书城教材教辅中学理科课程资源-感受化学生活
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第23章 环境与化学(6)

家庭厨余、饭店和宾馆的洲脚(合称为餐厨垃圾)具有量大、含水率高、易于腐败发臭等特点,如不进行妥善处理和处置,不仅影响市容环境和市民牛活,而且成为害虫及病菌生存的“载体”(饭店、宾馆其食客来源十分复杂)滋牛的“温床”,加速传染病的扩散。应用泔脚饲养牲斋,会导致“垃圾猪”、“潲水油”流入社会,危害人体健康,并可能引发人畜共患疾病(如“疯牛病”及“非典”等)。但餐厨垃圾富含碳、氮、磷、钾、钙及各种微量元素,是生产有机肥的良好原料。据报道,卜海市近3万家餐饮企业每家每天产生30千克~400千克的泔脚,144家星级饭店每家的卅脚产量也约在300千克左右。另外,各种企事业单位(包括大争院校)的食堂足泔脚制造的“大户”。因此,上海市每天产牛泔脚总量至少在1300吨以上,约占上海每天城市生活垃圾量的10%左右。如果都能通过堆肥转化成有用肥料,将在上海城市绿化和生态农业事业巾具有很好的用武之地,其资源效益、环境效益、生态效益、经济效益都很显著。因此,为了防止这些有机垃圾对环境的污染,为了保障人类健康,在社会主义市场机制运作下,对它们应根据“统一管理,市场运作,单独处置,资源化利用,源头减量”的原则进行管理,堆肥是实现这一目标的有效途径之一。

那么,餐厨垃圾怎样神奇地变为人见人爱的有机肥料的呢?下面就向大家谈谈个中的科学道理。

简单地说,堆肥就是将有机垃圾堆制成肥料的过程。按照堆制方法,堆肥可以分为简易堆肥和机械化堆肥、静态堆肥和动态堆肥、好氧堆肥和厌氧堆肥等许多不同的类型。我国农村传统上将生活垃圾、粪便及农田秸秆等混合起来采用厌氧发酵方法进行堆制,其堆肥周期长达4~6个月,有机物分解缓慢,堆场占地面积大,而且蚊蝇滋生。现代堆肥大多采用好氧方法,具有有机物分解彻底、堆制周期短、臭味小等优点,适合于机械化操作。

餐厨垃圾的机械化好氧堆肥是在人工控制条件下利用专门的机械、设备,通过生物化学反应(丰要是微生物的分解、转化作用)使之成为具有良好稳定性的腐熟上状肥料的过程。

存堆肥装置巾,餐厨垃圾是分阶段转化为肥料的。在每一阶段中参与堆肥的微生物种类也各有不同。在堆肥初期,中温微牛物(最适生长温度为25℃~45℃十分活跃,它们担负着餐厨垃圾中有机物分解的咂任,并释放出大量热量,使得堆温迅速上升到60℃~70℃。接下来堆肥进入高温阶段,这时中温微生物的生长、繁殖受到抑制甚至死亡,由高温微生物(嗜热细菌和高温放线菌等)取而代之。在高温蚧段,一些较难分解的有机物(如纤维素、木质素等)将逐渐被分解成腐殖质,垃圾中寄生虫卵、病原微生物和杂草种子电被杀死或灭活,堆肥产品的性质也越来越稳定。最后,随着垃圾中有机物分解基本完成,堆温开始下降,中温微生物义开始活跃起来,并由它们最终完成堆肥产品的腐熟。

如上所述,微牛物是堆肥的功能主体。因此,堆肥过程就是要从堆肥机械、设备的选择及其运行控制等方面为发挥微生物的最大作用服务创造最佳条件。那么,这些微生物是从哪里来的呢?简甲地说,有两个来源:餐厨垃圾奉身和人为投加。餐厨垃圾含有数量众多、各种各样的微生物,在堆肥过程中,只要提供合适的条件,这些“土著生物”就会获得快速牛长、繁殖,并在有机物分解、转化中发挥重要作用。研究和实践结果均表明,向堆肥系统中投加一定量的特殊微牛物往往能够获得更快的堆肥速度、更好的堆肥效果。这些特殊微牛物是科学家在实验室研究、筛选出来的“精兵强将”,有细菌,有真菌,也有放线菌,或者是它们的棍合群体。在市售产品中,这些特殊微生物都有一个共同的名字:菌剂,有液体的,也有固体粉末状的。但无论是哪种品牌、类犁的菌剂,实际应用中都应注意其生态环境的安全性,而对通过基因操纵于段研制的“工程菌”的应用则理要小心、谨慎。

怎样优化选择堆肥设备、提供最佳的堆肥条件同样足垃圾堆肥过程中极其重要的工作内容。堆肥设备的类型繁多,小型柜式堆肥机、大型立式发酵仓、卧式堆肥滚筒等都是应用较多、效果良好的堆肥设备。堆肥条件主要是指:垃圾性状(含水率、粒度、空隙率、碳/氮比)、堆制温度、空气(氧气)流最和含量、搅拌或混合强度等。

餐厨垃圾生物处理与堆肥资源利用正处于快速发展时期。在日本小型餐厨垃圾处理机已经成为许多居民的大件“家用电器”,中小型生化处理机和大型垃圾堆肥站也在我国许多中心城市大量推广应用。如上海市对餐厨垃圾实施全过程监督管理,包括对餐厨垃圾产生单位实施餐厨垃圾发生量申报制度,对餐厨垃圾收运、处置单位实施备案登记制度,对餐厨垃圾处理设备生产厂家实施设备使用管理,对用于餐厨垃圾处置的微生物蔺剂强制实施安全性检测等等。据悉,今年广州市将对机关、团体、学校、酒店、餐馆等单位的餐厨垃圾实行统一收运、集中处理,并计划投资人民币2亿元,在2007年建成全国最大、日处理10000吨的餐厨垃圾资源化处理厂。

西电东送

在中学的地理课本上,我们知道了中国是个地大物博、能源丰富的国家,煤炭的探明储量居世界第三位;石油居第六位;天然气居第六位;水力资源居世界第一位,我们一度引以自豪。但随着年龄的增长和知识面的扩大,我们又了解到,中国的另一必须面对的国情:人口众多,能源分布很不均匀,煤炭资源60%以上在华北,水力资源70%以上在西南;而工业和人口集中(占全国人口36.5%)的东南八省一市能源匮乏,煤炭仅占2%,水力占10%。所以我国每年用于对这些常规能源的运输花费不计其数,我们的铁路、公路和水路运输的压力也随着南方城市的高度发展而不堪重负。

“西电东送”正是为适应中同今天的经济、社会的高速发展而提出的。

“西电东送”是国家灾施西部大开发战略作出的重大决策和标志性工程,也是西部大开发的骨干工程。“西电东送”捐开发贵州、云南、广西、四川、内蒙占、山西、陕西等西部省Ⅸ的电力资源,将其输送到电力紧缺的广东、上海、江苏、浙江和京、津、唐地区“西电东送”将形成三大通道:一是南部通道,将贵州乌江、云南澜沧江和桂、滇、黔三省区交界处的南盘江、北盘江、红水河的水电资源以及黔、滇两省坑口火电厂的电能开发出来送往广东;一是中部通道,将三峡和会沙江干支流水电送往华东地区;三是北部通道,将黄河上游水电和山西、内蒙古坑口火电送往京津唐地区。该项工程将把西部丰富的资源优势转化为经济优势,充分利用西部地区得天独厚的自然资源,获得西部人开发所急需的启动资金;为东部地区提供清洁、优质、可靠、廉价的电力,促进东部区经济发展。

当然,今天我们在这里提到“西电东送”,仅仅关注它的经济、社会意义是不够的,我们同时也应该认识到,随着这项工程的开始,与它紧密相连的环境问题也是不可忽略的。

目前,我国温室气体排放总量为世界第二位,仪次于美国,受到国际舆论的压力。我国现在电力组成中火电占80%,水电占19%,全国火力发电用煤占全国总用煤量的1/3,排放的SO2每年达520万吨,是全国的大头。我国的水电开发程度目前约为10%~1 8%(前者按电量算、后者按装机算),远低于世界平均22%的水平。

“西电东送”不仅可以有效缓解其他能源开采、使用带来的经济和社会压力以及环境污染问题,而且充分利用了我国水力资源丰富的特点。

但我们知道,要利用水力资源,必须建造水库。而到目前为止,世界上没有一座水库的建造不须付出巨大的环境代价。为使“西电东送”成功进行,必须在水力资源丰富的地区建造大量的水库。这必然会对当地的生态环境造成一定的影响,原有的生态平衡被破坏,大量的野生动植物死亡,同时钉螺等大量繁殖会促使地区性疾病的蔓延。水库的建造还可能会引起地面沉降,地表活动频繁,甚至诱发地震。这绝对不是耸人听闻。历史上的很多水库的建造都可以作证。意火利的法恩特坝建造以后,当地时有小地震出现,最后于1963年坍塌,造成两千多人丧生。

再者,这些提供水电的地区中很多是中国古代政治和经济高度发达的地区,有着无数的古迹和文物,其中的大多数还未发现,随着水库的建立,这些占代的文明也将永远的被淹没到水中,这是文化和经济的一大损失。

总之,水库和水电站的建造确实存在很多不利的因素。但人类总是善于从与大自然的斗争中,不断的总结经验的,相信对水力资源的利用会更加科学、安全。

西气东输

“西气东输”源自我国新疆,其目的地是富甲天下的长江三角洲地区。而从资源地区分布看,我国东部是资源相对贫乏地区。这个地区的能源85%以上靠从外地调入。一项调查显示,未来10年这里对天然气的需求将由今年的20多亿立方米增长到2010年的200多亿立方米,十倍之巨!这正是我国天然气工业发展巨大的市场空间。新疆拥有丰富的油气资源,被称为我国油气资源的战略供应区。“西气东输”这条横贯中国腹地、全长4000千米的能源大动脉,西起新疆巴音郭楞蒙占自治州的轮南,经甘肃、宁夏进入陕西,在陕西的靖边与长庆气田连接,再穿越黄河经山西、河南、安徽、江苏、浙江,东抵上海,把塔里木盆地储量丰富的天然气源源不断地送抵我国经济最发达的东南沿海地区。朱镕基总理称其为“拉开了西部大开发的序幕”。

当然,有人也会提出这样的问题,为什么一定要用天然气,煤不也可以缓解能源缺乏的问题吗?中部蕴藏丰富的煤炭资源岂不更近?这就涉及到清洁能源的问题了。天然气素有清洁能源的美称。东部由于长期以来的工农业发展,当地脆弱生态环境已不堪煤炭的高排放、高污染。如果将煤炭和天然气在相同能耗下排放污染物量进行对比,两者排放灰粉的比例为148∶1,排放二氧化硫比为700∶1,排放氮氧化合物比为29∶1。按照“西气东输”工程投入使用后每年沿线下载20亿立方米,供长江三角洲地区100亿立方米的规划,这1 20亿市方米的天然气,即意味着可替代900万吨标准煤,减少排放烟尘27万吨。

如前所述,清洁能源有很多种,相对于其他的清洁能源如核能、风能、太阳能而言,天然气是产生污染少且更容易利用的能源。所以“西气东输”不仅可以满足我国东部地区的经济发展需要,也有利于西部的经济发展。我们曾经说过环境的保护并不与经济落后挂钩。相反,经济的发展会促进人们环境保护素质的提高。

万事万物的发展都有两面性,有有利的一面,也有不利的一面。如同特大型工程建设那样,“西气东输”也会带来一定的负面影响。“西气东输”由西向东,穿大漠、过太行、越黄河、跨长江,蜿蜒八千里的输气管道的建设,输气的天然气的开采,接受地管道的铺设及接受点的建立等等也必然会带来一些环境的问题。这些问题在“西气东输”这项工程提议的开始就受到环境科学家的密切关注。

因为这次的工程横穿不同的生态类型区,涉及地域广,有时环境问题会比较突出。例如,“西气东输”要经过罗布泊地区,而这里生活着国家一级保护动物——野骆驼,它们目前仅分布在蒙古国西部的阿塔山和我国西北一带,其数量比大熊猫还要少,目前只剩下不到900只。如果在“西气东输”建设过程中不注意加以保护,则它们很有可能从地球上永远消失。“西气东输”要挖土并铺设几千千米长的管道,这就出现了回埋后的土壤是否适合草类生长的问题,直接或间接地对野骆驼等珍稀动物生存、繁殖造成影响。“西气东输”工程建设中和结束以后,都需要根据沿线区域生态敏感区的特点与保护需求,实施生态恢复与重建。

另外,大家想一想“西气东输”是要给沿线的10个省、市、自治区输气,每年的输气量高达100多亿立方米,那么这样火规模的开采天然气,会不会对西部当地的环境造成影响呢?答案是肯定的。天然气的开采和其他矿藏的开采一样都会引起地表下陷、地下水污染等诸多环境问题。山西省曾因为煤矿的过度、无序开采,导致环境污染和地表结构的破坏都是十分严重。据统计,截止到2002年,全省河流地表水处于高污染水平,各河流以城市段污染为重,主要污染物为化学需氧量、氨氮、挥发酚和柏油类。在全省监测的26条河流的103个断面中,达水质标准Ⅲ类的断面有11个;Ⅲ类~V类水质标准的断面有20个;劣于V类水质标准的断面达72个。