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全球变暖对策－5: 热度 2 NPOJWG 2016-3-28 08:33; 温室效应气体缓和策略　　要抑制温室效应气体的发生，降低大气中的浓度，需要知道温室效应气体的性质。在温室效应气体中占大部分的二氧化碳，由于会因化石燃料的燃烧而产生，所以需要减少其发生源的能源（发电、热、动力）、产业、运输、家庭等各部门中消费量的对策，再加上节能、碳固定等广泛领域的技术面及政策面的对策，使社会整体减少温室效应气体的排出，构筑低碳社会，这才是基本。这些的努力现在正通过国际性框架在进行着政策、企业、家庭的自主性努力，并期待着更进一步强化。　　在海洋等大面积水域里，由水面溶入二氧化碳，然后被海藻类等吸收，将碳固定化并排出氧，此为全球变暖适应对策。但是，如果水中的亚硝酸NO2-N和硝酸NO3-N等蓄积形成富营养化现象的话，就会产生有二氧化碳约300倍温室效应的一氧化二氮N2O的危险。而且，在一般的活性污泥法生物处理的排水处理设施中，废水中的氨氮NH4-N会变为亚硝酸NO2-N和硝酸NO3-N而蓄积从而产生一氧化二氮。抑制从富营养化水域和排水处理设施中排出一氧化二氮，此为可在水边进行的全球变暖缓和对策。・抑制一氧化二氮(N2O)的产生　　一氧化二氮具有二氧化碳约300倍的暖化效果，所以抑制其产生是很重要的。但一氧化二氮是在氨氮NH4→亚硝酸NO2·硝酸NO3→氮N2的氮循环过程中产生的，所以还没有确立有效的对策技术。氮的循环根据好氧·厌氧条件和硝酸菌·脱氮菌存在的不同而不同，所以难以掌握一氧化二氮是否产生和其程度，其对策方法也各不一样。一氧化二氮人为性的发生源有使用氮肥料的农地和污水中含有氨氮的排水处理设备等。　　在公共下水处理设备和畜产污水处理设备等中的有机物处理一般是通过活性污泥法进行，在活性污泥处理槽中进行曝气分解有机物。污水中含有的氨氮通过曝气利用活性化的硝化细菌由亚硝酸NO2到硝酸NO3。由于这个亚硝酸NO2和硝酸NO3在曝气槽内的蓄积就产生了一氧化二氮N2O。拥有生物氮处理工序的排水处理设备中，通过在后工序设置厌氧槽，可使硝酸NO3分解到氮N2以除去氮，但是在曝气槽中会产生一氧化二氮N2O。而且曝气槽产生的剩余污泥中也会产生一氧化二氮N2O，如果污泥成厌氧状态的话也会产生甲烷CH4。　　一氧化二氮N2O产生的原理在河流和湖泊中也是同样的。流入河流和湖泊中的氨氮通过水中的氧而被硝化，以亚硝酸NO2·硝酸NO3的形式蓄积。另外，由于农业废水和生活排水中也存在硝酸NO3，所以硝酸NO3会被蓄积在水域中产生一氧化二氮。而且如果水底部呈厌氧状态的话还会产生甲烷CH4。　　为抑制一氧化二氮的产生，就要不让亚硝酸NO2和硝酸NO3蓄积在水中。要使硝酸NO3分解到氮的话，和生物性氮处理一样，需要在厌氧状态下的脱氮菌。在活性污泥处理槽中创造出厌氧状态使脱氮菌活性化的话，氨氮NH4→亚硝酸NO2·硝酸NO3→氮N2的这个反应就能迅速进行，抑制一氧化二氮的产生。 ★利用碳素纤维抑制一氧化二氮的产生　　碳素纤维水质净化材通过利用附着在碳素纤维大表面积上的微生物的活动来分解去除有机物和氮·磷等营养盐类。将碳素纤维放入水中后会散张开形成碳素纤维团，在表面呈好氧条件而附着硝化细菌，在内部呈厌氧状态则附着脱氮菌。因此，氨氮通过表面的硝化细菌被硝化成硝酸，再通过内部的脱氮菌从硝酸分解为氮和水，而氮则扩散到大气中。碳素纤维生物膜内因存在有好氧条件的硝化菌和厌氧条件的脱氮菌，所以可迅速进行氮分解反应，抑制温室效应气体一氧化二氮的产生。　　同样，在河流和湖泊的水质净化中通过利用碳素纤维水质净化材，可迅速除去水中的氨氮和硝酸等中的氮，不仅可以得到较高的氮去除效果，而且还可抑制温室效应气体一氧化二氮的发生。活性污泥中一氧化二氮(N2O)的产生利用碳素纤维抑制一氧化二氮(N2O)的产生活性污泥法和碳素纤维法的温室效应气体产生量的比较活性污泥法和碳素纤维法的氮消减量的比较出处：日本水生态协会水质净化结果出处： Mitigation of nitrous oxide (N2O) emission from swine wastewater treatment in an aerobic bioreactor packed with carbon fibers, Takahiro YAMASHITA, Ryoko YAMAMOTO-IKEMOTO, Hiroshi YOKOYAMA, Hirofumi KAWAHARA, Akifumi OGINO, Takashi OSADA, Animal Science Journal, In Press, 2015; 个人分类: 一般介绍|5390 次阅读|11 个评论

全球变暖对策－4: 热度 4 NPOJWG 2016-3-14 09:14; 全球变暖对策－适应　　全球变暖对策大致可分为抑制暖化的“缓和”(mitigation)和向暖化“适应”(adaptation)这两个。对于人为的温室效应气体排出可采用缓和策略，而对已发生的现象采用适应策略。　　缓和全球变暖是指抑制其起因物质温室效应气体的发生，消减大气中温室效应气体浓度。虽然现在也正通过各种各样的自主性努力和政策进行着缓和对策，但对抑制暖化来说却完全不够，温室效应气体的排出量还正在继续增加。　　在IPCC第4次评价报告书中预测今后20～30年期间的缓和努力将具有很大的影响力，并且指出从早期且强力的气候变动对策中所得到的利益将远远高于其对策所付出费用，大规模且迅速的对策是必要的。也就是说，不迅速进行对策的而带来的损失将是极大几乎无法挽回的。　　在发达国家，现在也正为暖化对策进行着各种各样的努力，并得到了一定的成果。但是全球暖化问题正表面化和长期化，而且由于近年的世界性经济低迷，使得经济成长被优先，所以暖化对策正在形式化。政府的能源政策、产业界的节能和能源效率化的未来展望也在进行着，但不管哪个都是优先经济活动，所以不能成为本质性的对策。为回避核电的风险，可持续能源受到注目，从家庭到大规模设施虽然都在使用太阳能发电，但这些都是因为有高额电费回购制度，抑制温室效应气体的意识低下。在市民生活中也是，虽然环境意识和对可持续能源的关心变高，节能产品等的利用正在扩大，但不能放手产业界所提供的便利丰富的生活，所以还达不到温室效应气体的消减。　　全球变暖对策中温室效应气体消减，必须要是两立的可持续的对策，既要将大气中温室效应气体浓度消减到适当值，又要为营造健全的市民生活而使经济成长。因此强烈需要国际性框架和国家水平的强力措施，但最重要的还是市民每个人都不要只追求眼前的方便和丰富性，要以合理的价值观行动。二氧化碳的吸收　　二氧化碳在地球上物质循环，是对氧的供给和植物生长所必要不可缺的气体。因此二氧化碳的缓和策略不仅是要抑制发生，而且还要提高和氧的循环机能，所以利用树木和植物的吸收来消减是很重要的。地球以前被森林所覆盖，东南亚、中南美、中非等大规模的热带雨林吸收二氧化碳并供给氧气。但是由于产业革命以后的经济发展和人口增长带来都市开发、农地开拓和森林采伐，使森林荒废，二氧化碳吸收和氧气供给的机能降低。近年，虽然为了使其再生而努力植树，但由于大规模开发带来森林面积减少，在新兴国引起严重的大气污染，遮挡阳光，要回复到从前地球所具有的二氧化碳吸收能力是不可能的了。・在海洋的二氧化碳吸收　　人为增加的二氧化碳会溶入到海水中。但是二氧化碳会使海水酸性化，强烈妨碍形成生物外壳和骨骼的碳酸钙的生成，给海洋生物带来恶劣影响。因此，需要让较浅水域的植物浮游生物和海藻及海草类吸收才行。能照到阳光的浅水域中存在的那些光合作用植物，可以通过光合作用吸收二氧化碳，固定碳并排出氧气。　　大海占地球表面积的70％，所以这宽广的海水水面所溶入的二氧化碳量也是巨大的，大海所具有的碳循环机能受到期待。但是植物浮游生物和海藻及海草生育在阳光能照到的大海的极浅的部分，所以利用光合作用的基础生产只有海洋的极少部分才能进行。这水深浅于50ｍ的海（浅滩·海岸·海滨）的面积仅仅只有海洋总面积的0.6％。而海洋基础生产的大部分却是在这仅有的浅海进行，如果这个浅海的环境恶化的话，海洋的基础生产量将大大减少。 ★海洋森林再生项目　　近年，随着都市化和农地开拓的进行，在河流源流区域建设水坝，在下流流域进行护岸等河流整治，使得大地的矿物质难以流出到海洋中。再加上矿物质供给源的森林由于无计划的森林采伐和林业的衰退、整治不周而荒废了。森林孕育的矿物质铁供给不到大海中，使海藻类无法繁殖，光合作用机能低下。　　从这样的现状来看，再生海藻及海草类的“海洋森林”并进一步使其增加，可提高海洋所具有的物质循环机能，正是一个全球暖化对策。海洋森林的再生，可成为鱼类等生息处的藻场，保全海洋生态系统，也有助提高捕鱼量。 →藻场再生工程　　碳素纤维几乎都是由碳制作的，生物亲和性高且表面积大，所以具有海藻类孢子易着床且不易脱离的特性。因此，如果在海中设置由碳素纤维制造的米拉碳纤海草的话，海水中的孢子体会迫不及待的着床，作为种苗成长。如果海水的孢子体较少或没有的情况，可在米拉碳纤海草上安装海草种丝使其发芽。将米拉碳纤海草作为种苗可使海藻在海中发芽成长，创造海中森林。　　另外，由于米拉碳纤的生物亲和性，鱼类很喜欢在此产卵，所以米拉碳纤海草林可成为鱼类的育儿基地形成藻场。由于贝类等也是喜欢，所以牡蛎、海鞘类等种苗的形成后，会促进产卵而且生长的既快又大，提高水产品的捕捞量。如果碳素纤维和铁一起安置的话，由于电负性的不同会溶出矿物质成分的铁离子，海藻类将更进一步发育成长，同时给鱼贝类带来好的影响，提高海产品生产性。 →米拉碳纤＋C 出处：日本水生态协会; 个人分类: 一般介绍|5766 次阅读|4 个评论

水环境对策概论全文: NPOJWG 2016-1-12 10:50; 　　近年，随着经济发展，全世界很多地方都能看到因河流湖泊等公共用水的水质污染而造成的环境破坏。特别是在成长显著的新兴国和发展中国家，都市的人口集中和工业化带来了生活排水和工厂排水量的增加，而由于污水处理设备和公共下水道设施等基础设施没有跟上，所以污水就还没被处理就直接排放到河流湖泊中而导致水质污染日益严重。人口增加带来食物需求，所以为了提高农业产量而向农地中大量施化学肥料，大量的营养盐类随着雨水一起流入河流中。汽车和工厂的排气增加不仅带来大气污染，而且排气中含有的氮氧化物会随雨水降下来，蓄积到河流湖泊中。蓄积的有机物和营养盐类使藻类大量增殖，水失去透明度而变为浑水。而且未处理的废水和增殖的藻类会消费水中的氧气，水中生物和鱼类等生态系统被破坏。再加上从化学工厂和资源矿山排出有害的化学物质和重金属类给生态系统造成严重危害，并通过食物连锁也给人类带来健康危害。　　在中国，由于急速的经济发展，环境对策被推后，才使水质污染日益严重，在沿岸地区的大都市虽然高度水处理设备等对策有所进展，但内陆的农村区域却很落后，地区性格差较大。在这辽阔的国土中，水污染对策需要同时进行污水处理设备和公共下水道设施等基础设施建设和已被污染的水域的水质改善。这些都不是非要昂贵的机器和高能源费用，而是需要可持续的水质改善技术。　　由于河流湖泊等环境水净化的现场情况和污染状况等各不一样，而且标准水质管理方法确立和定量设计手法也不明确等等，所以才没能施行准确的水质改善方法，以至于经常能看见不出现水质净化效果的情况。为了进行最适当的水质净化，需要掌握水管理所需要的技术性知识，调查并掌握现场状况，采取针对污染原因和符合现场的对策技术。作为其代表性技术，通过利用先进材料碳素纤维的轻而强的工学特性和碳材质的高生物亲和性的特性，诞生了碳素纤维水利用技术。　　对于中国严重的水质污染对策，必须要了解水环境对策的基本，并施行准确的对策技术，所以非常需要水质污染对策技术的确立和指示设计方法的设计指针。　　ＮＧＯ）日本水生态协会主要以河流湖泊的水质污染为对象整理了本书。希望本书能被中国更多的从事水质净化的人们加以活用，并对水环境改善做出贡献。　　全文请看 “ 湖泊科学 ” 中链接的《水环境对策概论》。; 个人分类: 一般介绍|3034 次阅读|0 个评论

杂谈新材料-碳素纤维: 热度 3 NPOJWG 2012-5-15 08:54; 采用碳素纤维来净化水质，对环境没有负荷。是即经济（廉价）又有效果的方法。通过碳素纤维具有的高度生物亲和性，形成活性生物膜，利用微生物的功能，分解污染物质。并且，从碳素纤维发出的声波，能够激发微生物活性化，招引鱼类，发挥作为形成产卵和鱼苗，生长环境的藻场功能性化，招引鱼类，达到形成产卵和养育幼鱼的藻场。碳纤维是通过特殊热处理工艺，把丙烯酸纤维进行碳化制造成“具有微细石墨结晶结构的纤维状碳物质”。（ PAN 系）被称为“轻量强韧、不腐蚀” 的先进功能材料的碳纤维，兼备轻量、优异的机械性能，以及碳质具有的卓越的特性，广泛用于各种用途。　　　　比强度（抗拉强度／比重）：铁的 10 倍　　　　比弹性模量（抗拉弹性模量／比重）：铁的 7 倍　　　　用途：飞机、汽车、混凝土构件增强材料、钓鱼竿、高尔夫球棒、其他因为由于水质净化材料的碳素纤维实施了特殊表面处理，所以具有在水中扩散的特性。水质净化用碳纤维由 12,000 根 7 微米的微细纤丝集束而成。; 个人分类: 研究杂谈|6260 次阅读|7 个评论

水环境对策概论-第一章1-3: NPOJWG 2012-4-20 10:34; １－３　河川的水质污染以及影响　　本来，河川是通过水面把空气中的氧气溶解到水中的，具有利用植被和微生物等的自然的净化功能和水质改善的功能。急流等场所，水面荡起的波浪越大，氧的溶解效率越好，由于平原部流速很慢的静止水面，氧的溶解速度就会下降。　　溶存氧ＤＯ在２０℃的清澈水的饱和度为８．８４mg/l，在ＤＯ丰富的水域里，栖息在河床等的微生物活性化，分解・合成流进的污染物的有机物，达到净化水质。　　如果流进河川里的有机污染物增加的情况下，微生物分解有机物时，利用的氧气量，就会超过来自空气中溶解的氧气量，在这样的场合水中的氧气变少，需氧微生物就会逐渐的死灭，不能正常的进行分解积蓄有机污染物造成腐坏。结果导致失去了透明度、发出难闻的气味，不但是外观上，而且连水质资料上，也都成为污染的状态。　　像这样的河川水质污染现象，会带来各种各样的不良影响。（１）对生活圈的影响　　河川被污染，失去了透明度、发出恶臭成为恶劣的环境，变成了失去良好的空间环境的因素情况。像这样的情况，很容易发生在城市中心等人口密集的地方的流速缓慢的平原部的河川等场所。（２）对鱼类等水生生物的影响　　鱼类和水生生物的大部分是需氧生物，水中的溶存氧气是不可缺少的，一般认为平时需要ＤＯ３mg/l以上。如果达不到ＤＯ３mg/l的情况时，不适合生物栖息的生活环境会形成无生物化，以水生生物为首，鱼卵等因ＤＯ的不足，而导致逐渐的灭死。　　另外，水生生物等由于污染等原因，得到的太阳光的透光率减小而不能进行光合作用，导致河床形成无氧状态，引起水生生物的根部腐烂等减少水生生物。　　对于生物来说，还要受到另外一个严重的打击就是，流进河水里的有害・有毒的污染物、重金属类等。即使是工厂等一时的操作错误，也有导致鱼类灭死等的例子，如果是对工厂等没有进行限制和监视的地方，经常流进河水里的有害・有毒物质时，一般认为很可能形成慢性的无生物状态。（３）对水利用的影响　　对用水最多的农业灌溉用水最常见的影响是；有机物污染、营养盐污染、重金属污染等含有大量的有机物的水体，导致土壤的厌气化，农作物的根腐烂；含有大量的氮的水体，造成水稻等发生叶过繁茂等成为问题。受到病原性细菌和重金属污染的河水，作为农业灌溉用水而利用的场合，恐怕会影响人体的身心健康。　　利用工业用水的是；冷却用水和洗净用水等，其中最成为问题的是由于配管系统发生的规模，导致降低通水能力和电腐蚀而引起的管路障碍等。因此，由于规模和电腐蚀影响的水质项目成为环境指标的所管之下。原料用水、精密、电子加工用品等冲洗水的场合，根据各个的用途，而规定指标。; 个人分类: 研究著作|2901 次阅读|0 个评论

水环境对策概论-第一章1-2: NPOJWG 2012-4-17 14:59; １－２　水质污染的原因　　水质污染问题一方面是由于人口的增加、密集化，流域的产业活动也变得活泼化；另一方，由于污染防治措施落后，来自河川、湖沼排出的污染负荷量急增，自然的净化功能不能发挥相对应的对策，导致污染现象表面化。　　被污染的河川、湖沼的水质问题是发生的恶臭、恶化水生生物的栖息生存环境；并且，给生态系带来无生物化等的不良影响、不适合工业、农业、生活用水等，导致阻碍生活和产业经济活动和破坏环境。　　再者，由于水质问题和因流水状况而发生的现象不同，即使在停滞水域，也会从固有的现象中产生问题。　水库湖和湖沼、河川里的堤坝上流停止水域等，虽然具有通过停止流速形成滞留而得到沉淀、消除悬浮颗粒物等净化功能，但是如果上流部有形成污染源的点源负荷的场合和由于流域的面源负荷含有氮、磷的水往停滞水域里供给的情况下，只要确保了太阳光和增殖时间，就会出现植物浮游生物的发生、富营养化现象的水质问题。　　给湖沼等水质带来的影响有各种各样的原因，大致可以分为；来自流域流进的「外部负荷」、由于湖沼内的生物等原因的「内部负荷」、以及由于降雨等原因的「直接负荷」。注释外部负荷：流入河川和从下流域往湖沼等流入的负荷　　　注释）外部负荷：流入河川以及下流域等流入湖沼的负荷　　　　　　内部负荷：来自底泥的溶出、在湖内的生物生产等的负荷　　　　　　直接负荷：由于湖面上的直接降雨以及湖内的养殖等的负荷。也包括由于直接向湖沼等涌出的地下水而引起的负荷　　　　　　　点源负荷：可以特定污染物质排出点的负荷　　　　　　　面源负荷：难以确定污染物质排出点，具有面很广的负荷　　如果考虑到公共用水域的水质污染背景的话，可以举以下例子。 ①因为封闭性水域的水是停留的，流进的污染物质很容易积存，其水质很敏感的受到污染负　荷的影响。这个影响，对于湖沼来说，和河水等的流水水域相比起来，显示出需要更先进　的水质保全措施。 ②造成水质污染的原因，除了工厂等的产业系排水之外，还有生活系排水、畜产、水产业的　负荷等多种多样的因素。因此，为了保护湖沼的水资源，对于具有特定设施的工厂等大规　模的发生源实施排水规制，只有水质污染防止法的法律法规是不够健全的，和根据各种污　染原因取相应的措施相比起来，需要采取更具体的措施。 ③水质污染很显著的水域，因为各个污染的程度、污染原因的构成等各种条件的不同，如果　用同样的措施来改善污染是很困难的。因此，考虑到有问题的每一个湖沼和其流域的自然　社会条件，探讨研究最适当的措施，需要计划与措施向结合的方法。　　看关于发生源以外的污染负荷比例，通过水域可以观察到水质的区别，来自生活系统和产业系统等的点源负荷量虽然减少了，但是，来自市区和农业用地的流出所谓的面源负荷量的消减没有一点儿进展，来自面源的负荷量的比率具有增加的倾向。因此，削减来自面源的负荷量，成为新的挑战。; 个人分类: 研究著作|4225 次阅读|0 个评论

水环境对策概论-第一章1-1: NPOJWG 2012-4-16 10:14; 第１章水环境对策概论第１章　水环境对策概论　　河川、湖沼等水环境的水质污染现象是随着流域内的人口增加、形成城市化而带来的人口集中、以及产业的急剧扩大等，从如此丰富的生活中排出的污染负荷量的增加，在流域内对于处理增加的这些污染负荷量的相对应措施很晚，引起流出的污染负荷量超出了水域具有的自净能力，因此，导致污染的严重化。最终的就算是河水流入海域的场所也会发生连锁性的水质污染问题。这些水质污染问题，不但给生活和产业带来了重大的不良影响，而且对生态系的影响也很大，既抢夺了水生生物的栖息场所、障碍生物的多样性，又牵涉到水产资源的减少。　　对于改善被污染的水环境，通过利用像以下的实施场所及方法等，有各种各样的对策来进行。　　①在污染的发生源实行的方法　　②在污染流出过程中实施方法　　③直接的对最终污染的河川、湖沼进行对策的方法　　本章把基本的水环境保护技术，分为河川对策、湖沼对策、海域对策来表示，来讲述采用碳素纤维水质净化材的水环境保护技术。１．水质污染的现状和原因１－１　水质污染的现状　水质的污染会给人类的健康和生活环境以及水生生物带来很大的影响。在日本,国家根据颁发的环境基准法，对水的质量进行了规制。在1971年环境基准公布以来，河川的BOD（Biochemical Oxygen Demand，生物化学酸素要求量）环境基准达成率有显著的改善。至2007年上升至90%，但是湖沼的COD（Chemical Oxygen Demand）的环境基准达成率却十分低，虽然今年有所改善，但是至今也只维持在50%左右。　湖沼、内弯、内海等的封闭性水域的富营养化的进行很显著，在环境基准的达成状况中，如果和河川、海域相比起来，达成率仍然很低，特别是湖沼的水质改善成为当务之急。　按发生源看污浊负荷量，虽然特定污染源（点源）负荷量有减少的倾向，但是非特定污染源（面源）负荷量的消减没有进展，对于全体的负荷量来说面源负荷量占的比例处于增加倾向。　像这样的情况，今后，为了达到河川、湖沼的水质改善，加上以前实施的点源负荷对策、湖沼对策，推进市街地、农地等面源负荷对策认为是重要的。表1-1　环境水质标准（生活环境项目）的内容; 个人分类: 研究著作|2743 次阅读|0 个评论

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