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化学新物种:质子化甲烷CH5+
热度 1 zhpd55 2015-3-20 22:16
化学新物种 : 质子化甲烷 CH 5 + 诸平 甲烷CH 4 大家很熟悉,中学化学中就已经了解了它的制备和性质。它既是最简单的有机化合物,也是最稳定的化合物,因为CH 4 是由碳sp 3 杂化轨道和氢s轨道成键而形成的四面体结构。但是,由斯蒂芬·施莱默( StephanSchlemmer)教授领导的科隆大学( University ofCologne)的一个科学家小组, 2015年 3月 20日在《科学》( Science ) 杂志网站发表了他们的研究成果,成功地解释了 CH 5 + 分子离子的高度流动光谱。 CH 5 + 分子离子的形成反应可以表示如下: CH 4 +H + =CH 5 + 但是原子、离子之间究竟是如何成键的,需要看看相关报道或许能够得到答案。 Science 20 March 2015: Vol. 347 no. 6228 pp. 1313-1314 DOI: 10.1126/science.aaa6935 Taming CH 5 + , the “enfant terrible” of chemical structures Takeshi Oka Department of Chemistry and Department of Astronomy and Astrophysics, The Enrico Fermi Institute, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA. E-mail: t-oka{at}uchicago.edu Protonated methane, CH 5 + , is a quantum dynamical system that challenges our understanding of chemical bonding and structure. The bonding does not lead to a trigonal bipyramid. Instead, the five protons swarm around the central carbon, and this gives rise to an incredibly complex vibration-rotation-tunneling infrared spectrum ( 1 ), making it an “enfant terrible” for spectroscopists. Ab initio theory has found that “there is essentially no barrier to hydrogen scrambling” ( 2 ) and “the very concept of molecular structure becomes problematic for this molecule” ( 3 ). For its parent molecule, CH 4 , each rotational level corresponds to one quantum state, but for CH 5 + it corresponds to 2 × 5! = 240 states. However, on page 1346 of this issue, Asvany et al. ( 4 ) report combination differences (Co-Diffs) of the low-energy levels of CH 5 + , a first step at “taming” its spectrum. The taming of the shrew: Scientists decipher the spectrum of CH 5 + for the first time The CH5+ molecular ions were investigated in an ion trap setup such as this. The trap itself is the illuminated cylindrical cavity in the middle of the photo, in which some trap electrodes can be seen. In this trap, several thousand CH5+ ions were stored, cooled, and investigated by a laser. The obtained high-resolution spectra are shown in the inset, as well as a sketch of the CH5+ molecule in motion. Credit: Debora Schiffer/Oskar Asvany, University of Cologne For the first time ever, a team of scientist from the University of Cologne headed by Professor Stephan Schlemmer succeeded in understanding the spectrum of the highly fluxional molecule CH 5 + . This insight, gained in collaboration with a Japanese colleague, was made possible by the extreme cooling of this enigmatic molecule and a highly accurate measurement of its vibrational transitions. The results will be presented on March 20, 2015 in Science magazine. CH 5 + , formed by adding a proton (H + ) to the well-known methane (CH 4 ) molecule, is the prototype of fluxional molecules. In contrast to common molecules, which are depicted as a rigid structure consisting of balls (atoms) and sticks (chemical bonds), the five hydrogen nuclei in CH 5 + can move quite freely around the carbon nucleus . It is thus constantly in motion, even at an extremely low temperature. Bonds are broken and reformed all the time, and therefore the simple model of balls and sticks does not apply. There has thus been a long debate whether CH 5 + has a structure at all. This extraordinary fluxional behavior is reflected in the spectra of CH 5 + . Usually such spectra are recorded in the lab to characterize and identify molecules. With the help of suitable theoretical models , the vibrational spectra can yield information about bond strengths and molecular structure. For CH 5 + , however, the hitherto known spectra have been so chaotic that not a single of the many hundred vibrational transitions could be understood or assigned. This has been considered one of the last mysteries of molecular physics. By developing and applying new ion trap experiments, physicists from the University of Cologne have now succeeded in storing a pure sample of CH 5 + ions and cooling it down to a temperature close to absolute zero. With the help of a so-called frequency comb, the vibrational transitions could be measured with high accuracy, leading to a reconstruction of the lowest energy levels. This very technical approach was necessary due to the complete lack of theoretical models for this exceptional molecule. The results are thus based only on the experimental data and the fundamental principle of quantum mechanics, according to which the observed vibrational transitions are based on a scheme of discrete energy levels. This animation illustrates the extreme fluxionality of the CH 5 + molecule. The black ball in the middle is the carbon nucleus, and the red and white balls are hydrogen nuclei. The blue clouds symbolize the binding electron pairs. Credit: Dominik Marx, Ruhr-Universität Bochum Surprisingly, the results are in accordance with the simple notion that the five hydrogen nuclei can move quite freely around the central carbon nucleus, with their distance to it being more or less fixed. Whether this simple picture is valid will have to be tested in further investigations. In any case, the highly accurate data will challenge future theoretical models to interpret the discovered energy levels . The entire class of fluxional molecules will profit from these developments. Explore further: Uncovering the forbidden side of molecules More information: Taming CH 5 + , the enfant terrible of chemical structures, Science , www.sciencemag.org/lookup/doi/… 1126/science.aaa6935
个人分类: 新科技|9471 次阅读|2 个评论
大连化物所“甲烷高效转化”结果能否放大
热度 3 Amsel 2014-5-16 09:57
新闻报道见此: http://www.cas.cn/xw/cmsm/201405/t20140513_4118737.shtml 《Science》编辑的总结: EDITOR'S SUMMARY Upgrading Methane Sans Oxygen Direct routes to converting methane to higher hydrocarbons can allow natural gas to be used to provide chemical feedstocks. However, the reaction conditions needed to activate the strong C-H bond tend to overoxidize the products. Guo et al. (p. 616) report a high-temperature nonoxidative route that exposes methane to isolated iron sites on a silica catalyst. Methyl radicals were generated and coupled in the gas phase to form ethylene and aromatics along with hydrogen. The isolation of the active sites avoided surface reactions between the radicals that would deposit solid carbon. 补充材料有对催化剂合成和反应的描述: http://www.sciencemag.org/content/suppl/2014/05/07/344.6184.616.DC1/Guo.SM.pdf 文章让人很兴奋,如果这个技术真的产业化了,对天然气的利用绝对是革命性的突破。但是冷静下来可以想到这么好的技术或许不会先发paper,所以不禁还是有些疑问,这些疑 问是: 一、只要催化剂中没有成簇的金属,就可以防止积碳?实际情况不是如此。现在在线测量甲烷氢同位素的方法是把甲烷在1350摄氏度(比这篇文章的反应温度高之有限)的活性炭上彻底分解为氢气和碳;而活性炭是担载在氧化铝上面,这个反应并不需要金属催化。 二、乙烯是个热力学很不稳定的物质,高温下远远比甲烷容易分解为石墨和氢气,而且 乙烯更容易和自由基反应 。感觉上 乙烯应该是浓度很低的暂态产物, 但是产物中 乙烯浓度很高。 补充材料页5中把 乙烷作为中间体,而产物中并没有乙烷的选择性,很让人费解。这些结果无论 从热力学还是动力学上都不好理解。 三、如果产物中有少量积碳,如何能够定量。 所以目前对这个潜在技术至多只能谨慎乐观,如果能走到中试,或许会回答上面问题。
个人分类: 科研笔记|3763 次阅读|3 个评论
[转载]包信和院士团队在甲烷高效转化研究中获重大突破
redtree 2014-5-10 18:34
包信和院士团队在甲烷高效转化研究中获重大突破 作者:吴晶晶 来源:新华网 发布时间:2014-5-10 14:22:28 新华网北京5月9日电(记者吴晶晶)记者9日从中科院获悉,该院大连化学物理研究所包信和院士团队在甲烷高效转化相关研究中获重大突破,成功实现了甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。相关成果 发表在9日出版的美国《科学》杂志上 。 当前,以天然气替代石油生产液体燃料和基础化学品是学术界和产业界研究和发展的重点。此前,天然气的转化利用通常采用传统的二步法,投资和消耗高,总碳的利用率低,且影响生态环境。 因此,人们一直都在努力探索天然气直接转化利用的有效方法与过程。但由于具有四面体对称性的甲烷分子是自然界中最稳定的有机小分子,它的选择活化和定向转化是一个世界性难题,被称为催化乃至化学领域的“圣杯”。 在20多年甲烷催化转化研究的基础上,包信和院士领衔的团队基于“纳米限域催化”的新概念,创造性地构建了硅化物晶格限域的单中心铁催化剂,成功实现了甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。 与天然气转化的传统路线相比,该技术彻底摒弃了高耗能的合成气制备过程,大大缩短了工艺路线,反应过程本身实现了二氧化碳的零排放,碳原子利用效率达到100%。 华东师范大学何鸣元院士评价说,该技术“是符合理想的高选择性转化,实现了原子经济反应,而且催化剂稳定,可较长周期运行,无碳排放,极具创新性和引领作用”。 北京大学纳米科学与技术研究中心主任、物理化学研究所所长刘忠范院士认为,这项技术为高效利用丰富的天然气资源和在中国形成具有原创知识产权的甲烷绿色转化新技术奠定了理论基础。 德国巴斯夫集团副总裁穆勒认为是一项“即将改变世界”的新技术,未来的推广应用将为天然气、页岩气的高效利用开辟一条全新的途径。 据悉,目前这项技术相关的专利申请已进入美国、俄罗斯、日本、欧洲等国家和地区。国内外多家能源和化学公司等都对这一产业变革性技术表现出极大的兴趣。(原标题:《中国科学家在甲烷高效转化研究中获重大突破》)
个人分类: 科技新闻|1259 次阅读|0 个评论
[转载]地震可撕裂海底储层释放甲烷
热度 1 杨学祥 2013-7-31 10:45
地震可撕裂海底储层释放甲烷 中国网 www.china.com.cn 2013-07-31 01:31 打印 | 转发 | 评论   科技日报讯 据物理学家组织网7月28日报道,德国和瑞士一个科学家团队的研究揭示,地震可以撕裂海底沉积物使储藏的甲烷泄露,而由此造成的这种温室气体排放应该被添加到全球气候系统中碳排放列表之中。该研究刊登在最新一期的《自然·地球科学》上。   温室气体分自然和人为两种来源。能够确定的自然来源包括火山爆发喷出吸热的二氧化碳、冷却的二氧化硫颗粒,以及从陆地和解冻的冻土层中的甲烷。由人为造成最大的来源是二氧化碳,如燃烧煤炭、天然气和石油,以及采伐森林和农业造成的甲烷排放。甲烷对全球变暖的影响已日益受到关注,虽然它在大气中存留的时间相对较短,但它在捕获太阳热量方面比二氧化碳更强烈,超过25倍。   研究人员说,相关证据来自2007年由海洋科学家对阿拉伯海床北部沉积岩芯的钻探研究。在其中的一个核芯中,研究人员发现含有甲烷水合物,即在海床底下只有1.6米之处像冰状晶体结构的甲烷和水的固体。还在沉积物颗粒之间的水中发现了泄露的信号,以及一种被称为重晶石矿物的浓聚物。总之,近几十年来也有关于海底甲烷攀升的发现。   德国不来梅大学海洋环境科学研究中心的大卫·菲舍尔说:“最初通过文献,发现在1945年当地附近曾发生过一场大地震。基于几个指标的推测,地震导致沉积物的破碎,将被困于下方的气体水合物释放进入海洋。”当然这种由地震造成的甲烷排放对温室气体的贡献仍然还不清楚。   研究人员指出,在阿拉伯海北部发生了当地有史以来最大规模的8.1级地震,导致在新生岭的位置一个浅层气藏破裂。据估算,有可能在数十年期间,约740万立方米的甲烷(相当于大致10个大型天然气罐车的容量)喷出表面。研究人员强调,这个估计是保守的,可能在该地区的其他站点也受到地震的破坏。   根据最近一篇发表在《自然》杂志上的研究报告估量,从东西伯利亚也就是影响气温升高的地球热点之一的部分北极海洋,其海岸线融化解冻泄漏的500亿吨甲烷,造成的损失几乎将相当于与全球经济产出。(华凌) http://finance.china.com.cn/roll/20130731/1684679.shtml
个人分类: 防灾信息|1744 次阅读|1 个评论
[转载]页岩气开采污染地下水 或为钻井施工不当所致
redtree 2013-6-28 08:46
页岩气开采污染地下水 或为钻井施工不当所致 作者:段歆涔 来源: 中国科学报 发布时间:2013-6-27 9:25:31 图片来源:LES STONE/REUTERS/CORBIS 本报讯 伴随着页岩气探测在美国的开展,工业界的官员和环保人士就页岩气开采是否会污染地下水的问题争执不下。目前,研究人员对一处页岩气源——不规则伸展的马塞勒斯页岩,其主要分布在纽约州、宾夕法尼亚州、西弗吉尼亚州和俄亥俄州——进行了追踪研究。 这一研究由北卡罗来那州达勒姆市杜克大学的研究人员开展,并在先前的一项宾夕法尼亚州东北部饮用水分析的基础上进行了拓展研究。在宾夕法尼亚州东北部,能源公司的水力压裂工程使马塞勒斯页岩破裂,释放出气体。研究人员发现,越接近井口,污染程度越高。他们于6月24日发表的最新研究结果又向前迈进了一步,把地下水污染物的化学指纹图谱和2000~3000米地下被虹吸管抽吸出的页岩气联系起来。 杜克大学气候变化中心主任兼该论文的首席作者Rob Jackson说:“我们发现的问题可能比人们意识到的更常见。”Jackson强调,污染可能是不当的钻井施工而非水力压裂法本身造成的。但他表示,对于相关行业来说,最终的结果敲响了警钟——钻井作业需要在今后得到改善。 近期,开采页岩气造成环境影响这一问题存在着广泛的争论。页岩气开采已改变了美国的能源格局,并正在向国外转移。这项开采行动也引发了一些担心——主要围绕空气污染和甲烷排放,这可能会抵消用天然气取代煤炭而产生的气候效益。但是在科学家、监管者和工业界之间展开的一系列引人关注的争论中,页岩气开采对地下水资源可能造成的潜在影响已经成为一项中心议题。 上周,在一份引起争议的报告(指出水力压裂法是引起地下水污染的罪魁祸首)发布两年多之后,美国环境保护署(EPA)取消了一项位于怀俄明州的探测地下水污染的行动。这一决定使相关调查由州政府官员接手(当地官员曾批评EPA的这份评定)。宾夕法尼亚州的Dimock是杜克大学团队的研究区域,2009年,针对地下水污染的指控使州监管机构暂停了一些钻井作业,并处罚了主要的操作方——卡伯特石油与天然气公司。这一诉讼在庭外得到了解决,但该公司并未承认自身的过错。 杜克大学的团队提供了进一步的证据表明,发展页岩气确实会对某些地区的地下水质量造成负面影响。在饮用水中经常能发现微量的甲烷,尽管Jackson团队所查明的甲烷水平并不能说明一定存在健康威胁。但在一些极端案例中,甲烷污染非常危险:居民有时能点燃水龙头中流出的气体。 在141个饮用水样本中,Jackson的团队在其中的115个样本内发现了甲烷。为了追查甲烷的来源,Jackson的团队检测了甲烷分子的碳同位素比值——甲烷来源不同会导致碳同位素比值不同(有的产生于相对较浅的水中微生物,有的产生于地球深处的热量和压力)。该团队还分别观察了乙烷、丙烷和氦的浓度,其他页岩气开采的常见副产品没有在浅层地下水中被发现。 卡伯特石油与天然气公司是这一地区大部分天然气钻探井的运营商,该公司的行政人员拒绝评论这项研究。总部设在华盛顿的美国石油独立协会的研究和宣传部门发言人Steve Everley表示,杜克大学的这项研究不具有决定性意义。 (段歆涔)
个人分类: 环境新闻|1318 次阅读|0 个评论
[转载]日本成功从深海可燃冰层提取甲烷 属世界首例
redtree 2013-3-14 06:18
日本成功从深海可燃冰层提取甲烷 属世界首例 2013-03-13 09:37:00 来源: 环球时报-环球网 (北京)  【环球时报综合报道】日本12日成功从爱知县附近深海可燃冰层中提取出甲烷气体,成为世界上首个掌握海底可燃冰采掘技术的国家。日本希望2018年开发出成熟技术,实现大规模商业化生产,从而改变日本资源大量依靠进口的局面。 日 本经济产业省12日称,已成功在爱知县海域的海底地层中提取出天然甲烷。《读卖新闻》称,这是世界上首次成功从海底采集甲烷气体。日本“地球”号深海探测 船用特殊钻头在约1000米深的海底钻孔约300米深后竖起钻井,通过降低地层压力的方法将混合着沙粒以固体形态存在的可燃冰分解为水和甲烷气体,并取出 甲烷气体。报道称,日本近海内藏有大量天然甲烷,可以满足大约100年的使用量,仅本次试验采掘海域的埋藏量就可供日本使用10年以上。日本政府预定在 2018年实现海底甲烷开采的商业化。如果能够保持稳定生产的话,将意味着日本拥有了丰富的国产能源。日本经济产业大臣茂木敏充12日表示,“将视本次试 验的结果确立使其商业化的技术。” 日本资源极度贫乏。《产经新闻》称,日本目前能源的基础只有水力发电,能源自给率只有4%。福岛核事故后,核电可能长期处于停滞状态, 对液化天然气等能源大量进口也造成电价上升。为此日本经济产业省试图通过开发甲烷气体资源缓解能源短缺。不过,生产成本是目前最大课题,能否以更低成本开 采将左右甲烷这个新国产资源的将来。《日本经济新闻》称,日本政府还预定把海底甲烷开发商业化写入2013至2017年的《海洋基本计划》中,在5年内开 发出低价的回收储藏技术,到2023年培育出能够靠挖掘海底甲烷赚钱的新产业。 据报道,“可燃冰”即“甲烷水合物”,是天然气的主要成分甲 烷与水在高压低温条件下结晶形成的冰状物,通常存在于永久冻土带或大陆边缘的海域,因点火就着俗称“可燃冰”。可燃冰燃烧时产生的二氧化碳仅为煤炭的一 半,因此成为备受瞩目的新能源。2002年,包括日本在内的5国成功在加拿大北部永久冻土带的可燃冰层中提取出甲烷。海底采掘需要更先进技术和巨额资金, 在日本之前尚未有成功先例。【环球时报驻日本特约记者 孙秀萍 陈佳】
个人分类: 科技新闻|1674 次阅读|0 个评论
求教水处理的先生:甲烷冰在20摄氏度水中溶化时甲烷气泡啥样?
热度 2 mountainwind1 2012-12-19 10:30
是大型气泡还是几十微米的气泡? 另外,一般人可能接受气浮时出来的气体是甲烷吗?常规高压溶气冰块我试了,溶解时压力太大总爆炸很危险。 天然水体修复中把制造微气泡的机械丢水中很不现实——压缩空气瓶很贵,微孔膜上面刮扫气泡的电机更需要有电力运作,根本是不现实的事情;没有残留物的,丢水里就大量微气泡的东西——最好氧气,不行就空气?可想不到低成本的。 思路混乱,望指点!
3586 次阅读|10 个评论
更廉价、更清洁的甲烷燃烧催化剂
热度 1 zhpd55 2012-8-10 11:20
更廉价、更清洁的甲烷燃烧催化剂
ScienceDaily ( 科学日报 ) 2012 年 8 月 9 日 报道了意大利 的里雅斯特大学( University of Trieste )、西班牙加迪斯大学( Universidad de Cádiz )以及美国宾夕法尼亚大学( University of Pennsylvania )的研究人员合作,研发出一种更廉价、更清洁的甲烷燃烧催化剂。因为随着 全球石油储量的减少 , 天然气已经成为越来越重要的能源之一。天然气的主要成分是甲烷 , 甲烷与许多其他的碳氢化合物相比,其优势是完全燃烧之后释放的二氧化碳更少。但由于甲烷分子的结构非常稳定 , 很难释放出存储的能量;而未燃烧的甲烷会逃逸到大气中 , 其温室效应是二氧化碳的 20 倍。现在 , 来自美国宾夕法尼亚大学、意大利的里雅斯特大学、西班牙加迪斯大学的研究人员一起 , 创造出一种可以催化甲烷燃烧的催化剂,这种材料的催化效率是目前可用的催化剂的 30 倍。 这一研究成果为更彻底的开发利用甲烷作为能源之一提供了一种有效途径 , 可降低燃气车辆的温室气体排放。这种催化剂也可提供一种更干净、更便宜的燃气涡轮机催化燃烧获得能量的方式。宾夕法尼亚大学化学和生物分子工程学系的 Raymond J. Gorte 教授对此评价说:“很难想出有这样的材料 , 它们具有足够的活性和稳定性以承受甲烷燃烧的恶劣条件 , 我们的材料对于一些重要的应用而言,看起来很有希望。” 现在宾夕法尼亚大学化学系的一个博士后研究员 Matteo Cargnello 也加入 Raymond J. Gorte 教授的研究小组,还有 Raymond J. Gorte 教授实验室毕业的博士生 Kevin Bakhmutsky 。他们的合作者包括意大利的里雅斯特大学的 Paolo Fornasiero 和 Tiziano Montini ;以及西班牙加的斯大学的 Jos é J. Calvino, Juan Jos é Delgado 和 Juan Carlos Hern á ndez Garrido 。这项研究 2012 年 8 月 10 日 发表在《科学》( Science )杂志网站—— M. Cargnello, J. J. Delgado Jaén, J. C. Hernández Garrido, K. Bakhmutsky, T. Montini, J. J. Calvino Gámez, R. J. Gorte, and P. Fornasiero. Exceptional Activity for Methane Combustion over Modular Pd@CeO 2 Subunits on Functionalized Al 2 O 3 . Science , August 2012: 713-717 DOI: 10.1126/science.1222887 . Matteo Cargnello 作为这篇论文的第一作者,他开始做这个项目是在的里雅斯特大学就读本科专业时 , 在访问 Raymond J. Gorte 实验室期间 , 继续合作同时他还在意大利的里雅斯特大学纳米技术研究生院在攻读博士学位。催化剂使化学变换的更快 , 更简单 , 更节能 , 常常更安全的一些材料。例如 , 一辆汽车的催化转换器就是要将排放废气转换成无害的产物。然而 , 目前使用的甲烷燃烧催化剂 , 并不能完全将甲烷彻底催化转化为 CO 2 和 H 2 O, 总有一部分未燃烧的甲烷逃逸到大气之中 , 并导致气候变化。特别是如果你有一台天然气发动机 , 那么排气管排出的主要成分就是尚未燃烧的甲烷气。此外 , 这些传统催化剂可以要求温度高达 600 -700 ℃ 促进 反应进行。但是 , 催化剂本身也往往会因为甲烷燃烧所产生的高温而失活。 当以甲烷作为能源用于燃气涡轮发动机时,会导致额外的环境损害。在这个过程中 , 甲烷是通常在非常高的温度下燃烧 , 甚至超过 800 ℃ 。 当温度上升到大约 1300 ℃ 或更高时,反应就能够产生人体有害的副产品 , 包括氧化氮、硫氧化物和一氧化碳。 甲烷燃烧的传统催化剂是由金属纳米颗粒组成 , 特别是钯 , 沉积在氧化物如氧化铈 (CeO 2 ) 等的表面。研究人员对于这种方法进行了微调 , 主要是依赖于纳米颗粒的自组装。他们首先建立了直径只有 1.8 nm 的钯微粒,然后由 CeO 2 制成的保护多孔壳围在钯微粒周围 , 创建了一堆具有金属核心的球形结构体。因为这些小颗粒在加热时成团积聚 , 而且这些成团积聚的块体可以降低催化剂活性 , Raymond J. Gorte 教授领导的研究团队将其沉积于由氧化铝组成的疏水性表面 , 以确保它们是均匀分布的。 这些技术是纳米技术中最普通的 , 但这对于制造催化剂材料来说是一种新方法。测试材料的活性之后研究人员发现 , 他们的核 - 壳型纳米结构甲烷燃烧催化剂,其性能优于目前使用的最好的甲烷燃烧催化剂 30 倍,而且使用金属数量相同。催化使甲烷完全燃烧温度为 400 ℃ 。这种催化剂不仅使甲烷充分燃烧,提高燃气涡轮机的燃料利用效率,而且可以有效控制汽车尾气造成的大气污染。研究人员计划进一步研究新催化剂的结构来更好地理解为什么它是如此有效。他们将使用类似的方法来创建新材料来进行测试。也可以使用此组装法去测试对不同类型的金属和氧化物 , 这将有可能会使研究人员制备一系列新型催化剂材料 , 其中一些可能是除了甲烷燃烧催化反应之外的很好的催化剂。 更多信息请浏览原文: http://www.sciencemag.org/content/337/6095/713
个人分类: 新科技|8575 次阅读|1 个评论
细菌点灯,照亮我的家门
热度 2 xbyang 2012-6-8 09:15
细菌点灯,照亮我的家门
  在许多人的童年记忆里,或许都幻想过用萤火虫来照明。随着环境污染日益增多,萤火虫已经渐渐远离了我们的生活。最近,荷兰研究人员培育出一种能发出荧光的细菌,把数百万个细菌装在玻璃容器中,就成了一个独特“细菌灯”。在不久的将来,这种能发出细菌灯不仅能照亮我们回家的路,还能让我们感受到萤火虫时代的浪漫。    细菌也可发光   研制细菌灯的荷兰研究人员吉尔夫·赫尔登从小就喜欢萤火虫,但是在都市中生活多年之后,他忽然发现自己很多年已经没有看到萤火虫了。在都市中培育萤火虫,是相当困难的一件事情。于是,他决定研制一种像萤火虫那样发光的灯具。他在阅读了多篇文献后发现,一些细菌可以发出像萤火虫那样的绿色荧光。   吉尔夫开始在实验室里培育这种荧光细菌,试图找到它们最爱吃的食物,最终发现它们在甲烷气体中发光效率最高。所谓甲烷气体,就是我们熟知的沼气,它是甲烷细菌分解有机物的产物。荧光细菌在吸入甲烷之后,可把化学能转化为光能。吉尔夫认为这些荧光细菌符合了低碳时代的需求,因为它们吞食气体的过程不用消耗额外的能源,反倒可以净化环境,因为甲烷气体可以用剩饭、剩菜、果皮、烂菜叶等厨余垃圾来生成。    细菌灯更加节能环保   其实,甲烷本身是一种能源,燃烧甲烷可以用来发电,然后点亮电灯。既然目的是照明,吉尔夫为什么不用甲烷来发电,而是用甲烷来喂养荧光细菌呢?吉尔夫表示,除了满足自己的浪漫需求外,荧光细菌可直接把甲烷转化为光能,省略了发电这个中间过程,就可减少电流在生产和输送过程中产生的能源损耗。   另外,与现有的各种电灯相比,细菌灯的能量转化效率更高,这和发光是否同时发热有关系。所有灯都有一部分电能浪费在发热上,白炽灯会大量发热,节能灯会少量发热。而细菌发出的荧光是冷光,它们在发光的过程中是一点不发热的,所以没有产生额外的能量损耗。正因为生物发光能效高,除了培育发光细菌外,一些研究人员还在想办法把萤火虫的荧光基因转移到植物体内,希望培育出能在夜晚发出荧光的植物。   细菌灯只发出绿色荧光,不会产生刺激人体神经系统和生物钟的红光、蓝光和紫外光,更加有益于人体健康。如果在床前点亮一盏细菌灯,它不但可以帮助我们起夜,还可以让我们尽快入眠。绿色荧光十分柔和,看上去一点也不刺眼,而且照亮范围较小。因此,如果把细菌灯用于街道、广场等公共场所的照明,不但可以营造浪漫和谐的气氛,还可以大大减少光污染。    细菌灯的未来之路   目前,吉尔夫已经设计出一套家用细菌灯照明系统,这个系统包括厨余垃圾回收装置、甲烷生成罐、甲烷管道和细菌灯。细菌十分微小,许多都肉眼难以分辨,要在显微镜下才能看到。所以单个细菌发出的光也是十分微弱的,微弱到在黑暗中也难以看到。因此,吉尔夫制造的细菌灯体积都很大,往往是由多个玻璃容器组合起来的,每个容器中都有数百万个荧光细菌。不过,如果组合得当,这样的“巨型灯”也可以成为家居装饰品。   如果要把这种照明系统推广到城镇,则需要在现有的公共电网基础上增加甲烷输送网。吉尔夫也承认,有的电网已经十分完备,要在城镇推广这种照明系统难度很大,况且甲烷网又不可能完全替代电网,因为除了电灯之外,其他家用电器和工厂的机器还需要用电。他希望在一些缺电的偏僻地区试验这种照明系统,一些家庭和公共场所在未来也可能尝试这种独特的照明方式。
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恐龙放屁或曾导致全球变暖
热度 2 woaipi 2012-5-8 12:54
今天看到这篇新闻报道—— “恐龙放屁或曾引起全球变暖” 英国一项最新研究说,在远古时代恐龙还存在的时候,它们放屁时所排放的甲烷量巨大,由于甲烷是一种温室气体,恐龙大量排放的甲烷可能引起了当时的全球变暖。 http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/20125810492748724224.shtm 看到此片报道,第一时间是很好奇,觉得好玩好笑,再看看内容觉得还是有一定的真实性,但是这样的说法不知道是否正确,还是由于翻译人员没有准确的翻译作者的意思,用这样的标题来吸引人。 不过这样报道给我们的另一层含义,现在全球变暖确实很严重,我们每个人应该从自身做起,来减少二氧化碳的排放,保护植被,加强植树造林,以及其他的措施,来抵制温室效应,为我们自己,为我们的子孙后代创造一片碧水蓝天!
4307 次阅读|4 个评论
MIT研究出抑制深海油气井甲烷水合物建造的表面涂层
毛宁波 2012-4-14 08:06
MIT研究出抑制深海油气井甲烷水合物建造的表面涂层
2010年美国墨西哥湾深海油气井泄漏事件想毕大家还记忆犹新。其实这类灾害与深海油气井在海底建造的天然气水合物有关。最近MIT科学家研究出抑制深海油气井甲烷水合物建造的表面涂层,值得我们关注。( http://web.mit.edu/newsoffice/2012/undersea-ice-clog-mitigation-0412.html ) During the massive oil spill from the ruptured Deepwater Horizon well in 2010, it seemed at first like there might be a quick fix: a containment dome lowered onto the broken pipe to capture the flow so it could be pumped to the surface and disposed of properly. But that attempt quickly failed, because the dome almost instantly became clogged with frozen methane hydrate. Methane hydrates, which can freeze upon contact with cold water in the deep ocean, are a chronic problem for deep-sea oil and gas wells. Sometimes these frozen hydrates form inside the well casing, where they can restrict or even block the flow, at enormous cost to the well operators. Now researchers at MIT, led by associate professor of mechanical engineering Kripa Varanasi, say they have found a solution, described recently in the journal Physical Chemistry Chemical Physics . The paper’s lead author is J. David Smith, a graduate student in mechanical engineering. The deep sea is becoming “a key source” of new oil and gas wells, Varanasi says, as the world’s energy demands continue to increase rapidly. But one of the crucial issues in making these deep wells viable is “flow assurance”: finding ways to avoid the buildup of methane hydrates. Presently, this is done primarily through the use of expensive heating systems or chemical additives. “The oil and gas industries currently spend at least $200 million a year just on chemicals” to prevent such buildups, Varanasi says; industry sources say the total figure for prevention and lost production due to hydrates could be in the billions. His team’s new method would instead use passive coatings on the insides of the pipes that are designed to prevent the hydrates from adhering. These hydrates form a cage-like crystalline structure, called clathrate, in which molecules of methane are trapped in a lattice of water molecules. Although they look like ordinary ice, methane hydrates form only under very high pressure: in deep waters or beneath the seafloor, Smith says. By some estimates, the total amount of methane (the main ingredient of natural gas) contained in the world’s seafloor clathrates greatly exceeds the total known reserves of all other fossil fuels combined. Inside the pipes that carry oil or gas from the depths, methane hydrates can attach to the inner walls — much like plaque building up inside the body’s arteries — and, in some cases, eventually block the flow entirely. Blockages can happen without warning, and in severe cases require the blocked section of pipe to be cut out and replaced, resulting in long shutdowns of production. Present prevention efforts include expensive heating or insulation of the pipes or additives such as methanol dumped into the flow of gas or oil. “Methanol is a good inhibitor,” Varanasi says, but is “very environmentally unfriendly” if it escapes. Varanasi’s research group began looking into the problem before the Deepwater Horizon spill in the Gulf of Mexico. The group has long focused on ways of preventing the buildup of ordinary ice — such as on airplane wings — and on the creation of superhydrophobic surfaces, which prevent water droplets from adhering to a surface. So Varanasi decided to explore the potential for creating what he calls “hydrate-phobic” surfaces to prevent hydrates from adhering tightly to pipe walls. Because methane hydrates themselves are dangerous, the researchers worked mostly with a model clathrate hydrate system that exhibits similar properties. The study produced several significant results: First, by using a simple coating, Varanasi and his colleagues were able to reduce hydrate adhesion in the pipe to one-quarter of the amount on untreated surfaces. Second, the test system they devised provides a simple and inexpensive way of searching for even more effective inhibitors. Finally, the researchers also found a strong correlation between the “hydrate-phobic” properties of a surface and its wettability — a measure of how well liquid spreads on the surface. The basic findings also apply to other adhesive solids, Varanasi says — for example, solder adhering to a circuit board, or calcite deposits inside plumbing lines — so the same testing methods could be used to screen coatings for a wide variety of commercial and industrial processes. Richard Camilli, an associate scientist in applied ocean physics and engineering at Woods Hole Oceanographic Institution who was not involved in this study, says, “The energy industry has been grappling with safety and flow-assurance issues relating to hydrate formation and blockage for nearly a century.” He adds that the issue is becoming more significant as drilling progresses into ever-deeper water and says the work by Varanasi’s team “is a big step forward toward finding more environmentally friendly ways to prevent hydrate obstruction in pipes.” The research team included MIT postdoc Adam Meuler and undergraduate Harrison Bralower; professor of mechanical engineering Gareth McKinley; St. Laurent Professor of Chemical Engineering Robert Cohen; and Siva Subramanian and Rama Venkatesan, two researchers from Chevron Energy Technology Company. The work was funded by the MIT Energy Initiative-Chevron program and Varanasi’s Doherty Chair in Ocean Utilization. A block of a gas hydrate (methane clathrate) recovered from seafloor sediments off the Oregon coast. Photo: Wusel007/wikipedia
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警惕否定二氧化碳升温的伪科学行为
热度 1 王铮 2012-2-7 01:52
警惕否定二氧化碳升温的伪科学行为
警惕否定二氧化碳升温的伪行为 在哥本哈根会议上,中国、印度等发展中国家提出发达国家大量排放二氧化碳,导致全球升温,现在他们绑架了发展中国家,要求减排。这次会议以后,西方国家一些所谓科学家开始否定二氧化碳的升温作用,他们并没有找出科学错误,而强调甲烷才是升温的罪魁祸首,指责中国、印度稻田种植放出二氧化碳,从而把全球变暖的责任推到中国、印度、孟加拉国等发展中国家身上。他们的错误在于为什么中国、印度、东南亚、日本发展了数千年的稻作,全球没有气温升高,西方工业化以来,增加二氧化碳排放的同时全球气温升高?(世界稻作最早出现在11000年前的江西省万年县仙人洞地区) 这些质疑者的理由是最近 10 年二氧化碳在增加,但是气温没有明显增加。但是他们回避一个问题,最近 10 年,气温波动进入一个冷半周期,是这个冷半周期使得大气增温不明显,但值得注意的是这个阶段没有出现 1940 到 1970 的降温,所以严谨的科学家比较两个曲线就可以发现正是二氧化碳增加破坏了正常的气温波动。现在人类面临的挑战是,一旦自然波动进入升温阶段,全球气温会急剧升高。所以未雨绸缪,全球减排二氧化碳的努力不能松弛。 二氧化碳的升温作用可以研究,科学网周少祥先生的研究就是正确方向,但是 那些为了迎合西方国家需要的人,则故意把这种把数据阶段分开的人,从来不敢把两条曲线放在一起,明里暗里把升温原因推给中国、印度,同时也败坏 NIPCC 专家,损害发展中国家利益。 我这里要提醒某博士,虽然我早年研究油气盆地动力学,但是我从来没有审过你的稿子,你可以误会了对我有仇恨,但是不要让仇恨把自己烧糊涂,身在外国,你还是中国人。从你的文章看,你是有博士水平的,就是不够严谨。质疑科学结论也很好,但是不要涉及人身攻击,不要让某假博士误导了,好吗?相信你要是看过某人的博士论文,相信你也不会同意他答辩的。 科学应该支持质疑反变暖的研究,那些不严谨的图,也可以贴出来,兼听则明,有参考价值。王铮个人也不能代表变暖派,我也没有精力对各误读的数据一一反驳了,但是我有责任介绍当前的背景。大家不要错误以为二氧化碳不导致升温的结论对中国有利。二氧化碳是否导致升温,升温幅度有多大,应该继续研究,可以质疑,科学质疑,完全正确。 我不是研究这个物理机制的,我研究的是经济机制,人地关系与管理模式,但是在二氧化碳问题上,美国人都强调美国的国家利益,我们也应该关注发展中国家利益。 二氧化碳浓度上升图。请注意它与我《小冰期?》一文剔除波动后升温趋势的一致性。 当年王铮介绍NIPCC观点的博文,供参考。 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=2211do=blogid=277008
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陆地生态系统的甲烷排放
SoilEfflux 2011-12-7 17:35
陆地生态系统的甲烷排放
与CO2和N2O等温室气体相比,甲烷(CH4)的测定过去多依靠于气象色谱(GC)。由于采样过程和采样到分析之间的时间差等导致的误差,使甲烷,尤其是野外研究相对比较落后。但是由于近几年仪器装备的突飞发展,野外研究工作也进展的很快。 大多观测结果表明:湿地(沼泽)和水稻田等处于厌氧状态下的土壤是甲烷的排放源,而一般的陆地生态系统,尤其是森林土壤都是甲烷的吸收源。以森林为例,无论是箱式法还是最近的通量塔的观察结果都证明森林土壤是甲烷的微弱吸收源。但是,土壤吸收甲烷的机理还不是很清楚;多数人认为是土壤中存在有能够分解甲烷的微生物和菌类。 热带雨林在旱季产生的大量落叶会在雨季被很快的分解掉。热带雨林的落叶的周转期(turn-over)一般为4-6个月,而温带森林的落叶的周转期多为2-3年。 热带湿地(东南亚主要集中在印尼)由于泥炭厚(大多都在5-10m),大量排放甲烷,所以现在是国际关注的热点。 热带湿地森林(swamp forest),也是甲烷的主要排放源之一。 热带森林,即使在雨季,由于地表枯枝落叶层的通气性比较良好,到目前为止还没有见到排放甲烷的报道。 但是,生存于热带雨林的大量白蚁是枯木和枯枝落叶的主要粗分解者。白蚁窝也大量的出现在热带雨林,其通常被认为是甲烷的主要排放源。但是,白蚁窝有死的,也有活的,所以很难将其测定结果推算到整个生态系水平上。 设置于中科院海北生态站的CO2/CH4测定系统。
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[转载]我国深海海底甲烷原位探测技术取得成功
热度 1 毛宁波 2011-6-3 15:06
[转载]我国深海海底甲烷原位探测技术取得成功
深海科考机器人 大众日报记者5月26日从中科院海洋所获悉,由该所张鑫博士作为第一完成人,与美国蒙特利湾海洋研究所合作研制的深海甲烷原位探测系统日前获得成功。 深海沉积物中蕴藏着丰富的甲烷气体,其与水分子结合可以形成天然气水合物,在全球甲烷循环和气候变化中具有重要作用,并且是一种潜在的清洁能源,但一直缺乏有效的探测手段。利用这项技术,科研人员在世界上首次获得了深海沉积物中甲烷的原位真实浓度,是传统采样测试结果的10―20倍,从而证明甲烷不仅存在于天然气水合物中,而且更广泛地大量赋存于深海沉积物中。 作为一种先进的海洋化学探测技术,该成果对于海洋地质和海洋化学研究中关注的沉积物海洋地球化学、天然气水合物原位探测和深海热液、冷泉生态系统研究具有很好的应用前景。 本文来自: 全球石油化工网 详细出处参考 http://www.cippe.net/news/html/201106/32623.html
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环保经济的沼气池
anan 2011-1-7 10:16
现在,农村都在推广沼气池,真是既经济又环保。 沼气是有机物质在厌氧环境中,在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下,通过微生物发酵作用,产生的一种可燃气体。由于这种气体最初是在沼泽、湖泊、池塘中发现的,所以人们叫它沼气。 沼气是一种混合气体,它的主要成分是甲烷,其次有二氧化碳、硫化氢(H2S)、氮及其他一些成分。沼气的组成中,可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体;不可燃包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%~70%、二氧化碳含量为28%~44%、硫化氢平均含量为0.034%。
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一周资讯解读25:减肥有风险,贴膘须谨慎
songshuhui 2010-10-14 23:52
资讯小分队 发表于 2010-10-14 17:32 这年头,肥胖的危害早就深入人心了,减肥被爱美丽爱健康的人推崇为一种生活习惯。 减肥可能会造成毒素入血 的消息是让您庆幸自己不用再辛苦减肥呢?还是为以前的减肥成果担心呢?关于POP(persistentorganicpollutants持久性有机污染物)的各种问题咱们一一请教一下环境松鼠 白鸟 吧! POP能不能代谢掉呢? 白鸟 :POPs是持久性有机污染物,顾名思义,有两个特性,脂溶性和难降解性,所以它容易蓄积在脂肪组织中,而且很难生物降解,在体内长期保持主要结构的稳定。主要的代表:DDT(滴滴涕,学名双对氯苯基三氯乙烷)为首的各种有机氯农药、工业生产和垃圾焚烧中产生的二噁英。这些化学品在生物体内基本上是一旦拥有终生不弃的,南极企鹅体内的DDT就是食物链中被层层蓄积最终传到它们那去的。所以POPs现在基本都不让使用了,而二噁英这样的副产品也是被严格限制的。(垃圾焚烧厂都有相关标准) POPs真的会在脂肪中积累然后进入血液吗? 白鸟 :关于减肥导致的POPs进入血液,确实有可能。美剧《House医生》里的大夫会诊时就经常出现一种推断:当排出所有环境因素,而已经住院的病人还在持续出现症状的时候,House就会怀疑病人有吸毒史(或者接触某种污染物的历史),脂肪组织里蓄积的毒品在脂肪减少的过程中持续的给病程施加干扰,所谓来自病人自己的病因。 POPs进入血液对人体有多大危害? 白鸟 :我很怀疑减肥引起的POPs释放回血液是不是真的会有什么太大危害,因为现在人接触到的剂量其实已经相当少了,而减肥造成的脂肪组织减少也不会是一个很大的量,大概只有极端情况,才会导致毒性反应吧。而且我怀疑,POPs进入血液以后,最后还是一部分经肾排出,一部分溶解在剩余的脂肪组织中,血液里的浓度不会持续很久吧。像DDT这样的东西,基本上现在全世界生物体内都多少有一点,只能等它们慢慢降解掉,每种POPs的毒性大小也不一样. 另外,文中的这些物质不适合被称为毒素,是一些对生物体有害的化学物质,而且还多是人工合成的。而毒素一般专指生物合成的可导致毒性效应的化合物。 减肥为什么会导致POPs进入血液呢? 白鸟 :成也脂肪败也脂肪。如果不是有这么多脂肪,这些物质在体内的量也会小一点。所谓脂溶性基本上表征的是化合物的极性,与之相对的是水溶性,极性强的物质易溶于水,比如乙醇,极性弱的物质相比较起来就更倾向于呆在脂肪组织中,比如滴滴涕(DDT),吃进去以后,在吸收代谢过程中会被体内各处的脂肪组织截留。 白鸟 总结一句话就是,与其操心怎么减肥,减肥有什么后果,不如不要长胖。POPs也可以少储存一些。按照小编的理解,长胖不可怕,减肥成功当然好,最可怕的是反复地长了减,减了长。。。 既可以看,还可以摸 机器人慢吞吞地 叠毛巾 当然很可爱,但是叠一块毛巾就要20分钟也太不给力了。因为它们只靠眼睛测量毛巾的位置,然后命令手去完成动作。幸好只能看不能摸的时代一定会结束的,因为机器人松鼠 Robot 说在他们机器人学里面专门有一个分支,在触觉传感器(tactilesensor)方向下面就有研究电子皮肤的。 电子皮肤听着挺玄乎,但是 Robot 却说在咱们的生活中很常见。很多电梯里就用到了触觉传感器,不过比起资讯中提到的 可媲美真人的电子皮肤 ,它的精密度就差得不是一点半点啦。 通常机器人身上用到最多触觉传感器的地方就是机器人手臂最前端夹子的内侧,因为这是用来决定夹子和要拿取的物体之间的力度的关键因素。一个衡量机器人手臂的经典例子就是自动抓取生鸡蛋,这个要是力度把握不好,吧唧。。。实验室就很悲剧了。这篇资讯里面的传感器可以感受到蝴蝶震动翅膀的力道,跟拿生鸡蛋比起来那灵敏得是数量级的差别啦。 尽管电子皮肤很有用,尽管皮肤是人体最大的器官,but, Robot 说这个传感器短期内是不会像大众想像的那样做成电子皮肤,覆盖机器人全身的。第一个因素当然是价格,第二个因素在于,我们是否需要机器人全身都那么敏感?机器人的大脑(CPU)是否能很好的实时处理这么多的数据?就目前来看,很可能,就是机器人身上必须要精确判断触觉的那么一些关键地方来点儿,像是机器手的夹子内侧或者机器假肢与人体接触的断面,这些地方,还是很有前途的。 说到CPU是否能很好的实时处理这么多数据,心理松鼠 0.618 想扯两句人的认知了。其实人的CPU也不能同时处理那么多数据,所以想出好多对付的办法。比如选择性认知,自动加工什么的。 利用触觉传感,不光能做出电子皮肤,电子松鼠 猛犸 提醒说,其实这个跟电子触摸屏的技术就很像。今年二月份,纽约大学开发出了一种低成本的触摸屛,用两层印刷了电路的塑料薄膜,中间夹着一层可以因压力改变电阻的油墨,制作出了大面积而低成本的触摸屏,也很柔软,而且也不透明。可以直接用手在上面画画!不信就请看一段 TEDtalk 吧~ 鱼油作用知多少 鱼油,我真没白爱吃你!这么多年来,被食品工程松鼠 云无心 认证在某方面的效果得到科学证据支持的食品还真不多,鱼油算一个(副作用后面会说):对心血管健康的积极作用算是有比较强的科学证据支持的,其他方便的功效也有一些证据支持。但是这些研究往往都是一些动物实验或者临床实验,也就是探讨它有没有效的。而资讯中 鱼油如何对抗炎症 这项研究探讨的是为什么有效(这也就是为什么关于鱼油的研究那么多,科学松鼠会却要选这篇做资讯啦),但是这个研究并不能回答有多大效果和如何吃有效的问题。现在的工业趋势是让它出现在食品中,同时寻找 omiga3多不饱和脂肪酸 的非鱼油来源。 医学松鼠 窗敲雨 也感觉鱼油现在已经慢慢趋于药品化了。鱼油调节血脂的作用已经得到了广泛的认可,而且在治疗指南上会推荐使用作为药品上市的鱼油。鱼油主要的作用是升高HDL,也就是好的脂蛋白。HDL水平低是心脑血管病的一个独立的危险因素。 云无心 提示大家,虽然鱼油的确有效,但是在它的功效被炒作到了夸张的地步,所以需要给鱼油热降降温。相对于鱼,它的优势只在于方便。对美国人来说,吃鱼油比吃鱼要便宜一些。实际上一些研究表明,获取同样多的DHA(鱼油的主要有效成分),吃鱼的效果比吃鱼油要好。 而且鱼油不能吃太多, 窗敲雨 说那样会增加出血倾向。 云无心 也表示,如果引用NIH(美国国立卫生研究院)的膳食补充剂办公室的结论,鱼油的副作用就是微小(minor),出血的病例都是在服用鱼油的同时服用了其他药物。而MedlinePlus(美国医学图书馆下属网站)的结论还要严重一些,说是大量服用鱼油(每天3克以上)会使一些人增加凝血难度和出血风险,过量服用还可能抑制免疫,不过总体而言是LIKELYSAFEformostpeople(对于大多数人都可能是安全的),包括孕妇和哺乳期妇女,剂量是每天不超过3克。其实鱼油做成胶囊出售,唯一的原因就是它很不稳定,不这样搞很难保证质量稳定。 另外特别提示,不要像小编一样把鱼油和鱼肝油混为一谈哦! 甲烷比二氧化碳厉害在哪? 一提到温室气体,全球变暖,二氧化碳总是被人拖出来枪毙一会儿,其实,就像 保护环境,奶牛有责;绿色减排,从吃做起 这篇资讯中说的,甲烷比二氧化碳更有杀伤力,造成温室效应的能力是二氧化碳的23倍。可是这个数字是怎么得来的呢?海洋物理见习松鼠 Poguy 说,这里的能力指的是一个叫做GlobalWarmingPotential(GWP)的量。气体的GWP的值主要取决于其对红外辐射的吸收能力,所吸收的波长在整个辐射谱的位置,以及其在大气中停留的时间,因此谈到其能力的时候,应该是对应于一定的时间尺度的,比如甲烷在20年的尺度上,其GWP为72;在100年的尺度上,GWP为25(23);而在更长的500年的尺度上,GWP则为7.6。从这看出,文中的数值指的应该是大家比较关心的百年尺度上的。 几乎年轻的秘密:相对论和原子钟 科学证明,生活在高楼上衰老得更快 想留住时间的脚步?相对论告诉我们:改变空间吧!物理松鼠 Sheldon 概括一句话:时不离空,空不离时。引力不但可以弯曲空间,还可以改变时间。不懂没关系,因为你正在看的不是一般原理,现在说的可是传说中的相对论!那么,请深吸一口气,清醒一下,让 Sheldon 用最简单的语言从现象上解释解释: 如果把地球看做一个静止的完美球体,拿两个绳子围成圆形把地球围起来,圆心和球心重合。一个绳子长4万公里,一个绳子长8万公里,问两个绳子的高度相差多少?小学应用题的经验告诉我们,周长除以2PI(PI为圆周率)约等于半径,那么周长的差除以2PI就约等于半径的差了!很遗憾,答错了。实际的差别会比这个结果略大一些当然远在小数点后很多位。这是因为地球的引力把时钟变慢的同时,还把径向的距离拉长了一些,而周长方向的距离没有改变。可以说,空间就被弄弯了,周长和半径的比值受到影响并不简单的等于2PI了。 如果考虑地球的转动,情况就更加复杂了。就像空气一样,地球表面的时空还会被地球的自转拖拽,结果把周长方向的距离也改变了。这样周长和直径的比值就更加复杂了。 实际上,地球的引力很弱,自转也很慢,并不是一个适合研究相对论效应的实验对象。在宇宙中,有一种脉冲星,引力很强,自转非常快,是典型的相对论性天体。如果脉冲星不但自转,还在公转呢?感兴趣的话,请等待小红猪为我们奉上《 爱因斯坦的终极实验室 》(英文哒,中文版还没有译出呢)。 地球引力和自转对时间和空间的改变,即便站在很高的楼上,人类也不可能感觉得到。不光人类,一般的钟都测量不出来。这就必须要请出原子钟了。物理松鼠 沐右 觉得原子钟有可能替代我们现有的标准时钟,使得我们的时间更加精确,不仅在地面上,还有卫星上。如果精度能够像资讯里面提到的那样进一步提高一些,那在地球物理学上面也会有着广泛的应用。 地球物理的一个研究方向就是利用GPS卫星信号测量某一地区的高度变化,这个高度变化可以是由于采煤、采油等造成的地面沉降,为了平衡地面沉降往地下注水过量造成的地面抬升,地表冰川融化使得原来被冰川压着的部分地壳在弹性作用下向上抬升,等等。但是GPS卫星信号有它的问题,数据中包含的各种误差比较多,处理起来复杂。如果这种原子钟能够实现的话,那么可以直接测量出某一地点地壳高度的变化,能够更方便地用于指导生产活动。 地震学上对地震的监测中,重要的就是获得地壳运动的信息,包括地壳的运动,各地的重力变化等等。如果这个由高精密时钟构成的网络能够实现的话,那么可以更精密地对地球各地的情况进行监测。通过对这些信息的研究,有助于我们最终掌握地震发生的机理,降低地震造成的危害。 来源:原创 0.618 编辑, 小庄 审稿 想分享科技新鲜事,跟大伙儿谈论热点话题背后的科学?却懒得写长文章,或不知怎么参与?现在可以编译短文或写原创小文章,投稿给资讯频道,与大家共享信息。详情
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甲烷——土摩托的科唬大作(3)
fs007 2010-9-16 09:32
转基因的农药——土摩托的科唬大作(6) 漫游火星——土摩托的科唬大作(5) Cocaine Science——土摩托的科唬大作(4) 甲基安非他明——土摩托的科唬大作(2) 男人为什么长乳头?——土摩托的科唬大作(1) 寻正 摘要 :本文批判土摩托袁越的劣质科普《甲烷》,质疑作者缺乏相关领域基本常识,也对自己专业缺乏基本常识。 全文 : 为什么我会选择这么一个题目呢?因为土摩托袁越公开号召“科学记者团”封杀寻正,我查一查这位生物学博士的底牌, 发现是个假博士 ,并且其国外学历与经历难以证实,我公开揭发土摩托学历造假欺骗雇主或者伙同雇主《三联生活周刊》欺骗读者,至今没有片言回应。土摩托在国内科普界名气不小,但既然学历造假,那他的科普就不会好到哪里去,因此我逐篇检查他的《生命八卦》一书,先后嘲笑了 第一 与 第二篇 ,这次嘲笑第三篇,要我的读者知道如何辨别劣质科普。 土摩托吹捧归国博士方舟子,说他的科普作品是中文世界中唯一可读的,但遗憾的是,土摩托从不用英文写作,你不是诚心欺骗中国读者么?更加可笑的是, 生化博士方舟子即使是在其本专业内,在他引以为傲的领域内,他的错误都是要用大卡车拖的 。方舟子的科普不抄就错,但好在他有语文状元的底子,作文水平不算太差,而土摩托就差远了。 土摩托在他的第一篇科普中讲男人为什么长乳头,结果11段话,有10段话几乎跟主题不相关;第二篇中讲甲基安非他命是世界头号毒品,结果全文大谈特谈安非他命类药品,还把甲基安非他命、安非他命、以及安非他命类药品的关系都搞不清楚;在第三篇中土摩托讲甲烷,从生命角度八卦甲烷,材料多多,写出十篇八篇科普不成问题,但是土摩托显然大多没见过,因此,他侃气象学与温室效应。 生命八卦扯到气象学,我是不是要跳过只打他生物医学方面的科普的假呢?看一看他毫无组织结构的科普,我觉得逐篇地嘲笑更有说服力,免得他以为我只批驳了他本专业的科普,而在其它领域尚有余地。由于土摩托的典型写作方式象是一个神经质的人的读书笔记,看了全文不知道他在说什么,我把其文章要义逐段列举出来。 1. 甲烷大量涌出,地球升温很多。 2. 半大孩子偷了温室气体甲烷,威胁到地球温度。 3. 甲烷的化学性质及大气甲烷的增加。 4. 海底微生物生物甲烷,在海底形成冰状物,会释放到大气中。 5. 有科学家提出甲烷是全球变暖的主要原因。 6. 全球变暖还有其它说法,比如中国制造污染抑制了全球变暖。 7. 污染导致全球变暗,发达国家对污染的控制是全球变暖的原因。 8. 迈克尔*克来顿出书讽刺环保主义者,地球不坚强,小事引发大危机。 9. 海洋温度升高,甲烷大量释放,后悔来不及了。 读完全文,我没搞懂土摩托在讲什么,一向主张要讲主流观点的土摩托,捞了一个自己没搞懂的次流观点,做了一番莫名其妙的煸情!其行文逻辑与思维之跳跃,尤如精神病人的呓语,全文除了论点的堆砌,就没有考虑过为自己的论点提供任何论证与信息!全文多次提到科学家,但没有任何一个具体的科学人物,让你对他的奇谈怪论无从查证。他给出的信息要么是错误的,要么是不准确的。我循惯例列举他的科学硬伤。 1. 小男孩的气球危险么?Not really。天然气近90%是甲烷,只要装在袋子里,绝不会爆炸。要爆炸,甲烷要与空气混合才行。 2. 小男孩的气球会威胁到气候?Not really。哪个气象学家说那包气体释放到空气中就有什么危险,这个气象学家肯定是个草包。一包气就把大气威胁了?那大家趁早自杀了事。 3. 甲烷是二氧化碳地球保温能力的8倍?Not really。甲烷在大气中寿命只有12年,半衰期7年左右,对保温能力的评估,一定有一个年程限制。在20年内,其保温能力是70多倍,在100年内,是20多倍,在500年内,是7.5倍。一般用100年进行计算或者比较,故而要说20-25倍。土摩托选择8倍这一说法,说明他是个半懂不懂的外行。 4. 海底微生物?最近发现的?占地球生物的1/3?土摩托敢称自己是生物学博士?太可笑了。土摩托谈的是甲烷菌(Methanogen),注意,甲烷菌不是细菌!在生命体中总分三大类,古菌(Archaea)、细菌、与真核生物,甲烷菌属于古菌,而古菌不少人更认为是跟真核生物更有同源性。古菌生命力强,一度被视为嗜极生物(喜欢生活在极端生活环境中的生物),其在地球上分布甚广,可能占全球生物总量的1/5,古菌才占1/5,其中的甲烷菌就能占地球生物的1/3?古菌是1977年发现的,命名为古细菌(Archaebacteria),当作细菌一个分支,然后在1990年Woese定为独立于细菌的一个大类。 5. 甲烷菌是远古时代遗留下来的?最初基于误解,此种说法尚有道理,现在这么说就显得幼稚了。 6. 甲烷跟水形成冰状物?连基本的科学知识都没有也敢动笔写科普。那玩意儿有正式名称,叫Methane Clathrate,甲烷冰,燃冰,甲烷水合物。Clathrate指一种物质被别一种物质晶体围装起来形成的复合物。 7. 甲烷冰很不稳定?稍有风吹草动就会释放甲烷?显然是胡扯。如果是那样,人们还想着商业开发干什么?甲烷冰估计是现在探知的天然气矿源的2-10倍,是一种新的能源,挑战是分布太散,采集不易。 8. 有一些科学家提出甲烷气体的释放才是造成目前全球变暖的主要原因?我实在缺乏兴趣查证谁无聊到提出这么古怪的理论,但做科普,难道不需要一点相关常识么?大气中的CO 2 是用ppm来衡量的,而甲烷是用ppb来衡量的,大气中CO 2 约为390ppm,而甲烷是1.7ppm,相差约230倍。每年释放到大气中的温室气体,以美国为例,85%是CO2,而只有7%左右才是甲烷(以甲烷保温能力21倍计算后)。一个人要无知什么程度才会提出与相信这么古怪的理论呢?这大概又是土摩托自封科学家臆造的“科学”理论。 9. “全球变暗”降低地球温度?Not necessarily。Global Dimming,全球暗化,其具体对地球温度的影响尚无定论。 10. “温度范围”是气象学术语?土摩托的原文给人的印象是9-11事件之后,美国禁飞令导致了“温度范围”(相信不明其义的人都以为是温度)升高了1℃以上!可以这样子科普吗?事实是科学家观察到9-11之后,美国某些地方“昼夜温差变化”增加了1℃以上。那么飞机云(Contrail,或者凝结尾,特指飞机形成的由飞机引擎排出的浓缩水蒸气形成的可见尾迹,不是什么尾气!)可能升高了夜间的温度,或者降低了白天的温度。 11. “我说了这么多,其实就想说明气象学是一门很艰深的学问,影响因素实在是太多了”。太喜剧了,一个人胡诌一番气象学,进行不适当地简化,然后宣称气象学是拿不准的。尽管拿不准,作者转身又下结论说,“地球并不像我们想象的那样坚强,一点小事就可能引发很大的危机”。有点基本的逻辑没有? 12. 科幻小说作家迈克尔•克莱顿刚刚出版了一本惊险小说《恐惧国家》。Michael Crichton在2004年的畅销书叫“State of Fear”,指环保恐怖分子企图制造State of Fear(恐怖状态)来推进他们的政治主张。没读过原书,也不查查该书讲什么,译错书名是必然的。 13. “平衡一旦被打破,甲烷大量涌出,地球的温度将会在短时间内上升很多,后悔来不及了”。土摩托的所谓平衡,指温室气体升温,而全球暗化又降温,所以二者平衡了——所以各国不应当控制污染,不然,只有温室气体,没有尘埃颗粒让地球暗化,岂不地球崩溃了?关于地球暗化的作用我已经说了,气象学家还没搞清楚。科普作者倒是搞清楚了。平衡打破了甲烷就要大量涌出吗?大家讲温室效应,就在讲全球温度升高了,也就是说平衡如果存在的话,早就打破了!甲烷大量涌出了吗?在每年释放的甲烷中,人类活动占总量的63%,而自然界释放的208Tg(百万吨)中,土摩托所提及的甲烷冰只点2-9Tg,还不如野生动物打嗝放屁释放的甲烷多!更远远不如全球稻田释放的甲烷总量多! 一个人要写科普,却对相关话题无知到这种程度,土摩托跟方舟子有得一比,难怪要相互欣赏,相互吹捧,而且都假成一团。 转基因的农药——土摩托的科唬大作(6) 漫游火星——土摩托的科唬大作(5) Cocaine Science——土摩托的科唬大作(4) 甲基安非他明——土摩托的科唬大作(2) 男人为什么长乳头?——土摩托的科唬大作(1) 附:危险的甲烷 作者:袁越 一旦甲烷大量涌出,地球的温度将会在短时间内上升很多。 一个半大的孩子骑着一辆三轮车,后面驮着4?5米长的塑料包,里面全是从附近中原油田偷来的天然气。2005年8月11日出现在新浪首页的这幅照片吸引了很多人的眼球,记者用"重磅炸弹"这个字眼来描述小孩身后的这个大气球,因为天然气很容易起火爆炸。可是,对于一个气象学家来说,这一包天然气释放到空气中才真是危险,因为天然气的主要成分--甲烷是著名的"温室气体",它为地球保温的能力是二氧化碳的8倍。 甲烷是最简单的碳原子化合物,其分子式为CH4,也就是一个碳原子连接4个氢原子。地球上的甲烷有多种来源,在过去的200年里,大气中的甲烷含量增加了一倍,从百万分之零点八增加到了百万分之一点七。科学家认为,这种增加都是人类惹的祸,据估算,人类活动产生的甲烷占总量的60%以上。 但是,最近科学家们却发现了一个新的甲烷来源:海底微生物。深海勘探技术的进步让科学家们可以从几百米深的海床下面采集样品,他们发现了一种可以产生甲烷的细菌。它们数量十分庞大,据估计地球上1/3的生物其实都是由它们组成的。这些远古时代遗留下来的微生物产生了大量甲烷气体,这些甲烷在海底低温和高压的双重作用下和水分子结合,变成了冰状物。但是结冰的甲烷很不稳定,周围环境稍微有点风吹草动,比如温度升高或者地质运动让它们向海平面移动,都会使甲烷从"冰块"中释放出来,形成气泡浮上海面,最终释放到大气中。 当然,这个过程远比我说的要复杂,目前也没有确凿的证据表明海底的甲烷正在大量涌出。但是,许多实验数据都证明5500万年前"古新世"结束时的那次全球温度剧烈上升就是甲烷大爆发引起的。事实上,有一些科学家提出甲烷气体的释放才是造成目前全球变暖的主要原因。 由于媒体多年的渲染,现在一提全球变暖,人们肯定首先想到的就是二氧化碳造成的温室效应。虽然这是目前科学界的主流理论,但仍然有不少科学家对此有不同的看法。他们提出过很多新理论,甲烷只是其中的一个。甚至有理论说,大气污染也要分成不同的种类,浮尘、飞机尾气、二氧化硫等空气污染反而可以降低地球温度。按照这个说法,作为世界上二氧化硫排放最严重的国家,中国反而对抑制全球变暖做出了贡献! 原来,很多证据表明,照射到地球上的太阳光强度平均起来比50年前下降了5%左右,其主要原因就是这些散布在空气中的微粒反射了一部分太阳光线。一位美国科学家相信飞机的尾气是造成这种"全球变暗"效应的重要原因。"9·11"事件给了他一个绝佳的研究机会,因为美国停止了一切空中飞行,因此"9·11"之后的3天里美国的阳光格外强烈,并对"温度范围"(一个气象学术语)造成了1摄氏度以上的影响。目前,"全球变暗"已经成为气象学家们的共识,很多人都认为近年来发达国家对大气污染的控制正是造成这几年全球持续高温的罪魁祸首! 我说了这么多,其实就想说明气象学是一门很艰深的学问,影响因素实在是太多了。不要怪我们的气象学家没能准确预报麦莎的行踪,实在是因为很多根本问题至今都没有搞清楚。难怪美国著名的科幻小说作家迈克尔·克莱顿刚刚出版了一本惊险小说《恐惧国家》,把环保主义者当做恐怖分子讽刺了一番,这位曾经写出《侏罗纪公园》和《急诊室》的畅销书作家坚信全球变暖只不过是一种自然现象,没有人为因素。他在书中描述了一个极端环保主义者,为了证明自己的观点,不惜采用恐怖手段制造全球变暖。不用说,这本小说遭到了主流科学家的反对。其实,不管怎样,我们必须承认人类活动对地球产生了很大影响,至于说到底是怎样的影响,则需要投入更多的人力物力加以研究才能明白。这项工作越来越迫切了,因为地球并不像我们想象的那样坚强,一点小事就可能引发很大的危机。 回到本文的主题--甲烷。虽然人们并不敢肯定是甲烷造成了地球变暖,但海洋温度的升高肯定会引发冰状甲烷的大规模释放,其后果是灾难性的。地球变暗的假说可能更加说明温室气体的可怕,因为如果没有这个效应,地球的温度可能上升得还要快。这个平衡一旦被打破,甲烷大量涌出,地球的温度将会在短时间内上升很多,后悔可就来不及了。
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[转载]转:牛放屁,吃大米,能够导致温室气体排放过多?
hongkuan15 2010-4-29 16:52
西方 科学家 指责亚洲水稻排放温室气体 农民应该不算是温室气体排放大户,相对城里人,他们很少坐飞机出行,很少开大排量汽车郊游。 不过,在如今这个时兴谈论气候变化的时代里,一帮西方 科学家 又将矛头指向亚洲的米农,称他们种植的水稻田全天候排放着比二氧化碳还要厉害的温室气体。亚洲米农反问,西方人可以少开车,一天三顿的米饭又怎能纳入减排对象。 谈到温室气体,人们首先想到的是二氧化碳,由此指向排放二氧化碳的化石类燃料使用者,包括用煤炭的火电站,烧油的汽车,人们还联想到雨林的破坏和草原的缺失,因为植被可以吸收二氧化碳。 少有人联想到大米。如果你在稻田中穿行,你可以发现水稻田的水里一直冒着大量的泡泡,它们中大多数是甲烷,国际水稻研究所生物研究员赖纳瓦斯曼说。 甲烷,俗称沼气,与二氧化碳同属温室气体。在大气层中,甲烷所产生的温室效应是二氧化碳的20倍以上。国际水稻研究所总部位于 菲律宾 吕宋岛洛斯巴尼奥斯,当地稻田成片,是 东南亚 主要稻米产区之一。 那水稻田在全球变暖的过程中又扮演什么角色呢?瓦斯曼统计,全球温室气体排放量中,甲烷至少占20%,而甲烷排放中,有一半来自稻米种植,另一半来自垃圾分解以及反刍类动物的肠胃涨气,例如牛打嗝。 瓦斯曼说,全球人都应该为缓解 气候变暖 出力,但把稻米种植卷入化石类燃料引起的温室气体排放纷争中去,是个错误。针对眼下一些西方 科学家 及绿色组织呼吁亚洲人少吃大米的言论,瓦斯曼说,这未免过于极端,别带着情绪说话。 瓦斯曼不愿公开这些科学家和绿色组织的具体名称。瓦斯曼告诉法新社记者,对于稻米,也许可以在种植层面想办法,但不要在饮食习惯方面打亚洲人的主意。瓦斯曼同样不主张让水稻田减排课题成为即将召开的 哥本哈根 联合国 气候大会的辩论焦点。 放屁曾让恐龙灭绝? 放屁也能成为科学的研究对象,很多人可能没怎么听说。 美国 人的食物结构与很多地方的人们不一样。一些 美国 的 爱国者 提出,由于吃豆子比较多,造成放屁较多,会严重影响 美国 人在世界上的形象,于是,一个名叫乔治-格雷的科学家,受美国农业部委托,花了10年时间,专门研究豆类与放屁的关系。10年后,他得出结论说:除非吃更多的豆子,使肠内的微生物自我适应,否则,无法改变豆子造成多屁的现象。 研究人类放屁似乎只与形象有关,研究动物放屁,则关系到全世界的未来。 欧洲 人的饮食习惯带给世界的一个结果是,肉类主要以牛肉为主。目前,世界上养殖牛的总数超过13亿头,有科学家计算后认为,这些人工饲养的牛,每年放出的屁中所含的甲烷达到1亿吨。这么多的甲烷气体进入大气层,对造成温室效应起到了举足轻重的作用。 全世界饲养的牛的数量大致是清楚的,但是,牛放出的屁到底对全球变暖有多大的影响,不同人士给出了不同的结论。上面所说的牛群每年放屁排放1亿吨甲烷的数据,来自于美国的一本书,《你能为拯救地球做的50件小事》。但是,有人认为这个数据被严重低估了。美国加利福尼亚有一个名叫拯救地球的环保组织,他们认为,全世界牛群放屁排放的甲烷高达5亿吨,出于保护地球的考虑,这个组织一贯主张大幅减少世界牛群数量,当然也就要求人类改变生活习惯,少喝牛奶,少吃牛肉。还有一些显得相对客观的科学家指出,每年牛群放屁的甲烷排放不会超过1亿吨,但是,他们的数据也五花八门,从3860万吨,到8500万吨都有,即使是这个数量,也不可小视。 世界上第一个提出牛群放屁存在隐患的科学家,是美国的 弗雷德 -辛格博士,他在1971年发出警告,全世界牛群放屁造成的甲烷,如果在大气中越来越多,终有一天会使地球不再适合人类居住。此后,食草动物的放屁问题引起很多科学家的关注。1990年,美国的一个环境保护机构发布报告指出,全世界制造甲烷最多的,第一位是水稻田,第二位就是反刍动物,这些动物放屁所产生的甲烷,占了大气层中甲烷总量的12-15%。这份报告发表之后,美国依阿华州参议员查尔斯-格拉斯利提议说,既然牛这么能放屁,那就应该给它们装上安全气袋,并配好催化剂转炉,以便好好利用这一能源。这位参议员先生还说:如果那样还不能减少牛群每年往空气中排放的甲烷量,我们就要叫它们上税,就算作另一种气税。这一提议显然对养牛者很具威胁,于是,美国全国牧人协会赶紧提出一份他们自己认真研究的报告,这份报告认为,全世界牛群放屁造成的甲烷,只占大气层中甲烷总数的0.5%,相差非常悬殊。由于没有更权威的报告,让牛缴放屁税的提议,也就不了了之。 然而,全世界科学家们对放屁的研究热情并没有减退。有研究成果指出,大象放屁的数量是牛的两倍。一头大象平均每天可放出超过100万立方厘米甲烷,这些甲烷可以让一辆汽车行驶20英里;而一头牛平均每天只能排出30-60万立方厘米。当然,如果把牛的屁收集起来的话,一头牛每天的放的屁,也够一辆小汽车跑10英里左右。与这些动物相比,一个人平均每天排放的甲烷,仅仅是一头大象的千分之一。但是世界人口有60亿,比大象多得多,因此人类放屁制造的甲烷,对全球变暖也有一定的影响。 在对于全球暖化的研究中,还有一些科学家得出的研究成果也令人吃惊。美国 科罗拉多州 的博耳德全国大气研究中心,1982年11月5日在科学期刊上发表报告说,全世界的白蚁不但啃食木料建筑、森林以及其他植物,而且每年向大气排出1.5亿吨的甲烷,并且,白蚁排出的二氧化碳也超过了世界上所有吸烟者排出的总量。这份报告之所以影响不大,可能是因为他们对全世界白蚁总数的估算有问题,否则,这个结果确实是令人难以置信,换句话说,减缓全球变暖,首先从灭白蚁开始好了。 关于牛放屁对全球变暖的影响之所以还有争议,一个重要原因是,如果这个结论被接受,不管是缴放屁税,还是把牛屁收集起来,或者是减少牛群的数量,都将对很多现实利益和现实习惯造成冲击。但是,从牛放屁使得全球暖化这个结论引申出去,另一个结论似乎争执得不多。 有科学家指出,地球上恐龙最繁盛的时候,其数量大约在几亿到几十亿之间。按照推断,一头恐龙平均放屁所产生的甲烷数量应该不会比大象低,因此,科学家认为,恐龙灭绝的真正原因,其实就是恐龙自己放的屁,大量的甲烷造成环境巨变,恐龙这个庞然大物自食其屁,最终灭绝了。用一句话大白话说,恐龙是被自己的屁熏死的。恐龙灭绝的这个新理论出现后,并没有影响小行星撞击理论,但是,我也没看到有人提出反驳。科学家有时候就是这样,你说你的,我说我的,谁爱听谁听。 哥本哈根 联合国 气候变化大会,外界普遍认为很难预测大会将达成何种结果。尽管最乐观的看法是,与会国能够积极协作,就减排问题达成一致并签署具有法律约束力的协议。但从目前的各种迹象来看,达成这样的一个协议难度很大。 发达国家与发展中国家利益的博弈届时将在 哥本哈根 上演。受客观因素影响,发展中国家无法完全依靠自己的力量减排,并且需要实实在在的财政援助;而拥有大量资金和技术的发达国家在这个问题上责无旁贷,理应担负起更多的责任。 绿色、绿色、绿色,发达国家日前极力呼吁在 经济危机 过后全球必须要实现绿色复苏和发展绿色经济。当然,前提是各国都要做出减少碳排放的具体承诺。然而看似对地球是件好事的哥本哈根气候变化大会,实则是发达国家以气候变化为由牵制发展中国家。如何在哥本哈根续写《京都议定书》,实质上是一场发达国家与发展中国家在利益问题上的博弈。 如果这次博弈没有结果,那就意味着哥本哈根大会不会有实质性成果,急需取代《京都议定书》的新协议就会难产。就目前而言,在各国的减排原则和减排目标无法达成一致的情况下,对此次会议所能取得的成果不可过于乐观。 排放问题就是发展问题 《京都议定书》于1997年12月正式签署,然而花费了长达8年的时间才得以真正生效,这足以表明,气候变化谈判的背后无疑是各个国家利益的博弈。 美国曾于1998年签署了《京都议定书》,但是2001年3月, 布什 政府以减少温室气体排放将会影响美国经济发展和发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务为借口,宣布拒绝批准《京都议定书》; 澳大利亚 也是直到2007年才最终签署了这份议定书。 其实,很多签署《京都议定书》的发达国家也是大都无法完成该议定书规定的第一阶段减排目标,它们对哥本哈根会议多持冷淡态度。发达国家普遍不情愿的态度颇让发展中国家失望,后者担心如果不能在哥本哈根大会上达成一个类似《京都议定书》这样有法律约束力的国际协议,发达国家要实现它们的减排目标就很难,至于向发展中国家提供资金和技术支持更会是没影的事情。 任何一个国家在经历从不发达到发达的发展过程中,无一例外地要进入人均二氧化碳排放高峰期。所以,要发展就要排放,排放问题本质上就是发展问题。如果在气候变化谈判中,发达国家一味要求发展中国家承担在维持正常经济增速下无力承担的减排重任,那就等于剥夺了发展中国家的发展权,这无疑是不公平的。 近来的诸多迹象表明,发展中国家尤其是新兴经济体经济的强劲增长为世界经济复苏做出了巨大的贡献。经济学家普遍认为,世界经济的重心正在东移,新兴经济体在世界舞台上的地位日益重要,离开新兴经济体的广泛参与去推动世界经济复苏是不可能的事情。所以,让新兴经济体停止运转而一味去满足发达国家对发展中国家的减排要求,无疑是杀鸡取卵的办法,只能最终导致世界经济的倒退。这就是为什么发展中国家普遍坚持认为,《 联合国 气候变化框架公约》及其《京都议定书》是国际社会共同应对气候变化的主渠道,共同但有区别的责任原则是各方公认的应对气候变化的基本原则,巴厘路线图明确了应对气候变化国际合作的要求和方向。 虽然发达国家不愿意明确短、中期的减排目标,但是发展中国家还是对哥本哈根大会寄予希望。主动总好于被动,所以发展中国家希望积极抓住这次机会,与发达国家争夺发展权。 利益平衡是成功关键 发达国家与发展中国家的利益如何平衡将会十分困难,但这绝对是哥本哈根会议能够取得成功的关键。然而,如何平衡两方的利益,则取决于发达国家将在这次会议上所做出的具体减排承诺和实现这些承诺的时间表。 美国总统 奥巴马 将带着美国的减排承诺出席哥本哈根大会,然而他带来的承诺在很多人看来并没有太多实质性意义。可想而知,如果美国没有抛出举足轻重的减排承诺,那么发达国家与发展中国家之间的利益就难以达成平衡,就会给哥本哈根会议投下阴影。 美国最近承诺,2020年温室气体排放量在2005年的基础上减少17%。然而专家们计算之后得出结论说,若以1990年排放水平为基准,美国的目标将只有3%的减排幅度,离联合国委员会的目标远得很。联合国委员会希望,哥本哈根所达成的协议必须对发达国家设定具体的减排目标,要发达国家同意在1990年基础上减排25%-40%的整体目标。然而,除美国之外,欧盟和日本等所做出的中期减排目标都远远达不到这个目标。 与此同时,英国在推动哥本哈根会议上则表现十分积极,它一直呼吁世界各国必须要共同参与来应对气候变化。英国已经制定了到2020年削减碳排放量34%的目标,并且成为世界上第一个以法律的形式将减排目标写进了政府预算报告的国家,而且将绿色贯彻到各行各业。当然,英国如此积极也有其利益在其中,它希望其绿色模式在全球得到广泛复制,发展绿色经济,也就意味着英国能够争夺到未来更大的绿色政治发言权。 发达国家与发展中国家的利益平衡除了表现在各国所做出的减排承诺上,同时也表现在它们在气候变化融资问题上的态度。鉴于发达国家对气候问题所应负的历史责任,发展中国家要求发达国家提供资金和清洁技术。然而,截至目前为止,大多数发达国家都只是泛泛而谈气候资金的规模,都不愿意具体谈论资金的贡献比例。哥本哈根气候变化大会之前的最后一轮联合国气候谈判 巴塞罗那 会议经过5天的谈判,也没有就气候变化融资问题达成实质性共识。
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水蒸汽与全球变暖
estudy 2010-4-18 09:56
越来越多的研究表明,水蒸汽(Water Vapour),而不是二氧化碳、甲烷和其他温室气体,是引起全球变暖的主要因素。 空气里的每4000个分子中只有1个是二氧化碳,而每20个分子中就有1个是水蒸汽。二氧化碳从太阳光中吸收的能量只是水蒸汽所吸收的量的1/4,因此大气变暖主要源于水蒸汽吸收的热量。水蒸汽是大气中数量最大的温室气体,根据一些估计,36%-85%的温室作用是水蒸汽引起的。而人类活动对其数量的直接影响很小。这一结论似乎说明了全球变暖是自然因素的后果,而非人类行为造成的。但是就此认为人类燃烧化石燃料,排放温室气体并未引起气候变化就确大错特错。因为人类行为的虽然对水蒸汽产生的直接影响很小,但是能够产生间接地、实质性地影响。二氧化碳、甲烷等温室气体放大了水蒸汽的加热作用,这一过程被科学家称为水蒸汽反馈(Water Vapour Feedback),这一正反馈循环的运行机制是怎样的:二氧化碳、甲烷和其他温室气体提供了原始加热动力,这会增加地面温度,地表温度提高加剧海洋蒸发,这将增加水蒸汽数量或空气湿度。而水蒸汽作为主要的温室气体将吸收大量更多的来自地球的热能。(温室气体使得短波太阳辐射穿过大气层,同时阻止地球表面的长波辐射逃离大气层。这一过程能够是地球的温度维持在一个适宜人类居住的水平。如果大气层中没有水蒸汽、二氧化碳、甲烷和其他温室气体,地球的气温应该在华氏-9度至-34度,而不是现在的比较适宜的59度左右。)水蒸汽反馈大概会使得加热作用增强一倍左右。 全球气温上升的主要原因就在于二氧化碳、甲烷等温室气体排放所间接引起的水蒸汽反馈作用的增强,而不是直接源于这些温室气体排放本身。因此认为水蒸汽是最重要的温室气体是正确,但认为二氧化碳不重要则是错误的。 相关文章链接: Andrew Dessler says water vapors role in warming now understood Water vapor and global warming Global Warming Supercharged by Water Vapor? The role of stratospheric water vapor in global warming Stratospheric Water Vapor Is a Global Warming Wild Card Water vapour caused one-third of global warming in 1990s Water-vapor feedback is strong and positive An Explanation for the Decade-Long Pause in Global Warming? Water Vapor Feedback Loop Will Cause Accelerated Global Warming Why has global warming paused? Water vapor may be in the answer 水蒸气是全球气候变化和全球变暖主要影响因素 平流层水蒸气浓度下降为全球变暖减速
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关于沼气产业化的思考
fanxiaoyingz 2009-9-2 11:53
关于沼气产业化的思考 农村沼气产业化不仅涉及到农村能源问题,而且涉及到农村卫生问题,由于沼气池的技术要求高,大型沼气池所生产的沼气涉及到千家万户,所以也是一个组织化和商品化提高的问题。所以,大型沼气池的建立和使用是改变农村城市二元经济的一个重要的技术措施。 在农村,只有继续进行一系列的生产技术的革命,才能有效地带动生产关系的革命,从而不断提高农村群众的生活水平,逐渐消除城乡二元结构,实现城乡一起繁荣。而在此过程中,科学家和工程师们有责无旁贷的责任。 沼气的好处是明显的。首先它把人、畜粪尿都放入沼气池中,避免了蚊子、苍蝇的大量滋生,改变了过去蚊虫病害的状况,第二,它把各处散落的人、畜粪尿集中到沼气池中,改变了过去农村到处是粪便的状态,使得农村很整洁卫生;第三,沼气池也可以腐化草、树叶、麦秆、腐败的饭菜、蔬菜下脚料等,使得农村的卫生条件改善,剩余物有效利用;第四,沼气池产生的沼气是洁净的气态燃料,在很小的气压下可以自动通过管道流入灶台,使得灶房干净卫生没有烟,过去在使用固体燃料的时候,灶房内做饭的时候总是烟熏火燎,每家每户的灶房都是黑乎乎的,还要一个专门的人添柴加煤烧火,浪费劳力。第五,甲烷的热值高,做饭所用的时间大大缩短,但是效果却增加很多。第五,沼气的用途很广泛,不仅可以用来烧饭,还可以用来储存粮食使之不腐烂出虫等等。 目前,在农村普遍推广的沼气池是 2.5m 深,直径 1m ,有进料口和出料口的自动搅拌式沼气池,在进料口还有搅拌孔。这种沼气池一次可以产生最多四口人做饭的沼气,人口增加就需要其它燃料,动用其他灶具,需要一年或者两年维护一次,也需要占用户主一间房的地下,平时户主不在家的时候所产生的沼气就会顺着出料口溢出、浪费,而且在掏池底淤积的时候有很大的安全问题。所以,小型沼气池的使用受到极大地制约。小型沼气池的主要问题在于:第一,安全性不高,这一点在掏淤积的时候最明显,第二,资源不能有效配置,需要的无法得到,多余的无法送出;第三,占地太多,尽管地面是空闲的,但是毕竟那一块地面不能任意堆放东西,不能随意使用。第四,沼气干燥和净化需要专门的知识和技能,而单个的农民缺乏这些技能。 由于以上小型沼气池的缺点,长期以来农村普及沼气池都进展缓慢,从毛主席时代一直到二十一世纪初都没有大力在陕西普及。为此,国家出台了辅助政策,才使得沼气池的普及迅速普遍了。这些政策是:第一,由政府补贴水泥和砖的费用,第二,由政府的专业人员完全免费为用户修建标准化沼气池,第三,使用沼气的灶台、管道、净化器等设备由政府免费提供,第四,政府专业人员负责维修。这样一来,农民自己只需要在自家院子挖一个 9 立方的大坑,买一些辅助材料,当下手帮助,然后修好后养护就可以了。这些措施实施以后,农村的沼气池迅速普及了。但是小型沼气池的弊病依然存在。 我认为农村沼气产业化,专门化,商品化是必由之路,而要这样,必须建造大型沼气池。 我的大型沼气池的设计思路如下: 第一,主体池:沼气池的地址选择在宅基地的周围的较大面积的空地上,主体池深 6~8m ,半径 2.5~3.5m ,这样可以形成一个容积 120~300 立方的大型池,如果按照每人每天使用 1.5 立方沼气,池子内只有一半为气体一个沼气池的规模计算,可以满足 40 人 ~100 人的使用要求,那么一个村子如果有 500 口人,那么建设那么十五个沼气池就可以满足需要。基本可以一个生产小队建立一个沼气池群。主体池用串联的方法把各个池子串联起来。池子直径太大,不稳固,所以在沼气池的圆中心修建一个直径在 30cm 的立柱,钢筋混凝土现浇,顶盖也用钢筋混凝土现浇,池壁也用钢筋混凝土现浇。这样应该很牢固了,密闭性也很好。主体池可以修建为自动搅拌式,池底修成斜坡式,出料口放在低的一面,进料口放在高的一面。 第二,主体池埋入土下面 1.5~2m ,上面覆盖黄土,这样一来,固体的力学特性可以帮上大忙,它可以把巨大的压力通过传导分散给土壤的各个部分,甚至池子外面的土壤,而且由于在地下,多余沼气不容易渗出,这样池子的安全问题就大体解决了。地上面还可以载花,种植、养殖,不影响地表土地的利用。而且,这种深埋式沼气池受气候的影响很小,在冬季可以正常的使用,原因就是土壤是很好的保温材料,它的热容大,导热率导温率低,保温效果很好。这样,北方寒温带的人们也可以使用沼气池了。 第三,采用各个沼气池串联的方法集中供气,采用管道通入各个用户。这样,用户使用多少沼气,缴纳相应的费用,不使用不缴纳。用户不承担制造沼气和维护沼气池的义务,只承担相关的费用。而生产者在技术进步上会更加用心。这样,可以克服许多小型沼气池的缺点。 第四,可以促使先进技术设备的应用,促使技术人员的技术进步,促使更多生物废料的利用,促使沼气更加广泛的利用。例如,在清理沼气池中的废料和淤积的时候,可以使用专用抽粪机来进行;在使用麦草、树叶等特殊材料做沼气原料上可以取得突破;在多余沼气的使用上,可以用来储蓄粮食,可以发电,可以搞养殖等等。这样足以使经营沼气池的人生活富足。 第五,重要的是沼气产业可以拉动农村许多产业链的建立和发展。例如,可以在沼气池群周围建立食堂,修建澡池,盖起厕所,搞养殖业等等。一来有原料来源,二来有消费渠道。可以首先给大型用户和固定用户使用大型沼气池。例如,农村的学校,村内医疗所、养老院、村委会、商店、食堂、养殖场和其它用户。 这样一来,小城镇甚至城市里面也可以使用大型沼气池来产生能源。甚至在技术条件允许的情况下,可以把干燥的沼气液化,存放到液化气罐里面出售。 甲烷液化是一个至今没有完全攻克的技术难题。甲烷的临界温度为 190.6K( 即 -82.55 ℃ ) ,所以常温下甲烷不能液化。现在的制冷技术基本可以达到 -82.55 ℃,但是要求有很高技术的设备。所以,甲烷液化成为沼气产业化道路上的一个很大的拦路虎。如果能够制造出小型的液化设备配置到乡一级,甚至村一级,那么沼气的应用领域就会更加广泛。生物能利用就能产生一个质的飞跃。人们甚至可以用沼气罐代替汽油油箱来拉动汽车。循环经济就正真走上正规了。 所以,沼气产业化不仅仅是个生产方式的改变问题,它里面有更多的生产关系的进步和技术进步。
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