农业废弃物在非耕地设施中的利用现状及应用前景

第一篇：农业废弃物在非耕地设施中的利用现状及应用前景

农业废弃物在非耕地设施中的利用现状及应用前景

农业废弃物，是指人们在进行农业生产实践过程中所废弃的有机物质的总称。根据来源不同可将农业废弃物分为植物类废弃物（主要指废弃作物秸秆、枯叶残枝、果实废弃壳等）、动物类废弃物（即人类在组织牧、渔业生产实践过程中没法实现经济产值的残余物）、加工类废弃物（即在渔牧林农业加工过程中不能实现经济价值的部分）、生活垃圾类（其中包括人类的粪便与尿液）。一般认为农业废弃物主要是禽畜粪便与农作物秸秆。

农业废弃物利用存在的问题

据不完全统计，我国每年产生农业废弃物为：各种农作物秸秆多达6 亿吨（其中玉米1.2 亿吨、水稻1.7 亿吨、小麦1.1 亿吨），玉米芯每年产出约0.1 亿吨，稻壳每年产出约0.44 亿吨，畜禽粪便每年产出约20.1 亿吨，蔬菜类废弃物1 亿吨，日常生活垃圾2.5 亿吨，农产品加工中产生的废弃物及下脚料1.5 亿吨，林业生产中的废弃物0.5 亿吨，其他类有机废弃物0.5 亿吨。长期以来，在广大的农村作物秸秆主要有4 种去向：提供生活必须的热能、为畜禽提供饲料、作物秸秆还田、废弃（约占总量的35%）。种植业方面，随着我国农村经济的不断发展和人民生活方式的转变，电、煤炭、液化气等清洁、新型能源逐渐取代了炊事用秸秆，煤炭取代了取暖用秸秆，化肥的使用使得农家肥逐渐失去了肥料的主体地位，这些变化都使得秸秆的废弃量达到了空前，约占总量的65%左右。因而大量农作物秸秆被堆弃在房前屋后、沟渠边、村道旁，每至秋收过后，随处可见焚烧秸秆的情况，曾多次发生漫天烟雾导致高速公路车辆受阻、机场航班无法正常通航的现象，严重影响正常的交通秩序，给人们出行安全埋下隐患，且污染环境、危害人们的健康，造成诸多社会问题。养殖业方面，随着人们对畜禽肉类的需求量的激增，散户经营方式逐步被规模化养殖所取代，养殖场地大多依城市郊区而建，由此产生的一系列生态环境问题逐渐凸显，如禽畜粪便的肆意堆放，不仅污染周围的空气，而且影响附近水体质量，加之农民用有机肥料替代了传统的禽畜肥，使得对畜禽粪便的利用更难。有关统计表明，二十世纪九十年代末，我国畜禽粪便年产出量已达18 亿吨左右，其总量远超出其它废弃物总量，这些畜禽粪便中被作为肥料的仅占总量的20%，而80%的未采取任何无害化处理措施就进入公共环境，也给水体带来了污染，成为了我国水体富营养化的主要原因。

综上所述，我国农业废弃物的资源化利用程度极低，且造成的资源浪费、环境保护、生态平衡等社会性问题日益突出，严重影响了农业的可持续发展，影响了农村经济的快速发展。

农业废弃物在非耕地设施中的利用现状

目前，无土栽培技术在设施园艺中已被广泛应用，其克服了连作障碍、病虫害少、易于操作、环保且能产出高品质蔬菜。我国无土栽培以基质栽培为主，传统栽培基质以草炭、蛭石为主要原料，其价格昂贵，且草炭为不可再生资源，过量开采会破坏生态环境。因此，利用来源广泛、价格低廉的农业废弃物及本地可利用资源作为栽培基质原料的研究受到了国内外的重视。

随着设施农业可持续发展的需要和非耕地利用的推进，非耕地设施农业中已大量使用以农业废弃物为原料的栽培基质。日光温室基质栽培技术适宜生产的地域广，能够利用腐熟植物秸秆、畜禽粪便等废弃物复配基质代替土壤，被应用到荒滩、沙地、戈壁等一些不适宜进行传统耕作的地区，不仅节约了耕地资源，也为解决粮菜争地矛盾开辟了新的途径。

1990年以后，我国一些农业科研院所将目光投向了本地丰富、廉价、易得的有机资源并展开了相关研究。其中，中国农科院蔬菜花卉研究所采用有机废弃物（锯末、菇渣、玉米芯、玉米秸秆、向日葵秸秆等）作为原料复配有机生态型无土栽培基质来栽培蔬菜，获得了产量与品质双“丰收”；南京农业大学用药渣、稻壳和苇末等材料探索基质的产业化问题，取得了较好的效果；华南农业大学对当地丰富的农业废弃物甘蔗渣资源进行了系统深入的研究开发；新疆农科院海南基地针对蔬菜根系病害问题，利用椰糠作为栽培基质原料，有效解决了甜瓜的土传病害。

从2006年开始，酒泉市肃州区依托中国农科院蔬菜研究所的科技力量和开发形成的日光温室有机生态型无土栽培技术，立足大面积存在的戈壁、石滩、荒漠等非耕地资源开发，提出了“非耕地上建温室，无土栽培增效益”的设施农业发展思路，探索利用戈壁非良性土地不占耕地、规划易行、光照充足、无污染的优势，着力发展非耕地日光温室产业。经过多年的试验研究，成功开发出适合本地气候、地势特点的盐碱、砂石地类型的日光温室新结构和新的种植技术，多年来，不但建成了全国最大的非耕地日光温室有机生态无土栽培示范基地，而且为促进设施蔬菜生产的可持续发展趟出了一条新路子。

至目前，全区有机生态无土栽培蔬菜面积发展到8320 亩（555 公顷），其中非耕地设施蔬菜无土栽培面积达到6800 亩（453 公顷），建成了三个千亩以上非耕地日光温室示范园区，依托千亩园区，成立了10 个非耕地日光温室无公害蔬菜专业合作社，有力拓展了产销一体化的发展道路。2013年全区非耕地日光温室无土栽培蔬菜亩均产量和收入分别达到7708 kg和25652 元，较常规土壤栽培温室增产1238 kg，增收3974 元，增产增收幅度分别达到 13.2%和18.3 %。

依托西北非耕地日光温室产业化示范项目的实施，在非耕地日光温室生产基地，依靠中国农科院蔬菜花卉研究所、规划设计研究所、农业资源与区划研究所、甘肃省农科院、甘肃农业大学、甘肃省经作站、新疆农科院、浙江农业大学等科研院校技术力量，开展了各类研究。设施建造中，充分利用当地气候特点，设计建造了采光更加合理、跨度更大、利用面积更大的非耕地不同结构日光温室，并在前后屋面搭建材料上应用了不锈钢架、竹胶板等新材料，墙体用混凝土填充，延长了温室使用寿命，提高了保温性能。环境调控方面，引进安装了目前较为先进的智能化控制系统，实现了光、温、水、肥等气候因素及卷帘、通风的自动控制。基质料发酵方面，对不同微生物菌剂在牛粪、秸秆堆体温度及体积变化方面进行了科学测定，筛选出了适宜的发酵菌剂，为基质料发酵提供了理论依据。围绕基质料配方筛选，以当地生产原料（玉米秸秆、牛粪、河砂、菌渣）为主，引进蛭石、草炭等原料，复配12 个基质配方，筛选出适合当地蔬菜生产的基质配方5 个；引进6类94 个蔬菜品种，开展非耕地亚逆境设施栽培的蔬菜品种引进筛选研究，筛选出适宜不同生态区域、不同非耕地类型的蔬菜品种16 个。分别在番茄、辣椒、茄子、黄瓜等蔬菜上，按照不同生产茬口，定期取样化验，对非耕地栽培基质的理化性状开展了测试研究，对基质内养分含量进行详细的分析。同时对冬春茬番茄、茄子的养分供应与吸收特征和黄瓜氮钾追肥用量开展了校验试验，为非耕地蔬菜施肥量化提供了依据；围绕农废资源的合理利用，在总寨镇非耕地示范区建成面积1 万m2发酵场一处，利用农残废弃物玉米秸秆、菌渣、各类动物粪便、炉渣等原料、发酵复配栽培基质，年生产基质1.5 万m3，供应给肃州区非耕地日光温室生产基地和嘉峪关等周边县市。建成生物有机肥厂一处，对基地尾菜、动物粪便等农废产品进行再循环利用，有效提高了农废产品利用率。

农业废弃物应用前景

农业废弃物利用已成为世界各地普遍关注的问题。尤其是当今这个能源、资源被大肆开发利用，而新型替代能源又没有开发出来的尴尬时代，使得农业废弃物利用显得尤为迫切与重要。但面对市场的规模化、效益化要求，致使传统的“老三样”（贮藏、堆沤、还田）开发已不适应社会发展的需要。以高产值、低成本为目标，对农林牧渔业废弃物进行资源化、统筹利用，是今后发展的必然趋势。

随着人们对优质农产品需求的激增和国家农业现代化、产业化项目的实施，无公害绿色蔬菜的有机基质生产很快成为了热点，并且扩宽了基质原材料的可利用范围。可作为栽培基质的原料物质有：农、林业废弃物及副产品与自然界中可利用资源，如各种作物秸秆（麦秆、油菜秆、葵花秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆等）、农副产品（麦壳、稻壳、花生壳、玉米芯、椰子壳等）；木材刨花、锯末、树皮等；可重复利用的废弃物，如糖厂制糖过程中废弃的甘蔗渣、生产食用菌后的废弃的菇渣、造纸厂造纸过程中废弃的芦苇末、药渣、糠醛渣、木糖渣等；天然的优良基质草炭；禽畜粪便（马粪、牛粪、羊粪、鸡粪等）也被人们作为基质原料来复配栽培基质，而中科院蔬菜花卉研究所将营养丰富的禽畜粪便，通过发酵、消毒处理，复配成有机固态专用肥，并在有机生态型无土栽培系统中应用，替换营养液为作物提供营养。无机基质材料、尤其是惰性无机材料的研究、应用也比较成熟。

肃州区年产农作物秸秆约70 万吨，年产食用菌废料约1.12 万吨，利用率不到30%，而有机生态型无土栽培技术，改变了“万物土中生”的传统观念和土壤耕作方式，以作物秸秆、食用菌废料、炉渣等有机、无机物按一定的比例配制，装入特定的栽培槽中，直接移苗着床，代替土壤生产，在不宜耕作的地方如砂石，废弃地、荒滩地、盐碱地、不毛之地都可以栽培作物。

肃州区现有闲置非良性砂石、盐碱地面积达100 万亩（6.7 公顷）以上，利用率非常有限，但由于发展无土栽培不受地域限制，为开发利用这类地带提供了条件。近年来，在中国农科院蔬菜花卉研究所专家的指导下，肃州区依托甘肃农业大学、省农科院、省经作站等科研推广机构，全区主要开发形成了砂石、荒漠、盐碱三种类型的日光温室建造结构，并配套有机生态无土栽培技术。每667 m2温室可利用玉米秸秆40 吨；食用菌废料10吨；牛、鸡粪等动物粪便10 吨，非耕地日光温室建设以每年新增2000 亩（133 公顷）的速度递增，依托肃州国家级现代农业示范区建设，分别在总寨、银达、西洞规划了三处面积达5000亩（333 公顷），集现代农业高科技展示、现代设施蔬菜标准化生产、食用菌、特色林果、休闲观光、循环农业等为一体的3 个农业产业示范园，在今后的3～5 年内，肃州区非耕地日光温室面积将累计达到3 万亩（2000 公顷），按照“减排放、再利用、循环化”的循环经济发展理念，通过科学规划、合理布局、循环利用，构建生态养殖业、设施种植业、光伏发电产业、旅游观光农业为一体的循环经济产业体系，农废产品利用率将达到80%以上。

在非耕地日光温室中大力推广有机生态无土栽培技术，是合理利用农作物秸秆、食用菌废料、动物粪便等农废产品的有效途径，也是推动农废产品在农业领域的循环利用，节约资源、保护环境，促进农业生态平衡，建设高效生态的现代农业，增加农民收入的主要方式。通过集成推广有机生态型无土栽培等实用技术，提高蔬菜的产量、效益和品质，促进废旧资源再生利用，达到 “高产、优质、高效、节水、环保”的现代农业发展要求，实现了生态良性循环，有利于可持续发展，在日光温室产业发展中具有划时代的意义，前景十分广阔。

第二篇：金塔县万亩非耕地高效节水设施农业示范园

【金塔县万亩非耕地高效节水设施农业示范园】金塔县万亩非耕地高效节水设施农业示范园是围绕“一特四化”现代农业，以打造航天特供基地为目标，规划新建的集农业新品种新技术推广、标准化生产、优质种苗引进选育、高产高效、旅游观光、餐饮休闲为一体的综合性生态农业示范园。该示范园位于金塔县三合乡大柳林村酒航路东侧，占地面积1万多亩。示范园计划投资2.9亿元，共规划建设温室精细种植区、高效养殖区、特色林果花卉区等三个功能区。精细种植区占地3000亩，主要发展温室蔬菜、食用菌、特色瓜菜；高效养殖区占地2700亩，主要发展草食畜牧业规模化养殖大场大户；特色林果花卉区占地2700亩，主要发展反季节鲜食葡萄、盆景、花卉等；同时，配套建设其他附属设施。今年，以设施葡萄示范区为重点，计划总投资1298万元，建设日光温室150座。该园区建成后，可年产蔬菜7500吨，水果1200吨，畜产品400吨，年产生经济效益7000万元，对提高全县现代农业发展水平将起到积极的示范引领和辐射带动作用。

第三篇：我国核技术在农业上的应用及前景

我国核技术在农业上的应用及前景

摘要:总结了我国近50年来核农学所取得的成就及其与发达国家的差距, 提出了重点发展领域。

关键词:核技术;农业;应用;发展

核技术在农业上的应用简称为核农学。我国核 农学的研究与应用开始于1956年, 现已在航天育

种、同位素示踪、农产品贮藏保鲜、害虫防治、低剂量 辐射刺激生长等方面均取得显著成绩, 创造了巨大 的经济、社会和生态效益。40 多年来, 培养和造就 了一批核农学人才和科技队伍, 我国核农学的卓越 成就得到了国际原子能机构和专家的高度赞誉, 1999年我国被国际原子能机构确认为亚太地区核 农学的牵头国。我国核技术在农业上的应用 1.1 作物辐射诱变育种

我国辐射诱变育种研究工作虽比国外晚约30 收稿日期:2004-10-15

基金项目:江苏省科协软科学课题(编号:R04207)。

作者简介:刘春泉(1959—), 男, 江苏如东人, 研究员, 主要从事农副 产品辐照加工标准化体系和产业化研究。Tel:(025)84390431;E-mail:lcq@jaas.ac.cn。

年, 但发展较快。到2001年底, 我国累计育成作物 新品种625个, 占全世界辐射诱变育成作物新品种 总数的27.2%, 总推广面积在330万hm2 以上。据 不完全统计, 辐射诱变育成的新品种每年为国家增 加粮食35亿kg、棉花1.5亿～ 1.8亿kg、油料0.75 亿kg, 创经济效益38 亿元左右。浙江农业大学育 成的水稻新品种浙辐802连续9年居全国常规稻推 广面积之首, 累计种植面积达140万hm2 , 创社会经 济效益22亿元;中国农业科学院原子能利用研究所 育成的多抗高产小麦品种原冬3号, 1986 ～ 1993年 累计推广面积100万hm2 , 增产小麦4.5亿kg, 创社 会经济效益5.4亿元。该所“九五”期间育成的中 原单32号粮饲兼用玉米于1997 和1998年分别通 过河北省和国家农作物品种审定、国家牧草品种审 定。1987年我国开展航天育种研究, 至2003 年共

育成水稻、小麦、棉花、大豆、蔬菜、莲等作物新品种 20多个, 示范推广面积超过30万hm2 , 居世界先进 水平。

1.2 农副产品辐照加工

我国农副产品与食品辐照加工研究始于1958

年, 经过40多年的发展, 在理论研究、工艺方法、装 置设施及产业化进程等方面均取得了较大的成就。到目前为止已批准辐照食品6大类国家卫生标准和 17种国家工艺标准, 并于2002年建成“农业部辐照 产品质量监督检验测试中心”。目前我国农用辐照 装置已超过70座, 分布于全国28个省、市、自治区 的40多个城市, 有100多个单位分别对200多种农 副产品进行了辐照保鲜、杀虫灭菌、改善品质等方面 的研究。“九五”期间, 全国农副产品辐照加工35 万t以上, 产值达60亿～ 65亿元, 并向集团化、商业 化方向发展。

1.3 同位素示踪技术

据近10年的不完全统计, 我国应用同位素示踪

法, 以水田、旱地、草场和林果地为研究对象, 阐明化 肥中营养元素被作物吸收利用造成的损失、农药损 失及其在土壤中的残留、新的施肥技术等方面的研 究成果, 为国家增产粮食19亿kg, 创社会经济效益 28亿元。1996年以来, 利用示踪技术研究出“保氮 复合碳铵”新工艺, 可提高氮肥利用率6% ～ 10%。应用15 N研究水稻基肥和穗肥施用技术, 累计推广 面积67万hm2 , 创社会经济效益4 000万元。同位 素示踪技术在农业生态环境、动物生产和健康等方 面都取得了显著的成就, 获国家级奖10多项。1.4 低剂量辐射刺激生长

20世纪60年代初, 我国利用低剂量辐射处理

作物种子, 促进其生长和发育, 提高产量, 该技术对 豆类作物和蔬菜增产效果尤为明显。利用快中子辐 照柞蚕卵可使蚕茧产量提高10% ～ 20%, 该项技术 已在山东、河南、辽宁等10多个省推广, 取得了显著 的经济效益。利用低剂量快中子辐照对虾的卵和虾 苗, 可使卵的孵化率提高6.9% ～ 18.4%, 虾苗成活 率提高10% ～ 30%, 虾生长健壮, 抗病能力强, 产量 一般可提高15% ～ 20%, 该技术已被国家科委列为 星火重点推广成果, 在沿海地区推广, 取得直接经济 效益1 000多万元。1.5 辐射不育防治昆虫

昆虫辐射不育技术是生物防治害虫的重要组成 部分, 也是现代生物防治方法中唯一有可能灭绝害 虫的有效手段。我国自20世纪60年代以来, 先后 对玉米螟、蚕咀蝇、小菜蛾、柑桔大实蝇、棉铃虫等 10多种害虫进行辐射不育实验室研究, 并对一些害 虫做了释放实验。中国农业科学院原子能利用研究 所成功实现柑桔大实蝇人工饲养, 并于1993年开始 在贵州惠水县118 hm2、计10万多株柑桔树的柑桔 园内, 连续释放160多万头不育虫蝇, 将柑桔大实蝇 危害率由释放前的5.19%降低到0.098%, 防效十 分显著。柑桔年产量释放前平均为23.7万kg, 释 放后当年为50.3万kg, 1994年为44.3万kg。2 我国核农学与国外发展水平的比较

我国核农学发展较快, 并在上述几方面取得了 显著的成就, 辐射诱变育成的新品种(品系)在数量 上占世界总和的1 /4以上, 在种植面积和增产方面 也是世界领先的。原国际原子能机构(IAEA)副总 干事来华参观后说:“中国核农学在诱变育种和同 位素示踪所取得的成绩是世界领先的。”原FAO/ IAEA食品辐照与环境保护科负责人LoaharanuP先 生来华访问时说:“中国是核大国, 又是核农大国, 也是食品辐照保鲜技术的应用大国。”我国民用非 动力核技术在农业上的推广应用取得了明显的社会 经济效益。

然而就总体水平比较, 我国和发达国家相比还 有相当大的差距。虽然取得的成果较多, 但只有少 量进入了中间试验, 形成产业化规模的很少。以食 品辐照为例, 我国农用钴源有70多座, 但装机容量 大于30万Ci的很少。南京辐照中心新源室装源量 全国第一, 也仅为80万Ci, 国外一座商业化钴源的 装源量都在1 000 万Ci以上。又如昆虫辐射不育 技术, 虽然对不少害虫进行了不育技术的研究, 但没 有对一种害虫进行大规模工业化生产和大面积释 放, 而发达国家对螺旋蝇、墨西哥果蝇、采采蝇等均 建有工厂化生产车间, 连续几年大面积释放, 收到明 显的防治效果。另外, 我国产品质量不稳定, 国际市 场竞争力弱, 多在国内销售。我国在研究方面, 一是 国家投入不够, 二是研究人员创新不够, 研究工作的 总体水平不高, 注重形态和表现研究较多, 急于想出 成果。育种方面, 选育方法多采用滚雪球的办法, 从 细胞水平、分子水平研究的较少;辐射加工方面, 辐 照产品标准的制订落后, 辐照降解物的研究处于起 步阶段, 配套技术的研究滞后, 辐照产品鉴别方法的 研究及质量检测同样处于滞后阶段, 究其原因是国 家投入资金少, 没有经费支撑研究;在仪器设备上我 们也落后较多, 多是20世纪70年代的设备;在人才 问题上, 一大批核农学技术骨干纷纷退休, 培养的青 — 12 — 江苏农业科学 2005年第2期

年科技人才, 由于国家课题经费投入少而无法全心 投入研究工作。核农学的发展前景及重点发展领域

民用非动力核技术作为高新技术在农业上的应

用推广, 其前景广阔, 潜力巨大。据资料介绍, 美国、日本应用核技术所创造的产值占GDP的2%, 而我国 不足0.5%。2004年1月国家发展与改革委员会发 布了组织实施“民用非动力核技术高技术产业化专 项”的通知, 提出了要在5年左右使我国核技术应用 产业产值达到1 000亿元的规模, 并保持年均15%的 增长速度, 这是对核技术应用的极大支持和鞭策。同 时在国家重视解决“三农”问题的大好形势下,核农学 必将发挥重要作用,近期应重点发展以下领域。3.1 加强作物辐射诱变与遗传育种研究

利用以辐射诱变为核心的诱变遗传操作技术，创造对作物产量、品质、抗逆性等重要经济性状有突 破性影响的突变材料, 重点提高农作物对病虫害和 环境胁迫的抗(耐)性, 逐步实现定向选育农作物高

产、优质、高效新种质、新品系和新品种, 大力开发花 卉果蔬的诱变育种。研究和开发旨在大幅度提高基 因突变频率和高效调控基因变异方向的诱变遗传操 作技术, 重点研究辐射诱发基因突变的新因素、新技 术、基因突变的分子生物机理以及突变基因的早期 识别技术。

3.2 积极开展空间诱变育种及机理研究

充分利用国家批准的航天育种项目, 在加快航 天育种新品种选育的同时, 加强对空间诱变育种机 理的研究, 探索空间环境对生物的诱变分子机理。利用空间技术与生物技术相结合, 塑造新种质, 培育 新品种, 将农业空间诱变育种技术发展成为21世纪 农业高新技术产业。

3.3 大力开拓农产品辐照加工技术研究 加强农产品辐照加工标准和质量保证体系建

设, 大力发展农产品辐照加工的商业化和产业化, 向 自动化、规模化、集约化转变, 不断拓宽辐照技术的 应用领域, 加强辐照食品和农产品辐照海关检疫技 术的研究与应用, 加速开发农用辐照新材料和功能 产品及其在农业环境保护中的应用, 建立相关企业, 实现农产品辐照加工的产业化, 使之发展为高新技 术支柱产业。

3.4 加强同位素示踪与农业资源环境技术研究 利用同位素示踪技术与相关技术相结合, 监测

和评价化肥和农药在土壤—作物系统中污染物的迁 移与积累及其对农业生态环境的影响, 利用137 Cs研 究土壤侵蚀和荒漠化, 用核素示踪研究水土流失、草 场退化等区域性环境问题, 为我国农业生态环境建 设提供技术支撑。利用中子测水技术研究节水农 业, 提高水资源利用率。加强集航空定向技术、核探 测技术、水文地质测量和地下水渗流计算技术于一 体的智能化地下水动态参数测量仪的开发与应用, 解决水库大坝渗漏、水源地的开采、农田污染物的溶 质运移、水盐运动、环境地下水的弥散度及弥散系数 等一系列工程技术问题, 同时对南水北调工程地下 水的运动情况进行监测, 提供可靠的技术参数, 为国 民经济发展作出贡献。

3.5 积极探索核技术与生物技术的结合, 大力推广 辐射不育防治害虫技术研究

将核技术和现代生物技术相结合, 研究提高动

物的营养水平, 改进家畜的受精作用, 开发新型的动 物饲料, 提高动物生产力。利用放射性免疫分析技 术和相关技术研究口蹄疫、禽流感等重大疫病的早 期诊断及防治措施, 预防和控制重要畜禽疾病的发 生, 促进畜牧业持续发展, 提高农牧民的收入等。针 对严重危害我国生物安全的重大检疫害虫, 进行预 警和辐射不育防治技术研究及应用, 以保护我国农 业生产和农产品贸易的正常发展, 维护生态安全。3.6 继续辐射聚合与缓释放技术结合应用研究 应用辐射聚合技术, 制备具有良好环境和谐性、生物相容性、可调控微孔孔径、微孔结构、在微结构 上适宜于氮循环细菌生长、增值的“微生态”型固定 化载体。利用载体的环境和谐性、生物相容性和 “微生态”性增强固定化氮循环细菌在湖泊水体中 的扩散作用, 强化湖泊水体中的氮素污染物在氮循 环细菌作用下的转化过程, 加强水体的硝化—反硝 化功能, 进而控制湖泊水体氮污染和富营养化的进 程, 减轻水体生态系统的恶化, 增强湖泊等天然水资 源的可持续利用能力等。参考文献:

[ 1] 温贤芳, 汪勋清.中国核农学的现状及发展建议[ J].核农学报, 2004, 18(3):164 ～ 169.[ 2] 刘春泉, 朱佳廷, 赵永富.关于制订辐照产品企业标准的探讨 [ J].江苏农业科学, 2004,(3):72 ～ 75.[ 3] 刘春泉.江苏省60 Co辐照加工持续发展探讨[ A].中国核学会 2004 学术年会论文集[ C] , 2004.145 ～ 148.刘春泉等:我国核技术在农业上的应用及前景— 13 — 核技术及其在环境保护上的应用

刘 刚1 李 淼2 俞汉青3 吴晓磊4 刘锦淮5 余增亮2

(1.安徽省巢湖市环境保护监测站,安徽巢湖238000;2.中国科学院等离子体物理研究所离子束生物工程学重点实验室, 安徽合肥230031;

3.中国科技大学化学与材料科学学院, 安徽合肥230026;4.清华大学环境科学与工程系, 北京100084;

5.中国科学院合肥智能机械研究所, 安徽合肥230031)

摘要 核技术是治理环境污染方兴未艾的高新技术之一, 在环境保护领域具有广阔的应用前景。在简要概述了核技 术在环境保护中应用、研究现状的基础上, 对其存在的问题及今后的主要研究方向进行探讨与展望。

关键词 核技术 辐射技术 等离子体技术 环境保护 应用 0 引言

当前已兴起许多高新环保技术, 如膜分离技术、高梯度磁分离技术、超过滤技术、活性碳技术和核技 术等。目前, 核技术在环境保护领域正逐步得到广泛 的应用, 如:烟道气净化、流体和固体废物的辐照处 理、放射性示踪剂研究、核分析技术在环境监测和研 究中的应用等。核技术在环保中的应用研究始于20 世纪70 年代, 并逐步开始了有效的工艺实验[ 1-4]。核技术方法就是利用其放射性核素或加速器产

生的射线或粒子来治理废水、废气和固体废物的, 目 前已发展到利用高效等离子体新型核技术方法进行 高温无氧热解处理高危废物阶段。它是一项治理“三 废”的新技术, 也是和平利用原子能的重要方面。核 技术的优点是:节约能源, 处理能力高, 不添加任何化 学物质, 避免了二次污染, 因此非常安全可靠。核技 术还解决了一些其他方法难以解决的问题, 如染料脱 色、聚四氟乙烯回收和废气中氯化物去除等问题[ 4]。1 核技术概述

1.1 辐射源-核技术应用的基础

电离辐射与物质相互作用, 可以使物质产生物

理、化学、生物等一系列变化。这些变化与辐射类型、能量和被辐射物质的组成有关, 并且依赖于被照物质 所吸收的能量。电离辐射对环境有污染、对公众健康 有危害, 然而, 它也是一种有用的能量形式。其有用 的辐射类型通常包括:γ射线、高能电子、X 射线以及 紫外线。单位物质所吸收的能量定义为吸收剂量, 它 的单位是Gy(戈瑞)。目前用于辐射处理的射线主要 有3 种:电子束、γ射线和X 射线。除电子束辐射外, 其他常用类型辐射源的性质如下:(1)γ射线:放射性 原子衰变时, 放射出的γ射线具有相当强的贯穿力。工业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), 达到给定剂量时, 辐 照时间取决于γ射线源的强度及其他一些因素。γ

射线常用于废水和污泥的处理。(2)X 射线:X 射线 是用加速电子打到金属靶上产生的, 转成X 射线的 效率较低, 但X 射线比电子有更大穿透力, 可消毒辐 照脱水污泥, 由于其要求流体体积小, 且成本高, 目前 还未用于水与废水处理。(3)紫外线:紫外线辐射介 于可见光和X 射线之间, 其辐射能用波长来表示, 约

为180 ～ 280 nm。波长为200、310 nm的紫外线具有很 高杀菌效力, 而波长260 nm的紫外线几乎对所有的微 生物都具有最大效力。紫外线代替氯化处理, 进行废 水辐射消毒已有显著增长。(4)其他方法:辐射处理 可以用较低的剂量与其他方法联合处理, 一些联合方 法包括:氧化辐射是一种兼用辐照和氧化的处理方 法, 当辐照时空气或氧气是分散在材料中的。臭氧辐 射则是一种兼用辐照和臭氧的处理方法, 使用时氧气 中含有臭氧。热辐射是在辐照前或后对材料直接加 热, 辐照前用氧气或厌氧消化的方法消毒污泥可获得 再利用[ 1-3]。

1.2 电子束辐射技术

电子束作为辐射类型的一种, 因其工艺技术适用

范围广泛, 正在成为环境保护的重要手段之一。低能 或高能电子束是由加速器产生的。电子加速器的辐 照功率为电子束电流与加速电压的乘积。高速电子 的穿透力是很强的。当不使用加速器时可立即关闭。辐射处理, 指的是应用电离辐射能在物质材料中产生 有用的变化。辐射能被某种物质材料吸收的总剂量 91

环 境 工 程

2008 年12 月第26 卷第6 期

取决于这种材料本身的化学和物理性质, 以及辐射能 的类型及其能量分布等[ 1-3]。辐射处理使物质材料吸 收足够剂量是需要有一定条件的, 在生物学方面, 微 生物或病菌对于给定剂量的辐射的敏感性(微生物辐 射效应)既取决于物理因素(温度和辐射质量)和化学 因素(激活剂和保护剂), 又取决于生物的或生理的因 素[ 5-6](生长和DNA 总量)。1.3 等离子体辐照技术

等离子体通常是含有大量电子、离子、分子、原子 以及自由基的电离气体, 但其宏观上呈电中性, 并具 有很高的化学活性, 是物质固、液、气3 种形态之外的 第4 种形态。正因为等离子体具有较高的温度和大 量活性粒子, 所以能够加速化学反应速度, 彻底分解 污染物[ 7-9]。已开发出处理废弃物的等离子体发生装 置———等离子体火炬的中心温度可高达20 000 ～000 ℃, 火炬边缘温度也可达到3 000 ℃左右。当 等离子体火炬或发生所希望的化学反应, 从而使有害 物质变为无害物质, 甚至能变为可再利用的资源。因 此, 等离子体废物处理是一个废料分解和再重组过 程, 它可将有毒有害的有机、无机废物转成有价值的 产品。

等离子体分解有机废物可得到氢气及一氧化碳, 并可通过一个附属设备提取。它们可用作化学原料 去生产其它产品, 如聚合物或其他化学产品。氢气是 十分有价值的商业气体, 可应用在多种制造日用品的 工艺中, 例如:氨及塑料、药物、维生素、食油等。它亦 可为燃料电池提供能量。燃料电池被广泛认为是未 来解决污染问题的洁净能源。从无机废物中得到的 可再用的产品包括可用于冶金工业的合成金属, 可用 于建筑及研磨材料的玻璃状的硅石[ 9-10]。总之, 几乎 所有废料均可被等离子体处理并转换成有用的产品。2 核技术在环境保护中的应用 2.1 核技术在废水处理中的应用

电子束辐射处理污水及清洁水源时, 可使水中产 生活性物质, 如OH自由基可气化和

分解水中任何有机污染物。此外, 通过辐射处理废水 还可以降低污水中生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD), 同时也有效地杀死了水中病菌等有害微生物 和除去了水的臭味。辐射处理工业废水可以除去有 害物质。合成洗涤剂在水中存在时, 使得鱼类难以生 存;辐射法可以使其大量分解, 失去发泡能力。辐射 还可以对废水中所含的苯酚、农药、氰化物和有机溶 剂进行降解处理, 含有染料的废水可以用辐射法进行 分解和脱色。如:用电子束辐照代替氯处理二次污 水, 既不会产生有毒的含氯有机物, 又能进行有效的 灭菌。灭菌效果取决于辐照区域内水层的厚度、水的 属性以及不同类型的病菌对辐射的敏感度的影响。目前辐射处理废水在美国、意大利、巴西、韩国和前苏 联等国家已经实现工业生产。其他许多国家也正在

试验[ 11-12 , 14]。与传统的水处理方法———活化污泥法 相比, 电子辐照技术工艺是一项处理污水更有效的技 术。此外, 利用脉冲放电等离子体, 可以应用于硝基 苯等废水的处理。脉冲放电等离子体水处理技术主 要是利用高压毫微脉冲发生装置, 在气液混合体中发 生高压脉冲放电产生高能电子, 紫外线以及气体放电 产生臭氧多因素综合作用, 增强处理效果, 从而达到 降解有机物的目的 [ 13-14]。

2.2 核技术在大气污染治理中的应用

辐射处理是去除废气中的NOX 和SO2 的最有效 方法, 用时还得到了有用的肥料。在辐射过程中, 空 气中的氧和水分被分离生成O、OH、HO2 等氧化能力 很强的活性粒子。这些粒子与SO2、NOX 发生反应, 生成硫酸和硝酸, 被收集器收集起来。如果在反应过 程中加入少量的氨, 不仅可以提高废气去除率, 还得 到了硫酸铵和硝酸铵的复盐, 是有用的肥料。对于烟 道气净化, 入射电子束的能量大部分被烟道气中的主

要成分N2、O2、H2O、CO2、SO2、NOX 等基质气体吸收, 导致母体分子电离和破碎, 形成活性物质, 如:OH、NH-等自由基, 有水时可使SO2 和NOX 分别氧

化生成H2SO4 和HNO3。辐照前在烟道气中预先加入 化学计量的氨, 使酸转化为粉末状的氨盐, 由于这些 氨盐以固体颗粒形式存在, 可以通过静电沉降等方法 收集起来。多级辐射可以获得更高的去除效率。电 子束干法除尘(EDBS)净化烟道气技术, 不仅可以同

时去除SO2、NOX , 还可以清除其他污染物, 其最终产 物能用作化肥, 不产生需要处理的泥浆和沉渣, 因而 不会产生污染物的处置问题。日本、德国、意大利、波 兰、美国等国已经开始的基础研究和半工业、工业实 验表明, 电子束辐照技术具有以下优点:(1)同时去除 SO2 和NOX , 清除效率高;(2)由于是干法处理技术, 无需废水处理;(3)反应生成可利用的副产品;(4)无 需催化剂;(5)比传统方法更经济。缺点是:电能需求 大, 电子束剂量需求高, 辐照后气溶胶的过滤等。另 92

环 境 工 程

2008 年12 月第26 卷第6 期

外, 电子束辐照方法能有效净化其他工业废气, 如:易 挥发的有机物(VOCS), 汽车尾气, 有气味、有毒的气 体及焚烧炉的废气等。当然, 电子束处理污染废气的 技术涉及到许多不同的物理化学机制, 如:能量吸收，气相反应, 颗粒形成, 气固相的相互影响等[ 1 , 3 , 14]。目 前, 烟道气的电子束净化在国际原子能机构的倡导 下, 在美国、日本、德国和前苏联等国的努力之下已经 从实验阶段过渡到工业规模。中国四川电子束脱硫 工厂于1997 年9 月正式运作。该厂使用两台加速

器, 处理煤电厂烟道气, 处理量为3 ×105m3 h , 辐照剂 量3 kGy , 去除80 %的SO2 和20 %的NO2;副产品(肥 料)产量为2 470 kg h。另外, 等离子体技术在大气污 染控制中的应用, 也有较大前景, 如应用于挥发性有 机化合物(VOC)的转化、氮氧化合物的脱除、汽车尾 气净化、烟气脱硫脱硝工业试验装置的设计等 方面[ 14-20]。

2.3 核技术在污泥处理中的应用

一个百万人口的城市每年大约产生10 亿t 废 水, 其中有1 %是污泥。污泥中通常含有大量病原 菌、寄生虫和病毒。如果直接将它施于农田, 细菌和 病毒会在土壤中长期生存、造成土壤和水体污染, 威 胁人类和牲畜的健康。但污泥经辐照灭菌后, 可作为 肥料直接在农田中使用。采用辐射法处理污泥, 不仅 可以达到彻底灭菌的目的, 而且, 电离辐射破坏了污 泥的胶体性质, 颗粒变大, 使污泥具有良好的脱水和 沉降性能。处理后的活性污泥可用作肥料施于农田。现在, 美国、德国和印度等国都已实现了辐照处理污 泥。德国一个处理污泥的辐照装置已运行近20 年。日本已开始研究一种有效的处理污泥的工艺———电 子束先灭菌后制成堆肥, 并进行半工业实验, 比传统 的方法———先进行堆肥再灭菌, 可获得更好的效果。在泰国, 啤酒工业的污泥经辐照处理后烘干, 再经 3.3 kGy辐照灭菌后用作鱼饲料。污泥处理大多数用 Co-60γ射线源, 辐照剂量约10 kGy [ 1 , 3, 11]。此外, 以造

纸厂的废纸浆污泥为原料, 与定量的石粉混合后, 用 辐射方法制备的复合材料, 还是一种新型工业材料。2.4 核技术在固体废弃物处理中的应用

1998 年统计, 全国工业固体废物产生量已达到 亿t , 其中工业危险废物约占3 %～ 5 %。由于危险 废物处理技术及经济上的种种原因, 中国目前对于危 险废物的处理大多采用直接填埋或堆放的方法, 不仅 占用大量土地, 而且严重污染土壤、地下水和大气, 威 胁着人们的健康, 破坏了周围的环境。对于那些不能 被生物降解的废物, 如废弃的变压器油和橡胶轮胎、石棉废物、旧电池及电路板各种化学品、液晶显示屏 等电子废料, 直接填埋会严重污染环境, 危害人类。一个百万人口的城市, 每天要产生1 000t左右的

固体废物———垃圾。它们污染了环境, 也是资源的巨 大浪费。到目前为止, 垃圾的处理方法主要有三种: 焚烧, 填埋, 垃圾分类、减量、资源回收。从经济性, 无 害性, 易操作性来综合评定上述三种方法, 一个普遍 的看法焚烧是三者中较好的一种方法。因此国内外 大部分工作都集中于此。普通焚烧处理炉子的平均 温度在800 ℃左右, 基本用垃圾自身的热值进行焚 烧, 它们是目前国内正在发展的垃圾焚烧方法。它有 以下主要缺点:(1)设备投资大, 运行费用高, 经济性 差;(2)由于低温焚烧, 很多有害有机物不能得到分解 而直接挥发到空气中, 造成二次污染。国外对焚烧炉 的废气进行再次处理, 这势必提高垃圾的处理成本和 处理过程的复杂性;(3)对垃圾热值有较高要求, 即垃 圾的热值不低于5 000 kJ kg。而最近所发展的核辐 射废物处理技术与等离子体废物处理技术在固体废 弃物处理中正起着越来越大的作用。

2.4.1 电离辐射技术在固体废弃物处理中的应用 人们正在研究一些变废为宝的方法。辐射处理

方法在这方面也是可以有所作为的。采用辐照技术, 可有效处理有毒废物、液体及固体废物。辐照处理是 一种技术先进的能量处理方式, 当固态、液态、气态的 靶子经辐照后电离, 当离子浓度大于热平稳浓度时, 便产生化学活性, 其后通常伴随靶子温度和化学组成 发生变化。垃圾中的有机物大部分是纤维素, 将旧报 纸、木屑之类的纤维素废料加水调桨, 照射50 ～

kGy , 加入添加剂在高温高压下进行反应, 最后生 成葡萄糖-聚四氟乙烯, 俗称塑料王, 用化学方法很 难处理。它经200 kGy 以上的辐照后, 降解成为新的 官能团产物, 可以用来制作润滑剂或表面活性剂。农 产品加工厂的垃圾经辐照灭菌后, 可以用于动物饲料 或肥料。另外, 用于环境保护的纤维和膜也可以用辐 射接枝、交联和固化技术来制备[ 1 ,3]。

2.4.2 等离子体辐照技术在固体废弃物处理中的 应用

等离子体技术应用于环境污染防治领域具有处

理效率高、投资省、运行成本低、不产生二次污染等优 点, 已成功地运用于固体废物、废水和废气的治理, 并 93

环 境 工 程

2008 年12 月第26 卷第6 期 成为近年来全世界广泛研究的课题。目前主要在大 气污染控制中应用, 汽车尾气治理技术, 废气治理的 低温等离子体-催化协同净化技术, 脉冲放电等离子 体处理硝基苯废水技术, 脉冲电晕等离子体法烟气脱 硫脱硝技术, 等离子体烟气脱硫脱硝工业试验装置与 处理废弃物的等离子体发生装置开发, 脉冲等离子体 脱硝技术等方面研究比较活跃。利用大功率等离子 体处理危险有害的废弃物, 使得这类废物无害化, 减 容化和资源再生化, 并达到污染“零排放”标准, 为解 决日益增加的危险或有害垃圾的处理问题提供一个 科学、有效、经济的技术手段[ 7-10]。

等离子体废物处理系统为解决废物处理及其资

源化利用这一难题提供了最先进的技术和解决方案。该项技术在美国、日本、欧洲等国已开始走向实用化。目前由中国科学院等离子体所开发出的高功率等离 子体火炬, 是一个新型而又高效的废物处理系统。等 离子体火炬处理废物主要有如下特点:(1)灵活性及 多功能性即可以处理所有种类的有毒有害危险及非 危险废物, 包括有机的、无机的、气体、液体及固体;(2)卓越的性能即能够完全地、安全地将有毒废料转 化成无毒有使用价值的产品;(3)不会排出有毒物质 及产生二次污染, 符合最严格的排放标准;(4)废物可 转换成具有循环使用价值的产品;(5)减容比高, 减小 废物体积高达99.7 %;(6)操作及维修简单, 只需一名 技术员及少数操作人员便可操作及维护一部日处理 10 t 的机器;(7)可在短时间停止及启动操作即可使 操作更灵活适应废物种类的转换, 不需保持连续 动作。

等离子体火炬对垃圾的处理机理, 完全不同于普

通的焚烧。高功率等离子体火炬的对垃圾的处理, 是 将垃圾中的分子和原子进行重新组合和分类, 因而也 就避免了以上提到的普通焚烧方法中的许多问题。等离子体处理废物系统可用于以下方面:(1)废弃电 子线路板、电池等;(2)含多氯联苯废物;(3)医院废 物、废药物、药品;(4)农药废物;(5)有机树脂类废物;(6)含金属羰基化合物废物;(7)含有色金属、重金属 废物;(8)石棉废物;(9)有机溶剂废物及放射性废物、爆炸性废物、生化武器的销毁等数千种有毒有害废 物。对于危险废物及难于处理的废物, 等离子体废物 处理的独特处理方法表现出安全、高效、无二次污染 和广泛适用性, 它为危险废物及城市固体废物的无害 化、减容化和资源化回收提供了一个十分科学有效的 方法。

最新报道的中科院等离子体所自筹经费数百万 元研制的150 kW高效电弧等离子体无氧热解处理高 危废物炉近期获得成功。这是国内第1 台严格意义 上的等离子体高温热解装置, 性能价格比明显优于国 外同类型装置。该装置的研制成功为国内固体废物 的“减容化”、“无害化”、“资源化”三化处理开拓了一 个新途径和新的研究平台。该实验炉主要部件包括 等离子体反应釜系统、废物馈入系统、电极驱动及冷 却密封系统、熔融金属及玻璃体排出高温热阀。其 中, 高温热阀的研制填补了国内的空白, 为熔融的金 属和玻璃体排出提供了一个安全、便捷的手段。实验 炉每日可处理电路板500 kg , 还可以处理危险废物、工业废物、医疗垃圾、市政垃圾和废旧轮胎等, 适应面 较广, 在国内有潜在的巨大应用前景和商业市场。该 实验炉进行了以固体电子垃圾为典型代表的废旧印 刷电路板的处理实验, 处理后的金属、玻璃体和尾气 三类物质从各自的排放通道被有效地分离开, 并已经 完成环保方面的检测。检测结果显示有害排放量远 远低于国家医疗废弃物处理的排放标准(国家尚无电 子垃圾处理排放标准), 特别是由于无氧热解处理带 来的氧化物量的超低排放, 将会对我国高危垃圾处 理, 减少二次污染具有重大的贡献。目前, 等离子体 所正在规划研制更大规模的高危垃圾等离子体处理 炉, 朝着大规模市场化的方向努力。3 问题与展望

目前, 许多国家都开展了有关水、废水、污泥、工 业固体废物等辐照处理的基础研究和工业实践。如: 工业废水中难溶有机物、染料、有毒物质等的分解, 城 市废水的消毒, 生物医学废物、垃圾和废物、废塑料及 橡胶再生等。核辐照技术是处理与回收诸如医院废 物、解决特殊问题的方法之一。尽管初期投资较高, 但有许多优点, 如:杀菌速度快、效果好、不会造成任 何污染、可使有害废物再利用。另外, 辐射技术在一 系列工业应用中证明, 其在环境方面的优势在于它具 有更高的能量利用率, 并避免释放一些毒物。现在多种核分析技术及与核相关的分析已广泛 应用于大气污染物监测、水体和各类环境样品的分 析, 以及对有害元素及物质在环境介质中的影响和迁 移转化规律的研究等。我国在环境研究中, 核技术的 应用包括:(1)示踪技术;(2)加速器质谱技术;(3)中

子活化技术;目前已从总量分析发展到元素的化学总 94

环 境 工 程

2008 年12 月第26 卷第6 期

态分析;(4)质子激发x 射线分析和扫描质子微探针, 已广泛应用于大气细颗粒的源识别;(5)同步辐射技 术;(6)穆斯堡尔谱学, 已成功用于大气中铁微粒的鉴 别, 不仅能分析出污染量, 而且能给出污染物的化学 总态;(7)低温等离子体技术, 已广泛应用于污染物的 分析鉴别及废气、废液及废渣的治理;(8)固体核径迹 探测技术。在灾变环境、室内氧气的监测等方面有重 要作用;(9)基于加速器的电子束燃煤烟气脱硫脱

硝[ 21-22]。长期以来等离子体火炬的研制及其在各领 域的应用是世界许多核科学家重要的研究方向。当 前中国科学院等离子体所正与俄罗斯的等离子体加 热器研究部门建立协作关系, 进行广泛的合作, 开发 研究出技术比较成熟等离子体加热器, 努力拓展其应 用领域的广度和深度。现已取得了一些专利成果, 开 发出了具有国内领先水平的长阴极寿命的各种功率(数十至数百千瓦)的等离子体火炬设备, 并已用于等 离子体切割机和等离子体加热器的产品开发。目前 正在进行等离子体火炬与电弧用于环保方面的研究 开发工作。

核技术目前在大气环境、水环境、土壤环境、农业 环境、体内环境、灾变环境、海洋环境、宇宙环境以及 泥沙侵蚀环境等方面已取得了显著成果。这些成果 不仅具有重要的科学意义, 而且为我国的环境污染治 理提供了崭新的科学思路。随着该项技术的广泛应 用, 定将产生巨大的经济效益、环境效益和社会效益。尽管人们对使用核技术来治理环境污染还心存疑虑, 但从当前世界各国研究核技术应用的工作进展情况 来看, 无论是发达国家还是发展中国家, 今后都将会 更广泛地应用核技术来解决环境问题[ 23]。因此, 核 技术在环境污染治理研究中的地位将日趋重要。在 某些环境问题的研究中, 核科学技术甚至是惟一的解 决办法, 在环境保护与环境科学研究领域有着很大的 应用潜力。

因此, 从事环境科学研究和环境保护工作的科技

人员, 与核化学、放射化学、核技术或核物理学学科的 专业人员的合作是必要的。综上所述, 核技术在环境 保护中的应用前景是美好的。参考文献

[ 1 ] 吴明红, 包伯荣.辐射技术在环境保护中的应用.北京:化学工 业出版社, 2002

[ 2 ] International Atomic Energy Agency.Electron beam processing of combust ion flue gases.Vienna :IAEA ,1987 :35-45

[ 3 ] 张艳君.辐照技术在环境保护中的应用.太原科技, 2002(3): 30-31 [ 4 ] 陈范欣.核技术在环境保护中的应用.物理通报, 2001(7):42-43 [ 5 ] 夏寿萱.放射生物学.北京:军事医学科学出版社, 1998 [ 6 ] 余增亮.离子束生物技术引论.合肥:安徽科学技术出版社, 1998

[ 7 ] 孙亚兵, 何于江.低温等离子体技术在三废处理中的应用与研 究.环境保护科学, 1997 , 23(5):45-48

[ 8 ] 孙亚兵, 任兆杏.非平衡态等离子体技术在环境保护领域的应 用.环境科学研究, 1998 , 11(4):24-26 , 50

[ 9 ] 张仁熙, 侯健.等离子体技术在环境保护中的应用(上).上海化 工, 2000, 25(20):4-5

[ 10] 张仁熙, 侯健.等离子体技术在环境保护中的应用(下).上海化 工, 2000, 25(21):4-5 , 19

[ 11] 包伯荣, 吴明红.辐射技术在废水及污泥处理中的应用.核技 术, 1996, 19(12):759-764

[ 12] Dane P R.核技术和可持续的发展:水资源和环境污染监测.国 际原子能机构通报, 1993 , 35(1):7-13

[ 13] 郭香会, 李劲.脉冲放电等离子体处理硝基苯废水的实验研究.电力环境保护, 2001 , 17(2):37-38

[ 14] Ben W T.核技术应用于环境保护:一个全球性的研究网.国际 原子能机构通报, 1993 , 35(2):39-42

[ 15] 谢铭, 李济吾.等离子体在大气污染控制中应用进展.环境科学 动态, 2003(3):1-3

[ 16] 龚大国, 贺克斌.等离子体汽车尾气治理技术.重庆环境科学, 2003, 25(2):28-32

[ 17] 赵君科, 任先文.脉冲电晕等离子体法烟气脱硫脱硝技术进展.四川环境, 2000, 19(4):6-8 , 15

[ 18] 郭玉芳, 叶代启.废气治理的低温等离子体-催化协同净化技 术.环境污染治理技术与设备,2003 , 4(7):41-46

[ 19] 毛本将, 王保健.等离子体烟气脱硫脱硝工业试验装置.电力环 境保护, 2000, 16(3):5-7

[ 20] 周笑梦, 李杰.脉冲等离子体脱硝技术的试验研究.吉林工学院 学报:自然科学版, 1994 , 15(3):64-71

[ 21] 袁光钰, 王伟.环境科学中的核技术应用问题.环境科学进展, 1997, 5(3):50-55

[ 22] American society of civil engineers.Task committee on radiation energy treatment of water.Wastewater and Sludge.A Stat e-of-the-art Report J.Environ.Eng., 1994(2):15-18

[ 23] 孙佑海.实施放射性污染防治法, 保障核事业的健康发展.环境 保护, 2003(8):9-11

作者通信处 刘刚 238000 安徽省巢湖市环境保护监测站 E-mail glchepb @sina.com 2008-03-27 收稿 95

环 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)

„

„ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …

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)„ … … … … … … … … … … … … … … … …

„ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …

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

Chief Editor :Bai Yun

Vice Chief Editor:Shen Guiqiu

Domestic : All Local Posts

Distributor:China International Book Trading Corporation(P.O.Box 399 , Beijing China)

China Standard Serial Numbering: ISSN1000-8942 CN 11-2097 X

E-mail:hjgc@public.yj.cn.net hjgctg @163.com

http: www.xiexiebang.com

http: www.xiexiebang.com 6

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

第四篇：浅谈木材在建筑中的应用前景

浅谈木材在建筑中的应用前景

摘要：木材作为建筑材料已有悠久的历史，虽然由于我国的国情限制，木材在建筑中的使用已经很少，但随着人们生活水平的提高，环保意识的加强，木材在建筑中的使用已有所增加。

关键词：木材作为建筑材料的优势；木材在建筑中的使用现状；木材在建筑中使用的前景

尽管木材有收缩、变形、开裂、易腐蚀、易燃烧的缺陷，但它作为建筑材料的优势是显而易见的，所以我们要重新认识木材在建筑中的运用。

1木材作为建筑材料的优势 1.1生态、环保

木材作为建筑材料，其施工现场不会出现成堆的砖头、钢筋、水泥和尘土飞扬的壮烈场景，所占用的施工现场、建筑垃圾、建筑噪音等都减少到最低的程度，也可以称为环保型建筑的典范。

1.2.施工简易、工期短

随着木材加工技术水平的提升，现代木构建筑已经基本实现了工厂预制，现场装配的工业化流程。建造房屋所用的结构构件和连接件都是在工厂按标准加工生产，再运到工地，经 过拼装就可以建成一座漂亮的木房子。这样一来就大大降低了施工难度，安装的速度远远快于混凝土和砖石结构建筑，大大缩短了工期，节省了人工成本，施工质量得以保证，也易于改造和维修。

1.3冬暖夏凉

由于木材为绝热体，在同样厚度的条件下，其隔热值比标准的混凝土高16倍，比钢材高400倍，比铝材高1600倍。即使采取通常的隔热方法，木结构房屋的隔热效果也比空心砖墙房高3倍。所以，木结构房屋好像一座天然的空气调节器，住在木屋里感觉就犹如四季如春，冬暖夏凉，自然十分适应。

1.4.抗震性能优良

由于我国历来是一个多地震国家，地震活动频度高、强度大、分布广、震灾严重。在这样的情况下，木构房屋良好的抗震性能也是弥足珍贵的。木构房屋有良好的抗震性能。木材是一种单向受力的弹性构件，构件之间用木材特有的桦卯连接方式，形成一种高次超静定结构体系，楼板和墙体之间组成的空间箱型结构也使构件之间能相互作用，再加上木构房屋的自重较轻，地震时吸收的地震力也相对较少，所以它们在地震时大多纹丝不动，或整体稍有变形却不会散架，具有较强的抵抗重力和抗地震能力。我国唐山大地震仅存的房子大都是木

结构房屋。

2木材在建筑中的使用现状

在欧美很多森林资源丰富的国家，木结构房屋则成为解决高额土地价值和建造费用的方法，特别是3一5层的木结构房屋由于施工速度快，材料花费少的优点成为经济住宅的主力军。

近年来，随着我国经济保持连续不断的发展及人民生活水平的不断提高,少数经济发达大城市建设国际新型木屋，已成为其中一大热点，引起了我国一些高收人消费者的兴趣与青睐，北京、上海的高档住宅出现了木结构别墅，随后在各大城市逐渐多了起来。我国有特殊的国情，其中最重要的是人口众多，木材资源十分紧缺，所以多层木框架住宅就是一个不错的选择。在国外，这一建造技术已经比较完善，它的特点就是建造迅速，经济便捷。底下是预应力混凝土框架的车库和商业空间，上面是3一4层木框架住宅,这种住宅的经济性大抵和多层住宅小区相当，同时又具备木构建筑特有的生态性能，值得在国内大力推荐，尤其适用于建造在居住状况恶劣的沿海城市周边或者填充在城市中心的小街区里，作为安置性的经济适用房。在用地状况不那么紧张的内陆地区，还可以通过面积的扩大，功能的转换，建成比较高端的木质住宅小区，来填补国家别墅禁令带来的供求空缺。同时提倡在农村盖木结构房屋。

3木材在建筑中的使用前景

我国大城市的居民对生活的需求，应该说已从基本的生存及居住等生理层面，提升到养生与体验生活的精神界面，特别是提高到了要求有清新、优美、环保、自然的居住环境。由此可见，对绿色建材的需求日益迫切。这无疑为具有环境协调型产品之称的木材的普及发展提供了契机。政府已将单纯的禁伐政策改为有计划的种植经济林和砍伐使用，而且进口木材的成本比起从国外进口钢材和炼钢矿石要低得多，木材的再生性、节能性、舒适性，坚固性、经济性等方面的优势注定了其建筑应用的广阔前景。同时，现代木结构住宅比传统木构住宅在舒适性、方便性、坚固性及生态，环保等多方面取得了巨大的进步，更为其在建筑领域的应用铺平了道路。木材在我国建筑中的应用正在步上一条康庄大道。所以我们应转变观念，适当地扩大木材消费和发展木材工业对林业的发展将起到促进和支持的作用，健全建筑设计教育、完善建筑设计规范、大力发展人工林。

总之，作为一种古老的建筑材料，木材在古代已经创造出灿烂的东方建筑文化,在现代社会中，结合先进的加工方式和设计理念，它必将重现辉煌，创造出新的木建筑文化。

第五篇：浅论物联网在农业中的应用

浅论物联网在农业中的应用

徐炎 14级物联网工程 P71414052

摘要：物联网是新的信息技术变革，被认为是继计算机、互联网之后的实际信息产业的第三次浪潮，代表了信息产业的新一轮革命。本文介绍了物联网的概念、产生与发展及在农业中的应用现状，重点分析了农业物联网的发展趋势。最后，提出了农业物联网应用发展策略。

关键词:农业；物联网；精细管理；智能农业

1999年MIT提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。2008年末IBM提出了发展“智慧地球”的新概念，又进一步被奥巴马总统提升为促进经济复苏的国家战略。2009年8月7日，温总理在无锡考察“中科院高新微纳传感网工程中心”时，提出“感知中国”的概念。面对后经济危机时代的挑战，各国都在寻求新的经济增长点和着力点，物联网产业首当其冲。目前，物联网产业已被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。温家宝总理在十一届全国人大三次会议上作政府工作报告时指出，要大力培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用。过去的十年间，互联网技术取得巨大成功．而物联网技术将成为推动下一个经济增长的特别重要推手。物联网在农业中的应用现状

欧洲智能系统集成技术平台2009年提交的物联网研究发展报告中，将物联网的种类划分为18大类。其中，”农业和养殖业物联网”是最重要的发展方向之一。报告指出，农业物联网分为三个层次：信息感知层、信息传输层和信息应用层。信息感知层由各种传感器节点组成，通过先进传感器技术，多种支持过程精细化管理的参数可通过物联网获取，如土壤肥力、作物苗情长势、动物个体产能、健康、行为等信息。在信息传输层中，传感器获取各类数据通过有线或无线方式，以多种通信协议，向局域网、广域网发布。信息应用系统对数据进行融合，处理后用于制定科学的管理决策，对农业生产过程进行控制。

近十年来，美国和欧洲的一些发达国家相继开展了农业领域的物联网应用示范研究，实现了物联网在农业生产、资源利用、农产品流通领域，物-人-物之间的信息交互与精细农业的实践和推广，形成了一批良好的产业化应用模式，推动了相关新兴产业的发展。同时还促进农业物联网与其他物联网的互联，为建立无处不在的物联网奠定了基础。我国在农业行业的物联网应用主要实现在农业资源、环境、生产过程、流通过程等环节信息的实时获取和数据分享，以保证产前正确规划以提高资源利用效率、产中精细管理以提高生产效率，实现节本增效，产后高效流通，实现安全溯源等多个方面，但大多数应用还处于实验示范阶段。

1.1 农业资源利用

在农业资源检测和利用方面，美国和欧洲利用资源卫星对土地利用信息进行实时检测，并将其结果发送到各级监测站，进入信息融合和决策系统，实现大区域农业的统筹规划。同时，在地面利用GPS定位设备，对地理位置进行标定，实现区域农业规划。

近年来，我国将GPS定位技术与传感器技术相结合，实现了农业资源信息的定位与采集；利用无线传感器网络和移动通信技术，实现了农业资源信息的传输；利用GPS技术实现了农业资源的规划管理等。目前GPS技术已开始应用于农业资源调查、土壤养分检测和施肥、病虫害检测和防止等方面。精细农业需要及时了解农田状态信息。卫星定位技术与农田信息采集技术相结合，可以实现定点采集、分析农田状态信息，生成农田信息空间分布图，指导生产者做出相应的决策并付诸实践。

1.2 农业生态环境检测

农业生态环境是确保国家农产品安全、生态安全、资源安全的重要基础。许多发达国家如美国、法国和日本特别注重对农业生态环境的检测和保护。一方面，加强立法等政策性保护措施；另一方面，综合运用高科技手段构建先进农业生态环境检测网络，通过利用先进的传感器感知技术、信息融合传送技术和互联网技术，将物联网技术融合其中，建立覆盖全国的农业信息化平台，实现了对农业生态环境的自动检测，保证了农业生态环境的可持续发展。

在美国，已形成生态环境信息采集-信息传输处理-信息发布的分层体系结构。加州大学的=伯克利分校和大西洋学院联合在大鸭岛上部署了由43个传感器节点组成的传感器网络，节点上安装有多种传感器以检测海岛上不同类型的数据。在法国，利用信息技术对土壤环境进行精确的数据分析，根据种植品种的具体要求，调节和改善种植环境。

1.3 农业生产精细化管理

精细农业是现有农业生产措施与信息高新技术应用的有机结合，它集成了信息技术与3s空间信息技术，从信息采集、高效运输、信息处理、模型建立、决策分析、农作管理等方面开展信息化技术研究。在美国，20%精细农业中应用了GPS、传感器等物联网感知技术，已成为农业生产信息获取、生产管理、辅助决策、智能实施的物联网关键技术。农业物联网应用发展趋势

未来的农业物联网大到一头牛，小到一粒米都将拥有自己的身份，人们可以随时随地地通过网络了解他们的地理位置、生长状况等一切信息，实现所有农牧产品的互联。要实现这些就必须解决如下问题:一是农业传感设备必须向低成本、自适应、高可靠、微能耗的方向发展；二是农业传感网必须具备分布式、多协议兼容、自组织和高通量等功能特征；三是信息处理必须达到实时、准确、自动和智能化要求。集成传感器技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式智能信息处理技术于一体，具有易于布置、方便控制、低功耗、灵活通信、低成本等特点的物联网技术已成为实践“农业物联网”的迫切应用需求。农业物联网应用发展策略

促进物联网在农业领域的应用发展，应遵循“自主创新、集成应用、培育产业”的发展模式。一是紧紧围绕发展现代农业的重大需求，重点突破农业专用传感器瓶颈性科学技术难题与新产品开发、农业传感器网络、智能化农业信息处理等一批重大共性关键技术，构建适于推广应用的重大技术、产品和应用系统示范原型；二是集成信息技术领域已有共性关键技术产品和农业领域多年来积累的无线传感器网络技术研究成果，着力开展面向产业应用的示范实验研究，构建产业化推广应用模式；三是培育一批农业物联网相关新兴产业，提供产业技术支撑，加快转变农业发展方式，提高土地产出率、资源利用率、劳动生产率，增强农业抗风险能力、国际竞争力和可持续发展能力。结论

物联网是全球信息化发展的新阶段。物联网产业的发展，为实现农业的信息化、产业化提供了前所未有的机遇。同时，农业也为物联网产业的发展提供了最为广阔的应用平台。物联网技术的发展，将是实现传统农业向现代农业转变的助推器和加速器，也将为培育物联网农业应用相关的信息技术和服务产业发展提供无限商机。

【参考文献】

耿军涛，周小佳，张冰洁。《基于无线传感器网络的大气环境检测系统设计》 孙忠富，曹洪太，李洪亮。《基于GPRS和WEB的温室环境信息采集系统的实现》

白红武，滕光辉，马亮。《蛋鸡健康养殖网络化管理信息系统》 王立方，陆昌华，谢菊芳。《家畜和畜产品可追溯系统研究进展》 张长利，沈维政.《物联网在农业中的应用》