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空气中取水范文1
周名扬退休前为北京市专业气象台高级工程师。他来到《北京晚报》社把携带而来的资料中取出两份已变黄的旧报纸,分别是1989年出版的《科技日报》和《北京科技报》,上面均刊载了周名扬本人的署名文章《从空气中取水》。老人回忆说,上世纪70年代时北京的缺水问题已日渐突出,当时在北京市气象科学研究所工作的周名扬曾多次参与人工降雨工作,他发现人工降雨成本很大,作用区域却很小,而且只能解一时之需,并不能从根本上解决北京缺水问题,从那时起就开始琢磨有什么更好的办法获得水。一天早晨他在单位院子里的草叶上看到了一颗颗晶莹的露珠,这让他产生了灵感,空气中不就有水吗,何不从空气中取水?
此后除了在一次学术会议上受邀宣读论文,再没有什么人过问此事,加之工作忙,周名扬就将论文扔到一旁,“那时也没有什么专利意识,也不知到哪里去寻求支持。”
周名扬为了发明的空气造水机(专利号:ZL200920003903.X),常常宵衣旰食,费尽了千辛万苦。他向我介绍空气造水机时侃侃而谈。他说空气造水机,是为解决淡化水匮乏的问题而发明。它主要包括:引风单元,用于将空气引入至低温凝水单元;低温凝水单元,由制冷模块和凝水媒质模块组成。其中,所述的制冷模块用于至少将凝水媒质模块表秒的温度降至凝结温度(即露点温度)以下。采用上述结构“热”空气中的水蒸气在遇到“低温”的凝水媒质模块时就会在凝水媒质表面上发生凝结,从而产生凝结水(纯人工自然水)。
空气造水机,设备整个具有结构简单,制造使用方便,用途面广泛,不会带来新的生态环境问题等优点。凝结出的人工自然水,如果再经过净化和消毒,则可直接作为饮用水。
本实用新型专利不但可以造水,而且能够产生干燥、凉爽的空气,可以用来调整室内温度,这样调试温和造水两不误。另外,上述设备不但可以制成小型设备供家庭或办公室内用,也可制成大型设备功用于大型商场或工矿企业等。
空气中取水范文2
关键词：顶空固相微萃取；气相色谱法；饮用水；生活；1，4-二氧六环
中图分类号：X832
文献标识码：A文章编号：16749944（2017）8004502
1引言
在近几年的工业发展中，很多地方的工厂在净化工作上没有达到相关的标准，以至于在工业物质的污染上表现为增加的情况。1，4-二氧六环作为一种常见的工业污染物质，自身的用途表现在合成反应溶剂、乳化剂、去垢剂方面，其会针对自然环境以及生活饮用水造成很大的污染[1]。在国际癌症研究机构当中，将1，4-二氧六环判定为2B类可能致癌物。因此，在生活饮用水中有效检测1，4-二氧六环，是非常有必要的。顶空固相微萃取-气相色谱法作为有效的测定方法，基本上可以对1，4-二氧六环做出有效的测量，在可行性方面表现较高。
2实验部分
2.1仪器与试剂
1，4-二氧六环与生活饮用水的混溶条件非常低，同时在测试的过程中，一定要保证测试的精确性。为此，针对1，4-二氧六环的测试分析，选择了以下仪器与试剂来完成。选择的气相色谱仪，为安捷伦7890A型号的气相色谱仪，该仪器是美国Agilent公司所生产的，同时在进样器方面，配合实施FID、CTC三个一的自动进样器来完成操作。选择CTC专用顶空瓶作为试验仪器，顶空瓶的容量为20 mL，是瑞士CTC公司所生产的。对于萃取头的选择，应用了85 μm Carboxen-PDMS萃取头来完成操作，该设备是美国Supelco公司所生产的产品。在试剂的选择方面，对于氢氧化钠的使用，应用分析纯的氢氧化钠完成，同时使用超纯水进行配置处理，主要是配制成600g/L的溶液。在超纯水的应用上，需要经过色谱检验表现为无待测的组分[2]。对于1，4-二氧六环，选择应用标准品来完成，其纯度表现为99.5%的状态，是德国Dr.Ehren|storfer公司所生产的产品。对于水样的采集而言，主要是采集了淮北等安徽地区的监测点。
2.2试验方法
考虑到1，4-二氧六环的特点和自身的污染性，因此在实施顶空固相微萃取-气相色谱法测定的过程中，主要是按照以下方法来完成操作的：第一，开展空白试验。在针对1，4-二氧六环进行分析以前，需要针对纯水、试剂等，进行空白试验分析，确保其不存在污染的情况。第二，在水样的采集过程中，使用的玻璃瓶容量为100 mL的标准，将水样采集完毕后，要进行密封处理，在保存的条件方面表现为4℃的温度，需要达到避光的效果。同时，在样品当中的被测组分，应确保其稳定，能够保存的时间应在10 d以上。第三，开展样品前处理。技术人员取水样3 m，放置于20 mL的空瓶当中，之后加入3 mL 600 g/L的氢氧化钠溶液，在密封的状态下进行混匀处理。要依据标准步骤进行测定分析（图1）。
2.3标准溶液的配置
顶空固相微萃取-气相色谱法在操作的过程中，想要将1，4-二氧六环的测试得到一个更加精确的结果，还必须在标准溶液的配置上投入更多的努力。第一，要将1，4-二氧六环的标准品进行适量的称取，保证剂量的称取准确。第二，应用超纯水，将1，4-二氧六环进行配置处理，主要是配制成100 mg/L的标准储备液。第三，利用标准储备液，配制成不同浓度梯度的1，4-二氧六环标准溶液，溶液的浓度保持在1.0～100.0 μg/L。要各吸取3.0 mL配置好的标准溶液，将其放置到顶空瓶当中，然后再分别加入3 mL 600 g/L的氢氧化钠溶液，在密封的状态下，实施混匀处理[3]。第四，该标准系列最终的质量浓度，应保持在0.5～50.0 μg/L的标准上。第五，按照标准的试验条件进行测定分析，并且利用外标法进行定量处理。
3结果与讨论
3.1取样量对结果的影响
1，4-二氧六环在实施检测的过程中，与取样量表现为较为密切的关系。在1，4-二氧六环的使用过程中，其本身能够与水表现为高度的混溶状态，同时可以进行无限的混溶，这本身就给测定工作带来了一定的挑战。同时，1，4-二氧六环的沸点与水的沸点非常相近，为101℃，如果取样量表现过多或者过少，都有可能对最终的检测结果造成影响。为此，在试验以后，针对取样量对结果的影响进行分析，是很有必要的。在本次研究当中，分别取30 μg/L的标准溶液2、3、4和5 mL，加入和取样量等体积的600 g/L氢氧化钠溶液，在本实验条件下进行试验。结果表明：随着取样量和600 g/L氢氧化钠溶液的增加，萃取效率也有所增加，但增加幅度平缓，考虑到大批量样品检测时高浓度氢氧化钠的成本和对环境的影响，在已满足灵敏度要求的前提下选择取样量为3 mL，同时加3 mL氢氧化钠溶液为本实验的取样量优化结果[4]。
3.2萃取温度和时间的优化
实施顶空固相微萃取-气相色谱法的测定过程中，对于1，4-二氧六环的测定结果而言，还需要在温度以及时间上做出优化。1，4-二氧六环本身是一种工业物质，其在使用的过程中，会在不同的温度、时间下，产生差异化的结果。倘若在温度方面没有得到良好的把控，则很容易在测试结果上展现出较大的误差。倘若在时间上没有得到良好的掌握，则很容易出现高度混溶的状态，届时衍生出其他的物质，将会给测试结果带来更大的威胁[5]。所以，将萃取温度和时间做出优化，是必要性的措施。本实验选择60℃作为萃取温度，固定温度为60℃，样品平衡时间10 min，改变萃取时间分别为10、15、20、30和40 min，结果表明：随着萃取时间的增加，萃取率也相应增加，但是萃取时间为15 min以上时，萃取效率的增长趋缓。考虑到固相微萃取是一种动力学意义的平衡技术，并不需要完全萃取（100%萃取）分析物，只需严格控制各实验条件，就是重现性的最好保证。因此在满足灵敏度要求的前提下，选择60℃和15 min作为优化的萃取温度和萃取时间。
2017年4月绿色科技第8期
胡宝梅：顶空固相微萃取-气相色谱法测定生活饮用水中痕量1，4-二氧六环
环境与安全
4结语
本文对顶空固相微萃取-气相色谱法测定生活饮用水中痕量1，4-二氧六环展开讨论，该项方法在实施过程中，能够将1，4-二氧六环做出准确的测试，在结果上表现优秀，对于各项条件的把握难度并不高。可以将该方法推广应用，提高1，4-二氧六环的测试水平，进一步保证饮用水的安全。
参考文献：
[1]
陆伟，朱友，别振英，等. 顶空-气相色谱-质谱联用法同时测定食品包装纸中的环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷和二氧六环[J]. 食品安全质量检测学报，2016，（10）：4174～4178.
[2]肖丹. 顶空固相微萃取技术的应用与展望[J]. 中国卫生工程学，2015（1）：88～92.
[3]付双，申远. 固相微萃取-色谱/质谱联用技术在海水分析中的应用[J]. 化工时刊，2013（2）：33～37.
空气中取水范文3
【关键词】可再生能源；土壤源热泵；水源热泵；太阳能热水系统；空气源热泵
【Abstract】Combine the energy consumption requirement of air-conditioning and hot water in architectural design，this paper analyzes several renewable energy，may be as a guide in the air-conditioning and hot water design of architectural.
【Key words】Renewable energy Ground-coupled heat pump Water source heat pump Solar hot water systems Air-source heat pump
前言：可再生能源是一种清洁且可持续利用的能源，大力发展可再生能源，是改善我国能源结构，增加能源供应，保障能源安全，保护环境，实现经济社会可持续发展的重要措施之一。可再生能源主要包括地热能 、水能、太阳能、风能、生物能等。
一、土壤源热泵
土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。冬季从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季向土壤排热，为建筑物制冷。它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。
制冷时，土壤源热泵中央空调系统中的末端设备将建筑物内的热量通过热泵机组转移到地下岩土中，实现了制冷的目的，同时省去了非热泵空调系统中的冷却塔设备；制热时，流体从地下收集热量，地源热泵机组中的制冷剂将在流体中吸收热能，利用少量的电能将制冷剂压缩到高温高压状态，将吸收的全部热量（电能 吸收热能） 一起释放到采暖系统中，从而达到了吸收可再生低温热源的热能并输送到高温热源的目的，实现了可再生地能对传统锅炉的取代。
土壤源热泵适用条件：1）土壤源热泵系统适用使用在年冷热负荷较为接近的地带，该系统才能实现土壤吸热与放热的平衡，从而避免热岛效应。2）需要足够的地面面积打井换热，而垂直打井方式的地质条件需具备地下打井要求。3）项目的用能及地埋管应比较集中，不宜铺设过长的管路系统，否则会因管路系统铺设过长而造成系统的能耗损失，降低系统能量使用的效率。
土壤源热泵优点包括1）机组性能系数高， 节能效果好，环保、无污染。2）系统可靠性强， 使用寿命长。
土壤源热泵缺点包括1）地下换热器的传热性能受土壤性质影响较大。2）由于土壤热导率较低，地下换热器与周围土壤的传热量较少，因此与空气源热泵相比，土壤源热泵地下换热器的预设换热面积较大。
二、水源热泵
水源热泵是利用地球水所储藏的能源作为冷、热源，进行转换的技术。水源热泵工作原理：通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖、热水的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖或热水。
水源热泵系统的分类：分为地下水水源热泵、地表水水源热泵、污水水源热泵等。
（一）地下水水源热泵应用安装条件：1）需要有足够的地面面积供地下水水源热泵打井进行热交换。2）取水换热后地下水应回灌到取水层相同的承压水层。
地下水水源热泵的优点包括1）初期投资费用较高，维护费用高，运行费用低。2） 高效节能、灵活应用、运行安全可靠。3）相对普通空调节约成本、利于环保。
地下水水源热泵的缺点包括1） 对地质条件要求高，打井成本高。2） 投资成本，由于打井的成本并不与取水量的大小成正比，因此较大系统的投资效益比较高。
（二）地表水水源热泵应用安装条件：1）水源应保持澄清、水质稳定、不腐蚀、不滋生微生物或生物、不宜结垢。2）地表水水源热泵适合安装在距离江、河、湖、泊以及水库较近的位置，较适合500米以内的距离。如距离太远，增加了管网输送的水头损失和降低系统的热效率。
地表水水源热泵的优点包括1）和空气相比，热源热汇的温度较为可靠，能效比较高，其运行效率要比空气源高出20～60%，运行费用仅为普通中央空调的40～60%。 2）环保效益显著，运行稳定可靠，维护方便，使用寿命长。
地表水水源热泵的缺点包括1） 受可利用的水层的地理结构及水源条件限制。 2）系统容易腐蚀、结垢或堵塞，盘管易受损坏且初投资比较高
（三）污水源热泵应用安装条件：1）采用污水源热泵的首要条件是附近有污水取水源，并且能取用的污水水源达要达到一定的水量。 2）污水源热泵其安装应在距离污水源500m左右的位置，否则管路太长，热损耗大，而达不到制热的要求。
污水源热泵的优点包括1）高效节能，环保效益显著。 2）投资运行费用低，系统原理简单，设备的可靠性强，维护量小，平时无设备的维护问题。
污水源热泵的缺点包括1）污水源热泵只能利用周边污水资源，可利用的水源条件受限制。
三、太阳能热水系统
在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。集热器是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。
其运行原理是：在太阳光照条件下，在太阳能集热器的出水末端增加一个温度探头（水箱内的水位可以采用机械浮球控制，也可以采用控制器控制水位探头）。当集热器内的水温达到设定值时，控制器发出信号，控制打开电磁阀，冷水把已经达到设定温度的热水顶入储热水箱并储存起来；当集热器内水温低于设定值时，控制器开始动作使电磁阀自动关闭。如此不断循环使储热水箱内的高温水不断增多，当储热水箱内的水位达到最高水位时，系统关闭，不再进水。
太阳能热水系统的优点：
1）较少投入，赢得高回报
太阳能中央热水系统一次投资，长期受益，3—5年内即可收回投资，免费使用10多年；房地产楼盘，平均每平方米投入20—50元，就能增加楼盘的新卖点和附加值，提升楼盘档次，促进销售。
2）安全可靠
太阳能热水系统是高效地吸收太阳辐射能将其转变为热能的装置，完全避免了常规能源热水器可能发生的漏电、漏气、漏油等的不足和不安全因素。同时它又克服了燃气、燃油、传统电热水器不安全、不卫生、不节能的缺点和隐患。
3）美化建筑，提升楼盘品位
可结合建筑的特点量身定制，使太阳能热水系统与建筑完美结合，相映生辉，美化城市景观，提升楼盘品位。
四、空气源热泵分析
空气源热泵工作原理是（通过冷媒/制冷剂）将空气中的热量吸收，释放到水中，循环将水加热，同时把失去大量能量的低温空气释放到需要制冷的地方，用于制冷需要。空气在失去能量降低温度的同时，大量的水蒸气被冷凝，因而释放的冷气湿度大大降低，相当于具有除湿效果。因此可以集中央热水、制冷、供暖功能于一体，大大提高性价比。空气源热泵的工作温度是零下10至40摄氏度。使用这一技术，能有效节约能源，其运行成本只有电热水器的1/4，如按照现有的电价和油价，烧热同样多的热水，它的运行成本只有燃油锅炉的1/2。
空气源热泵系统的优点：
1）安全：利用吸收空气中的热量来加热水温，水电彻底分离，并设多重保护，不存在任何安全隐患。
空气中取水范文4
中考题为例，剖析中考对水考查的特点，供参考.
一、考查水的意义
例1 （2008年巢湖市）在探索地球外生命的过程中，科学家特别关注其他天体上是否有水的存在，这是因为水对生物的重要性表现在.若我国嫦娥探月卫星在月球上发现了固态水，我们在开发月球初期，在不存在绿色植物的情况下，水除了可直接利用外，你认为根据水的化学性质，水的最大用处是.
分析：本题是一道化生综合的新情景类试题，着重让学生在读题和解题的过程中认识到水的价值.由生物学的知识知道，水是植物进行光合作用的原料，没有水就没有生物生存所需要的营养物质和氧气，当然也就没有生命存在的基础.由于水通电能分解生成氢气和氧气，氢气可以做燃料，氧气可以供给呼吸和支持燃烧，所以最大用处应该是供给月球上居住或工作的人呼吸所需要的氧气.
答案：光合作用 提供月球上居住或工作的人呼吸所需要的氧气.
二、考查水的组成和分类
例2 （2008年哈尔滨市）某同学制作了如图1所示的简易电解水装置，进行家庭小实验(注：该装置气密性良好，且反应一段时间后停止通电，A、B管内液面均高于图中D线).请根据要求回答问题：
(1)闭合开关后观察到：
①电解水时，将转化为化学能；A、B管内的现象是.
②C管中的现象是，产生此现象的原因是.
③该实验说明水是由组成的.
(2)A、B管内生成的气体聚集在上部的原因是.
(3)若检验A管内生成的气体应该用.
（4）矿泉水、蒸馏水、自来水和净化后的雨水都是生活中常见的“水”，其中属于纯净物的是.
分析：电解水是将电能转化为化学能；电解水时，正极上产生氧气，负极上产生氢气，且氧气和氢气的体积比约为1∶2说明水通电分解生成氢气和氧气，也由此说明水是由氢元素和氧元素组成的.由于生成气体，使管A、管B中气压增大，将水压入管C中；自然界的水和生活中的自来水都是混合物，化学上的水或生活中的纯净水或蒸馏水属于纯净物，属于化合物，也属于含氧化合物和氧化物.
答案：(1)①电能；电极上出现气泡，一段时间后，管A和管B中所收集的气体体积比约为1∶2.
②液面上升；水通电分解生成的氢气和氧气使AB管内压强增大(或AB管内气压增大，大于管外大气压，并分析讨论，合理即可)，把水压入C管中，所以C管内液面上升.
③氢、氧两种元素.
(2)氢气和氧气的密度比水小，且氢气难溶于水，氧气不易溶于水(或氢气和氧气难溶于水或氢气和氧气不易溶于水).
(3)带火星的木条(燃着木条).
（4）蒸馏水.
三、考查对电解水实验的分析与评价
例3 （2007年潍坊市）某学习探究小组用水电解器电解水，测定两管逸出气体的体积，记录如下：
时间/min体积/mL12345678
连电源负极的（A）中气体612202939495969
连电源正极的（B）中气体2471116212631
请回答：
(1)装置密闭性良好、读数正确，但电解开始阶段两管气体的体积比不符合理论比值的原因是.
(2)自第分钟起，管(A)和管(B)产生气体的体积比非常接近理论比值.
分析：本题是一道实验数据分析评价题，着重考查的是思维的严密性、批判性及科学态度.通过对所给数据的分析发现，刚开始时产生的氢气（A）和氧气（B）的体积比不是理论上的2∶1，而是大于2∶1，随着反应的进行，逐渐接近理论值，很明显，在笫四分钟时已接近2∶1，至于原因抓住氧气和氢气的性质：溶解性和氧气比氢气化学性质活泼，是不难作出准确说明的.
答案：(1)开始阶段产生的少量H2和O2溶解在水中且未达到饱和；O2在水中的溶解度
比H2的大；氧气化学性质活泼，可能与电极发生反应而部分消耗；等(2)4
四、考查水净化的方法
例4 （2008年庐江市）2008年“中国水周”活动的宣传主题为“发展水利，改善民生”.自然界的水含有各种杂质，可以用不同的方法进行净化.图2所示是用空塑料饮料瓶、带导管的单孔胶塞、蓬松棉、纱布、活性炭、小卵石、石英沙等材料自制的一个简易净水器.
①根据上述净化材料的特性，B层放置的材料最好是.
②该净水器不同位置的纱布所起的主要作用不同，其中第二层纱布的主要作用是.A的作用是；不仅可以的物质，还可以的杂质.
③自来水制取过程中，一般还要投药，投药的目的是.
④净化水的方法还有，其中净化效果最好的是.
分析：根据题意，简易净水器自上至下的填充料依次应是小卵石、石英沙、活性炭，分别除去较大的悬浮物、较小颗粒的悬浮物、吸附除去小颗粒的悬浮物及溶于水的一些杂质，而纱布的作用显然是避免不同层物质之间的混杂.自来水制取过程中投药的目的是为了消毒，即杀死细菌、病毒.净化水的方法很多，有沉淀、过滤、吸附、蒸馏，其中蒸馏净化效果最好.
答案：①石英砂 ②防止石英砂与活性炭混杂 滤去不溶性 吸附一些可溶性(本题答案不分先后顺序) ③消毒 ④沉淀、蒸馏等 蒸馏.
五、考查对硬水和软水的准确掌握情况
例5 （2007年益阳市）益阳农村不少家庭有自己打的水井，如果井水硬度太高，会给生产和生活带来许多危害，请你写出一条使用硬水带来的危害.小明同学用所学知识证明井水是硬水还是软水，他取少量井水，向其中加入适量，搅拌，如果出现沉淀泡沫的现象（以上两空填“多”或“少”），则证明井水是硬水.生活中将硬水转化为软水的常见方法有.
分析：生产和生活中使用硬水会带来许多危害，如洗衣服，不仅浪费肥皂，而且衣服会变硬；锅炉用硬水可能会导致爆炸，等.检验水是软水，还是硬水，一般用肥皂水，如果有较多的泡沫，较少的浮渣，说明是软水，反之，则是硬水.将硬水转化为软水的方法比较多，常见的有煮沸、蒸馏等.
答案：洗衣服后，衣服变硬 肥皂水 多 少 煮沸、蒸馏.
六、考查人类拥有的水资源、水资源的开发和利用及水的污染和防治
例6 （1）（2007年厦门市）我市年人均水量为871 m3，只有全国年人均的40％，福建省年人均的25％，远低于国际年人均水资源的警戒线1700 m3，有专家建议我市可从空中和海水中获得水资源；
①从空气中取水是(填“物理”或“化学”)变化，理由是；
②从海水淡化厂排出的高浓度盐溶液也是污染物，你认为应该如何处理：
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（2）（2008年苏州市）2008年苏州市以国家《太湖流域水环境综合治理总体方案》根治太湖、阳澄湖等流域水污染问题，以下措施与抑制“水质富营养化”减少总氮、总磷排放量关系最为密切的是（ ）
①年内关闭设备落后的化工企业261家，在249个村庄建设生活污水处理设施
②将全面取缔沿太湖1 km 范围内、阳澄湖二级水质保护区内所有围网养殖
③加大将长江水引入太湖流域的调水力度
④年内拓宽河段50 km，完成1580 km 河道清淤疏浚任务
⑤在环太湖1 km 范围内将完成造林2．35万亩，实施湿地保护恢复工程
（A） ①② （B） ③ （C） ④ （D） ⑤
（3）（2007年泰州市）据报道，前一段时间太湖水由于水体富营养化，导致蓝藻快速繁殖生长，死亡腐烂湖水位下降后，太湖底泥上泛，使水体产生异味.为改善太湖水水质，除去水中的异味，下面所提建议不合理的是（ ）
（A） 人工捞藻，投加活性炭
（B） 加入大量生石灰和明矾
（C） 增加水量，促进水体流动
（D） 严格控制各种污染源，确保达标后排放
分析：对于（1），从空气中取水，指的是将空气中的水蒸气冷凝（即人工降雨），只是水的状态发生变化，物质未变，是物理变化；而海水淡化事实上是将海水中的水提取出来，而其他物质仍然留下，其中含有许多在生产、生活中有广泛用途的物质，如果在海水淡化中直接将它们排除，不仅造成环境污染，事实上也是极大的浪费.（2）主要考查的是解决水体富营养化的措施，抓住减少总氮、总磷排放量及造成水体富营养化的原因就能正确选择.（3）考查的是水的污染及其治理，其中加入大量生石灰和明矾的措施并不现实，既耗费大量资源，又不能改善湖水的水质，还会对湖水造成新的污染.
答案：（1）①物理；没有生成新物质；②提取出有用的物质进行综合利用.（答案合理即可） （2）（A） （3）（B）.
七、考查节水的方法
例7 （2008年南昌市）2008年5月11日，南昌市计划供水、节约用水办公室向全体市民发出节约用水倡议.下列做法或建议错误的是（ ）
（A） 洗澡擦肥皂时不关喷头
（B） 刷牙少用一口水，洗脸少用一杯水
（C） 选用节水型器具
（D） 发现水管漏水及时向物业管理或供水部门反映
分析：本题从生产和生活等角度考查节水的做法或建议.分析题给做法或建议可以发现，洗澡擦肥皂时不关喷头显然是一种浪费水的行为，因此不正确.
答案：（A）.
八、考查饮水安全知识
例8 （2008年福州市）2008年5月12日汶川大地震牵动全国人民的心，灾区饮水安全成为人们关注的重要问题.请你运用以下资料及所学的化学知识，为灾区人民提供饮水安全常识.
【资料在线】我国生活饮用水的标准
感官指标化学指标细菌学指标
水质无色无味且澄清透明pH6.5～8.5；总硬度
(1)除去水中难溶性的固体物质可用的方法.
(2)检验水样是硬水还是软水，可用的物质是.
(3)符合感官和化学指标的水还不一定是安全的饮用水，理由是.
分析：本题以汶川大地震为背景设计，情景新颖，但考查的是基础知识，考查的是应用所学知识分析解决实际问题的能力，难度不大！熟练掌握基础知识，读懂题意，就能解决问题！
空气中取水范文5
Abstract: As adhesive materials for construction, the quality of cement quality is directly related to the construction of the cement. We must strengthen the management and control of the test quality. Based on the daily inspection work, according to the detection process each link this paper may introduce uncertainty based sampling, cement equipment, test and comparison test, testing personnel detection and discusses several important link control test of cement, to improve the accuracy and fairness cement test data, which plays an important role on the quality of cement testing.
Key words: cement; quality detection; test; quality control
中图分类号：TU755 引言 在建设工程使用的众多材料中，水泥是最基本、最重要的原材料，也是实验室材料检测中比较重要的一个检测项目，其检测工作质量的高低直接影响施工现场中水泥的正确使用和施工质量。因此,必须认真检测水泥的质量，严把质量关。在水泥的物理力学性能检测中，因影响试验结果准确性的因素众多，所以在日常检测工作中必须加强各个环节的控制和协调，提高水泥检测数据的准确性和公正性,为建筑施工质量提供可靠的技术参考。
一、水泥取样的注意事项 水泥取样是水泥检测过程中的首要环节，因此必须注意以下事项：
(一)水泥取样数量符合有关规定要求。对于袋装水泥，以同一厂家生产的同期出厂的同强度等级、标号的水泥，以一次进场的同一出厂编号，不超过200t为一批，取样应具有代表性，可以从20个以上不同部位的袋中取等量样品的水泥，经混拌均匀后称取质量不少于12 kg，分两份，一份做实验，一份留样。对于散装水泥，同一水泥厂生产的同期出厂的同品种、同强度等级的水泥，以一次进场的同一出厂编号的水泥为一取样单位，随机从不少于3个罐车中取等量水泥，经混拌均匀后称取质量不少于12 kg，分两份，一份做实验，一份留样。
（二）水泥存放与保管符合相关要求。将所取水泥混合样通过0.9 mm方孔筛,均分为试验样和封存样两份，样品取得后应分别存放在塑料袋中（不要使用垃圾袋，以免因垃圾袋中存在的物质与水泥产生反应）后再装入密封的金属容器中，加封条，且所使用的容器应洁净、干燥、防潮、密闭、不易破损、不与水泥发生反应,并分别在存放容器上加盖清晰、不易擦掉的标记,同时标明取样时间、地点、人员或见证单位的密封印。试验样应及时送到检测机构进行检测，封存样应密封保管3个月,以备观察及再检测[1]。
(三)水泥取样还要注意水泥安定性的时效性。由于安定性不合格的水泥会在混凝土硬化过程中产生体积变化造成混凝土裂缝、变形等不良影响，所以准确地检测和判定水泥的安定性是否合格在水泥检验过程中也是极其重要的。但是有时也会出现这样的情况，同一批次的水泥在第一次送检检测时安定性为不合格，但是在过几天的第二次送检检测中却是合格的。这种水泥的安定性随时间而发生变化的情况称为安定性的时效性。也正是时效性的存在,使得在水泥安定性的判定上往往会有争议。其主要原因是：水泥中低温f-CaO的结构较疏松,在水泥存放的过程中能自动吸收空气中的水分进行消解，随着水泥存放时间的延长，水泥中的f-CaO不断吸收空气中的水分而水化，含量不断地减少，而高温f-CaO的密度大，结构比较致密，且表面包裹着玻璃釉状物质，不易吸收空气中的水分进行水化，所以水泥时效性的产生主要是由低温f-CaO引起的。因此，安定性不合格的水泥在存放一段时间后安定性可能会合格。但是并不是所有的水泥存放一段时间后安定性都会合格，当水泥中的f-CaO含量过多或者是由于f-MgO以及SO3引起的安定性不合格时，由于它们没有低温f-CaO的这种特性。也就是说存放一段时间有可能解决由于低温f-CaO而造成的水泥安定性不合格，并非意味着水泥的安定性不合格只要存放一段时间就可以了。另外由于在水泥的生产过程中f-CaO的产生是不可能避免的，因此在水泥配料合理、煅烧时反应彻底的情况下，水泥熟料在粉磨前和成品水泥在出厂前一定要存放一段时间(安定期)，这样可以有效地避免安定性的时效性的存在，也可在一定程度上减少安定性争议的产生。
二、仪器和设备的正确使用
水泥检测仪器和设备是评定水泥质量的基础环节，其质量的好坏、技术参数准确与否，直接关系到水泥质量的评定是否准确、可靠。所以在仪器和设备购入前,应进行合格供应商的选择和调查，建立供应商的档案，对供应商提供的仪器的产品质量、供应能力、供货及时性、处理质量问题的及时性以及其他质量管理体系的相关信息进行调查，只有高质量的仪器设备才可能有高质量的检测数据。
水泥检测仪器的计量校准、检定是水泥检测结果准确性和可靠性的重要保证。检测仪器在投入使用前均应经过校准(检定或自校)，制订检定或校准计划表，按照规定的日期及时送检或由计量检定部门进行现场检定、校准,并在有效期内使用；检测仪器的量值只要可能都应溯源到国家计量基准，无标准的溯源必须经过比对或验证，保证量值的准确、可靠。按照仪器和设备检定计划表需要注意的是不仅要对天平、水泥净浆搅拌机、水泥胶砂搅拌机、振动台(振实台)、抗折试验机、压力试验机、负压筛、水泥比表面积测定仪、沸煮箱等主要仪器和设备进行检定和校准，而且还要对胶砂试模、抗压夹具、标准稠度与凝结时间测定仪等配套仪器进行认真的自校和校准，自校记录的精度及数据范围应对照标准进行核对确认，仪器和设备满足其标准规定要求后方可使用。
三、试验环境条件试验前一天将水泥、标准砂、试验用水放入成型室。试验时,应先测量它们的温度是否一致并予以记录。对温度的测量是保证试验准确的重要条件。试体成型室对温度、湿度要求相对较宽，容易达到试验要求，养护箱可采用温湿度自动控制，也容易达到试验要求，而保证试体养护池水的温度是一个重点。目前很多试验机构采用水泥自动控制养护水箱，目前市场已熟，一般试验室具备购买能力，而且由于它采用水浴方法，可以保证所有试体温度相同，恒温装置采用自动控制系统，可以减少人为误差。检测人员只要做好水温实测记录，对比控制器的控制准确度即可 。只是在水泥胶砂试条存放时注意不同品种水泥的隔离。
四、试验操作的控制
（一）水泥细度检验方法及注意事项。
硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m2/kg，矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛余表示， 80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。由于试验筛在筛析过程中会被筛析物堵塞筛孔,在规定筛析时间的情况下，筛孔堵塞严重时会影响筛析结果,因此试验筛每使用100次后要用标准样品重新标定，当修正系数在0.80~1.20范围内时，可以继续使用，超出范围则应予以淘汰，这样才能保证试验结果的准确性[2]。
（二）水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法及注意事项。
1.水泥标准稠度用水量的测定方法及注意事项。
《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T1346-2011)标准规定，用于检测凝结时间、安定性的水泥净浆应为标准稠度净浆。所以标准稠度用水量的测定一定要准确，因为一旦有误,就会影响凝结时间和安定性试验结果的准确性，造成对水泥质量的误判，有可能导致不合格的水泥被用于工程，从而严重影响工程的结构安全。因此标准稠度用水量的准确测定，成为凝结时间和安定性准确测定的前提。
标准用水量测定步骤
拌和结束后，立即取适量水泥净浆一次性将其装入已置于下班底板上的试模中，浆体超过试模上端，用宽约25mm的直边刀轻轻拍打超出式模部分的浆体5次以排除浆体中的孔隙，然后在试模上表面约1/3处，略倾斜于试模分别向外轻轻锯掉多余净浆，再从试模边沿轻抹顶部一次，使净浆表面光滑。在锯掉多余净浆和抹平的操作过程中，注意不要压实净浆；抹平后迅速将试模和底板移到引人维卡仪上，并将其中心害在试杆下，降低试杆直至与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝1s~2s后，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中。在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离，升起试杆后，立即擦净；整个操作应在搅拌后1.5min内完成。以试杆沉入净浆距离底板6±1mm时的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量，按水泥质量的百分比计。
新标准不再对试模内浆体进行插捣和振动，要求用直边刀轻拍打浆体，我个人认为此方法存在缺陷，因为浆体中气泡无法排出，试验结果容易偏低。
2.凝结时间的测定方法及注意事项。
(1)为了保证测定时间的准确性，水泥净浆稠度仪在使用前应仔细检查试杆表面是否光滑平整，靠自重可否自由下落,无紧涩和晃动现象，试针不得弯曲。当水泥净浆达到标准稠度时，将净浆装入圆模，轻轻振动数次，去除多余净浆后抹平。抹平次数不能太多，防止可能引起水泥净浆泌水，并迅速将装好的圆模放入养护箱中养护。
(2)初凝时间的测定：试件在湿气养护箱中养护至加水后30 min后进行第一次测量，当试针沉至距离底板4±1mm时，水泥达到初凝状态。水泥全部加入水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间，用min表示。终凝时间的测定：初凝后将试件翻转180°，继续养护,当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，水泥达到终凝状态。当水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用min表示。
(3)水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间。最初测定时应轻扶金属柱，防止撞弯试针，试针针入位置至少距圆模内壁10 mm,凝结时，以试针自由下落为准;临近初凝时，每隔5 min测定1次，临近终凝时，每隔15 min测定1次，测定时试针不能落入原针孔，判定符合时必须立即重复测1次。对于泌水较多的浆体，在临近初凝时要少搬动圆模，避免振动，否则泌水严重,影响测定的准确性。
(4)测定凝结时间因花时间长，一般中午不能休息，要求检测人员一定要有责任心，特别临近终凝时,需多留意、多观察,并按标准要求测定,靠所谓“经验”判定,误差较大。特别对初凝阶段时间较长的水泥,更要掌握好初凝的变化[3]。
3.安定性的测定方法及注意事项。
(1)代用法(试饼法):将制好的标准稠度净浆取出,放在100 mm×100 mm的玻璃板上,做成直径为70~80 mm、中心厚10 mm的试饼,试饼表面应光滑,且中间厚、边缘薄;然后放入养护箱,养护箱温湿度一定要达到标准要求,否则会影响安定性试验结果的准确性,如果养护温度过高(大于25℃)或湿度不够,可能在沸煮前就使试饼发生收缩裂纹,特别是在水泥比表面积较大的情况下更容易发生收缩裂纹(收缩裂纹往往发生在与玻璃接触的试饼底部中间),如果养护温度过低(小于15℃),沸煮后可能会产生脱皮现象。这些都会造成安定性结果的判定错误。养护后的试件放入沸煮箱内恒沸180±5min,沸煮箱内的水在沸煮过程中均没过试件,且在30±5 min内把水加热至沸腾。
(2)标准法(雷氏夹法):将制好的标准稠度净浆取出,装满2只雷氏夹,用刮刀刮平,次数不能太多,防止水泥浆体泌水;然后分别用75~80 g配重玻璃压上,放入湿气养护箱中(24±2) h后,沸煮3.5 h,测定两试件增加值的平均值,且两个差值不得超过4.0 mm,即可判定合格。 (3)在安定性测定结果发生争议时,以雷氏夹测定结果为准。
五、定期进行实验室能力比对试验 参加上级部门组织的比对试验的同时,也应定期进行实验室之间的能力比对,通过比对能及时发现质量控制中数据出现的问题,采取有计划的措施予以纠正,以消除实验室检验的系统误差。同时,认真分析比对结果并找出数据偏差的原因所在,不断提高实验室的管理水平和操作水平,不断提高检测结果的准确性。
六、检测人员
人员是试验操作的主体，会对所有环节造成误差和影响，所以检测人员要经过理论培训和实际操作的培训及考核，应对检测环境要求、试样养护条件等各环节熟悉，对各项指标检测方法熟练掌握，对检测数据处理清楚明白，正确计算及修约计算数值并正确判断水泥样品的检验结论。分析各环节可能造成的误差，不会因人为误差造成误判。
六、结语 综上所述，水泥质量检验除应按照国家产品质量检验相关标准，规范操作外，还必须对影响检测质量的相关因素加以控制，不断提高检测能力，才能保证检测结果真实反映产品的质量水平，为社会提供科学、公正的检验数据和结果。
参考文献:
空气中取水范文6
关键词：水文大循环 城市 水环境代谢 给排水系统 地球环境时代
1 行将结束的近代
起始于16世纪的西欧时代，经过产业革命带来了人类大增殖的近代，而如今已因达到地球的容量限度而行将结束。支撑近代大发展的是近代科学技术，教育的发展带来了科学技术的普及。人们认识了自然现象和社会现象，并从中总结出规律，明确其因果关系，建立了学术体系，通过教育的普及，使近代的文明得以广泛传播。恰恰在这个时候，人们将人类活动的规模与地球的尺度进行对比，看到了近代文明在构成上的限度。地球环境制约的时代已经到来。
近代科学技术从总体上看比较单纯粗放，在高速、大量输送技术的支撑下，单样生产技术达到规模化和效率化，根据社会构成和消费经济的关系，按不同的目的进行空间的纵向分割，以发挥其机能与作用。近代生产活动的特征是以量(说穿了是金钱)来作为衡量成果的基准，以经济增长为主轴线，对各种价值都用单纯的量化(金钱化)指标来评价。因此，受过几年高等教育的人就能成为体系设计和运用的专家。近代历史上之所以能这样较单纯地进行社会分割，形成产业，建立教育体系，保持社会有效地发展，是因为地球上的环境和资源有富裕。然而，在世界人口膨胀到60亿的当今世纪，这种条件已不复存在。
我们要设法从这种困境中脱身，但面临的困难在于，所有可供使用的方法和对策都以近代科学技术为基础，而近代科学技术则是造成这种困境的原因。在这种情况下，必须对近代科学技术进行重组，通过对各种各样体系进行复合和融合，打破个别体系并列划分的界限，构筑综合化的新体系，寻求新的生活方式，以节省资源和空间的使用。对于这种新体系的评价，必须将近代体系的单纯量化指标变为能表征事物本质和创造价值的抽象指标。图1所示的城市、生产绿地、自然环境的特性和相互关系就表明了这种新体系的特征。为了人类的生存而保持良好的环境代谢，需要将城市、生产绿地、自然保护区这三个领域间以及各领域内的资源利用、循环和再利用结构进行重组，降低每一环节的熵增幅度，从而尽可能减少资源、空间和能量的消耗，降低环境负荷。
2 近代给排水系统的局限性
近代给水系统以"充足、低价地供给清洁的水"为目标。为了保证清洁水的集中供应，必须获得充足的清洁原水，但这难免受到流域水文大循环中径流量的制约，不可能无限制地扩大供水量，这就是近代给水系统的限度。另一方面，使用过的水均作为污水，通过排水系统排放到城市的下游。污水排放前通过生物化学处理可使生化可降解有机物(BOD成分)去除9 5%，这是罗马时代以来逐步形成的城市排水系统。氧气在空气中的浓度可达21%，但它是难溶气体，溶解在水中的浓度充其量为10 mg/L。当水中存在有机物时，溶解氧会迅速消耗，对好氧性水栖生物造成危害。考虑到溶解氧是水质污染的首要指标，在除浊的同时，要用生化需氧量(BOD)作为河流水质控制的指标，这一基础概念在StreeterPhelps氧垂曲线理论提出之后得到了广泛应用。与此相应，以BOD为主要指标的污水生化处理方式以Eckenfelder- O'Connor公式为理论基础，污水处理和环境管理在理论上相互关联，形成了近代排水系统质量管理的基础理论体系。但是，这种近代排水系统不能有效地控制悬浊物和BOD以外的水质指标(见图2)。因此，通常的污水生化处理法难以满足所有水处理的需要，而主要用于开放水域的放流处理，以避免造成下游河道溶解氧缺乏。
另一方面，对于筑坝蓄水的河道，由于河水滞留时间长，通常的污水生化处理和河流自净作用不能有效去除的磷和氮等营养盐，会导致藻类的增殖，结果造成原水中存在异臭味或毒性物质，需要采用深度给水处理。化肥的使用也常常导致富营养化危害，为此，欧美国家只要在主要河流的下游以及穿过农业区域的河流下游筑坝蓄水，一般都要对进水进行除磷脱氮处理。未来的时代将重视削减环境负荷，富营养化的控制对于区域水环境代谢体系将必不可少。
现代城市排出的废弃物，或者说代谢物中，以水的形式排出的量最大。近代的给水系统通过集中供水系统供给各种用途的水，每人每天的用水量高达200～400 L，均为可供饮用的优质水。为了保证供水水质，这样大量的原水通常需从水文大循环的上游位置取用。即便在最低限的水资源开发(水源林保护、筑坝蓄水)条件下，以日本的平均径流量为基准，一个人所需的水源集水面积为300～500 m2。这样收集起来的水进一步净化后供给城市，使用后水质发生变化，全部变为BOD 200 mg/L左右的污水排到城市下游 。因为直接排放将造成流域水环境的破坏，通常需要通过BOD去除率为95%的生物化学处理(所谓的高级污水处理)使水质达到BOD 10 mg/L的程度后再行排放。如果要求城市下游河道的水质保持BOD 3 mg/L这样的良好水平(日本河流水环境质量标准B类)，排出的水则需要2～3倍流量的清洁河水加以稀释。该流量所对应的集水面积也为饮用水所需集水面积的2～3倍，即每人900～1 000 m2(见图3) 。当今日本几乎没有哪个城市能保证人均水源地面积达到这个水平，许多城市常常缺水，饮用水供应都成问题。从上述水源地面积的角度来说，城市最初出现的水荒问题并不是水量不足 (缺水)，而是河流水质恶化带来的危害(如欧美一些大流域所发生的情况那样)。日本的河流一般来说流程短，污水排放口*近海域，因而上述问题不太明显。
弥补流域水资源不足的对策有两种：一是在上游大规模筑坝，雨季大量蓄水，旱季放流，使平常可利用水量接近流域水文大循环的平均径流量，即所谓"径流的时间平均化"；二是将近邻利用率低的河流进行流域变更，把水输送到缺水的流域，即所谓"径流的空间平均化 (流域变更和长距离调水)"。尝试这两种对策已是近代给排水系统的极限，而且后者将导致流域下游污染负荷的高度集中，必须同时采用比常规污水处理法，即生物化学处理法更高级的处理设施，强化以富营养化对策为主的下游水环境管理(见图4)。
按照近代给排水系统的这种构造，随着流域内需水量的增大，仅从上游取水已难以满足需要，因此取水点必须向下游推移以扩大集水面积。日本横滨的相模川就是典型的例子。然而下游不仅存在BOD污染，各种合成有机物引起的微污染问题也日趋严重。农药的使用也影响下游给水的水质。日本的农业多是水田，农药会直接流入水体。随着农业生产条件的改善引入集中用水灌溉系统后，问题变得更加严重。
近代给排水系统的水处理流程实际上是效仿地球水文大循环中，在生态学、地球化学作用下自然发生的水质变换过程，通过集中施加电力等能源，达到比自然过程快得多的水质变换速度。在给水处理方面的代表性技术是19世纪初期出现的慢滤系统(包括自然沉淀和慢速砂滤)，以及20世纪初出现的快滤系统(包括混凝、沉淀、快速砂滤、氯消毒)，至今仍广泛用于给水处理；在污水处理方面的代表性技术则是19世纪末期到20世纪上半叶建立的散水过滤法和活性污泥法等好氧性微生物处理系统，利用河流自净作用的原理，使生物化学反应集中化、高速化，达到去除BOD的目的。
然而，到20世纪后期，人类已掌握了大量合成自然界本来不存在的各种有机化合物的化工技术。在通常的时空规模下这些有机物很难通过自然生态系统进行无机化或无害化，而在环境中积蓄，被生物摄取后产生致癌和致突变作用，而且阈值低到10-12～10-9量级，定量分析也非常困难。通常的情况下各种污染成分并存，微量多成分的分析和影响评价也很困难，因此必须在传统水处理流程的基础上增加去除微量成分的处理环节。此外，近年来内分泌干扰物质，即所谓"环境荷尔蒙"的健康影响问题也引起关注，这些物质浓度极低，且毒性尚不明确。诸如此类影响人体健康的微量有机化合物在多数情况下自然净化速度极慢，只能通过活性炭吸附、离子交换、臭氧处理或纳滤等附加深度处理方法从废水或饮用水原水中去除，水处理系统因此变得复杂化，且消费大量的能量，这是人们不愿看到的情况(图2)。
在缺水情况严重的岛屿和日本西部的城市，目前也开始尝试通过淡水化从无限的海水中获取淡水资源。1950年初美国就考虑到20世纪末将面临的淡水资源不足的问题，内务部设立了盐水淡化局，开展了大规模的研究工作。现在广泛采用的多段闪蒸法就是当时研究推广的结果，逐渐成为淡水化主流的反渗透法则是佛罗里达大学Reid教授1953年提出的方法。与常规水处理相比，淡水化所需的能量消耗要高出10多倍，达到7～10 kW·h/m3。这样的高能量消耗在地球环境时代是很难推崇的。尤其是对于能源几乎全*进口的日本，推行淡水化相当于进口水资源，从安全保障的角度上也很难接受。沿岸取水要避开微量污染很不容易，城市排水接纳水域的负荷增加也成为问题，因此，除岛屿这样远离陆地的情况外，推行淡水化是不适宜的。城市应考虑推行污水处理水的再利用，以降低能量消耗，同时减轻下游的污染负荷。
3 质和量按用途分类的新型水环境代谢体系
迄今为止的城市给排水系统中，给水以"充足、低价地向市民供给清洁的水"为目的，排水则以"促进城市卫生和发展、保护公共水域"为目的，给水和排水系统分别建设，并列存在，而忽略了二者都是水文大循环中串连的环节，未将两个系统融为一体，共同嵌入自然体系之中。传统的给排水系统是建立在这样一个基础上，即人们在大自然的恩惠下生存，在人类小社会中自在生活，按照生活上的种种要求进行人类活动，而自然环境的容量能够满足这些活动的需要。但是，当人类活动的规模相对于自然已变得较大时，在满足生活要求的同时，也必须考虑尽量减轻对环境的影响，建立新型水环境代谢体系。未来的城市水环境代谢体系要在"水资源按用途分类并重复利用，维护最低的价格(最小的能量消耗)"的方针下设计"供给必须水量并满足必要水质"的水供给系统，将"用水和排水(水代谢)的城市要对水环境负直接责任"作为技术和经营的原则。用达到饮用水要求的优质水供应各种用途，最终又作为污水混合处理排放的粗放型城市给排水系统不能再发展了。达到上述目的至少需要半个世纪，但我们必须从现在起就着手于建立"将人们的需要与地球环境加以综合考虑"的新型城市水环境代谢体系。
我们必须认识到，人类虽在地球上动物总体重中占了25%，但也仅仅是动物的一种，可她在地球生态体系中不是简单意义上的一个成分，而是集中把持能源，具有极高资源消耗密度，构成特异生存空间的集团，是飘浮于多样性自然生态体系的海面上，必须与其它生物共存的集团。因此，不能将人类的物质代谢与其它生物群在自然生态体系中的代谢混为一谈，而必须考虑建立一个复合型环境代谢体系，使与自然界间的开放式代谢按环境负荷最小的方式与自然界耦合，并具有明确的、可控制的组织边界，在边界的内侧(城市)建立具有模拟生物体那样的构造，以最小的能量消耗来驱动最低限度的物质再利用回路。将电力等高质低熵能量的高密度消耗巧妙地置于再生系统内，严密控制与外部环境间的开放式物质代谢和热量代谢，形成类似于动物体那样的能耗和代谢空间。地球上多种多样的生物链中，不乏能量最有效利用和物质多次再生利用的范例，形成了循环型自然生态体系(见图1和图5)。
人体内的水分起着物质和热量输送的作用，经过20多次的循环再利用后才排出体外，总水分的5%左右必须从体外补充。体内的循环系统和各个部位以水为媒体进行的热量、物质传递和分离，都包含着生体膜的作用，并伴随着生物化学反应，其动力为高质量的生体能量。今天我们面向21世纪考虑向新型给排水系统的转换，利用有机合成膜进行精 密分离的技术已经展示了其前景。在城市水环境代谢工程领域，200年来人类与自然界间进行物质交换的生态学工程技术支撑了近代社会的发展，未来的社会将在此基础上进一步引入可称之为生体或生理学技术的膜分离技术，作为水重复利用和再生循环利用的核心水处理技术。20世纪初期的快滤和污水生化处理技术得到普及，广泛应用于近代给排水工程100年后，又出现了新的水质变换基本技术(见图2)。
我们仍处在学习新的用水方法的初期。近代产业的基本模式是从根据需要从大自然获取优质资源，用于各种目的，然后再将产生的废弃物进行处理，总之是以获取最大利益为出发点进行商品生产，对优质水资源更是随意使用。在上游获取资源，下游处置废物，两种技术各自存在，这是近代社会物质代谢过程的特点。新的水利用体系则是按照质量恢复的难易程度和对利用水质的要求衡量其价值，根据目的以及方式确定水的用途。对给水系统和排水系统，以及二者之间的循环再利用系统，要按能量消耗率最小，而且系统可*的原则进行设计。考虑各种方案和相关条件、资源和能源的消耗率、设计和运转管理要求等各种复杂因素，进行体系的综合化和优化，经过数十年的努力，终将研究出成熟的系统技术。
然而，上述将生产(生活)活动和资源两方面连环考虑进行综合规划的思路目前还仍停留在设想的阶段。虽说是进入了地球环境时代，但对人类文明还未进行具体的再设计。单单强调给排水系统的问题显然是不够的，水的利用牵涉到社会基础设施建设，未来的社会构造和投资方向不明确的话，长期投资建成新的给排水系统后也会面临难以承受的困难。但在现阶段，无论如何也应当明确"质"的利用是水利用的本质，在这个基础上着手新型给排水系统的研究和规划。笔者在20年前就提出了城市水环境代谢体系构造和容量的问题［5］，其基本论点到现在也是实用的。
4 新型城市或地区水环境代谢体系的构想
保障人们健康安全的水(饮用水)通常占总用水量的很小一部分，仅按实际需要量从水文大循环的上游经严密管理的水源保护区取水，经适当处理后，由饮用水专用管道供水。其它大量的非饮用水则在*近下游用水点的河流中取水，该处流域面积较大，可供取用的流量也相应较大。视需要可适量加入经深度处理后的再生回用水，通过目前使用的一般给水系统供水。饮用原水因为是从水质良好的上游取水，所以并不需要非常复杂的水处理。在饮用水专用管道建成之前，则可在现有配水管网末端用水点前，将10%左右的水经纳滤处理后由小管径的饮用水管道供给饮用水。纳滤可利用管网压力进行，然后通过小型水泵供水。其余90%的水与纳滤浓缩水混合，浓度虽会提高1.1倍，但并不会对饮用以外的用水产生不良影响。末端的饮用水专用管道与上游的管道逐步连接后，就形成所谓的"二元供水系统"。旱季缺水时，通过向非饮用系统中适当增大再生回用水的比例即可保证供水。曾几何时，有人设想不用改变现有的城市水利用体系，而通过海水淡化来补充日益增加的城市用水量。这种方法大幅度增加能量消耗，完全与地球环境时代的理念相违背。同时，就目前的技术，通过海水淡化得到一定量的淡水就要排出等量的浓缩液。
基于这种思路，对于人类活动集中、人口密度高的地区，设立并列的二元输水系统，并强化闭路循环，对环境保护区(自然体系)和环境控制区(城市体系)进行明确划分，建立人类活动和自然环境保持协调关系的水环境代谢空间。在生态系统的链接中，必须明确城市应负的责任，从而建立如图5所示的城市水环境体系。这种水环境体系的目标在于：①将水环境尽可能明确地划分为应保护和要利用的两个区域，并明确两个水环境区的结合条件，维持水环境保护区的良好自然条件；②环境控制(水处理等)仅在两个区域的边界处和城市区域内进行；③充分认识到城市用水的本质是"水质"的合理利用，尽可能按质进行多次重复使用，将水的再利用工程中的附加能量消耗降到最低限度；④水环境区域划分要有局限，以防止水环境代谢的无限度广域化，城市要在自身可控制的限度内建立水环境代谢体系；⑤环境控制区( 城市)内的人类活动不能越过环境区域界限而波及环境保护区。环境空间的局限化和降低能量消费是新型水环境体系的特点，在此基础上保持和恢复自然水环境的本来面目，是面向21 世纪的宏伟理想。要实现这个理想，需要我们以科学的态度，破除传统观念，站到比专业技术人员更高的位置来重新思考问题。
参考文献
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