
根据化学组成,可识别造成膜污染的NOM中的特定组分。利用热解气相色谱(GC)/质谱(MS) 分馏技术,识别出多糖和多羟基芳香族化合物是地表水和岩溶地下水中的两种主要组分。试验证明,多羟基芳香族化合物比多糖吸附污染严重得多[5]。
NOM除对膜的直接吸附污染外,对胶体在膜上的粘附沉积也起着重要作用。对沉积层中天然水体出现的有机污染物种类和它们的相对浓度分析表明,聚酚醛化合物,蛋白质和多糖与胶体粘附在一起沉积到膜上,并且在膜表面形成凝胶层。因此,吸附污染和水中有机物形成凝胶层的稳定性影响了纯水力清洗的效率。纯水力清洗的方法有反冲洗,快速脉冲或横向流反向冲洗。用作膜化学清洗的试剂必须能有效溶解凝胶层中的有机化合物。因此,用作膜的化学清洗的溶液通常由苛性物质和酶剂组成。
3 生物污染
生物污染是指微生物在膜-水界面上积累,从而影响系统性能的现象[6]。膜组件内部潮湿阴暗,是一个微生物生长的理想环境,所以一旦原水的生物活性水平较高,则极易发生膜的生物污染。膜的生物污染分两个阶段:粘附和生长。在溶液中没有投入生物杀虫剂或投入量不足时,粘附细胞会在进水营养物质的供养下成长繁殖,形成生物膜。在一级生物膜上的二次粘附或卷吸进一步发展了生物膜。老化的生物膜细菌主要分解成蛋白质、核酸、多糖酯和其它大分子物质,这些物质强烈吸附在膜面上引起膜表面改性。被改性的膜表面更容易吸引其它种类的微生物。微生物的一个重要特征是它们具有对变化营养、水动力或其它条件作出迅速生化和基因调节的能力。因此,生物污染问题比非活性的胶体污染或矿物质结垢更为严重。
细菌,真菌和其它微生物组成的生物膜,可直接(通过酶作用)或间接(通过局部pH或还原电势作用)降解膜聚合物或其它RO单元组件,结果造成膜寿命缩短,膜结构完整性被破坏,甚至造成重大系统故障[ 罚莳?
可同化性有机碳(AOC)被认为是生物膜的生长潜势。因此,AOC指标可以表征生物膜形成的可能性及其程度。研究证实,细菌对不同聚合物粘附速率大不相同。如聚酰胺膜比醋酸纤维素膜更易受细菌污染[8]。所以,生物亲和性被降低和易清洗的聚合物为材质的分离膜,会阻碍生物膜的生长。为了发展膜的生物污染防治技术,研究者必须首先理解分离膜聚合物的表面分子结构和粘附生物细胞与膜作用的机理。为了更好控制膜的生物污染所必需的基础研究包括以下六个方面。
(1)了解生物膜中的微生物菌落,以识别出合适的有机体用于试验模拟和粘附生物测定。非生长基的分子基因测定是值得推荐的方法,例如核蛋白体RNA基因片段分析,基因试样生物检定,荧光现场杂化作用等。
(2)粘附过程必须在分子和原子一级的水平上研究,以更好地理解细胞粘附时物化作用力的影响。
(3)被改性的膜对细菌粘附和初期生物膜形成的影响需进一步研究。总衰减反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)测定有助于分析问题。
(4)在生物污染过程中,细菌外聚合物(如藻朊酸盐)与膜材料之间的作用尚未被充分认识到。理论上,分子模拟可以快速和低成本地预测膜生物污染。同时,可用模拟技术识别干扰细胞粘附的新的化学物质。
(5)生物膜本身的结构完整性依靠细胞之间的分子力,该种作用力和细胞与相邻的胞外聚合物(EPS)之间的相互作用有关。到目前为止,生物膜中细胞之间作用力的大小和本质还不清楚。分子模拟技术与适当的试验方法(如X光衍射)结合有助于分析问题。
(6)目前尚缺乏对生物膜生理生态性的了解。有研究指出溴化呋喃(来自海底藻类)可阻碍细菌的粘附,削弱生物膜母体溶液的污染影响。
生物污染可通过对进水进行连续或间歇的消毒来控制。但必须考虑该消毒剂对膜的降解性。研究表明,一氯化胺是一种优于氯消毒的生物膜消毒剂,可大大减少微量有机氧化物,抑制细菌生长。废水中连续投入3~5mg/L一氯化胺可抑制生物膜生长(对膜无氧化损害),延长运行周期。
另外,在膜的脱盐系统中,低浓度(0.5~1.0mg/L)硫酸铜的添加可抑制藻类生长。一些表面活性剂和其它化学试剂可干扰细菌在膜聚合物上的粘附。另外,可通过物理手段:如加强横向流速,增加气体反冲,来阻止微生物的粘附。
4 结束语
上述的三种污染即沉淀污染、吸附污染、生物污染,有时会同时发生,而且发生一种污染又可能加速另一种污染。进行膜处理时,应对原水组分进行分析,识别造成膜污染的主要原因,以便更好地消除影响,延长膜的使用寿命。
参考文献
1 刘忠洲,等. 微滤超滤过程中的膜污染与清洗. 水处理技术,19 97,23(4):187
2 刘茉娥,等. 膜分离技术. 北京:化学工业出版社,1998
3 Joseph G,Jacangelo,et al. Assessing Hollow-Fiber Ultrafiltration for Paticu late Removal. J AWWA,1989(11)
4 AWWA Research Foundation. Lyonnaise des Eaux and Water Research Commission of South Africa. Water Treatment Membrane Processes. R R Donnelley & Sons Compan y Printed,1996
5 V Lahoussine-Turcaud M R Wiesner and J Y Botteo. fouling in Tangential-Flow Ultrafiltration:The Effect of Colloid Size and Coagulation Pretreatment. Journa l of Membrane Science,1990,52:173~190
6 AWWA Membrane Technology Research Committee Report. Membrane Processes. J AWWA,1998,90(6):91~105
关键词:城市化;环境保护;环境问题;解决方式
中图分类号: K915 文献标识码: A
一、海东市概况
海东,因地处青海湖以东而得名。2013 年 2 月 8 日,经国务院批准撤销海东地区,青海省设立地级海东市。海东市辖一区五县,总面积 1.32 万平方公里。全市现有耕地中 70%为干旱地,56%的人口居住在高寒、干旱的浅脑山地区,年平均降水量为 368 毫米,蒸发量却为 l644 毫米,十年九旱,自然灾害时有发生。
图1 海东市地貌
1、地形地貌
区域境属强烈上升的祁连山地,夹于拉脊、达坂两山之间,地势自西向东倾斜,南山、北山均向湟水河谷倾斜,形成了周围高、中间低的盆地形。湟水河纵贯东西,西起大峡,东止老鸦峡、形成湟水河谷地带。
2、气象水文
境内属半高原大陆性气候,气温变化强烈。晴天多,日照丰富,大陆性强,半湿温季节增温快。河谷、沟岔较大,形成了很多局部小气候,有利于农业生产。湟水与大通河是县境内两条大河,湟水由西向东横贯全城。乐都气候干燥,降水量不足蒸发量的五分之一。
3、基本气候概况
3.1气温以秋季为例
图2 1961~2014年秋季平均气温变化曲线(℃)
3.2 降水以秋季为例
图3 1961~2014年秋季青海省平均降水量变化曲线(mm)
3.3日照以秋季为例
图4 1961~2014年秋季青海省平均日照时数变化曲线(h)
4、土壤植物
土壤是植物生长的基本母质。乐都县境内土壤共分9个土类,22个亚类,39个土属、95个土种。包括高山草甸土、山地草甸土、灰褐土、黑钙土、栗钙土、灰钙土、潮土,还有少量的盐土和新积土。乐都区森林分为寒温性针叶林和阔叶林两种。
二、海东市城市环境的现状及现存问题
1、城市的空气污染问题
1.1汽车尾气排放量的激增
随着居民生活水平的不断提高,居民汽车保有量迅速的增加,当前汽车尾气污染几乎已经成为城市空气污染的主要污染源。尤其是氮氧化物与一氧化碳排放量的激增,致使城市空气污染问题不断加剧。
1.2生态绿地面积较少
生态绿地在净化城市空气,改善城市空气质量,治理污染等方面具有非常重要的作用,是城市不可或缺的重要“环境卫士”。但城市人均绿化面积非常低,在城市规划管理中对于绿化覆盖率的要求也不能严格实施,破坏了城市空气保护的屏障,致使城市对于空气污染的自净能力不足,空气污染问题一直持续存在。
1.3城市功能分区的规划不合理
工业、厂矿的布局与城市空气污染有着息息相关的联系,很多城市出现空气污染问题都是由于工业、厂矿等污染源在城市的布局分区不合理的造成的。特别是,近年来随着海东市社会经济的迅速发展,城市规模不断的扩大,城市不断外延,造成了原来分布在城市边缘的工业区与居民区、商业区出现了交叉分布的情况,加剧了城市空气污染问题,而且增加了城市空气污染的治理难度。
2、城市的水污染问题
在工业生产中,每年约有1/3的工业废水未经处理就直接排入水域,对水生态环境造成了严重破坏。一些高污染企业除了排出的废水直接注入水体引起污染外,其生产产生的固体废物和废气也会污染水体。
在农业生产中,由于不科学地使用农药和化肥,致使只有少量附着或被吸收,其余绝大部分残留在土壤和漂浮在大气中,通过降雨,经过地表径流的冲刷使含有氮、磷、钾等营养元素和一些有害物质进入江、河、湖、库等地表水和渗入地表水形成污染,从而致使水质恶化。城市排污管道铺设不健全、处理没施跟不上城市化进程的步伐,致使每年90%以上的生活污水未经处理或只经过简单的处理,就直接进入水体,造成水污染。
二、在城市建设过程中加强环境保护的具体措施
1、重视城市规划建设
2、科学合理的进行城市的建设
2.1加大工、农业生产、生活领域水污染防治力度
工业污水防治,就是要减少工业污水排放和加大工业污水处理。要积极开展循环经济实践,加大对工业污染的执法检查和监督,严厉查处企业污染事故和追究相关人员的责任从而降低污染的发生,增加资金投入和通过综合运用物理、化学和生物等方法加大污水处理厂的建设和工业污水的处理。要大力发展生态农业、绿色农业,并引导农民形成“绿色”的生活和生产方式,在农业生产中,减少或科学合理的施用化肥和农药,提高农药和化肥的利用率,降低农药和化肥残留对土壤和水的污染,同时推广秸秆堆腐还田技术、沼气池技术和绿肥种植技术等,降低农业生产对水体的污染。生活污水防治,要加快污水处理厂特别是污水管网建设进度,通过运用科学处理方法不同程度地减少或消除污水中的有害成分或物质,以达到水质净化的目的。
2.2提高全社会水资源保护意识
在全体居民中进行水资源保护法律教育,提高自身水资源保护的法律意识,通过各种媒体和途径让人们深刻认识到水资源污染的严重危害性,从而提高水资源保护的自觉性,把保护水资源和节约水资源内化为自身的实际行动。加强思想政治教育,提高公民生态文明意识。倡导生态价值观和绿色消费观、文化观和道德观,努力使广大群众养成符合环境保护和可持续发展要求的良好的道德准则和行为习惯,调动公众参与的积极性,形成人人关心环境、保护环境的良好社会风尚。
2、加强对空气污染的防治
2.1整合资源,完善城市空气污染防治体系的建设
加强政府主管部门对于城市空气污染防治的重视程度,整合管理资源成立城市大气污染综合防治体系。在城市空气污染防治体系的建设上,可以由城市环保部门作为牵头部门,协调城建、国土、农业、林业、城管、园林等部门,共同开展城市空气污染的防治工作。同时由于严重雾霾等重污染天气发生的频率越来越高,应该针对这些严重的空气污染问题强化预警管理,对城市空气质量进行实时的监测,并做好污染预测、信息以及应急响应,避免由于空气污染问题影响城市居民身体健康。
2.2调整产业结构,优化城市的工业布局
在城市的产业结构方面,应该积极的进行调整,整合力量大力发展第三产业,从根本上治理城市空气污染问题。扶持贸易、旅游以及高新技术产业的发展,尤其是科技型、资源节约型企业的发展,在不破坏环境的基础上确保城市经济的持续增长。在城市内部的工业布局上,应该充分考虑到城市的总体规划、发展规模、自然地理环境以及资源结构特点等多方面的因素,合理的进行布局,将工业企业布局在远离城市中心,对城市空气污染较小的区位,消除城市内部空气污染的污染源,加快废气污染物的迅速扩散。
2.3强化对于城市机动车尾气的监管
随着机动车保有数量的不断增加,在城市空气污染防治工作的开展上,首先必须将机动车尾气的监管作为管理的重点,在机动车管理上强化尾气检测,明确机动车辆汽车尾气的检测依据、控制标准以及相应的管理处罚措施,对于不达标的车辆应禁止在城市市区通行,严格控制尾气超标排放问题。其次,在城市交通管理方面,应该积极的倡导发展绿色公交战略,通过广泛的宣传以及加大扶持政策倡导城市居民乘坐公交出行,以逐步的降低机动车的使用强度。此外,在城市交通工具管理上,应该大力发展使用新型环保绿色新能源的交通工具,尤其是推广电动车在城市内部的营运使用,逐步的减少城市机动车尾气的排放数量,缓解城市空气污染的问题。
2.4提高城市绿化水平,加大城市扬尘防治力度
提高城市绿化覆盖率是防治城市空气污染的有效途径,利用绿化植物不仅可以吸收空气中的有害废气,净化空气,而且还可以通过降低风速来促使空气中的大粒灰尘下降。对于城市绿化工程的实施,应该合理的选择绿化品种,尤其是选择经济、耐旱、景观效果好的绿化植物,通过提高绿化面积来作为净化和缓冲城市空气污染问题的手段。其次,应该加强对于扬尘的治理,对重大建设项目、扬尘排放项目实行专项治理,确保建设项目全覆盖,扬尘洒水量、控制量必须达到标准化管理,并不断加大洒水车的添置,洒水的频率,使道路的清洁、源头的控制能达到最程度,通过强化扬尘的治理,控制城市空气的粉尘污染问题,减少雾霾天气等严重空气污染问题的发生。
结束语
综上所述,影响城市生态环境质量的因素多种多样,治理城市污染的工作任务困难间距,在对城市空气污染的治理上,必须全面的分析造成城市污染的各项因素,有针对性的采取措施进行控制管理,进而不断地提高城市空气质量,改善城市生态环境,打造生态宜居、长远可持续的发展环境。
参考文献
[1]兰柏超,卜令军.城市发展过程中的环境问题研究[J].学术交流,2013,03:146-149.
[2]徐晴晴.城市发展中的邻避困境及解决之道[D].山东大学,2013.
教学资源开发
本课是苏教版《科学》教材四年级上册《我们周围的空气》单元的第四课。本课通过组织学生进行憋气活动认识空气也是生命之源,再来讨论对我们周围的空气是否满意,引出我们周围的空气被污染了,从而寻找空气污染的原因及其产生的危害,增强大家保护空气的意识,想办法采取措施来防治空气污染。
在学习本课之前,学生已有了一定的生活经验,通过自己平时的观察也发现了空气正在变得不洁净,也初步感受了空气污染的危害,但是对空气是生命之源可能感受不是很深。在本课的学习中,将通过情境设置,学生进行憋气活动,使他们感受到空气对生命的重要性,但是只有洁净的空气才能使人健康,从而引出对空气污染及保护的大讨论。
本课的教学目标是:
过程与方法
1能调查搜集当地空气污染状况,了解污染原因及防治空气污染的措施;
2能用对比实验的方法,研究车辆尾气对人的影响。
知识与技能
1知道空气也是生命之源;
2了解空气污染的主要原因、危害及防治。
情感、态度与价值观
1关心自己生存的空气环境,能针对当地空气污染的主要原因积极提出建议;
2意识到科学技术会给人类与社会发展带来好处,也可能产生负面影响。
教学过程设计
一研讨空气的重要性
1师:在三年级的时候,我们已经学习了《水是生命之源》,你知道还有什么也是生命之源?
学生回答,结合学生的回答,教师并进一步追问:为什么空气也是生命之源?
教师结合学生回答,并进一步谈话:要不我们体验一下憋气30秒的感觉。
2憋气活动:学生坐在位子进行憋气,大屏幕上计时开始。要求:学生感觉不舒服就站起来。(出示多媒体)
3师:憋气时,你有什么感觉?你能一直憋下去吗?为什么?
学生回答。
4师:对,(出示多媒体)人的生命活动离不开空气,陪伴我们生活在地球上的数不清的动物、植物,他们和人类一样都离不开空气。因此空气也是生命之源。(多媒体出示课题)
二、研讨空气污染
1探究我们周围的空气的污染
谈话:你对我们周围的空气满意吗?为什么?学生回答(满意或不满意)并追问:为什么?并进一步追问:你是怎样知道的?
2你们通过观察、调查等方法,知道我们周围的空气并不清洁,那还有什么方法来验证周围的空气并不洁净?学生回答(做实验)。并进一,全国公务员共同的天地步追问:怎么做?【对比实验:操场与微机房,有无尾气、有无油烟、有无灰尘等】
3探究我们家里的空气的污染
师:现在请把我们的眼光转移到自己的家里,让我们注意一下,我们家里的日常生活,想一想,找一找,我们家里有没有污染空气的家用设备?我们家里没有污染空气的行为?
学生交流,汇报。(出示多媒体)
4讨论:科学技术发展和越来越舒适的生活与空气污染有什么关系?
师:随着科学的发展,人们发明了冰箱、洗衣机、电视机、汽车、摩托车等家用设备,使我们的生活越来越舒适、越来越幸福。那么我们这些家用设备与今天的空气污染有没有关系呢?
学生讨论交流,汇报。(出示多媒体)
结合学生回答,师提问:(1)既然汽车、摩托车在行驶过程中造成空气的污染,那么我们外出时该怎么办呀?(步行、骑自行车等)进一步追问:为什么?(2)既然清香剂、杀虫剂污染空气,那有了蚊子,蟑螂怎么办?进一步追问:为什么?(3)含氟冰箱,空调都污染空气,那我们应该使用怎样的冰箱,空调?
5探究我们周围的空气不都是污染的
师:你们有没有去过医院?你知道医生为什么戴口罩?在非典时期人们外出也要戴口罩,为什么?(出示多媒体)
师:你到过公园或花园吗?(出示多媒体)假如你来到这里,还见到人们戴口罩吗?为什么?(树木花草)
师:我们都看过电视,你见到过天气预报中的空气质量指数吗?教师结合介绍空气质量指数,
三、空气污染的危害
1提问:看来,我们周围的空气已经不同程度的受到污染,污染的空气对生命体有什么影响?让我们看看科学报道:空气被长期污染后造成的危害。(出示多媒体)
2学生阅读
四、研讨保护空气的措施
1师:通过阅读,你知道了什么?既然空气受到了污染,空气又是生命之源,我们应该怎么做?
2学生回答。结合学生的回答,并进一步追问:为什么?(步行、骑自行车、种植树木花草)进一步说明空气是生命之源。现在是植树造林的好时节我们应该怎么做?(植树造林意义)
3除此之外,我们还可以做些什么?
学生回答,可以用画图、写标语、诗歌等形式来宣传保护空气的有效措施。
2小组讨论并记录。
3师:经过刚才的讨论,相信大家已经找到了一些改变空气质量的好措施了,请大家来交流交流。
学生交流保护空气的办法.(出示多媒体)
关键词: 港口空气污染 污染危害防治措施
Abstract: In recent years, China's ports remains a serious air pollution, which directly affect people's daily lives and work. In this paper, there is a detailed analysis of the various factors what causing port air pollution and a series of control measures. For reference.
Keywords: Port air pollution, pollution prevention and control measures
一、港口空气污染及危害
1、港口空气的污染
港口空气污染的主要因素有颗粒物质(PM)、挥发性有机化合物(VOCS)、氮氧化物(NOX)、硫化物(SOX)、一氧化碳(CO)、甲醛、重金属、二氧(杂)芭等。就世界范围来看,海上船舶所排出的NOX和SOX分别占总量的14%和5%。美国2000年从事商业运输的海上船舶所排出的NOX和PM 分别占运输工具排放总量的7%和6%,这一数字还在逐年增长。据美国环境保护协会预测,到2020年,海上商船所排放的PM和NOX的比重将是现在的2倍。这部分是因为贸易量的增加所导致,还有一个就是其它污染源未得到比较有效的治理。据美国环境保护协会预
测,到2020年,商船所排出的PM量将占所有柴油机排放量的1/5。
2、港口空气污染的危害
(1)颗粒物质。柴油燃烧时,散发出大小不一的黑色或淡黑色颗粒物质,容易引起哮喘、慢性肺炎、支气管肺炎、心脏病等疾病。在美国一个为期2O年、对120万成年人做的跟踪调查,发现肺癌与PM污染物之间有很强的联系。
(2)挥发性的有机化合物。港口污染中的挥发性有机物来源于柴油的燃烧物、熏舱用的化学剂。有机化合物的特征是能够很快与空气中的氧气结合,形成有毒物质。柴油发动机排
出的有机化合物主要有苯、甲苯、丁二烯等。有机化合物能导致癌症、畸形儿、流产和神经错乱。
(3)氮化物和硫化物。柴油中一般都含有一定量的氮和硫,劣质柴油中的含量更高,在燃烧过程中会散发出含硫、含氮的氧化物,如SO2、NO2、含SO2、SO3的空气会刺激人的感官,易引起呼吸道感染性疾病。这些氧化物易与空气中的水汽相结合,形成强酸性物质。强硫酸、强硝酸遇雨水降落不但会污染河水、酸化土壤,而且会腐蚀含铁、铜的物体。
二、港口空气污染的防治
1.使用替代燃料
船舶一般使用劣质柴油,码头的装卸设备一般使用重柴油,这两种柴油的油质都比较差,可用较优质的燃料来代替,从而降低污染物的排放量。可用于代替的燃料有低硫柴油、水合
柴油、生物柴油、费希尔一曲泼斯奇柴油(Fischer-Tropsch)等。
低硫柴油价格比较便宜,供应也较方便, 一般能减少10% 左右的污染物,但足通常望与其它污染控制方法相结合。世界上的部分港口已经在日常操作中使用低硫柴油。如芬兰的
赫尔辛基港就已经在港口所用设备和拖轮上使用低硫柴油。
水合柴油也可以被港口用于作为减少污染的替代燃料,尽管这类燃料只能减少少量的氮化物, 但能大幅减少颗粒物质的排放量,大约能减少60%。对这种燃料的一些验证项目正
在美国的休斯顿、洛杉矶、长海滩等港口实施。
生物柴油是一种新兴的燃料,通过从有关植物身上榨取而获得,经提炼可获得柴油含量达80% 左右的燃料。与传统的柴油相比,这种燃料污染排放量能减少10%~20%。纯生
物柴油能够减少50%的CO2,和PM,但同时增加1O%左右的NOX。
费希尔一曲泼斯奇柴油通常由煤炭制得,有时也由天然气制得。它能减少10%的NOX,而其它污染物的减少范围一般在30%左右。
2、集卡空驶限制
集卡是目前载运集装箱的主要工具,但集卡在码头经常处于空驶状态。比如,集卡空车到堆场提取集装箱时在道口等待,或者是码头集卡把集装箱从堆场运到船边后,空车驶回
堆场。通过限制集卡的空驶时间,不但节约燃料,而且也是一种费效比较高的减少污染的方法。以洛杉矶港为例,l0分钟的空驶时间限制,使空气质量得到很大改善,每年除了少排
放400吨的NOX以外,还节约大约200万加仑的燃料。这还不包括其它污染物的排放量。此外,加利福利业州在2003年实施了一个州立空驶法案,要求所有主要城市港口的集卡空驶限制在30分钟内 其它一些港口(如两雅图港)也在实施空驶限制。
3、加强码头作业管理
由于港口吞吐量的增长太快,致使码头原有的操作流程不能适应实际的需要,导致设备处于大量的无效工作状态。如轮胎吊在堆场的翻箱、集卡在码头排队等待。因此,需要加强
码头的作业管理。制定比较准确的堆存计划,减少翻箱率,降低轮胎吊无效的工作时间;优化调度过程,开发装卸同时进行的工艺,减少集卡的使用量,减少集卡空车行驶时间,提高
集卡的使用效率。
4.更新设备
对那些老旧的、污染严重的车辆、设备、船舶可用新的适合现代排放标准的设备代替。对仍有较长生命周期的设备可以采用更换动力装置的方法。在有些情况下,可以在排放系
统上加装排放控制装置就行。更换旧的设备是最佳的方法,但成本高。由于船舶的使用年限比较长,初始投资也比较大,更换动力装置对有些船舶来说则是更有效的解决方法。
5.船舶在港的污染排放控制技术
对船舶在港的污染控制技术还处于论证阶段,但这些方法代表了未来的发展趋势。船舶驶进或驶离港口时要耗费大量柴油,船舶在港停泊时,也要用辅机为船舶提供必要的动力。
通常情况下,船舶在港逗留时,每天的柴油消耗量大约是3吨,给港E1带来了严重的空气污染。
在欧洲,关于船舶的排放控制技术已经研究较长时间,如选择性的催化还原控制技术,可以大幅减少船上烟囱排出的NOX。目前,大约在100艘船上采用了这种技术。但是,这种
技术成本比较高,还需要进一步论证。
使用岸上的能源为船舶提供动力是一些港口正在尝试的新方法。如瑞典的歌德堡港采用此方法,每年大约少排放8O吨的NOX、60吨的SOX、2吨的PM。美国的洛杉矶港、长海滩港和新西兰的奥克兰港也在尝试使用这种方法,如2001年,奥克兰港口在码头为拖轮安装了插入式电源,拖轮在码头靠泊后就可以关闭船上的动力装置。
为了使岸边提供电源的方法更为成功、有效,码头必须存有充足的能源。选择能源的方法包括新建或更新变电站、安装燃料电池组。对需要动力的码头来说,安装或更新码头变电所是最合适的方式。但这种方法不够灵活,只能在特定的位置使用,而且要解决与不同船舶上的动力系统相匹配的问题。在码头安装燃料电池组可以解决船舶在港的动力问题,而且可以用天然气作为电池的原料。与现有的柴油发电机相比,燃料电池具有污染小、运行平稳、燃值高的优点。但是,使用燃料电池作为船舶的推进动力和辅助动力,仍有一些需要解决的问题。
中国港口仍处于不断的发展之中,但港口的总吞吐量却急追发达国家的水平。随着吞吐量的增长,港口的污染问题也越来越严重。港口管理当局应借鉴发达国家港口的成功经验,利用中国港口后发展的优势,尽快采取文中所建议的措施,减少港口的空气污染。
参考文献:
在课题研究开始伊始,指导老师到我们班上进行摸底调查,同学都踊跃报名参加这次课题研究,老师指定了8名同学负责组织这次课题研究活动的实施。
参加完老师关于空气质量及其检测的讲座之后,结合我们所学的化学学科里空气这一课题的相关知识,设计了这次课题研究调查问卷,我们利用课余时间和学校的课外活动,发放调查问卷205份,收回有效问卷200份,在关心空气质量的问题上,回答关心的同学195人,什么是空气质量的问题,回答正确的168人,在空气质量日报问题上,能正确回答的只有58人,对于空气污染物,回答正确率达到98%,而空气质量检测的方式方法,能回答的只有2人。由此可以看出,我校绝大多数同学比较关心空气质量,知道空气污染问题比较严重,知道防治空气污染是一个比较复杂的问题,但大多数同学在平时的学习生活中不太注意保护我们的空气,见到污染空气的行为也不主动进行制止。环保意识开始在同学们心中觉醒,但环保行动有待于加强。
在《空气质量日报》的活动中,课题研究小组的成员非常注意收听气象预报,认真记录气象资料,还利用信息技术课上网查询相关数据。经过同学们自己的整理,了解了本地区的空气质量状况,绘制了市空气质量日报图表,训练了学生的制图能力和团结协作精神。