第一篇:環境保護論文-土壤退化研究的進展與趨向
提要定義了土壤退化的概念,分析了全球及我國土壤退化概況,總結了土壤退化的研究進展,最后提出了土壤退化科學的研究方向。
關鍵詞土壤退化;概況;進展;方向
中圖分類號S158.文獻標識碼A
文章編號1000-3037(2000)03-0280-0鑒于土壤及土地退化對全球食物安全、環境質量及人畜健康的負面影響日益嚴重的現實,從土壤圈與地圈—生物圈系統及其它圈層間的相互作用的角度研究土壤退化,特別是人為因素誘導的土壤退化的發生機制與演變動態、時空分布規律及未來變化預測與恢復重建對策,已成為研究全球變化的最重要的組成部分,并將繼續成為21世紀國際土壤學、農學及環境科學界共同關注的熱點問題。但是,迄今為止,有關土壤退化的許多理論問題及過程機理尚不清楚,還沒有公認的或統一的土壤退化指標和定量化評價方法[1]。因此,及時了解國際土壤退化研究的最新動向,并結合我國實際創造性地開展該領域的研究工作,具有重要的學術價值和現實生產意義。
1土壤退化的概念
土壤退化(Soildegradation)是指在各種自然,特別是人為因素影響下所發生的導致土壤的農業生產能力或土地利用和環境調控潛力,即土壤質量及其可持續性下降(包括暫時性的和永久性的)甚至完全喪失其物理的、化學的和生物學特征的過程,包括過去的、現在的和將來的退化過程,是土地退化的核心部分。土壤質量(Soilquality)則是指土壤的生產力狀態或健康(Health)狀況,特別是維持生態系統的生產力和持續土地利用及環境管理、促進動植物健康的能力[2]。土壤質量的核心是土壤生產力,其基礎是土壤肥力。土壤肥力是土壤維持植物生長的自然能力,它一方面是五大自然成土因素,即成土母質、氣候、生物、地形和時間因素長期相互作用的結果,帶有明顯的響應主導成土因素的物理、化學和生物學特性;另一方面,人類活動也深刻影響著自然成土過程,改變土壤肥力及土壤質量的變化方向。因此,土壤質量的下降或土壤退化往往是一個自然和人為因素綜合作用的動態過程。根據土壤退化的表現形式,土壤退化可分為顯型退化和隱型退化兩大類型。前者是指退化過程(有些甚至是短暫的)可導致明顯的退化結果,后者則是指有些退化過程雖然已經開始或已經進行較長時間,但尚未導致明顯?耐嘶峁?/p>
2全球土壤退化概況
當前,因各種不合理的人類活動所引起的土壤和土地退化問題,已嚴重威脅著世界農業發展的可持續性。據統計,全球土壤退化面積達1965萬km2。就地區分布來看,地處熱帶亞熱帶地區的亞洲、非洲土壤退化尤為突出,約300萬km2的嚴重退化土壤中有120萬km2分布在非洲、110萬km2分布于亞洲;就土壤退化類型來看,土壤侵蝕退化占總退化面積的84%,是造成土壤退化的最主要原因之一;就退化等級來看,土壤退化以中度、嚴重和極嚴重退化為主,輕度退化僅占總退化面積的 38%[3~6]。
全球土壤退化評價(GlobalAssessmentofSoilDegradation)研究結果[3~6]顯示,土壤侵蝕是最重要的土壤退化形式,全球退化土壤中水蝕影響占56%,風蝕占28%;至于水蝕的動因,43%是由于森林的破壞、29%是由于過度放牧、24%是由于不合理的農業管理,而風蝕的動因,60%是由于過度放牧、16%是由于不合理的農業管理、16%是由于自然植被的過度開發、8%是由于森林破壞;全球受土壤化學退化(包括土壤養分衰減、鹽堿化、酸化、污染等)影響的總面積達240萬km2,其主要原因是農業的不合理利用(56%)和森林的破壞(28%);全球物理退化的土壤總面積約83萬km2,主要集中于溫帶地區,可能絕大部分與農業機械的壓實有關。
3我國土壤退化狀況
首先,我國水土流失狀況相當嚴重,在部分地區有進一步加重的趨勢。據統計資料[7],1996年我國水土流失面積已達183萬km2,占國土總面積的19%。僅南方紅黃壤地區土壤侵蝕面積就達6153萬km2,占該區土地總面積的1/4[8]。同時,對長江流域13個重點流失縣水土流失面積調查結果表明,在過去的30年中,其土壤侵蝕面積以平均每年1.2%~2.5%的速率增加[9],水土流失形勢不容樂觀。
其次,從土壤肥力狀況來看,我國耕地的有機質含量一般較低,水田土壤大多在1%~3%,而旱地土壤有機質含量較水田低,<1%的就占31.2%;我國大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下,其中山東、河北、河南、山西、新疆等5省(區)嚴重缺氮面積占其耕地總面積的一半以上;缺磷土壤面積為67.3萬km2,其中有20多個省(區)有一半以上耕地嚴重缺磷;缺鉀土壤面積比例較小,約有18.5萬km2,但在南方缺鉀較為普遍,其中海南、廣東、廣西、江西等省(區)有75%以上的耕地缺鉀,而且近年來,全國各地農田養分平衡中,鉀素均虧缺,因而,無論在南方還是北方,農田土壤速效鉀含量均有普遍下降的趨勢;缺乏中量元素的耕地占63.3%[10]。對全國土壤綜合肥力狀況的評價尚未見報道,就東部紅壤丘陵區而言,選擇土壤有機質、全氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表層土壤厚度等11項土壤肥力指標進行土壤肥力綜合評價的結果表明,其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影響,處于中、下等水平,高、中、低肥力等級的土壤的面積分別占該區總面積的25.9%、40.8%和 33.3%,在廣東丘陵山區、廣西百色地區、江西吉泰盆地以及福建南部等地區肥力退化已十分嚴重[11]。
此外,其它形式的土壤退化問題也十分嚴重。以南方紅壤區為例,約20萬km2的土壤由于酸化問題而影響其生產潛力的發揮;化肥、農藥施用量逐年上升,地下水污染不斷加劇,在部分沿海地區其地下水硝態氮含量已遠遠高于WHO建議的最高允許濃度10mg/l;同時,在一些礦區附近和復墾地及沿海地區土壤重金屬污染也相當嚴重[8]。
4土壤退化研究進展
自1971年FAO提出土壤退化問題并出版“土壤退化"專著以來,土壤退化問題日益受到人們的關注。第一次與土地退化有關的全球性會議——聯合國土地荒漠化(desertification)會議于1977在肯尼亞內羅畢召開。聯合國環境署(UNEp)又分別于1990年和1992年資助了Oldeman等開展全球土壤退化評價(GLASOD)、編制全球土壤退化圖和干旱土地的土地退化(即荒漠化)評估的項目計劃。1993年FAO等又召開國際土壤退化會議,決定開展熱帶亞熱帶地區國家級土壤退化和SOTER(土壤和地體數字化數據庫)試點研究。在1994年墨西哥第15屆國際土壤學大會上,土壤退化,尤其是熱帶亞熱帶的土壤退化問題倍受與會者的重視,不少科學家指出,今后20年熱帶亞熱帶將有1/3耕地淪為荒地,117個國家糧食將大幅度減產,呼吁加強土壤退化及土地退化恢復重建研究,并在土壤退化的概念、退化動態數據庫、退化指標及評價模型與地理信息系統、退化的遙感與定位動態監測和模擬建模及預測、土壤復退性能研究、退化系統恢復重建的專家?霾呦低車妊芯糠矯嬗辛誦碌姆⒄埂9仕簾3盅Щ嵋燦?nbsp;1997在加拿大多倫多組織召開了以流域為基礎的生態系統管理的全球挑戰國際研討會,從生態系統、流域的角度探討土壤侵蝕等土壤退化等問題。而且,國際土壤聯合會于1996年和1999年分別在土耳其和泰國舉行了直接以土地退化為主題的第一屆和第二屆國際土地退化會議,并在第一屆會議上決定成立了土壤退化研究工作組專門研究土壤退化,在第二屆會議上則對土壤退化問題更為重視,并有學者倡議將土壤退化研究提高到退化科學的高度來認識,并決定于2001年在巴西召開第三屆國際土壤退化會議[12]。同時,在亞洲,由UNDp和FAO支持的“亞洲濕潤熱帶土壤保持網(ASOCON)”和“亞洲問題土壤網”也在亞太土地退化評估與控制方面開展了大量的卓有成效的研究工作。總的說來,國際上土壤退化研究在以下方面取得了重要進展:①從土壤退化的內在動因和外部影響因子(包括自然和社會經濟因素)的綜合角度,研究土壤退化的評價指標及分級標準與評價方法體系;②從土壤的物理、化學和生物學過程及其相互作用入手,研究土壤退化的過程與本質及機理;③從歷史的角度出發,結合定位動態監測,?芯扛骼嗤寥勞嘶難荼涔碳胺⒄骨饗蠔退俾剩⒍云浣心D夂馱げ猓虎懿嘀厝死嗷疃ㄌ乇鶚峭戀乩梅絞膠屯寥讕芾澩朧┒醞寥勞嘶屯寥樂柿坑跋斕難芯浚⒔寥勞嘶睦礪堊芯坑臚嘶寥賴鬧衛硨涂⑾嘟岷希型戀馗錄際鹺屯寥郎δ鼙;さ氖匝槭痙逗屯乒悖虎葑⒅卮臣際酰ㄒ巴獾韃欏⑻錛涫匝欏⑴柙允匝欏⑹笛槭曳治霾饈浴⒍ㄎ還鄄饈匝櫚齲┯敫咝錄際酰ㄒ8小⒌乩硇畔⑾低場⒌孛娑ㄎ幌低場⒛D夥掄妗⒆蟻低車齲┑慕岷希虎藪由緇峋醚Ы嵌妊芯客寥勞嘶醞寥樂柿考捌瀋Φ撓跋臁?/p>
我國土壤學研究工作在過去幾十年主要集中在土壤發生、分類和制圖(特別是土壤資源清查);土壤基本物理、化學和生物學性質(特別是土壤肥力性狀);土壤資源開發利用與改良(特別是土壤培肥,鹽漬土和紅壤的改良等)等方面。這些工作雖然在廣義上與土壤退化科學密切相關,但直接以土壤退化為主題的研究工作主要集中在最近10多年,其中又以熱帶亞熱帶土壤退化研究工作較為系統和深入,并在80年代參與了熱帶亞熱帶土壤退化圖的編制,完成了海南島1∶100萬SOTER圖的編制工作。90年代以來,中國科學院南京土壤研究所結合承擔國家“八五”科技攻關專題“南方紅壤退化機制及防治措施研究”和國家自然科學基金重點項目“我國東部紅壤地區土壤退化的時空變化、機理及調控對策的研究”任務,將宏觀調研與田間定位動態觀測和實驗室模擬試驗相結合,將遙感、地理信息系統等高新技術與傳統技術相結合,將自然與社會經濟因素相結合,將時間演變與空間分布研究相結合,將退化機理與調控對策研究相結合,對南方紅壤丘陵區土壤退化的基本過程、作用機理及調控對策進行了有益的探索,并在以下方面取得了重要進展[
8、13]:①初步定義了土壤退化的概念,闡明了紅壤退化的基本過程、機制、特點。②在土壤侵蝕方面,利用遙感資料和地理信息系統技術編制了東部紅壤區1∶400萬90年代土壤侵蝕圖與疊加類型圖及典型地區70、80、90年代疊加土壤侵蝕圖,并在土壤侵蝕圖、土地利用圖、土壤母質圖等基礎上,編制了1∶400萬土壤侵蝕退化分區概圖;對南方主要類型土壤可蝕性K值進行了田間測定,并利用全國第二次土壤普查數據和校正的Wischmeier方程,計算我國南方主要類型土壤可蝕性K,編制了相關圖件。③在肥力退化機理方面,建立了南方紅壤區土壤肥力數據庫,初步提出了肥力退化評價指標體系,進行了土壤肥力退化評價的嘗試,并繪制了紅壤退化評價有關圖件;將養分平衡與土壤養分退化研究相結合總結了我國南方農田養分平衡10年變化規律及其與土壤肥力退化的關系,認為土壤侵蝕、酸化養分淋失等造成的養分赤字循環及養分的不平衡是土壤養分退化的根本原因;應用遙感手段及歷史資料,編制了0~20cm及0~100cm土層的土壤有機碳密度圖,探討了紅壤有機碳庫的消長與轉化及腐殖質組成性質的變化規律;提出了磷素固定是紅壤磷素退化的主要原因,磷素有效性衰減的實質是磷素的雙核化和向固相的擴散,解決了紅壤磷素退化的實質問題。④在土壤酸化方面,研究了紅壤的酸化特點,根據土壤的酸緩沖性能,建立了土壤酸敏感性分級標準,進行了紅壤酸敏感性分級和分區,首次繪制了有關地區土壤酸敏感性分區概圖;采用MAGIC模型,并進行校正對我國紅壤酸化進行預測,揭示紅壤酸度的時空變化規律;并在作物耐鋁快速評估方面取得了重要進展。⑤在土壤污染方面,利用多參數對重金屬的土壤污染進行了綜合評估,建立了綜合污染指數(CpI)值的計算方法,對不同地區的污染狀況進行了評估,繪制了重金屬污染概圖;應用農藥在土壤中的吸附系數(Kd)和半衰期(t1/2)及基質遷移模式,闡明了土壤農藥污染的機理;在重金屬污染對土壤肥力的影響方面的研究結果表明,重金屬污染可降低土壤對鉀的保持能力,促進鉀的淋失;而對氮和磷而言,主要是降低與其催化降解和循環相關的酶的活性。⑥紅壤退化防治方面,提出了區域治理調控對策,“頂林—腰果—谷農—塘魚”等立體種養模式等,并對一些開發模式進行示范和評價。
然而,我國幅員遼闊,自然和社會經濟條件復雜多樣,地區間差異明顯。各類型區在農業和農村發展過程中均不同程度地面臨著各種資源環境退化問題,有些問題是全區共存的,有些則是特定類型區所特有的。過去的工作僅集中于江南紅壤丘陵區,而對其它地區觸及較少。而且,在研究工作中,也往往偏重于單項指標及單個過程的研究。土壤退化綜合評價指標體系的研究基本處于空白,對退化過程的相互作用研究不夠。同時,在合理選擇堿性物質改良劑種類、提高經濟效益以及長期施用改良劑對土壤物理、化學,特別是生物學性質的影響等方面還有許多問題有待進一步研究,對耐酸(鋁)作物品種的選擇研究也亟待加強。此外,對其它土壤退化問題,如集約化農業和鄉鎮企業及礦產開發引起的土壤及水體污染、土壤生物多樣性衰減等問題,尚未開展系統研究。
5土壤退化的研究方向
土壤退化是一個非常綜合和復雜的、具有時間上的動態性和空間上的各異性以及高度非線性特征的過程。土壤退化科學涉及很多研究領域,不僅涉及到土壤學、農學、生態學及環境科學,而且也與社會科學和經濟學及相關方針政策密切相關。然而,迄今為止,國內外的大多數研究工作偏重于對特定區域或特定土壤類型的某些土壤性狀在空間上的變化或退化的評價,而很少涉及不同退化類型在時間序列上的變化。而且,在土壤退化評價方法論及評價指標體系定量化、動態化、綜合性和實用性以及尺度轉換等方面的研究工作大多處于探索階段。
我國土壤退化研究雖然在某些方面取得了一定的、有特色的進展,但整體上還處于起步階段。為此,作者認為,今后我國土壤退化的研究工作應從更廣和更深的層次上系統綜合地開展土壤退化的綜合評價與主要退化類型農業生態系統的重建和恢復研究,并逐步向土地退化或環境退化方向拓展。具體來說,應加強以下幾個方面的研究工作:
(1)土壤與土地退化指標評價體系研究。主要包括用于評價不同土壤及土地退化類型的單項和綜合評價指標、分級標準、閾值和彈性,定量化的和綜合的評價方法與評價模型等;
(2)土壤退化的監測與預警系統研究。主要包括建立土壤退化監測研究網絡,對重點區域和國家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的類型、范圍及退化程度進行監測和評價,并進行分類區劃,為退化土地整治提供依據;
(3)土壤與土地退化過程、機理及影響因素研究。重點研究幾種主要退化形式(如土壤侵蝕、土壤肥力衰減、土壤酸化、土壤污染及土壤鹽漬化等)的發生條件、過程、影響因子(包括自然的和社會經濟的)及其相互作用機理;
(4)土壤與土地退化動態監測與動態數據庫及其管理信息系統的研究。主要包括土壤退化監測網點或基準點(Benchmarksites)的選建、3S(GIS、GpS、RS)技術和信息網絡及尺度轉換等現代技術和手段的應用與發展、土壤退化屬性數據庫和GIS圖件及其動態更新、土壤退化趨向的模擬預測與預警等方面的工作;
(5)土壤退化與全球變化關系研究。主要包括土壤退化與水體富營養化、地下水污染、溫室氣體釋放等;
(6)退化土壤生態系統的恢復與重建研究。主要包括運用生態經濟學原理及專家系統等技術,研究和開發適用于不同土壤退化類型區的、以持續農業為目標的土壤和環境綜合整治決策支持系統與優化模式,主要退化生態系統類型土壤質量恢復重建的關鍵技術及其集成運用的試驗示范研究等方面的工作,為土壤退化防治提供決策咨詢和示范樣板;
(7)加強土壤退化對生產力的影響及其經濟分析研究,協助政府制定有利于持續土地利用,防治土壤退化的政策。
參考文獻
1RLal.Soilqualityandsustainability[A].In:
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第二篇:土壤退化研究的進展與趨向論文
提 要 定義了土壤退化的概念,分析了全球及我國土壤退化概況,總結了土壤退化的研究進展,最后提出了土壤退化科學的研究方向。
關鍵詞 土壤退化;概況;進展;方向
鑒于土壤及土地退化對全球食物安全、環境質量及人畜健康的負面影響日益嚴重的現實,從土壤圈與地圈—生物圈系統及其它圈層間的相互作用的角度研究土壤退化,特別是人為因素誘導的土壤退化的發生機制與演變動態、時空分布規律及未來變化預測與恢復重建對策,已成為研究全球變化的最重要的組成部分,并將繼續成為21世紀國際土壤學、農學及環境科學界共同關注的熱點問題。但是,迄今為止,有關土壤退化的許多理論問題及過程機理尚不清楚,還沒有公認的或統一的土壤退化指標和定量化評價方法[1]。因此,及時了解國際土壤退化研究的最新動向,并結合我國實際創造性地開展該領域的研究工作,具有重要的學術價值和現實生產意義。
1土壤退化的概念
土壤退化(Soildegradation)是指在各種自然,特別是人為因素影響下所發生的導致土壤的農業生產能力或土地利用和環境調控潛力,即土壤質量及其可持續性下降(包括暫時性的和永久性的)甚至完全喪失其物理的、化學的和生物學特征的過程,包括過去的、現在的和將來的退化過程,是土地退化的核心部分。土壤質量(Soilquality)則是指土壤的生產力狀態或健康(Health)狀況,特別是維持生態系統的生產力和持續土地利用及環境管理、促進動植物健康的能力[2]。土壤質量的核心是土壤生產力,其基礎是土壤肥力。土壤肥力是土壤維持植物生長的自然能力,它一方面是五大自然成土因素,即成土母質、氣候、生物、地形和時間因素長期相互作用的結果,帶有明顯的響應主導成土因素的物理、化學和生物學特性;另一方面,人類活動也深刻影響著自然成土過程,改變土壤肥力及土壤質量的變化方向。因此,土壤質量的下降或土壤退化往往是一個自然和人為因素綜合作用的動態過程。根據土壤退化的表現形式,土壤退化可分為顯型退化和隱型退化兩大類型。前者是指退化過程(有些甚至是短暫的)可導致明顯的退化結果,后者則是指有些退化過程雖然已經開始或已經進行較長時間,但尚未導致明顯?耐嘶結果?/P>
2全球土壤退化概況
當前,因各種不合理的人類活動所引起的土壤和土地退化問題,已嚴重威脅著世界農業發展的可持續性。據統計,全球土壤退化面積達1965萬km2。就地區分布來看,地處熱帶亞熱帶地區的亞洲、非洲土壤退化尤為突出,約300萬km2的嚴重退化土壤中有120萬km2分布在非洲、110萬km2分布于亞洲;就土壤退化類型來看,土壤侵蝕退化占總退化面積的84%,是造成土壤退化的最主要原因之一;就退化等級來看,土壤退化以中度、嚴重和極嚴重退化為主,輕度退化僅占總退化面積的38%[3~6]。
全球土壤退化評價(GlobalAssessmentofSoilDegradation)研究結果[3~6]顯示,土壤侵蝕是最重要的土壤退化形式,全球退化土壤中水蝕影響占56%,風蝕占28%;至于水蝕的動因,43%是由于森林的破壞、29%是由于過度放牧、24%是由于不合理的農業管理,而風蝕的動因,60%是由于過度放牧、16%是由于不合理的農業管理、16%是由于自然植被的過度開發、8%是由于森林破壞;全球受土壤化學退化(包括土壤養分衰減、鹽堿化、酸化、污染等)影響的總面積達240萬km2,其主要原因是農業的不合理利用(56%)和森林的破壞(28%);全球物理退化的土壤總面積約83萬km2,主要集中于溫帶地區,可能絕大部分與農業機械的壓實有關。
3我國土壤退化狀況
首先,我國水土流失狀況相當嚴重,在部分地區有進一步加重的趨勢。據統計資料[7],1996年我國水土流失面積已達183萬km2,占國土總面積的19%。僅南方紅黃壤地區土壤侵蝕面積就達6153萬km2,占該區土地總面積的1/4[8]。同時,對長江流域13個重點流失縣水土流失面積調查結果表明,在過去的30年中,其土壤侵蝕面積以平均每年1.2%~2.5%的速率增加[9],水土流失形勢不容樂觀。
其次,從土壤肥力狀況來看,我國耕地的有機質含量一般較低,水田土壤大多在1%~3%,而旱地土壤有機質含量較水田低,<1%的就占31.2%;我國大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下,其中山東、河北、河南、山西、新疆等5省(區)嚴重缺氮面積占其耕地總面積的一半以上;缺磷土壤面積為67.3萬km2,其中有20多個省(區)有一半以上耕地嚴重缺磷;缺鉀土壤面積比例較小,約有18.5萬km2,但在南方缺鉀較為普遍,其中海南、廣東、廣西、江西等省(區)有75%以上的耕地缺鉀,而且近年來,全國各地農田養分平衡中,鉀素均虧缺,因而,無論在南方還是北方,農田土壤速效鉀含量均有普遍下降的趨勢;缺乏中量元素的耕地占63.3%[10]。對全國土壤綜合肥力狀況的評價尚未見報道,就東部紅壤丘陵區而言,選擇土壤有機質、全氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表層土壤厚度等11項土壤肥力指標進行土壤肥力綜合評價的結果表明,其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影響,處于中、下等水平,高、中、低肥力等級的土壤的面積分別占該區總面積的25.9%、40.8%和 33.3%,在廣東丘陵山區、廣西百色地區、江西吉泰盆地以及福建南部等地區肥力退化已十分嚴重[11]。
此外,其它形式的土壤退化問題也十分嚴重。以南方紅壤區為例,約20萬km2的土壤由于酸化問題而影響其生產潛力的發揮;化肥、農藥施用量逐年上升,地下水污染不斷加劇,在部分沿海地區其地下水硝態氮含量已遠遠高于WHO建議的最高允許濃度10mg/l;同時,在一些礦區附近和復墾地及沿海地區土壤重金屬污染也相當嚴重[8]。
4土壤退化研究進展
自1971年FAO提出土壤退化問題并出版“土壤退化專著以來,土壤退化問題日益受到人們的關注。第一次與土地退化有關的全球性會議——聯合國土地荒漠化(desertification)會議于1977在肯尼亞內羅畢召開。聯合國環境署(UNEP)又分別于1990年和1992年資助了Oldeman等開展全球土壤退化評價(GLASOD)、編制全球土壤退化圖和干旱土地的土地退化(即荒漠化)評估的項目計劃。1993年FAO等又召開國際土壤退化會議,決定開展熱帶亞熱帶地區國家級土壤退化和SOTER(土壤和地體數字化數據庫)試點研究。在1994年墨西哥第15屆國際土壤學大會上,土壤退化,尤其是熱帶亞熱帶的土壤退化問題倍受與會者的重視,不少科學家指出,今后20年熱帶亞熱帶將有1/3耕地淪為荒地,117個國家糧食將大幅度減產,呼吁加強土壤退化及土地退化恢復重建研究,并在土壤退化的概念、退化動態數據庫、退化指標及評價模型與地理信息系統、退化的遙感與定位動態監測和模擬建模及預測、土壤復退性能研究、退化系統恢復重建的專家?霾呦低車妊芯糠矯嬗辛誦碌姆⒄埂9際水土保持學會也?nbsp;1997在加拿大多倫多組織召開了以流域為基礎的生態系統管理的全球挑戰國際研討會,從生態系統、流域的角度探討土壤侵蝕等土壤退化等問題。而且,國際土壤聯合會于1996年和1999年分別在土耳其和泰國舉行了直接以土地退化為主題的第一屆和第二屆國際土地退化會議,并在第一屆會議上決定成立了土壤退化研究工作組專門研究土壤退化,在第二屆會議上則對土壤退化問題更為重視,并有學者倡議將土壤退化研究提高到退化科學的高度來認識,并決定于2001年在巴西召開第三屆國際土壤退化會議[12]。同時,在亞洲,由UNDP和FAO支持的“亞洲濕潤熱帶土壤保持網(ASOCON)”和“亞洲問題土壤網”也在亞太土地退化評估與控制方面開展了大量的卓有成效的研究工作。總的說來,國際上土壤退化研究在以下方面取得了重要進展:①從土壤退化的內在動因和外部影響因子(包括自然和社會經濟因素)的綜合角度,研究土壤退化的評價指標及分級標準與評價方法體系;②從土壤的物理、化學和生物學過程及其相互作用入手,研究土壤退化的過程與本質及機理;③從歷史的角度出發,結合定位動態監測,?芯扛骼嗤寥勞嘶的演變過程及發展趨向和速率,并對其進行模擬和預測;④側重人類活動(特別是土地利用方式和土壤經營管理措施)對土壤退化和土壤質量影響的研究,并將土壤退化的理論研究與退化土壤的治理和開發相結合,進行土地更新技術和土壤生態功能保護的試驗示范和推廣;⑤注重傳統技術(野外調查、田間試驗、盆栽試驗、實驗室分析測試、定位觀測試驗等)與高新技術(遙感、地理信息系統、地面定位系統、模擬仿真、專家系統等)的結合;⑥從社會經濟學角度研究土壤退化對土壤質量及其生產力的影響?/P>
我國土壤學研究工作在過去幾十年主要集中在土壤發生、分類和制圖(特別是土壤資源清查);土壤基本物理、化學和生物學性質(特別是土壤肥力性狀);土壤資源開發利用與改良(特別是土壤培肥,鹽漬土和紅壤的改良等)等方面。這些工作雖然在廣義上與土壤退化科學密切相關,但直接以土壤退化為主題的研究工作主要集中在最近10多年,其中又以熱帶亞熱帶土壤退化研究工作較為系統和深入,并在80年代參與了熱帶亞熱帶土壤退化圖的編制,完成了海南島1∶100萬SOTER圖的編制工作。90年代以來,中國科學院南京土壤研究所結合承擔國家“八五”科技攻關專題“南方紅壤退化機制及防治措施研究”和國家自然科學基金重點項目“我國東部紅壤地區土壤退化的時空變化、機理及調控對策的研究”任務,將宏觀調研與田間定位動態觀測和實驗室模擬試驗相結合,將遙感、地理信息系統等高新技術與傳統技術相結合,將自然與社會經濟因素相結合,將時間演變與空間分布研究相結合,將退化機理與調控對策研究相結合,對南方紅壤丘陵區土壤退化的基本過程、作用機理及調控對策進行了有益的探索,并在以下方面取得了重要進展[8、13]:①初步定義了土壤退化的概念,闡明了紅壤退化的基本過程、機制、特點。②在土壤侵蝕方面,利用遙感資料和地理信息系統技術編制了東部紅壤區1∶400萬90年代土壤侵蝕圖與疊加類型圖及典型地區70、80、90年代疊加土壤侵蝕圖,并在土壤侵蝕圖、土地利用圖、土壤母質圖等基礎上,編制了1∶400萬土壤侵蝕退化分區概圖;對南方主要類型土壤可蝕性K值進行了田間測定,并利用全國第二次土壤普查數據和校正的Wischmeier方程,計算我國南方主要類型土壤可蝕性K,編制了相關圖件。③在肥力退化機理方面,建立了南方紅壤區土壤肥力數據庫,初步提出了肥力退化評價指標體系,進行了土壤肥力退化評價的嘗試,并繪制了紅壤退化評價有關圖件;將養分平衡與土壤養分退化研究相結合總結了我國南方農田養分平衡10年變化規律及其與土壤肥力退化的關系,認為土壤侵蝕、酸化養分淋失等造成的養分赤字循環及養分的不平衡是土壤養分退化的根本原因;應用遙感手段及歷史資料,編制了0~20cm及0~100cm土層的土壤有機碳密度圖,探討了紅壤有機碳庫的消長與轉化及腐殖質組成性質的變化規律;提出了磷素固定是紅壤磷素退化的主要原因,磷素有效性衰減的實質是磷素的雙核化和向固相的擴散,解決了紅壤磷素退化的實質問題。④在土壤酸化方面,研究了紅壤的酸化特點,根據土壤的酸緩沖性能,建立了土壤酸敏感性分級標準,進行了紅壤酸敏感性分級和分區,首次繪制了有關地區土壤酸敏感性分區概圖;采用MAGIC模型,并進行校正對我國紅壤酸化進行預測,揭示紅壤酸度的時空變化規律;并在作物耐鋁快速評估方面取得了重要進展。⑤在土壤污染方面,利用多參數對重金屬的土壤污染進行了綜合評估,建立了綜合污染指數(CPI)值的計算方法,對不同地區的污染狀況進行了評估,繪制了重金屬污染概圖;應用農藥在土壤中的吸附系數(Kd)和半衰期(t1/2)及基質遷移模式,闡明了土壤農藥污染的機理;在重金屬污染對土壤肥力的影響方面的研究結果表明,重金屬污染可降低土壤對鉀的保持能力,促進鉀的淋失;而對氮和磷而言,主要是降低與其催化降解和循環相關的酶的活性。⑥紅壤退化防治方面,提出了區域治理調控對策,“頂林—腰果—谷農—塘魚”等立體種養模式等,并對一些開發模式進行示范和評價。
然而,我國幅員遼闊,自然和社會經濟條件復雜多樣,地區間差異明顯。各類型區在農業和農村發展過程中均不同程度地面臨著各種資源環境退化問題,有些問題是全區共存的,有些則是特定類型區所特有的。過去的工作僅集中于江南紅壤丘陵區,而對其它地區觸及較少。而且,在研究工作中,也往往偏重于單項指標及單個過程的研究。土壤退化綜合評價指標體系的研究基本處于空白,對退化過程的相互作用研究不夠。同時,在合理選擇堿性物質改良劑種類、提高經濟效益以及長期施用改良劑對土壤物理、化學,特別是生物學性質的影響等方面還有許多問題有待進一步研究,對耐酸(鋁)作物品種的選擇研究也亟待加強。此外,對其它土壤退化問題,如集約化農業和鄉鎮企業及礦產開發引起的土壤及水體污染、土壤生物多樣性衰減等問題,尚未開展系統研究。
5土壤退化的研究方向
土壤退化是一個非常綜合和復雜的、具有時間上的動態性和空間上的各異性以及高度非線性特征的過程。土壤退化科學涉及很多研究領域,不僅涉及到土壤學、農學、生態學及環境科學,而且也與社會科學和經濟學及相關方針政策密切相關。然而,迄今為止,國內外的大多數研究工作偏重于對特定區域或特定土壤類型的某些土壤性狀在空間上的變化或退化的評價,而很少涉及不同退化類型在時間序列上的變化。而且,在土壤退化評價方法論及評價指標體系定量化、動態化、綜合性和實用性以及尺度轉換等方面的研究工作大多處于探索階段。
我國土壤退化研究雖然在某些方面取得了一定的、有特色的進展,但整體上還處于起步階段。為此,作者認為,今后我國土壤退化的研究工作應從更廣和更深的層次上系統綜合地開展土壤退化的綜合評價與主要退化類型農業生態系統的重建和恢復研究,并逐步向土地退化或環境退化方向拓展。具體來說,應加強以下幾個方面的研究工作:
(1)土壤與土地退化指標評價體系研究。主要包括用于評價不同土壤及土地退化類型的單項和綜合評價指標、分級標準、閾值和彈性,定量化的和綜合的評價方法與評價模型等;
(2)土壤退化的監測與預警系統研究。主要包括建立土壤退化監測研究網絡,對重點區域和國家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的類型、范圍及退化程度進行監測和評價,并進行分類區劃,為退化土地整治提供依據;
(3)土壤與土地退化過程、機理及影響因素研究。重點研究幾種主要退化形式(如土壤侵蝕、土壤肥力衰減、土壤酸化、土壤污染及土壤鹽漬化等)的發生條件、過程、影響因子(包括自然的和社會經濟的)及其相互作用機理;
(4)土壤與土地退化動態監測與動態數據庫及其管理信息系統的研究。主要包括土壤退化監測網點或基準點(Benchmarksites)的選建、3S(GIS、GPS、RS)技術和信息網絡及尺度轉換等現代技術和手段的應用與發展、土壤退化屬性數據庫和GIS圖件及其動態更新、土壤退化趨向的模擬預測與預警等方面的工作;
(5)土壤退化與全球變化關系研究。主要包括土壤退化與水體富營養化、地下水污染、溫室氣體釋放等;
(6)退化土壤生態系統的恢復與重建研究。主要包括運用生態經濟學原理及專家系統等技術,研究和開發適用于不同土壤退化類型區的、以持續農業為目標的土壤和環境綜
合整治決策支持系統與優化模式,主要退化生態系統類型土壤質量恢復重建的關鍵技術及其集成運用的試驗示范研究等方面的工作,為土壤退化防治提供決策咨詢和示范樣板;
(7)加強土壤退化對生產力的影響及其經濟分析研究,協助政府制定有利于持續土地利用,防治土壤退化的政策。
參考文獻
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RLal,WHBlum,CValentine,etal.Methodsfor
AssessmentofSoilDegradation[C].USA:CRCPress
LLC,1998,17~30.2趙其國,孫波,張桃林.土壤質量與持續環境I.土壤質量的定義及評價方法[J].土壤,1997,(3):113~120.3GLASOD.Globalassessmentofsoildegradation[Z].Worldmaps.Wageningen(Netherlands):ISRICandPUNE,1990.4OldemanLR,Engelen,VWPVan,etal.Theextent
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Mapofthestatusofhumaninducedsoildegradation,Anexplanatory
note.”Wageningen,Netherlands:ISRIC.1990.5OldemanLR,HakkelingRTA,SombroekWG.Worldmapofthestatusofhuman-inducedsoil
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degradation[A].In:DJGreenland,ISzabolcs.SoilResilienceandSustainableLandUse[C].CABInternational,Wallingford,UK,1994,99~118.7中國農業年鑒編輯委員會.中國農業年鑒[Z].北京:中國農業出版社,1997.8張桃林.中國紅壤退化機制與防治[M].北京:中國農業出版社,1999.9紅黃壤地區農業持續發展戰略研究專題協作組.紅黃壤地區農業持續發展研究(第一集)[C].北京:中國農業科技出版社,1993.10魯如坤.土壤—植物營養學[M].北京:化學工業出版社,1998.11孫波,張桃林,趙其國.我國東南丘陵區土壤肥力的綜合評價[J].土壤學報,1995,32(4):362~369.12CAnecksamphant,CCharoenchamratcheep,T
Vearasilp,etal.ConferenceReportof2nd
InternationalConferenceonLandDegradation[R].Bangkok:DLD,1999.15~33.13趙其國,張桃林,魯如坤,等.我國東部紅壤地區土壤退化的時空變化、機理及調控對策的研究[R].南京:中國科學院南京土壤研究所,2000.
第三篇:生物醫學材料研究進展論文
生物醫學材料的研究進展
生工092班 范秋蘋 090302219 生物醫學材料是生物醫學工程學的四大支柱之一。就學科研究的內容而言,涉及到化學、物理學、高分子化學、高分子物理學、無機材料學、金屬材料學、生物化學、生物物理學、生理學、解剖學、病理學、基礎與臨床醫學、藥物學、藥劑學等多門學科。為了達到滿意的臨床效果,還涉及到許多新的工程學和管理學的問題。生物醫學材料在醫學上的應用為醫學、藥學、生物學等學科的發展提供了豐富的物質基礎,反過來這些學科的進步也不斷地推動生物醫學材料的進步發展。生物醫學材料學正是多門學科的共同協作、互相借鑒、互相滲透、突破舊有學科的狹小范圍而開創的一門新學科。這門學科作為材料科學的一個重要分枝,對于探索人類生命的奧秘、促進人類的文明發展,對于保障人類的腱康與長壽,必將作出重大的貢獻。更可喜的是,隨著生物醫學材料的發展將誕生一系列嶄新的高科技產品,一個新興的產業——生物醫學材料與制品業正在形成和發展之中,它在整個國民經濟中的作用和地位必將隨著時間的推移,受到世人的矚目和重視。
生物醫學材料:用于與生命系統接觸和發生相互作用的,并能對其細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的一類特殊的,而對人體組織、血液不致產生不良影響的材料。
生物醫學材料取得實質性進展開始于20世紀20年代
不銹鋼:
1926 含18%鉻和8%鎳,首先應用于骨科治療,隨后應用于口腔科; 1934 研制出高鉻低鎳單相組織的AISI302和304,在體內生理環境下的耐腐蝕性顯著提高;
1952 開發出耐蝕性更好的AISI316不銹鋼,逐漸取代AISI302;
20世紀60年代 為解決不銹鋼晶間腐蝕問題,研制出超低碳不銹鋼AISI316L和317L;
鈷鎳合金:鑄造鈷鎳合金首先在口腔中得到應用; 20世紀30年代末 應用于制作接骨板、骨釘等內固定器械; 50年代 成功制成人工髖關節;
60年代 研制出鍛造鈷鉻鎢鎳合金和鍛造鈷鉻鉬合金,提高力學性能,并應用于臨床;
70年代 研制出鍛造鈷鉻鉬鎢鐵合金和具有多相組織的MP35N鈷鉻鉬鎳合金,改善鈷基合金抗疲勞性能,應用于臨床;
鈦、金屬鈦:具有優異的耐蝕性、生物相容性、密度低; 20世紀40年代 制作外科植入體; 50年代 用純鈦制作接骨板和骨釘;
70年代 Ti6A14V合金(強度比純鈦高,耐蝕性和密度與之相似)、TiSAl2.5Sn合金和鈦鉬鋅錫等合金獲得應用從而使鈦和鈦合金成為繼不銹鋼和鈷基合金之后的又一類重要醫用金屬材料;
70年代后 NiTi系為代表的形狀記憶合金逐漸在骨科和口腔科得到應用,并成為醫用金屬材料的重要組成部分。
生物陶瓷 : 從20世紀60年代初開始應用于生物材料,例如:
多晶氧化鋁陶瓷;低溫各向同性碳;生物玻璃;羥基磷灰石(生物活性陶瓷);生物陶瓷復合材料; 引入活體細胞或生長因子的生物陶瓷構架等。生物醫用高分子 : 始于20世紀50年代有機硅聚物的發展,例如: 有機硅聚合物;聚甲基丙烯酸甲脂(骨水泥);
生物醫用高分子材料的發展,制作了人工心瓣膜、人工血管、人工骨、手術縫合線等。
20世紀90年代后,借助于生物技術和基因工程的發展,由無生物存活性材料擴展到具有生物學功能的材料領域,其基本特征是具有促進細胞分化、增殖、誘導組織再生、參與生命活動等功能。
生物醫用材料是研制人工器官及一些重要醫療技術的物質基礎,綜觀人工器官及醫療裝置的發展史,每一種新型生物材料的發現都引起了人工器官及醫療技術的飛躍。生物惰性醫用硅橡膠:人工耳、人工鼻、人工頜骨等;血液相容性較好的各向同性碳被復材料:碟片式機械心臟瓣膜;血液親和性及物理機械性能較好的聚氨酯嵌段共聚物:促使人工心臟向臨床應用跨越;可形成假生物內膜的編織滌綸管:人工血管向實用化飛躍。
醫用材料品種繁多,尤其是臨床使用的要求多種多樣,因此無論對于系統地研究醫用材料的制備,還是對于開發已有醫用材料的新應用,或是為了對醫用材料進行安全性評價及質量管理,都涉及到對生物醫學材料的分類問題。
按材料的屬性分類,可以分為以下幾大類:
生物醫用金屬材料:
包括不銹鋼、鈷基合金,鈦及合金等,廣泛應用于人工假體、人工關節、醫療器械等 ;
生物醫用無機材料:
主要是生物陶瓷:分為惰性生物陶瓷,如氧化鋁生物陶瓷;表面生物活性陶瓷,如磷酸鈣基生物陶瓷;可降解生物陶瓷,如β-磷酸三鈣陶瓷等;
生物醫用高分子材料: 天然的如多糖類、蛋白類合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等,用于人體器官、組織、關節、藥物載體等 ;
生物醫用復合材料: 不同種材料的混合或結合,克服單一材料的缺點,獲得性能更優的材料;
按材料功能分類,可以分為以下幾類:
硬組織相容性材料: 主要用于生物機體的關節、牙齒及其他骨組織; 軟組織相容性材料: 主要用于人工皮膚、人工氣管、人工食道等; 血液相容性材料 :
主要用于人工血管、人工心臟、血漿分離膜、血液灌流用吸附劑、細胞培養基材等 ;
生物降解材料: 主要用于吸收型縫合線、藥物載體、愈合材料、粘合劑以及組織缺損用修復材料
按材料來源分類,可以分為下列幾類:
自體組織:如人體聽骨、血管等替代組織
同種異體器官及組織:如不同人體之間的器官移植 異種器官及組織:如動物骨、腎替換人體器官 天然生物材料: 如動物骨膠原、甲殼素、珊瑚等 人工合成材料: 如各種人工合成的新型材料
按材料使用部位分類:
硬組織材料: 骨、牙齒用材料
軟組織材料: 軟骨、臟器用材料 心血管材料: 心血管及導管材料 血液代用材料 :人工紅血球、血漿等
分離、過濾、透析膜材料: 血液凈化、腎透析以及人工肺氣體透過材料 目前被詳細研究過的生物醫用材料已超過1000種,被廣泛應用的有90多種材料,1800多種制品。西方國家每年耗用生物醫用材料量以10~15%速度增長,我國生物醫用材料研究起步晚(20世紀50年代),目前我國醫用生物材料研究現狀:我國生物材料和制品所占世界市場份額不足1.5%;產品技術水平處于初級階段,且產品單一;同類產品與國外產品比,基本上屬于仿制,自主知識產權較少;生物醫用材料與制品70-80%要依靠進口;產業處于起步階段。
但是,由于生物醫學材料以其獨有的醫學應用特性推動了一個新產業的發展,成為經濟的新的增長點。通過對生物材料特性的分析,把握生物醫學材料產業的現狀和動態,有助于制定相關的措施形成我國生物醫學材料產業的核心競爭力。
第四篇:環境保護與可持續發展論文
環境保護與可持續發展論文
不知不覺,就上完了這為期十周的環境保護與可持續發展這門課。對于環境保護與可持續發展這門課程的學習,使我對于我或者我們每一個人對環境,對地球所必須要履行的義務有了一個更深層次的了解。
可持續發展是指既滿足現代人的需求以不損害后代人滿足需求的能力。換句話說,就是指經濟、社會、資源和環境保護協調發展,它們是一個密不可分的系統,既要 達到發展經濟的目的,又要保護好人類賴以生存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等自然資源和環境,使子孫后代能夠永續發展和安居樂業。可持續發展與環境保護既有聯系,又不等同。環境保護是可持續發展的重要方面。可持續發展的核心是發展,但要求在嚴格控 制人口、提高人口素質和保護環境、資源永續利用的前提下進行經濟和社會的發展。
而當今世界還是有著一小部分人并沒有環境保護與可持續發展的意識,所以當下生活,我們仍需努力。
因為這節選修課播放過許多的相關影片,所以比較開闊了我的眼界與感知。就拿之前看過的《地球停轉之日》來說吧,該影片講述的是一個從銀河系某個星球出發的飛碟向地球無限靠近,最后選擇在美國紐約著陸。面對這樣一個看似不友好的天外來客,美國警方給出了強烈的回應和攻擊。其實來自外星球的智慧生命克拉圖踏上地球并非有入侵的妄念,而是帶著警示來告知人類--如果再有“挑釁”之舉,踐踏和平,地球將慘遭滅亡。隨他一同到地球“造訪 ”的還有一個具有超級強悍的機器人戈特,他具有的超級能量能將人類輕易毀滅。
著陸后,這兩個天外來客被警方帶到了一個地方進行盤問,警方不友好的行為使得克拉圖最終自己從這里逃走。通過與人類的交流和溝通,克拉圖開始學習
關于地球和人類的諸多知識,也讓他對這個人類棲居之地有了了解。一個偶然的機會,克拉圖遇到了女主和她的兒子,并在這母子倆的帶領下開始了他的紐約之旅。當母子倆開始對克拉圖產生懷疑時,克拉圖直言不諱地告訴了自己和機器人此行的目的。原來戈特是銀河系執法小組的成員,他們以捍衛宇宙和平為己任。他們認為人類對宇宙的和平危機越來越深重,因此有必要對地球進行摧毀。但是最后隨著女主帶著克拉圖見識到了人類好的另一面時,它最終也選擇了再給人類一次機會。這部影片告訴我們不要讓別人來告訴我們要保護環境,否則一切都將會太晚了。
之前有節課學習了人口的因素,我們都知道地球上的資源是有限的,且隨著全球人口的不斷增長,必然要大量開發和利用土地、森林、草原、水資源、能源利礦產等各種資源,從而對地球上的環境資源產生巨大的影響。地球環境是人類賴以生存的場所。地球上究竟能容納多少人口,是全人類共同關心的重大問題。眾所周知,地球上的陸地是有限的,其能提供給人類的生物生產量也應是有限的,因此,地球環境對人口的承載能力不可能是無限的,地球有著他一定的承載力,一旦超過了這個限度,后果難以設想。無論以全球范圍,還是以我國的實際情況來看,人類文明都發展到了保護生態環境階段。確保人與自然的和諧,是經濟能夠得到進一步發展的前提,也是人類文明得以延續的保證。要實現保護環境與可持續發展的目標。我們需要做的事情非常多,我們要調整好人與自然的關系,當代人與后代人的關系,以及當代人之間關系。要真正解決環境問題,首先必須改變當前人類的發展模式和道路。所幸國家的人口問題目前已經得到了比較好的控制,所以人口平均的素質也有待提高。
著時間的推移,經濟蓬勃發展,科技日益發達,而緊接著出現的種種問題,使人們開始意識到經濟的發展是以犧牲環境為代價的,然而,這個代價我們卻無法承擔,如何進形有效的資源利用;如何在發展經濟的同時又不破壞環境,如何為子孫后代造福而非害。成為了當今世界面臨的首要挑戰,保護環境,走可持續發展的道路是我們每個人肩上擔著的責任。環境與我們每個人息息相關,通過這門課的學習,我們不僅要建立環境保護的意識,更應將其落實到實踐中去,從小事做起,保護環境,節約資源,不但要以身作則,也應督促身邊的人共同行動起來,相信,地球的明天會越來越美好,一個和諧地球指日可待。
第五篇:新能源與環境保護論文
題目:新能源與環境保護
學生姓名: 朱健 專業班級: 14能動2 學 號:201414680226 學 院: 冶金與能源學院
新能源的與環境保護
朱健
(華北理工大學,唐山,063200)
摘 要
中國的能源發展面臨資源,環境,經濟和社會等諸多問題,形勢不容樂觀,面對人均能源資源減少,資源分布不均,環境污染嚴重,經濟對能源依賴程度高的現實國情,要實現以較少的能源消費增長滿足較高的經濟增長需求,從根本上需要依靠能源生產和使用技術的提高,提升能源效率,降低能源成本,建立節約型能源,清潔型能源,鼓勵新能源,提高環保水平,新能源的發展能有效的改善環境,是環境保護中必不可少的一部分。
關鍵詞:新能源;環境保護
1中國能源與環境現狀
改革開放30 年來,能源在滿足經濟社會持續較快發展的同時,清潔化發展也取得了巨大成就。到2020年非化石能源占一次能源消費比重提高到15%,而“十二五”時期,我國非化石能源占一次能源消費比重從2010年的8.6%提高到2015年的12%。
能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎,環境則與人類社會生存和發展的質量密切相關。能源是環境的核心問題,而能源利用是引起環境變化的主要原因。可以說任何一種能源的開發利用都會對環境產生影響,其中又以化石能源為代表的非清潔能源最為嚴重。我們可以認為全球生態環境惡化的直接原因就是人類活動。
隨著能源消費量的不斷增加,全球能源消費結構也在經歷不斷變革。我國 2016 年全年能源消費總量 43.6 億噸標準煤,比 2015 年增長 1.4%。煤炭消費量下降 4.7%,原油消費量增長 5.5%,天然氣消費量增長 8%,電力消費量增長 5%。煤炭消費量占能源消費總量的 62%,比 2015 年下降 2 個百分點 ;水電、風電、核電、天然氣等清潔能源消費量占能源消費總量的 19.7%,上升 1.7 個百分點。自1990年以來,我國消耗了 全球50%以上的新增能源、70%以上的新增煤炭
以及 40%的新增石油。龐大的能源消費需求導致了能源供 應的全面緊張,能源安全問題日益突出。因此,我國因為能源消費而導致的環境惡化問題 更加嚴重。
這主要體現在大氣污染與溫室氣體排放兩方面。我國大氣污染狀況十分嚴重,主要呈現為煤煙型污染特征。城市大氣環境中總懸浮顆粒物濃度普遍 超標; 二氧化硫污染保持在較高水平; 機動車尾氣污 染物排放總量迅速增加; 氮氧化物污染呈加重趨勢; 全國形成華中、西南、華東、華南多個酸雨區,以華 中酸雨區為重。我國能源消費的溫室氣體排放強度比 世界平均水平高出30%以上。這主要是由于單位熱量 燃煤引起的溫室氣體(CO2)排放比石油、天然氣分 別高出36%和61%,更遠遠高于低碳或無碳的新能源 與可再生能源的溫室氣體排放。
2新能源的種類
新能源主要包括了太陽能、風能、生物質能、地熱能、水能等可再生能源和核能。也可以說,新能源包括各種可再生能源和核能。同時新能源相對于傳統能源,新能源普遍具有污染少、儲量大的特點,對于解決當今世界嚴重的環境污染問題和資源枯竭問題具有重要意義。
太陽能清潔環保,無任何污染,利用價值高,太陽能更沒有能源短缺這一說法,其種種優點決定了其在能源更替中的不可取代的地位。目前利用太陽能的方法主要有:太陽能電池,通過光電轉換把太陽光中包含的能量轉化為電能;太陽能熱水器,利用太陽光的熱量加熱水,并利用熱水發電等。現在還有很多公司已經開始著手利用太陽能來研發產品,比如太陽能烤箱、太陽灶反光膜等。
核能目前也有利用,但是存在好多問題,比如:資源利用率低,反應后產生的核廢料成為危害生物圈的潛在因素,其最終處理技術尚未完全解決,反應堆的安全問題尚需不斷監控及改進,核不擴散要求的約束,核電建設投資費用仍然比常規能源發電高,投資風險較大等,所以還要有待考慮。
風能是太陽輻射下流動所形成的。風能與其他能源相比,具有明顯的優勢,它蘊藏量大,是水能的10倍,分布廣泛,永不枯竭,對交通不便、遠離主干電網的島嶼及邊遠地區尤為重要。目前風能最常見的利用形式為風力發電。風力發電目前有兩種思路,水平軸風機和垂直軸風機。水平軸風機目前應用廣泛,為風力發電的主流機型。
生物質能來源于生物質,也是太陽能以化學能形式貯存于生物中的一種能量形式,它直接或間接地來源于植物的光合作用。生物質能是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉化成常規的固態、液態或氣態的燃料。地球上的生物質能資源較為豐富,而且是一種無害的能源。地球每年經光合作用產生的物質有1730億噸,其中蘊含的能量相當于全世界能源消耗總量的10-20倍,但目前的利用率不到3%。
地熱能是地球內部熱源可來自重力分異、潮汐摩擦、化學反應和放射性元素衰變釋放的能量等。放射性熱能是地球主要熱源我國地熱資源豐富,分布廣泛,利用技術有待提高。
水能在我國早已得到大規模的使用,主要用途是發電。較早期的有小浪底水電站,劉家峽水電站等;規模較大的如三峽水電站等,這些水電站為我國的經濟
建設提供能源保障作出了巨大貢獻。水電是目前可再生能源中技術最為成熟,可以大規模開發的能源。世界上大約20%的電力來自可再生的水電,而其他類型的可再生能源發電總和還不到1%。水力發電是借助水能資源,然后采取相關的措施對其進行利用,轉化為電能的一種新興方式,這一種發電方式具有無污染、可再生、成本低以及運行的穩定性、可靠性、安全性的優勢。不過,隨著水電事業的不斷發展,現有水電在建資源存量不斷減少,前期規劃項目因受到審批程序復雜、移民難度加大、環境影響、社會關切以及水電站單位電度投資不斷提高等因素影響,推進速度較緩,這些都是我國水電業急需解決的問題。中國新能源的利用措施
中國政府歷來高度重視清潔能源的發展,把節能和環保作為國家的基本國策。爭取到2020年,非化石能源占一次能源消費比重達到15%左右。為實現這一戰略目標,今后一段時間中國清潔能源發展將著力做好以下幾方面的工作。
(1)統籌做好相關規劃。統籌謀劃新能源和可再生能源的開發、化石能源的清潔高效利用、以及智能電網的研發、新能源汽車供能設施等方面的科技創新和產業發展。
(2)大力發展可再生電力。抓緊研究解決大型風電廠并網技術和運行管理問題,努力創造條件推動甘肅、內蒙古、江蘇沿海等大型風電基地建設。加快發展海上風電,培育風電產業新的增長極。爭取在2020年,風電裝機容量突破1億kW,加快推進甘肅敦煌10 MW光伏電站示范工程,在此基礎上,采取規劃引導和電價扶植政策,推動太陽能發電產業化進程。盡快培育和擴大國內光伏產品市場。
(3)有序開展核電建設。盡快出臺新修訂的核電發展規劃,引導核電有序建設。核電項目前期工作和開工建設都要嚴格按照國家規劃有序推進。
(4)積極推進水電開發。切實轉變觀念,先移民再工程。把水電開發與當地居民致富有機的結合起來。重視水電開發中的環保工作,流域開發規劃要充分論證生態承載能力,把水電開發與生態保護和治理有機的結合起來。
(5)進一步提高火電高效清潔化水平。實踐證明,調整電力結構是行之有效的措施。要繼續深入開展這項工作,使上大壓小成為火電節能減排的重要途徑。同時要積極發展熱電聯產,提高綜合能源效率。優先支持北方大中型城市建設30萬kW熱電機組,提高城市居民生活水平,改善城市大氣環境。新能源利用對環境保護的意義
發展清潔能源,走低碳化經濟發展道路,正在成為國際共識和潮流。中國將繼續秉承節約有限、立足國內、多元發展、保護環境、加強國際互利合作的
能源發展方針,在新能源領域,與世界各國開展廣泛的交流與合作,攜手應對資源和環境等挑戰,促進人類文明和可持續發展。
參考文獻
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