第一篇：農業廢棄物在非耕地設施中的利用現狀及應用前景

農業廢棄物在非耕地設施中的利用現狀及應用前景

農業廢棄物，是指人們在進行農業生產實踐過程中所廢棄的有機物質的總稱。根據來源不同可將農業廢棄物分為植物類廢棄物（主要指廢棄作物秸稈、枯葉殘枝、果實廢棄殼等）、動物類廢棄物（即人類在組織牧、漁業生產實踐過程中沒法實現經濟產值的殘余物）、加工類廢棄物（即在漁牧林農業加工過程中不能實現經濟價值的部分）、生活垃圾類（其中包括人類的糞便與尿液）。一般認為農業廢棄物主要是禽畜糞便與農作物秸稈。

農業廢棄物利用存在的問題

據不完全統計，我國每年產生農業廢棄物為：各種農作物秸稈多達6 億噸（其中玉米1.2 億噸、水稻1.7 億噸、小麥1.1 億噸），玉米芯每年產出約0.1 億噸，稻殼每年產出約0.44 億噸，畜禽糞便每年產出約20.1 億噸，蔬菜類廢棄物1 億噸，日常生活垃圾2.5 億噸，農產品加工中產生的廢棄物及下腳料1.5 億噸，林業生產中的廢棄物0.5 億噸，其他類有機廢棄物0.5 億噸。長期以來，在廣大的農村作物秸稈主要有4 種去向：提供生活必須的熱能、為畜禽提供飼料、作物秸稈還田、廢棄（約占總量的35%）。種植業方面，隨著我國農村經濟的不斷發展和人民生活方式的轉變，電、煤炭、液化氣等清潔、新型能源逐漸取代了炊事用秸稈，煤炭取代了取暖用秸稈，化肥的使用使得農家肥逐漸失去了肥料的主體地位，這些變化都使得秸稈的廢棄量達到了空前，約占總量的65%左右。因而大量農作物秸稈被堆棄在房前屋后、溝渠邊、村道旁，每至秋收過后，隨處可見焚燒秸稈的情況，曾多次發生漫天煙霧導致高速公路車輛受阻、機場航班無法正常通航的現象，嚴重影響正常的交通秩序，給人們出行安全埋下隱患，且污染環境、危害人們的健康，造成諸多社會問題。養殖業方面，隨著人們對畜禽肉類的需求量的激增，散戶經營方式逐步被規模化養殖所取代，養殖場地大多依城市郊區而建，由此產生的一系列生態環境問題逐漸凸顯，如禽畜糞便的肆意堆放，不僅污染周圍的空氣，而且影響附近水體質量，加之農民用有機肥料替代了傳統的禽畜肥，使得對畜禽糞便的利用更難。有關統計表明，二十世紀九十年代末，我國畜禽糞便年產出量已達18 億噸左右，其總量遠超出其它廢棄物總量，這些畜禽糞便中被作為肥料的僅占總量的20%，而80%的未采取任何無害化處理措施就進入公共環境，也給水體帶來了污染，成為了我國水體富營養化的主要原因。

綜上所述，我國農業廢棄物的資源化利用程度極低，且造成的資源浪費、環境保護、生態平衡等社會性問題日益突出，嚴重影響了農業的可持續發展，影響了農村經濟的快速發展。

農業廢棄物在非耕地設施中的利用現狀

目前，無土栽培技術在設施園藝中已被廣泛應用，其克服了連作障礙、病蟲害少、易于操作、環保且能產出高品質蔬菜。我國無土栽培以基質栽培為主，傳統栽培基質以草炭、蛭石為主要原料，其價格昂貴，且草炭為不可再生資源，過量開采會破壞生態環境。因此，利用來源廣泛、價格低廉的農業廢棄物及本地可利用資源作為栽培基質原料的研究受到了國內外的重視。

隨著設施農業可持續發展的需要和非耕地利用的推進，非耕地設施農業中已大量使用以農業廢棄物為原料的栽培基質。日光溫室基質栽培技術適宜生產的地域廣，能夠利用腐熟植物秸稈、畜禽糞便等廢棄物復配基質代替土壤，被應用到荒灘、沙地、戈壁等一些不適宜進行傳統耕作的地區，不僅節約了耕地資源，也為解決糧菜爭地矛盾開辟了新的途徑。

1990年以后，我國一些農業科研院所將目光投向了本地豐富、廉價、易得的有機資源并展開了相關研究。其中，中國農科院蔬菜花卉研究所采用有機廢棄物（鋸末、菇渣、玉米芯、玉米秸稈、向日葵秸稈等）作為原料復配有機生態型無土栽培基質來栽培蔬菜，獲得了產量與品質雙“豐收”；南京農業大學用藥渣、稻殼和葦末等材料探索基質的產業化問題，取得了較好的效果；華南農業大學對當地豐富的農業廢棄物甘蔗渣資源進行了系統深入的研究開發；新疆農科院海南基地針對蔬菜根系病害問題，利用椰糠作為栽培基質原料，有效解決了甜瓜的土傳病害。

從2006年開始，酒泉市肅州區依托中國農科院蔬菜研究所的科技力量和開發形成的日光溫室有機生態型無土栽培技術，立足大面積存在的戈壁、石灘、荒漠等非耕地資源開發，提出了“非耕地上建溫室，無土栽培增效益”的設施農業發展思路，探索利用戈壁非良性土地不占耕地、規劃易行、光照充足、無污染的優勢，著力發展非耕地日光溫室產業。經過多年的試驗研究，成功開發出適合本地氣候、地勢特點的鹽堿、砂石地類型的日光溫室新結構和新的種植技術，多年來，不但建成了全國最大的非耕地日光溫室有機生態無土栽培示范基地，而且為促進設施蔬菜生產的可持續發展趟出了一條新路子。

至目前，全區有機生態無土栽培蔬菜面積發展到8320 畝（555 公頃），其中非耕地設施蔬菜無土栽培面積達到6800 畝（453 公頃），建成了三個千畝以上非耕地日光溫室示范園區，依托千畝園區，成立了10 個非耕地日光溫室無公害蔬菜專業合作社，有力拓展了產銷一體化的發展道路。2013年全區非耕地日光溫室無土栽培蔬菜畝均產量和收入分別達到7708 kg和25652 元，較常規土壤栽培溫室增產1238 kg，增收3974 元，增產增收幅度分別達到 13.2%和18.3 %。

依托西北非耕地日光溫室產業化示范項目的實施，在非耕地日光溫室生產基地，依靠中國農科院蔬菜花卉研究所、規劃設計研究所、農業資源與區劃研究所、甘肅省農科院、甘肅農業大學、甘肅省經作站、新疆農科院、浙江農業大學等科研院校技術力量，開展了各類研究。設施建造中，充分利用當地氣候特點，設計建造了采光更加合理、跨度更大、利用面積更大的非耕地不同結構日光溫室，并在前后屋面搭建材料上應用了不銹鋼架、竹膠板等新材料，墻體用混凝土填充，延長了溫室使用壽命，提高了保溫性能。環境調控方面，引進安裝了目前較為先進的智能化控制系統，實現了光、溫、水、肥等氣候因素及卷簾、通風的自動控制。基質料發酵方面，對不同微生物菌劑在牛糞、秸稈堆體溫度及體積變化方面進行了科學測定，篩選出了適宜的發酵菌劑，為基質料發酵提供了理論依據。圍繞基質料配方篩選，以當地生產原料（玉米秸稈、牛糞、河砂、菌渣）為主，引進蛭石、草炭等原料，復配12 個基質配方，篩選出適合當地蔬菜生產的基質配方5 個；引進6類94 個蔬菜品種，開展非耕地亞逆境設施栽培的蔬菜品種引進篩選研究，篩選出適宜不同生態區域、不同非耕地類型的蔬菜品種16 個。分別在番茄、辣椒、茄子、黃瓜等蔬菜上，按照不同生產茬口，定期取樣化驗，對非耕地栽培基質的理化性狀開展了測試研究，對基質內養分含量進行詳細的分析。同時對冬春茬番茄、茄子的養分供應與吸收特征和黃瓜氮鉀追肥用量開展了校驗試驗，為非耕地蔬菜施肥量化提供了依據；圍繞農廢資源的合理利用，在總寨鎮非耕地示范區建成面積1 萬m2發酵場一處，利用農殘廢棄物玉米秸稈、菌渣、各類動物糞便、爐渣等原料、發酵復配栽培基質，年生產基質1.5 萬m3，供應給肅州區非耕地日光溫室生產基地和嘉峪關等周邊縣市。建成生物有機肥廠一處，對基地尾菜、動物糞便等農廢產品進行再循環利用，有效提高了農廢產品利用率。

農業廢棄物應用前景

農業廢棄物利用已成為世界各地普遍關注的問題。尤其是當今這個能源、資源被大肆開發利用，而新型替代能源又沒有開發出來的尷尬時代，使得農業廢棄物利用顯得尤為迫切與重要。但面對市場的規模化、效益化要求，致使傳統的“老三樣”（貯藏、堆漚、還田）開發已不適應社會發展的需要。以高產值、低成本為目標，對農林牧漁業廢棄物進行資源化、統籌利用，是今后發展的必然趨勢。

隨著人們對優質農產品需求的激增和國家農業現代化、產業化項目的實施，無公害綠色蔬菜的有機基質生產很快成為了熱點，并且擴寬了基質原材料的可利用范圍。可作為栽培基質的原料物質有：農、林業廢棄物及副產品與自然界中可利用資源，如各種作物秸稈（麥稈、油菜稈、葵花秸稈、高粱秸稈、玉米秸稈等）、農副產品（麥殼、稻殼、花生殼、玉米芯、椰子殼等）；木材刨花、鋸末、樹皮等；可重復利用的廢棄物，如糖廠制糖過程中廢棄的甘蔗渣、生產食用菌后的廢棄的菇渣、造紙廠造紙過程中廢棄的蘆葦末、藥渣、糠醛渣、木糖渣等；天然的優良基質草炭；禽畜糞便（馬糞、牛糞、羊糞、雞糞等）也被人們作為基質原料來復配栽培基質，而中科院蔬菜花卉研究所將營養豐富的禽畜糞便，通過發酵、消毒處理，復配成有機固態專用肥，并在有機生態型無土栽培系統中應用，替換營養液為作物提供營養。無機基質材料、尤其是惰性無機材料的研究、應用也比較成熟。

肅州區年產農作物秸稈約70 萬噸，年產食用菌廢料約1.12 萬噸，利用率不到30%，而有機生態型無土栽培技術，改變了“萬物土中生”的傳統觀念和土壤耕作方式，以作物秸稈、食用菌廢料、爐渣等有機、無機物按一定的比例配制，裝入特定的栽培槽中，直接移苗著床，代替土壤生產，在不宜耕作的地方如砂石，廢棄地、荒灘地、鹽堿地、不毛之地都可以栽培作物。

肅州區現有閑置非良性砂石、鹽堿地面積達100 萬畝（6.7 公頃）以上，利用率非常有限，但由于發展無土栽培不受地域限制，為開發利用這類地帶提供了條件。近年來，在中國農科院蔬菜花卉研究所專家的指導下，肅州區依托甘肅農業大學、省農科院、省經作站等科研推廣機構，全區主要開發形成了砂石、荒漠、鹽堿三種類型的日光溫室建造結構，并配套有機生態無土栽培技術。每667 m2溫室可利用玉米秸稈40 噸；食用菌廢料10噸；牛、雞糞等動物糞便10 噸，非耕地日光溫室建設以每年新增2000 畝（133 公頃）的速度遞增，依托肅州國家級現代農業示范區建設，分別在總寨、銀達、西洞規劃了三處面積達5000畝（333 公頃），集現代農業高科技展示、現代設施蔬菜標準化生產、食用菌、特色林果、休閑觀光、循環農業等為一體的3 個農業產業示范園，在今后的3～5 年內，肅州區非耕地日光溫室面積將累計達到3 萬畝（2000 公頃），按照“減排放、再利用、循環化”的循環經濟發展理念，通過科學規劃、合理布局、循環利用，構建生態養殖業、設施種植業、光伏發電產業、旅游觀光農業為一體的循環經濟產業體系，農廢產品利用率將達到80%以上。

在非耕地日光溫室中大力推廣有機生態無土栽培技術，是合理利用農作物秸稈、食用菌廢料、動物糞便等農廢產品的有效途徑，也是推動農廢產品在農業領域的循環利用，節約資源、保護環境，促進農業生態平衡，建設高效生態的現代農業，增加農民收入的主要方式。通過集成推廣有機生態型無土栽培等實用技術，提高蔬菜的產量、效益和品質，促進廢舊資源再生利用，達到 “高產、優質、高效、節水、環保”的現代農業發展要求，實現了生態良性循環，有利于可持續發展，在日光溫室產業發展中具有劃時代的意義，前景十分廣闊。

第二篇：金塔縣萬畝非耕地高效節水設施農業示范園

【金塔縣萬畝非耕地高效節水設施農業示范園】金塔縣萬畝非耕地高效節水設施農業示范園是圍繞“一特四化”現代農業，以打造航天特供基地為目標，規劃新建的集農業新品種新技術推廣、標準化生產、優質種苗引進選育、高產高效、旅游觀光、餐飲休閑為一體的綜合性生態農業示范園。該示范園位于金塔縣三合鄉大柳林村酒航路東側，占地面積1萬多畝。示范園計劃投資2.9億元，共規劃建設溫室精細種植區、高效養殖區、特色林果花卉區等三個功能區。精細種植區占地3000畝，主要發展溫室蔬菜、食用菌、特色瓜菜；高效養殖區占地2700畝，主要發展草食畜牧業規模化養殖大場大戶；特色林果花卉區占地2700畝，主要發展反季節鮮食葡萄、盆景、花卉等；同時，配套建設其他附屬設施。今年，以設施葡萄示范區為重點，計劃總投資1298萬元，建設日光溫室150座。該園區建成后，可年產蔬菜7500噸，水果1200噸，畜產品400噸，年產生經濟效益7000萬元，對提高全縣現代農業發展水平將起到積極的示范引領和輻射帶動作用。

第三篇：我國核技術在農業上的應用及前景

我國核技術在農業上的應用及前景

摘要:總結了我國近50年來核農學所取得的成就及其與發達國家的差距, 提出了重點發展領域。

關鍵詞:核技術;農業;應用;發展

核技術在農業上的應用簡稱為核農學。我國核 農學的研究與應用開始于1956年, 現已在航天育

種、同位素示蹤、農產品貯藏保鮮、害蟲防治、低劑量 輻射刺激生長等方面均取得顯著成績, 創造了巨大 的經濟、社會和生態效益。40 多年來, 培養和造就 了一批核農學人才和科技隊伍, 我國核農學的卓越 成就得到了國際原子能機構和專家的高度贊譽, 1999年我國被國際原子能機構確認為亞太地區核 農學的牽頭國。我國核技術在農業上的應用 1.1 作物輻射誘變育種

我國輻射誘變育種研究工作雖比國外晚約30 收稿日期:2004-10-15

基金項目:江蘇省科協軟科學課題(編號:R04207)。

作者簡介:劉春泉(1959—), 男, 江蘇如東人, 研究員, 主要從事農副 產品輻照加工標準化體系和產業化研究。Tel:(025)84390431;E-mail:lcq@jaas.ac.cn。

年, 但發展較快。到2001年底, 我國累計育成作物 新品種625個, 占全世界輻射誘變育成作物新品種 總數的27.2%, 總推廣面積在330萬hm2 以上。據 不完全統計, 輻射誘變育成的新品種每年為國家增 加糧食35億kg、棉花1.5億～ 1.8億kg、油料0.75 億kg, 創經濟效益38 億元左右。浙江農業大學育 成的水稻新品種浙輻802連續9年居全國常規稻推 廣面積之首, 累計種植面積達140萬hm2 , 創社會經 濟效益22億元;中國農業科學院原子能利用研究所 育成的多抗高產小麥品種原冬3號, 1986 ～ 1993年 累計推廣面積100萬hm2 , 增產小麥4.5億kg, 創社 會經濟效益5.4億元。該所“九五”期間育成的中 原單32號糧飼兼用玉米于1997 和1998年分別通 過河北省和國家農作物品種審定、國家牧草品種審 定。1987年我國開展航天育種研究, 至2003 年共

育成水稻、小麥、棉花、大豆、蔬菜、蓮等作物新品種 20多個, 示范推廣面積超過30萬hm2 , 居世界先進 水平。

1.2 農副產品輻照加工

我國農副產品與食品輻照加工研究始于1958

年, 經過40多年的發展, 在理論研究、工藝方法、裝 置設施及產業化進程等方面均取得了較大的成就。到目前為止已批準輻照食品6大類國家衛生標準和 17種國家工藝標準, 并于2002年建成“農業部輻照 產品質量監督檢驗測試中心”。目前我國農用輻照 裝置已超過70座, 分布于全國28個省、市、自治區 的40多個城市, 有100多個單位分別對200多種農 副產品進行了輻照保鮮、殺蟲滅菌、改善品質等方面 的研究。“九五”期間, 全國農副產品輻照加工35 萬t以上, 產值達60億～ 65億元, 并向集團化、商業 化方向發展。

1.3 同位素示蹤技術

據近10年的不完全統計, 我國應用同位素示蹤

法, 以水田、旱地、草場和林果地為研究對象, 闡明化 肥中營養元素被作物吸收利用造成的損失、農藥損 失及其在土壤中的殘留、新的施肥技術等方面的研 究成果, 為國家增產糧食19億kg, 創社會經濟效益 28億元。1996年以來, 利用示蹤技術研究出“保氮 復合碳銨”新工藝, 可提高氮肥利用率6% ～ 10%。應用15 N研究水稻基肥和穗肥施用技術, 累計推廣 面積67萬hm2 , 創社會經濟效益4 000萬元。同位 素示蹤技術在農業生態環境、動物生產和健康等方 面都取得了顯著的成就, 獲國家級獎10多項。1.4 低劑量輻射刺激生長

20世紀60年代初, 我國利用低劑量輻射處理

作物種子, 促進其生長和發育, 提高產量, 該技術對 豆類作物和蔬菜增產效果尤為明顯。利用快中子輻 照柞蠶卵可使蠶繭產量提高10% ～ 20%, 該項技術 已在山東、河南、遼寧等10多個省推廣, 取得了顯著 的經濟效益。利用低劑量快中子輻照對蝦的卵和蝦 苗, 可使卵的孵化率提高6.9% ～ 18.4%, 蝦苗成活 率提高10% ～ 30%, 蝦生長健壯, 抗病能力強, 產量 一般可提高15% ～ 20%, 該技術已被國家科委列為 星火重點推廣成果, 在沿海地區推廣, 取得直接經濟 效益1 000多萬元。1.5 輻射不育防治昆蟲

昆蟲輻射不育技術是生物防治害蟲的重要組成 部分, 也是現代生物防治方法中唯一有可能滅絕害 蟲的有效手段。我國自20世紀60年代以來, 先后 對玉米螟、蠶咀蠅、小菜蛾、柑桔大實蠅、棉鈴蟲等 10多種害蟲進行輻射不育實驗室研究, 并對一些害 蟲做了釋放實驗。中國農業科學院原子能利用研究 所成功實現柑桔大實蠅人工飼養, 并于1993年開始 在貴州惠水縣118 hm2、計10萬多株柑桔樹的柑桔 園內, 連續釋放160多萬頭不育蟲蠅, 將柑桔大實蠅 危害率由釋放前的5.19%降低到0.098%, 防效十 分顯著。柑桔年產量釋放前平均為23.7萬kg, 釋 放后當年為50.3萬kg, 1994年為44.3萬kg。2 我國核農學與國外發展水平的比較

我國核農學發展較快, 并在上述幾方面取得了 顯著的成就, 輻射誘變育成的新品種(品系)在數量 上占世界總和的1 /4以上, 在種植面積和增產方面 也是世界領先的。原國際原子能機構(IAEA)副總 干事來華參觀后說:“中國核農學在誘變育種和同 位素示蹤所取得的成績是世界領先的。”原FAO/ IAEA食品輻照與環境保護科負責人LoaharanuP先 生來華訪問時說:“中國是核大國, 又是核農大國, 也是食品輻照保鮮技術的應用大國。”我國民用非 動力核技術在農業上的推廣應用取得了明顯的社會 經濟效益。

然而就總體水平比較, 我國和發達國家相比還 有相當大的差距。雖然取得的成果較多, 但只有少 量進入了中間試驗, 形成產業化規模的很少。以食 品輻照為例, 我國農用鈷源有70多座, 但裝機容量 大于30萬Ci的很少。南京輻照中心新源室裝源量 全國第一, 也僅為80萬Ci, 國外一座商業化鈷源的 裝源量都在1 000 萬Ci以上。又如昆蟲輻射不育 技術, 雖然對不少害蟲進行了不育技術的研究, 但沒 有對一種害蟲進行大規模工業化生產和大面積釋 放, 而發達國家對螺旋蠅、墨西哥果蠅、采采蠅等均 建有工廠化生產車間, 連續幾年大面積釋放, 收到明 顯的防治效果。另外, 我國產品質量不穩定, 國際市 場競爭力弱, 多在國內銷售。我國在研究方面, 一是 國家投入不夠, 二是研究人員創新不夠, 研究工作的 總體水平不高, 注重形態和表現研究較多, 急于想出 成果。育種方面, 選育方法多采用滾雪球的辦法, 從 細胞水平、分子水平研究的較少;輻射加工方面, 輻 照產品標準的制訂落后, 輻照降解物的研究處于起 步階段, 配套技術的研究滯后, 輻照產品鑒別方法的 研究及質量檢測同樣處于滯后階段, 究其原因是國 家投入資金少, 沒有經費支撐研究;在儀器設備上我 們也落后較多, 多是20世紀70年代的設備;在人才 問題上, 一大批核農學技術骨干紛紛退休, 培養的青 — 12 — 江蘇農業科學 2005年第2期

年科技人才, 由于國家課題經費投入少而無法全心 投入研究工作。核農學的發展前景及重點發展領域

民用非動力核技術作為高新技術在農業上的應

用推廣, 其前景廣闊, 潛力巨大。據資料介紹, 美國、日本應用核技術所創造的產值占GDP的2%, 而我國 不足0.5%。2004年1月國家發展與改革委員會發 布了組織實施“民用非動力核技術高技術產業化專 項”的通知, 提出了要在5年左右使我國核技術應用 產業產值達到1 000億元的規模, 并保持年均15%的 增長速度, 這是對核技術應用的極大支持和鞭策。同 時在國家重視解決“三農”問題的大好形勢下,核農學 必將發揮重要作用,近期應重點發展以下領域。3.1 加強作物輻射誘變與遺傳育種研究

利用以輻射誘變為核心的誘變遺傳操作技術，創造對作物產量、品質、抗逆性等重要經濟性狀有突 破性影響的突變材料, 重點提高農作物對病蟲害和 環境脅迫的抗(耐)性, 逐步實現定向選育農作物高

產、優質、高效新種質、新品系和新品種, 大力開發花 卉果蔬的誘變育種。研究和開發旨在大幅度提高基 因突變頻率和高效調控基因變異方向的誘變遺傳操 作技術, 重點研究輻射誘發基因突變的新因素、新技 術、基因突變的分子生物機理以及突變基因的早期 識別技術。

3.2 積極開展空間誘變育種及機理研究

充分利用國家批準的航天育種項目, 在加快航 天育種新品種選育的同時, 加強對空間誘變育種機 理的研究, 探索空間環境對生物的誘變分子機理。利用空間技術與生物技術相結合, 塑造新種質, 培育 新品種, 將農業空間誘變育種技術發展成為21世紀 農業高新技術產業。

3.3 大力開拓農產品輻照加工技術研究 加強農產品輻照加工標準和質量保證體系建

設, 大力發展農產品輻照加工的商業化和產業化, 向 自動化、規模化、集約化轉變, 不斷拓寬輻照技術的 應用領域, 加強輻照食品和農產品輻照海關檢疫技 術的研究與應用, 加速開發農用輻照新材料和功能 產品及其在農業環境保護中的應用, 建立相關企業, 實現農產品輻照加工的產業化, 使之發展為高新技 術支柱產業。

3.4 加強同位素示蹤與農業資源環境技術研究 利用同位素示蹤技術與相關技術相結合, 監測

和評價化肥和農藥在土壤—作物系統中污染物的遷 移與積累及其對農業生態環境的影響, 利用137 Cs研 究土壤侵蝕和荒漠化, 用核素示蹤研究水土流失、草 場退化等區域性環境問題, 為我國農業生態環境建 設提供技術支撐。利用中子測水技術研究節水農 業, 提高水資源利用率。加強集航空定向技術、核探 測技術、水文地質測量和地下水滲流計算技術于一 體的智能化地下水動態參數測量儀的開發與應用, 解決水庫大壩滲漏、水源地的開采、農田污染物的溶 質運移、水鹽運動、環境地下水的彌散度及彌散系數 等一系列工程技術問題, 同時對南水北調工程地下 水的運動情況進行監測, 提供可靠的技術參數, 為國 民經濟發展作出貢獻。

3.5 積極探索核技術與生物技術的結合, 大力推廣 輻射不育防治害蟲技術研究

將核技術和現代生物技術相結合, 研究提高動

物的營養水平, 改進家畜的受精作用, 開發新型的動 物飼料, 提高動物生產力。利用放射性免疫分析技 術和相關技術研究口蹄疫、禽流感等重大疫病的早 期診斷及防治措施, 預防和控制重要畜禽疾病的發 生, 促進畜牧業持續發展, 提高農牧民的收入等。針 對嚴重危害我國生物安全的重大檢疫害蟲, 進行預 警和輻射不育防治技術研究及應用, 以保護我國農 業生產和農產品貿易的正常發展, 維護生態安全。3.6 繼續輻射聚合與緩釋放技術結合應用研究 應用輻射聚合技術, 制備具有良好環境和諧性、生物相容性、可調控微孔孔徑、微孔結構、在微結構 上適宜于氮循環細菌生長、增值的“微生態”型固定 化載體。利用載體的環境和諧性、生物相容性和 “微生態”性增強固定化氮循環細菌在湖泊水體中 的擴散作用, 強化湖泊水體中的氮素污染物在氮循 環細菌作用下的轉化過程, 加強水體的硝化—反硝 化功能, 進而控制湖泊水體氮污染和富營養化的進 程, 減輕水體生態系統的惡化, 增強湖泊等天然水資 源的可持續利用能力等。參考文獻:

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劉 剛1 李 淼2 俞漢青3 吳曉磊4 劉錦淮5 余增亮2

(1.安徽省巢湖市環境保護監測站,安徽巢湖238000;2.中國科學院等離子體物理研究所離子束生物工程學重點實驗室, 安徽合肥230031;

3.中國科技大學化學與材料科學學院, 安徽合肥230026;4.清華大學環境科學與工程系, 北京100084;

5.中國科學院合肥智能機械研究所, 安徽合肥230031)

摘要 核技術是治理環境污染方興未艾的高新技術之一, 在環境保護領域具有廣闊的應用前景。在簡要概述了核技 術在環境保護中應用、研究現狀的基礎上, 對其存在的問題及今后的主要研究方向進行探討與展望。

關鍵詞 核技術 輻射技術 等離子體技術 環境保護 應用 0 引言

當前已興起許多高新環保技術, 如膜分離技術、高梯度磁分離技術、超過濾技術、活性碳技術和核技 術等。目前, 核技術在環境保護領域正逐步得到廣泛 的應用, 如:煙道氣凈化、流體和固體廢物的輻照處 理、放射性示蹤劑研究、核分析技術在環境監測和研 究中的應用等。核技術在環保中的應用研究始于20 世紀70 年代, 并逐步開始了有效的工藝實驗[ 1-4]。核技術方法就是利用其放射性核素或加速器產

生的射線或粒子來治理廢水、廢氣和固體廢物的, 目 前已發展到利用高效等離子體新型核技術方法進行 高溫無氧熱解處理高危廢物階段。它是一項治理“三 廢”的新技術, 也是和平利用原子能的重要方面。核 技術的優點是:節約能源, 處理能力高, 不添加任何化 學物質, 避免了二次污染, 因此非常安全可靠。核技 術還解決了一些其他方法難以解決的問題, 如染料脫 色、聚四氟乙烯回收和廢氣中氯化物去除等問題[ 4]。1 核技術概述

1.1 輻射源-核技術應用的基礎

電離輻射與物質相互作用, 可以使物質產生物

理、化學、生物等一系列變化。這些變化與輻射類型、能量和被輻射物質的組成有關, 并且依賴于被照物質 所吸收的能量。電離輻射對環境有污染、對公眾健康 有危害, 然而, 它也是一種有用的能量形式。其有用 的輻射類型通常包括:γ射線、高能電子、X 射線以及 紫外線。單位物質所吸收的能量定義為吸收劑量, 它 的單位是Gy(戈瑞)。目前用于輻射處理的射線主要 有3 種:電子束、γ射線和X 射線。除電子束輻射外, 其他常用類型輻射源的性質如下:(1)γ射線:放射性 原子衰變時, 放射出的γ射線具有相當強的貫穿力。工業上最常用的放射性核素是60 Co(半衰期T1 2 = 5.26 a , 能量E r =1.17 , 1.33 MeV)和137 Cs(半衰期 T1 2 =30 a , 能量Er =0.66MeV), 達到給定劑量時, 輻 照時間取決于γ射線源的強度及其他一些因素。γ

射線常用于廢水和污泥的處理。(2)X 射線:X 射線 是用加速電子打到金屬靶上產生的, 轉成X 射線的 效率較低, 但X 射線比電子有更大穿透力, 可消毒輻 照脫水污泥, 由于其要求流體體積小, 且成本高, 目前 還未用于水與廢水處理。(3)紫外線:紫外線輻射介 于可見光和X 射線之間, 其輻射能用波長來表示, 約

為180 ～ 280 nm。波長為200、310 nm的紫外線具有很 高殺菌效力, 而波長260 nm的紫外線幾乎對所有的微 生物都具有最大效力。紫外線代替氯化處理, 進行廢 水輻射消毒已有顯著增長。(4)其他方法:輻射處理 可以用較低的劑量與其他方法聯合處理, 一些聯合方 法包括:氧化輻射是一種兼用輻照和氧化的處理方 法, 當輻照時空氣或氧氣是分散在材料中的。臭氧輻 射則是一種兼用輻照和臭氧的處理方法, 使用時氧氣 中含有臭氧。熱輻射是在輻照前或后對材料直接加 熱, 輻照前用氧氣或厭氧消化的方法消毒污泥可獲得 再利用[ 1-3]。

1.2 電子束輻射技術

電子束作為輻射類型的一種, 因其工藝技術適用

范圍廣泛, 正在成為環境保護的重要手段之一。低能 或高能電子束是由加速器產生的。電子加速器的輻 照功率為電子束電流與加速電壓的乘積。高速電子 的穿透力是很強的。當不使用加速器時可立即關閉。輻射處理, 指的是應用電離輻射能在物質材料中產生 有用的變化。輻射能被某種物質材料吸收的總劑量 91

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取決于這種材料本身的化學和物理性質, 以及輻射能 的類型及其能量分布等[ 1-3]。輻射處理使物質材料吸 收足夠劑量是需要有一定條件的, 在生物學方面, 微 生物或病菌對于給定劑量的輻射的敏感性(微生物輻 射效應)既取決于物理因素(溫度和輻射質量)和化學 因素(激活劑和保護劑), 又取決于生物的或生理的因 素[ 5-6](生長和DNA 總量)。1.3 等離子體輻照技術

等離子體通常是含有大量電子、離子、分子、原子 以及自由基的電離氣體, 但其宏觀上呈電中性, 并具 有很高的化學活性, 是物質固、液、氣3 種形態之外的 第4 種形態。正因為等離子體具有較高的溫度和大 量活性粒子, 所以能夠加速化學反應速度, 徹底分解 污染物[ 7-9]。已開發出處理廢棄物的等離子體發生裝 置———等離子體火炬的中心溫度可高達20 000 ～000 ℃, 火炬邊緣溫度也可達到3 000 ℃左右。當 等離子體火炬或發生所希望的化學反應, 從而使有害 物質變為無害物質, 甚至能變為可再利用的資源。因 此, 等離子體廢物處理是一個廢料分解和再重組過 程, 它可將有毒有害的有機、無機廢物轉成有價值的 產品。

等離子體分解有機廢物可得到氫氣及一氧化碳, 并可通過一個附屬設備提取。它們可用作化學原料 去生產其它產品, 如聚合物或其他化學產品。氫氣是 十分有價值的商業氣體, 可應用在多種制造日用品的 工藝中, 例如:氨及塑料、藥物、維生素、食油等。它亦 可為燃料電池提供能量。燃料電池被廣泛認為是未 來解決污染問題的潔凈能源。從無機廢物中得到的 可再用的產品包括可用于冶金工業的合成金屬, 可用 于建筑及研磨材料的玻璃狀的硅石[ 9-10]。總之, 幾乎 所有廢料均可被等離子體處理并轉換成有用的產品。2 核技術在環境保護中的應用 2.1 核技術在廢水處理中的應用

電子束輻射處理污水及清潔水源時, 可使水中產 生活性物質, 如OH自由基可氣化和

分解水中任何有機污染物。此外, 通過輻射處理廢水 還可以降低污水中生化需氧量(BOD)和化學需氧量(COD), 同時也有效地殺死了水中病菌等有害微生物 和除去了水的臭味。輻射處理工業廢水可以除去有 害物質。合成洗滌劑在水中存在時, 使得魚類難以生 存;輻射法可以使其大量分解, 失去發泡能力。輻射 還可以對廢水中所含的苯酚、農藥、氰化物和有機溶 劑進行降解處理, 含有染料的廢水可以用輻射法進行 分解和脫色。如:用電子束輻照代替氯處理二次污 水, 既不會產生有毒的含氯有機物, 又能進行有效的 滅菌。滅菌效果取決于輻照區域內水層的厚度、水的 屬性以及不同類型的病菌對輻射的敏感度的影響。目前輻射處理廢水在美國、意大利、巴西、韓國和前蘇 聯等國家已經實現工業生產。其他許多國家也正在

試驗[ 11-12 , 14]。與傳統的水處理方法———活化污泥法 相比, 電子輻照技術工藝是一項處理污水更有效的技 術。此外, 利用脈沖放電等離子體, 可以應用于硝基 苯等廢水的處理。脈沖放電等離子體水處理技術主 要是利用高壓毫微脈沖發生裝置, 在氣液混合體中發 生高壓脈沖放電產生高能電子, 紫外線以及氣體放電 產生臭氧多因素綜合作用, 增強處理效果, 從而達到 降解有機物的目的 [ 13-14]。

2.2 核技術在大氣污染治理中的應用

輻射處理是去除廢氣中的NOX 和SO2 的最有效 方法, 用時還得到了有用的肥料。在輻射過程中, 空 氣中的氧和水分被分離生成O、OH、HO2 等氧化能力 很強的活性粒子。這些粒子與SO2、NOX 發生反應, 生成硫酸和硝酸, 被收集器收集起來。如果在反應過 程中加入少量的氨, 不僅可以提高廢氣去除率, 還得 到了硫酸銨和硝酸銨的復鹽, 是有用的肥料。對于煙 道氣凈化, 入射電子束的能量大部分被煙道氣中的主

要成分N2、O2、H2O、CO2、SO2、NOX 等基質氣體吸收, 導致母體分子電離和破碎, 形成活性物質, 如:OH、NH-等自由基, 有水時可使SO2 和NOX 分別氧

化生成H2SO4 和HNO3。輻照前在煙道氣中預先加入 化學計量的氨, 使酸轉化為粉末狀的氨鹽, 由于這些 氨鹽以固體顆粒形式存在, 可以通過靜電沉降等方法 收集起來。多級輻射可以獲得更高的去除效率。電 子束干法除塵(EDBS)凈化煙道氣技術, 不僅可以同

時去除SO2、NOX , 還可以清除其他污染物, 其最終產 物能用作化肥, 不產生需要處理的泥漿和沉渣, 因而 不會產生污染物的處置問題。日本、德國、意大利、波 蘭、美國等國已經開始的基礎研究和半工業、工業實 驗表明, 電子束輻照技術具有以下優點:(1)同時去除 SO2 和NOX , 清除效率高;(2)由于是干法處理技術, 無需廢水處理;(3)反應生成可利用的副產品;(4)無 需催化劑;(5)比傳統方法更經濟。缺點是:電能需求 大, 電子束劑量需求高, 輻照后氣溶膠的過濾等。另 92

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外, 電子束輻照方法能有效凈化其他工業廢氣, 如:易 揮發的有機物(VOCS), 汽車尾氣, 有氣味、有毒的氣 體及焚燒爐的廢氣等。當然, 電子束處理污染廢氣的 技術涉及到許多不同的物理化學機制, 如:能量吸收，氣相反應, 顆粒形成, 氣固相的相互影響等[ 1 , 3 , 14]。目 前, 煙道氣的電子束凈化在國際原子能機構的倡導 下, 在美國、日本、德國和前蘇聯等國的努力之下已經 從實驗階段過渡到工業規模。中國四川電子束脫硫 工廠于1997 年9 月正式運作。該廠使用兩臺加速

器, 處理煤電廠煙道氣, 處理量為3 ×105m3 h , 輻照劑 量3 kGy , 去除80 %的SO2 和20 %的NO2;副產品(肥 料)產量為2 470 kg h。另外, 等離子體技術在大氣污 染控制中的應用, 也有較大前景, 如應用于揮發性有 機化合物(VOC)的轉化、氮氧化合物的脫除、汽車尾 氣凈化、煙氣脫硫脫硝工業試驗裝置的設計等 方面[ 14-20]。

2.3 核技術在污泥處理中的應用

一個百萬人口的城市每年大約產生10 億t 廢 水, 其中有1 %是污泥。污泥中通常含有大量病原 菌、寄生蟲和病毒。如果直接將它施于農田, 細菌和 病毒會在土壤中長期生存、造成土壤和水體污染, 威 脅人類和牲畜的健康。但污泥經輻照滅菌后, 可作為 肥料直接在農田中使用。采用輻射法處理污泥, 不僅 可以達到徹底滅菌的目的, 而且, 電離輻射破壞了污 泥的膠體性質, 顆粒變大, 使污泥具有良好的脫水和 沉降性能。處理后的活性污泥可用作肥料施于農田。現在, 美國、德國和印度等國都已實現了輻照處理污 泥。德國一個處理污泥的輻照裝置已運行近20 年。日本已開始研究一種有效的處理污泥的工藝———電 子束先滅菌后制成堆肥, 并進行半工業實驗, 比傳統 的方法———先進行堆肥再滅菌, 可獲得更好的效果。在泰國, 啤酒工業的污泥經輻照處理后烘干, 再經 3.3 kGy輻照滅菌后用作魚飼料。污泥處理大多數用 Co-60γ射線源, 輻照劑量約10 kGy [ 1 , 3, 11]。此外, 以造

紙廠的廢紙漿污泥為原料, 與定量的石粉混合后, 用 輻射方法制備的復合材料, 還是一種新型工業材料。2.4 核技術在固體廢棄物處理中的應用

1998 年統計, 全國工業固體廢物產生量已達到 億t , 其中工業危險廢物約占3 %～ 5 %。由于危險 廢物處理技術及經濟上的種種原因, 中國目前對于危 險廢物的處理大多采用直接填埋或堆放的方法, 不僅 占用大量土地, 而且嚴重污染土壤、地下水和大氣, 威 脅著人們的健康, 破壞了周圍的環境。對于那些不能 被生物降解的廢物, 如廢棄的變壓器油和橡膠輪胎、石棉廢物、舊電池及電路板各種化學品、液晶顯示屏 等電子廢料, 直接填埋會嚴重污染環境, 危害人類。一個百萬人口的城市, 每天要產生1 000t左右的

固體廢物———垃圾。它們污染了環境, 也是資源的巨 大浪費。到目前為止, 垃圾的處理方法主要有三種: 焚燒, 填埋, 垃圾分類、減量、資源回收。從經濟性, 無 害性, 易操作性來綜合評定上述三種方法, 一個普遍 的看法焚燒是三者中較好的一種方法。因此國內外 大部分工作都集中于此。普通焚燒處理爐子的平均 溫度在800 ℃左右, 基本用垃圾自身的熱值進行焚 燒, 它們是目前國內正在發展的垃圾焚燒方法。它有 以下主要缺點:(1)設備投資大, 運行費用高, 經濟性 差;(2)由于低溫焚燒, 很多有害有機物不能得到分解 而直接揮發到空氣中, 造成二次污染。國外對焚燒爐 的廢氣進行再次處理, 這勢必提高垃圾的處理成本和 處理過程的復雜性;(3)對垃圾熱值有較高要求, 即垃 圾的熱值不低于5 000 kJ kg。而最近所發展的核輻 射廢物處理技術與等離子體廢物處理技術在固體廢 棄物處理中正起著越來越大的作用。

2.4.1 電離輻射技術在固體廢棄物處理中的應用 人們正在研究一些變廢為寶的方法。輻射處理

方法在這方面也是可以有所作為的。采用輻照技術, 可有效處理有毒廢物、液體及固體廢物。輻照處理是 一種技術先進的能量處理方式, 當固態、液態、氣態的 靶子經輻照后電離, 當離子濃度大于熱平穩濃度時, 便產生化學活性, 其后通常伴隨靶子溫度和化學組成 發生變化。垃圾中的有機物大部分是纖維素, 將舊報 紙、木屑之類的纖維素廢料加水調槳, 照射50 ～

kGy , 加入添加劑在高溫高壓下進行反應, 最后生 成葡萄糖-聚四氟乙烯, 俗稱塑料王, 用化學方法很 難處理。它經200 kGy 以上的輻照后, 降解成為新的 官能團產物, 可以用來制作潤滑劑或表面活性劑。農 產品加工廠的垃圾經輻照滅菌后, 可以用于動物飼料 或肥料。另外, 用于環境保護的纖維和膜也可以用輻 射接枝、交聯和固化技術來制備[ 1 ,3]。

2.4.2 等離子體輻照技術在固體廢棄物處理中的 應用

等離子體技術應用于環境污染防治領域具有處

理效率高、投資省、運行成本低、不產生二次污染等優 點, 已成功地運用于固體廢物、廢水和廢氣的治理, 并 93

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2008 年12 月第26 卷第6 期 成為近年來全世界廣泛研究的課題。目前主要在大 氣污染控制中應用, 汽車尾氣治理技術, 廢氣治理的 低溫等離子體-催化協同凈化技術, 脈沖放電等離子 體處理硝基苯廢水技術, 脈沖電暈等離子體法煙氣脫 硫脫硝技術, 等離子體煙氣脫硫脫硝工業試驗裝置與 處理廢棄物的等離子體發生裝置開發, 脈沖等離子體 脫硝技術等方面研究比較活躍。利用大功率等離子 體處理危險有害的廢棄物, 使得這類廢物無害化, 減 容化和資源再生化, 并達到污染“零排放”標準, 為解 決日益增加的危險或有害垃圾的處理問題提供一個 科學、有效、經濟的技術手段[ 7-10]。

等離子體廢物處理系統為解決廢物處理及其資

源化利用這一難題提供了最先進的技術和解決方案。該項技術在美國、日本、歐洲等國已開始走向實用化。目前由中國科學院等離子體所開發出的高功率等離 子體火炬, 是一個新型而又高效的廢物處理系統。等 離子體火炬處理廢物主要有如下特點:(1)靈活性及 多功能性即可以處理所有種類的有毒有害危險及非 危險廢物, 包括有機的、無機的、氣體、液體及固體;(2)卓越的性能即能夠完全地、安全地將有毒廢料轉 化成無毒有使用價值的產品;(3)不會排出有毒物質 及產生二次污染, 符合最嚴格的排放標準;(4)廢物可 轉換成具有循環使用價值的產品;(5)減容比高, 減小 廢物體積高達99.7 %;(6)操作及維修簡單, 只需一名 技術員及少數操作人員便可操作及維護一部日處理 10 t 的機器;(7)可在短時間停止及啟動操作即可使 操作更靈活適應廢物種類的轉換, 不需保持連續 動作。

等離子體火炬對垃圾的處理機理, 完全不同于普

通的焚燒。高功率等離子體火炬的對垃圾的處理, 是 將垃圾中的分子和原子進行重新組合和分類, 因而也 就避免了以上提到的普通焚燒方法中的許多問題。等離子體處理廢物系統可用于以下方面:(1)廢棄電 子線路板、電池等;(2)含多氯聯苯廢物;(3)醫院廢 物、廢藥物、藥品;(4)農藥廢物;(5)有機樹脂類廢物;(6)含金屬羰基化合物廢物;(7)含有色金屬、重金屬 廢物;(8)石棉廢物;(9)有機溶劑廢物及放射性廢物、爆炸性廢物、生化武器的銷毀等數千種有毒有害廢 物。對于危險廢物及難于處理的廢物, 等離子體廢物 處理的獨特處理方法表現出安全、高效、無二次污染 和廣泛適用性, 它為危險廢物及城市固體廢物的無害 化、減容化和資源化回收提供了一個十分科學有效的 方法。

最新報道的中科院等離子體所自籌經費數百萬 元研制的150 kW高效電弧等離子體無氧熱解處理高 危廢物爐近期獲得成功。這是國內第1 臺嚴格意義 上的等離子體高溫熱解裝置, 性能價格比明顯優于國 外同類型裝置。該裝置的研制成功為國內固體廢物 的“減容化”、“無害化”、“資源化”三化處理開拓了一 個新途徑和新的研究平臺。該實驗爐主要部件包括 等離子體反應釜系統、廢物饋入系統、電極驅動及冷 卻密封系統、熔融金屬及玻璃體排出高溫熱閥。其 中, 高溫熱閥的研制填補了國內的空白, 為熔融的金 屬和玻璃體排出提供了一個安全、便捷的手段。實驗 爐每日可處理電路板500 kg , 還可以處理危險廢物、工業廢物、醫療垃圾、市政垃圾和廢舊輪胎等, 適應面 較廣, 在國內有潛在的巨大應用前景和商業市場。該 實驗爐進行了以固體電子垃圾為典型代表的廢舊印 刷電路板的處理實驗, 處理后的金屬、玻璃體和尾氣 三類物質從各自的排放通道被有效地分離開, 并已經 完成環保方面的檢測。檢測結果顯示有害排放量遠 遠低于國家醫療廢棄物處理的排放標準(國家尚無電 子垃圾處理排放標準), 特別是由于無氧熱解處理帶 來的氧化物量的超低排放, 將會對我國高危垃圾處 理, 減少二次污染具有重大的貢獻。目前, 等離子體 所正在規劃研制更大規模的高危垃圾等離子體處理 爐, 朝著大規模市場化的方向努力。3 問題與展望

目前, 許多國家都開展了有關水、廢水、污泥、工 業固體廢物等輻照處理的基礎研究和工業實踐。如: 工業廢水中難溶有機物、染料、有毒物質等的分解, 城 市廢水的消毒, 生物醫學廢物、垃圾和廢物、廢塑料及 橡膠再生等。核輻照技術是處理與回收諸如醫院廢 物、解決特殊問題的方法之一。盡管初期投資較高, 但有許多優點, 如:殺菌速度快、效果好、不會造成任 何污染、可使有害廢物再利用。另外, 輻射技術在一 系列工業應用中證明, 其在環境方面的優勢在于它具 有更高的能量利用率, 并避免釋放一些毒物。現在多種核分析技術及與核相關的分析已廣泛 應用于大氣污染物監測、水體和各類環境樣品的分 析, 以及對有害元素及物質在環境介質中的影響和遷 移轉化規律的研究等。我國在環境研究中, 核技術的 應用包括:(1)示蹤技術;(2)加速器質譜技術;(3)中

子活化技術;目前已從總量分析發展到元素的化學總 94

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態分析;(4)質子激發x 射線分析和掃描質子微探針, 已廣泛應用于大氣細顆粒的源識別;(5)同步輻射技 術;(6)穆斯堡爾譜學, 已成功用于大氣中鐵微粒的鑒 別, 不僅能分析出污染量, 而且能給出污染物的化學 總態;(7)低溫等離子體技術, 已廣泛應用于污染物的 分析鑒別及廢氣、廢液及廢渣的治理;(8)固體核徑跡 探測技術。在災變環境、室內氧氣的監測等方面有重 要作用;(9)基于加速器的電子束燃煤煙氣脫硫脫

硝[ 21-22]。長期以來等離子體火炬的研制及其在各領 域的應用是世界許多核科學家重要的研究方向。當 前中國科學院等離子體所正與俄羅斯的等離子體加 熱器研究部門建立協作關系, 進行廣泛的合作, 開發 研究出技術比較成熟等離子體加熱器, 努力拓展其應 用領域的廣度和深度。現已取得了一些專利成果, 開 發出了具有國內領先水平的長陰極壽命的各種功率(數十至數百千瓦)的等離子體火炬設備, 并已用于等 離子體切割機和等離子體加熱器的產品開發。目前 正在進行等離子體火炬與電弧用于環保方面的研究 開發工作。

核技術目前在大氣環境、水環境、土壤環境、農業 環境、體內環境、災變環境、海洋環境、宇宙環境以及 泥沙侵蝕環境等方面已取得了顯著成果。這些成果 不僅具有重要的科學意義, 而且為我國的環境污染治 理提供了嶄新的科學思路。隨著該項技術的廣泛應 用, 定將產生巨大的經濟效益、環境效益和社會效益。盡管人們對使用核技術來治理環境污染還心存疑慮, 但從當前世界各國研究核技術應用的工作進展情況 來看, 無論是發達國家還是發展中國家, 今后都將會 更廣泛地應用核技術來解決環境問題[ 23]。因此, 核 技術在環境污染治理研究中的地位將日趨重要。在 某些環境問題的研究中, 核科學技術甚至是惟一的解 決辦法, 在環境保護與環境科學研究領域有著很大的 應用潛力。

因此, 從事環境科學研究和環境保護工作的科技

人員, 與核化學、放射化學、核技術或核物理學學科的 專業人員的合作是必要的。綜上所述, 核技術在環境 保護中的應用前景是美好的。參考文獻

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作者通信處 劉剛 238000 安徽省巢湖市環境保護監測站 E-mail glchepb @sina.com 2008-03-27 收稿 95

環 境 工 程 2008 年12 月第26 卷第6 期

This article demonstrate the chemical principle , process flow and compares the advantage and shortcoming with wet process.It raises some problems

during the ENS semidry process and offers a proposal of optimizing production.Keywords sintered smoke ENS semidry defluorination and desulfurization technology clean application

TECHNOLOGIES OF NOX EMISSION CONTROL FOR COAL-FIRED POWER PLANTS Zhou Tao Liu Shaoguang Wu Jinming et al(82)? … … …

? … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …

Abstract NOX is one of the main pollutants in the atmosphere.It has made big hazard to the environment and the human body.Coal-fired

power plant is one of the main sources emitting NOX.Now how to eliminate NOX from coal-fired power plant effectively is to be a priority and a

difficulty.The mechanism of NOX formation during the process of coal combustion is discussed.At the same time , it is introduced in detail the

main methods and technical features of low NOX combustion technology and flue gas denitration technology.Keywords coal-fired power plant nitrogen oxides low NOX combustion flue gas denitration

DESIGN AND USE OF AN INTEGRATED SYSTEM WITH DRY EXTRACTING DREGS AND POSITIVE PRESSURE PNEUMATIC CONVEYLING DREGS IN HUANENG DALIAN POWER PLANT

Chen Huiyan Gao ????????????????? ????????????? Deshun Deng Fang(86)

Abstract Coal-fired boiler is of hydraulic deslagging with wasting of water resources, and slag can not be used as construction materials.An integrated system with dry extracting dregs and positive pressure pneumatic conveyling dregs is used in Huaneng Dalian Power Plant.Comparing

the wet extracting dregs , it was elaborated that the characteristics, the superiority and the improvement measures after operation of the system.It was proved by the practice that the system could realize the goal of coal-burning power plant energy conservation and emission reduction for a

coal-fired power plant, and dry-slag was reused too , a circular economy was obtained.Keywords dry extracting dregs positive pressure pneumatic conveyling dregs conservating energy and reducing emission

NEW TECHNOLOGY FOR RESOURCE UTILIZATION AND HARMLESS TREATMENT OF

WASTE CIRCUIT BOARD SLUDGE ??? ????? Li Haiying Xie Fengchun Li Chuncheng et al(88)

Abstract The key problem of resource utilization and harmless treatment of waste circuit board sludge is to separate the various metals in

sludge effectively.The combination of acid leaching and ammonia leaching method was adopted.Through two leaching processes, copper and other

metals were separated.So , this method has its particular advantages:good effect of separation , simple process , stable product quality as well

as no secondary pollution.In this paper, the process flow is put forward.The technical and economical index of each procedure is investigated by

test.It is shown that the recovery ratios of copper and iron reach more than 95% , the recovery of tin also reaches more than 90 %, and the product

quality is qualified.Solid waste and water waste of technical process could be discharged after coming up to the standard.Keywords heavy metals waste sludge recovery leaching separation

NUCLEAR TECHNOLOGY AND ITS APPLICATION IN CONSERVATION OF ENVIRONMENT Liu Gang Li Miao Yu Hanqing et al(91)

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Abstract Nuclear technology , a high and new means of solving the pollution of the environment, has wide application prospects in the domain

of environmental protection.The paper briefly summarizes the nuclear technology and its application and research actuality relating to environmental

protection , and also discusses the problems of using nuclear technology in environment research, and the main research direction in the future.Keywords nuclear technology radiation technology technology of plasma environmental protection application

RESEARCH ON THE ENVIRONMENTAL BEHAVIOR OF MTBE Zhang Shenghan J ia Li Quan Yuheng(96)? … … … … … … … … … … … … … … … …

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Abstract The environmental behavior of MTBE is comprehensively evaluated.And the pollution source , pollutant pathway and toxicology are

analyzed based on a large quantity of information as well.The poor adsorption and high water solubility make it a persistent diffusing underground

pollutant.There are both point source and non-point source of MTBE.The main exposure approaches to MTBE are through the air and water.Keywords MTBE environmental behavior pollution source pollution pathway

Manager: China Iron and Steel Association

Sponsor: Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Publisher: Industrial Construction Magazine Agency

Editor: The Editorial Department of Environmental Engineering(33 , Xitucheng Road , Haidian Di strict , Beijing 100088 , China)Telephone:(010)82227638 82227678

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ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol.26 , No.6 ,December ,2008

第四篇：淺談木材在建筑中的應用前景

淺談木材在建筑中的應用前景

摘要：木材作為建筑材料已有悠久的歷史，雖然由于我國的國情限制，木材在建筑中的使用已經很少，但隨著人們生活水平的提高，環保意識的加強，木材在建筑中的使用已有所增加。

關鍵詞：木材作為建筑材料的優勢；木材在建筑中的使用現狀；木材在建筑中使用的前景

盡管木材有收縮、變形、開裂、易腐蝕、易燃燒的缺陷，但它作為建筑材料的優勢是顯而易見的，所以我們要重新認識木材在建筑中的運用。

1木材作為建筑材料的優勢 1.1生態、環保

木材作為建筑材料，其施工現場不會出現成堆的磚頭、鋼筋、水泥和塵土飛揚的壯烈場景，所占用的施工現場、建筑垃圾、建筑噪音等都減少到最低的程度，也可以稱為環保型建筑的典范。

1.2.施工簡易、工期短

隨著木材加工技術水平的提升，現代木構建筑已經基本實現了工廠預制，現場裝配的工業化流程。建造房屋所用的結構構件和連接件都是在工廠按標準加工生產，再運到工地，經 過拼裝就可以建成一座漂亮的木房子。這樣一來就大大降低了施工難度，安裝的速度遠遠快于混凝土和磚石結構建筑，大大縮短了工期，節省了人工成本，施工質量得以保證，也易于改造和維修。

1.3冬暖夏涼

由于木材為絕熱體，在同樣厚度的條件下，其隔熱值比標準的混凝土高16倍，比鋼材高400倍，比鋁材高1600倍。即使采取通常的隔熱方法，木結構房屋的隔熱效果也比空心磚墻房高3倍。所以，木結構房屋好像一座天然的空氣調節器，住在木屋里感覺就猶如四季如春，冬暖夏涼，自然十分適應。

1.4.抗震性能優良

由于我國歷來是一個多地震國家，地震活動頻度高、強度大、分布廣、震災嚴重。在這樣的情況下，木構房屋良好的抗震性能也是彌足珍貴的。木構房屋有良好的抗震性能。木材是一種單向受力的彈性構件，構件之間用木材特有的樺卯連接方式，形成一種高次超靜定結構體系，樓板和墻體之間組成的空間箱型結構也使構件之間能相互作用，再加上木構房屋的自重較輕，地震時吸收的地震力也相對較少，所以它們在地震時大多紋絲不動，或整體稍有變形卻不會散架，具有較強的抵抗重力和抗地震能力。我國唐山大地震僅存的房子大都是木

結構房屋。

2木材在建筑中的使用現狀

在歐美很多森林資源豐富的國家，木結構房屋則成為解決高額土地價值和建造費用的方法，特別是3一5層的木結構房屋由于施工速度快，材料花費少的優點成為經濟住宅的主力軍。

近年來，隨著我國經濟保持連續不斷的發展及人民生活水平的不斷提高,少數經濟發達大城市建設國際新型木屋，已成為其中一大熱點，引起了我國一些高收人消費者的興趣與青睞，北京、上海的高檔住宅出現了木結構別墅，隨后在各大城市逐漸多了起來。我國有特殊的國情，其中最重要的是人口眾多，木材資源十分緊缺，所以多層木框架住宅就是一個不錯的選擇。在國外，這一建造技術已經比較完善，它的特點就是建造迅速，經濟便捷。底下是預應力混凝土框架的車庫和商業空間，上面是3一4層木框架住宅,這種住宅的經濟性大抵和多層住宅小區相當，同時又具備木構建筑特有的生態性能，值得在國內大力推薦，尤其適用于建造在居住狀況惡劣的沿海城市周邊或者填充在城市中心的小街區里，作為安置性的經濟適用房。在用地狀況不那么緊張的內陸地區，還可以通過面積的擴大，功能的轉換，建成比較高端的木質住宅小區，來填補國家別墅禁令帶來的供求空缺。同時提倡在農村蓋木結構房屋。

3木材在建筑中的使用前景

我國大城市的居民對生活的需求，應該說已從基本的生存及居住等生理層面，提升到養生與體驗生活的精神界面，特別是提高到了要求有清新、優美、環保、自然的居住環境。由此可見，對綠色建材的需求日益迫切。這無疑為具有環境協調型產品之稱的木材的普及發展提供了契機。政府已將單純的禁伐政策改為有計劃的種植經濟林和砍伐使用，而且進口木材的成本比起從國外進口鋼材和煉鋼礦石要低得多，木材的再生性、節能性、舒適性，堅固性、經濟性等方面的優勢注定了其建筑應用的廣闊前景。同時，現代木結構住宅比傳統木構住宅在舒適性、方便性、堅固性及生態，環保等多方面取得了巨大的進步，更為其在建筑領域的應用鋪平了道路。木材在我國建筑中的應用正在步上一條康莊大道。所以我們應轉變觀念，適當地擴大木材消費和發展木材工業對林業的發展將起到促進和支持的作用，健全建筑設計教育、完善建筑設計規范、大力發展人工林。

總之，作為一種古老的建筑材料，木材在古代已經創造出燦爛的東方建筑文化,在現代社會中，結合先進的加工方式和設計理念，它必將重現輝煌，創造出新的木建筑文化。

第五篇：淺論物聯網在農業中的應用

淺論物聯網在農業中的應用

徐炎 14級物聯網工程 P71414052

摘要：物聯網是新的信息技術變革，被認為是繼計算機、互聯網之后的實際信息產業的第三次浪潮，代表了信息產業的新一輪革命。本文介紹了物聯網的概念、產生與發展及在農業中的應用現狀，重點分析了農業物聯網的發展趨勢。最后，提出了農業物聯網應用發展策略。

關鍵詞:農業；物聯網；精細管理；智能農業

1999年MIT提出物聯網概念，即把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。2008年末IBM提出了發展“智慧地球”的新概念，又進一步被奧巴馬總統提升為促進經濟復蘇的國家戰略。2009年8月7日，溫總理在無錫考察“中科院高新微納傳感網工程中心”時，提出“感知中國”的概念。面對后經濟危機時代的挑戰，各國都在尋求新的經濟增長點和著力點，物聯網產業首當其沖。目前，物聯網產業已被正式列為國家五大新興戰略性產業之一。溫家寶總理在十一屆全國人大三次會議上作政府工作報告時指出，要大力培育戰略性新興產業，加快物聯網的研發應用。過去的十年間，互聯網技術取得巨大成功．而物聯網技術將成為推動下一個經濟增長的特別重要推手。物聯網在農業中的應用現狀

歐洲智能系統集成技術平臺2009年提交的物聯網研究發展報告中，將物聯網的種類劃分為18大類。其中，”農業和養殖業物聯網”是最重要的發展方向之一。報告指出，農業物聯網分為三個層次：信息感知層、信息傳輸層和信息應用層。信息感知層由各種傳感器節點組成，通過先進傳感器技術，多種支持過程精細化管理的參數可通過物聯網獲取，如土壤肥力、作物苗情長勢、動物個體產能、健康、行為等信息。在信息傳輸層中，傳感器獲取各類數據通過有線或無線方式，以多種通信協議，向局域網、廣域網發布。信息應用系統對數據進行融合，處理后用于制定科學的管理決策，對農業生產過程進行控制。

近十年來，美國和歐洲的一些發達國家相繼開展了農業領域的物聯網應用示范研究，實現了物聯網在農業生產、資源利用、農產品流通領域，物-人-物之間的信息交互與精細農業的實踐和推廣，形成了一批良好的產業化應用模式，推動了相關新興產業的發展。同時還促進農業物聯網與其他物聯網的互聯，為建立無處不在的物聯網奠定了基礎。我國在農業行業的物聯網應用主要實現在農業資源、環境、生產過程、流通過程等環節信息的實時獲取和數據分享，以保證產前正確規劃以提高資源利用效率、產中精細管理以提高生產效率，實現節本增效，產后高效流通，實現安全溯源等多個方面，但大多數應用還處于實驗示范階段。

1.1 農業資源利用

在農業資源檢測和利用方面，美國和歐洲利用資源衛星對土地利用信息進行實時檢測，并將其結果發送到各級監測站，進入信息融合和決策系統，實現大區域農業的統籌規劃。同時，在地面利用GPS定位設備，對地理位置進行標定，實現區域農業規劃。

近年來，我國將GPS定位技術與傳感器技術相結合，實現了農業資源信息的定位與采集；利用無線傳感器網絡和移動通信技術，實現了農業資源信息的傳輸；利用GPS技術實現了農業資源的規劃管理等。目前GPS技術已開始應用于農業資源調查、土壤養分檢測和施肥、病蟲害檢測和防止等方面。精細農業需要及時了解農田狀態信息。衛星定位技術與農田信息采集技術相結合，可以實現定點采集、分析農田狀態信息，生成農田信息空間分布圖，指導生產者做出相應的決策并付諸實踐。

1.2 農業生態環境檢測

農業生態環境是確保國家農產品安全、生態安全、資源安全的重要基礎。許多發達國家如美國、法國和日本特別注重對農業生態環境的檢測和保護。一方面，加強立法等政策性保護措施；另一方面，綜合運用高科技手段構建先進農業生態環境檢測網絡，通過利用先進的傳感器感知技術、信息融合傳送技術和互聯網技術，將物聯網技術融合其中，建立覆蓋全國的農業信息化平臺，實現了對農業生態環境的自動檢測，保證了農業生態環境的可持續發展。

在美國，已形成生態環境信息采集-信息傳輸處理-信息發布的分層體系結構。加州大學的=伯克利分校和大西洋學院聯合在大鴨島上部署了由43個傳感器節點組成的傳感器網絡，節點上安裝有多種傳感器以檢測海島上不同類型的數據。在法國，利用信息技術對土壤環境進行精確的數據分析，根據種植品種的具體要求，調節和改善種植環境。

1.3 農業生產精細化管理

精細農業是現有農業生產措施與信息高新技術應用的有機結合，它集成了信息技術與3s空間信息技術，從信息采集、高效運輸、信息處理、模型建立、決策分析、農作管理等方面開展信息化技術研究。在美國，20%精細農業中應用了GPS、傳感器等物聯網感知技術，已成為農業生產信息獲取、生產管理、輔助決策、智能實施的物聯網關鍵技術。農業物聯網應用發展趨勢

未來的農業物聯網大到一頭牛，小到一粒米都將擁有自己的身份，人們可以隨時隨地地通過網絡了解他們的地理位置、生長狀況等一切信息，實現所有農牧產品的互聯。要實現這些就必須解決如下問題:一是農業傳感設備必須向低成本、自適應、高可靠、微能耗的方向發展；二是農業傳感網必須具備分布式、多協議兼容、自組織和高通量等功能特征；三是信息處理必須達到實時、準確、自動和智能化要求。集成傳感器技術、無線通信技術、嵌入式計算技術和分布式智能信息處理技術于一體，具有易于布置、方便控制、低功耗、靈活通信、低成本等特點的物聯網技術已成為實踐“農業物聯網”的迫切應用需求。農業物聯網應用發展策略

促進物聯網在農業領域的應用發展，應遵循“自主創新、集成應用、培育產業”的發展模式。一是緊緊圍繞發展現代農業的重大需求，重點突破農業專用傳感器瓶頸性科學技術難題與新產品開發、農業傳感器網絡、智能化農業信息處理等一批重大共性關鍵技術，構建適于推廣應用的重大技術、產品和應用系統示范原型；二是集成信息技術領域已有共性關鍵技術產品和農業領域多年來積累的無線傳感器網絡技術研究成果，著力開展面向產業應用的示范實驗研究，構建產業化推廣應用模式；三是培育一批農業物聯網相關新興產業，提供產業技術支撐，加快轉變農業發展方式，提高土地產出率、資源利用率、勞動生產率，增強農業抗風險能力、國際競爭力和可持續發展能力。結論

物聯網是全球信息化發展的新階段。物聯網產業的發展，為實現農業的信息化、產業化提供了前所未有的機遇。同時，農業也為物聯網產業的發展提供了最為廣闊的應用平臺。物聯網技術的發展，將是實現傳統農業向現代農業轉變的助推器和加速器，也將為培育物聯網農業應用相關的信息技術和服務產業發展提供無限商機。

【參考文獻】

耿軍濤，周小佳，張冰潔。《基于無線傳感器網絡的大氣環境檢測系統設計》 孫忠富，曹洪太，李洪亮。《基于GPRS和WEB的溫室環境信息采集系統的實現》

白紅武，滕光輝，馬亮。《蛋雞健康養殖網絡化管理信息系統》 王立方，陸昌華，謝菊芳。《家畜和畜產品可追溯系統研究進展》 張長利，沈維政.《物聯網在農業中的應用》