第二章學生提高理科能力故事推薦3(3 / 3)

35.體驗“聰明廁所”

幾個引人注目的微生物生態環保廁所充分派上了用場,它們的“聰明”之處在於可以就地將大小便“消化”掉。據介紹,“聰明廁所”裏的複合活性菌泥可以將糞便分解、消化,將其轉化成沼氣、二氧化碳和水,然後消毒滅菌,最後作為糞便循環衝洗水被再次利用。

測算表明,一個兩蹲位的“聰明”衛生間,一年可節約1000餘噸水,這些水可提供10平方米以上綠化麵積的灌溉。該環保廁所全部用電腦來“打掃清理”,電腦按照固定程序進行自動化管理,還可通過聯網進行遠程監控。

據介紹,第一座“聰明廁所”被命名為“諸葛明廬”號,既取其“聰明”之意,還給廁所賦予了一種文化內涵。“聰明廁所”的最獨特之處在於它符合了網絡時代的潮流,任何人都可以在網上查看“聰明廁所”的內部情況,在“聰明廁所”的控製室裏,有一個網絡端口,隻要將其端口接到電話上,就可以知道廁所裏是否有人、工作狀態是否正常。經廁所處理留下的固化物僅占整個糞便固化物的2%,一般隻需6個月清理一次。

36.蚯蚓可吞龐大垃圾山

讓蚯蚓來處理垃圾不失為一個環保的辦法,戈峰、霍維周等專家獻言2008年北京奧運會組委會。

蚯蚓可大量吞食垃圾中的有機物,如飯菜、紙張等。一個3口之家一天產生的生活垃圾,幾千條成年蚯蚓可將其全部“消耗”。蚯蚓吃垃圾的同時會產生無味、無害、高效的多功能生物肥料。蚓肥用於花卉,可明顯延長花期,使花更鮮豔;用於果蔬生產,不僅可提高產量,而且可提高品質和貯藏時間。

這並非突發奇想,澳大利亞人在2000年的悉尼奧運會上就成功地做到了這一點。160萬條蚯蚓曾為奧運村的垃圾處理立下了汗馬功勞。悉尼還動用數千萬條蚯蚓清除全城垃圾,再將垃圾轉化為高質量的肥料。戈峰博士說,美國1982年建立的一個蚯蚓養殖廠,可處理100萬城市人口的城市生活垃圾;加拿大1985年建立的一個蚯蚓飼養廠,每周可處理75萬噸城市垃圾;日本的許多家庭都利用蚯蚓來消滅每日產生的生活垃圾。

在國內,對適宜處理生活垃圾的蚯蚓種“太平2號”的全麵研究已經有20多年的曆史。對其生態習性、養殖技術、綜合利用積累了大量資料。同時至少有三家部級直屬研究單位,對蚯蚓處理生活垃圾進行過係統研究,一些成果已經經過國家鑒定驗收。

同時,戈峰、霍維周等專家先後七次召開全北京市的專題研討會,對蚯蚓處理生活垃圾產生的垃圾源頭分類、蚯蚓產業鏈、蚯蚓與生態農業等問題進行了深入研究。他們的初步結論是,蚯蚓處理生活垃圾值得推廣。

37.陽光可作“清潔劑”

在英國工程與物理學研究理事會的資助下,英國諾丁漢大學開發出一種清除微汙染物的新方法,他們利用陽光和一種無害的化學物質鈦白清除水中的微汙染物,取得了良好效果。

科學家新開發的這種稱為光催化噴泉反應器的設備,能有效地將殺蟲劑或其他殘存的農藥分子分解為二氧化碳和水。其主要過程為,使受汙染的水通過一個特殊設計的噴嘴,然後,在水中加入鈦白粉,讓陽光或人工紫外線從噴嘴產生傘狀的噴泉頂端照下。這樣,光催化劑充分吸收太陽輻射後,便能有效地使汙染物分解。汙染物一旦被清除,經過淨化的水將注入一個沉澱池中,以便水中的鈦白粉沉澱後重新利用。

研究人員稱,實驗證明這一方法是可行的,它尤其適用於歐洲南部,中南美洲,非洲和亞太地區等陽光充足的地方。在英國等陽光較少的國家,可用耗能低的人工光源代替陽光來實施這種方法。用這一技術處理生活汙水或工業廢水,不會對環境造成危害,是一種環保型清汙新技術。

38.空氣質量與氣象條件

城市空氣質量的好壞與季節及氣象條件的關係十分密切。許多城市的大氣汙染元凶是燃煤煙霧,其次是汽車尾氣和懸浮顆粒物汙染,它們的共同作用使空氣汙染更加嚴重。在汙染源排放量沒有大的變化情況下,風、雨、氣壓、溫度等氣象條件則直接影響空氣質量的好壞。

首先,大氣逆溫現象直接影響大氣汙染物的擴散。逆溫是空氣溫度隨高度增加而增高的大氣垂直層結現象。一般來說,冬季逆溫層較強較厚,維持時間較長;夏季則相對偏弱。通常在晴朗微風的夜間有逆溫現象存在,使低層大氣比較穩定,非常不利於汙染物擴散。太陽出來後,隨著地表溫度的升高,使逆溫層逐漸消失,大氣湍流混合和垂直對流加強,有助於汙染物質的擴散。冬天,一場冷空氣過後,特別是其後連續幾天不刮風或隻刮微風,人們會漸漸感到空氣汙濁;如果近地麵層空氣濕度較大,又常常會有霧相伴。造成這種現象很大程度上與逆溫有關。出現逆溫天氣會加重大氣汙染,危害人們健康,因此,有人稱逆溫是冬天的隱性殺人幫凶。

一般條件下,氣溫是隨著高度的增加而降低的,平均每上升100米,溫度約降低06攝氏度,這樣,大氣低層溫度高,空氣密度小;高層溫度低,空氣密度相對較大,造成了“頭重腳輕”的現象,大氣層結就不穩定,容易上下翻滾而形成對流,這樣就會使低層特別是近地麵層空氣中的汙染物和粉塵向高空移散,從而減輕在大氣低層汙染程度。可是,在某些特定條件下,比如一場冷空氣過後,卻會出現氣溫隨高度增加而升高的現象,導致空氣“腳重頭輕”,大氣科學中稱這種現象叫“逆溫”。發生逆溫的大氣層叫“逆溫層”。逆溫層的厚度可從幾十米到幾百米,它就像一層厚厚的被子蓋在地麵上空,空氣不能向上擴散,“無路可走”後又向下蔓延,從而加重了大氣汙染。

對城市空氣質量影響最大的是輻射冷卻造成的逆溫。秋末和冬季晴朗無風的天氣裏,一到傍晚日落時,地麵強烈地向空中輻射熱量,使地麵和近地麵空氣溫度迅速下降,而上層空氣降溫較慢,從而出現氣溫上高下低的現象,形成逆溫層。又因為冬季晝短夜長,晚上輻射降溫時間長,往往使低空輻射逆溫層更多出現。白天,由於日照增溫不足,使逆溫層終日難以破壞,所以人們常會見到大氣汙染物整天覆蓋著地麵,特別是在城區,天空總是灰蒙蒙的。

其次,大氣汙染與風力的大小有關。一般來說:汙染濃度與風速平方成反比,與汙染源排放強度成正比。通常風速越大越有利於空氣中汙染物質的稀釋擴散。而長時間的微風或靜風則會抑製汙染物質的擴散,使近地麵層的汙染物質成倍地增加。但也有例外情況。在我國冬春幹燥季節,幾乎每年都有強大的西北風席卷整個北方甚至南方廣大地區,將內蒙古和黃土高原的大量地表泥土沙粒帶到空中,形成大風浮塵、揚沙或嚴重的沙塵暴天氣,使得天空呈現土黃色或漫天昏暗。

第三,大氣汙染與雨雪有關。自然降雨、降雪對空氣汙染物能起到清除和衝刷作用。在雨雪作用下,大氣中的一些汙染氣體能夠溶解在水中,降低空氣中汙染氣體的濃度,較大的雨雪對空氣汙染物粉塵顆粒也起著有效的清除作用。但是需要指出的是,當前空氣中的雨水已經不很幹淨。降水與空氣中的二氧化硫等氣體混合溶解會形成酸雨,則是大氣質量差的另一種表現形式。

從季節角度來說,由於冬季北方降水較少,氣候幹燥,刮風天氣較少,光照較弱,日照時間短,逆溫層較厚,且溫度較低,大氣對流不活躍等不利於空氣中汙染物質擴散的因素較多。夏季由於太陽輻射很強,大氣對流活動旺盛,逆溫層的生成存在時間縮短,且降雨天氣較多,降雨量很大,對汙染物質清除作用明顯,使空氣汙染程度相對減輕。

39.如何用“垃圾煉金”

美國的發達由歐洲人的“淘金熱”而起,那個時代的人用及其簡易的漂洗方法從泥沙中淘金。中國古代人,也曾用礦物煉金。因為金子曾是人們用以交換任何物品的中介物,有了金子便有了一切,所以一直到今天,很多人熱衷於淘金。其實,“淘金”的方法多種多樣,科學家們已經能夠把垃圾變成金子了,中科院廣州能源所就有一個專門變垃圾為金的實驗室棗新能源與可再生能源實驗室。不過他們的方法更巧妙,非直接“點垃圾為金”,而是把垃圾變成人們樂意接受的、社會需要的短缺資源棗電能或植物有機肥料,自然就“錢”途無量了。

變垃圾為電能或植物有機肥料的過程說起來簡單,實際上複雜。首先,要去跟蹤垃圾場幾個月采集樣品,建立數據庫,對垃圾進行分類。因為不同地區有不同的垃圾類型,有的地區可燃燒物品多,有的地區食餘多,隻有分類後才能確定是采用垃圾發電還是堆肥。

如果用垃圾發電,則要對垃圾進行焚燒處理,把垃圾焚燒過程中產生的熱能轉化為電能。用垃圾發電的優點是垃圾堆放場地小,節省土地資源,但技術要求高。也許你聽說過,垃圾焚燒若技術不過關,焚燒時會釋放致癌物二惡英,產生二次汙染。這正是目前科學家們投入大量精力進行研究的關鍵課題。如果用垃圾堆肥,則需要建立使垃圾能夠發酵的堆放池。最高級的垃圾處理方式是發電和堆肥聯用,而聯用需要攻克的科學技術問題則更多。

用垃圾發電的關鍵設備是垃圾焚燒爐,爐子的優劣決定垃圾焚燒的效率。垃圾進入焚燒爐後能否得到充分燃燒?怎樣才能讓垃圾充分燃燒?等等,都是需要科學家解答清楚的重要問題。這些問題即是用“垃圾煉金”的基本原理。

由於科學家們的努力,目前我國“垃圾煉金”的方法已經不存在大問題。許多經紀人已經把垃圾焚燒技術從實驗室移植於市場,用於處理生活垃圾,並獲得了良好回報。如四川成立的環能公司,準備吃下包圍成都市的垃圾圈,既為民除患,又能發家致富。

這家公司預測,目前,我國實施簡易處理的城市垃圾僅占總量的23%,曆年垃圾的堆存量已高達60多億噸。2001年,我國城市生活垃圾已達15億噸。若以低位熱值800kcal/kg計算,折合熱值為700kcal/kg的標準煤1714萬噸;如果全部用以發電並按20%的發電效率計算,可安裝發電設備3180兆瓦,即使全部使用國產設備建垃圾電廠,其工程投資將超過650億元。而“環能”獨有知識產權的國產SHNB垃圾焚燒鍋爐,其工程投資成本僅為海外引進設備的24%,因此,“環能”獨有產權的國產鍋爐能為其實現垃圾發電帶來獨特有利的競爭優勢。其市場前景一片光明。