能源的可持续发展论文2000字体
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能源未来的发展之路 能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲,人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界,能源的发展,能源和环境,是全世界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题。 “能源”这一术语,过去人们谈论得很少,正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础。自工业革命以来,能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天,国际能源安全已上升到了国家的高度,各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的二十多年里,在稳定能源供应的支持下,世界经济规模取得了较大增长。但是,人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时,也遇到一系列无法避免的能源安全挑战,能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。 能源种类繁多,而且经过人类不断的开发与研究,更多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式,能源也可分为不同的类型。 按来源分为3类:地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。 ①来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)。除直接辐射外,并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。 ②地球本身蕴藏的能量。如原子核能、地热能等。 ③地球和其他天体相互作用而产生的能量。如潮汐能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000度。可见,地球上的地热资源贮量也很大。 中国目前的能源利用困难主要表现为:能源资源总量比较丰富但人均能源资源拥有量较低;能源资源赋存分布不均衡;能源资源开发难度较大;资源约束突出,能源效率偏低;能源消费以煤为主,环境压力加大;市场体系不完善,应急能力有待加强等。 因此开发新能源是能源发展的必要途径,而在我看来在开发新能源当中,核能应重点开发;理由如下: 一,由人类研究核的发展历程来看,核由难以被人发现的不可再分粒子演变成可以释放巨大能量的核反应堆,这说明每一个阶段的科学家都在埋头于发现核的秘密,从另一个角度看,核能越来越重要了。 二,核能之所以受到科学家的关注,不仅是因为人类的能源缺乏,更重要的是核能本身的巨大能量,如我们看到的太阳就是通过核聚变释放能量的,甚至我们现在利用的化石能源都是来自太阳内部的核聚变! 三,核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。 四,核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。 五,核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其他的用途。 六,核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。 七,核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。 基于以上的优点,在当下每一个国家都在大学设立了相关的课题研究核能;在我国,几所著名大学如北大,清华,浙大,中大等大学都设立了和工程与核技术专业;这再一次证明了核能就是能源未来的发展! 然而,我认为使核能不能成为目前的主要能源的原因主要是: 核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使用过之核燃料,虽然所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理,且需面对相当大的政治困扰。 核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏,故核能电厂的热污染较严重。 核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。 核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。 兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。 核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害。 核能的释放主要通过裂核反应和热核反应(即核反应堆),但是热核反应是要利用裂核反应来实现的,而裂核反应是需要不稳定的重核,不稳定的重核主要是铀-235,这是一种很稀小资源!所以在资源方面也造成了一定的困难。 核技术的难度极高,所以需要尖端的技术人才,这也是一个困难。 总的来说,能源未来的发展之路即使很模糊,但这就像法拉第当年发现电磁感应定律一样,核能的未来将是不可估计的巨大!
低碳经济与低碳生活 论文摘要:阐述了低碳经济与低碳生活的概念和两者之间的关系。“低碳经济”是国际社会应对人类大量消耗化石能源、大量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念。它不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力,而且意味着要引导公众反思那些浪费能源、增排污染的不良嗜好。从而充分发掘消费和生活领域节能减排的巨大潜力。指出“低碳经济”仅有先进技术的支撑是不够的。必须依托于“低碳乍活”才能实现减排的目的。而“低碳生活”是一种简单、简约、俭朴和町持续的生活方式,要实现“低碳生活”,宣传引导和制度保障是缺一不可的。论文关键词:环境科学;低碳经济;低碳生活;可持续消费低碳经济的概念及形成背景2008年6月5日“世界环境日”的主题定为:“转变传统观念,推行低碳经济”。“低碳经济”,是近年来国际社会应对人类大量消耗化石能源、大量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念。它的核心是在市场机制基础上,通过制度框架和政策措施的制定及创新。形成明确、稳定和长期的引导和鼓励,推动提高能效技术、节约能源技术、可再生能源技术和温室气体减排技术的开发及运用,并促进整个社会经济朝向高能效、低能耗和低碳排放的模式转变。进入21世纪,全球油气资源不断趋紧,保障能源安全压力逐渐增大。全球环境容量瓶颈凸现。同时气候变化问题也成为有史以来人类面临的最大的“市场失灵”问题。在此背景下。英国率先提出“低碳经济”的概念,并于2003年颁布了《能源白皮书(英国能源的未来——创建低碳经济)》。现在,欧美发达国家大力推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”,着力发展“低碳技术”。并对产业、能源、技术、贸易等政策进行了重大调整。以抢占先机和产业制高点。日本作为推动“低碳经济”的急先锋。每年投入巨资致力于发展“低碳技术”:美国参议院2007年提出了《低碳经济法案》,美国政府制定了低碳技术开发计划。这一切对我国而言,已形成压力和挑战。我国现在正处于工业化、城市化、现代化加快推进的阶段。基础设施建设规模庞大。能源需求快速增长。“高碳经济”特征突出的现实,成为我国可持续发展的一大制约。怎样走出一条既确保经济社会快速发展。又不重复西方发达国家以牺牲环境为代价谋求发展的老路,同时又不盲目让西方国家牵着鼻子走,是我们必须面对的课题。从技术角度看低碳经济保障能源安全和应对气候变化无疑是“低碳经济”要实现的最重要的两个目标。英国所倡导的“低碳经济”。是通过制定和实施工业生产、建筑和交通等领域的产品和服务的能效标准及相关政策措施,通过一系列制度框架和激励机制促进能源形式、能源来源、运输渠道的多元化。尤其是对替代能源和可再生能源等清洁能源的开发利用,实现低能源消耗和低碳排放的目标。最终实现以更少的能源消耗和温室气体排放支持经济社会可持续发展的目的。1新能源二氧化碳排放量的不确定性从技术创新的角度看,“低碳经济”的理想形态是充分发展太阳能光伏发电、风力发电、氢能以及生物质能技术。一般把太阳能光伏发电、风力发电、氢能等称为新能源或替代能源,生物质能是替代能源中的可再生能源。风力发电虽然近年来发展很快。技术有一定程度的突破,但目前它的成本也还是高于煤电、水电。此外,由于风力发电在发电过程中不排放二氧化碳。而火力发电过程要排出大量二氧化碳。因此人们认为风电不排放二氧化碳。这实际上是一种误解!与火力发电相比,风力发电在发电过程中虽然不排放或很少排放二氧化碳。但在制造风力发电设备及其维修、维护过程中却是一定要排放二氧化碳的。我们不能光比较发电过程的二氧化碳排放量,应当比较火力发电和风力发电发出单位电量全程的二氧化碳排放量。由此可见,认为风力发电、电动汽车不污染环境,不排放二氧化碳的观念并不是很科学的。现阶段太阳能发电的成本是煤电、水电的5~10倍。作为二次能源的氢能,目前离商业化目标还很远。技术还很不成熟。应认识到。一方面由于技术不过关,目前新能源开发的成本高:另一方面。由于新能源二氧化碳排放量的不确定性。在没有进行全程二氧化碳排放量的计算之前,不能轻言新能源是低二氧化碳排放的能源。2推行粮食生物质能燃料的后果生物能源是可再生能源。发展生物质能技术,看似“一石两鸟”。既解决化石能源的替代和紧缺问题,又改善环境。但从目前实施的结果看,它带来的问题似乎比解决的问题还要多。美国发展生物质能的新政策出台后,美国的粮农们纷纷扩大玉米的种植面积。或将种植其他作物的土地也改种为玉米。据统计,2007年美国玉米种植面积和产量均创下1944年以来的最高纪录,产出的玉米中多达1/5被用来生产乙醇汽油。如此旺盛的需求当然也造成了玉米价格的上扬。仅2007年一年。美国国内的玉米价格就上涨了50%。此外,由于被玉米挤占了种植空间。大豆的供应量减少。价格也开始上涨。因此布什的新能源政策招致了不少人的批评。联合国粮农组织专家琼·齐格勒警告说。一些国家将粮食转化为燃油的做法是一种“反人类罪”。这种做法将加剧全球范围内的粮食短缺。抬高粮食价格,让更多贫困人口难以承受。利用粮食作物转换成生物燃料的政策,对于日益严峻的全球粮食短缺问题无疑是雪上加霜,必将给世界造成更大规模的饥荒。在中国,2007年猪肉和食用油价格的一路飙升。一个非常重要的原因就是饲料价格的上涨,而且粮食价格飞涨波及的不仅仅是中国。美国的一项能源政策对世界范围内的食品价格产生这么大的影响。可谓是美国生物燃料政策的实施,客观上已经形成了全球8亿有车族与20亿最贫困人口之间针对粮食展开的较量。而具有讽刺意味的是,开发生物质能的计划并未带来化石能源紧张问题的丝毫缓解,倒是使新旧问题相互交织,给人类带来了更多的困扰。然而这并不意味着技术创新和新能源的发展对于“低碳经济”不重要。而是在推行“低碳经济”的同时要倡导“低碳生活”,或者说,“低碳生活”应当是“低碳经济”的重要组成部分。低碳经济应依托于低碳生活“低碳经济”的重要含义之一,不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力,而且意味着要引导公众反思那些浪费能源、增排污染的不良嗜好。从而充分发掘消费和生活领域节能减排的巨大潜力。在市场经济的体制和观念下,“低碳经济”高能效、低能耗技术状态下的生产仍然是追逐最大利润。因此大量的生产就不可避免,所生产的产品最终一定要想办法卖出去,而且卖得越多越好。然而大量生产必然会产生大量污染、大量排碳。单位能耗虽然降低了。但能耗总量因大量生产而大大增加。二氧化碳的排放量不会减少多少或许还会增加。举例来说,通过几十年的努力,小汽车行驶100km的耗油量下降了约50%,但由于小汽车的总量增加了几十倍。显然污染和二氧化碳排放量也增加了许多倍。因此说。“低碳经济”仅有先进技术的支撑是不够的。必须依托于“低碳生活”才能实现真正的节能减排目的。1“低碳生活”是可持续的生活方式“低碳生活”是一种简单、简约和俭朴的生活方式。人们的衣食住行都与二氧化碳的排放量乃至于气候变化有关。比如一张A4纸的能源含量接近于1kW·h电,由此就可算出它的二氧化碳排放量。如果绝大多数人的生活能够采取低排碳的适度消费的方式。那么“低碳经济”的实现是有可能的。什么样的生活方式就有什么样的经济。“低碳生活”不只包括制造业、建筑业中许多节能技术改进的细节,还包括人们日常生活习惯中许多节能的细节。对于目前世界上第一人口大国的中国,每个人生活中浪费的能源和二氧化碳排放量看似相对微小。而一旦以众多人口乘数计算。就是巨大的数量。如今在许多发达国家。很多人已经自觉第接受了支撑低碳经济的低碳生活方式,他们愿意放弃享受,从生活的点点滴滴做起。从关掉暖气到放弃驾车上班。今天欧洲人越来越喜欢乘坐火车出行。一个主要原因是乘高速列车带来的人均碳排放只有飞机的1/10。简约生活,也正在成为更多中国人家庭生活的准则。一些收入早已进入中产阶级的市民,也会穿着旧衣服去早市买便宜青菜。骑自行车出行。使用最老款的手机。煮鸡蛋早关一分钟煤气、用洗衣服的水冲厕所、随手关灯、打印用双面纸等习惯早已深入到那些最有教养的阶层中去,从而带来心灵的宁静。然而,能够自觉接受可持续消费价值观指导,做到适度消费的人是不多的。追求高消费依然是社会生活的主旋律。绝大部分情况下低碳经济还只是人们心目中的一个概念。低碳生活也只是处在令人尴尬的纸上谈兵阶段。在实际生活中,以大量消耗能源、大量排放温室气体为代价的“面子消费”、“奢侈消费”的比例太高。一方面在努力实现“低碳经济”,一方面又不停地挥霍。这些都是消费主义文化使然。消费主义文化总是不断刺激你去换最新款的手机、电视、衣服、鞋子:轰炸般的商业广告煽动着公众一浪高过一浪的消费欲望,把人变成商业利润的工具。不少刚参加工作不久的年轻人,用一个月的收入买一款新式手机或一个名牌皮包眼睛都不眨一眨。中国现在每年平均淘汰近7000多万部手机,产生着大量的电子垃圾。不少年轻女性家里堆满了各种款式的鞋子和皮包。但还是要去买更新的款式。在提倡“低碳生活”的今天,“能挣会花”的口号不再象征着现代化理念。而象征着一种浪费资源的野蛮消费方式。大量生产、大量消费、大量废弃的生活方式,正走向人类文明的反面,严重制约了可持续发展战略的实施。不但污染了生态环境,而且污染了人们的心灵。正是这种无限膨胀的消费欲望造成了世界能源、资源的紧缺。2“低碳生活”要有制度保障2008年6月13日。湖北省首次公示部分省直机关办公建筑能源审计结果,包括省建设厅、交通厅、发改委在内的20个省直机关办公楼,每年每平方米的平均耗电量为80kW·h,是普通民宅的3-4倍。而在这之前,国务院办公厅以及湖北省政府都发布了节能降耗建设节约型机关的通知,并且还作出了一些具体的要求。政府部门的规定不能取得明显成效的根本原因。在于公务人员的节能纯粹是个人道德、认识的体现,即使有一些具体的要求,也只是柔性的,没有一种刚性的制度约束来催逼人们节约能源。如果政府对节能的要求有制度性的保证,那么公务人员一旦不节能,就会受到组织、经济、行政等方面的惩戒,那样将会极大地推进节能措施在政府层面的有效落实。2008年6月16日《解放日报》报道,上海市将办公节能措施具体化,如制定了“夏季着清凉装上班。除外事礼仪需要外不穿两装不系领带”、“办公楼四楼以下不乘用电梯”、“公务出行拼车、乘用公交车”等规定,正在将办公节能措施具体化,并率先在公务人员中推行。这在大方向上应该看作是走向了制度化。如果这些制度再辅之以惩戒措施,将会更现实化,也将便于操作。全民的环境与可持续发展宣传教育已开展多年,公众的环保意识有了一定程度的提高,除了道德层面的教育引导外,还必须有制度的约束。2008年6月1日之前,许多人怀疑“限塑令”的可操作性,但颁布后,还是得到了广大市民的理解,并且取得了实效。总之,“低碳生活”的广泛实施,将扼制“高碳经济”的蔓延,促进“低碳经济”发展。要实现“低碳经济”这一目标。“低碳生活”的宣传引导和制度保障是缺一不可的。
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对建筑节能的几点看法 论文 随着科学技术的日新月异,能源短缺已不容忽视,节约能源已受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,长此以往,将严重影响世界经济的可持续发展。因此,能源问题将成为本世纪的热门话题,我们必须从可持续发展的战略出发,使建筑尽可能少地消耗不可再生资源,降低对外界环境的污染,并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间。中国建筑能耗基本情况 我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计,1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为54×108t标准煤,占当年全社会能源消耗总量27×109t标准煤的6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能3×108t标准煤,占全国能源消费总量的5%左右,占采暖区全社会能源消费的20%以上,在一些严寒地区,城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右[1]。与此同时,由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源,使周围的自然与生态环境不断恶化。在能源的利用过程中,化石类燃料燃烧时排放到大气的污染物中,99%的氮氧化物、99%的CO、91%的SO2、78%的CO2、60%的粉尘和43%的碳化氢是化石类燃料燃烧时产生的,其中煤燃烧产生的占大多数。燃煤产生的大气污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%,CO2占71%,烟尘占60%[2]。由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家,每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二,预计到2020年,中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此,中国对于全球气候变暖承担着重大的责任,而作为耗能大户的建筑,其节能也就成为关系国计民生的重大问题。 我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5倍,屋顶为5~5倍,外窗为5~2倍;门窗透气性为3~6倍;总耗能是3~4倍[4]。如果听任高耗能建筑大行其道,建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产可能增长的速度,国家的能源生产势必难以长期支撑这种浪费型需求,从而不得不组织大规模的旧房节能改造,将耗费更多的人力、物力。另外,每年新建和改建的几千万栋建筑要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料,造成森林的过度砍伐,材料资源的大量开采,带来土地的破坏,植被的退化,物种的减少和自然环境的恶化。 几种节能途径墙体节能 墙体是建筑外围护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准。以外墙为例,JGJ26-1995标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于3时,北京地区传热系数不超过16W/(m2·K),而目前常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下,应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。门窗节能 外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。其节能措施有: (1)控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。 (2)提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。 (3)改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少小窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。 (4)设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次,这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。屋面节能 在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果,如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标,表观密度为110~150kg/m3;导热系数为04~06W/m·K;蓄热系数为90~11m2·K。抗压强度大于2MPa;吸水率小于01%;蒸汽渗透系数为18×10-7g/Pa[5]。这些指标充分体现了膨胀珍珠岩密度较小,导热系数较低,而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。2001年已经在西宁污水处理厂的数百平方米屋面工程中使用,收到了好的技术经济效果。利用太阳能 地球拦截的太阳辐射能相当于目前全球电力消费量的1500倍。而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能,只占理论资源量的很小一部分。据美国能源部评估,1990年美国太阳能经济可开发资源量约为22Mtce/年,仅为技术可开发量的6%。所以,太阳能的开发利用有巨大的潜力。太阳能作为一种可再生的洁净能源,是建筑上很具有利用潜力的新能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有,被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖与空调、以及太阳能发电等等。我国太阳能资源丰富,陆地每年接受的太阳辐射能,相当于4×1012tec,2/3国土面积的太阳能总辐射量超过6MJ/m2[6]。如果将太阳能源充分加以利用,不仅有可能节省大量常规能源,而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。夜间通风 夜间通风方法的原理是在夜间引入室外的冷空气,通过冷空气与作为蓄热材料的建筑维护结构接触换热,冷却建筑材料,达到蓄冷目的。在夏季,为了获得舒适的室内环境,则需要空调供冷系统。而此时,因为夜间的室外空气温度比白天低得多,所以夜间室外冷空气则可以作为一种很好的自然冷源加以利用。严格地说,只要室外空气温度低于室内空气温度,此时的室外冷空气就可视为可利用的自然冷源。
能源未来的发展之路 能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲,人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界,能源的发展,能源和环境,是全世界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题。 “能源”这一术语,过去人们谈论得很少,正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础。自工业革命以来,能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天,国际能源安全已上升到了国家的高度,各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的二十多年里,在稳定能源供应的支持下,世界经济规模取得了较大增长。但是,人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时,也遇到一系列无法避免的能源安全挑战,能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。 能源种类繁多,而且经过人类不断的开发与研究,更多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式,能源也可分为不同的类型。 按来源分为3类:地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。 ①来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)。除直接辐射外,并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。 ②地球本身蕴藏的能量。如原子核能、地热能等。 ③地球和其他天体相互作用而产生的能量。如潮汐能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000度。可见,地球上的地热资源贮量也很大。 中国目前的能源利用困难主要表现为:能源资源总量比较丰富但人均能源资源拥有量较低;能源资源赋存分布不均衡;能源资源开发难度较大;资源约束突出,能源效率偏低;能源消费以煤为主,环境压力加大;市场体系不完善,应急能力有待加强等。 因此开发新能源是能源发展的必要途径,而在我看来在开发新能源当中,核能应重点开发;理由如下: 一,由人类研究核的发展历程来看,核由难以被人发现的不可再分粒子演变成可以释放巨大能量的核反应堆,这说明每一个阶段的科学家都在埋头于发现核的秘密,从另一个角度看,核能越来越重要了。 二,核能之所以受到科学家的关注,不仅是因为人类的能源缺乏,更重要的是核能本身的巨大能量,如我们看到的太阳就是通过核聚变释放能量的,甚至我们现在利用的化石能源都是来自太阳内部的核聚变! 三,核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。 四,核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。 五,核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其他的用途。 六,核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。 七,核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。 基于以上的优点,在当下每一个国家都在大学设立了相关的课题研究核能;在我国,几所著名大学如北大,清华,浙大,中大等大学都设立了和工程与核技术专业;这再一次证明了核能就是能源未来的发展! 然而,我认为使核能不能成为目前的主要能源的原因主要是: 核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使用过之核燃料,虽然所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理,且需面对相当大的政治困扰。 核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏,故核能电厂的热污染较严重。 核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。 核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。 兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。 核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害。 核能的释放主要通过裂核反应和热核反应(即核反应堆),但是热核反应是要利用裂核反应来实现的,而裂核反应是需要不稳定的重核,不稳定的重核主要是铀-235,这是一种很稀小资源!所以在资源方面也造成了一定的困难。 核技术的难度极高,所以需要尖端的技术人才,这也是一个困难。 总的来说,能源未来的发展之路即使很模糊,但这就像法拉第当年发现电磁感应定律一样,核能的未来将是不可估计的巨大!
低碳经济与低碳生活 论文摘要:阐述了低碳经济与低碳生活的概念和两者之间的关系。“低碳经济”是国际社会应对人类大量消耗化石能源、大量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念。它不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力,而且意味着要引导公众反思那些浪费能源、增排污染的不良嗜好。从而充分发掘消费和生活领域节能减排的巨大潜力。指出“低碳经济”仅有先进技术的支撑是不够的。必须依托于“低碳乍活”才能实现减排的目的。而“低碳生活”是一种简单、简约、俭朴和町持续的生活方式,要实现“低碳生活”,宣传引导和制度保障是缺一不可的。论文关键词:环境科学;低碳经济;低碳生活;可持续消费低碳经济的概念及形成背景2008年6月5日“世界环境日”的主题定为:“转变传统观念,推行低碳经济”。“低碳经济”,是近年来国际社会应对人类大量消耗化石能源、大量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念。它的核心是在市场机制基础上,通过制度框架和政策措施的制定及创新。形成明确、稳定和长期的引导和鼓励,推动提高能效技术、节约能源技术、可再生能源技术和温室气体减排技术的开发及运用,并促进整个社会经济朝向高能效、低能耗和低碳排放的模式转变。进入21世纪,全球油气资源不断趋紧,保障能源安全压力逐渐增大。全球环境容量瓶颈凸现。同时气候变化问题也成为有史以来人类面临的最大的“市场失灵”问题。在此背景下。英国率先提出“低碳经济”的概念,并于2003年颁布了《能源白皮书(英国能源的未来——创建低碳经济)》。现在,欧美发达国家大力推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”,着力发展“低碳技术”。并对产业、能源、技术、贸易等政策进行了重大调整。以抢占先机和产业制高点。日本作为推动“低碳经济”的急先锋。每年投入巨资致力于发展“低碳技术”:美国参议院2007年提出了《低碳经济法案》,美国政府制定了低碳技术开发计划。这一切对我国而言,已形成压力和挑战。我国现在正处于工业化、城市化、现代化加快推进的阶段。基础设施建设规模庞大。能源需求快速增长。“高碳经济”特征突出的现实,成为我国可持续发展的一大制约。怎样走出一条既确保经济社会快速发展。又不重复西方发达国家以牺牲环境为代价谋求发展的老路,同时又不盲目让西方国家牵着鼻子走,是我们必须面对的课题。从技术角度看低碳经济保障能源安全和应对气候变化无疑是“低碳经济”要实现的最重要的两个目标。英国所倡导的“低碳经济”。是通过制定和实施工业生产、建筑和交通等领域的产品和服务的能效标准及相关政策措施,通过一系列制度框架和激励机制促进能源形式、能源来源、运输渠道的多元化。尤其是对替代能源和可再生能源等清洁能源的开发利用,实现低能源消耗和低碳排放的目标。最终实现以更少的能源消耗和温室气体排放支持经济社会可持续发展的目的。1新能源二氧化碳排放量的不确定性从技术创新的角度看,“低碳经济”的理想形态是充分发展太阳能光伏发电、风力发电、氢能以及生物质能技术。一般把太阳能光伏发电、风力发电、氢能等称为新能源或替代能源,生物质能是替代能源中的可再生能源。风力发电虽然近年来发展很快。技术有一定程度的突破,但目前它的成本也还是高于煤电、水电。此外,由于风力发电在发电过程中不排放二氧化碳。而火力发电过程要排出大量二氧化碳。因此人们认为风电不排放二氧化碳。这实际上是一种误解!与火力发电相比,风力发电在发电过程中虽然不排放或很少排放二氧化碳。但在制造风力发电设备及其维修、维护过程中却是一定要排放二氧化碳的。我们不能光比较发电过程的二氧化碳排放量,应当比较火力发电和风力发电发出单位电量全程的二氧化碳排放量。由此可见,认为风力发电、电动汽车不污染环境,不排放二氧化碳的观念并不是很科学的。现阶段太阳能发电的成本是煤电、水电的5~10倍。作为二次能源的氢能,目前离商业化目标还很远。技术还很不成熟。应认识到。一方面由于技术不过关,目前新能源开发的成本高:另一方面。由于新能源二氧化碳排放量的不确定性。在没有进行全程二氧化碳排放量的计算之前,不能轻言新能源是低二氧化碳排放的能源。2推行粮食生物质能燃料的后果生物能源是可再生能源。发展生物质能技术,看似“一石两鸟”。既解决化石能源的替代和紧缺问题,又改善环境。但从目前实施的结果看,它带来的问题似乎比解决的问题还要多。美国发展生物质能的新政策出台后,美国的粮农们纷纷扩大玉米的种植面积。或将种植其他作物的土地也改种为玉米。据统计,2007年美国玉米种植面积和产量均创下1944年以来的最高纪录,产出的玉米中多达1/5被用来生产乙醇汽油。如此旺盛的需求当然也造成了玉米价格的上扬。仅2007年一年。美国国内的玉米价格就上涨了50%。此外,由于被玉米挤占了种植空间。大豆的供应量减少。价格也开始上涨。因此布什的新能源政策招致了不少人的批评。联合国粮农组织专家琼·齐格勒警告说。一些国家将粮食转化为燃油的做法是一种“反人类罪”。这种做法将加剧全球范围内的粮食短缺。抬高粮食价格,让更多贫困人口难以承受。利用粮食作物转换成生物燃料的政策,对于日益严峻的全球粮食短缺问题无疑是雪上加霜,必将给世界造成更大规模的饥荒。在中国,2007年猪肉和食用油价格的一路飙升。一个非常重要的原因就是饲料价格的上涨,而且粮食价格飞涨波及的不仅仅是中国。美国的一项能源政策对世界范围内的食品价格产生这么大的影响。可谓是美国生物燃料政策的实施,客观上已经形成了全球8亿有车族与20亿最贫困人口之间针对粮食展开的较量。而具有讽刺意味的是,开发生物质能的计划并未带来化石能源紧张问题的丝毫缓解,倒是使新旧问题相互交织,给人类带来了更多的困扰。然而这并不意味着技术创新和新能源的发展对于“低碳经济”不重要。而是在推行“低碳经济”的同时要倡导“低碳生活”,或者说,“低碳生活”应当是“低碳经济”的重要组成部分。低碳经济应依托于低碳生活“低碳经济”的重要含义之一,不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力,而且意味着要引导公众反思那些浪费能源、增排污染的不良嗜好。从而充分发掘消费和生活领域节能减排的巨大潜力。在市场经济的体制和观念下,“低碳经济”高能效、低能耗技术状态下的生产仍然是追逐最大利润。因此大量的生产就不可避免,所生产的产品最终一定要想办法卖出去,而且卖得越多越好。然而大量生产必然会产生大量污染、大量排碳。单位能耗虽然降低了。但能耗总量因大量生产而大大增加。二氧化碳的排放量不会减少多少或许还会增加。举例来说,通过几十年的努力,小汽车行驶100km的耗油量下降了约50%,但由于小汽车的总量增加了几十倍。显然污染和二氧化碳排放量也增加了许多倍。因此说。“低碳经济”仅有先进技术的支撑是不够的。必须依托于“低碳生活”才能实现真正的节能减排目的。1“低碳生活”是可持续的生活方式“低碳生活”是一种简单、简约和俭朴的生活方式。人们的衣食住行都与二氧化碳的排放量乃至于气候变化有关。比如一张A4纸的能源含量接近于1kW·h电,由此就可算出它的二氧化碳排放量。如果绝大多数人的生活能够采取低排碳的适度消费的方式。那么“低碳经济”的实现是有可能的。什么样的生活方式就有什么样的经济。“低碳生活”不只包括制造业、建筑业中许多节能技术改进的细节,还包括人们日常生活习惯中许多节能的细节。对于目前世界上第一人口大国的中国,每个人生活中浪费的能源和二氧化碳排放量看似相对微小。而一旦以众多人口乘数计算。就是巨大的数量。如今在许多发达国家。很多人已经自觉第接受了支撑低碳经济的低碳生活方式,他们愿意放弃享受,从生活的点点滴滴做起。从关掉暖气到放弃驾车上班。今天欧洲人越来越喜欢乘坐火车出行。一个主要原因是乘高速列车带来的人均碳排放只有飞机的1/10。简约生活,也正在成为更多中国人家庭生活的准则。一些收入早已进入中产阶级的市民,也会穿着旧衣服去早市买便宜青菜。骑自行车出行。使用最老款的手机。煮鸡蛋早关一分钟煤气、用洗衣服的水冲厕所、随手关灯、打印用双面纸等习惯早已深入到那些最有教养的阶层中去,从而带来心灵的宁静。然而,能够自觉接受可持续消费价值观指导,做到适度消费的人是不多的。追求高消费依然是社会生活的主旋律。绝大部分情况下低碳经济还只是人们心目中的一个概念。低碳生活也只是处在令人尴尬的纸上谈兵阶段。在实际生活中,以大量消耗能源、大量排放温室气体为代价的“面子消费”、“奢侈消费”的比例太高。一方面在努力实现“低碳经济”,一方面又不停地挥霍。这些都是消费主义文化使然。消费主义文化总是不断刺激你去换最新款的手机、电视、衣服、鞋子:轰炸般的商业广告煽动着公众一浪高过一浪的消费欲望,把人变成商业利润的工具。不少刚参加工作不久的年轻人,用一个月的收入买一款新式手机或一个名牌皮包眼睛都不眨一眨。中国现在每年平均淘汰近7000多万部手机,产生着大量的电子垃圾。不少年轻女性家里堆满了各种款式的鞋子和皮包。但还是要去买更新的款式。在提倡“低碳生活”的今天,“能挣会花”的口号不再象征着现代化理念。而象征着一种浪费资源的野蛮消费方式。大量生产、大量消费、大量废弃的生活方式,正走向人类文明的反面,严重制约了可持续发展战略的实施。不但污染了生态环境,而且污染了人们的心灵。正是这种无限膨胀的消费欲望造成了世界能源、资源的紧缺。2“低碳生活”要有制度保障2008年6月13日。湖北省首次公示部分省直机关办公建筑能源审计结果,包括省建设厅、交通厅、发改委在内的20个省直机关办公楼,每年每平方米的平均耗电量为80kW·h,是普通民宅的3-4倍。而在这之前,国务院办公厅以及湖北省政府都发布了节能降耗建设节约型机关的通知,并且还作出了一些具体的要求。政府部门的规定不能取得明显成效的根本原因。在于公务人员的节能纯粹是个人道德、认识的体现,即使有一些具体的要求,也只是柔性的,没有一种刚性的制度约束来催逼人们节约能源。如果政府对节能的要求有制度性的保证,那么公务人员一旦不节能,就会受到组织、经济、行政等方面的惩戒,那样将会极大地推进节能措施在政府层面的有效落实。2008年6月16日《解放日报》报道,上海市将办公节能措施具体化,如制定了“夏季着清凉装上班。除外事礼仪需要外不穿两装不系领带”、“办公楼四楼以下不乘用电梯”、“公务出行拼车、乘用公交车”等规定,正在将办公节能措施具体化,并率先在公务人员中推行。这在大方向上应该看作是走向了制度化。如果这些制度再辅之以惩戒措施,将会更现实化,也将便于操作。全民的环境与可持续发展宣传教育已开展多年,公众的环保意识有了一定程度的提高,除了道德层面的教育引导外,还必须有制度的约束。2008年6月1日之前,许多人怀疑“限塑令”的可操作性,但颁布后,还是得到了广大市民的理解,并且取得了实效。总之,“低碳生活”的广泛实施,将扼制“高碳经济”的蔓延,促进“低碳经济”发展。要实现“低碳经济”这一目标。“低碳生活”的宣传引导和制度保障是缺一不可的。
中国农村可再生能源发展现状与趋势摘要:据农业部对全国农村可再生能源统计结果表明,农村居民生活用能呈稳步增长趋势,农村可再生能源发展迅速,目前能源消费结构以秸秆和薪柴为主,但存在着商品能源消费城乡差距较大、地域差异显著等问题。分析表明,商品能源无法满足中国农村能源发展需求。我国拥有丰富的可再生能源,可供农村地区开发利用的可再生能源主要包括太阳能、风能、小水电、地热能、生物质能。为促进在我国农村地区发展可再生能源产业,建议采取完善可再生能源开发利用的政策法规体系,消除可再生能源开发利用的市场障碍,加大资金投人力度,多能互补开发农村能源,加快服务体系建设等措施。关健词:农村能源,发展现状,趋势,可再生能源引言农村能源是指农村地区的能源,包括能源消费和能源生产(主要是当地的可再生能源)仁’〕。实际上,农村能源是针对第三世界国家农村地区的基础设施不发达,很少获得商品能源供应,主要依靠当地生产的可再生能源资源满足需要而提出的一个概念。中国是一个农业大国,2006年乡村人口总数达37亿人,占全国总人口的比重为10%图,农村能源关系到全国1/2以上人口的生活用能供应和生活质量改善的问题。党的“十七大”提出要建设生态文明,走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。农村可再生能源开发符合科学发展观和循环经济的理念,是落实党的“十七大”精神的具体体现,有利于建设资源节约型和环境友好型社会,促进农村社会经济可持续发展。搞好农业农村节能减排,不仅有利于合理有效地利用农业资源,优化农村地区能源消费结构,缓解化石能源供应的紧张局面,保障国家能源安全,有利于建立可持续发展的能源供应体系,促进经济社会可持续发展,是我国能源战略的重要组成部分。随着农村经济的发展和农民生活水平的提高,对能源需求提出了更高的要求。认识中国农村能源发展趋势,选择合适的农村能源发展战略是十分必要的。本文通过对《2007年度全国农村可再生能源统计汇总表》分析,研究了我国农村可再生能源发展现状、趋势、制约因素和发展对策。中国农村可再生能源发展现状据农业部对全国农村可再生能源统计结果,截至2007年底,全国省柴节煤灶保有量5亿户,节能炉3471万户,节能炕2024万铺;农村户用沼气保有量总数已经达到了2650万户;太阳热水器保有量达4300万米2,太阳灶保有量112万台;已建成秸秆集中供气站734处,建立了一批秸秆固化成型示范点,为生物质能源规模化开发利用奠定了良好的基础。(l)农村居民生活用能消费总t稳步增加与20。。年相比,2。。7年农村居民生活能源消费总量增加了1%,年均增长率为。%,低于全国同期能源消费增长速度,呈稳步增长态势(图1)。其中,商品能源增加了6%,年均增长率为7%;非商品能源增加了4%,年均增长率为4环。在农村居民生活用能费中,优质能源的增长速度较快。其中,农村户用沼气消费增长速度最快,与2000年相比,2007年增长了5%,年均增长率为0%。其次为液化石油气和电力,分别增长了5%和0%,年均增长速度分别为3%和8%。而煤油消费呈负增长,与2000年相比减少了7%,年增长率为一2%(图2)。中国农村居民生活用能正朝着商品化、优质化的方向发展。2)能源消费结构仍以秸秆和薪桨为主2007年中国农村居民生活用能消费结构中,秸秆占33%,薪柴占10%,煤占08%,电力占47%,沼气占21%,液化石油气占71%(图3)。目前,我国农村居民生活用能仍以秸秆、薪柴为主,大部分用于炊事和取暖之用,优质能源比例低,能源消费结构极不合理。这种情况可能是由于秸秆、薪柴容易获得,几乎不需要任何费用造成的。从发展趋势来看,在未来相当长的时期内,秸秆、薪柴等传统生物质能仍是我国农村居民的主要生活用能。
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自人类迈进二十一世纪以来,开发新能源成为全世界解决能源问题的共同出路。与化石燃料相比,新能源具有可再生、对环境友好等特点,更符合人类可持续发展的目标。其中,太阳能、风能、地热能、水能和潮汐能,是开发较早的新能源,已在实际生产生活中发挥了重要作用。曾一度被人们看好的核能,有着极高的能量值,可是其高额的研究经费和潜在的巨大危害,令世界大多数国家望而却步。而作为新能源中“排行”靠后的生物能源,却在最近几年内忽然人气锐增,势如破竹,被看作是“新能源家族中可实现度最高的未来能源”。那么究竟何谓生物能源呢,它又有哪些优势呢? 生物能源主要是指在生物体(尤为植物)内,经一系列化学反应所释放出的能源。其实,世界上90%的能源消耗来自植物光合作用所积累的能源,比如地球演变的历史上所积累的矿物能源(煤、石油、天然气,因为它们是堆积在一起的有机物经地质作用形成的),但总有一天矿物能源会消耗殆尽。能源危机威胁着人类的发展。所以发展可再生能源,尤其是利用植物光合产物转化成便于利用的能源,引起了全球的广泛关注。人类利用生物能源,实质是将植物通过光合作用固定的碳的能量释放出来。它的好处在于: 一、中性的碳循环,即无温室效应;二、生物再生的能源有助于克服化石能源供应的萎缩。并且,发展生物能源不仅可以解决资源、环境的问题,还可以带动农业产业的发展,实现环境与经济效应的双赢。 我国是粮食大国,同样也是资源匮乏的国家,发展生物能源十分符合我国国情。对此农业部成立了生物质工程中心,目的是加强农业生物质技术研究,在生物能源的开发等方面取得突出进展,并使我国在未来达到国际先进水平。与此同时,国内的众多科研院所也纷纷加入研发行列,试图开拓出自己的道路。巴西、美国等利用玉米淀粉转化成酒精已经取得很大成效。但是就世界上大多数国家和地区而言,不可以用有限的耕地去发展新的能源产业。所以利用荒地种植野生、半野生的能源植物已是大家认同的发展方向。另外,与某些国家采用把玉米、甘蔗转化成乙醇,或是从油料作物中提取生物柴油不同,我们国家把目光放在了更为高效的纤维素上。 纤维素是植物的木质部分,是地球数量最大的植物积累的产物,植物从太阳获取的绝大部分能量也都储存于其中。所以人类一旦掌握了释放出存储在纤维素中能量的技术,能源危机便可迎刃而解。在北京市科技俱乐部组织的活动中,我有幸与北京大学生命学院的老师交谈,并聆听纤维素技术。我了解到纤维素的降解和转化是十分关键的步骤,也是巨大的难点。纤维素犹如植物坚硬的骨架,因此它远比淀粉类物质难分解。而突破口是找到合适的能高效分解纤维素的酶。在这方面生物又给了我们很好的启示:牛吃的是充满纤维素的草,却能够胜任拉车、耕田的重活。牛胃的反刍作用,其中微生物产生的纤维素酶都是很值得我们去模拟的。我们的课外科技活动就从这里开始,从分离和改良纤维素酶基因开始。而从另一个角度,我们还可以通过提高植物体内的纤维素含量,来提高转化效率,降低成本。天然的甜高梁、柳枝稷是目前已知的高纤维素含量植物,而通过对它们进行转基因处理,我们能从单位植株中获得更多的纤维素。 生物能源的开发与生物技术、基因工程密不可分。北大的老师向我讲述了基因工程在培育能源植物中的作用。其中包括促进光能产物的积累,促进采收后纤维素的降解,以及要使能源植物在缺水的环境中生长,要使这些植物耐受低温、增加一年中光能转化的时间。这些都是可以通过基因操作技术来实现。这些工作正是我们这一代人明天要做的事情。今天,我们要多学习这方面的高新技术知识。 作为当代的青少年,我们需要放眼世界,密切关注生态环境和资源问题。过去,我们曾开展节水宣传、参与植树造林,为美化环境做出贡献。而现在我们要身体力行,加入到开发、宣传新能源的行列中。比如,我们可以在实验田里学农劳动,负责原料作物的种植和养护;有组织地进行野外考察,研究各种作物的成分及价值,提供给有关部门。或者科学合理地运用已有的知识,为增强农作物的环境适应性、解决荒漠化问题积极献言献策。我们还可以在学校内做培养微生物、植物的组织培养等实验,提高对生物工程技术的认识水平;加入青少年科技俱乐部,进入科研院所,与导师合作研究相关课题。或者是在学校、社区中宣传生物能源的使用前景…… 总之,有无数活动与创意等待我们去实施。在这个过程中,不但能丰富自己的文化知识,还可以提高科学素养,锻炼能力!其实,我们的力量并不微小。只要我们报有一颗热爱科学的心,将热情与智慧投入其中,就会获得意想不到的收获。而我们的家园,也必将在你我的行动中,变得越来越美丽!
世界历史是人类实践的产物,人是社会历史的主体。虽然人的活动受一定的客观条件与历史必然性的制约,是在既定的、由前辈所创造的生产力基础之上和与之相适应的社会关系下进行活动的,但是,人又具有自由、自觉、能动创造的本性,能够在认识外部必然性和由自己的活动所构成的社会运动规律性的前提下,按照自己的需要和目的,进行创造性活动,改造人与自然、人与人的关系以及自身,以求得自身的生存、发展和完善。 面对着当代人类社会发展中出现的困境和危机,有些人把其原因归罪于人的主体性及其在当代的发展,认为只有人类放弃对自然界的改造和控制,“回归自然”,才能实现对生态环境的保护和可持续发展。事实上,造成这种困境的,至多只能说是在传统的发展观念的影响下所形成的那种片面发展了的主体性。由于传统的发展观混淆了社会发展与经济增长这两个截然不同的概念,片面追求物质财富,把人变为实现增长的工具和手段,造成劳动者的畸形发展,成为马尔库赛描述的“单向度的人”。在这种发展观的影响下,单纯的对经济利益的追求造成了这种主体性只有动力机制(无限占有物质财富的欲望)而没有自我约束机制,因而是一种“放任”的主体性;由于它既没有对自身活动的外部限度的认识,因而是一种“盲目”的主体性;由于它缺少一种自我反省、自我评价、自我规范机制,因而是一种“自发”的主体性。这是一种比较低级的主体性。而人的高度发展的主体性应该是一种自觉的、自为的主体性。这种主体性对外部自然界的整体规律性有清楚的认识,对活动的限度有清醒的认识,对自身活动的后果有预见性意识,对自身能力有规范性(道德)意识。这种主体性不仅不是造成当今人类困境的原因,而且它正是解决这些困境、实现可持续发展的基本条件和必要前提。 可持续发展是一种在自觉的未来价值目标导引下,自我选择发展道路、自我设计发展模式、自我调控发展秩序、自我规范发展行为的自觉发展。可持续发展的中心是人的发展,即人的素质的提高。1994年3月中国政府发布的《中国21世纪议程》白皮书明确提出了社会“可持续发展以人为本位”的重要观点;《中国社会发展报告》也提出了“以人为核心的社会发展”的重要思想;在1994年10月召开的全国社会发展工作会议上,我国领导人明确指出:“经济和社会发展要以实现人的全面发展为出发点和落脚点”。所谓“人的发展”是指人在各个生活阶段上的发展,是个人、社会、自然之间某种和谐关系的构成,它保证人的潜力的得到充分发挥,而又不使社会或自然受到损害、掠夺或破坏。从根本上说,人的发展也是人的素质的提高或能力成长的过程,它包括:(1)基本需求的满足:可分物质和精神需求两个方面,它是人全面发展的先决条件;(2)素质的提高:包括身体、心理、文化、道德等方面的素质,它们是人的发展的决定性因素;(3)潜力的发挥:是指人认识、理解和有意识干预现实世界变迁的思维能力、创造能力等。而可持续发展对人的主体性要求则来自于人的发展与社会发展的密切关系,这主要表现在以下三个方面: 1、人的发展与社会发展是相互决定的。社会发展激励着人的个性发展,人的个性发展也反过来影响着社会的发展。人的发展是社会发展的前提,人本身的发展既是衡量社会进步的尺度,也是推动社会前进的内在动力。社会发展为人的发展提供了物质的、精神的历史条件,决定并影响着人的发展。一个人在追求个人正当利益的同时发展了自己,也促进了社会的发展。人的发展与社会的发展是相互决定的,这是一个双向同步的统一的运动过程,其统一的基础在于人们的社会实践。人在社会实践中改造社会,发展社会,同时也改造自己,发展自己。 2、人的发展和社会发展互为手段和目的。既然人和社会是互相决定、互相促进的,因而任何一方的发展都离不开对方的发展,都必须把对方的发展作为目的,自己的发展作为手段,这样才能促进双方的同步发展。没有整个社会的发展,个人的发展也就没有基础和条件;同时,整个社会的发展恰恰是社会上无数个人自我发展和自我完善的结果。人的全面发展需要通过改造客观世界来促进社会发展去实现,社会的发展也需要人通过改造自己的主观世界,实现人的全面发展来保证。 3、人的发展是社会发展的核心。人作为人类社会文明进步的创造者和接受者,人的全面发展是社会发展的必然趋势。人民群众是历史的创造者,也是历史的主宰,人在社会经 济发展中起着决定性作用。生产力和生产关系,经济基础和上层建筑,社会意识形态和国家政权等,都是围绕着以人为中心运动的,任何发展离开了人的参与都无法实现。社会其他各方面的发展都是为人的发展提供条件和手段,都是为了丰富人的需要,提高人的自由度和主体性,促使人的全面提高。共产主义,归根到底就是要“充分保证社会全体成员的福利和自由的全面的发展。” 从以上分析可以看出,可持续发展是整个社会大系统的可持续发展,它是一种以作为社会主体的“人”为中心的发展观,是面向人类追求真善美统一境界的发展观。只有以“人”为中心的发展观才能使人对于自己的存在状况和价值倾向做出中肯的评价,以积极的态度直面所处的现实环境,确保人的主体性得到最大发挥。
我的低碳生活以前的我,总是非常浪费。夏天,空调连夜开着,还把温度调到最低。电视一直开着。就连水资源也不放过,洗澡时,把水放到最大,洗完澡,水也不关,等换好睡衣,才慢条斯理地把水关上。可是现在我改变了主意,因为有一天,我听到老师这么对我和同学们说:“同学们,从现在起,我们应该节约资源,节约每一滴水,每一度电,每一毫升汽油,那是我们每一个人都要做到的义务。如果做不到,那世界将一年四季都是夏天,看不到百花盛开的春天,看不到秋天落叶翩翩起舞的样子,看不到冬天的白雪一片,为了我们的地球,为了我们的将来,为了我们的子孙,大家行动吧。”听了老师这一番话,我十分惭愧,于是,第二天,我起床刷牙洗脸,倒水时,没跟以前一样,直到水漫出脸盆时才“罢休”,而是把水倒得浅浅的。做作业时,不开台灯,把窗拉开,让明媚的阳光射进来,吃午饭时,尽量把饭吃完,不浪费,下午,少看电视,看完之后及时把插头拔下,吃晚饭时,把洗菜的水用来浇花,减少污水。做完这些事,我特别兴奋,想到自己做了节约用水,电不浪费,而且也节约了钱那样一举两得的事,我心里就乐开了花。可有一天,我突然发现一个问题,我这样做是好的,可别人没有行动啊,光靠我一人是没有用的,我必须告诉别人,才能减少地球污染的危机啊!我立刻告诉爸爸要环保节约资源,起先,爸爸不仅不答应,还反驳说:“反正,咱家有钱买来不就得了嘛,再说,现在科技发达,人们一定会想出办法来创造资源的。”我见爸爸不答应,语重心长地说:“爸爸,你错了,那些资源是不可再生的,是人类无法创造的东西,它是我们子子孙孙都需要的东西,如果我们再浪费,最后什么也没了,那我们的子孙吃什么?用什么?您总不能那么自私吧。”爸爸听了,点了点头,从此,他也开始了低碳生活,后来,我们全家都开始了低碳生活,爸爸妈妈告诉他们的同事,同事们又告诉他们的家人……就这样,一传十,十传百,所有人都开始了低碳生活。希望以后,经过我们大家的努力,地球又变成一个春暖花开,生机勃勃,鸟语花香的乐园以前,我总是把电灯开上个彻夜到明,水从晚上滴到明早,冰箱塞满乱七八糟的东西。这样,既浪费水,又浪费电…… 现在,我听到了城市在宣传倡导低碳生活,我渐渐有些懂了。我开始了“低碳生活”。 首先,低碳的生活方式,就是在生活的细节上注重节能减耗。除了做作业必须开灯之外,其余的事情都靠窗外的照明灯来相助。因为我们的客厅大,窗外的照明灯照进来都可以醒目地看到室内的一切,吃饭时,真像一桌“烛光晚餐”,这真是一大盏“天然的灯啊!” 只要我洗好手,就都把水龙头拧的紧紧地,不让水“逃”出来,这样,我就可以安心了。但我又担忧爸爸妈妈会不会做好,每次看见爸爸妈妈进洗手间洗手并顺其自然的把水龙头关紧,我十分高兴,我希望 “低碳家庭”会做的更好。 冰箱里放着乱七八糟的东西,妈妈说很浪费电,我灵机一动,想出了妙招:于是,我就拿起以前堆积如山的硬纸板,把它做成一个个大小不一的盒子,上面贴上了各种分类的标志,然后,按分类去整理,不一会儿,冰箱变得又干净又整洁,焕然一新,一眼就目睹摆放整整齐齐的东西。这样,既帮助了我们,又节省了电。 原来,电器开着,就连小小的手机电池在插座上插着时都会排放出可怕的二氧化碳,只要充完电就应该将电池立刻取下。我本来以为,二氧化碳只有汽车尾气、煤炭燃烧这些会排放,没想到生活中处处都有微弱的“碳”在侵害着我们大家的生活和地球。 每当我看见妈妈要把洗衣粉的桶扔掉时,我会上前去阻止。我会把它做成一个小垃圾桶,有的像个洋娃娃,粉嘟嘟的脸,可爱极了!有的又的像只小动物,活灵活现的,真像一道美丽的“风景”! 当夜幕降临,晚饭过后,路边的霓虹灯为夜晚增添了一份光彩,老爸总是把家里所有的灯都关掉,只剩下一片伸手不见五指的黑暗中,然后,趴在窗户上,一边欣赏路边的风景,一边唱着一首歌:“月亮代表我的心……”真是五音不全,一塌糊涂。 养花是妈妈的爱好。家里的吊兰、常春藤一年四季都是绿意盎然。在每个炎炎的夏日,妈妈总会把花搬进家里来,大家看着那些绿色,允吸这那些绿色,心中顿时感觉丝丝的凉意,有了好空气又养眼,真是一举两得啊!这么好的家居环境,并且充满了创意的小欢乐
所谓“低碳生活(low-carbon life)”,就是指生活作息时所耗用的能量要尽量减少,从而减低二氧化低碳生活宣传海报碳的排放量。低碳生活,对于我们这些普通人来说是一种生活态度,是一个愿不愿意和大家创造低碳生活的问题。我们应该积极提倡并去实践低碳生活,要注意4个节:节电、节水、节油、节气,从这些点滴做起。除了植树,还有人买运输里程很短的商品,有人坚持爬楼梯,形形色色,有的很有趣,有的不免有些麻烦。但关心全球气候变暖的人们却把减少二氧化碳实实在在地带入了生活。 转向低碳生活方式的重要途径之一,是戒除以高耗能源为代价的“便利消费”嗜好。“便利”是现代商业营销和消费生活中流行的价值观。不少便利消费方式在人们不经意中浪费着巨大的能源。比如,据制冷技术专家估算,超市电耗70%用于冷柜,而敞开式冷柜电耗比玻璃门冰柜高出20%。由此推算,一家中型超市敞开式冷柜一年多耗约8万度电,相当于多耗约19吨标煤,多排放约48吨二氧化碳,多耗约19万升净水。上海约有大中型超市近800家,超市便利店6000家。如果大中型超市普遍采用玻璃门冰柜,顾客购物时只需举手之劳,一年可节电约 4521万度,相当于节省约8万吨标煤,减排约5万吨二氧化碳。 在中国,年人均CO2排放量7吨,但一个城市白领即便只有40平居住面积,开6L车上下班,一年乘飞机12次,碳排放量也会在2611千克。由此看来,节能减排势在必行。 如果说保护环境、保护动物、节约能源这些环保理念已成行为准则,低碳生活则更是我们急需建立的绿色生活方式。 “低碳生活”虽然是新概念,但提出的却是世界可持续发展的老问题,它反映了人类因气候变化而对未来产生的担忧,世界对此问题的共识日益增多。全球变暖等气候问题致使人类不得不考量目前的生态环境。人类意识到生产和消费过程中出现的过量碳排放是形成气候问题的重要因素之一,因而要减少碳排放就要相应优化和约束某些消费和生产活动。尽管仍有学者对气候变化原因有不同的看法,但由于“低碳生活”理念至少顺应了人类“未雨绸缪”的谨慎原则和追求完美的心理与理想,因此“宁可信其有,不愿信其无”,“低碳生活”理念也就渐渐被世界各国所接受。低碳生活的出现不仅告诉人们,你可以为减碳做些什么,还告诉人们,你可以怎么做。在这种生活方式逐渐兴起的时候,大家开始关心,我今天有没有为减碳做些什么呢? 在北京的八达岭,一个碳汇林林场已经成形。如果你想抵消掉自己的碳排放,可以来这里购买碳汇林或种树。林业碳汇是通过实施造林和森林经营管理、植被恢复等活动,植物叶片中的叶绿体通过光合作用吸收水,土里的无机盐和水分,释放氧气通过筛管把制造的有机物再运送到土里,土里的真菌和细菌再把有机物分解,从而产生物质循环,对于地毯方面来说起到减少空气中二氧化碳的作用。比起少开车、少开空调,购买碳汇林的
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能源的可持续发展论文2000字内容
对建筑节能的几点看法 论文 随着科学技术的日新月异,能源短缺已不容忽视,节约能源已受到世界性的普遍关注,在我国亦不例外。目前,全世界有近30%的能源消耗在建筑物上,长此以往,将严重影响世界经济的可持续发展。因此,能源问题将成为本世纪的热门话题,我们必须从可持续发展的战略出发,使建筑尽可能少地消耗不可再生资源,降低对外界环境的污染,并为使用者提供健康、舒适、与自然和谐的工作及生活空间。中国建筑能耗基本情况 我国的建筑能耗量约占全国总用能量的1/4,居耗能首位。近年来我国建筑业得到了快速的发展,需要大量的建造和运行使用能源,尤其是建筑的采暖和空调耗能。据统计,1994年全国仅住宅建筑能耗在基本上不供热水的情况下为54×108t标准煤,占当年全社会能源消耗总量27×109t标准煤的6%。目前每年城镇建筑仅采暖一项需要耗能3×108t标准煤,占全国能源消费总量的5%左右,占采暖区全社会能源消费的20%以上,在一些严寒地区,城镇建筑能耗高达当地社会能源消费的50%左右[1]。与此同时,由于建筑供暖燃用大量煤炭等矿物能源,使周围的自然与生态环境不断恶化。在能源的利用过程中,化石类燃料燃烧时排放到大气的污染物中,99%的氮氧化物、99%的CO、91%的SO2、78%的CO2、60%的粉尘和43%的碳化氢是化石类燃料燃烧时产生的,其中煤燃烧产生的占大多数。燃煤产生的大气污染物中SO2占87%、氮氧化物占67%,CO2占71%,烟尘占60%[2]。由于我国是主要以煤而不是以油、气等优质能源作为主要能源消耗的国家,每年由于燃烧矿物燃料向地球大气排放的二氧化碳仅次于美国居世界第二,预计到2020年,中国将取代美国成为世界二氧化碳排放第一大国。因此,中国对于全球气候变暖承担着重大的责任,而作为耗能大户的建筑,其节能也就成为关系国计民生的重大问题。 我国节能工作与发达国家相比起步较晚,能源浪费又十分严重。如我国的建筑采暖耗热量:外墙大体上为气候条件接近的发达国家的4~5倍,屋顶为5~5倍,外窗为5~2倍;门窗透气性为3~6倍;总耗能是3~4倍[4]。如果听任高耗能建筑大行其道,建筑能耗增长的速度将远远超过我国能源生产可能增长的速度,国家的能源生产势必难以长期支撑这种浪费型需求,从而不得不组织大规模的旧房节能改造,将耗费更多的人力、物力。另外,每年新建和改建的几千万栋建筑要消耗掉几十亿吨林木、砖石和矿物材料,造成森林的过度砍伐,材料资源的大量开采,带来土地的破坏,植被的退化,物种的减少和自然环境的恶化。 几种节能途径墙体节能 墙体是建筑外围护结构的主体,其所用材料的保温性能直接影响建筑的耗热量。我国以实心粘土砖为墙体材料,保温性能不能满足设计标准。以外墙为例,JGJ26-1995标准规定,在建筑物形体系数(建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值)小于3时,北京地区传热系数不超过16W/(m2·K),而目前常用的内抹灰砖墙,传热系数都大于上述节能标准数值。因而在节能的前提下,应进一步推广空心砖墙及其复合墙体技术。门窗节能 外门窗是住宅能耗散失的最薄弱部位,其能耗占住宅总能耗的比例较大,其中传热损失为1/3,冷风渗透为1/3,所以在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下,尽量减小住宅外门窗洞口的面积,提高外门窗的气密性,减少冷风渗透,提高外门窗本身的保温性能,减少外门窗本身的传热量。其节能措施有: (1)控制住宅窗墙比。住宅窗墙比是指住宅窗户洞口面积与住宅立面单元面积的比值,JGJ26-1995《民用建筑节能设计标准(采暖居住部分)》对不同朝向的住宅窗墙比做了严格的规定,指出“北向、东向和西向、南向的窗墙比分别不应超过20%、30%、35%”。 (2)提高住宅外窗的气密性,减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条,使用新型的、密封性能良好的门窗材料。而门窗框与墙间的缝隙可用弹性松软型材料(如毛毡)、弹性密闭型材料(如聚乙烯泡沫材料)、密封膏以及边框设灰口等密封;框与扇的密封可用橡胶、橡塑或泡沫密封条以及高低缝、回风槽等;扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;扇与玻璃之间的密封可用各种弹性压条等。 (3)改善住宅门窗的保温性能。户门与阳台门应结合防火、防盗要求,在门的空腹内填充聚苯乙烯板或岩棉板,以增加其绝热性能;窗户最好采用钢塑复合窗和塑料窗,这样可避免金属窗产生的冷桥,可设置双玻璃或三玻璃,并积极采用中空玻璃、镀膜玻璃,有条件的住宅可采用低辐射玻璃;缩短窗扇的缝隙长度,采用大窗扇,减少小窗扇,扩大单块玻璃的面积,减少窗芯,合理地减少可开启的窗扇面积,适当增加固定玻璃及固定窗扇的面积。 (4)设置“温度阻尼区”。所谓温度阻尼区就是在室内与室外之间设有一中间层次,这一中间层次象热闸一样可阻止室外冷风的直接渗透,减少外墙、外窗的热耗损。在住宅中,将北阳台的外门、窗全部用密封阳台封闭起来,外门设防风门斗,防止冷风倒灌,楼梯间设计成封闭式的,对屋顶上人孔进行封闭处理等措施均能收到良好的节能效果。屋面节能 在不断改进建筑外墙、外窗的保温性能后,还必须进一步加强屋面保温隔热的研究。屋面节能措施的要点,其一是屋面保温层不宜选用密度较大、导热系数较高的保温材料,以免屋面重量、厚度过大;其二是屋面保温层不宜选用吸水率较大的保温材料以防屋面湿作业时因保温层大量吸水而降低保温效果,如选用吸水率较高的保温材料,屋面上应设置排气孔以排除保温层内不易排出的水分。现在,高效保温材料已经开始应用于屋面,一些建筑的屋面保温,采用膨胀珍珠岩保温芯板保温层代替常规的沥青珍珠岩或水泥珍珠岩做法,就克服了常规作法的诸多缺点。这种保温芯板施工方便、价格低廉、不污染环境;芯板为柔性制品,不仅适用于具有平面的屋面,也可用于带有曲面的屋面,其保温工程更可显示出它的优越性。其主要技术指标,表观密度为110~150kg/m3;导热系数为04~06W/m·K;蓄热系数为90~11m2·K。抗压强度大于2MPa;吸水率小于01%;蒸汽渗透系数为18×10-7g/Pa[5]。这些指标充分体现了膨胀珍珠岩密度较小,导热系数较低,而且吸水率和蒸汽渗透系数也都很低。这是保温性能好的材料所必须具备的。2001年已经在西宁污水处理厂的数百平方米屋面工程中使用,收到了好的技术经济效果。利用太阳能 地球拦截的太阳辐射能相当于目前全球电力消费量的1500倍。而在现有技术、经济条件下可供开发利用的太阳能,只占理论资源量的很小一部分。据美国能源部评估,1990年美国太阳能经济可开发资源量约为22Mtce/年,仅为技术可开发量的6%。所以,太阳能的开发利用有巨大的潜力。太阳能作为一种可再生的洁净能源,是建筑上很具有利用潜力的新能源之一。太阳能在建筑上的利用方式主要有,被动式太阳能采暖、太阳能供热水、主动式太阳能采暖与空调、以及太阳能发电等等。我国太阳能资源丰富,陆地每年接受的太阳辐射能,相当于4×1012tec,2/3国土面积的太阳能总辐射量超过6MJ/m2[6]。如果将太阳能源充分加以利用,不仅有可能节省大量常规能源,而且有可能在某些区域完全利用太阳能采暖。夜间通风 夜间通风方法的原理是在夜间引入室外的冷空气,通过冷空气与作为蓄热材料的建筑维护结构接触换热,冷却建筑材料,达到蓄冷目的。在夏季,为了获得舒适的室内环境,则需要空调供冷系统。而此时,因为夜间的室外空气温度比白天低得多,所以夜间室外冷空气则可以作为一种很好的自然冷源加以利用。严格地说,只要室外空气温度低于室内空气温度,此时的室外冷空气就可视为可利用的自然冷源。
摘 要 厌氧消化技术能够实现废弃物污染防治和综合利用的双重目标,是有机固废处理与处置的趋势。对厌氧消化技术处理有机固废的微生物学机理、因素以及消化工艺的进展进行了综述。 关键词 厌氧消化 有机固体废物 两相消化 有机固体废物通常是指含水率低于85%~90%可生化降解的有机废物,它们一般具有可生化降解性。这些废物中蕴含着大量的生物质能,有效利用这类生物质能源,对实现环境和的可持续发展具有重要意义。 有机固体废物处理的很多。由于有机固废的可生化降解性高,利用生物技术处理有机废物具有潜在优势。生物处理法包括好氧堆肥法和厌氧消化法。近几年来,欧洲各国纷纷将目光投向厌氧消化,兴建有机固废厌氧消化处理厂,日本等国也先后建设了有机固废厌氧消化处理示范工程。但在国内,尽管早有小型沼气池的,高浓度有机污水及污泥处理中也普遍采用厌氧消化的工艺,但应用于固废处理领域的实践很少。因此,很有必要针对国内的实际情况,对有机固废的厌氧消化进行系统研究。1 厌氧消化机理 在研究方面,国内外一些学者对厌氧发酵过程中物质的代谢、转化和各种菌群的作用等进行了大量的研究,但仍有许多需进一步探讨。对厌氧消化的微生物学认识,经历了一个由肤浅到逐渐完善的过程。20世纪30年代,厌氧消化被概括地划分为产酸阶段和产甲烷阶段,即两阶段理论。70年代初Bryantlzgl等人对两阶段理论进行了修正,提出了厌氧消化的三阶段理论,突出了产氢产乙酸菌的地位和作用。与此同时,Zeikuslao等人提出了厌氧消化的四类群理论,反映了同型产乙酸菌的作用。该理论认为厌氧发酵过程可分为四个阶段,第一阶段(水解阶段):将不溶性大分子有机物分解为小分子水溶性的低脂肪酸;第二阶段(酸化阶段):发酵细菌将水溶性低脂肪酸转化为H2、CH3000H、CH3CH2OH等,酸化阶段料液pH值迅速下降;第三阶段(产氢产乙酸阶段):专性产氢产乙酸菌对还原性有机物的氧化作用,生成H2、HCO3-、CH3COOH。同型产乙酸细菌将H2、HCO3-转化为CH3COOH,此阶段由于大量有机酸的分解导致pH值上升;第四阶段(甲烷化阶段):产甲烷菌将乙酸转化为CH4和CO2,利用H2还原CO2成CH4,或利用其他细菌产生甲酸形成CH4。无论是三阶段理论,还是四类群理论,实质上都是对两阶段理论的补充和完善,较好地揭示了厌氧发酵过程中不同代谢菌群之间相互作用、相互影响、相互制约的动态平衡关系,阐明了复杂有机物厌氧消化的微生物过程。 2 厌氧消化影响因素1 底物组成 研究发现不同底物组成,其可生化降解性大不相同(5%~90%)。Borja等研究了不同底物组成和浓度的有机固废的厌氧消化过程,认为在其他条件相同时沼气产量相差很大,甚至达到65%。这个结果与Jokela等的研究所得基本一致。另外,底物组成不同,在发酵过程中的营养需求与调控也不同。对于像以秸秆为主的底物,须补充N源的营养,以达到厌氧消化适宜的C/N比。国内外很多机构开展了生活垃圾、污泥及畜禽粪便联合厌氧消化产沼的研究。联合发酵可以在消化物料间建立起一种良性互补,从而提高产气量,而且仪器设备的共享在提高经济效益方面的作用也是非常明显的。Kayhanian评估了以城市固体垃圾生物可降解部分为底物的高固体厌氧消化示范试验。结果表明,美国典型B/F(可降解垃圾与总物料之比)的垃圾缺乏活跃而又稳定降解所需要的宏量或微量元素,若补充以富含营养的污泥和畜禽粪便,可以提高B/F,大大提高产气率并增加过程的稳定性。国内在这方面的研究仅限于实验室水平,未见相关工程应用的报道。2 温度 有机固废厌氧消化一般在中温或高温下进行,中温的最佳温度为35℃左右,高温为55℃左右。Ghosh等利用厌氧消化处理垃圾衍生燃料(RDF),对比了单相式和两相式反应器的处理效果,发现在传统单相式反应器中高温(55℃)比常温(35℃)消化的甲烷产量仅提高7%;RDF粒径从1mm降至1mm在中温消化下对甲烷产量无明显影响,但当反应条件转变为高温消化时甲烷产量可提高14%。高温消化可以比中温消化有更短的固体停留时间和更小的反应器容积。然而高温消化所需热量多,运行也不稳定。最近有研究表明厌氧消化在65℃时水解活性可进一步提高。还有将超高温水解作为一个专门的反应器,对厌氧消化进行处理研究。 高温可以比中温产能多,但高温需要更多的能量,在实际情况中加热所需的能量往往与多产出的能量差不多。虽然沼气产量和生物反应动力学都表明高温消化更有优势,但理想的条件决定于底物类型和使用的系统情况。3 pH值 产甲烷菌对pH值的要求非常严格,pH值的微小波动有可能导致微生物代谢活动的终止。在发酵初期由于产生大量有机酸,若控制不当容易造成局部酸化,延长发酵周期,进而破坏整个反应体系。研究发现pH值为6~8范围内,水分含量为90%~96%时产甲烷速率较高;pH值低于1或高于3时,产甲烷菌可能会停止活动。 一般说来酸化相对保持略偏酸性,产甲烷相需要略偏碱性,但没有一个绝对合适的量,只需系统能够保持稳定高效便是最佳状态。pH值是厌氧消化过程的重要监测指标和控制参数。4 抑制 厌氧消化过程中抑制作用非常普遍,包括pH抑制、氢抑制、氨抑制、弱酸弱碱抑制、长链脂肪酸(VFA)抑制等。 许多学者都研究了厌氧消化中氨抑制的问题。当氨氮浓度从740mg/L至3 500mg/L时,葡萄糖降解速度急剧下降,可以认为氨积聚对糖酵解过程有一定的抑制作用。Sung等研究了以有机固废为底物的常温厌氧消化过程中氨氮浓度对甲烷产气量的影响,常温消化当总氨氮浓度(TAN)从40g/L依次升至20、05、92、77g/L时,反应器内呈现慢性抑制的现象。TAN为92或77g/L时,甲烷产量分别降低39%和64%。Fujishima等研究了常温下污泥含水率对厌氧消化的影响,发现污泥的含水率低于91%时甲烷产量减少,这主要由于系统中高氨含量对氢营养甲烷菌的抑制作用。 Salminen指出渗滤液回流与pH值调节相结合可以降低酸积累的抑制效应,加速消化降解速率。然而当系统中活性产酸菌和产甲烷菌数量较少时,回流渗滤液会引起VFA积聚。Clarkson和Xiao对废报纸进行厌氧消化的研究发现,水解反应是其中限制性步骤,高浓度的丙酸盐对其具有抑制作用。5 搅拌 当消化底物为固态时,水解通常成为整个反应的限制性阶段。很多经典中强调了消化过程中应充分混和搅拌以促进反应器中酶和微生物的均匀分布。然而近年来有试验表明降低搅拌程度可以提高反应器的效率。Vavilin VA常温消化下搅拌强度的,试验表明当有机负荷偏高时,搅拌强度加大会导致反应器运行失败,低强度搅拌是消化过程顺利完成的关键;当有机负荷偏低时,搅拌强度对反应无明显影响。由此Vavilin VA提出搅拌阻碍反应器中甲烷区形成的假设,认为甲烷区的形成对抵抗酸化过程中产生的抑制起重要作用。在此基础上他提出了均质柱形反应器的二维分布式模型(2D distributed models),模型基于以下假设:在维持产甲烷菌繁殖代谢处于较优水平的前提下,反应器中甲烷区所占空间存在一个最小值。通过对消化过程的模拟,认为有机负荷高时,反应初始阶段甲烷区与产酸区在空间上分离是固废物转化为甲烷的关键因素,而初始阶段甲烷区中生物量的多少则是这些活性区保留的决定性因素。此时如果高强度搅拌,甲烷区由于VFA的抑制作用会逐渐萎缩直至消失。然而当有机负荷偏低时,大部分甲烷区均能幸存并逐步扩大到整个反应器。 Stroot等学者认为剧烈搅拌会破坏微生物絮团的结构,从而打乱了厌氧体系中有机体间的相互关系。一个连续运转的消化器在启动阶段应逐步增大有机负荷以避免运转失败。当产甲烷阶段是限制性反应时高强度搅拌并不合适,因为产甲烷菌在这种快速水解酸化的环境中很难适应,因此在启动阶段应采取适量搅拌。如果水解阶段为限制性反应,此时反应器内底物浓度较大,高强度搅拌对水解起促进作用。因此为达到有机物厌氧转化的最佳条件,应综合考虑搅拌所带来的积极和负面影响。 6 预处理 根据现有的研究发现,固体厌氧消化的速度较慢,对固体废物采用物理法、化学法、生物法等预处理可以提高甲烷产气量。Liu等人通过对消化底物进行240℃的蒸汽热处理5分钟,使甲烷产气率提高一倍,最终的甲烷产量增加40%。木质素和纤维素由于其本身结构,是公认的难降解物质,也是很多厌氧消化过程中的限制性因素。Clarkson等对废报纸进行厌氧消化研究,发现碱预处理可以显著提高废纸的可生物降解性,但延长浸泡时间或增大反应温度并不能提高转化率。 Hartmann等在传统的厌氧反应器前端设计了一个生物活性反应器,对厌氧消化进行预处理研究。该反应器用于68℃对底物进行超高温水解,这种反应器分离的设计是为了更大程度降解有机物为VFA,从而获得更高的产气量,同时超高温反应器可以有效去除氨的影响。结果表明VS去除率为78~89%,产气量640~790mL/g。超高温反应器中氨负荷降低7%。 对固态厌氧消化底物的物理和化学预处理研究较多,对生物预处理的研究则较少。Peter等从高温反应器中分离到能分解有机固体废物的嗜温微生物,用该微生物对污水污泥进行预处理,在1~2d内近40%的有机物被分解,而且与没有经过该预处理相比,厌氧消化过程中沼气产量提高50%;Ejlertsson研究表明,在消化开始阶段进行间歇曝气能有效去除易降解的固废,克服高浓度VFA带来的抑制;Mshandete等研究了纸浆厌氧发酵系统中,启动阶段进行9h堆肥预处理后甲烷产量提高26%;Katsura和Hasegawa进行了类似的预处理研究,对污泥进行微好氧热处理后甲烷产量提高50%。研究者认为高温好氧菌分泌的胞外酶比一般蛋白酶在溶解污泥方面更具活性。 3 厌氧消化工艺 厌氧消化处理固体废物,通过技术革新逐步形成了以湿式完全混合厌氧消化、厌氧干发酵、两相厌氧消化等为主的工艺形式。 湿式完全混合厌氧消化工艺(即湿式工艺)的最早也最为广泛。此工艺条件下固体浓度维持在15%以下,其液化、酸化和产气3个阶段在同一个反应器中进行,具有工艺过程简单、投资小、运行和管理方便的优点。这种工艺条件下浆液处于完全混合的状态,容易受到氨氮、盐分等物质的抑制,因此产气率较低。 厌氧干发酵又称高固体厌氧消化,在传统的厌氧消化工艺中固体含量通常较低,而高固体消化中固体含量可达到20%~35%。高固体厌氧消化主要优点是单位容积的产气量高、需水量少、单位容积处理量大、消化后的沼渣不需脱水即可作为肥料或土壤调节剂。随着固体浓度的加大,干发酵工艺中需设计抗酸抗腐蚀性强的反应器,同时还得解决干发酵系统中输送流体粘度大以及高固体浓度带来的抑制问题。两相厌氧消化工艺即创造两个不同的生物和营养环境条件,如温度和pH等。Ghosh最早提出优化各个阶段的反应条件可以提高整体反应效率,增加沼气产量,从而提出了两相厌氧消化。动力学控制是两相系统促进相分离最常用的手段,根据酸化菌和产甲烷菌生长速率的差异来进行相分离。还有一些技术可促进厌氧系统的相分离,如滤床在处理不溶性的有机物时可用来达到相分离。渗析、膜分离和离子交换树脂等也可用于相分离。 大多数观点认为,采用相分离技术创造有利于发酵细菌的生态环境,避免有机酸的大量积累,会提高系统的处理能力。Ghosh等利用厌氧消化处理垃圾衍生燃料(RDF),对比了单相式和两相式反应器的处理效果,发现两相消化比传统单相式反应器,甲烷产量提高20%左右。Goel等人对茶叶渣进行两相厌氧消化研究,发现每去除1kgCOD,平均产气量为48m3,COD去除率93%,甲烷含量73%。 两相厌氧工艺的主要优点不仅是反应效率的提高而且增加了系统的稳定性,加强了对进料的缓冲能力。许多在湿式系统中生物降解不稳定的物质在两相系统中的稳定性很好。虽然两相工艺有诸多的优点,但由于过于复杂的设计和运行维护,实际应用中选择的并不多。目前为止,两相消化在应用上并没有表现出明显的优越性,投资和维护是其主要的限制性因素。4 结语 Edelmann利用生命周期(LCA)认为,厌氧消化是最适宜的有机固废处理方法。有机固废的厌氧消化技术已引起国内外的广泛关注,它们在消纳大量有机废物的同时,可获得高质量的堆肥产品和沼气,实现生物质能的多层次循环利用。 我国目前在有机垃圾厌氧消化工程应用方面的研究很少,厌氧消化的研究主要集中在水处理方面。各种厌氧发酵工艺实际应用中所存在的最大问题是规模化运行的自动化程度较低,技术装备差。因此,对厌氧消化的最佳生物转化条件、生态微环境以及设计完善的过程控制系统等方面,还需要进一步深入研究,以达到最佳的处理效果。 文献1 Borja R,Rincon B,Raposo F et al.Kinetics of mesophilic anaerobic digestion of the two-phase olive mill solid waste[J].Biochemical Engineering Journal,2003(15)2 Ghosh, S,Henry MP,Sajjad A et al.Pilot-scale gasification of municipal solid wastes by high-rate and two-phase anaerobic digestion[J].Water Science and Technology,2000(3) 3 Hinrich Hartmann,Birgitte K Ahing.A novel process 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精神文明建设是整个社会可持续发展的基础。1 控制人口数量 控制人口数量,对于中国和世界、现在和未来都有着积极意义。 2 提高人口素质 提高人口素质是实现可持续发展的关键。 3 改变不合理的生产消费模式 走可持续发展的道路,必须形成低消耗、低污染的生产消费模式。 4 改变不合理的生活消费方式 走可持续发展的道路,必须引导人们树立科学、适度、文明的生活消费方式。 5 水是生命的源泉 人类能直接利用的陆地淡水依赖大气循环而产生,即太阳能蒸发了海水,水汽通过大气环流,凝结成云致雨降落于陆地而形成陆地的淡水。但在水资源中能够利用的淡水比例却是很小的。所以,我们一方面要积极开发利用好水资源,另一方面又要从全面节约用水做起,以满足经济社会发展对水量和水质日益增长的需要。同时,又要切实维护水资源在水文、生物和化学等方面的自然功能,使经济建设和水资源保护同步进行。 6 发展卫生事业,保障人民健康 人类健康水平是社会经济发展程度的一个重要标志,也是可持续发展的一个重要目标。提高和改善人类的健康水平,必须健全综合卫生保健体系,减少因环境污染和公害引起的健康危害,大力控制传染病,减少地方病的危害,特别是要保护好妇女、儿童、老人等易受害人群。 7 加强住区建设,改善人类住区发展是为了更好地满足人民的基本需要,不断提高人民的生活质量。人类住区建设的一个标志。要努力建设一个布局合理,设施齐全,有利工作,方便生活,环境优美,居住舒适的人类住区。8 清洁生产代表着工业可持续发展的方向在生产过程中对污染物进行控制和预防,使社会需要的最终产品尽量少地成为废物进入环境中,并有效提高资源的利用率。清洁生产代表着工业可持续发展的方向。9 不要把子孙后代的饭都吃光了 如果人们无节制地消耗自然资源,如果人们今天浪费或者不合理地使用石油、天然气、煤和各种矿产资源,那么这实质上就是在吃子孙后代的饭,堵子孙后代发展之路。 10 消除贫困才能实现可持续发展 消除贫困是实现可持续发展的一个基本条件。我们要实施更加积极的消除贫困政策,鼓励和提倡先富起来的地区帮助贫困地区尽快消除贫困,努力实现共同富裕的目标。 11 全面开发、利用和保护海洋资源 21世纪将是人类全面开发和保护海洋资源的时代,研究、开发和保护海洋应是人类的共同行动。12 逐步改变现有的能源结构 自然界中存在的且可能被人类利用来获取能量的自然资源称为能源资源。当前,世界上消耗最多的能源资源是煤炭、石油、天然气等非再生的化石矿物能源。而这种能源资源的储量是有限的,是会枯竭的。因此,我们必须改变现有的能源结构,加强对能源的可持续利用,走能源的可持续发展道路。 13 防止土地荒漠化 我国有多达5000千米的风沙线,受害农田有660多万公顷。因此,我国实施了“三北”防护林工程,这是一项举世瞩目的绿色工程,也是改善我国生态环境、实施可持续发展的典范。 14 保护生物多样性 生命系统的因子共分为三大类:即植物、动物、微生物。植物扎根于土地,在光合作用下生产更多的生命物质和能量。动物首先是吃植物的草食动物,然后是吃动物的肉食动物。就三者的关系讲,植物是生产者,动物是消费者或次生产者,微生物是分解者。生物资源是由多样性物种种群组成的生命系统。 15 森林资源具有保护环境的功能 森林不仅具有维持生态平衡的功能,同时其自身就是最丰富的陆地生态系统。森林可以调节气候和地下水、地表水的流量,可以防止沙尘暴,减少水土流失。森林还是生物多样化的宝库,是衡量人类生活质量的重要标志。 16 发展科学技术,改善环境和生活质量 科学技术的发展水平决定着未来世界的发展速度,同时决定着未来世界能否可持续发展。 17 培育生态意识,转变公众观念 可持续发展提出了生态与经济社会的可持续原则,提出了生产方式和生活方式生态化的要求。生态保护、生态补偿、生态创造意识,应当成为社会各行各业的直觉的内驱力;购买绿色产品,培育绿色消费和适度消费,应成为人们的新消费观;绿化造林,应成为全民的生态创造活动;建设生态旅游区,应成为旅游业发展的新思路;企业家必须转变观念,树立绿色生产的观念;城镇规划和建设必须体现生态的观念和思维。 18 依靠法制是可持续发展的内在要求 依靠法制是可持续发展的内在要求:一是可持续发展战略的地位需要法律的确定;二是可持续发展战略的实施需要依赖法律的强制性;三是可持续发展战略的实施需要借助法律的广泛调整性;四是可持续发展也将丰富法律的内涵,推动