大气污染与节能减排（共7篇）
大气污染与节能减排 篇1
21世纪的钟声已经敲响, 回首20世纪, 我国经济获得了长足的发展, 生产力水平大大提高。但是, 传统模式下的生产力的提高在驱动经济增长和为企业带来的利润的同时, 却使我们的地球家园变得千疮百孔, 不堪重负。1987年, 世界环境与发展委员会发布了长篇报告《我们共同的未来》。该报告首次提出了“可持续发展”的定义, 即“既满足当代人的需要, 又不对后代满足其需要的能力够成危害的发展”。
大气污染源是指向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所, 设备和装置。按污染物质的来源可分为天然污染源和人为污染源。
天然污染源
自然界中某些自然现象向环境排放有害物质或造成有害影响的场所, 是大气污染物的一个很重要的来源。仅管与人为源相比, 由自然现象所产生的大气污染物种类少, 浓度低, 在局部地区某一时段可能形成严重影响, 但从全球角度看, 天然源还是很重要的, 尤其在清洁地区。大气污染物的天然源主要有:
火山喷发:排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物。
森林火灾:排放出CO、CO2、SO2、NO2、HC等。
自然尘:风砂、土壤尘等。
森林植物释放:主要为稀类碳氢化合物。
海浪飞沫:颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐。
在有些情况下天然源比人为源更重要, 有人曾对全球的硫氧化物和氮氧化物的排放作了估计, 认为全球氮排放中的93%, 硫氧化物排放中的60%来自天然源。
人为污染源
人类的生产和生活活动是大气污染的主要来源。通常所说的大气污染源是指由人类活动向大气输送污染物的发生源。大气的人为污染源可概括为三方面:
1、燃料燃烧:燃料 (煤、石油、天然气等) 的燃烧过程是向大气输送污染物的重要发生源。煤是主要的工业和民用燃料, 它的主要成分是碳, 并含有氢、氧、氮、硫及金属化合物。煤燃烧时除产生大量烟尘外, 在燃烧过程中还会形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有机化合物及烟尘等有害物质。
2、工业生产过程排放:工业生产过程中排放到大气中的污染物种类多, 数量大, 是城市或工业区大气的主要污染源。石油化工企业排放二氧化硫、硫化氢、二氧化碳、氮氧化物;钢铁工业在炼铁、炼钢、炼焦过程中排出粉尘、硫氧化物、氰化物、一氧化碳、硫化氢、酉分、苯类、烃类等。
3、交通运输过程中排放:现代化交通运输工具如汽车、飞机、船舶等排放的尾气是造成大气污染的主要来源。
4、农业活动排放:农药及化肥的使用, 对提高农业产量起着重大的作用, 但也给环境带来了不利影响, 致使施用农药和化肥的农业活动成为大气的重要污染源。
大气污染的危害
一、对人体健康的危害
大气污染物对人体的危害是多方面的, 主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍, 以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。
二、对植物的危害
大气污染物, 尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时, 会对植物产生急性危害, 使植物叶表面产生伤斑, 或者直接使叶枯萎脱落;当污染物浓度不高时, 会对植物产生慢性危害, 使植物叶片褪绿, 或者表面上看不见什么危害症状, 但植物的生理机能已受到了影响, 造成植物产量下降, 品质变坏。
三、对天气和气候的影响
大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的。大气污染物可以阻挡阳光照射到地面, 减少了到达地面的太阳辐射能, 这会导致生物缺乏阳光而生长发育不好。二氧化硫等酸性物质的排放导致酸雨的危害, 大量工业发展导致城市的“热岛效应”, 大气污染也导致了全球气候的变化。
现在要改善大气污染继续加剧, 对于政府要做好相应的措施, 对于我们普通的公民来说, 应该保护好每一个环境的卫生, 废气的排放等等, 减少对空气的污染。
节能减排的措施
1、首先控制增量, 调整和优化结构。
要控制高耗能、高污染行业过快增长, 加快淘汰落后生产能力, 完善促进产业结构调整的政策措施, 积极推进能源结构调整, 促进服务业和高技术产业加快发展。
2、加大投入, 全面实施重点工程。
加快实施十大重点节能工程。实施水资源节约项目。加快水污染治理工程建设。推动燃煤电厂二氧化硫治理。多渠道筹措节能减排资金。
3、创新模式, 加快发展循环经济。深化循环经济试点, 推进资源综合利用, 推进垃圾资源化利用, 全面推进清洁生产。
4、依靠科技, 加快技术开发和推广。
加快节能减排技术研发, 加快节能减排技术产业化示范和推广, 加快建立节能减排技术服务体系, 推进环保产业健康发展, 加强国际交流合作。
5、夯实基础, 强化节能减排管理。
建立政府节能减排工作问责制, 建立和完善节能减排指标体系、监测体系和考核体系。
6、健全法制, 加大监督检查执法力度。完善节能和环保标准, 开展节能减排专项执法检查。
7、完善政策, 形成激励和约束机制。
积极稳妥推进资源性产品价格改革, 完善有利于节能减排的财政政策, 实行有利于节能减排的税收政策。
总之, 还有其他节约能源的方法, 需要我们举一反三, 去落实在生活的方方面面。
全球变暖给我们敲响了警钟, 地球, 正面临巨大的挑战。保护地球, 就是保护我们的家。让我们行动起来, 抛掉自私自利的陋习, 以博大无私的善心、善行, 挽救地球家园的命运, 维护人类得以继续生存的未来。
大气污染与节能减排 篇2
大气污染的程度受该地区的自然条件、能源构成、工业结构和布局、交通状况以及人口密度等多种因素的影响, 具有区域性和整体性的特点。
节能减排指的是减少能源浪费和降低污染物排放。清镇市“十二五”规划纲要提出, “十二五”期间单位国内生产总值能耗降低20% 左右, 主要污染物排放总量减少10%, 中心城区空气良好天数达到300d以上[1]。这是贯彻落实科学发展观, 构建社会主义和谐社会的重大举措;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择;是推进经济结构调整, 转变增长方式的必由之路;对促进清镇市国民经济和社会事业又好又快、更好更快发展, 向全面实现小康宏伟目标迈进具有十分重要的意义。
2 清镇市空气质量现状及趋势
2.1 自然环境和气候特征
清镇市位于贵州省中部, 地处苗岭山脉北坡, 乌江干流鸭池河东岸, 黔中腹地, 地理位置为北纬26°21′~26°59′、东经106°07′~106°33′。东南临省会贵阳市, 距贵阳市区28km, 距4D级贵阳龙洞堡国际机场30km, 是贵州西线的交通枢纽和贵阳市的西大门。西南与平坝县毗邻, 西北、东北以三岔河、鸭池河、猫跳河为天然界线, 分别与织金县、黔西县、修文县相望。市境东西宽约42.6km, 南北长约55.7km, 总面积1492km2, 属亚热带温和湿润气候区, 冬暖夏热, 冬春半干燥夏季湿润型, 四季分明。季节性变化较大, 最高气温34.5 ℃, 以5~9 月最热, 最低气温-8.6 ℃, 以11~ 次年3 月最冷, 平均气温16.6 ℃, 年最大降雨量1601.8mm, 其中以6~8月降雨量最大, 占全年降雨量的绝大部分, 最大年降雨量717.30mm, 年平均降雨量为1192.50mm, 最大日降雨量为146.6mm, 相对湿度83%, 最高100%, 最低38%。全年日照时数1277.3h, 日照百分率27%;年均气温14 ℃;无霜期281d。区内多东北风和东南风, 历年最大风速19m/s, 年最小风速2.3m/s, 年平均风速2.7m/s[2]。
2.2 污染现状及存在问题
“十二五”以来, 清镇市煤烟型大气污染得到了有效控制, 但今后一段时期, 清镇市一批重大项目将开工并逐步建成投产, 城市化进程进一步加快, 能源消费需求和汽车保有量仍将快速增长。按照目前的发展趋势和控制手段, 预计到2020年, 能源消耗为332万t标煤, 汽车保有量将超过22.15万辆。由此可见, 清镇市工业废气、城市扬尘、机动车尾气以及二次污染物将增加, 导致以细颗粒物为特征的复合型大气污染将日趋严重, 其主要存在以下几个问题。
2.2.1 矿产资源开发扬尘管理不善
清镇市拥有丰富的矿产资源, 尤其是三大优势资源铝土矿、煤炭、镁矿, 登记在册的共有93 家矿山企业。部分企业在开采和运输过程中, 未按照相关要求开展生态修复, 裸露土层未经覆盖;同时, 汽车在运输过程中超载运输, 未增加篷布掩盖, 造成粉尘飞扬, 致使颗粒物污染加剧, 特别是农村地区污染较为严重。
2.2.2 城市环境管理粗放
长期以来, 大规模的旧城拆迁改造、建筑施工、交通运输、环卫保洁、秸秆焚烧、露天烧烤、餐饮油烟等生产和管理环节, 未严格按国家、省、市有关扬尘控制规范和管理要求采取扬尘防控措施, 城市扬尘和油烟等造成的颗粒物无组织排放严重。多部门联防联动机制尚未形成, 城市扬尘防治、餐饮油烟、秸秆焚烧等问题得不到有效解决。
2.2.3 机动车污染日益凸显
一是清镇市机动车保有量大且增速快。2011年清镇市机动车保有量43025辆, 2012年46800辆, 2013年61819辆, 2014年74185辆。尾气中的碳氢化合物、炭黑等多种污染物最终转化为PM2.5和O3, 一是复合型空气污染的重要来源, 二是黄标车污染严重。2014年, 清镇市黄标车3000余辆, 仅占汽车保有量的4%, 但NOX排放量却占机动车排放量的60%多;在黄标车中, 大中重型车辆 (客货运车辆) NOX排放量占70%。继续提升车用油品质量和淘汰高污染黄标车是机动车污染防治的重点。
2.2.4 生活消费方式的影响逐步显现
随着城镇化进程的加快和城市人口的增加, 生活消费品数量逐年增加, 建筑房屋装修、家具生产及喷涂等生活消费领域产生的挥发性有机物逐年增加, 细颗粒物污染加剧。
2.3 环境空气质量概况
2014年清镇市空气全年优良天数为340d, 优良率为94.2%, 比2013年同期提高了1.7%。2014年7月以后清镇市开始增加监测的新3 项指标 (PM2.5、CO、O3) , PM2.5和O3都存在超标现象[3]。
3 清镇市总量控制目标及大气环境承载力评估
污染减排既要实现新增量的削减, 又要实现存量的削减。存量的削减以2010年清镇市排放量为基数, 到2015年, 清镇市辖区内主要污染物排放量控制目标化学需氧量为4307t/年、氨氮为284t/年、二氧化硫为38008t/年、氮氧化物为11975t/年, 分别比2010年下降14.9%、10.61%、7%和14%[4]。那么中心城区禁止使用国务院环境保护行政主管部门规定的高污染燃料, 推广清洁能源, 淘汰全部10蒸吨及以下燃煤锅炉并不再审批新建燃煤锅炉, 企业实行限期治理等。
清镇市的大气承载能力SO2处于中等承载状态, NO2处于临界超载状态, PM10处于高承载状态, 其主要原因是清镇市存在的发电厂、水泥厂及建材厂等还排放一定的氮氧化物, 同时, 由于汽车数量的增多, 含氮氧化物的尾气排放量增加。结合清镇市的情况, 从以下几方面优化大气环境承载力: (1) 要继续加大节能减排工作, 从源头治理环境污染; (2) 加大末端治理力度, 进一步提高环境污染的治理水平, 增加环保基础投资, 加强环境监管的力度; (3) 继续优化产业结构, 转变经济增长方式, 使经济增长的推动力从资源型产业快速向高加工25度、高附加值、低污染、轻型化方向转化; (4) 大力发展循环经济, 限制、淘汰落后产能; (5) 提高高污染行业的准入门槛, 使社会、经济与环境协调发展[5]。
4 节能减排措施与建议
污染减排既是一项现实紧迫的工作, 又是一项长期艰巨的任务, 必须牢固树立和全面落实科学发展观, 按照重在持续、重在提升、重在运作、重在实效的实践要领, 多管齐下, 统筹推进。
4.1 调整优化产业结构, 推动产业转型升级
4.1.1 严控“两高”行业新增产能
严格限制钢铁、水泥、石化、化工、电解铝和有色金属冶炼等行业中的高污染项目, 实施等量或减量置换“两高”落后产能, 禁止或控制高污染燃料使用。
4.1.2 优化产业空间布局
统筹考虑清镇市环境承载能力、大气环流特征、资源禀赋和红线, 结合禁燃区等相关要求, 加快产业布局调整。对于风景名胜区、禁燃区和清镇市建成区内已建的重污染企业要结合产业布局调整实施搬迁改造。
4.1.3 推行清洁生产
将水泥、药物制造、建筑陶瓷制品制造和铁合金冶炼作为等清洁生产审核重点行业。
4.1.4 大力发展循环经济和生态工业园区建设
依托煤、铝镁等优势资源及产业基础, 重点发展能源、铝及铝加工、镁及镁加工等资源型产业, 建设循环经济生态工业基地。合理组合各产业之间的循环与互补, 把铝煤一体化结合起来, 把危害环境的二氧化碳收集起来形成工业碱, 形成良性循环, 减少环境污染, 降低生产成本。
4.1.5 大力培育节能环保产业
重点建设以清镇循环经济生态工业基地—王庄乡北部清镇电厂为核心, 发展环保产业, 主要发展粉煤灰综合利用项目。抓好贵州中铝铝业有限公司新型内衬和母线结构高效节能电解槽研发及示范应用项目和铝及铝镁合金在新型节能汽车零部件生产项目。
4.2 加强大气污染源的治理
4.2.1 加强点源污染治理力度
全面整顿燃煤小锅炉。完成淘汰每小时10蒸吨及以下燃煤锅炉, 不再新建每小时75蒸吨及以下的燃煤锅炉。严格治理餐饮业排污, 要控制露天烧烤经营规模, 逐步实施无烟烧烤, 取缔燃煤明火炉灶;完善涂料、胶粘剂等产品挥发性有机物限值标准, 推广使用水性涂料, 鼓励生产、销售和使用低毒、低挥发性有机溶剂。
4.2.2 强化控制移动源排放
加强城市交通管理。根据城市发展规划和城市环境容量, 合理控制机动车保有量。提升燃油品质, 加强油品质量监督检查, 严厉打击非法生产、销售行为。
4.2.3 深化面源污染防治
依法取缔城市周边非法采矿、采石和采砂企业;加强施工现场扬尘环境监管, 积极推进文明施工, 绿色施工, 建设工程施工现场必须采取设置挡墙等形式实现全封闭。加大控制道路扬尘力度。加大测土培肥推广力度, 减少肥料使用量。推进秸秆综合利用。
4.2.4 推进城市绿化建设
大力推动绿地建设;大力推动现状河流的河道及环境整治规划, 提高防洪标准并加强防护绿地建设;大力提高城市绿地斑块建设进程;建设城区生态廊道。根据清镇市现状基础和城市总体规划布局, 建设以河流水系、道路绿化防护带共同构成的主要生态廊道。
4.3 通过严格环境准入、“以新带老”来推进污染减排
要把治污防污的关口前移, 严格环境准入, 建立起有力的源头防控体系。对新建项目, 必须配套建设脱硫设施, 新增的污染物排放量必须在区域内通过项目治理调剂平衡。对扩建、改建和技术改造项目, 要通过“以新带老”, 做到“增产减污”或“增产不增污”。对不符合减排要求的项目不予批准建设。
4.4 通过加大执法监管的力度督促减排
要下决心提高企业的违法成本, 各地要综合运用法律、经济、技术、舆论和行政等手段, 切实加大违法排污企业的惩治力度, 彻底扭转“违法成本低、守法成本高”的不正常现象。进一步加强监督监管力度, 促使用能单位依法自觉节能。对超限额用能排污的, 要通报批评, 并依法责令限期整改。加强基层环保执法队伍建设, 加强业务培训, 提高执法能力, 提升环境监测设备, 提升环境监测的技术水平。
5 结语
清镇市是一座以工业为主的城市, 大气污染与气象条件密切相关。改变能源结构, 扩大天然气在能源中的比例。加快产业结构的调整, 推广清洁生产工艺和实施洁净煤技术, 提高资源重复利用率是防治大气污染、节能减排的一项重要措施。
摘要：调查分析了清镇市的空气质量, 根据清镇市大气环境容量与总量控制目标, 对空气中主要污染物的排放量进行了评估, 提出了节能减排、彻底改善空气质量的综合防治建议。
关键词：大气环境质量,现状,节能减排
参考文献
[1]清镇市人民政府.清镇市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要[R].清镇:清镇市人民政府, 2014.
[2]清镇市统计局.清镇市统计年鉴[R].清镇:清镇市统计局, 2013.
[3]清镇市人民政府.清镇市人民政府十二五主要污染物总量减排目标责任书[R].清镇:清镇市人民政府, 2014.
大气污染与节能减排 篇3
1 交通运输污染
我国交通运输污染主要来源于机动车污染, 据统计2011年全国机动车保有量达到约2.08亿辆, 尾气排放已经成为我国空气污染的主要来源, 是造成灰霾、光化学烟雾污染的重要原因。此外, 交通运输扬尘也是造成空气中颗粒物污染的因素之一。
1.1 机动车尾气
随着人民生活水平的提高, 当前我国民用汽车和私人小汽车的保有量快速增加, 截止2012年底, 民用汽车拥有量达到10 933.09万辆, 私人小汽车拥有量达到8 838.6万辆 (见图1) 。私人小汽车占民用汽车的比重逐年增加, 从2000年的38.9%增加至2012年的80.8%。
汽车保有量的增加, 势必导致交通能源需求增长和尾气污染物排放的增加。2010年道路交通石油需求已占石油总需求的42.8%, 预计到2020年交通部门将成为中国最大的石油消耗部门, 约占石油消耗量的55%~60%。石油产品在交通行业的大量消耗, 加剧了我国能源的消耗和大气污染物的排放。
据《2012机动车污染防治年报》, 2011年我国机动车排放污染物4 607.9万吨, 其中氮氧化物 (NOX) 637.5万吨, 颗粒物 (PM) 62.1万吨。其中汽车是污染物总量的主要贡献者, 其排放的NOX和PM超过90%。
1.2 交通运输扬尘
运输扬尘是城市扬尘的重要组成部分, 是指机动车辆在行驶过程中引发的扬尘, 一部分来源于车辆行驶导致的路面灰尘的二次扬起, 另一部分为车辆轮胎与路面磨损产生的微小颗粒物。池也等研究表明, 交通运输、道路扬尘对大气中颗粒物有重要贡献。城市扬尘对PM2.5贡献率约为20%。
2 交通运输对大气环境的影响
目前, 影响我国环境空气质量的主要因素是颗粒物, 特别是空气中的细颗粒物 (PM2.5) 。环境空气中由于人类活动产生的细颗粒物主要有两个方面:一是各种污染源向空气中直接释放的细颗粒物, 包括烟尘、粉尘、扬尘、油烟等;二是部分具有化学活性的气态污染物 (前体污染物) 在空气中发生反应后生成的细颗粒物, 这些前体污染物包括硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机物和氨等。
交通运输排放的污染物主要有NOX、CO、HC和PM。据全国环境统计公报, 2012年我国NOX的排放总量为2 337.8万吨, 其中机动车NOX排放量640.0万吨, 占NOX排放总量的27.4%。烟 (粉) 尘排放总量为1 234.3万吨, 其中机动车烟 (粉) 尘排放量62.1万吨, 占烟 (粉) 尘排放总量的5.0%。交通运输污染对大气中细颗粒物的贡献包括直接排放的烟尘和由NOX等前提污染物在空气中发生反应后生产的细颗粒物。肖致美等研究表明, 机动车尾气尘和二次硝酸盐对宁波市大气颗粒物污染有显著贡献, 其对PM2.5合计分担率为25.0%。
因此, 交通运输污染是影响大气环境质量的主要因素之一, 机动车尾气是造成城市空气污染的重要原因。
3 交通运输节能减排对策分析
根据国内外研究和实践经验表明, 控制车辆数量、采取经济手段限制车辆使用、推广新能源汽车使用、大力发展公共交通等均为行之有效的交通运输节能减排对策措施。本文主要从控制车辆数量和大力发展公共交通两方面论述其对节能减排的作用。
3.1 控制车辆数量, 减少能源使用和污染物排放
当前我国私人小汽车的保有量迅猛上升, 已经从2000年的625.33万辆增加至2012年的8 838.6万辆, 大大的增加了城市交通压力、能源消费和污染物的排放。私人小汽车市内工况百公里燃油消耗量约为9~11升, 若每年行驶3万公里, 则燃油消耗量约为24 000吨/年·万辆。根据新车排放因子估算小汽车NOX排放量为15克/百公里·辆;按年行驶3万公里计, 新增小汽车NOX排放量为45吨/年·万辆。
据统计, 2011年我国“黄标车”保有量1520.3万辆;仅占汽车保有量16.4%的“黄标车”排放了63.7%的NOX和86.6%的PM。我国不同排放标准汽车的NOX和PM单位排放量见表1, 淘汰1万辆“黄标车”可减少2 416吨/年的NOX排放, 减少336.1万吨/年的PM排放。黄标车NOX单位排放量是国III汽车的7.4倍, PM单位排放量是国III汽车的18.9倍。加快“黄标车”淘汰可极大的降低污染物排放, 改善大气环境。
3.2 大力发展和完善公共交通系统
大量研究和实践表明, 作为城市公共交通的公共汽车、轨道交通的能源消耗远远低于小汽车。据表2数据分析可知, 美国、日本的小汽车单位运输周转量能耗为营业性汽车/巴士的3.5~4.3倍;我国2005年的情况与美国1990年类似, 按类比分析2005年我国的小汽车单位运输周转量能耗约为公共汽车的4倍。我国城市交通系统三种不同的运输方式中, 轨道交通的能耗最低, 单位运输周转量能耗不到小汽车的1/7。
与国内其他研究相比, 张铁映对北京市小汽车、公共汽车和城市轨道交通的能源消耗进行比较研究, 在承载率为100%的条件下, 小汽车的百人公里能耗是公共汽车的5~8, 城市轨道交通百人公里能耗是公共汽车的50%左右。
目前全国大部分中心城市公交出行分担率平均不足30%, 中小城市平均约10%, 与国外同类城市相比差距较大, 公共交通在缓解交通拥堵、促进城市交通节能减排等方面的作用还没有充分发挥。据测算, 公交出行比例每提高一个百分点, 城市交通用能下降1%。上海居民公共交通出行 (地铁+公共汽车) 比例为27%, 而东京为79.6%。
根据上海市综合交通2011年度报告, 上海各种公共交通方式完成的客运量, 地面公共交通分担率为47%, 为主要的公共交通出行方式;轨道交通 (含磁浮线) 分担率为32%。上海市地面交通拥堵严重, 地面公共交通难以满足出行需求。当地面交通已不能满足大运量的客流需求时, 轨道交通应成为公共交通的主体或骨干。
城市轨道交通具有客运量大、快捷、舒适、能耗低等特征;机车牵引所使用的能源为电能, 运行过程中机车不会排放NOx等污染物。完善城市公交系统, 优化交通结构, 大力发展公共交通特别是轨道交通, 有利于优化交通能源结构, 节约能源、减少NOx的排放。
4 结语
本文重点分析了城市交通污染现状、原因及对大气环境质量的影响;从控制车辆数量、大力发展公共交通特别是轨道交通方面论述了其对节能减排的积极作用。
参考文献
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大气污染与节能减排 篇4
1 废铅酸蓄电池回收再生过程污染源分析
1.1 预处理过程中的环境污染源分析
废铅酸蓄电池预处理过程中的环境污染源主要存在于以下过程:
(1)电池渗漏液溢出
酸性电解液和铅尘污染物来源。电解液是一种强腐蚀性的溶液,也是一种好的可溶性铅和铅颗粒的载体,电池渗漏液是一种常见的环境污染物和危害人体健康的污染源。如果硫酸溶液溢出至一个没有防护措施的区域,极可能污染土壤和伤害人体。此外溢出在没有保护的土壤里,在溶液干了以后,土壤自己就变成了一种铅颗粒的污染源了。铅和土壤颗粒结合,可能被风吹起或者通过介质传播。
(2)机械打开电池
铅颗粒的来源。通过锤磨破碎打开电池的过程会产生含铅颗粒物,在锤磨破碎过程中注入水可以防止颗粒物的形成。
(3)水力分选污水的泄漏
不论是金属部分和有机物部分分离,还是重有机物到轻有机物的分离,水力分选通常采用密封的机器和密闭的水循环系统。如果发生水泄漏,铅化合物的污染将很严重。
(4)污染的硬橡胶碎片处理
硬橡胶碎片通常含有5%的铅(质量比),将这些碎片取去并处理时,必须提前设计好合适的设施,控制其可能对人体或者环境造成的危害。
1.2 铅冶炼工艺过程中的环境污染源分析
废铅酸蓄电池铅冶炼工艺过程中的环境污染源主要包括以下方面:
(1)含铅化合物、水和粉尘中的铅和铅化合物
分离的主要工序是基于水力的技术而产生的,因此,分离和还原产生的物质经常是湿的。如果这些物质的处理不是全自动的,那么在打开阶段和精炼阶段就有一个传送过程,潮湿或泥状物质从传送系统中溅出或掉出来,经过干燥以后,这些物质就变成了粉末,会象普通的铅尘那样污染工厂及周围环境。
(2)被铅污染的浮渣
在熔炼的过程中浮渣就形成了,它的功用是去除那些不易还原成粗铅的物质。但是,浮渣里仍然含有一些可以通过熔炼进行回收的铅。由于它是粉状的,在传输的过程中成为铅尘的一个来源。
(3)捕获被铅污染粉尘的过滤器
为了捕获熔炼中产生的铅尘,熔炼炉需要过滤器。过滤器在使用以后,通常过滤出的物质中含有65%的铅,因此,这些物质也在同一个熔炼炉中被回收。这些过滤器常常是对人体的健康和环境造成危害的粉尘的重要来源。此外,过滤器的过度使用会使过滤器失去功效而无法捕获铅尘,这些铅尘的逸散也是污染的重要来源。必须注意到,因为熔炼炉是个开放系统,它本身也是铅尘的一个重要来源。熔炉和浇铸系统产生高温烟气含铅量较高,很容易被人体吸收。
(4)二氧化硫
以二氧化硫的形式从还原系统中逸散出的硫成分的百分比,不仅取决于熔炼炉本身,而且取决于要去除物质的组成。一般这个百分比在0~10%之间。如果所用的熔炼介质成分主要是含钠的化合物,那这个百分比就很小。硬橡胶的含硫量一般在6%~10%之间,如果把它也投入炉内将增加二氧化硫的逸出量。
(5)有机物
一个设计和控制良好的精炼结构不用担心有机物焚烧后焦油的形成,因为它的冶炼过程消耗了所有的有机物质。另一个方面,控制越不好,焦油逸散就越多。如果冶炼炉有过滤器,那么焦油的逸散就是一个大问题。因为焦油易燃,能使过滤器着火,这就加大了产生危险的几率。将炉子排出的烟气再次燃烧是解决这个问题的常用办法。但这需要更改炉子的结构。
(6)炉渣
炉渣是还原过程中产生的主要废物。一般来说,大约每生产1 t金属铅就会有300~350 kg的炉渣产生。产生量取决于还原工序中的特定因素和炉渣的组成(含有钙或钠的浮渣)。炉渣中有大约5%的铅化合物(质量比)。炉渣接触水或潮湿环境时要特别注意,必须事先为这些炉渣找好一个合适的用途和贮存方式,以避免对人类健康和环境可能带来的问题。
1.3 铅精炼过程中的环境污染源分析
铅精炼过程中造成环境危害常见的来源:
(1)铅蒸汽
铅的过度加热而产生铅蒸汽,这是由于有时还原过程中的铅被直接送到了高达1 000℃的精炼炉中,所以有大量的铅蒸汽产生。
(2)二氧化硫
在高温下,硫遇到氧气很容易被氧化,而在去除铜时要加入一定量的硫,这就增加了二氧化硫的产生量,其逸散会对环境造成污染。
(3)浮渣
在精炼过程中去除不需要的金属时会产生浮渣,浮渣对人体健康和环境有一定的危害。通常含有一定百分比的铅和其他金属的干粉尘是有危害的,并且很难找到合适的运输方法、储藏方法和地点以及用途。
2 废铅酸蓄电池回收再生的节能减排技术
2.1 破碎分选技术
美国M.A公司开发了预处理破碎分选系统,意大利ENGITEC公司开发了CX预处理破碎分选系统。它们的原理是根据废铅蓄电池的组分密度与粒度的不同,在水介质中运用物理方法将其解离并分开,分别获得铅锑合金板栅,膏泥,废酸和塑料。采用破碎分选技术可以大大提高资源综合利用率,减少废物排放量。为下一道工序提供方便条件。
2.2 脱硫技术
废旧蓄电池分离后得到的铅泥加入适当过量的脱硫剂(如碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢铵等)进行脱硫,脱硫率大于97%以上。对于火法冶炼,废旧蓄电池经过脱硫预处理后可以减少进炉的物料量,提高炉料的铅品位,从而减少烟气量、弃渣量、烟尘量、能耗及二氧化硫的排出量,并且有效地提高了铅的回收率。如意大利的TONOLLI公司采用该技术,使炉料的含硫量降低了90%,这使得冶炼熔剂量和二氧化硫的排放大大减少。与未脱硫相比,脱硫可使冶炼能力提高30%,铅回收率达到90%以上,冶炼温度降低150℃,能耗降低10%,冶炼废弃物减少75%。对于全湿法冶炼,废旧蓄电池的湿法预处理脱硫是实现湿法电沉积冶炼的前提,其主要特点是在冶炼过程中没有废气、废渣的产生,铅回收率可达95%~97%(如美国的RSR公司)。
2.3 氧气底吹鼓风炉熔炼技术
氧气底吹熔炼——鼓风炉还原炼铅法新工艺是我国自主开发的炼铅新技术,其核心是将氧化和还原分别在不同的熔炼中反应。该工艺能很好地解决铅冶炼烟气二氧化硫制酸和铅烟尘的污染问题,该方法对废旧铅酸蓄电池中铅能有很好的处理效果,具有工艺流程简单、环境好,能实现清洁生产等特点。
采用氧气底吹炉进行熔炼,弃渣中含铅2.0%~2.5%,铅回收率大于98%,总硫的回收率在97%以上;环保指标均符合或优于国家标准。
2.4 全湿法工艺生产再生铅
全湿法工艺有两种,一种是中国科学院化工冶金研究所研制成功的固相电解。该工艺先将废铅酸蓄电池用分离机分成塑料、隔板、板栅和铅泥4部分。塑料可直接出售。隔板无害化焚烧处理,板栅进行低温熔化并调配其成分,制成六元铅合金锭,用于生产新的铅酸蓄电池。铅泥经处理后涂在阴极板上进行电解,从PbSO4、PbO2、PbO等还原出铅,再经熔化、锭铸,供给蓄电池生产厂用。该法生产1 t铅耗电600 KWh,铅回收率达95%,电铅纯度大于99.99%,废水含铅小于0.5×10-4%,是一种回收铅的清洁生产工艺;另一种是沈阳环境科学研究院自主研发的预脱硫-电解沉积工艺。该工艺的特点是对铅泥预先脱硫处理,脱硫液再生。然后对脱硫料酸性浸出,用富铅电解液进行电解沉积,得到析出铅,最终熔化得电铅锭;贫电解液返回浸出工序。其主要特点是在冶炼过程中没有废气、废渣的产生,铅回收率可达95%~97%。
3 结论
废铅酸蓄电池既是危险废物,对人类和环境造成危害,又是不可缺少的再生资源,与原生铅相比,节约能源,再生铅能耗仅用原生铅的25.1%~31.4%,生产成本降低38%左右。通过对废铅酸蓄电池资源再生过程污染源进行分析,使再生铅生产企业更加关注污染源,从根本上治理污染;通过对节能减排技术的介绍,加强对节能减排技术的了解和应用。
参考文献
[1]彭容秋.再生有色金属冶金[M].沈阳:东北大学出版社,1994.
[2]朱松然.铅蓄电池技术(第2版)[M].北京:机械工业出版社,2002.
大气污染与节能减排 篇5
关键词：畜禽养殖,污染,节能减排,措施
1 引言
“综合利用、资源化、无害化、减量化”是节能减排技术的基本要求[1]。对于畜禽养殖行业污染防治, 既要采用先进合理生产工艺, 减少污水排放, 实行产前控制;又要对粪污进行有效治理, 实现粪便还田资源化综合利用, 促进农业生态系统物质充分转换和良性循环。南雄市近10年来畜禽养殖业发展较快, 给农村环境带来很大影响, 污染纠纷及事故引起群众投诉的案例不断增多, 养殖业畸形发展对农村生态环境的破坏引起了社会各界的关注[2]。可见引入节能减排技术应对养殖污染是遏制农村环境恶化的根本出路。
2 畜禽养殖业污染及其对环境的影响
2.1 养殖业污染因子与种类
养殖业全过程产生污染物种类多、量大、浓度高。据估算, 1 头猪日排污量相当于6~7个人的日排污量, 以2013年南雄市生猪养殖规模59.5万头计, 相当于超过290万人口的日排污量[1];污染物有粪便、粪尿污水、恶臭及有毒气体, 污染因子复杂且负荷很高。污水中含大量N、P物质和CODcr、BOD5、氨氮、SS等, 一般CODcr超标30~50倍、BOD5超标40~60倍、SS (悬浮物) 超标10倍以上[1]。养殖过程会产生大量恶臭气体、病原微生物、蚊蝇寄生虫卵和粪污堆放时有机物腐败分解物, 如甲烷、有机酸、氨、醇类等200多种有毒有害成分[1]。大量畜禽粪便污水及其有毒污染物未经处理随意排放, 严重污染水质和周边环境, 威胁人畜健康和养殖业发展。
2.2 养殖业污染对环境的影响
(1) 影响水体。高浓度污水排入河流鱼塘农田, 恶化水质, 危害水生生物, 导致鱼塘及河流丧失使用功能。污水有毒成分进入地下水, 消耗水中溶解氧, 使水体发黑变臭[3]。
(2) 影响大气。恶臭及有毒有害气体对人畜造成刺激, 影响员工健康和工作效率。长时间吸入有害气体损害肝肾, 改变神经分泌代谢机能, 降低免疫力。
(3) 传播病菌。畜粪产生病原微生物及蚊蝇, 危害人畜健康和养殖场防疫卫生, 引发人畜传染, 甚至疫情发生, 带来灾难性后果。
(4) 影响作物生长。农作物使用高浓度畜禽污水, 造成晚熟不熟甚至作物腐烂, 堵塞土壤空隙板结, 危害农田生态。
(5) 畜粪影响。畜粪不综合利用, 导致农牧脱节、种养分离, 畜粪随意堆放丢弃, 既浪费宝贵农业资源, 又严重污染环境, 加重环境承载负荷。
3 节能减排技术对养殖污染整治的适用性分析
3.1 节能减排技术的要求
3.1.1 减少粪尿排放量。
首先使用节水技术, 使污水减量化。一是控制养殖用水量, 科学配水, 保持需用水量相对平衡, 改良饮水设施, 避免跑漏渗, 如采用饮水龙头供水, 既清洁又防病;二是使用地下水, 水源无污染, 需要多少就供水多少, 减少水浪费和终端污水处理量。其次, 雨污分流。科学设计猪舍和雨污分流管网, 防止雨水进入污水系统, 注重绿化防护, 减少臭味散发和疫病传播。
3.1.2 科学清粪。
传统的水冲式清粪方式, 畜粪直接进入水中, 固液混合难以分离, 增加了后续治理难度与成本。这种水冲清粪方式是不可行的, 要采用干清粪, 先收集粪便后冲洗猪舍, 使清粪后粪尿含水率大于95%[3], 粪污分流减少污水粪量, 降低污染物浓度。
3.1.3 污水达标与综合利用
物理隔栅过滤分离污水固形物或化学絮凝沉淀水中悬浮物、胶体物质后, 经多级化粪沼气池利用畜粪污水中厌氧微生物厌氧消化, 可去除固体物质90%、CODcr50%以上[4]。污水经厌氧处理后用于农林作物或农田浇灌。对较大规模养猪场预处理后的沼液污染物浓度仍然较高, 需增加曝气耗氧处理, 使污水浓度降解10%~30%, 经湿地净化达到农田灌溉用水标准。
3.1.4 粪便无害化及其利用。
畜粪直接施入土壤, 遇水发酵产生高温、烧根烧苗, 产生臭味、招来蝇蛆。必须经高温堆肥除臭发酵无害化处理后, 成为有机肥料, 施用农田改良土壤, 增产增效保护环境。贮粪设施选址需远离功能地表水体, 猪场下风向或侧风向, 并作防渗处理。对于种养结合的养殖场, 贮粪池容积要满足作物用肥最大间隔时间。运输时防漏撒, 全过程清洁运输处理。
3.1.5 惠民措施促进减排技术应用。
一是采用成熟经济的减排模式, 使养殖户乐于接受和推广;二是养殖业属于微利行业, 治理投资相对较大, 虽有设施但简陋粗放, 治污效果不好。据调查, 一个中小型养殖场需5~10万元, 大型养殖场需50万元左右建设治污设施[5], 养殖户难以承受。政府应制定奖补惠民政策, 降低养殖成本, 扶持农户创业致富。
3.2 应用分析
南雄市近十年养殖业快速发展, 增加了农户收入, 也给农村环境带来极大危害, 群众投诉不断, 上访纠纷增多, 从2010年起信访案件逐年上升, 2014年达到30件, 群体性投诉4件[2]。经反思调研和分析对比, 结合国家减排政策和南雄实际, 成功摸索出一套科学适用的节能减排模式, 得到国家、省减排专家充分肯定, 认为值得推广, 在2014~2015 两年农业源污染减排考核时100%全部通过减排验收[6]。这套减排模式是“事前清粪、固液分离—沉淀池+沼气池+沼液贮存池—配套农林综合利用”[7], 猪粪清出后晒干自用或外运到有机肥厂形成产品用于农作物。对种猪场或较大规模的养猪场加设曝气厌氧好氧设施和湿地净化处理, 取得显著成效, 养殖户积极配合, 环境质量极大改善。
如南雄市南亩镇谢长生猪场, 利用自家荒岭兴建猪场, 占地150亩, 年出栏1 000头, 年产猪粪废水2 000多t, 采用这套减排模式后, 改进猪舍和排水 (污) 沟, 取用地下水, 改善供水装置节约用水, 在冲洗猪场前把猪粪清走, 放至曝晒场干晒。雨污分离后污水进入沉淀池、沼气池厌氧处理, 沼液排入贮存池暂放。沼液贮存池用塑料薄膜垫底与泥土隔离, 避免沼液渗漏。该猪场2012年3月利用周边荒岭种植板栗树2 000颗, 用沼液施肥不外排, 增加果园收入, 实现零排放和农林综合利用[7]。又如南雄市温氏集团南亩鱼鲜种猪场, 2009 年兴建, 占地2 065.22亩, 总投资5 100万元, 从事良种繁育, 年存母猪8 795头、产商品猪苗15.6万头, 年产污水7.1万t、粪6 860t、猪尿1.5万t。该猪场2013年8月投资600多万元治理粪尿污水, 采用“干清粪、固液分离—沉淀池+沼气池+厌氧好氧池+ 防渗氧化塘—配套种植综合利用+人工湿地”处理方式, 引用山水由水龙头供水, 清洁防病节约水源。干清粪后的高浓度粪尿污水经固液分离机进UASB塔、二级AO系统厌氧发酵, 消减COD、氨氮、磷污染物, 排入防渗氧化塘, 深度净化处理后污水进入人工湿地, 过滤吸附、置换降解进一步净化水质[8]。经验收检测, 出水有机物总磷、氨氮、COD、SS含量低于 《畜禽养殖业污染物排放标准 》 (GB18596-2001) 。猪粪收集后大部分用于场内林地果树施用, 少量用于周边农业还田。经实施节能减排技术后, 猪场内环境整洁, 绿树成荫, 周边生态良好, 未发生过环境纠纷。
在猪粪处置上以政府免税补贴引入外资建设南雄市年丰有机肥厂, 远离水源村庄, 选址合理。原料全部来自猪场多余猪粪。采用配料、混合、上垛 (堆成条垛状消除臭味) 、高温发酵 (15d后臭味完全消除) 、后熟 (好氧发酵20d后腐熟成有机肥) 、综合利用处理工艺[9], 实现无污染、无臭味、无蚊蝇, 肥质好, 适合农作物使用。有机肥一是通过协议签订, 给予周边农场或农户使用, 二是送至厂家精制商品有机肥。在惠民措施上, 南雄市政府2015年安排专项资金394.2万元对达到节能减排要求或完成关闭任务的养殖场进行补偿, 减少农户损失, 提高养殖户配合环保的积极性, 农村生态环境有了根本改善。
4 结语
实践证明, 南雄市正在实施的养殖业节能减排模式是科学、可行的。事前干清粪固液分离减少了畜粪污水中的固形物、悬浮物, 设置雨污分流管网大大降低污水总量和污染物浓度, 三级化粪沼气沉淀池或加曝气厌氧好氧设施对污水中微生物、污染物的净化处理发挥根本作用, 畜粪与沼液污水的农林综合利用达到了污染物零排放和节能减排目标。在进一步总结经验全面推广后, 必将推动南雄畜禽养殖污染成功整治及其行业健康发展, 实现农村环境质量良性好转。
参考文献
[1]佚名.现阶段我国实施畜牧业清洁生产的对策[J].饲料工业, 2002, 23 (10) :55.
[2]南雄市环保局.“十二五”环境信访与污染投诉统计报告[R].南雄:南雄市环保局, 2015.
[3]徐尚勇, 张鹏.污染减排“负重”长跑[J].绿色视野, 2013 (3) .
[4]汪清平, 王晓燕.畜禽养殖污染及其控制[J].首都师范大学学报:自然科学版, 2003, 24 (2) :97~98.
[5]李贤辉.农村畜禽养殖污染及治理措施[J].中国畜牧杂志, 2003, 39 (5) :58~59.
[6]韶关市人民政府.韶关市2014、2015畜禽养殖业污染减排验收情况通报[R].韶关:韶关市人民政府, 2015.
[7]南雄市人民政府.南雄市2011~2015年畜禽养殖业污染减排与环境整治工作总结[R].南雄:南雄市人民政府, 2015.
[8]广东省南雄市环境监测站.广东华农温氏南雄鱼鲜猪场污水处理可行性报告 (2012) [R].南雄:广东省南雄市环境监测站, 2012.
阶梯电价与节能减排 篇6
推行居民阶梯电价改革因关系百姓切身利益, 一直备受各方关注。从各地公布的最终方案看, 方案对于百姓关注的焦点都有积极呼应, 各地最终确定的第一档电量标准均比听证方案有所提高, 覆盖率大都超过了80%, 有些地方甚至达到90%以上, 确保了低收入群体不因实行阶梯电价而增加负担。
1 阶梯电价遵循的原则
居民阶梯电价是指按照用户消费的电量分段定价, 用电价格随用电量增加呈阶梯状逐级递增的一种电价定价机制。阶梯电价遵循以下原则:一是“建机制”。阶梯电价制度既适应了促进节能减排、环境保护的形势要求, 又兼顾了群众日常生活的基本需求。二是“保基本”。就是区分居民用电需求中的基本和非基本部分, 对居民基本用电需求优先保障, 实行较低电价, 并在一定时期内保持价格相对稳定;对非基本用电需求发挥市场调节作用, 实行较高价格。三是“促公平”。就是在调整居民电价水平的同时, 通过对非基本用电需求实行较高电价, 同一省份不区分农村、城市划分电量需求分档, 对困难群体给予一定免费用电量等方式, 实现“富人补贴穷人, 城市反哺农村”, 既保障基本需求, 又抑制过度消费。
2 国内外阶梯电价实行情况
目前, 能源紧缺和环境污染已成为制约经济社会可持续发展的主要矛盾。对居民用电实行阶梯电价政策, 是许多能源紧缺国家为应对能源价格高涨、抑制能源不合理消耗而采取的重要措施之一。上世纪70年代石油危机后, 美国、日本、印度、韩国、马来西亚、埃及等国家以及我国的香港、台湾地区都出台并实施了居民阶梯电价制度, 取得了较好的效果。
美国对居民生活用电采用生命线电价, 这是政府对低收入居民特殊照顾的一种电价。对在生命线用电量以下的每户每月用电量规定一个较低电价;对超过生命线用电量限额的用户, 按合理电价收费;超过某一用电量限额时, 按高于合理电价收费。这种电价递增体现了超额用电对解决资源和环境压力难题, 是合理的。日本的电价制度规定了多种计价模式, 其中针对居民生活用电, 采用分段电价制, 反映电力边际成本的上涨趋势, 用以促进能源节约。在中国香港, 供电服务由香港中华电力有限公司 (简称“中华电力”) 和香港电灯有限公司提供。在电价分类上, 中华电力将电价分为4类。其中, 对居民住宅用电实行电价随用电量增加分段增加的办法, 即阶梯式递增收费法。
3 阶梯电价对节能减排意义重大
居民阶梯电价制度是利用价格杠杆促进节能减排的又一次实践。从我国居民电力消费结构看, 5%的高收入家庭消费了约24%的电量, 这意味着低电价政策的福利更多地由高收入群体享受。这既不利于社会公平, 无形中也助长了电力资源的浪费。通过划分一、二、三档电量, 建立“多用者多付费”的阶梯电价制度, 将有助于形成节能减排的社会共识, 促进资源节约型、环境友好型社会的建设。
“绿色化学”与节能减排 篇7
1“绿色化学”的基本概念及其内涵
“绿色化学”又被称为环境无害化学、环境友好化学和清洁化学[1]。在美国《绿色化学》 (Green Chemistry) 杂志对“绿色化学”给出定义之后, 美国环境保护署Anastas P T等[2,3]又对“绿色化学”进行了重新定义, 即:“绿色化学”就是用化学技术和方法, 从根本上减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的生产和应用。这充分体现了“绿色化学”的深刻内涵, 即:突出环境保护, 促进节能减排, 服务经济社会, 促进和谐发展。
“绿色化学”的诞生及其定义给出之后, 科研人员又对“绿色化学”的研究内容、应符合的要求[4,5,6]以及应遵循的原则进行了总结与探索。“绿色化学”应遵循的原则, 这一领域的学者和科研人员将其总结为十二条原则[6,7,8,9]。这里在综合参考文献[1,2,3,4,5,6,7,8,9]对“绿色化学”十二条原则进行总结描述的基础上, 对十二条原则当中有关节能减排的条款进行简要解读, 具体如下:
第一条是零排放原则。这一原则的核心就是要求在化学产品生产过程中, 应确保尽可能少地产生废弃物, 杜绝产生了废物以后再进行处理这一被动做法, 这也是该原则中所提到的防止废物的生成要比在其产生后再处理更好, 即预防比治理更重要。这样, 既可以防止更多废物的产生, 又可以减少损失, 因为预防费用要远远小于处理的费用, 从这种意义上来讲, 该原则也渗透着节能减排技术对“绿色化学”研究的必然要求。
第二条是经济性原则。该原则是基于“原子经济性”化学反应理论提出的, 它要求实现原子经济反应最大化, 其核心是确保在化学产品生产过程当中, 减少原材料的浪费, 即保证参加化学产品生产的各个物质的每个原子都能被充分利用。这样既可提高化学产品生产反应的效率, 又可减少废弃物的排放, 进而实现节约资源和能源、减少浪费的目的。
第六条是低能耗原则。该原则要求在化学产品生产中尽量减少能源的消耗。在此过程中, 在考虑环境要求的同时, 还要考虑经济方面的要求, 更要考虑生产过程中能耗对成本和环境的影响程度。基于这一点, 建议最好采用温和的生产方法, 即采用常温常压下的合成方法, 既可以满足环境要求, 又能够满足节能的要求。该原则体现了节能减排技术对“绿色化学”科技的核心要求。
第七条是可再生、可回收利用原则。“绿色化学”研究与生产要求力争实现可再生、可回收利用, 即确保资源利用最大化。只要技术上和经济上可行, 使用的原材料应是可再生的和可回收的, 即利用可再生、可回收的材料代替消耗性材料, 从而减少了资源的消耗, 可间接地促进节能减排目标的实现。
第八条是原子效率原则。该原则要求尽量避免毒、副反应的产生;最大限度地避免不必要的衍生过程, 也就是尽量避免使用不必要的衍生物, 目的是降低原料的消耗及对人类健康与环境的影响, 为节能减排打下良好的基础。
第九条是理想化原则。该原则强调要选用理想的催化剂, 即使用选择性高的催化剂, 因为该类催化剂可以提高原料的利用率, 更有利于节能减排。
2“绿色化学”在节能减排领域的地位与应用
在“绿色化学”的主要研究内容以及所遵循的原则当中, 都提到了提高原子经济和能量的使用效率以及降低化学生产过程能耗的问题, 这充分反映了“绿色化学”在节能减排领域的重要作用和重要地位。“绿色化学”技术研究已经成为节能减排研究领域的热点课题之一。
“原子经济性”和降低化学过程能耗研究作为“绿色化学”的重要内容之一, 可为节能减排工作提供更加可靠的理论与技术基础, 其中“原子经济性”化学反应理论在石油化工企业节能减排工作中的应用将会更加直接、更加广泛、更具有发展前景。这是由于“原子经济性”化学反应研究[4,5,10,11,12,13]旨在用来评估资源与能源的利用效率, 同时根据其利用率情况, 进一步探索如何提高其利用率, 达到节能减排的效果, 实现节能减排的目的。而“原子经济性”化学反应所研究的核心就是指在石油化工生产与研究过程中, 凡是涉及到化学反应的, 要使得参与反应的各个反应物中的每个原子都能被充分利用, 目标是使原子经济反应最大化, 提高化学产品生产反应效率, 避免原材料的浪费, 也就是说要确保参加化学产品生产的各个物质的每个原子都被充分利用, 进而发挥“绿色化学”利用资源、节能降耗、防止污染的作用。反应的“原子经济性”的概念是美国著名有机化学家、美国Stanford大学的Trost B M教授提出的[5,10,12,13]。这一概念的提出, 不仅为“绿色化学”的研究与应用提出了明确的目标, 也为节能减排与环境保护工作指明了方向。
石油与化学工业的主要原料是石油、天然气和煤炭等资源能源, 而石油、天然气和煤炭作为重要的能源之一, 已经引起国际社会的关注, 况且石油、天然气和煤炭又是一种不可再生的资源和能源[14,15,16], 随着石油、天然气和煤炭的开采与开发, 其储量在不断降低。那么, 在有限的资源状况下, 充分发挥石油、天然气和煤炭这些能源在人类经济社会进步中的作用尤为重要, 所以, 探索“绿色化学”技术在石油与化学生产领域中的应用对人类合理利用能源、发挥能源的支撑作用、实现节能降耗具有不可替代的作用。
随着“绿色化学”研究的不断深入, 使得该学科在生产与科研中的应用日益广泛, 应用领域不断扩大, 节能效果日渐突出, 节能地位显著提高, 特别是在石油化工行业的实际应用非常丰富, 下面仅通过甲醇羰基化法合成乙酸 (CH3COOH) 这一实例来进一步说明“绿色化学”技术在石油化工行业节能减排领域的地位和作用。
目前, 在石油化工行业生产乙酸的原料主要有矿石、木材、石油、煤炭和天然气[17]。随着科技和技术的进步, 国内外科研人员一直在探索利用自然界中的物质作为原料生产乙酸, 同时, 还要保证在生产和科研工作中, 严格遵循“绿色化学”的十二条原则, 特别是“原子经济性”原则和低能耗原则。文献[18]介绍了生产乙酸的几种方法:包括乙醛氧化法、甲醇羰基化法、丁烷及轻油液相氧化法和乙烯直接氧化法。在上述四种生产路线当中, 由于甲醇羰基化法可利用自然界中的物质作为原料进行合成与生产, 可以100%实现“原子经济”化学反应, 所以许多国家都在不断推广使用这种方法生产乙酸。各国都在不断探索和改进该项技术, 目前不仅可以充分利用原料, 而且还可以实现不依赖于石油等能源物质进行乙酸的大量生产[17], 同时, 该项技术的开发与应用也为节约能源开辟了一条新的途径。
3 结语
综上所述, “绿色化学”与节能减排是两个密不可分的统一体, 节能减排离不开“绿色化学”技术的开发, “绿色化学”技术的开发又推动着节能减排事业的发展, 所以, 要大力开发“绿色化学”技术, 不断开展“绿色化学”科学研究, 以此来全面推动节能减排技术的不断提升。