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關鍵詞:可再生能源;可持續發展;環境現狀
一、環境可再生資源開發與利用的現狀
資源是人類在地球上賴以生存的必要保證。人類為了滿足日益高漲的生活需求,不斷地加強對資源開發利用的強度,甚至采用了掠奪式的開發手段。資源的枯竭已經使人類的生存面臨著嚴重的威脅。如何合理地開發和利用資源已經是人類必須認真對待的一個重要而迫切的問題。進入21世紀,人類所面臨的最大挑戰是如何實現社會和經濟的可持續發展。中國目前正在實施國民經濟和社會發展的第十二個五年計劃,進入全面建設小康社會和和諧社會的新階段,向21世紀中葉基本實現現代化的目標邁進,但面對我國嚴峻的資源現狀,如何實現人口、資源、環境的協調發展已經成為確保我國經濟和社會可持續發展以及實現全面小康社會和和諧社會的關鍵。
因此,如何選擇一種更加合理、健康、節能的生活方式和社會經濟發展模式,用盡量少的資源消耗去獲得更為豐富多樣的社會需求滿足,并且從體制建設上保障可再生資源綜合利用,已經成為我們必須面對和解決的現實問題。
廢棄物資源在物質性能上的可再生性,是其可再生利用的根本。利用循環再生原料是人類社會工業技術進步的結果,也是保證自然資源的合理開發利用,保持資源循環利用的必要手段和發展循環經濟的內在要求。循環經濟理念是在科學發展觀的基本思想指導下,為促進環境保護和資源合理利用而發展起來的,其核心就是資源的循環利用。
因此,對于可再生資源的開發和利用,應從循環經濟的角度去認識,不但要認識到可再生資源開發與利用的必要性和重要意義,還要對可再生資源開發與利用具體方法有足夠的了解,做到從根本上提高可再生資源開發與利用的成效,滿足可再生資源開發與利用的實際需求。
二、環境可再生資源開發與利用的必要性和重要意義
從環境可再生資源的開發與利用的過程來看,可再生資源主要是對廢棄物資的循環和再利用,不但實現了節約的目標,也發揮了廢棄物資的重要作用,實現了廢棄物資變廢為寶的目的。因此,從提高經濟發展質量,滿足環境保護要求的角度出發,環境可再生資源開發與利用是十分必要的,其必要性和意義主要表現在以下幾個方面。
1.1 環境可再生資源開發與利用是提高物資利用率的必要手段
在生產生活中,廢棄物資的產生是不可避免的,考慮到物資的自身特點,有些物資雖然處于廢棄狀態,但是具有一定的回收和再利用價值,只要加以正確的開發和回收,并輔以一定的科技手段,就會將廢棄物資進行回收利用,提高其利用率。所以,對于廢棄物資而言,可再生資源開發與利用是提高物資利用率的必要手段,對廢棄物資利用具有重要意義。
1.2 環境可再生資源開發與利用是滿足循環經濟發展的必要措施
通過環境可再生資源的開發與利用,廢舊物資找到了合理利用的方式,不但減少了物資重新生產的成本,也對現有的資源進行了綜合利用,實現了物資的循環利用。所以,從目前環境可再生資源的開發與利用來看,出于提高循環經濟發展質量的目的,環境可在生資源的開發與利用是滿足循環經濟發展的必要措施和重要方法。
1.3 環境可再生資源開發與利用對降低經濟發展成本具有重要意義
通過對可再生資源的開發與利用,總體物資成本得到了有效降低,不但滿足了經濟發展的現實需要,還減少了環境的污染和能源的消耗。因此,對于環境可再生資源的開發與利用而言,其意義在于有效降低經濟發展的成本,降低環境污染,提高經濟發展質量,為此,應對環境可再生資源的開發與利用的意義有正確認識。
三、環境可再生資源開發與利用的具體方式分析
考慮到環境可再生資源開發與利用的必要性和重要意義,在環境可再生資源的開發與利用過程中,應對可再生資源的開發與利用的方式有足夠的了解,并根據可再生資源的特點,制定具體的開發與利用方式,提高可再生資源的開發與利用質量,滿足可再生資源的開發與利用要求。目前來看環境可再生資源的開發與利用可以采取以下措施。
1.1 做好物資回收工作
從目前環境可再生資源的開發與利用來看,主要都集中在廢舊物資的回收和再利用上。在這一過程中,要想取得可再生資源開發和利用的預期效果,就要從物資回收環節入手,嚴格執行物資回收程序,加強廢舊物資的回收工作,將廢舊物資按照種類進行回收,減少開發與利用的難度,提高開發與利用的質量,滿足開發與利用的實際需要。
1.2 細分資源的種類
在對環境可再生資源的開發與利用過程中,為了減少開發與利用的難度,提高開發與利用的綜合效果,需要對資源的種類進行細分,按照可再生資源的類別做好分類工作,促進可再生資源開發與利用質量的提高。為此,在環境可再生資源的開發與利用中,應將資源的分類當做重要工作之一,制定具體的回收種類劃分標準,提高回收的準確率。
1.3 注重高科技手段的引進
為了保證環境可再生資源的開發與利用取得積極效果,應根據實際開發與利用過程,引進高科技手段,提高可再生資源的開發效果,使一些重要原料和成分能夠從廢舊物資中提取出來,滿足可再生資源的開發與利用的需要。從目前環境可再生資源的開發與利用來看,高科技手段的引進是十分必要的,對提高可再生資源的開發與利用質量有著重要意義。
1.4 注重實效性
從目前環境可再生資源的開發與利用來看,在實際過程中應制定具體的工作目標,以追求實效性為主要目的,完善可再生資源的開發與利用手段,提高開發與利用的整體效果,注重整個開發與利用過程的實效性,使整個可再生資源的開發與利用取得積極效果。為此,應根據環境可再生資源的開發與利用制定具體的實效性目標,促進可再生資源的開發和利用取得積極效果。
結束語
綜合上述,在循環經濟發展思路的指導下,從提高環境保護效果和經濟發展質量的角度出發,做好環境可再生資源的開發和利用具有重要的現實意義。為此,必須認真分析環境可再生資源開發與利用的必要性,并對具體做法有全面的了解,促進環境可再生資源的開發與利用取得積極效果。
參考文獻:
[關鍵詞] 汽車新能源產業技術體系變革發展戰略電動汽車
一、引言
汽車作為現代重化工業技術體系的代表產品,不僅是不可再生石油資源的主要消耗者,而且也是造成城市空氣污染的主要禍首。汽車所排放的尾氣中含有大量NOX(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、PM(顆粒物)和HC(碳氫化合物)等有害物質,對城市大氣環境造成了嚴重的污染和破壞。解決汽車的環境污染和石油的短缺問題需要尋找可替代石油燃料的潔凈能源或改變傳統的內燃機技術。然而,由于方法眾多,每一種方法都存在各自的優缺點,眾說紛紜,爭執不下。究竟哪一種新能源適合我國汽車未來能源的發展方向呢?
我們認為,內燃機技術以及汽車產業在產業技術體系中占有核心地位,從整個產業技術體系的發展戰略角度出發,分析現有的汽車各種替代能源的優缺點,分階段實施汽車新能源的發展戰略,對于我國實現產業技術的跨越發展具有十分重要的現實意義。
二、汽車代用能源的分類及特點
目前,可代替傳統汽油和柴油的汽車代用能源有許多種,可將其歸納為三類:第一類是不可再生能源,包括液化石油氣、天然氣、煤基液體燃料、甲醇;第二類是可再生能源,包括乙醇、生物柴油、太陽能;第三類是性質不確定能源,其性質的歸屬取決于生產該能源的原料,包括燃料電池、電能和氫能。
1.不可再生能源
(1)液化石油氣(LPG)。LPG分為石油煉制過程中的副產品和油田伴生氣兩種。
LPG的優點:①能效高。與汽油相比,LPG辛烷值較高;②減少污染。LPG可降低CO2排放25%、CH80%、SO270.5%、SO99.99%、Pb100%、CO89.72%、顆粒物41.67%、噪音40%;不需改變內燃機;石油廢棄物利用,有一定的經濟價值。
LPG的缺點:能量密度低;車用LPG的質量要求較高,需要提純處理;存在一定的爆燃危險性,安全性較差;仍然以石油資源為依托,屬于不可再生資源。
(2)天然氣(NG)。汽車使用的天然氣按儲存方式主要分:壓縮天然氣(CNG )、液化天然氣(LNG)和吸附天然氣(ANG)三種。
①壓縮天然氣(CNG)。CNG是將常態下的天然氣以20MPa以上壓力壓縮在高壓罐內供汽車使用。
CNG的優點:污染排放低。天然氣汽車尾氣中NOX及CO2排放量很低,且無PM固體微粒排放;工藝簡單。供汽車使用的CNG是用壓縮機將天然氣壓縮儲存,燃燒時通過減壓裝置減壓釋放,工藝比較簡單;天然氣儲量相對豐富。我國目前天然氣資源量約為54萬億立方米,探明的天然氣地質儲量為3.9萬億立方米,資源探明率為7.2%。并且,天然氣的勘探潛力很大,儲量較石油豐富。
CNG的缺點:存儲體積較大,能量密度低;汽車充氣時間較長,一次行駛里程短;儲氣鋼瓶因壓力大,有一定的危險性;車用充氣源受天然氣管網限制;屬不可再生資源。
②液化天然氣(LNG)。LNG是將天然氣在-161℃的低溫下液化,并進行凈化處理而成。
LNG的優點:更潔凈環保。LNG燃盡后無灰渣和焦油,主要排放物是二氧化碳和水蒸氣,NO2、CO2等有害物質的含量極少;能量密度大。LNG液化后的體積僅是原氣態體積的1/625,能量密度高于CNG三倍多;安全性能好。LNG無需高壓,不易自燃自爆,安全性能好;車用充氣源不受天然氣管網限制;具有循環利用能源效應。LNG在汽化至常態過程中將釋放出大量的冷能,可回收用于汽車空調或汽車冷藏。
LNG的缺點:生產與運輸成本較高。LNG是在低溫下液化、縮小體后裝入特殊運輸設備運送到目的地,并再次氣化后方可使用。因此,LNG在中短途運輸方面成本過高。屬不可再生資源。
③吸附天然氣(ANG)。吸附儲氣的原理是在儲氣容器中以特殊方法裝填超級活性炭作為吸附劑。利用吸附劑表面分子與氣體之間的作用力吸附氣體分子。
ANG的優點:儲存壓力低。ANG的壓力一般只有4~6MPa,有利于安全;不必使用笨重的鋼瓶,減少儲氣設備重量。
ANG缺點:能量密度低;ANG技術難度較大,目前還處于研究階段。
(3)煤基液體燃料。煤基液體燃料是將煤炭通過直接或間接方法液化成液體燃料油,俗稱“煤變油”。
煤基液體燃料的優點:我國富煤少油,利用煤變油技術可緩解石油緊張。
煤基液體燃料的缺點:煤變成液態燃料單位成本高;煤轉化成液態燃料的生產過程中要消耗大量的能源;煤變油技術僅是將一種不可再生能源轉化為另一種形式,不符合能源發展方向;煤變成液體燃料只是將煤炭轉變為汽油、柴油,依然不能降低環境污染。
(4)甲醇。甲醇是一種含氧化合物,溶解性強,可與汽油、柴油溶解混合為新型燃料。甲醇可從煤、天然氣和油頁巖中制取。
甲醇的優點:甲醇作為燃料具有辛烷值高、汽化潛熱大、熱值較低等特點;作為車用燃料,甲醇的CO、HC和NOx排放較汽油和柴油低,幾乎無碳煙排放;溶解性好,可與汽油、柴油混合使用。
甲醇的缺點:對環境即有正面影響也有負面影響。甲醇汽油可以減少尾氣中CO、CH、NOx排放,但尾氣中總醛排放增加;甲醇具有毒性。人攝入5~10毫升就會發生急性中毒,30毫升即可致死;甲醇對金屬有腐蝕作用,對橡膠皮革有溶脹作用;制取甲醇要消耗不可再生資源。
2.可再生能源
(1)乙醇。乙醇是玉米、小麥、薯類、高粱、甘蔗、甜菜等經發酵、蒸餾、脫水后再在其中加入變性劑而成。車用乙醇汽油是將燃料乙醇和組分汽油按一定比例混配而成。
乙醇的優點:減少污染。使用乙醇汽油的汽車尾氣中CO降低30%,NOX減少10%,苯系物質、氮氧化物、酮類等污染物濃度明顯降低;屬可再生能源。
乙醇的缺點:乙醇需要與汽油混合使用,不能成為汽油的完全替代品;燃燒乙醇會產生懸浮顆粒,不是完全的綠色燃料;消耗大量土地資源。
(2)生物柴油。生物柴油是采用動物或植物油脂與甲醇(或乙醇)經酯交換反應而得到的脂肪酸甲(乙)酯,是一種可以替代石油柴油的可再生清潔燃料。
生物柴油的優點:環保特性優良。根據美國科學家的研究結果,使用生物柴油可降低90%的空氣毒性,二氧化碳排放要比柴油減少60%;車輛成本低。使用生物柴油的汽車與普通柴油車相同,車輛無須任何修改;安全性好。生物柴油的閃火點較高,毒性較低;是一種環境友好的可再生燃料。
生物柴油的缺點:燃燒效果差。生物柴油的粘度約為#2石化柴油的12倍,影響噴射時程,導致噴射效果不佳。由于生物柴油的低揮發性,造成燃燒不完全,影響汽車燃燒效率;制取生物柴油的成本較高;消耗大量耕地資源。
(3)太陽能。太陽能資源豐富,隨處可得,無需運輸,對環境無任何污染,是未來汽車能源的發展方向。
目前,制約太陽能汽車發展的主要障礙:一是汽車的動力常受時間、地點、季節、氣候影響;二是太陽能的采集與轉換效率難以滿足汽車高速行駛所需要的足夠動力;三是太陽能電池板造價昂貴。
3.性質不確定能源
(1)燃料電池。燃料電池是直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能轉化為電能的一種裝置。燃料電池常用的燃料有氫、天然氣、甲醇等,常用的氧化劑有氧氣、空氣。
燃料電池的優點:潔凈、污染低。純氫和氧結合的燃料電池,可實現零放排。以甲醇、天然氣為燃料的燃料電池汽車造成的大氣污染僅為內燃機汽車的5%;燃料電池能量轉換效率較高;噪音低。燃料電池屬于靜態能量轉換裝置,除了空氣壓縮機和冷卻系統以外無其他運動部件,噪音小;燃料多樣化。燃料電池所使用的燃料可以是氫、甲醇、天然氣,也可以是丙烷、汽油、柴油、煤以及可再生能源;利用生物制氫、水制氫的燃料電池可實現能源再生化。
燃料電池的缺點:成本高。質子交換膜電池中的膜材料和催化劑均十分昂貴;燃料的質量不過關。質子交換膜燃料電池必須使用沒污染的氫燃料,而目前純凈氫的制取技術還存在困難。
(2)電能。以電能為動力的汽車分為三種:純電動汽車(BEV)、燃料電池電動汽車(FCV)和混合動力電動汽車(HEV)。純電動汽車是指以車載蓄電池為電源,用電動機驅動的車(本文中的電動汽車指的是純電動汽車)。
電能是一種潔凈能源,電動汽車完全可以實現零排放、無污染,但是,目前的電能還不屬于可再生能源,主要是因為電能還有相當一部分是通過煤炭、石油等化石類能源轉換而來。
電動汽車的優點:潔凈無污染。目前,只有電動汽車完全符合零排放,而且電動汽車噪音很低;電能是取之不盡、用之不竭的能源。如果用再生能源(太陽能、水能、風能、生物質能、潮汐)發電,電能可永續使用;電能的利用技術成熟。人類利用電能已有很長一段歷史,遍布全國的電網可為電動汽車的充電帶來極大的方便;電動汽車結構簡單,維修方便。
電動汽車的不足:電池性能還無法滿足電動汽車產業化的要求。目前,電動汽車的蓄電池主要有:鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池等。鉛酸蓄電池比能量低,質量和體積太大,一次充電行駛里程較短,且壽命短,污染嚴重;鎳鎘蓄電池中的重金屬鎘對環境有污染;鎳氫蓄電池有高溫使用電荷量急劇下降的缺點;鋰離子的問題是安全性和穩定性,此外,大功率鋰電池存在技術難度;價格昂貴。蓄電池的價格是目前制約電動汽車產業化的障礙;電池充電時間長,蓄電能力有限;動力性差;電能還沒有解決完全可再生和無污染問題。電能的生產還大量依賴煤炭、石油等不可再生資源,此外,汽車廢棄蓄電池還有污染問題。
(3)氫能。氫是自然界存在最普遍的元素,在自然界中多以化合物形態出現,主要貯存于水,特別是海水中富含大量的氫,石油、天然氣、煤炭、動植物體也含氫。氫的發熱值是所有燃料中最高的,而且燃點高,燃燒速度快,是十分優質的二次能源。以氫氣為能源驅動汽車,主要有三種方法:汽車攜帶貯氫罐,以氫氣在發動機中直接燃燒產生動力;汽車電池放電電解出氫作燃料;以氫作燃料電池的燃料,用電力驅動汽車。
氫能的優點:氫是潔凈能源。氫燃燒非常清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產生其他對環境有害的污染物質;氫是高效燃料。每公斤氫燃燒產生的能量為33.6kW?h,是汽油的2.8倍;不需要對現有的技術裝備作重大的改造?,F在的內燃機稍加改裝即可使用氫。
氫能的缺點:廉價的制氫方法是氫能利用的一大障礙。目前,氫的制取需要大量能量,而且制氫效率很低;氫的安全性能差。氫氣是一種無色無臭的氣體,而且著火界限寬、著火能低、燃燒速度快,容易引發火災及爆炸。此外,氫特別容易泄漏,加油站、管道和純化工廠很難完全消除泄漏隱患。
三、發展我國汽車新能源的思路
汽車產業在整個工業體系中占有核心地位,汽車新能源的發展戰略不僅關系到汽車產業的可持續發展,而且對于整個工業的發展方向具有舉足輕重的作用,因此,我們還需要從產業技術體系角度考慮汽車新能源的發展戰略。
產業技術體系是指在工業生產部門各個產業領域所使用的各種產業技術,因其生產過程中的必然聯系而構成的統一的有機整體。產業技術體系中的產業技術因其在生產部門生產過程中的影響范圍和程度不同而分為源技術、主干技術、旁支技術三個層次。其中,源技術是最核心的、最具影響力的技術,它決定整個工業部門產業技術體系的性質和本質特征,決定了工業部門內部其他產業部門核心技術的產生、變革和地位。而主干技術是在源技術之下,直接與源技術配套的工業部門內部各產業技術,它們只是對一個或幾個工業部門有重大作用。而旁支技術則是為主干技術服務的、處于次要地位的各產業技術。
人類歷史上的歷次產業技術革命都因產業技術體系中的源技術發生重大變革,推動產業技術體系中各層次的產業技術逐步改變,最終導致整個產業技術體系發生變革。第一次工業技術革命正是因蒸汽機的出現,導致人類生產的重心從農業轉向工業;第二次工業技術革命由于內燃機和電力技術的發明,使人類生產走上了重化工業道路,也導致今天的資源危機和環境惡化;以微電子、新材料、新能源、生物工程、航天技術、海洋技術等為代表的第三次工業技術革命,并沒有改變第二次工業技術革命所奠定的重化工業技術體系性質,卻使消耗不可再生資源、污染環境的重化工業技術體系加速發展。今天,人類經濟社會面臨的生存危機,在本質上是產業技術體系性質造成的,是迄今為止歷次產業技術革命都在產業技術開發與應用上忽視了人與自然的關系,從而導致產業技術體系各層次的產業技術都消耗不可再生資源、排放污染環境的廢棄物造成的。
當前的產業技術體系還屬于重化工業技術體系。重化工業技術體系中的源技術――電力技術和內燃機具有消耗不可再生資源、破壞環境的性質,帶動了汽車、鋼鐵、能源、化工、機械加工等主干技術以及旁支技術也具有同樣的性質。因此,要實現人與自然和諧相處,必須從根本上針對重化工業技術體系的源技術――電力技術和內燃機進行革命。
傳統的內燃機是直接建立在石油、天然氣等不可再生能源結構上的工業動力,是現代大工業各種產品生產的母機。汽車發動機是內燃機最突出的代表。汽車不僅是不可再生資源主要消耗者,也是城市環境惡化的主要元兇,此外,汽車產業更是在整個產業技術體系中關聯最多的產業。因此,汽車潔凈能源的開發應朝著改變傳統的內燃機技術,使其由消耗不可再生資源、污染環境向使用可再生資源、對環境無害的方向發展,以推動整個產業技術體系向生態化變革,從而實現可持續發展的目標。因此,未來汽車的新能源應具備如下條件:
第一,新能源必須是可再生資源。不可再生資源終究會枯竭,用較豐富資源替代緊張資源只能作為短期權宜之計。
第二,新能源必須是潔凈的。新能源不應對環境產生任何污染,應完全實現零排放。
第三,新能源有利于變革傳統的內燃機技術。變革傳統的消耗不可再生資源的內燃機技術不僅對于汽車產業發展有利,也會推動整個產業技術體系向可持續發展的方向努力。
四、我國汽車新能源的發展戰略
綜上所述,我們認為電能是汽車未來最佳的能源。但是,用電動機取代目前廣為使用的傳統內燃機不是一蹴而就的事情,因此,汽車新能源的發展戰略還需要分階段實施。
1.用電動機取代使用化石類能源的傳統內燃機可作為遠期終極目標
選擇電能作為汽車未來能源的理由是:第一,電能是完全潔凈的能源,電動汽車完全可以實現零排放;第二,電能完全有可能轉變為可再生能源。盡管目前電能還不是可再生能源,但是隨著太陽能發電、風能發電、生物質能發電、潮汐發電等的普及,電能會迅速轉變成可再生能源;第三,有利于產業技術體系變革。傳統內燃機被電動機取代,將導致化工、石油、煤炭等行業逐步萎縮,而太陽能發電、風力發電、生物質能發電以及潮汐發電等產業將得到大力發展。層層推進,可推動整體產業技術體系發生變革,有望改變重化工業技術體系消耗不可再生資源、污染環境的本質。
2.發展燃料電池汽車是中期目標
將燃料電池汽車作為中期發展目標的理由是:第一,燃料電池汽車技術已相當成熟,極有可能先于電動汽車進入市場。近幾年,世界各大汽車公司都紛紛推出以氫或甲醇為燃料的燃料電池汽車;第二,燃料電池汽車有利于環境保護和節省能源。氫燃料電池可實現零排放,即使使用其他燃料(如甲醇)的燃料電池汽車也是常規汽車排放的30%。另外,燃料電池能效高有利于節省能源;第三,燃料電池完全可能實現由不可再生能源向可再生能源的轉化。水解氫燃料電池可以實現資源的循環使用,因為氫與氧的燃燒產物就是水,水可以循環使用,取之不盡,用之不竭。另外,可利用太陽能、風能、潮汐能等可再生能源制氫,實現能源可再生化。目前,制約燃料電池成為可再生能源的是水解氫的制取技術,但是,甲醇等燃料電池技術的使用與推廣,可為氫燃料電池的發展奠定良好的基礎。第四,燃料電池汽車發動機是傳統內燃機的變革,可為電動機最終取代傳統內燃機提供經驗。
盡管,目前的甲醇燃料電池、通過煤或天然氣制取氫的燃料電池與我們所倡導的能源的可再生化發展方向違背。但是,只要太陽能、風能、潮汐能發電技術、水解氫技術一旦成熟,燃料電池實現可再生能源的目標就十分容易。因此,我們將燃料電池作為中期發展目標。
3.液化天然氣汽車可作為短期發展目標
液化天然氣(LNG)屬不可再生資源,不符合能源的發展方向,也與我們的倡導的終極目標相悖。我們將其作為短期發展目標的理由是:第一,液化天然氣有助于解決汽車尾氣的嚴重污染問題。液化天然氣與汽油、柴油相比,更潔凈環保;第二,液化天然氣有助于解決目前的石油緊張問題。我國的天然氣儲量較石油豐富,而且天然氣的探明儲量在不斷增加。此外,使用液化天然氣不受天然氣管網限制,可充分利用世界天然氣資源,這對于我國的能源安全有利;第三,液化天然氣使用技術與現存的內燃機技術銜接較好。
但是,天然氣資源是不可再生資源,長期過量開發與使用將會導致與石油資源一樣的命運。因此,發展液化天然氣汽車只可作為短期發展戰略。
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知識與技能:舉例說出什么是自然資源并對自然資源進行分類;從生活和生產實例出發,說出自然資源對人類社會發展的重要作用以及我國自然資源的特點;對我國自然資源破壞嚴重的現狀有一個清醒認識,在此過程中形成正確的觀念。
過程與方法:通過對數據說明、文字分析、閱讀材料等的學習,說出我國自然資源的基本國情,明白我國資源的優勢和不足;通過辯論或案例分析等形式,說明節約和保護自然資源的重要性和必要性。
情感、態度與價值觀:樹立珍惜、合理利用并倡導節約資源的新觀念,在教學中認識我國的資源現狀,樹立正確的人口觀、資源觀、環境觀;形成資源保護意識。
二、教學重難點
重點:合理利用、保護和節約自然環境的重要性及具體做法;我國自然資源總量豐富、人均不足的現狀及其在利用自然資源方面存在的問題。
難點:對自然資源的歸類分析;對具體案例的分析評價;樹立正確的資源觀、環境觀、可持續發展觀念。
三、教學過程
導入:課前觀賞FLASH動畫視頻“拯救地球”,學生進入學習情境。
教師板圖中國輪廓圖。
介紹:我是來自大連的張老師,從遼東半島的最南端,飛躍長江、黃河來到了珠江三角洲美麗的城市中山和同學們共上這一節課,這是一種緣分。希望通過這節課的交流和學習相互留下最美好的回憶。
導言:課前同學們觀賞了視頻片段,看完后有什么感受,請談一談。
學生:人類應該和動物做朋友,不應該殘殺它們;保護地球人人有責。
教師:地球是人類的母親,她敞開胸懷,無私地為我們奉獻著一切。相信《魯濱遜漂流記》這部小說,大家并不陌生。在一次海難中,魯濱遜漂流到一個孤島上。在孤立無援的情況下,他是如何解決吃、穿、住等問題并最終生存下來的?
學生:(略)
教師:魯濱遜在求生時,所利用的土地、木材、淡水等物質就叫作自然資源。自然資源是我們吃、穿、住、行的主要源泉,是人類文明和社會發展的物質基礎。這節課我們就來學習第一節“自然資源總量豐富,人均不足”。
教師活動:展示本節課的學習內容。
設計意圖:利用魯濱遜漂流記的故事導入新課,學生對此比較熟悉,便于學生理解自然資源的概念,簡單明了,給學生耳目一新的感覺。
自然資源概況
判斷下列四種物質(陽光、森林、衣服、鐵礦石)中哪些屬于自然資源?
學生:衣服不屬于自然資源,因為它不是從自然界直接獲得的。
教師:從自然界直接獲得的物質都是自然資源嗎?閃電是不是?
學生:目前技術條件下閃電還不能被人類利用,不屬于自然資源。
教師總結:自然資源應該具有這樣兩個特點:自然屬性,直接從自然界中獲得;物質屬性,有利用的價值。二者缺一不可。
過渡:大千世界,自然資源種類繁多,根據性質不同,這些物質都可以分為哪些類型?
課件展示:學生觀察水循環動態示意圖,了解人類可利用水資源的獲得途徑和示意圖反映了水資源具有什么特點?
教師:這種在短時間內可以更新、再生,或者能夠循環使用的物質,屬于哪種資源?
學生:可再生資源。(學生再舉出幾個例子)
教師:出示“英國石油公司日前發表一份報告,稱全世界擁有的石油儲量只夠用40年”相關資料,提問:石油屬于哪種資源?
學生:非可再生資源。其特點是用一點就少一點,用完就沒有了。(學生舉例歸納出礦產都屬于非可再生資源)
教師:展示幾種自然資源讓學生判斷,加深其對概念的理解。
教師:可再生資源利用合理,便可以實現永續利用。而非可再生資源,總有枯竭的一天。面對這種狀況人類又該如何應對?
學生:利用新的物質來代替。
教師:這些物質稱為“新能源”或“新材料”?,F在科學家正致力于相關研究,并取得了一定的成就。下面請觀看一段視頻短片。
學生:觀看“新能源的開發和利用”的視頻。
教師板圖“中國太陽年輻射總量的分布”。
教師:太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源。從我國的太陽年輻射總量分布圖中可以看出,我國的太陽能資源比較豐富,為我國開發和利用這種資源提供了廣闊的前景。
設計意圖:什么是自然資源,自然資源包括哪些基本的種類?這兩個問題如果教師處理不當的話,很容易使學生造成對概念的模糊。因此可從定義入手,讓學生理解自然資源的兩個屬性,再進行區別比較,這樣學生很容易辨別??稍偕Y源可以水循環示意圖進行演示,幫助學生理解其與非可再生資源的本質區別。在此基礎上可拓展新能源的開發利用知識,讓學生懂得人類是可以通過自身努力,來改變目前部分資源枯竭的問題。
我國自然資源特點及其利用
過渡:我國“地大物博”、“人口眾多”。在這個泱泱大國中自然資源又有什么特點?下面讓我們通過一組數據來分析和總結。
教師活動:展示我國國土面積、土地總面積、森林總面積、耕地總面積同世界其它幾個國家的柱狀圖比較。
學生概括:我國自然資源總量豐富。
教師:我國自然資源不但總量大,而且種類也很多。(以礦產資源為例,指導學生看書了解)
教師活動:展示我國同世界其它幾個國家的土地、森林、耕地等自然資源人均占有量的柱狀圖比較和在世界國家的排位。
學生概括:我國自然資源人均占有量不足。
教師:為什么我國很多種自然資源總量位居世界前列,但是人均占有量卻不足?
學生:我國人口世界最多,因此平均占有量少。
關鍵詞:可持續發展;可再生資源;農作物秸稈;生態文明建設
中圖分類號:F124.5文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2011)21-0184-04
資源,是生產資料和生活資料的天然來源,如地下資源、水利資源、旅游資源等。人類生存需要大量的資源。資源可以分為可再生資源(又叫可更新資源)和不可再生資源(即不可更新資源,也叫非再生資源)??稍偕Y源,指通過天然作用或人工經營,在合理開發條件下,消耗速度和恢復速度達到平衡,能夠為人類反復利用的各種自然資源,如氣候資源(包括風能、波動能、潮汐能、地熱能、太陽能等)、土壤資源、水資源、動植物(即生物資源。瀕臨滅絕或已經滅絕的動植物屬于由可再生資源向不可再生資源轉化或已經轉化成不可再生資源的資源)等。前三者是可以循環再現和不斷更新的資源。但土壤資源等有可能退化或被污染致使使用價值降低。換言之,可再生資源指在短時期內可以再生,或是可以循環使用的自然資源。可再生資源,在理論上雖然是天量,但根據現有的技術條件,在不太長的時期內成為資源主體還不現實的數量比較大。因此可以說,人類面臨可再生資源緊缺的問題。
不可再生資源,是在人類開發利用后,在相當長的時間內不可能再生的自然資源,主要指自然界的各種礦物、巖石和化石原料,如煤炭、石油、天然氣、金屬礦物、非金屬礦物等。此類資源是地球在長期演化過程中,在一定階段、一定地區、一定條件下,經歷漫長的地質時期形成的。與人類社會的發展相比,其形成非常緩慢,或者幾乎不能再生。因此一并歸為不可再生資源。人類對不可再生資源的開發和利用,只會消耗,而不可能保持其原有儲量或再生。其中,一些資源可以重新利用,如金、銀、銅、鐵、鉛、鋅等。另一些是不能重復利用的資源,如化石燃料,當它們作為能源利用而被燃燒后,盡管能量可以由一種形式轉換為另一種形式,但作為原有的物質形態已經不復存在,其形式已經發生變化。近年來,可燃冰(指天然氣水合物結晶,外形象冰,是在海水低溫和高壓條件下形成的,可以燃燒)開采、利用被擺上臺面,但也面臨巨大風險??梢哉f它的開采、利用是以損傷地球為代價的,與呵護地球背道而馳,是不得已而為之。
可持續發展需要可再生資源??稍偕Y源種類繁多,分類方法多樣,農作物的重要副產品秸稈是其一。地球上第一大取之不盡、用之不竭的可再生資源非農作物秸稈莫屬。科學地處理好農作物秸稈對于維持可持續發展具有十分重要的意義。中國擁有農作物秸稈量居世界首位,年產約為6億噸(估算農作物秸稈數量的方法有多種。有些估算結果:農作物秸稈數量達10億噸。甚至有人認為,18億畝耕地就有18億噸秸稈)。作為一種資源,農作物秸稈含有豐富的營養和可利用的化學成分,可用作肥料、飼料、燃料以及工副業生產的原材料(簡稱“四料”)等?!按稛熝U裊”一詞形象地說明了自古以來農民是以秸稈為燃料。隨著社會的發展和生活水平的提高,農民生活用能結構發生了改變,燃料及原料用秸稈數量大幅度減少。化肥的大量使用,也降低了秸稈漚肥還田率。傳統的秸稈利用方式逐漸被人們放棄?,F代的科學的秸稈利用方式和意識尚未完全建立起來。農作物秸稈可以分為三種:麥秸;稻草;其他秸桿(包括:玉米秸稈、高粱秸稈、花生藤、山芋藤和棉花秸稈等)。其由寶變廢是近年來出現的新問題,也必將隨著經濟、社會的發展得到圓滿解決。
一、農作物秸稈處理問題的焦點及其他
中國每年通過機械化還田和堆漚腐熟還田利用農作物秸稈2億噸左右,另外有少量用于氣化和加工等,累計約有4億噸秸稈初步實現了綜合利用。約有2億噸剩余秸稈被當成了廢料。部分農民采取了最簡單的處理方式――焚燒,造成了較多的大氣污染、土壤礦化、火災事故等社會、經濟和生態問題,引起了全社會的廣泛關注。
2008年5月4日,揚州市政府針對農作物秸稈焚燒污染環境、影響城鄉居民生活質量這一問題,出臺了《關于農作物秸稈禁燒及綜合利用工作的意見》,就城區周邊地帶秸稈禁燒工作作了明確部署?!兑庖姟芬?5個區14個鄉鎮兩個街辦105個村共11萬畝麥田(筆者注:11萬畝僅占全市麥田的1/24左右)實行秸稈禁燒及綜合利用。采取四項具體保障措施:一是切實加強組織領導,成立由分管市長任組長,市農機局、農業局、環保局、科技局、財政局、公安局、水利局、監察局等部門負責人為成員的領導小組,具體負責秸稈禁燒的相關技術、培訓、推廣工作。二是建立明確的目標責任制,與各區政府簽訂目標責任狀,層層落實責任,要求逐級包干到鄉、到村、到組、到農戶、到田頭。對秸稈禁燒行動領導不力的人員要及時通報批評,造成重大損失的要追究其失職、瀆職責任。三是大力推廣秸稈還田技術,通過宣傳、示范、培訓等多種形式,使農民群眾真正認識、理解秸稈還田的好處,加快秸稈還田技術實施步伐。四是加大獎懲力度,積極開展秸稈還田機械費用補貼試點工作,對每畝耕地給予10元的補貼和獎勵,同時加強檢查和懲罰,凡發現或舉報查實鄉鎮有三處秸稈焚燒點的,扣除市獎勵資金1萬元,直至扣完。全國許多地方都采取了諸如此類的禁燒秸稈的行政措施。此類“廣譜”性質的系列措施關于農民對秸稈還田的認識、理解的評判還不夠全面。農民并不是沒有“真正認識、理解秸稈還田的好處”。須知,“種一畝地純收入不過百來塊錢,而秸稈還田中,粉碎秸稈的費用就要幾十塊錢”(引自2010年11月5日《揚州廣播電視報》A12版俞暉文)(筆者注:秸稈粉碎的要求不一、收費不一。此為一說,僅供參考)。
下面是某縣級區領導在地級市秸稈禁燒工作會議上的表態發言:尊敬的各位領導、同志們:我區地處上風口,是本市的門戶城區,地理區位敏感而特殊,秸稈禁燒工作的成效將直接影響生態環境和城市形象。抓好秸稈禁燒工作,是我區義不容辭的責任和義務。我們將把這項工作作為一項政治任務和階段性中心工作,再接再厲,全力以赴,確保圓滿完成今年的禁燒任務,為促進資源節約、保護生態環境、保障城鄉居民正常生產生活秩序,作出應有的貢獻。我區秸稈禁燒工作主要涉及5個鎮農作物面積約3萬畝。今年,我們將重點抓好以下幾個方面工作:抓宣傳,營造濃厚氛圍。繼續堅持過去一些好的經驗和做法,抓住宣傳的關鍵,重點圍繞“不能燒、不燒給補助、燒了就罰款”三個方面,進行針對性宣傳。廣泛開展面上宣傳,進一步創新形式和載體,采取群眾喜聞樂見的方式,利用廣播、報紙、宣傳車、標語等形式開展宣傳,通過組織全區中小學校開設禁燒環保課、發動師生入村到戶開展“小手拉大手”活動等形式廣泛宣傳,爭取在短時間內營造濃厚的禁燒氛圍,做到秸稈禁燒和綜合利用知識家喻戶曉,人人皆知。加強點對點宣傳,將禁燒獎補政策直接與農戶承諾相掛鉤……由此可見禁燒的行政成本之高,禁燒是權宜之計。以城區為中心、“禁”字當頭、“罰”字隨后的一系列措施,效果如何呢?
2009年“三夏”,江蘇省秸稈禁燒工作收效明顯。禁燒令的嚴格執行,讓不少麥秸堆放在田間地頭、河塘池溝。一位鄉鎮干部說了一句形象的話:禁燒后,“天藍了,稈爛了,渠堵了,水臭了”。在鎮江市丹徒區高資鎮巫崗村,百畝耕地的田埂上橫七豎八地堆放著大大小小的麥秸堆。村民巫老漢家一根麥秸都沒有焚燒,全堆在田頭。接著翻田嫌秸稈礙事,就花了大半天時間,全丟到附近旱溝去了。旱溝,是村里汛期排澇所用的“救急溝”。大家都丟,旱溝很快就被填滿。一些村民就直接扔進附近水溝和小河。村民小組長巫冬林說:我們知道秸稈拋河塘會污染水源,拋灌溉渠會影響農業生產用水,但我們也沒辦法,往下怎么處理我們也管不了。即便我們想管,也有心無力,沒錢沒手段。禁燒算任務,不完成處罰很重,而后期處置不在政府下達的任務范圍;完成好沒獎,不完成也沒事。類似情況不光在鎮江發生,省內許多地方都陸續曝光了秸稈“流浪”事件,鄉村干部也在為處置“無主”秸稈發愁。焚燒與禁燒近年來成了農作物秸稈處理問題的焦點。農戶焚燒帶來危害,政府隨之下大氣力禁燒,這足以說明問題的嚴重性和解決問題的迫切性。問題的表象是焚燒與禁燒,但其實質是還未全面步入科學處理農作物秸稈的軌道。
如前所說,禁燒是階段性工作,落實時往往演變成具體時限為收割之前和之時的“名副其實”的禁燒――秸稈隨便堆放并未違反階段性禁燒的規定。風頭過去以后,農民覺得礙事的時候還是偷偷地分期分批地燒了。這種風頭過后的焚燒只是把對空氣的污染進行了稀釋。由此還引發了許多新的矛盾和問題,如,有農民把自家的秸稈轉移到公用隙地上去,過了嚴查時再趁天黑時燒,以至鄉村干部無法確認是誰家的秸稈、是誰點的火、應該罰誰等等。
二、農作物秸稈的“四料”價值及其他
農作物秸稈含有大量的氮、磷、鉀等有機成分,每100 公斤鮮秸稈含氮0.48 公斤、含磷0.38 公斤、含鉀1.67 公斤,分別相當于2.4 公斤氮肥、3.8 公斤磷肥、3.4 公斤鉀肥。如果把500 公斤農作物秸稈還田,就相當于給土壤施入標準化肥50 公斤以上,土壤有機質含量可以提高0.03%左右,并且增強了土壤的透水性、透氣性、蓄水保墑能力,使土壤團粒結構發生變化,保持疏松狀態,因而有效緩解了土壤板結的問題。利用秸稈生產的生物肥料,肥效更高。每畝土地施放250公斤秸稈生物肥,其肥效相當于100 公斤碳酸氫銨、50 公斤過磷酸鈣、20 公斤硫酸鉀,是無公害農業的重要肥料源,而且還具有良好的生態效益。因此,秸稈作為肥料施入農田,是補充和平衡土壤養分、改良土壤的有效方法,對于促進土地良性循環、提高耕地基礎地力和農業的可持續發展具有重要意義。
農作物秸稈轉化為肥料有直接利用和加工利用兩種方式。前者指秸稈直接還田,就是在作物收獲時將秸稈拋灑在田間,或粉碎或整株,或覆蓋或深埋,也可以在作物苗期或果園將秸稈均勻覆蓋在地表。這方面主要是運用秸稈還田機械,開展農機服務產業化經營。后者指秸稈間接還田,如,以腐熟的秸稈為主,加入畜禽糞和多種微量元素、活性劑,粉碎加工成顆粒狀生物有機肥。可用作綠色食品專用肥,也可作優質糧生產用肥,不僅增產,而且大大改善糧、果、蔬的品質。設備投資少,見效快,適合較大規模集中生產。
改革開放前,揚州地區(即今地級揚州市,人口近500萬,土地面積6 638平方公里)冬春季以稻草為直接、主要的牛飼料,把稻草、山芋藤等粉碎成糠作為較為直接的豬飼料。目前農作物秸稈作為飼料,除了直接飼喂外,還有多種提高秸稈飼料價值的加工方式。利用秸稈飼料生產線,把秸稈加工成顆?;驂K狀干飼料,具有熟香味,可以提高采食率。這種方法把散放堆棄的秸稈加工成可長途運輸、長期貯存的商品,實現秸稈飼料的商品化生產和異地消化利用,甚至出口創匯,使秸稈增值、農民增收。這種商品化大規模生產方式已經成為秸稈綜合利用的新途徑。
時興的農作物秸稈的燃料利用主要有生產沼氣和秸稈氣化兩種方式??梢砸患乙粦魡为毶a與使用,也可以以村為單位集中生產和供氣,是有前途的秸稈利用新技術。秸稈做培養基栽培食用菌可以在簡易房屋內或大棚內進行,投資少,見效快,技術簡便,經濟效益非常高,與生產有機肥相比,能進一步提高秸稈的利用價值,適合一家一戶或規模化生產。利用農作物秸稈造紙,生產纖維密度板、植物地膜、餐飲具、包裝材料、育苗缽等工業產品以及用秸稈制造灑精、淀粉等化工原料,都是工廠化利用秸稈的技術途徑,規??纱罂尚?,成為農村經濟新的增長點。
三、農民焚燒農作物秸稈的主要原因及其他
農作物秸稈及時還田能搶農時、培肥地力,提高產量和品質,對抗旱保墑、節約生產成本、保護環境有奇效。但是,農民的態度不夠積極甚至是消極。我們來算這樣一筆詳細賬:夏收夏種時間短,秸稈過長還田不能及時腐爛。如用收割機將麥秸稈切碎,每畝要多增5元成本;再用大馬力拖拉機翻耕,每畝又多付15元。每畝多了20元,多數農戶不愿這樣“負”出。而且,不少收割機還沒有連帶粉碎秸稈的功能。目前,我省秸稈綜合利用的方法無外乎:秸稈氣化爐、機械還田、生物肥料、板材加工、食用菌基料、快速腐熟還田、堆漚還田、編織草繩等。這些技術雖好,但實際操作難。一是技術成熟的少,能推廣的更少;二是收集處理既困難又費時,回收運輸成本高;三是秸稈綜合利用機械不足,購置、運行成本高。
在時間就是金錢的今天,費時費事就等于是增加支出。5月底到6月中旬的雙搶(搶收割搶插秧)時節,自古以來是農人一年中最忙碌的時段。這時候掛在農民嘴邊上的幾句話是:“季節不饒人”,“芒種到夏至,老少一起忙”,提醒自己要及時插秧。青壯年大多在城里做工,種田的主要勞動力是婦女和老人,他們力圖省工省力,往往選擇用焚燒的方式處理麥秸?!稉P州日報》載文說,江蘇厚德(合資企業)花150元收購一畝田的秸桿,農民不樂意。有關人員認為農民不明事理。而實際情況是,農民認為這是給厚德打工,按特殊要求處理一畝田的秸桿,屬于秸稈初加工,150元的工資太低。把秸稈粉碎顆粒4公斤放進一個四方形鐵質氣化爐里,點燃灶頭,綠色火苗立刻竄起來。這種申請了15項國家專利的秸稈氣化爐,遠比液化氣省錢(這里沒有包括相關支出,而相關支出如果算在內農民要花更多的錢)、熱量大,但每臺售價980元,而且每個村還必須建一個顆粒燃料生產站。投入遠大于產出,對多數村來說,推廣這項技術有很大難度或者說若干年內不可行。
科學利用好農作物秸稈資源,對于保護環境、促進農業可持續發展、建設節約型社會、推進新農村建設具有十分重要的意義。對其意義,作為個體的農民認識有待于提高,而各級政府則要加大投入,以全量、適時科學處理秸稈為己任。
四、揚州市農作物秸稈處理方式的有益探索及其他
揚州市是農業大市,每年小麥種植面積260多萬畝,水稻栽培面積310多萬畝。稻草年產量170多萬噸,麥秸年產量80多萬噸,其他秸稈100多萬噸,合計350萬噸以上。
近年來,揚州市農作物秸稈用作燃料的數量逐年減少,還田和用于其他方面的數量也很小,秸稈“出”和“用”的矛盾越來越突出。秸稈就地焚燒帶來了較大的危害:一是浪費資源。全市一年堆放在田頭和隨意燒掉的稻麥秸稈一度占到總量的50%左右,用于還田的農作物秸稈僅占到15%左右。二是污染環境。秸稈焚燒產生的煙霧中含有大量的一氧化碳、二氧化硫、氫氧化物等有害物質,對人體呼吸道有嚴重的刺激作用,容易誘發多種呼吸系統疾病,甚至破壞人的神經系統。三是危害安全。農民在鐵路、高速公路沿線和縣、鄉道路沿線的田塊焚燒秸稈,產生大量濃煙,造成道路通行能見度降低,極易引發交通事故。
揚州市從20世紀80年代初開始,圍繞秸稈禁燒和綜合利用,先后推廣了漚制草塘泥、制作塘肥(這是傳統的造肥方式)、秸稈生產沼氣、秸稈栽培食用菌、留高茬還田、墑溝埋草、過腹還田等多種方法,也取得一定成效。由于這些做法還田秸稈數量少、效率低,費工費時,難以大面積推廣應用。從20世紀90年代開始,在全省率先研究探索稻麥秸稈機械化全量還田技術和超高茬麥田套稻技術,并把秸稈機械化還田技術和水稻機插秧技術有機集成,實現了秸稈就地、簡便、大量還田。經過幾年的示范推廣,取得了顯著的經濟、社會和生態效益。
稻麥秸稈機械化全量還田技術,是以大中型收割機、拖拉機、滅茬耕整機機組實現的一系列技術的綜合,可一次完成稻麥秸稈切碎、滅茬、施耕、混合和覆蓋,達到秸稈翻埋數量大、效率高、質量好,能滿足不同后續作業的農藝要求,作業成本僅為人工還田的1/4,而工效可比人工還田提高數十倍。經測定,每畝田塊全年還草900~1 000公斤,相當于施尿素14公斤,節約投入成本45元,還草田塊二至三年后有機質增加16%~20%,速效鉀增加15%,種植的水稻、小麥畝增產8%~10%。
超高茬麥田套稻技術,是指在麥子灌漿中后期,將處理后的稻種直接撒播在麥田,與麥子形成一定的共生期,收麥時超高茬留30cm左右自然豎立,多余麥秸稈就地散開或淺埋,任其自然腐爛,實現麥稈自然還田。該技術不耕地、不整地、不育秧、不栽秧,省工省本省秧田。據測定,采用超高茬麥田套稻技術,每畝增收節支150元左右。
揚州市近幾年的示范推廣實踐證明,稻麥秸稈機械化全量還田技術和超高茬麥田套稻技術既能解決焚燒秸稈帶來的污染和危害,又可以改良土壤,培肥地力,促進糧食增產、農業增效和農民增收,是目前解決秸稈焚燒問題最直接、最簡便、最有效的措施。這些有益探索對全省乃至全國都有現實意義。但全面推廣這種技術也有一定難度:不少農戶承包地極其有限,不十分需要大中型、集成的機械和綜合性技術,他們習慣于自由地選擇一種種植和耕作方式,而現在種植和耕作方式有多種。研發方、主管方在總結稻麥秸稈機械化全量還田技術和稻麥套種技術時正面地講其利。接受、使用此類技術的農戶的看法就有些不一樣了。水稻旱直播發芽率低,抗御自然災害能力低,雜草多要多用除草劑,產量也低一些。德國農業科學家發現:凡在黑夜翻耕的土壤中,僅有2%的野草種子日后會發芽,如果在白天翻耕發芽率則高達80%。因此德國西部的農民選擇黑夜耕地??梢娺m度翻耕以減少野草進而少用除草劑才是上策,秧田育秧而后移栽入大田比較受歡迎。
五、農作物秸稈還田的深遠意義及其他
古代五行中含有“土”。倡導的農業八字憲法中包括“土”。社會學家對鄉鎮企業發展、小城鎮建設和農村環境保護提出過許多值得我們深思的對策和建議。美國學者King寫過一本題為《五千年的奇跡》的書。書中說:中國農業的最大特點,是它的土地耕種了五千年,活力沒有遇到破壞,這是人類的奇跡?!盎盍]有遇到破壞”源于:千百年來農民一直使用農家肥。二十多年前,看了這本書的教授發出感慨:“這是我們祖先留下的福澤?,F在的問題是:我們能不能再給子孫后代五千年這樣的環境。” 資料顯示,中國十年減少耕地1.2億畝,占6%?,F有耕地中有一部分是復墾而來的,多為劣質土地,而搞建設用去的大多是優質耕地。全國一半以上耕地營養不良。大量使用化肥、農藥、除草劑是耕地質量和農產品質量下降的原因之一。土壤質量始終維持在良好狀態是社會主義新農村“村容整潔”的根基,利在當代,福在后人。莊稼一枝花,全靠肥當家。農業“八字憲法”的第二個字是“肥”。過去,莊稼所依靠的農家肥主要有三種:河塘淤泥、人及畜禽糞便、農作物秸桿。現在使用的主要肥料是化肥,三種農家寶成了農村環境污染、臟亂差的重頭。城郊結合部的土地被征用的擔憂時刻存在,農民不怕土地板結、土壤退化。
發達國家不斷提高農產品生產環境質量標準和安全標準,對中國農業生產及其產品質量提出了更高的要求。中國蔬菜、水果、水產品、肉類等勞動密集型產品本來應在國際市場上表現出較強的競爭優勢,但從實際情況來看效果并不明顯。比如前幾年,發達國家對大米的重金屬和農藥殘留限量標準累計達346項,德國為237項,中國只有79項。廣施包括以農作物秸稈為主要成分的農家肥,少用化肥農藥和除草劑,對于改良土壤、提高農產品質量、增強國民體質的作用明顯,意義深遠。
關鍵詞:機械制造;自動化;節能設計
21世紀后,人類對于環境的可持續性有了全新的認識。節能、環保理念被反復提出,也得到了政府的認可和支持。但是,從當前人類的環境來看,重大污染問題不斷發生,不斷的升級,節能需求的實現迫在眉睫。因此,文章以節能為基礎,提出機械制造與自動化的節能設計理念,希望能夠在該領域提出切實可行的建議,也為我國的節能、環保之路略盡綿力。
1機械制造及其自動化的發展
1.1當下發展狀況
機械制造業及其自動化是我國目前工業發展的重要支柱,該領域在我國的發展,已經達到較高的水平。但從一些調查數據來看,該技術在國內的生產效率,卻遇到了瓶頸。換言之,就是技術生產力已經達到極致,新型技術仍舊沒有引入,工藝也處于亟待優化階段。而處于這樣的時期,意味著我國已經進入到“不進則退”的境遇。該背景下,若無法短時間內采用先進的技術,便必須進行生產工藝和各環節的逐步優化,只有這樣才能夠保證持續生產力的提升。否則我國機械制造及自動化領域,將可能被發達國家快速拉開更大的距離。
1.2發展趨勢及主流技術
隨著全球經濟一體化的實現,先進技術得到了有效的溝通和交互。將當前需求結合發展模式來看,機械制造及自動化,主要呈現出四大趨勢:①高度信息化管理。以信息技術替代傳統人力,實現高效的、靈活的管理模式,從而最大化實現成本的節約;②微電子化發展。不斷降低生產元器件體積,對空間成本進行有效的壓縮。微電子是機械制造業實現高效率機電一體化的管理的根本,同時也是當前背景下,提升生產效率的關鍵模式;③實現節能生產模式。節能可以壓縮生產成本,深度控制原材料的損耗。同時,實現環保的機械制造,基于以綠色為主題的環保理念的要求,勢必能夠有效促進生產產品的銷售;④智能化?;谛畔⒓夹g對生產自動管理,替代人力對生產的干預,從而實現高效率的生產。從技術層面來看,機械制造及其自動化,當前主要采取的技術模式如下:①數字化技術。數字化同樣是以信息化為基礎,不過較比于前文所述,當前采取的技術模式還未實現理想化。數字化可以實現參數控制,從而實現管理的優化;②機電一體化技術。進行集成化管理,較大程度上優化資源,實現單載體多模塊的應用;③節能環保技術。該技術已經提出便得到領域的廣泛認可,其優勢在于通過降低能耗節約成本。而且節能環保技術是一種多環節優化的總稱,可以作用在各個生產環節上。
2節能設計的特點
文章所探討的節能設計,并非當前意識上的節能環保設計。但建立在其基礎上。可以理解為構建以節能環保技術為基礎,提出新型技術模式和管理理念,最大化實現機械制造及其自動化的管理優化。節能設計的特點分析如下:
2.1環保、低公害、清潔
環保是人類進入21世紀的一大議題。嚴格意義上來講,只有環保的機械生產,才是符合現代人類發展需求的模式。因此,節能設計中必須要考慮環保、低公害,并盡可能使用清潔能源,減少空氣污染等環境污染問題。事實上,機械制造的環保,主要取決于能源的使用和生產廢料的處理。如果能夠盡可能的使用清潔能源,如乙醇等,便會大幅度降低環境污染。而對于生產廢料的處理,當前較為有效的方式,無疑是實現材料的循環使用性。由此既保證的環境污染程度的降低,同時也能夠節約生產成本。
2.2使用環保型材料
環保型材料主要包括以下幾種:①材質自身的環保,即使成為生產廢料,也不會對環境構成污染影響;②材質的重復性價值較高,可以回收利用??苫厥詹牧蠠o論環保性,還是成本控制,都有著較為明顯的優勢;③可再生資源。事實上,大部分可再生資源大多都包含上述兩項的優勢。不過,從其本身的資源保護和消耗、以及人類可持續發展觀的角度上來看,可再生資源的利用價值,顯然要高于不可再生資源。
2.3合理的制作工藝流程
優化工藝流程可以:①減少生產環節,降低能源消耗,實現不可再生資源的節約;②采取工藝升級,例如鍛壓改為溫壓,從而直接實現節能需求;③降低原料的成本損耗,從工藝上優化生產。事實上,工藝優化是自人類生產加工領域出現以來,一直追求的完善生產模式。而隨著技術的不斷進步,相信工藝流程的管理將得到較大的提升和優化。
3結束語
隨著我國機械制造與自動化的不斷提升,其自身發展及對環境的影響,也得到了越來越多的重視。而節能作為人類發展的必要途徑,在該領域不僅關系到生產成本的管控,也與環境保護息息相關。因此,文章從節能角度出發,探討其在該領域的具體方式方法,希望能夠借此對機械制造與自動化的發展,提供些許可行的建議。
作者:喻待紅 單位:邵陽學院
參考文獻:
[1]李思宇,侯俊吉,王鶴云.機械設計制造及其自動化中計算機技術的應用分析[J].南方農機,2017(1):121.
1.實現建筑與自然的和諧發展。生態建筑觀念產生的主要理論依據就是人與自然和諧發展理念,所以在生態建筑物設計的過程中,設計師就要考慮到生態建筑存在的目的,就是要體現出人與自然、與生態環境之間的和諧共處,所以在生態建筑的設計過程中設計師只有秉承生態化的建筑設計理念,意識到建筑物是生態環境的一部分,而不是相互對立的,在建筑的過程中要時刻留意和保護自然環境的狀況。
2.實現可再生資源的高效利用。生態建筑的理念是針對社會經濟發展中的資源緊缺、城市用地緊張等尖銳的發展問題,提出的一種可持續發展的建筑理念,在這一理念的指導下,建筑物的發展方向發生了改變,當前建筑領域技術的快速發展和各種建筑工藝的不斷完善,給生態建筑的建設實施提供了必要的條件,借助這些條件在生態建筑的建設活動中,盡可能的使用可再生資源進行建設活動,減少建筑活動對不可再生資源的浪費,這種建立在可持續發展戰略上的建筑理念,能夠極大的促進建筑行業的生態化發展,同時在建筑活動中通過對可再生資源的合理利用,能夠有效的減少建筑施工的成本。
3.生態建設需要體現地方特色。任何一個地方的建筑特色都是因為當地的自然環境影響才會形成的,而這種特色建筑形式又反過來推動了建筑的前進與發展,在生態建筑物的建設過程中,要對建筑物所在的地理環境、自然環境和生態環境進行科學細致的分析,保證建筑物的建設形式能夠滿足當地環境的要求,同時又能體現出足夠的地方特色,只有這樣才能夠保證在生態建筑中體現出生態環境的多樣性,才能從本質上將建筑物與自然生態環境融合到一起,生態建筑物的地方特色就是對自然生態環境多樣性的體現,是生態建筑物的一個本質特點。
4.建筑設計生態化趨勢。面對當前的社會經濟發展形式,在建筑領域已經就生態建筑達成了某種共識,目前生態建筑有兩個發展方向。(1)研究原生的生態建筑,探索現代生態建筑的發展之路。從建筑物出現的原因出發對建筑物進行分析,建筑物是人類活動的內在機制與自然環境相互聯系、相互作用的邏輯產物,包含了內在的生態精神。簡而言之人之所以會定居,就是因為人類體驗到在建筑中生活與自然環境的和諧穩定,這種建筑精神可以稱之為原生的生態建筑。(2)探索和運用新的生態技術,加快建筑的生態化。在人類的發展歷史中,建筑物的發展伴隨著人類從古至今,在建筑領域建筑的設計形態和具體建筑技術工藝都在不斷的發展,在未來的建筑領域這一特性也會延續,并以建筑的生態化為目標,所以在建筑活動中不斷探索、應用新的技術,將會是未來建筑的一個主要的發展方向。
二、結論
【摘要】 中藥資源的可持續利用是中醫藥 發展 的基礎。中藥資源的可持續利用和發展,必須遵從中藥資源的 自然 屬性。中藥資源的自然屬性包括資源的有限性與可再生性,生存環境的互補性,物種分布的地域性,藥用價值的潛在性,生物物種的可解體性,分布、利用的國際性。
【關鍵詞】 中藥資源; 可持續利用; 屬性
中藥是傳統醫藥的組成部分,中藥能夠 治療 疾病,是因為中藥含有治療疾病的活性成分或物質。祖國醫藥學是 中國 勞動人民在數千年同疾病做斗爭的過程中 總結 積累的經驗,并逐步升華形成理論知識體系,用以指導實踐,是中國乃至世界文化遺產的重要組成部分。例如中國首批非物質文化遺產名錄中有九項傳統醫藥學榜上有名,分別是中醫對生命與疾病認識方法、中醫診法、針灸、中醫正骨療法、同仁堂中醫藥文化、胡慶余堂中藥文化和藏醫藥文化等內容。如果說中醫藥是中華民族的瑰寶,那么中藥資源則是中醫藥瑰寶中的一顆璀璨明珠,是祖國傳統醫學治療疾病的物質基礎,中醫藥事業的發展需要中藥資源提供源源不斷的物質支持,探求中藥資源可持續利用和發展的原理、方法、技術和手段等,則是中醫藥管理部門和中醫藥工作者永恒的課題。wwW.133229.cOm
1 中藥資源可持續利用的任務
資源(resources)是對人類有用的一切物質和能量的總稱,包括自然資源與非自然資源。中藥資源(chinese medicinal resources)是指某一時段、某一區域范圍內分布的各種藥用植物、藥用動物和藥用礦物的種類及其蘊藏量的總和,是自然資源的重要組成部分。廣義的中藥資源包括以中醫理論為指導的中藥資源、民間藥資源和民族藥資源。認識中藥資源的特點及自然屬性,有利于人們在中藥開發保護和利用的過程中遵循生物物種的分布、生長、繁殖 規律 ,不斷提高中藥質量,保持中藥資源的可持續利用。
中藥資源可持續利用(the sustainable utilization of chinese medicine resources或tcm resources)是以可持續發展為戰略目標,確定中藥資源發展的宏觀調控政策,合理利用中藥資源,保護生態環境,使中藥資源能夠不斷的滿足當代人和后代人醫療保健的需求。
中藥資源可持續利用與可持續發展(sustainable development)緊密聯系??沙掷m發展的概念來自于生態學,是一種資源管理戰略,即將全部資源的一部分加以合理收獲,在適宜的生態環境下,新生長的資源數量又足以彌補所收獲的數量。
中藥資源可持續發展的主要任務是保護生物資源賴以生存的生態環境;保護生物物種資源和生物多樣性;通過人工種植、飼養或以生物技術為主要手段減少野生資源消耗;以保持社會、 經濟 、生態環境協調發展為前提,確保當代人及后代人對中藥資源的需求不斷地得到滿足。
2 中藥資源的自然屬性與指導意義
2.1 資源的有限性與可再生性凡具有自然更新能力和能夠進行人工繁殖的生物資源,稱為可再生資源(renewable resources),是中藥資源的主體,包括植物藥資源和動物藥資源;凡是不具備自然更新能力和不能采用人工繁殖的自然資源,稱為不可再生資源(non-renewable resources)。礦物類中藥就是不可再生的中藥資源。
中藥資源的有限性包含兩層含義:一是資源數量的有限性。指在自然條件下,野生中藥資源和不可再生資源的蘊藏總量是有限的,即使是可再生資源,再生增殖的數量也是有限的,如果采用人工培育或栽種的方式獲得的資源,其質量同野生資源相比,可能存在差異。二是資源利用的有限性。受客觀條件的限制,人們對中藥資源的認識和利用能力也是有限的,提高資源的利用率,也是當前和今后一定時期內的重要任務。其理論意義主要體現在5個方面。
2.1.1 資源的再生必須與需求量一致對不可再生資源應盡量減少浪費,積極開發和尋找替代品。對于可再生資源,數量應大體上與市場需求量基本一致,資源的利用數量必須與資源的再生、增生、換代、補償能力相適應,即保持供需平衡。可供利用的數量略大于或等于再生量,因為藥物不同于其他商品,可以打折或降價銷售。老百姓有句形象的比喻:“中藥少了是寶,多了是草”,講的就是減少中藥資源積壓浪費,保持供需平衡的大道理。
2.1.2 加大人工撫育技術的應用研究對市場緊缺的野生資源,可采取引種栽培、人工撫育和養殖等方法來增加總量。
2.1.3 促進資源再生利用的良性循環可再生資源具有雙重屬性,若能積極有效的加以保護,并合理有序的開發利用,有限的中藥資源可以保持良性發展。反之,若不加以有效保護,亂采濫挖必然導致有限的中藥資源,特別是野生資源和不可再生資源瀕臨枯竭,甚至導致許多珍稀物種瀕危滅絕,由此產生的負面影響甚至是無法恢復的。
2.1.4 節約資源,提高資源利用率 在提倡建立節約型社會、和諧社會的今天,節約資源是全社會的首要任務。提高資源的利用率包括3方面:一是對藥用價值明確的中藥,應擴大臨床用途和擴大藥用部位。二是應用 現代 中藥提取分離技術,尋找和發現新的活性成分和藥用價值。三是提高生物體內具有藥用價值的次生代謝產物含量,提高產品質量。
2.1.5 加快尋找不可再生資源的步伐由于礦物藥資源具有不可再生性,隨著社會需求量的增長,數量有限與需求無限的矛盾日益突出,要求人們必須加快替代品的研究步伐,減少浪費。
2.2 生存環境的互補性中藥資源生存環境的互補性,又稱為生存環境的依從性。中藥資源是自然資源的一部分,是人們按照其藥用價值進行劃分的。而許多中藥資源又是森林資源、農業資源,各種自然資源之間在生態效應上存在著互補性和依從性。以森林資源為例,能夠為許多中藥品種資源提供賴以生存的環境條件,例如中藥天冬通常生長于陰坡的樹林下;金果欖分布于以石灰巖為主的峰林中,生長在林層繁殖茂盛、林冠郁閉、林下陰濕的地方;天麻喜生林下腐殖質較多的土壤中,并與密環菌共生等。不難看出,中藥資源的品種和數量,在很大程度上取決于森林資源、草原資源的生長環境和數量。生存環境的互補性帶給人們的啟示集中在兩個方面。
2.2.1 合理布局,統籌安排中藥資源的開發利用和保護,應堅持政府統一規劃。中藥資源的可持續利用離不開自然資源、生物資源可持續發展的大環境,應該與生態農業、生態林業、生態畜牧業同步發展,需要當地政府在制定經濟和社會發展規劃時,兼顧局部與整體、近期與長遠利益,合理布局,統籌協調。
2.2.2 應用生物技術,擴大藥源 在中藥資源的開發利用方面,應該借鑒林學、農學等方面的理論和技術,特別是在新種質資源的尋找和利用上,后者更具技術優勢,例如農業、林業部門將生物技術應用于生漆、水稻、玉米產量的提高方面,與中藥材生產部門相比,前者技術更成熟,更具優勢。
2.3 物種分布的地域性太陽輻射、空氣、水分、土壤條件以及生物鏈的存在等,為各種生物生存提供了適宜的自然條件和生態環境,若離開了其特定的自然條件和生態環境,物種的質量會受到影響,甚至影響到其生存能力。
2.3.1 加大道地藥材研究 中國 對道地藥材的培育 歷史 悠久?!暗赖厮幉摹钡男纬桑菂^域性特有的優質中藥資源種類的代表。其形成過程還包括優良的物種遺傳基因、完善的栽培加工技術、系統的中醫藥學理論、長期的商貿活動以及地域醫藥文化的積淀等。研究 自然 環境對地道藥材有效成分的影響,根據道地藥材所需的自然條件和加工技術,擴大道地藥材的品種數量,提高產量。
2.3.2 提高活性成分含量采用人工干擾的方法增加植物活性次生代謝產物的含量。最常見的方法是利用細胞工程產生次生代謝產物,例如通過紫草細胞培養產生紫草素,黃連組織培養產生小檗堿,長春花組織培養產生蛇根堿和阿馬堿等[1]。
2.3.3 加大瀕危物種的人工培育采用組織培養的方法,人工培育珍稀瀕危物種。任何藥用植物和藥用動物當被人們利用時,野生資源就會受到威脅,直至枯竭。例如市場應用良好的中成藥原料如果完全依賴野生資源時,往往3~5年就很難維持。因此,國家鼓勵對資源緊缺的大宗動物類藥材進行引種馴養和對植物藥進行野生變家種研究以及技術推廣。藥用植物栽培是保護、擴大利用藥用植物資源最直接、有效的手段。例如紅豆杉是珍貴的抗癌植物。據測算,每生產1 kg紫杉醇,需16.67 t樹皮,需采剝1500~2000棵大樹,即使將全世界的現有紅豆杉全部砍伐,所提供的紫杉醇也只能挽救部分患者的生命,可謂杯水車薪。 發展 種植是實現紅豆杉可持續利用的根本對策,而扦插育苗、發展人工原料林基地是最直接、最簡單、周期最短、成本最低的方法。目前國內外正在嘗試利用紅豆杉細胞培養技術來生產昂貴的紫杉醇[2]。
2.4 藥用價值的潛在性一種植物往往含有多種有效成分,能 治療 多種疾病,只是某些成分尚未被人們所認識,需要在實踐中構建中醫藥科研平臺,加快研究步伐,逐步挖掘、發現中藥潛在的藥用價值。
2.4.1 加大活性成分與臨床藥效的相關性研究有的植物同一器官的不同部位,臨床用途不同,例如當歸的藥用部位為根,根的不同部位又有不同的功效,在根的用法上又有歸頭、歸身、歸尾、全當歸之分,其活性成分有無差異,值得進一步研究證實,為臨床合理用藥提供 科學 依據。
2.4.2 尋找活性成分與綜合利用開發相結合在資源的開發利用過程中,將利用非藥用部位與尋找新的中藥資源和發現新的活性成分相結合,將單一的中藥資源開發轉向多方位、多部位、多層次、多目標的綜合利用開發。
2.4.3 尋找和擴大藥用部位往往同一種植物的不同器官、不同部位通常有不同的功能,如??浦参锷orus alba l、唇形科植物紫蘇pertilla frutescens (l) britt等各個器官均可供藥用。又如人參中也含有人參皂苷,已被收入《中國藥典》2005年版ⅰ部。
2.5 生物物種的可解體性中藥資源中每一生物種群的總體數量都是有限的,當自然種群中的個體數量減少到一定程度時,由于生物個體間長期的近緣繁殖,其抗逆性、抗病性必然下降,其野生生存能力隨之降低,久而久之,必然導致該物種的數量急驟減少,數量的減少更加劇了惡性循環,加速了某些可再生中藥資源種類的解體。
2.5.1 野生瀕危物種保護形勢嚴峻生物物種的可解體性,給人類保護生態環境、保護瀕危物種工作提出了新的挑戰,客觀上要求國家必須采取措施,進一步加大對珍稀瀕危物種的保護力度,否則就會犯歷史性的錯誤。
2.5.2 搶救性保護工作比開發利用更重要資源保護是開發利用的基礎,在加強保護管理的前提下,才能談得上進行開發利用。一是建議國家藥品管理部門應盡快組織新一輪的中藥資源普查,在普查的基礎上,摸清資源儲量和處于瀕危狀態的物種,為國家決策提供第一手資料。二是對某些珍稀物種進行搶救性保護。例如國家在四川對國寶大熊貓實施搶救工程,在保護區內保護一級保護動物東北虎和華南虎等。
2.5.3 加大珍稀物種人工撫育的力度對于野生中藥資源特別是珍稀物種首先是防止過度采挖或獵取,在采取有效保護的同時,進行人工撫育。例如,江西中醫學院采用組織培養技術對八角蓮進行人工培育,已取得較大突破,在拯救和保護瀕危物種方面進行了大膽的嘗試。
2.6 分布利用的國際性中藥資源的國際性表現在三方面:一是資源分布的國際性,許多中藥資源種類分布地區廣泛,往往遍及同一氣候的不同國家。二是開發研究的國際性,往往多個國家同時研究同一種或同一類藥物,如銀杏葉制劑的開發。三是使用范圍的國際性,某種新的藥用資源或新產品一旦開發成功并得到國際認可,便可在全球范圍內推廣應用,成為該國出口創匯的 經濟 增長點。例如抗瘧疾藥物青蒿素的開發就是最好的佐證,已在非洲國家廣泛應用。
2.6.1 立足國內,面向國際開發新的中藥品種及推廣應用既要立足國內,也要面向國際,及時了解中藥的國際需求現狀及前景。
2.6.2 借鑒國外先進技術借鑒和應用國外的新技術新方法,以加快對中藥資源的開發研究和保護步伐,讓新品種開發所產生的社會效益輻射全球。
2.6.3 資源保護的國際性中藥資源的利用必須與環境承載力相適應,既滿足當代人需求,又不損害子孫后代的生態環境和需求能力,既滿足一個地區或一個國家人群的需求,又不損害其他地區或國家人群的需求能力。
3 中藥資源的可持續利用必須遵從中藥資源的自然屬性
中藥資源的自然屬性是由中藥資源的本質屬性和生物物種生存發展 規律 所決定的,無論人們是否認識,它都是客觀存在的。人們在社會活動中遵循它才能促進中藥資源的發展。反之,輕者導致資源的枯竭,重者直接對人類生存環境造成威脅,甚至造成無法彌補的損失或災難。中藥資源的有限性與可再生性、藥用價值的潛在性、開發利用的國際性大多與人類認識和利用自然資源的能力有關,人們具有主觀能動性;生存環境的互補性,生物分布的地域性和生物物種的可解體性、大多與生物生存的自然環境有關,是生物生存繁衍的基本條件,反映出資源保護的緊迫性。人們在中藥的開發保護和利用過程中必須遵循或依從于中藥資源的自然屬性,好比是人們從事社會活動應該遵循的“金規鐵律”;生存環境的互補性或依從性,資源再生的周期性和生物物種的可解體性,提示人們從事經濟活動以及政府部門在制定經濟發展規劃的過程中,應注重部門之間的協調,對瀕危物種積極開展搶救性的保護工作,探索中藥資源保護的新方法、新途徑。各行業和各部門在制定經濟發展規劃時,應注意相互銜接,不能只顧眼前利益﹑部門利益而忽視整個社會經濟發展、生態環境方面的長遠利益﹑整體利益。
【 參考 文獻 】