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關(guān)鍵詞:電網(wǎng) 電力污染 電網(wǎng)環(huán)境 危害 規(guī)范
中圖分類號(hào):TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)05(b)-0132-01近年,我國大、中、小型供、用電網(wǎng)及用電器已明顯增多。供配電網(wǎng)及工業(yè)、民用電器自生的物理結(jié)構(gòu)和相互作用而產(chǎn)生大量定期及不定期、定量及不定量的電壓波動(dòng)、浪涌及雷電、電磁噪聲、輻射和干擾,以上污染對(duì)我國工、民用供配電、用電系統(tǒng)、設(shè)備形成一定的危害及不利影響。只有針對(duì)性地、深入分析其產(chǎn)生的內(nèi)因及危害,才能制定相應(yīng)的供配、用電法律和規(guī)范,找到解決、降低電力污染不利影響的有效技術(shù)和裝置。
電壓波動(dòng)指供用電電壓正弦波的峰值和谷值,在一定時(shí)間超過或低于標(biāo)稱電壓,約從半周波到幾百個(gè)周波,從10ms~2.5s,包括過壓及欠壓波動(dòng)。市面出售的過電壓保護(hù)器和普通避雷器只能消除瞬態(tài)脈沖,基本不能消除過壓波動(dòng)。普通避雷器在限壓動(dòng)作時(shí)會(huì)超過其額定的熱(焦耳)容量,導(dǎo)致其保護(hù)作用延遲并燒毀,無法提供持續(xù)穩(wěn)定的保護(hù)功能。電壓波動(dòng)是導(dǎo)致計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和敏感電子設(shè)備故障、停機(jī)的主要原因。欠壓波動(dòng)是多個(gè)正弦波的峰值和谷值,在一段時(shí)間內(nèi)低于標(biāo)稱電壓,如電壓突降和晃動(dòng)。供電公司供電電壓過低和用戶負(fù)荷過載是造成長時(shí)間低電壓的主要原因。嚴(yán)重的失壓則是由于配電網(wǎng)內(nèi)重負(fù)荷的啟動(dòng)造成,如大型電弧爐、空調(diào)機(jī)組、電動(dòng)機(jī)組的啟停及開關(guān)電弧、熔斷器熔斷、斷路器動(dòng)作等,以上都是導(dǎo)致電壓波動(dòng)甚至電壓畸變的主要原因。
浪涌沖擊和雷電波的侵入導(dǎo)致用電系統(tǒng)內(nèi)部阻抗發(fā)生閃變,即時(shí)間僅2ms之內(nèi)的電壓瞬時(shí)涌動(dòng),這種涌動(dòng)具有正負(fù)兩個(gè)極性,具有典型的連串及震蕩特性,亦被稱之為尖峰、缺口、干擾、毛刺、突變。浪涌沖擊問題直至20世紀(jì)40年代,由大型冶煉爐和電弧焊機(jī)引發(fā)的電壓閃變才引起有關(guān)電力工程師的關(guān)注。近年,隨著大型整流電源設(shè)備、計(jì)算機(jī)及UPS等斬波型開關(guān)電源設(shè)備的廣泛使用,浪涌沖擊和諧波畸變以遍及各個(gè)行業(yè)。由此而來的設(shè)備誤動(dòng)作、相互串?dāng)_、電器絕緣損壞、過電流及不平衡電流現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生。
浪涌沖擊的危害在諧振發(fā)生時(shí)將更為嚴(yán)重。在脈沖的一系列頻譜中,當(dāng)線路電感量和電容量接近時(shí),極有可能引起諧震,導(dǎo)致諧波在用電系統(tǒng)的局部區(qū)域不斷放大。諧振不僅會(huì)隨著瞬間干擾產(chǎn)生高電壓和過電流,在50Hz基頻系統(tǒng)疊加諧振電流,引起設(shè)備絕緣過熱,直至燒毀損壞。
諸如商業(yè)大廈的電梯變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、不間斷供電系統(tǒng)等整流逆變裝置設(shè)備的廣泛應(yīng)用,成為浪涌沖擊和諧振的主要原因,同時(shí),整流觸發(fā)電路也會(huì)引涌和諧振。整流設(shè)備不僅導(dǎo)致波形畸變,同時(shí)會(huì)令功率因數(shù)下降,因此需安裝補(bǔ)償電容器來改善功率因數(shù),但常規(guī)電容器的投入更容易引發(fā)諧振現(xiàn)象,在輕載時(shí)必須切除。
整流電路中的三個(gè)因素應(yīng)予以注意。一是電路中開關(guān)的投入、分?jǐn)嘁l(fā)的瞬時(shí)浪涌干擾。整流器、逆變器是一系列復(fù)雜的固態(tài)開關(guān)電路,它們首先從交流電源電路的一相中吸取電流,然后轉(zhuǎn)到下一相,不斷循環(huán),依次給同一輸出導(dǎo)線直流供電。當(dāng)電流由一相導(dǎo)線轉(zhuǎn)換到另一相時(shí),兩相導(dǎo)線基本處于短路狀態(tài),雖然此狀態(tài)僅持續(xù)零的幾毫秒,卻造成尖峰和缺口脈沖浪涌干擾。二是整流器在提供直流時(shí),其工作原理不僅要求交流線路提供基頻電流,也要求提供高次諧波,以通過整流元件合成近似平穩(wěn)的直流,在制造高次諧波的過程中反過來影響交流電源的基波電流。三是電路中存在固有的電感和電容,它們的組合可能引發(fā)諧振,使電壓電流的幅值大幅增加,電氣工程師的工作就是要確定這種發(fā)生條件的區(qū)間,并設(shè)法加以避免。
現(xiàn)在工廠和辦公大樓,適當(dāng)數(shù)目的可控硅整流裝置(SCR)裝置較少引發(fā)故障,但在下述情況下卻有可能造成事故。一是供電系統(tǒng)存在容量較大的可控硅整流裝置(SCR)裝置,裝置負(fù)荷站配電變壓器容量的40%以上,在用電設(shè)備換向時(shí)產(chǎn)生的尖峰脈沖極易燒損電容器組。二是整流器通常的功率因數(shù)工作在較大(50%以上)的滯后條件下,而且存在頻繁投切的電容器。三是可控硅整流裝置(SCR)裝置的負(fù)荷大于同浪涌沖擊的危害,浪涌沖擊比諧波更易造成熔斷器熔斷。
因此,熔斷器的額定電流應(yīng)慎重選擇。在通常情況下,傳統(tǒng) 的設(shè)計(jì)原則不會(huì)有問題,在有尖峰毛刺的電壓波形情況下,應(yīng)將正常的設(shè)計(jì)參數(shù)在放大2.2~2.5倍。
電磁噪聲、輻射和干擾現(xiàn)象主要是部分設(shè)備電源電路、信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)不嚴(yán)謹(jǐn);布線未按照強(qiáng)弱點(diǎn)分離原則;屏蔽、防干擾措施不利;干擾源離擾設(shè)備較幾近等原因引起。現(xiàn)有的技術(shù)手段和措施基本可以解決。
為促使電力部門、用戶共同采取措施,保護(hù)用電環(huán)境,防治諧波干擾.提高供電質(zhì)量,維護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行,保障接入電網(wǎng)的用電設(shè)備正常工作。國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)并頒發(fā)了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14953《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)》,以上標(biāo)準(zhǔn)從法律上規(guī)范了電力部門、電子電力裝備制造部門和用戶的設(shè)計(jì)、制造、使用、改造行為,目前,我國多數(shù)行業(yè)依照國家GB/T14953《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn),利用當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備,已經(jīng)大幅降低電網(wǎng)系統(tǒng)污染所產(chǎn)生的危害。但我國現(xiàn)有電網(wǎng)環(huán)境和利用效率距離發(fā)達(dá)國家的電網(wǎng)環(huán)境還有很大差距,主要是認(rèn)識(shí)晚、底子薄,但只要通過我們幾代行業(yè)人員的共同研究和努力,一定會(huì)迎頭趕上,使我國電網(wǎng)環(huán)境提前跨入發(fā)達(dá)、清潔、高效國家的行列。
參考文獻(xiàn)
前言
天然產(chǎn)物是指動(dòng)物、植物提取物、或昆蟲、海洋生物及微生物體內(nèi)的組成成分或其次級(jí)代謝產(chǎn)物的統(tǒng)稱。主要包括蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、各種酶、單糖、寡糖、多糖、微生物、萜類、生物堿及抗生素等多種天然存在的化學(xué)成分??股厥俏⑸镌谛玛惔x過程中產(chǎn)生的以低微濃度抑制他種微生物生長、甚至可以殺死他種微生物的化學(xué)物質(zhì)。在人類預(yù)防和治療微生物感染疾病方面具有非常重要的作用。自青霉素發(fā)現(xiàn)以來,利用微生物開發(fā)天然產(chǎn)物作為臨床用藥,廣泛用以抗真菌、抗細(xì)菌、抗腫瘤。
1.微生物中天然產(chǎn)物發(fā)掘策略
微生物作為天然產(chǎn)物的重要來源,具備以下優(yōu)勢:1,資源豐富,挖掘潛力大,發(fā)現(xiàn)新藥效率高;2,獨(dú)特的骨架使得化學(xué)合成難度大;3,生長周期短,易于操作控制,工業(yè)化潛力大;4,可通過闡明的生物合成途徑定向改造以提升產(chǎn)率及新藥的衍生。然而,目前僅有總數(shù)1%的微生物被人們認(rèn)知且在實(shí)驗(yàn)條件下可培養(yǎng),這就意味著更多的微生物有待科研工作者去開發(fā)和研究。微生物中天然產(chǎn)物的發(fā)掘策略主要通過兩種途徑:傳統(tǒng)天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)策略和基于基因組的發(fā)掘策略。前者主要通過對(duì)微生物的菌種及培養(yǎng)條件的變化來刺激微生物產(chǎn)生不同的天然產(chǎn)物,這種策略的缺點(diǎn)在于具有一定的盲目性,完全為非靶向,無法預(yù)知產(chǎn)物的類型。后者隨著基因測序技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)已成為微生物天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)的主要方法,通過生物信息學(xué)分析基因組序列及控制天然產(chǎn)物合成的基因簇并對(duì)其進(jìn)行基因水平改造以產(chǎn)出預(yù)期的天然產(chǎn)物,并闡明其生物合成途徑。該策略靶向發(fā)現(xiàn),高效合成,具有非常好的發(fā)展前景。
1.1 傳統(tǒng)天然產(chǎn)物發(fā)掘策略
該策略主要基于活性導(dǎo)向、質(zhì)譜導(dǎo)向等天然產(chǎn)物的傳統(tǒng)手段分離,原理是菌種及培養(yǎng)基水平的變化引起次級(jí)代謝產(chǎn)物的變化。無需基因測序及復(fù)雜的遺傳操作,該策略在發(fā)掘微生物天然產(chǎn)物初期取得了非常顯著的成效,然而隨著大量微生物資源的被開發(fā),產(chǎn)物的重復(fù)分離愈發(fā)常見。目前通過該方法仍可發(fā)現(xiàn)一些新穎活性的天然產(chǎn)物。
1.1.1 新的微生物物種
微生物存在于地球的各個(gè)角落,在一些極端特殊環(huán)境中存在著嗜熱、嗜冷、抗酸、耐鹽堿等特殊細(xì)菌,獨(dú)特的生長環(huán)境意味著不同的代謝機(jī)制產(chǎn)生不同于其他環(huán)境的次級(jí)代謝產(chǎn)物,具有發(fā)現(xiàn)新穎結(jié)構(gòu)的潛力。
1.1.2 OSMAC篩選策略
OSMAC (one strain many compounds)策略通過改變培養(yǎng)基的類型、發(fā)酵條件(溫度、pH值)、添加小分子等方法,以期望改變微生物的代謝方式進(jìn)而產(chǎn)生不同的次級(jí)代謝產(chǎn)物。其原理是通過改變可能對(duì)微生物代謝產(chǎn)生影響的條件,但缺點(diǎn)在于盲目性較強(qiáng),代謝方向無法控制,其具體原理機(jī)制無法闡明。但由于某些沉默基因簇可在特殊條件下表達(dá)或者過表達(dá),因此OSMAC策略可篩選出用于基因組指導(dǎo)下的天然產(chǎn)物。
1.1.3 活性導(dǎo)向和高通量篩選
高通量篩選主要為了從大量微生物資源中篩選出具有研究意義的菌株,然而隨著微生物資源的開發(fā),大部分含量高且易獲得的活性物質(zhì)已被分離鑒定且其合成路徑也已有較為深入的研究。針對(duì)其他含量較低、不易發(fā)現(xiàn)且活性較好的新成分就需要用到更加靈敏的技術(shù)。LC-MS技術(shù)及LC-NMR技術(shù)的出現(xiàn)可為其提供方便,前期可通過活性導(dǎo)向或紫外光譜技術(shù)對(duì)其粗提物進(jìn)行初篩,后續(xù)利用LC-MS及LC-NMR對(duì)粗提物進(jìn)行分析,并利用生物信息學(xué)網(wǎng)站例如GNP對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析,并對(duì)其中活性物質(zhì)進(jìn)行靶向分離鑒定。該方法目的性較強(qiáng),避免低含量活性物質(zhì)的遺漏,近幾年已取得較好的研究成果。
1.1.4 共生培養(yǎng)
微生物共培養(yǎng)是一種有效增加次級(jí)代謝產(chǎn)物多樣性的策略。共培養(yǎng)條件下,微生物分泌抗生素、激素分子、分泌物之間相互影響對(duì)新化合物的產(chǎn)生及控制化合物合成的基因簇的代謝均有影響。
1.2 基于基因組的發(fā)掘策略
1.2.1 生物信息學(xué)分析預(yù)測產(chǎn)物和底物結(jié)構(gòu)
生物信息學(xué)工具是分析基因組序列信息以及鑒定基因簇功能信息不可缺少的工具,經(jīng)過16S rDNA測序并進(jìn)行BLAST分析,Mega 軟件構(gòu)建進(jìn)化樹鑒定微生物的菌種信息,生物合成基因及基因簇分析常用工具為antiSMASH在線分析網(wǎng)站。通過比較目標(biāo)基因簇與已知基因簇相似性,同源性較高的可預(yù)測其產(chǎn)物的大致結(jié)構(gòu)類型,提高分離效率。分析目標(biāo)基因簇可預(yù)測底物類型,可通過添加同位素標(biāo)記底物追蹤該基因簇合成的化合物。
1.2.2 體外重構(gòu)合成
體外重構(gòu)即底物與一個(gè)或者幾個(gè)合成酶體外反應(yīng)從而獲得相應(yīng)的代謝產(chǎn)物的方法。僅適用于相對(duì)簡單的生物合成途徑,不適用于多合成基因控制的復(fù)雜合成途徑。
1.2.3 基因敲除與異源表達(dá)
對(duì)于那些與已知基因簇相似度較低的目標(biāo)基因簇往往可能控制合成結(jié)構(gòu)新穎的化合物,因此可通過基因敲除或異源表達(dá)比較其代謝譜圖的差異,例如構(gòu)建基因失活菌株阻斷其產(chǎn)物的合成相同條件下與野生菌株HPLC譜圖的差異,對(duì)其差異物進(jìn)行追蹤鑒定。而異源表達(dá)則是比較轉(zhuǎn)入外源基因的宿主菌與原始菌株代謝譜圖的差異。該方法僅適用于低相似性、較高表達(dá)的基因簇,不適用于沉默基因簇。
1.2.4 沉默基因簇的激活
以上策略適用于能夠轉(zhuǎn)錄表達(dá)的生物合成基因簇代謝產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn),對(duì)于基因簇低表達(dá)或者不表達(dá)的情況下,則需要不同的挖掘策略。通過替換啟動(dòng)子,比較與原始代謝圖譜的差異獲得相應(yīng)的代謝產(chǎn)物,該方法需要準(zhǔn)確鑒定天然啟動(dòng)子的位置。過量表達(dá)正向調(diào)控基因或者敲除負(fù)調(diào)控基因也可能激活沉默的基因簇,次級(jí)相應(yīng)的次級(jí)代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生。真菌中沉默基因的激活可通過添加組蛋白去乙酰化酶抑制劑或DNA甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑改變?nèi)旧|(zhì)構(gòu)型從而激活沉默基因簇的表達(dá)。
2.生物合成途徑
微生物來源的天然產(chǎn)物主要由聚酮合酶(polyketide synthase, PKS)和非核糖體多肽類化合物(nonribosomal peptide synthase, NRPS)以及PKS/NRPS雜合的代謝途徑形成的。
2.1 PKS
PKS生物合成途徑中聚酮合酶的催化過程與脂肪酸合酶的催化過程類似,目前主要分為三種類型的PKS。
2.1.1 PKS Ⅰ型
PKS Ⅰ型合酶,又稱為模塊式合酶,一般具有多個(gè)模塊且每個(gè)模塊在合成過程中不重復(fù)使用。模塊中基本結(jié)構(gòu)域包括:酮基合酶結(jié)構(gòu)域(ketosynthase, KS),?;D(zhuǎn)移酶結(jié)構(gòu)域(acyltransferase, AT)和酰基載體蛋白結(jié)構(gòu)域(acylcarrier protein, ACP),其中AT負(fù)責(zé)底物的識(shí)別,KS負(fù)責(zé)底物與上一步ACP上的聚酮鏈進(jìn)行克萊森縮合反應(yīng),進(jìn)行碳鏈的進(jìn)一步延伸,延伸完成后轉(zhuǎn)移到該步的ACP結(jié)構(gòu)域,完成一輪碳鏈延伸。此外,該模塊中可能含有其他修飾酶如:KR、ER、DH、MT等在加載到KS結(jié)構(gòu)域時(shí)對(duì)碳鏈進(jìn)行修飾。當(dāng)聚酮鏈完成所有延伸后,硫脂酶結(jié)構(gòu)域(TE)進(jìn)行反應(yīng)終止和產(chǎn)物的釋放,再經(jīng)過環(huán)化或修飾成為最終的代謝產(chǎn)物。
2.1.2 PKS Ⅱ型
PKS Ⅱ型合酶,又稱為迭代式,產(chǎn)物多為芳香族化合物,含有多個(gè)單功能酶,是一類多功能酶復(fù)合體,每個(gè)酶在合成過程中都可以重復(fù)使用,至少包括KSα、KSβ和ACP三個(gè)功能結(jié)構(gòu)域。其中KSα表現(xiàn)出縮合反應(yīng)活性,KSβ作為鏈長起始因子,ACP仍為?;d體蛋白。多由乙酰CoA作為起始單元經(jīng)過重復(fù)催化形成β-酮乙基聚合鏈,再經(jīng)過KR、芳香化酶或環(huán)化酶催化形成結(jié)構(gòu)多樣性的產(chǎn)物。目前并未發(fā)現(xiàn)負(fù)責(zé)將聚合鏈從模塊上脫落的TE酶。
2.1.3 PKS Ⅲ型
該類型的研究相對(duì)較少,這類型的合酶是一種可重復(fù)利用的同源二聚體酶,在缺乏ACP的情況下直接催化泛肽輔酶A之間的脫羧縮合反應(yīng)。
2.2 NRPS
非核糖體多肽類化合物的生物合成途徑多以非蛋白質(zhì)氨基酸為底物,經(jīng)過NRPS催化形成非核糖體肽類化合物。NRPS合成酶類似PKS Ⅰ合酶催化機(jī)制,含有多個(gè)模塊,每個(gè)模塊含有三個(gè)基本的功能結(jié)構(gòu)域:縮合結(jié)構(gòu)域(C domain)、腺苷?;Y(jié)構(gòu)域(A domain)和肽?;d體蛋白結(jié)構(gòu)域(PCP,又稱為巰基化結(jié)構(gòu)域,T domain)。A負(fù)責(zé)氨基酸底物的識(shí)別,活化并轉(zhuǎn)移至PCP形成氨酰硫脂。C結(jié)構(gòu)域負(fù)責(zé)將其與上游模塊中PCP結(jié)構(gòu)域中的肽鏈進(jìn)行縮合形成肽鍵。有些模塊中還含有異構(gòu)化酶結(jié)構(gòu)域(epimerization, E)、環(huán)化酶結(jié)構(gòu)域(cyclization, Cy)和甲基化結(jié)構(gòu)域(methyltransferase, MT)等對(duì)增加的氨基酸進(jìn)行修飾。主要合成過程為起始氨基酸經(jīng)起始模塊A-PCP加載至NRPS上經(jīng)過延伸模塊C-A-PCP將氨基酸底物與上游PCP上的氨酰硫脂進(jìn)行縮合形成肽鍵,最終由TE或其他結(jié)構(gòu)域完成產(chǎn)物的解離釋放,再經(jīng)過環(huán)化修飾形成最終的NRP產(chǎn)物。
1.1水體污染
水體污染是指由于人為因素或自然因素,將有害物質(zhì)直接或間接排入水體后,使水體的水質(zhì)和底泥的物理、化學(xué)性質(zhì)或水生生物的組成發(fā)生變化,從而降低了水體的使用價(jià)值和使用功能的現(xiàn)象。
1.2水體污染的危害
1.2.1危害人體健康
被污染的水體中含有農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、酚、汞、鉻、鉛、鎘、砷、氰、放射性元素、致病細(xì)菌等有害物質(zhì),它們具有很強(qiáng)的毒性,有的是致癌物質(zhì)。這些物質(zhì)可以通過飲用水和食物鏈等途徑進(jìn)入人體,并在人體內(nèi)積累,造成危害。
1.2.2造成水體富營養(yǎng)化
當(dāng)含有大量氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)的生活污水、農(nóng)田排水連續(xù)排入湖泊、水庫、河水等處的緩流水體時(shí),造成水中營養(yǎng)物質(zhì)過剩,便發(fā)生富營養(yǎng)化現(xiàn)象,導(dǎo)致藻類大量繁殖,水的透明度降低,失去觀賞價(jià)值。同時(shí),由于藻類繁殖迅速,生長周期短,不斷死亡,并被好氧微生物分解,消耗水中的溶解氧;也可被厭氧微生物分解,產(chǎn)生硫化氫等有害物質(zhì)。從以上兩方面造成水質(zhì)惡化,魚類和其他水生生物大量死亡。
1.2.3破壞水環(huán)境生態(tài)平衡
良好的水體內(nèi),各類水生生物之間及水生生物與其生存環(huán)境之間保持著既相互依存又相互制約的密切關(guān)系,處于良好的生態(tài)平衡狀態(tài)。當(dāng)水體受到污染而使水環(huán)境條件改變時(shí),由于不同的水生生物對(duì)環(huán)境的要求和適應(yīng)能力不同,產(chǎn)生不同的反應(yīng),將導(dǎo)致種群發(fā)生變化,破壞水環(huán)境的生態(tài)平衡。
1.3水體污染防治途徑
1.3.1推行清潔生產(chǎn)
通過調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)和改善工業(yè)布局等調(diào)控措施,提高資源利用率和生產(chǎn)效率,減少污染源的排放,不僅提高經(jīng)濟(jì)效益,而且更有效達(dá)到環(huán)境治理的目標(biāo)。
1.3.2回收有用物質(zhì)
1.3.3發(fā)展節(jié)水型工業(yè)
2.大氣污染與防治
2.1大氣污染
人類生產(chǎn)、生活活動(dòng)或自然界向大氣排出各種污染物,其含量超過環(huán)境承載能力,使大氣質(zhì)量發(fā)生惡化,使人們的工作、生活、健康、設(shè)備財(cái)產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境等遭受惡劣影響和破壞,這類現(xiàn)象稱為大氣污染。
污染源可分為天然污染源和人為污染源。天然污染源是指自然界向大氣排放污染物的地點(diǎn)或地區(qū),如排放灰塵、二氧化硫、硫化氫等污染物的活火山、自然逸出的瓦斯氣,以及發(fā)生森林火災(zāi)、地震等自然災(zāi)害的地方。人為污染源則又可按不同的方法分類:按污染源空間分布方式可分為點(diǎn)污染源、面污染源、區(qū)域性污染源;按人們的社會(huì)活動(dòng)功能可分為生活污染源、工業(yè)污染源、交通污染源等;按污染源存在的形式可分為固定污染源和移動(dòng)污染源。
2.2大氣污染的危害
2.2.1大氣污染對(duì)人體健康的危害
大氣污染極易影響人體健康,它對(duì)人體健康的危害往往是多方面和綜合性的,其中又以二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、重金屬煙塵、氟化物、碳?xì)浠衔锏然瘜W(xué)污染物對(duì)呼吸道的危害最為常見。這是因?yàn)?呼吸道粘膜對(duì)污染物特別敏感并具有很大的吸收能力。此外,大氣污染對(duì)眼、皮膚等也常有刺激和危害,并可誘發(fā)心血管、神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。
2.2.2大氣污染對(duì)植物的危害
大氣污染對(duì)植物的危害,隨污染物的性質(zhì)、濃度、排放量和接觸時(shí)間、植物的品種以及生長期、氣象條件的不同而異。氣體污染物通常都是經(jīng)葉背的氣孔進(jìn)入植物體,然后逐漸擴(kuò)散到海綿組織、柵狀組織,破壞葉綠素,使組織脫水壞死;干擾酶的作用,阻礙各種代謝機(jī)能,抑制植物的生長。顆粒狀污染物則能擦傷葉面、阻礙陽光,影響光合作用,妨礙植物的正常生長。顆粒物上的重金屬等有害元素還可進(jìn)入植物細(xì)胞內(nèi),產(chǎn)生進(jìn)一步的危害,使植物枯萎甚至死亡。
2.2.3其它危害
大氣污染還可通過干沉降、濕沉降(如酸雨)形成全球性災(zāi)難;使全球氣候逐漸變暖,危害生態(tài)環(huán)境;危害臭氧層,使人群和動(dòng)植物對(duì)紫外線的保護(hù)屏障受到破壞等等。
2.3大氣污染的防治途徑
調(diào)整能源戰(zhàn)略,采用清潔能源。我國一次性能源消費(fèi)以礦物燃料中的煤炭為主。不僅排放二氧化碳等溫室氣體使全球氣候變暖,還形成酸雨,給全球生態(tài)環(huán)境帶來極大威脅。因而,調(diào)整能源戰(zhàn)略,逐步改變能源結(jié)構(gòu)是防治大氣污染的一個(gè)重要途徑。
(1)大力開發(fā)利用水能;
(2)有步驟地發(fā)展核能;
(3)積極開發(fā)利用生物能源;
(4)利用其他清潔能源。
3.其他環(huán)境要素和物質(zhì)的污染與防治
3.1土壤污染與防治
3.1.1土壤污染物質(zhì)
一般是指進(jìn)入土壤中并影響土壤特性的物質(zhì),分為有機(jī)物類;重金屬污染物;放射性物質(zhì);致病的微生物。
3.1.2土壤污染的防治
在制定防治土壤污染的措施時(shí),必須考慮因地制宜、切實(shí)可行的方法,控制和消除工業(yè)"三廢"的排放;加強(qiáng)對(duì)土壤污染區(qū)的監(jiān)測和管理;合理施用化肥和農(nóng)藥。
3.2固體廢物的污染與防治
3.2.1固體廢物的污染
固體廢物通常是指人類在生產(chǎn)和生活活動(dòng)中丟棄的固體和泥狀物質(zhì),包括從廢水、廢氣中分離出來的固體顆粒。
3.2.2固體廢物的危害
侵占土地;污染土壤和地下水;污染水體;對(duì)大氣的污染;對(duì)人體健康的危害。
3.2.3固體廢物的防治
資源的回收。利用對(duì)固體廢物的再循環(huán)利用,回收能源和資源。對(duì)工業(yè)固體廢物的回收,必須根據(jù)具體的行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)而定,還應(yīng)注意技術(shù)可行、產(chǎn)品具有競爭力及能獲得經(jīng)濟(jì)效益等因素。
無害化處置。固體廢物的無害化處置是指經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砘蛱幹?使固體廢物或其中的有害成分無法危害環(huán)境,或轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無害的物質(zhì)。常用的方法有:土地填埋;焚燒法;堆肥法。
3.3噪聲污染與防治
3.3.1噪聲的污染
從環(huán)境保護(hù)的角度來說,凡是干擾人們正常休息、學(xué)習(xí)和工作的聲音統(tǒng)稱為噪聲。如機(jī)器的轟鳴聲,各種交通工具的馬達(dá)聲、鳴笛聲,人的嘈雜聲及各種突發(fā)的聲響等,均稱為噪聲。
噪聲污染屬于感覺公害,它與人們的主觀意愿有關(guān),與人們的生活狀態(tài)有關(guān),因而它具有與其他公害不同的特點(diǎn)。
3.3.2噪聲的防治
構(gòu)成噪聲污染有聲源、聲音傳播途徑與接收者二要素,控制噪聲污染可從這二方面著手:降低聲源噪聲;在傳播途徑上控制噪聲。
3.4放射性及電磁、熱污染
3.4.1放射性污染的概念及來源
放射性污染指的是由于人類活動(dòng)排放出的放射性污染物所造成的環(huán)境污染和對(duì)人體的危害。從自然環(huán)境中釋放出的天然放射,可以視為環(huán)境的背景值。
放射性污染的來源:核工業(yè);核電站;核燃料后處理廠;核試驗(yàn)等。
3.4.2電磁的污染及來源
電磁污染是指天然的和人為的各種電磁波干擾以及對(duì)人體有害的電磁輻射。在環(huán)境保護(hù)工作中,主要是研究當(dāng)電磁場的強(qiáng)度達(dá)到一定限度時(shí),對(duì)人體機(jī)能產(chǎn)生的破壞作用。
人為的電磁污染來源于:
①脈沖放電;
②工頻交變電磁場;
③射頻電磁輻射。電磁輻射污染的危害隨頻率的增高而加大。中、短波頻段電磁場對(duì)機(jī)體的危害主要是引起神經(jīng)衰弱癥候群和植物神經(jīng)失調(diào),發(fā)生頭痛頭暈、周身不適、疲倦無力、失眠多夢(mèng)、記憶力減退、胸悶、心悸及女性月經(jīng)周期紊亂等。
3.4.3熱污染
人類的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng),使局部環(huán)境或全球環(huán)境發(fā)生增溫,并可能形成對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接或間接、即時(shí)和潛在的危害現(xiàn)象稱為熱污染或環(huán)境熱污染。
熱污染能改變地表狀態(tài)引起災(zāi)害;形成熱島效應(yīng);影響漁業(yè)生產(chǎn)。
3.5生活環(huán)境污染。
知識(shí)目標(biāo):
1.知道樂音和噪聲的區(qū)別.
2.知道噪聲的危害和減弱噪聲的途徑.
能力目標(biāo):
將課堂上所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象分析,鍛煉學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力.
情感目標(biāo):
從環(huán)境保護(hù)出發(fā),突出噪聲的危害和怎樣減弱噪聲,聯(lián)系實(shí)際,提高學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)和對(duì)社會(huì)的責(zé)任感.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)教材包括三部分內(nèi)容:(1)噪聲和它的形成;(2)噪聲的等級(jí)和危害;(3)怎樣減弱噪聲.
教材首先指出,噪音污染與大氣污染、水污染和固體廢物污染等都是當(dāng)代社會(huì)的四大公害,點(diǎn)明了本節(jié)課教學(xué)的核心是提高學(xué)生的環(huán)境保護(hù)保護(hù)意識(shí).隨后教材從物理學(xué)角度出發(fā)闡明了噪聲的形成,再從環(huán)境保護(hù)的角度說明了什么聲音屬于噪聲;緊接著指出聲音的強(qiáng)弱可以用分貝來表示后,文中列出表格,通過大量數(shù)據(jù)及各種分貝聲音下人的生理或心理反映作依據(jù),闡明了噪聲對(duì)人的危害,同時(shí)也說明了減弱噪音污染具有重大的現(xiàn)實(shí)意義.教材針對(duì)聽到聲音的條件,提出了減弱噪聲的三條途徑.教材最后的“想想議議”,目的是引導(dǎo)學(xué)生把知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去,改造自己的環(huán)境.
本節(jié)的重點(diǎn)是從環(huán)保角度出發(fā),突出噪聲的危害和怎樣減弱噪聲,聯(lián)系實(shí)際,提高學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)和對(duì)社會(huì)的責(zé)任感.
教法建議
1)教學(xué)大綱對(duì)本節(jié)知識(shí)點(diǎn)的要求較低,而這節(jié)教材的知識(shí)點(diǎn)雖少,但涉及到的是現(xiàn)今社會(huì)的敏感話題,是現(xiàn)實(shí)生活中正在面對(duì)的問題.所以,對(duì)于本節(jié)知識(shí)的講解決不能照本宣科,必須聯(lián)系實(shí)際.課前可讓學(xué)生調(diào)查和查找一些本地、本校周圍的環(huán)境、位置和當(dāng)?shù)卣囊恍┮?guī)定和采取的措施等.
2)本節(jié)的重點(diǎn)是使學(xué)生掌握減弱噪聲的幾個(gè)途徑.在這個(gè)知識(shí)的講解過程中,應(yīng)與第一節(jié)教材中相應(yīng)知識(shí)相連系.例如:在第一節(jié)中,我們講到人耳聽到聲音所經(jīng)過的物理過程是:
聲源的振動(dòng)介質(zhì)(空氣)的振動(dòng)鼓膜的振動(dòng)引起神經(jīng)反應(yīng)聽到聲音
①②③
聯(lián)系這個(gè)物理過程,帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)出可以從三個(gè)途徑減弱噪音污染:聲源處、傳播過程中或人耳處.最后讓學(xué)生參與進(jìn)來,舉出生活中不同的噪聲并自己提出減弱噪聲的方案.
3)根據(jù)本課內(nèi)容,將本課作為閱讀、討論課比較適合.但一定要有充分的準(zhǔn)備,擬出閱讀提綱.
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
示例1:
教學(xué)重點(diǎn):知道噪聲的危害和減弱噪聲的途徑,提高學(xué)生環(huán)境保護(hù)的意識(shí).
教學(xué)難點(diǎn):知道噪聲的危害和減弱噪聲的途徑
教具:錄音機(jī)、錄制好的磁帶
教法:學(xué)生閱讀討論
教學(xué)過程:
(一)新課引入
用錄音機(jī)放一首學(xué)生中流行的歌曲,在演唱進(jìn)行一半的時(shí)候逐漸有了雜音,最后只有建筑工地的敲擊聲或用戶裝修房屋時(shí)的電鋸聲.
學(xué)生指明這是噪聲.
點(diǎn)明課題:我們這節(jié)課將學(xué)習(xí)有關(guān)噪聲的知識(shí).
(二)新課教學(xué)
閱讀提綱:
1.從物理學(xué)的角度看什么是噪聲?
2.優(yōu)美的歌曲一定是樂音嗎?(舉例說明)
3.從環(huán)境保護(hù)的角度看什么是噪聲?
4.上課時(shí)間教室里和教室周圍有無噪聲?如果有噪聲,這些噪聲的來源?
5.你知道城市噪聲的來源主要有哪些?
6.噪聲的等級(jí)用什么計(jì)量?
7.你知道噪聲對(duì)人的身體有哪些危害?(除影響聽覺外的其它危害你還知道什么?)
8.你認(rèn)為應(yīng)怎樣減弱噪聲?
9.你知道我國各級(jí)政府部門在控制噪聲方面采取了哪些措施?有哪些規(guī)定?
10.你對(duì)學(xué)校環(huán)境改善有哪些建議?
學(xué)生閱讀后,進(jìn)行討論,討論中不限于課文中已提到的事例.
(三)小結(jié)
1.噪聲應(yīng)從物理學(xué)和環(huán)境保護(hù)兩個(gè)角度來認(rèn)識(shí).
2.噪聲的等級(jí)劃分——分貝.
3.噪聲是當(dāng)今社會(huì)的四大公害之一,有損人們的身心健康.
4.減弱噪聲的途徑
示例2:
(一)新課引入
教師提問引入:作為學(xué)生,我們經(jīng)常有這樣的感受“當(dāng)課堂紀(jì)律很好時(shí),我們會(huì)對(duì)老師所講的知識(shí)的理解和記憶都較為深刻;但是當(dāng)某一節(jié)課由于某種原因而導(dǎo)致課堂紀(jì)律較亂時(shí),這節(jié)課的聽講效果也就特別差,好象對(duì)老師講過的知識(shí)沒有什么印象”這是為什么呢?
引出:安靜的環(huán)境容易使人注意力集中;吵鬧的環(huán)境(噪音)分散人的注意力,由學(xué)生的切身體會(huì)引入
(二)新課教學(xué)
一、噪聲
舉出不同事例
(1)工地機(jī)器的轟鳴聲、混凝土攪拌機(jī)的轟隆聲
(2)在音樂廳聽音樂
(3)入睡時(shí)有人放聲歌唱
問題:上述聲音是否是噪聲?噪聲如何界定?
指出:噪聲應(yīng)從物理學(xué)和環(huán)境保護(hù)兩個(gè)角度來認(rèn)識(shí).
二、噪聲的等級(jí)和危害
指導(dǎo)學(xué)生讀表:書第40頁(或用投影儀打出)
一些聲音的分貝數(shù)和人的感覺
常聞聲
貝數(shù)(dB)
感覺
微風(fēng)吹動(dòng)樹葉沙沙聲
耳語
10
20
極靜
靜夜
室內(nèi)一般說話聲
30
50
安靜
大聲說話
嘈雜的鬧市
70
90
較吵鬧
電鋸
110
很吵鬧
響雷
螺旋槳飛機(jī)起飛
120
130
鼓膜震痛
噴氣式飛機(jī)起飛
火箭、導(dǎo)彈發(fā)射
140
150
無法忍受
通過閱讀表格,讓學(xué)生感受到:噪聲是個(gè)我們?nèi)巳吮仨毭鎸?duì)的問題,如果處理不當(dāng),回給人類造成很大的危害.對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)保意識(shí)及社會(huì)公德意識(shí)的必要的教育,保護(hù)環(huán)境要從自身做起.
教師指出:在現(xiàn)代化都市中,噪聲污染與大氣污染、水污染和固體廢物污染等都是當(dāng)代社會(huì)的重大公害,減弱噪音污染具有重大的現(xiàn)實(shí)意義.
三、噪聲的控制
與第一節(jié)教材中相應(yīng)知識(shí)相連系:
在第一節(jié)中,我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過關(guān)于人耳聽到聲音所經(jīng)過的物理過程:
聲源的振動(dòng)介質(zhì)(空氣)的振動(dòng)鼓膜的振動(dòng)引起神經(jīng)反應(yīng)聽到聲音
①②③
聯(lián)系這個(gè)物理過程,教師指導(dǎo)學(xué)生分析:從聲源的振動(dòng)發(fā)出聲音,到鼓膜的振動(dòng)引起神經(jīng)反應(yīng)聽到聲音.
問題:針對(duì)上述人聽到聲音的過程,可以從幾個(gè)環(huán)節(jié)減弱噪聲?
總結(jié)出可以從三條途徑減弱噪音污染.并分別舉出事例:安裝消音器或隔音罩;植樹造林(重點(diǎn)講解其優(yōu)越性);帶耳塞等.
學(xué)生參與:舉出生活中不同的噪聲并提出減弱噪聲的方案.
請(qǐng)同學(xué)提出環(huán)境保護(hù)的建議.
(四)總結(jié)、擴(kuò)展
教師應(yīng)通過本節(jié)內(nèi)容的教學(xué),加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力,提高學(xué)生保護(hù)環(huán)境的意識(shí)和對(duì)社會(huì)的責(zé)任感.
對(duì)于程度較好的學(xué)生,應(yīng)鼓勵(lì)他們利用課余時(shí)間進(jìn)行社會(huì)調(diào)查,完成一份調(diào)查報(bào)告.
(五)布置作業(yè):
閱讀課文,完成書后練習(xí),提出環(huán)境保護(hù)的建議.
板書設(shè)計(jì)
探究活動(dòng)
1)【課題】噪聲污染對(duì)人體聽覺危害的調(diào)查
【組織形式】個(gè)人或自由結(jié)組
【活動(dòng)目的】
通過對(duì)不同作業(yè)環(huán)境下人群的健康調(diào)查,及查閱資料,寫出噪聲污染對(duì)人體聽覺危害的調(diào)查報(bào)告.
【活動(dòng)流程】
制訂計(jì)劃;查閱和收集相關(guān)的材料;分析材料并得出一些結(jié)論;寫出論文;與其他組交流.
【備注】
1、網(wǎng)上查找的資料要有學(xué)習(xí)的過程記錄.
2、和其他成員交流.
2)【課題】社區(qū)(或?qū)W校)噪聲污染調(diào)查
【組織形式】個(gè)人或自由結(jié)組
【活動(dòng)目的】
調(diào)查社區(qū)(或?qū)W校)中噪聲污染的情況和已采取的防治措施,提出進(jìn)一步防止噪聲的建議.
【活動(dòng)流程】
制訂計(jì)劃;查閱和收集相關(guān)的材料;社會(huì)調(diào)查;綜合分析材料;寫出調(diào)查報(bào)告;與其他組交流.
【備注】
1、網(wǎng)上查找的資料要有學(xué)習(xí)的過程記錄.
關(guān)鍵詞:環(huán)境污染 光污染 水污染 大氣污染
我們生活在城市,每天呼吸在看似潔凈的大氣,走在看似很潔凈的大街上,匆忙生活。但是,現(xiàn)在讓我們認(rèn)識(shí)一下周邊的城市環(huán)境污染。
一、光污染
隨著城市的發(fā)展,高樓大廈如雨后春筍般涌現(xiàn)。在城市繁華的街道上,高樓大廈穿著高大明亮、富麗豪華的玻璃“外套”,即“玻璃幕墻”。然而,在這美觀的背后卻隱藏著許多意想不到的隱患。夏天,玻璃幕墻把強(qiáng)烈的陽光反射入附近的居民樓房里,增加了室內(nèi)的溫度,影響了居民的正常生活。有些玻璃幕墻是半圓形的,反射光有時(shí)聚集在一起,溫度很高,易引起火災(zāi)。同時(shí)鏡面玻璃的反射系數(shù)比綠地、森林、以及毛面磚石裝修建筑物大10倍以上,大大超過了人眼范圍。因此,玻璃幕墻的反射光會(huì)傷害人眼球的角膜和虹膜,引起視力下降,增加白內(nèi)障的發(fā)病率。
二、噪聲污染
噪聲污染,是指所產(chǎn)生的環(huán)境噪聲超過國家規(guī)定的環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn),并干擾他人正常生活、工作和學(xué)習(xí)的現(xiàn)象。從噪聲源強(qiáng)剖析,交通噪聲級(jí)別最高,其次是施工噪聲和家產(chǎn)噪聲。噪聲級(jí)為30~40分貝是對(duì)為正常環(huán)境;超過50分貝就會(huì)影響就寢和歇息。因?yàn)樾⒉贿m,正常心理受到影響;70分貝以上會(huì)造成心煩意亂,精神不集中,影響做事效率,乃至產(chǎn)生事故;90分貝以上的噪聲環(huán)境,會(huì)主要影響聽力和導(dǎo)致其他疾病的產(chǎn)生。
三、水污染
水的污染有兩類:一類是自然污染;另一類是人為污染。當(dāng)前對(duì)水體危害較大的是人為污染。水污染主要由人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物而造成的,它包括工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源和生活污染源三大部分。
城市水污染主要來自工業(yè)廢水和生活污水,全國有監(jiān)測的1200多條河流中,目前850多條受到污染,90%以上的城市水域也遭到污染。日趨加劇的水污染,已對(duì)人類的生存安全構(gòu)成重大威脅,成為人類健康、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙。據(jù)世界權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查,在發(fā)展中國家,各類疾病有8%是因?yàn)轱嬘昧瞬恍l(wèi)生的水而傳播的,每年因飲用不衛(wèi)生水至少造成全球2000萬人死亡,因此,水污染被稱作“世界頭號(hào)殺手”。
四、大氣污染
近年監(jiān)測的522個(gè)城市中,39.7%的城市處于中度或重度污染。顆粒物仍是影響中國環(huán)境空氣質(zhì)量的首要污染物。除燃煤外,工業(yè)粉塵、地面揚(yáng)塵、建筑工地塵、土壤風(fēng)蝕塵等都對(duì)空氣中顆粒物濃度有較大影響,特別是可吸入顆粒物對(duì)人體健康造成的危害更大,目前大多數(shù)城市人口長期生活在可吸入顆粒物超標(biāo)的環(huán)境空氣中。近年來,城市機(jī)動(dòng)車持有量快速增加,機(jī)動(dòng)車尾氣排放已經(jīng)成為大城市空氣污染的重要來源,其中氮氧化物排放量已占總量的50%,一氧化碳占85%。
五、電磁波污染
電磁波污染是指天然的和人為的各種電磁波的干擾及有害的電磁輻射。由于廣播、電視、微波技術(shù)的發(fā)展,射頻設(shè)備功率成倍增加,地面上的電磁輻射大幅度增加,已達(dá)到直接威脅人體健康的程度。伴隨著科技文明的迅速發(fā)展,各種電子生活用品愈加普及起來,電磁波污染也就變得無處不在,由此而引發(fā)出的種種病癥,必須引起我們的高度重視,并對(duì)其危害加強(qiáng)防范。
六、固體廢棄物污染
固體廢棄物就是一般所說的垃圾,是人類新陳代謝排泄物和消費(fèi)品消費(fèi)后的廢棄物品。目前城市居民的生活垃圾、商業(yè)垃圾、市政維護(hù)和管理中產(chǎn)生的垃圾,以及工業(yè)生產(chǎn)排出的固體廢棄物,數(shù)量急劇增加,成分日益復(fù)雜。世界各國的垃圾以高于其經(jīng)濟(jì)增長速度2~3倍的平均速度增長。垃圾若不及時(shí)清除,必然污染空氣,對(duì)土壤、水體都會(huì)造成嚴(yán)重污染。從而導(dǎo)致蚊蠅滋生、細(xì)菌繁殖,使疾病迅速傳播,危害人體健康。
七、土壤污染