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未来农业氮素来源：生物固氮和生物质氮再利用: 蒋高明 2020-10-9 06:53; 未来农业氮素来源：生物固氮和生物质氮再利用梁鸣早蒋高明氮对植物生长是至关重要的。植物体内各种蛋白质、核酸、磷脂都需要氮的参与才能合成。蛋白质 ( 含氮 16% ～ 18%) 是构成植物体内细胞原生质的基本组成，蛋白质丰富才能促进细胞不断地分裂、增长，使果实更饱满。核酸是脱氧核糖核酸（ DNA ）和核糖核酸（ RNA ）的总称，是遗传物质。磷脂是细胞膜的重要组成，是一种两性分子，一端为亲水端，含氮或磷的一极，另一端为疏水（亲油）。氮还是组成叶绿素，可维持生命活动，在提高农作物的产量改善品质方面，具有极其重要的作用。氮还是植物体内很多种酶的组成元素，酶是植物代谢的催化剂。一些氨基酸和蛋白质具有防御功能，如细胞分裂素和生长素等植物内源激素、病原相关蛋白、植物抗毒素等都需要氮参与才能够合成。细胞分裂素（ CTK ）细胞分裂素促进细胞分裂、消除顶端优势、促进侧芽的迅速生长、延缓植物衰老、抑制茎伸长；生长素（ IAA ）或称吲哚乙酸，其作用是保持顶端优势、植物向性、茎延长、形成层细胞分裂和根萌发。病原相关蛋白（ PRP ）是植物受到病原物侵染或非生物因子刺激后产生的一类水溶性蛋白，主要功能是攻击病原体，降解细胞壁大分子，降解病原物毒素，抑制病毒外壳蛋白与植物受体分子的结合等。 β- 葡聚糖酶、几丁质酶等为植物体内合成的一种具有生物催化活性的水解酶类，可增强杀虫效果、增强抗病性。氮的上述作用早在 150 年前科学家就开始关注了。德国人尤斯图斯 · 冯 · 李比希男爵（ Justus von Liebig ， 1803-1873 ），最早发现了氮对于植物营养的重要性，因此也被称为“肥料工业之父 ” 。李比希指出：土地肥力丧失的主要原因是，植物消耗了土壤里的生命所必需的矿物成分，诸如钠、钙、磷等。他第一个主张用化肥代替天然肥料进行施肥。他认为植物所必需的氮是从大气中直接吸收的，所以在他的化肥配料表中没有加入氮化物。这一点后来被纠正了，从而使农业生产发生了巨大的飞跃。氮肥已经发明出来，在农业上起到非常大的作用，第一次绿色革命成果的取得，很大程度上来自氮肥的贡献。我国从上世纪三四十年代引进化肥产业，经过七八十的发展，如今成为世界上最大的化肥生产国与使用国。截止到 2017 年，我国合成氨年产能超 30 万吨的企业 102 家，尿素年产能超 50 万吨的有 66 家。截至 2018 年底，全国合成氨产能合计 6689 万吨 / 年，全国尿素产能合计 6954 万吨 / 年。 1991 年，我国成为世界最大氮肥生产国， 2003 年成为净出口国， 2007 年成为世界最大出口国。遗憾的是，氮肥生产量远远超过实际使用量，而实际使用量又大大超过作物能够吸收量，盈余氮素造成了严重的环境污染。 2011 年中国农科院学者发表文章谈到，我国通过各种途径年输入农田的纯氮素量约为 4 916 万吨，化肥氮占各种肥料总量的 58.2% ，而作物真正吸收的氮只有 1 905 万吨。通过各种途径损失的氮 1 947 万吨，氮素盈余量 1 064 万吨，占总投入量的 61.2% 。 2010 年调查发现，全国有 17 个省氮肥平均量超过国际公认上限 225 公斤 / 公顷。在经济效益较高的蔬菜、果树和花卉的氮肥用量更高，为普通大田作物的数倍甚至数十倍。化学氮肥利用率低缘于其易挥发性和速溶性，尿素气态率高达 15% ～ 20% 。化学氮肥是全水溶性肥，施到土壤中瞬间溶解在土壤溶液中，有些被植物根系吸收；有些随着土壤水渗透到地下水；有些成为温室气体的组成；只有很少的部分通过硝态氮还原成氮气回到大气中。土壤中的氮最多只有 3 个月有效期，这就是为什么农民种地需要不断追氮肥的主要原因，然而过量施用氮肥造成土壤板结和酸化。中国农业大学张福锁院士团队发现，从上世纪 80 年代开始的大约 30 年间，我国的所有土壤类型都发生了土壤的酸碱度下降现象，平均下降了 0.1 到 0.8 个单位。在自然界，这种规模的土壤酸化通常需要几十万年的时间。土壤酸化的主因是氮素化肥的过量施用。植物根系可以吸收铵态氮和硝态氮。水稻以吸收铵态氮（ NH 4 + ）为主；旱地作物主要吸收硝态氮（ NO 3 - ）（幼苗期吸收铵态氮多，而主要生育期吸收硝态氮）。植物吸收的氮，无论是铵态氮还是硝态氮，都需要在根系中同化为氨基酸，再由韧皮部将氨基酸运输到植物体内。动物粪便和植物秸杆等有机物质进入土壤后，在一系列土壤微生物的作用下，经过一系列分解转化过程分解释放出氮素。当碳氮比小于 25 时，会释放出铵态氮，铵态氮在硝化细菌作用下，经过两步变为硝态氮。土壤温度、湿度、通气状况、 pH 值、微生物种群数量等条件决定其转化速率和数量。当碳氮比大于 30 时，有机质需要吸收一部分土壤氮，待碳氮比小于 25 后再释放氮。在自然生态系统中，每年新增加的，可为有机体所用的氮主要来源于生物固氮，如植物体内的氮约 80% ～ 90% 来源于生物固氮，其中约 80% 来源于联合固氮菌的内生固氮。如果⼈类⽣产活动能模拟自然⽣态模式，将不用化肥厂就能够提供足够的氮素。以往科学家认为只有豆科植物才能够固氮，后来发现了不少非豆科植物也有固氮的能力，其实是微生物发挥了重要作用。 1965 年，北京大学学者首先发现巨大芽孢杆菌具有固氮作用，后来该菌用于生产实践。中国农业科学院土壤肥料研究所国家菌肥质量检测中心登记的 3000 多家菌肥企业，注册的代表菌以芽孢杆菌属为主。高效固氮芽孢杆菌是从自然界筛选出来的，其固氮能力较强，竞争适应性也强，可广泛农作物品种，可为水稻、玉米、小麦、棉花、蔬菜、果树等非豆科农作物提供氮素养分。此外，中国农科院的学者还发现植物体内存在大量的内生固氮菌，玉米、水稻、小麦的内生固氮菌组成各有其特色，并建立了粮食作物内生固氮菌菌种资源库，库存资源 3 500 株， 62 属 256 种。中国内生固氮菌资源库在菌株数量、种群多样性等研究与英国方面居国际前列。我国主要粮食作物内生固氮菌包括，类芽孢杆菌属（ Paenibacillus ）和芽孢杆菌属（ Bacillus ），它们是作物根际和农田环境中自生固氮微生物的优势种群，广泛分布在多种作物和不同地区。假单胞菌属（ Pseudomonas ）、根瘤菌属（ Rhizobium ）和芽孢杆菌属（ Bacillus ）是水稻、小麦、玉米等作物可培养内生固氮菌的优势种群。在实际应用中，国内已有企业实现了规模化生产和应用，应用成本略低于化肥。如山西某企业生产的地力旺菌肥，其有益生物菌包括，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌（高固氮菌）、巨大芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌（高解钾菌）、嗜酸乳杆菌、苏云金芽孢杆菌（占比 90% ）；侧孢芽孢杆菌、 5406 放线菌、光合细菌、鼠李糖乳杆菌等。其复合菌产品活菌数达 20 亿个 / 克，远高于国家标准 2 亿个 / 克。芽孢杆菌类和光合细菌有固氮作用。复合微生物菌群可为作物提供两种活性氮：一种微生物固氮为作物提供氨态氮、另一种微生物降解有机物生成的小分子高活性的有机氮， 100% 替代尿素。化学氮肥在土壤中只有三个月的有效期，而微生物与作物内生，可不间断地提供给作物活性氮，是真正的“化肥工厂”，且其作用是慢慢释放的，不存在环境污染问题。地球上所有的光合产物均可以作为有机肥，包括秸秆、畜禽粪便、生活垃圾、果园废弃物、蔬菜废弃物、园林废弃物、酒糟、菌棒、中草药残渣、屠宰场废弃物、渔业废弃物等，其最初的来源也是空气中的氮。据统计每年全中国这些生物质含纯氮 2553 万吨，远超过全国氮肥总用量。关于这个巨大潜力，我们将另文专门介绍。从上面的介绍来看，充分利用微生物固氮空气中的氮，循环城乡可获取的利用生物质氮，化肥是可以 100% 替代下来的，且产量不会下降，还有提升的空间。围绕这个重要课题，国内学者已经密集实验了几十年，成果领先国外同行学者。（梁鸣早为中国农业科学院土壤肥料研究所退休副研究员、蒋高明为中国科学院植物研究所研究员、中国科学院大学岗位教授）; 个人分类: 环保呐喊|5588 次阅读|0 个评论

钱花了不少，为什么河水还不清: 热度 11 Taylorwang 2020-9-7 09:21; 去年秋到日本参加一个国际会议，会议地点在日本大板市郊的乡镇，我们住的宾馆离开会的地点约 3 公里，每天去会场，来回都是步行。会议结束后，又留下一天到日本大板市区及周边走了走。日本市容整洁，人们都养成了比较好的公共卫生习惯，街头巷尾基本上看不到什么垃圾，不仅如此，乡镇的，城市的河流也很干净，水质清澄，透明度高，给我留下了特别深的印象。近年来，随着我国经济社会的发展，城镇生活污水处理率不断提高，乡镇的污水处理，也已开始全面启动数年。但我的感觉，不少地方的农村污水处理，成效并不大。以我家乡为例，原来是著名的鱼米之乡，现在再也见不到小时候清澄见底的河水。人民的饮用水都准备修建一条超过 100 公里的输水管道，从长江取水做自来水的水源。在家乡的小镇上，也建设了一座污水处理站，日处理能力号称达 1000 多吨，且还是北京一家大型的环保公司设计建设，项目预算高达 1000 万。但由于污水收集管网不建全，进水的 COD 浓度只有 60 － 80 mg/L ，出水能达标是肯定的，这 1000 多万的预算，在专门搞环境工程我的眼里，也就只值 200 万，但关键是：由于没有能很好地收集小镇上的生活污水，这座污水处理站也就只是一个摆设，绝大部分的生活污水，仍是直排到小河中去了。日本的乡镇污水处理，特别是分散的家庭污水处理，由于网管建设比较困难，往往采用每户，或相邻几户家庭的小型地埋式污水处理系统，通过厌氧－好氧的组合，脱除污水中的绝大部分的有机污染物和氨氮。我不敢肯定，日本的乡镇，郊野的水质很好，与这种污水处理方法的相关性有多大，但可以肯定，从削减污染负荷的角度，那样做是合理的。在乡镇和广大的农村地区，要建立完善的排污管网是相当困难的，投资也是巨大的，有可能管网的投资比污水处理站本身的投资还要高，且管网的投资，往往难以得到中央环保基金的支持。可能正因为这个原因，使得国内的某些大的环保公司，因为能拿到中央环保基金的补助而热衷于乡镇污水处理站的建设。我知道，随着人工成本不断提高，要维持一个环保公司的日常运行不容易，特别是将公司总部设在北京的大公司，人工成本更高。但对管网的建设不闻不问，使不少建好的污水处理站低效运行，甚至根本不运行而闲置。浪费了国家资源，误导了领导，同时，又没有起到真正的环境保护作用。国内也有公司模仿日本的一些小型家庭地埋式污水处理设施，开发出国产的地埋式小型化的污水处理设施，有些产品还标上很个性化的名字如 “中国罐”。二年多前我去非洲卢旺达，住在朋友开的小酒店中。小酒店的周边没有污水收集管网，所有的污水，都是通过沙地渗漏的方法进入地下水。为了减少对地下水的污染，酒店从国内引进了几只“中国罐”用于酒店的污水处理。“中国罐”的说明书也是相当简单，在国内，他们都应该有工程师到现场指导安装和使用。酒店工程部从国内买来，安装在非洲，供应商的工程师就不可能跟到非洲给他们提供服务了，我就发挥专业特长，临时做了安装调试工程师。认真分析评估这个“中国罐”，设计还是有不少巧妙的地方，如通过曝气产生的上升流，又能起到硝化流回流到前段的厌氧反硝化端，产生反硝化脱氮的效果，同时又不使用容易堵塞的水泵。整个系统，唯一需要动力的地方就是一台小鼓风机，由于采用一半水深的曝气方式，风机的风压可以很低，风机的功率只有几十瓦，是非常省电的，但这台风机，却是进口的日本的产品，我猜测，该产品应借鉴了日本类似的产品而开发。这个地埋式的污水处理系统，只有一台小风机需要动力，功率也很低，这样，一吨水的运行成本也很低，若每天处理 1 － 2 吨污水，每天的耗电可能只有 0.5 度电，每吨水的直接处理成本也很低，这样，即使普通的农民，也能负担得起处理成本。反观我家乡乡镇的处理站，虽然进水浓度极低，难以发挥处理作用，但原来建设的环保公司，居然开出每吨水 2 元多的处理成本，这也成为当地政府的不小的负担。若是一个完全农业乡镇，都难以负担这笔处理费用。既然交不起这处理成本，且由于管网不建全，这处理站也不可能给当地环境带来重大改善，那就不运行吧，不运行，也就不用交费了，这又是不少乡镇污水处理站，特别是经济落后地区乡镇污水处理站不运行，宁可让它晒太阳的另外一个重要原因。从统计数字看，可以看到国家为了环保，为了水处理，在城镇，乡村建设了多少污水处理站，污水处理率达到多少。但河水清不清，宏观上就可以直接看得出来。虽然城市的污水处理率越来越高，对于一线城市，已超过 90% 的处理率，但在乡镇，特别是广大的农村地区，污水的处理仍很低。在一些乡村，厕所革命不与因地制宜的污水处理相结合，有可能带来更严重的水环境污染。环境问题，也是经济问题。对于广大农村地区，针于污水处理的问题，关键是用较小的成本，最大能力削减污染负荷的问题，而不是尽量搞高污水的排放标准。当处理成本远高于当地的支付能力的时候，就有可能存在处理设施不运行的风险。当过高的标准难以达标时，造假就也盛行起来。要解决这些问题的关键，仍是 “实事求是”！乡镇居民区比较集中，容易建设污水收集管网，仍建议采用适当集中的污水处理站。对于相对比较分散，污水收集管网难以建设，或建设成本太高的场合，就采用分散式处理装置。对于污水处理而言，每吨水只要 0.2 － 0.3 元，就可以削减 50~60% 左右的污染负荷。若要削减 90% 的污染负荷，有可能要另外增加 1~2 元钱，来增加这 30~40% 的去除率。要想将污染负荷削减 99% ，另外这 9% 的污染物，每吨水有可能要增加 10 元钱，若要脱除 99.9% 的污染物，则这 0.9% 污染物的脱除，所要付出的吨水代价，可能高达 100 元。在广大乡镇地区，每吨水处理 0.2~0.3 元的处理成本还是可以支付的，对于经济发达地区，或大城市，采用削减 90% 的污染负荷也是合理的。当然，排污量应与当地的环境容量相适应，并满足环境功能区划分的要求。一些环保公司，特别是在全国有影响的大环保公司，不应该整天考虑如何做一个局，将国家的环保补助申请到手，然后做几个有标志性的示范工程来交差，而应该问一问自己，花了这宝贵的国家资源，是不是真的能解决了环保问题，怎样将钱花在刀刃上，使污染负荷削减最多，并能可持续发展。 “实事求是”是我国革命和建设的重要法宝。国家在环保上的投入，并不是要求建多少大规模的污水处理厂这空洞的数字，而是要真正达到绿水青山的效果。从乡镇河溪中的流水，我知道我们与日本仍存在较大的差距，作为水处理的一员，我们还需要努力。; 6282 次阅读|22 个评论

反思第一次绿色革命（连载之二）: 蒋高明 2020-7-23 08:49; 反思第一次绿色革命（连载之二）蒋高明现代农业造成的环境与健康问题当今世界很多环境、社会、经济乃至军事冲突问题与农业密不可分。全球变暖，环境恶化，生物多样性减少，人类健康质量下降和繁殖力降低，与传统农业模式改变为化学农业有很大的关系。现代农业是温室气体的一个重要来源。 2001-2010 年间，林地、农业用地等土地利用格局变化产生的温室气体，占全球温室气体排放的 21% ，其中单纯农业排放量就占 11% 。农业温室气体排放比例之所以如此之高，主要是由于现代农业依赖于石化能源输入，施用依赖化石燃料、生产和运输的化肥、农药和地膜等。生产与使用这些化学物质，释放了大量温室气体。现代农业造成的环境问题非常严重。根据 FAO 报告统计， 2014 年全球化肥使用量为 1.869 亿吨。过量施用化肥，尤其是氮肥，导致土壤酸化严重，在中国，从 1981 年到 2016 年，土壤酸度下降了 0.3-0.8 。过量使用化肥，还会导致土壤板结、耕地质量下降、生产力降低、土壤侵蚀、土壤有机质流失等。每年仅与土壤侵蚀有关的公共和环境健康损失就超过 450 亿美元。现代农业模式下，全球每年约 460 万吨化学农药喷洒到环境中，其中绝大多数释放到土壤、水体和大气中。研究者甚至在格陵兰岛冰盖和南极企鹅体内检测到高农残量，中国西藏南迦巴瓦山顶海拔 4250 米的雪中也检测到了有机氯农药。在美国，每年治理由于农药使用而造成的环境污染和病人，需要花费 120 亿美元。现代农业塑料薄膜的使用问题越来越严重。 2011 年中国的塑料薄膜覆盖面积达到了 2 千万公顷，总重量从 1991 年的 32 万吨到 125 万吨。塑料薄膜的广泛使用产生了大量覆盖物残留，污染了农田环境，造成 “ 白色污染 ” 和作物减产。人类寿命降低与传统农耕方式改变密不可分。根据 WHO 和 UNEP 的报告，全世界每年有 2600 万人农药中毒，美国每年有 6.7 万人农药中毒。农药的使用加剧了多种癌症的发生概率，如肺癌、直肠癌、骨髓瘤、乳腺癌以及白血病等。另外，很多研究表明，农药残留增加了患帕金森综合征的几率。农药还严重影响儿童智力发育，孕期接触最大剂量和最小剂量农药的产妇，在孕期接触多氯联苯的浓度每增加 1ng/g ，孩子出生后智商就会降低 3 分。在中国，不孕不育妇女患者高达 5000 万人，男子精子合格率已下降到 20% 以上，生殖障碍已对全球最高的大国提出了挑战，官方不得不被迫停止采用几十年严格的计划生育政策。现代农业过于重视作物的产量和口感，在世代耕作中忽略了其营养性能，从而导致很多作物营养品质的下降。研究发现，从 1950-1999 年， 43 种不同的水果和蔬菜在蛋白质、 Ca 、 P 、 Fe 、维生素 B 和维生素 C 的含量上有明显下降。很多研究也表明小麦的 Fe 、 Zn 、 Se 含量也明显下降。作物营养品质的下降，加剧了隐性饥饿问题。由于微量元素缺乏导致的隐性饥饿威胁着世界上 20 多亿人口，隐性饥饿能够引起大量慢性疾病和其他健康失调，如最常见的铁、碘和维生素 A 的缺乏。最易受隐性饥饿威胁的人群是生育年龄的妇女、儿童和老人。现代农业是生物多样性的最大威胁。农业活动的集约化导致生境破碎、土地利用改变、农药和化肥使用量增加、机械化强度增加等，从而造成了生物多样性的损失。以蜜蜂为例，蜜蜂作为全球生物多样性的一个关键组分，能为农作物提供重要的生态系统功能，但受生境破碎和农药等因素影响，其数量近年来严重下降，美国在 1947-2005 年间失去了 59% 的蜜蜂群落。除非农业足迹能够可持续性地发展，否则农业系统和现存的自然生态系统将受到进一步破坏，世界上面临灭绝的物种比例将进一步增加。; 个人分类: 环保呐喊|2088 次阅读|0 个评论

焚烧农作物秸秆谁来管?: zhpd55 2020-7-1 21:09; 焚烧农作物秸秆谁来管? 诸平几乎每天晚饭后，都有不少人去龙山雅居社区后面的环山路遛弯。因为那里原来是桃花盛开的地方，后来因为桃园被征用了，桃树也被砍了不少。修了一条绕山路，其他都荒着。当然有些没有被毁的桃园，主人继续管理，收获果实。也有些拓荒者，在荒地上耕作，夏季油菜长势很好。但是，今天下午7点多，我们在山上突然发现有人在焚烧农作物秸秆，或者为开荒而清理的杂草树枝等杂物，浓烟滚滚，在山沟里久久难以散开。这是因为东边是龙山雅居的安居工程，中间是赵家庄的安置房和商品房，西边就是渭宾中学。由于特殊的地理环境，即杨家山的北麓的U字型环境，浓烟无法散开。其对周围居民和学生所造成的污染可想而知，对于此类不当行为谁来管理呢？不值得我们思考吗？金山银山，不如绿水青山！看看下面的几张照片吧。; 个人分类: 新观察|2663 次阅读|0 个评论

科学家发现可帮助降解聚氨酯基塑料的微生物: zhpd55 2020-3-30 15:07; 科学家发现可帮助降解聚氨酯基塑料的微生物诸平据 Frontiers 2020年3月27日提供的消息，德国研究人员已经发现可帮助降解聚氨酯基塑料( polyurethane-based plastics )的微生物。众所周知，塑料污染已经成为当今社会环境污染问题中的老大难，也被称之为白色污染。笔者之前也曾经写过关于塑料回收利用的博文（将塑料废料转化为航空燃料的方法）。根据美国环境保护署( Environmental Protection Agency ， EPA )的数据，2015年美国的垃圾填埋场接收了2600万t塑料，最新的统计数据可以直接浏览 EPA 网站。美国 EPA 利用美国化学委员会和美国聚对苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate, PET）容器资源协会的数据，来衡量塑料的回收利用。2015年回收塑料总量相对较少，为310万t，回收率为9.1%，但某些特定类型塑料容器的回收利用更为显著一些。2015年PET瓶回收率为29.9%，HDPE瓶回收率为30.3%。2015年美国城市生活垃圾塑料燃烧总量为540万t。这只是当年所有垃圾焚烧与能源回收总量的15.9%。2015年，美国的垃圾填埋场接收了2600万t塑料,占填埋场所有都市固体废物的18.9%。而且中国最近已经停止接受来自美国和加拿大的回收塑料。据科学家保守估计，全球每年至少有480万t塑料进入海洋。 2017年，美国的塑料产量为3537万吨，塑料废品占城市固体废弃物产量的13.2％。2017年美国回收塑料为300万吨，回收率仅有8.4％；但某些特定类型的塑料容器的回收利用比例相对较高一些。2017年PET瓶和罐的回收率为29.1％(较2015年有所下降)，HDPE瓶的回收率为31.2％（较2015年有所提升）。2017年城市固体废弃物中燃烧的塑料总量为560万t。占当年所有能源回收燃烧的城市固体垃圾总量的16.4％。2017年，美国垃圾填埋场收到了2680万t塑料废弃物(较2015年增加了80万t)，占美国所有垃圾填埋场总量的19.2％。美国 1960～2017年塑料废弃物处置图示（ Fig. 1 ）表明，塑料废弃物处置方法中填埋（ Landfilled ）是主要处理途径，以2017年为例，美国塑料产量为3537万t,废弃塑料填埋量为2682万t,塑料废弃物燃烧回收能源量总量为559万t，废旧塑料回收量为296万t。图1美国1960～2017年塑料废弃物处置图示 2018年12月，英国其年度统计结果显示，塑料回收率仅有9%左右。每年沿海地区约有180亿磅的塑料废物流入海洋。全球塑料产量中约有四成是用于包装材料，但是，这些包装材料仅使用一次之后，然后被抛弃，成为塑料垃圾。全球塑料生产行业分类统计结果见表1. 表1 全球塑料生产量（按行业进行分类）（ NGM STAFF. SOURCE: ROLAND GEYER,UNIVERSITY OF CALIFORNIA, SANTA BARBAR ）塑料生产行业产量/百万t 比例/% 包装业 161 35.94 建筑及施工 72 16.07 纺织品 65 14.51 消费者产品展示 46 10.27 运输 30 6.70 电器 19 4.24 产业机械 3 0.67 其它 52 11.61 平均塑料袋使用量，美国购物者每人每天使用一个，一年就需要消费365个塑料袋；但是丹麦每一位消费者每年只使用4个塑料袋。全球塑料生产量，1950年为230万t，2000年增加至25000万t,2015年全球塑料产量增加到44800万t。累计生产的塑料总量当中，有一半是2000年以来生产的。塑料回收利用率最高的是欧洲，可以达到30%；中国的塑料回收率为25%，塑料回收率最低的是美国，仅有9%左右。目前，世界原油中有8%用于生产塑料，但是到2050年用于塑料产生的油量比例预计将会达到20% 。随着塑料产量的增加，废弃物也会随之增加，对环境带来的污染必然会更加严重。德国研究人员在《微生物学前沿》（ Frontiers in Microbiology ）杂志上报告说，他们已经鉴定了一种能够降解某些聚氨酯化学结构成分的细菌 —— María José Cárdenas Espinosa ,Andrea Colina Blanco,Tabea Schmidgall, Anna Katharina Atanasoff-Kardjalieff ,Uwe Kappelmeyer, Dirk Tischler , Dietmar H. Pieper , Hermann J. Heipieper , Christian Eberlein . Toward Biorecycling: Isolation of a Soil Bacterium That Grows on a Polyurethane Oligomer and Monomer . Front. Microbiol. , Published:27 March 2020. DOI: 10.3389/fmicb.2020.00404 . https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00404 . 德国莱比锡UFZ赫尔姆霍茨环境研究中心（ Helmholtz Centre for Environmental Research-UFZ in Leipzig ）的高级科学家，也是上述论文的合作者Hermann J. Heipieper博士说：“这种细菌可以将这些化合物用作碳，氮和能量的唯一来源，这一发现代表了能够重用难以回收的PU产品的重要一步。” 2015年，仅聚氨酯产品就占欧洲塑料产量的350万吨。聚氨酯可用于冰箱，建筑，鞋类和家具以及可利用其轻质、绝缘和柔韧性的众多其他应用。不幸的是，聚氨酯很难回收利用或分解，因为大多数这类塑料都是热固性聚合物，加热时不会熔化。废物大部分最终进入垃圾填埋场，在那里释放出许多有毒化学物质，其中一些具有致癌性。利用细菌和真菌等微生物来分解油基塑料是一个正在进行的研究领域。但是，像目前的论文一样，很少有研究涉及聚氨酯的生物降解。来自德国的研究小组成功分离出一种细菌，假单胞菌（Pseudomonas sp.），TDA1，来自一个富含脆性塑料废料的地方，显示出破坏组成聚氨酯塑料的某些化学键的潜力。研究人员进行了基因组分析，以确定工作中的降解途径。他们初步发现了有助于微生物代谢塑料中某些化学物质以获取能量的因素。他们还进行了其他分析和实验，以了解此菌的功能。亥姆霍兹环境研究中心（UFZ）的克里斯蒂安·埃伯林（Christian Eberlein）博士说，这种特殊的菌株是一组细菌的一部分，这些细菌以对有毒有机化合物和其他形式压力的耐受性而闻名。他是论文的合著者，负责协调和监督这项工作。他说：“这种特性也被称为耐溶剂性（ solvent-tolerance ），是极端微生物的一种形式。” 这项研究是欧盟一项名为使用恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）合成生物学从塑料废物到塑料价值转化（ From Plastic waste to Plastic value using Pseudomonas putida Synthetic Biology ， P4SB ）科学计划的一部分，该计划正在尝试寻找有用的微生物，这些微生物可以将油基塑料生物转化为可完全降解的微生物。顾名思义，该项目专注于一种称为恶臭假单胞菌的细菌。除聚氨酯外，包括亥姆霍兹环境研究中心（UFZ）在内的P4SB联盟也在测试微生物降解由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）制成的塑料的功效，该塑料已广泛用于塑料水瓶中。 Hermann J. Heipiepe博士说，有关假单胞菌（Pseudomonas sp.）TDA1的任何未来研究的第一步。TDA1将用于识别编码能够分解聚酯基聚氨酯中某些化合物的细胞外酶的基因。细胞外酶，也称为外切酶，是细胞外分泌的引起生化反应的蛋白质。但是，目前尚无计划使用合成生物学技术生产生物塑料来改造这些酶或其他酶。例如，这可能涉及将细菌遗传转化为微型工厂，这些微型工厂能够将油基化合物转变为对地球友好的塑料可生物降解的化合物。 Hermann J. Heipiepe说，在科学家们能够实现技术和商业飞跃之前，需要更多的“基础知识”，如本研究中收集的知识。本研究只向前迈出了一小步。更多信息请注意浏览原文或者相关报道。如新研究可能会改变我们的回收方式（ New study could revolutionize the way we recycle ）.; 个人分类: 新观察|2609 次阅读|0 个评论

臭氧诱导的冬小麦品种抗旱可塑性种间差异研究: 蒋高明 2019-11-14 10:37; 臭氧诱导的冬小麦品种抗旱可塑性种间差异研究毕斯沃斯、蒋高明* *通讯作者中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室，北京香山南辛村20号 100093 中国科学院大学资源与环境学院，北京玉泉路 19号，100049 实验植物学报,2011, 62(2): 1-10（影响因子 5.345）【摘要】最近报道指出，干旱可以保护植物免受臭氧（O3）破坏，该观点挑战了人们对于臭氧胁迫下植物抗干旱能力的认识。然而，干旱对冬小麦品种耐O3能力的影响却鲜为人知。本研究比较了两个冬小麦品种对O3（耐O3，原始小麦，T.turgidum；小偃22号，O3敏感，现代品种）臭氧敏感性。从开花到籽粒成熟期间，将实验材料暴露于O3（83ppbO3，7h-d'1）和/或干旱（42%土壤含水量）中，以评估干旱诱导的O3耐性调节。通过测定体内生化参数、气体交换、叶绿素a荧光和籽粒产量来评估不同品种小麦对臭氧与干旱胁迫的响应。原始品种比现代品种表现出更高的耐O3性，现代品种表现出更高的耐旱性。这表明，这两种胁迫单独应用于冬小麦品种时，不存在交叉耐受性。原始小麦对O3耐性丧失，而现代品种在干旱和O3联合作用下对O3耐性提高。这表明两种小麦在单种胁迫和两种胁迫的组合之间存在差异行为。两种小麦在干旱和O3胁迫下的耐旱性与其耐旱程度有关。结果表明，在干旱和O3共同作用下，对干旱敏感的冬小麦品种的耐O3能力完全丧失。上述观点引起了国外同行的关注。英国兰卡夏大学(University of Lancaster) Sally Wikinson等人的综述文章《How is ozone pollution reducing our food supply》(臭氧污染怎样减少我们的食物供应)引用了我们论文的大部分内容，包括introduction, mechanisms for ozone induced yield loss, basis for genotypic sensitivity to ozone, changes in stomatal conductance, changes in photosynthetic capacity, ozone by environment interactions sections等。 Sally Wikinson博士是兰卡夏大学环境研究中心的Senior Research Associate，长期从事臭氧污染与作物生理生态响应研究。她的综述文章在Journal of Experimental Botany第10期，当年投稿当年发表。说明我们进行的臭氧对作物产量影响的文章获得国外同行高度关注。我们文章第一作者为Dilip Kumer Biwas,他是植物所第一个全程培养的外国留学生，毕业后附加拿大做博士后研究。他在笔者课题组从事博士论文研究期间发表IF5文章4篇（含一篇IF 8.88），是目前为止笔者最得意的毕业生之一。英国学者引用我们团队文章及其作者背景情况链接如下： http://jxb.oxfordjournals.org/content/early/2011/10/17/jxb.err317.full http://www.lec.lancs.ac.uk/people/Sally_Wilkinson Differential drought induced modulations of ozone tolerance in winter wheat species Biswas DK Jiang Gaoming* *Correspondence author State Key Laboratory of Vegetation and Environment Change, Institute of Botany, the Chinese Academy of Sciences, 20 Nanxincun, Xiangshan, Beijing 100093, China College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, 19 Yuquan Avenue, Beijing 100049, China Journal of Experimental Botany , 62(2): 1-10（IF=5.345） Abstract: Recent reports challenge the widely accepted idea that drought may offer protection against ozone (O3) damage in plants. However, little is known about the impact of drought on the magnitude of O3 tolerance in winter wheat species. Two winter wheat species with contrasting sensitivity to O3 (O3 tolerant, primitive wheat, T. turgidum ssp. durum; O3 sensitive, modern wheat, T. aestivum L. cv. Xiaoyan 22) were exposed to O3 (83ppb O3, 7h daˆ’1) and/or drought (42% soil water capacity) from flowering to grain maturity to assess drought-induced modulation of O3 tolerance. Plant responses to stress treatments were assessed by determining in vivo biochemical parameters, gas exchange, chlorophyll a fluorescence, and grain yield. The primitive wheat demonstrated higher O3 tolerance than the modern species, with the latter exhibiting higher drought tolerance than the former. This suggested that there was no cross-tolerance of the two stresses when applied separately in these species/cultivars of winter wheat. The primitive wheat lost O3 tolerance, while the modern species showed improved tolerance to O3 under combined drought and O3 exposure. This indicated the existence of differential behaviour of the two wheat species between a single stress and the combination of the two stresses. The observed O3 tolerance in the two wheat species was related to their magnitude of drought tolerance under a combination of drought and O3 exposure. The results clearly demonstrate that O3 tolerance of a drought-sensitive winter wheat species can be completely lost under combined drought and O3 exposure.; 个人分类: 环保呐喊|1741 次阅读|0 个评论

地球危急！20000名科学家联名警告：全球气候可能发生灾难性变化: 杨学祥 2019-6-11 23:49; 地球危急！20000名科学家联名警告：全球气候可能发生灾难性变化关键提示：事实上，人为的温室气体排放和环境污染至今有增无减，高速度、高消费、高风险仍然是各国经济发展的主要生活模式和生产方式。相关报道地球危急！20000名科学家联名警告：人类快住手！全世界都在倾听氪眼看世界今天14:31 1992年，包括诺贝奖获得者在内的全球1700位顶尖科学家组成“科学工作者关怀联盟”，以《世界科学家对人类的警告》为题，向全世界发出一封警告信，称人类活动正在对地球环境造成“实质性的，不可逆转的损害”，全球气候可能发生灾难性变化，最终将导致“人类巨大的痛苦”！ 25年过去了，人类依然没有停下贪婪攫取的双手！在这25年里，全世界人口增长了35%！ 3亿亩森林被砍伐变为耕地！全球平均气温持续上升！动物种群数量惊人的下降了29%！海洋缺氧或无氧的“死亡地带”增加了75%！ 2017年11月，来自全世界184个国家的15,000名科学家再次发出警告，称自从第一封警告信发出以来，除了南极上空臭氧层空洞的愈合这一改善以外，地球环境面临的其他威胁都越来越糟。如果我们不采取行动，就会造成“生物多样性的灾难性丧失和和人类无尽的苦难”。在报告结尾，科学家提醒全世界，“地球和大自然是我们人类唯一的家园！” 英国《独立报》近日刊发题为“2万名科学家对人类未来发出严重警告：整个世界都在倾听！”的文章，指出这封来自科学界的“警告信”已在世界范围内受到普遍重视，对各国政府的政策制定正在发挥积极影响。第二封“致人类的警告信”发布以来，又有4,500多名科学家参与其中——迄今为止，签署该文件的科学家总数已突破20,000名！对600万份国际期刊论文的计量分析结果显示，这份研究报告已成为全世界关注度排名第六位的论文！警告信的发起人，俄勒冈州立大学生态学教授威廉·里波尔评价说：“显然科学家对人类的警告引起了全球科学界和大众的共鸣”。政府工作人员还在以色列议会和加拿大卑诗省立法机构发表了主题演讲，各国政府也开始重视资源依赖型经济的严重局限性。科学家说，全世界各国政府、媒体和民众必须尽快行动起来，只有这样，25年后，人类才不会接到第三封警告信！ http://www.360kuai.com/pc/detail?url=http%3A%2F%2Ffawen.news.so.com%2Fe4dc761b6777fb196db5c1a5ae7c7604check=53862efbeceb9b1esign=360_0de6261f 科学家警告：人类文明或于2050年崩溃？风险存在无法避免已有 458 次阅读 2019-6-11 09:00 | 个人分类: 全球变化 | 系统分类: 论文交流 | 物种大灭绝 , 气候变化 , 2050年崩溃 , 减排计划 , 海平面上升推荐到群组科学家警告：人类文明或于2050年崩溃？风险存在无法避免杨学祥关键提示：5亿年以来，全球已经历了5次物种大灭绝，与气候急剧变冷和变暖有很好的对应关系，时至今日并无避免的方法和途径。人类活动可能造成的全球变暖也不会在短期内完全消失，即使人类退回到原始时代。事实上，人为的温室气体排放至今有增无减，高速度、高消费、高风险仍然是各国经济发展的主要生活模式和生产方式。当务之急是根据海平面的上升速度，做好撤离沿海地区的周密计划，应对打造一个安全家园。我早就预言，减排计划不过是画饼充饥，减排减排，越减越多。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-354960.html 无论是第四纪大冰期的延续，还是极端温暖期的来临，第六次物种大灭绝都无法避免。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1183965.html 五次物种大灭绝的地质年表表 1 地球自转周期与地质旋回 Table 1 Earth’s rotation periods andgeological cycles 时间 /Ma 地球自转全球气候生物灭绝事件火山喷发形成物体积 /106km3 480 高峰温暖期北美火山活动高峰 437 低谷大冰期第一次生物大灭绝： 4.5 亿年前北美火山活动低谷 370 高峰温暖期第二次生物大灭绝： 3.77 亿年前北美火山活动高峰 280 减慢北美火山活动减弱 248 减慢第三次生物大灭绝： 2.51 亿年前西伯利亚暗色岩 230 低谷大冰期第四次生物大灭绝： 2.03 亿年前北美火山活动低谷 160 加快三大洋底重大裂解作用 140 加快香港超级火山 139 加快三大洋底重大裂解作用 120 高峰温暖期不明显 ( 水下喷发 ) 翁通爪哇海台 36 120 北美火山活动高峰 110 高峰大规模生物灭绝凯尔盖朗海台 97 三大洋底重大裂解作用 65 第五次生物大灭绝： 0.65 亿年前德干暗色岩 55 陆生哺乳动物灭绝北大西洋火山边缘 25 低谷低温 15 加快变暖大规模生物灭绝哥伦比亚河溢流玄武岩 1.3 10 高峰变暖 0 低谷大冰期第六次生物大灭绝 ?? 北美火山活动低谷 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1184278.html; 个人分类: 全球变化|3372 次阅读|0 个评论

挽救乡村生物多样性刻不容缓: 蒋高明 2018-8-22 09:10; 挽救乡村生物多样性刻不容缓蒋高明乡村是栽培物种、驯化物种集中分布的地方，同时其野生生物多样性也非常丰富。这些物种构成了优美的乡村生态，没有这些物种，乡村将失去生机。即使人类非常讨厌的害虫与杂草，也是乡村生态环境所必不可少的，它们至少是生态系统食物链中的一员，或为天敌物种，或给微生物和小动物提供生存机会。遗憾的是，在现代农业模式下，大范围超量使用化肥、除草剂、杀虫剂、地膜，乡村生物多样性出现了塌方式下降。农田里已经基本没有蚂蚱、斑麻蜥、屎壳郎、蝈蝈、螳螂、蚯蚓、蛇、甚至老鼠等；森林里多种小鸟都看不到了，连刺毛虫、天牛也基本没有了；河流池塘里，难以寻觅青蛙、蟾蜍、沙里趴（一种鲤科鱼类）、泥鳅、鳖，甚至连乡村池塘湿地也直接消失了；村子里见不得飞着的燕子、蜻蜓，墙上很少见到壁虎。野生草本植物中，半夏、毛地黄、米口袋、点地梅等已很少见到它们的踪迹了。乡村野生物种消失，罪魁祸首是人类各种有害科技发明。围绕食物链，人造化学物质高达数万种，其中农药、除草剂、地膜、抗生素、转基因技术滥用是造成野生物种消失的最直接原因。为了发展懒人农业，人类发明了化学物质，大量进入农业生态系统，一些来不及适应化学污染的物种，率先消失甚至灭绝。而经过农药等石化物质洗礼的一些害虫与杂草，趁机占领了生态位，变得更难对付。蚂蚱对农药是非常敏感的，蝗虫危害几千年，如今蝗灾在农药面前已经溃不成军，转而进攻草原。大量使用农药和除草剂，让蝗虫这个食草昆虫根本不能够生存下来。小时候最喜欢捕捉一种绿颜色的蚂蚱，雌性的比雄性的个头大，繁殖季节肚子里有很多黄色的卵，是一种优质蛋白质，当地人称之“登登山”。最近二三十年来，我在很多地方根本见不着该物种的踪影。“登登山”喜欢吃洋槐叶子，但是洋槐等树种在农村都非常的少见了，北方多样性的树木几乎变成清一色的杨树。 \0 蛙鸣，是很多人特别的记忆。夏夜的傍晚，燥热难耐辗转反侧时，蛙鸣便成了催眠曲。孩子们更喜欢的是蛙类的小蝌蚪，皮肤黑得发亮，靠一条柔弱的尾巴便能游动。遗憾的是，两栖类皮肤对农药非常敏感，大量农药和除草剂使用，污染了水体，蝌蚪不能正常发育而死亡。农药还夺走了青蛙的食物，那些农田害虫尤其水稻田，原本是青蛙等天敌的食物，农药控制了害虫，蛙类就没有食物。环境污染与食物短缺，造成青蛙在乡间湿地消失。泥鳅生活在底泥里，小虾生活在有挺水植物分布的清水中，这些物种现在已经在北方乡村中很难看到了。小时候，农村蛇特别多，最常见的一个品种叫水蛇，在水里游，孩子们见了很害怕，笔者就曾有误将水蛇当青蛙抓的危险经历。还有一种淡水龟，乡亲们叫它老鳖，以前河里面就有，笔者曾经被它咬过。被老鳖咬住，不能用力甩，越甩就越咬得紧，和手一起放在地上，老鳖就很快松开手自己逃命去了。蜻蜓特别好看，你只需背着它悄悄走近，往往是能捉到的。大人说蜻蜓吃蚊子，就捉到后放进蚊帐里，但从来没有发现蚊子被吃掉，原来是蜻蜓吃蚊子的幼虫——孑孓。“囊萤映雪”的萤火虫，在农药洗礼下，也变得非常稀罕了。 \0 屎壳郎是促进农业元素循环重要的物种之一。屎壳郎滚粪球，并在地下打洞，为的是为繁殖的后代储存食物。然而，现在农民种地基本不用有机肥了，加上农药与除草剂污染，农田里屎壳郎几乎绝迹了。老鼠和人类是长期共存的。老鼠生命力非常顽强，但就在这样顽强的物种，在人类的各项化学发明之前也败下阵来。转基因作物种植很可能造成老鼠消失，几年前新华社记者就此有专门的跟踪报道。挺转专家说新华社记者的这篇报道是十大谣言之一，其实是根本没有经过科学验证的轻率说法，是在自然规律面前无知的表现。转基因会造成田间鼠类繁殖能力下降，法国、俄罗斯等多国科学家进行的长期实验，都证明转基因食物影响鼠类生殖与健康。其次，种子商从其自身利益出发，搞单粒播种，种子外包农药，使得鼠类在野外取食困难。农民都知道“有钱买种、无钱买苗“这样浅显的道理，以前播种都是多用种子的，出苗后再间苗（一些地下害虫与蝼蛄也有这样的功能）。如今有了化学农药的保护，省去了间苗功夫，但有毒种子也影响了老鼠和蝼蛄等物种生存。老鼠消失了，以老鼠为食的猫头鹰、蛇等也自身难保。人类吃饱了，天敌饿死了；人类吃病了，医院发财了。燕子、斑麻蜥、青蛙、瓢虫、螳螂等本身就是农田卫生，如今他们的工作被农药替代了，自身生存都成为问题。害虫少了，以昆虫为生的鸟类也面临者严重的生存问题。 \0 农田里消失的不仅是野生物种，那些人类长期保存的种子也因商业种子公司出现，因农民不留种，也基本消失了。目前乡村已经很难找到能够留种的西红柿、黄瓜、青椒、水稻、玉米等老种子，我们只能到朝鲜、乌兹别克斯坦等国去找种子，但愿他们国家还有老种子。除了植物种子，人类培育的家禽家畜等传统动物物种，也面临者急剧消失之危险。人类发明的能够消灭物种的化学物质数百万种，但人类倾其全球力量，造不出哪怕细菌或病毒那样简单的生命。乡村生物多样性降低，直接造成的后果是生态平衡被打乱，导致害虫、杂草与病害治理成本更高。大量农药和除草剂使用，并没有从根本上控制住害虫和杂草，每年农民依然需要购买，而且越用越多。但是，在这个过程中，一些乡村原本存在的野生动物尤其天敌被杀死了，生物多样性急剧下降。目前的北方农村，秋天已基本看不到南迁的大雁；夏天很难看到成群飞着的蜻蜓；燕子也明显地少了，因为它们找不到搭窝的地方——过梁改用天花板了。多样化的森林变成了杨树纯林，林下没有灌丛，鸟类找不到合适的地方做窝。大量湿地消失致使青蛙等两栖类动物丧失家园，河里的鱼虾因为污染而消失。即使让人生畏的蛇，也因为误食了吃了耗子药的老鼠(蛇是老鼠的天敌)而丧生，就连那浑身有毒的蝎子也逃脱不出食客的嘴巴。人类为了吃饱饭（吃好饭成为奢侈享受），生活得更加舒服，农业大力借助化学合成物与大型机器，从事农业的人群越来越少。社会进步了，但是代价变大了，一些物种可能永久地消失了。环境中增加的大量的不可降解的物质如塑料膜，不能降解的重金属持续不断地进入农业生态系统，这些“化学定时炸弹”最终会有引爆的一天。先人类之前，一些敏感的小精灵已经消失了。乡村里那些消失的小生灵的生命抗争，能否感化那些贪婪的资本及其豢养的所谓科学家放下屠刀？ \0; 个人分类: 环保呐喊|2737 次阅读|0 个评论

科技奇迹（180607）: 热度 4 ymin 2018-6-7 09:08; 科技奇迹（ 180607 ）闵应骅我看到一篇文章，说科学、技术不是一回事，这有道理。但我想补充的是技术需要科学，才是科学的技术，同时它又贡献给科学。大家知道，触发器是计算机里最基础的元件，在数字电路中起到关键的作用。 1918 年 6 月 William Eccles and F.W. Jordan 申请了触发器专利，至今正好 100 年，那时中国正在搞五四运动。它可以在失去输入信号的情况下保持原来的状态，也就是记忆功能，从而产生了时序逻辑。它的前身是触发继电器。 20 年以后，用在了计算机中。英国人用它破了德国的战时密码，美国人用它做出了 ENIAC 计算机。现在在集成电路里面那就不计其数了。 Eccles and Jordan 原来的电路是这样：它用两个电子管。电子管本来是用于信号放大的，反复试验来决定这些电阻。这两个电子管互相耦合，起到正反馈的作用，直到它们保持接通或截止状态为止。这些电阻必须有一个合适的阻值，因而需要仔细调整和挑选。这个百年不衰的技术需要科学的分析和设计，同时又应用于科学与生产。技术的进步是有明确目的的。现在大家都很关心环境污染的问题，大家都认识到先发展、后治理的路子代价实在太大。所以，现在全世界都在关心气候变化的问题。这当然不是某一个国家的问题，而是全世界共同的问题。有人认为气候变化是一个左派的阴谋，只能为科学家增加工作岗位，对于商业是一些无意义的规定。你相信是这样吗？反过来，你是否认为气候变化是地球上的最大危机？特别是能造成历史上从未有过的严重破坏？各人有各人的看法。不要企图去改变人家的看法，但是，简单的观察发现，现在全世界有许多的研究和开发项目在开发和利用技术和基础设施，以减少温室气体排放。政府、公司、慈善机构和大学花数以亿计的经费，致力于这一事业。本月 IEEE Spectrum 2018/6 发表了一组文章，介绍这些看来很有前途的“奇迹”。技术创新不要盯着已有的技术，而要创新现在全世界还没有、而又很需要的技术。我们很想有话语权，那你就得在这样全世界都关心的研究上有所建树。我们看到，这个挑战是令人吃惊的大。 2009 年，工业化国家的代表在哥本哈根聚会，同意要防止全球平均温度比工业化前提高 2 o C 。2014年政府间气候变化专门委员会宣布，到本世纪中叶，温室气体排放量要比2010年减少40-70%。这个目标指引了2015年的巴黎协定。但是，值得关注的是：即使在巴黎协定之前，皮尔.盖茨就说，他相信只有一系列的能源奇迹出现，才能在减少温室气体排放方面取得有意义的进步。那就是说，不设法出现奇迹，这事儿就没有希望。那么，那些“奇迹”是什么？如果要在几十年后有效减少温室气体排放，它们现在就必须在实验室里出现，那就是前瞻性研究。本辑关注温室气体排放的三个主要方向：电气、运输、食品和农业。本辑挑选了10个项目。他们选择最有希望的项目，访问了世界各地，看了垂直农场、电气飞机、机器人帮助的基因工程、钢发酵室，尝试绿色早餐的味道。六个月之后，他们吸收了某些最新的思想，用技术减少二氧化碳排放。他们还请著名的能源经济学家给以了评论。在电气奇迹方面，特拉电厂的行波反应堆是 20 世纪的能源。从常识知道，乒乓球不能达到声速的 2 倍，也不能在重拍时把球拍打穿一个洞。特拉电厂的工程师开始设计一个高级的核动力反应堆，用压缩空气泡给访问者显示威力。它显示原子核分裂的关键概念：一个高速运行的小对象可以对某些看似不能动的物体产生很大的影响。类似地，一个小的高速运行可以对多年来无法撼动的电力工业领域产生巨大影响。在这气候变化的世界，许多专家相信未来的电网将完全靠太阳能、风力和水力。但是，现在少数专家认为未来几十年清洁能源网将带来温室气体排放。太阳能和风力发电会比任何其他发电增长更快。到 2015 年其他发电将少于 2% 。为了建设未来的清洁绿色电网，许多专家说我们得依靠裂变能源。在无碳能源中，只有核裂变反应堆有高效可靠的发电记录，与气候和地址无关。商用的核反应堆自从第一个发电厂建造以来几乎没有变化。现在全世界 447 个核电厂已经老化，并显示其弱点，自从日本福岛第一核电站事故之后，核能处在一个危险状态，世界核能利用由 5.73% 降到 4.14% 。在美国南卡罗来纳州和英国欣克利角核电站由于代价过于高昂而抛弃。在别的地方，譬如中国 38 个反应堆能发电 330 亿瓦，还计划到 2024 年增加 58 亿瓦。现在全世界还有 50 个核电站在建设中。加上 110 个计划中的项目，将提供 1500 亿瓦，每年将避免 5 亿吨二氧化碳排放。为了得到如此的温室减排，运输行业必须放弃 1 亿辆汽车，或者说是所有法国、德国和英国的轿车都得停运。面对这样的情景，新建的一些美国公司追求去掉这些缺点的核电站设计。在麻省的坎布里奇，一个叫 Transatomic Power 的公司正在开发一个反应堆，它靠氟化铀液体运行，即锂和氟化物的混合物。在丹佛， Gen4 Energy 正设计一种更小的模块化的反应堆，它可以在远处快速部署。在这些新公司中，有一家 TerraPower ，在华盛顿州的贝尔维尤，实力雄厚，而且与急需核能的中国有关系。反应堆的开发部分由皮尔盖茨基金会资助，并成为公司的主席。为了证明该设计可行， TerraPower 明年将拆掉试验反应队，与中国国家核集团合作。为了减少煤的依赖，中国到 2020 年要增加 2500 亿瓦的可再生和核能源的能力。 TerraPower 的总裁 Chris Levesque 招人搞安全而又高燃料有效性的核反应堆。他说，反应堆的燃料不能很容易地用于武器。公司声称它的反应堆产生很少的废料，即使该反应堆弃之不用，它也不会造成灾难。下图显示纳冷却的梦想：在运输方面，人们期望的是兰天飞机，如下图。在食品和农业方面，譬如垂直农场，如下图。很抱歉， 10 个项目我只提到 3 个，而且，每一个都无法详细介绍。希望专业人士自己去参阅该杂志。也盼望中国人为奇迹的出现做贡献。; 个人分类: 做学问|11936 次阅读|21 个评论

这损失该谁来承担: 热度 12 Taylorwang 2018-6-1 07:29; 今年以来我国化工园区面对越来越严厉的环保督查，目前全国各地已关停整改多处化工园区，众多化工企业面临生死抉择。当年也是因环保的要求，入驻化工园区成为很多化工企业的最佳选择，一时之间，全国各大化工园区可谓是“一票难求”。有幸入园的企业认为，化工园区可以成为企业环保的“保护伞”，不会再被关停。然而现实再一次狠狠“打脸”！。为何有些化工园区有整治却“治”不到位？化工园区停产整顿，由此引起的损失，该由谁来买单？不少人觉得环保没有什么技术含量，谁都可以搞环保。其实从技术上来讲，环保不会比某个化工工艺的技术要求低，甚至技术要求更高。我以前搞过化工厂，化工厂的原料都有质量标准，达不到质量标准的原料坚决不用，只有这样，才能保证最终产品的质量。但环保却有点例外，以我熟悉的废水处理为例，进入废水处理厂的废水，往往难以确定进水的质量标准，虽然有些废水处理厂也要求进水的COD不能大于某个数值，但废水的组成是千变万化的，有时，即使COD超标了，废水处理厂仍要进行处理，这就要求废水处理厂必须设置足够的安全保证系数。而要求安全保证系数大，则投资的费用也就跟着上升。大部分环保工程往往只有社会效益，而没有经济效益，这就导致不少老板能省钱就省钱，投标时，常采用最低价中标。俗话讲，“便宜没好货”，低价中标的环保设备运行过程中在进水的水质发生波动时，处理出水的污染物排放超标的风险就大幅增加了。最近我朋友在某化工园区的化工厂，因园区废水排放超标等问题整个化工工业园被关停了，化工厂也不得不关停。他让我去看一看有没有好的解决方法。这化工园区在湖南省，从广州坐高铁过去也就几个小时，园区中的大部分化工企业都停产了。这企业生产一种特种树脂，当年开发出来代替了进口产品，利润率曾高达一吨2万多元。由于利润太高，且大家心目中也没有知识产权保护意识，原来在工厂参与研发的技术人员，甚至原来工厂的一位营销人员，也从原来我朋友的化工厂跳出，而自己做老板建设新的化工厂。在这个化工园区，居然有四个生产类似产品的化工厂。一下子产品从供不应求，变为产能过剩，相互竞相压价，产品的利润也从一吨2万多元，降到几百元。这四个工厂，共同投资了四百多万元，合作建设了一座废水处理站，要求将工厂废水的COD值，从10000 mg/L 左右处理达到化工园区污水处理厂的纳管标准，即COD小于500 mg/L。这废水处理站与整个化工园区的废水处理厂都由国内一家环保公司负责设计、建设和运行。我看了投资四百多万元的废水处理站，从专业的角度看，这废水处理站的生化处理过程完全失效，也许废水处理站从建好到目前为止，这废水处理站就从来没有能好好地运行过。从废水站的厌氧反应器的出水看，水中仍是化工废水的气味，没有任何废水生化处理后的迹象。按设计说明要求，进水的COD应脱除95%以上，但这套装置的COD脱除能力应低于10%，这400多万元的投资完全打了水漂，整个废水处理站就是一个聋子的耳朵—摆设。我不用再去看整个工业园的废水处理厂了，肯定这个工业园的废水严重超标排放，关停整改这样严重污染的化工园区是应该的，也是必须的！象这样不负责的环保公司，估计国内不少。一个废水处理站，从来都没有运行正常，拿了业主的钱，想着只要搞好当地环保局的关系，就心安理得，不求整改。若没有这次严厉的环保风暴，这环保公司，仍一边赚着昧良心的钱，另一边让这化工园区仍继续污染下去。环保是技术活，更是良心活。现在国内的环保公司，多如牛毛，似乎搞环保不就是建几个水池接几根水管吗，还需要什么技术？只要有相关政府官员的关系，能拿到项目，都能搞环保。这些所谓的环保公司，其工作重点并不在如何将污染物脱除，不是如何采用合适的技术手段来脱除污染，真正做到环保达标；他们整天想的是如何与环保官员搞好关系，如何偷鸡摸狗地假达标。这样的化工园区不关闭整顿，是不可能解决环境污染问题。关闭了化工园区，这些化工企业的损失由谁来承担呢？我想，应该是那些不知天高地厚，没有技术，不讲诚信的环保公司。业主已投资给他们，让他们建设了废水处理站，且这废水处理站，也让这家环保公司运营，这环保公司也定期地按处理水量收取了废水处理费用，现在废水不达标，工厂不能生产，法理上这环保公司应承担相应的经济损失。只有这样，才能阻止那些只想利用关系，既没有相应的环保社会责任，更没有相关的环保技术能力就想开环保公司赚钱的冲动！最近碰到一家新开张的环保公司，公司的投资老板原来是做房地产的，前几年在房地产行业赚了大钱，发了大财。现在国家开始对楼市进行调控，提出“房子是用来住的，不是用来炒的”口号，估计房地产爆发式的增长期已经过去，而近年来，政府对环保的力度不断加大，这些房地产老板，口袋里有的是钱，也想参与这次环保的盛宴，投资8000万成立了这家环保公司。我相信能做房地产的人，其社会资源特别丰富，且经济实力雄厚，后来了解到广东的几家较大的环保公司，还真的有不少环保公司原来都有搞房地产的背景。该公司提出了一个新的垃圾分类及渗滤液处理技术，由于项目地理位置的要求，废水的处置要求零排放。我问他们，他们所谓的新技术，有没有实际工程应用？回答是目前还没有，若我们能做到达到他们的要求，废水这一块可以分包给我们做。对他们所谓的新技术，我又问若没有实际工程应用，有没有在实验室做过实验，有没有做过中试？回答仍是没有，但口口声声讲他们的方法一定能行。我告诉他们，要我做这种废水的所谓“零排放”，我做不到，我也想不出有什么好技术，在那种苛刻的条件下能做到反谓的“零排放”。我想，这样的从来没有搞过环保，“初生牛犊不怕虎”的人来搞环保，只要能捞到项目，就保证能赚钱的思维来搞环保，若没有相应的惩罚措施，只会吸引更多的口袋里有点钱，且有一定的社会资源（如房地产公司的老板），而没有任何技术的人来搞环保，这样做必将浪费更多的社会资源，造成更多的环境污染。; 14151 次阅读|18 个评论

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标签: 环境污染

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