汤鸿霄院士对21世纪水资源问题的思考

水资源问题将成为我国21世纪国民经济发展中仅次于人口的第二大困扰难题,也是大众十分关注的话题。完善解决这一问题已成为对我国各领域科技工作者的挑战和战略性任务。水资源问题可以通俗地归纳为:水多了(洪涝灾害)、水少了(短缺和旱灾),水脏了(水体污染)。这三种现象在我国不同地区不同时期都有极端严重的表现,前两种是水量问题,后一种是水质问题,它们彼此相关,互为因果。对它们的战略性思考。

基于专家PID控制的云水含量传感器设计

本文设计了一种基于热线法的便携式微型云水含量传感器。该传感器探头采用环形加热片和测温铂电阻的新结构,保证了加热的均匀性和测温的准确性。通过理论公式推导和流体仿真,传感器设计的可行性得到了进一步验证,并得出云水含量与加热片加热功率之间的函数关系。采用32位STM32F103C8T6芯片为核心,其性能保证了传感器系统的稳定性。通过专家PID控制算法实时控制传感器迎风面温度。仿真结果表明:专家PID系统的响应速度更快,适应性更强。为进行实验测试,搭建了风洞实验平台。通过实验测量,当测试云水含量值为0.5 g/m^(3)时,加热片加热功率为1.4 W,计算出实际值为0.58 g/m^(3),满足设计要求。

聚合氯化铝与传统混凝剂的凝聚-絮凝行为差异

本文综合阐述无机高分子絮凝剂与传统混凝剂在化学特征和凝聚-絮凝行为机理上的差异。PAC的主要成分聚十三铝在预制条件下才能大量生成,它们对水解反应有一定的稳定性,直接吸附在颗粒物表面,发挥强烈的电中和及粘结架桥作用,其流动电流、(?)电位、絮凝指数及凝聚-絮凝区域图等,均与传统混凝剂有很大不同,其计算模式应根据表面络合及表面沉淀原理建立。

羟基聚合氯化铝的絮凝形态学

羟基聚合物的形态转化是无机高分子絮凝剂的核心问题．其形态学应包括研制、生产和应用三方面内容．铝的羟基聚合物形态主要有六员环连续模式和聚十三铝聚集模式两类论点．形态控制参数应以水解度和碱化度并用．Ｆｅｒｒｏｎ逐时络合比色法可作为形态分类常规测定方法．聚十三铝的生成条件是提高聚合铝絮凝效能的重要研究方向．它具有相对稳定性，但在自发水解中很难生成．羟基聚合物与颗粒物的相互作用机理特征介于传统混凝剂和有机高分子絮凝剂之间．

无机高分子絮凝剂的基础研究

无机高分子絮凝剂(IPF)是六十年代以来在传统的铝盐、铁盐混凝剂基础上发展起来的一类新型水处理药剂。它主要可分为五种,即:阳离子型的聚合氯化铝(PAC)或称碱式氯化铝(BAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、以及阴离子型的聚合硅酸或称活化硅酸(AS)。此外,尚有若干复合而成的品种例如铁铝复合剂等也在发展中。由于这类药剂具有高效、适应性强、无毒。

无机高分子复合絮凝剂的研制趋向

复合型无机高分子絮凝剂的研制在我国成为一种发展趋势，对其需要有科学的认识。以聚硅酸加强铝、铁聚合物的粘结聚集能力时，要同时考虑其电中和能力的减弱，达到净增絮凝效果。实验表明，聚合硅酸铁、聚合硅酸铝都符合这一规律，它们大多是以卷扫絮凝方式发挥作用。

微界面水质过程的理论与模式应用

水体颗粒物群体与水溶液构成微界面体系，共多种表面反应过程决定着天然水的水质，并且为水处理工艺所利用来净化水质。西方综述表面配位理论与模式的进展。主要简要介绍环境消化重点实验室近年来在此领域进行的部分研究工作，藉以反映这一领域中可广泛涉及的环境水质学问题。

无机高分子絮凝剂的几点新认识

无机高分子絮凝剂的研究，生产和应用已成为一门迅速发展的科学与技术。我国目前需要深入研究其形态特征、水处理作用原理和生产工艺，发展现代工业化、规范化生产，提高产品质量和稳定性。作者在文中综述了近年来国内外在基础原理方面的若干研究进展和基本认识。

环境纳米污染物与微界面水质过程

提出了环境纳米污染物的分类概念 .环境中对生态和人体有危害的污染物大多处于纳米级尺度 ,并因此而具有许多与污染行为有关的特征 .它们在微界面上的强烈吸附及各种反应就是突出的表现 .文中讨论了它们特殊的共同特征和环境微界面上的行为 ,举出其形态分布、光化学降解、生物膜作用、污染控制技术等方面的例子加以阐述 .纳米污染物界面形貌的观测是近代仪器的重要发展 .纳米污染物与微界面的相互作用构成它们环境污染效应的核心机理 。

环境科学中的化学问题环境水质学中的几个化学前沿问题

本文讨论环境化学学科的范畴、组成及特色。介绍环境水质科学技术中与微界面水质过程有关的几个前沿热点 ,诸如水体颗粒物、有毒化学品、悬浮沉积物、无机高分子絮凝剂等的发展概况及核心内容。

天然水环境中的胶体和界面化学

1、前言海洋、湖沼、江河及地下水等天然水体属于地球上的水圈,它们构成人类和生物界的水环境体系。水体与大气、土壤、底部沉积物以及水生物接触,有着广大的宏观界面。同时,水体中含有泥沙、粘土、金属水合氧化物、腐植质、水藻、细菌等各类悬浮和胶态分散微粒,拥有更为广阔的微观界面。这些相间界面对水体中许多自然过程和人为污染过程起着控制作用,因而对人和生物的水环境质量发挥着巨大影响。正因如此,胶体和界面化学在环境水化学中占有十分重要的地位。

水质转化的现代科学与技术——兼谈环境水化学实验室的科研方向

本文综述了当前环境水化学的发展趋势及其中若干部分的研究动态与方向,例如:化学形态分布、酸化与风化、表面络合、沉积物质量评价、生态毒理、水陆交错带、水处理中的絮凝、膜分离、化学氧化、生物氧化和水质模式等。阐述了作者的若干观点及对环境水化学实验室近期研究方向的一些看法。

环境分子科学与环境纳米技术

传统的分子科学和新兴的纳米技术近年来广泛地渗入和覆盖了环境科学与技术,对环境污染现象的微观过程与机理研究注入了新的活力,进一步加深对环境污染从本质上的认识,为环境保护开展更高效的技术工艺开辟了新的途径.论文综合评述了环境分子科学与环境纳米技术的发展概况,并对我国该领域的研究提出一些认识和讨论意见.

火箭下投式探空温度传感器设计

针对传统探空仪飞行高度难以突破至30~80 km的问题,设计了一种用于探测30~80 km高空大气环境的火箭下投式探空仪,包括一种以热电偶组成阵列的探空温度传感器,可降低高空太阳辐射引起的温度测量误差。首先,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对不同尺寸的热电偶温度探头开展辐射误差数值求解研究。其次,利用CFD方法计算出表面涂覆了不同太阳辐射吸收率材料的热电偶探头的辐射误差,通过各个探头之间的辐射误差比值推算出环境温度。再次,利用支持向量机(support vector machine,SVM)算法对太阳辐射误差数值求解结果进行数据融合处理。最后,搭建低气压风洞、太阳模拟器实验平台,开展实验验证研究。实验结果表明,火箭下投式探空仪搭载的温度传感器的测量误差平均值为0.107℃,误差均方根为0.22℃。

治理环境污染既要科学更要务实

随着我国改革开放的不断深入和国民经济突飞猛进发展，环境问题显得日益突出。我国的经济和生产必然要走全球化的道路，实际已成为世界工厂，随着国际上能源和资源的消费向我国转移，环境污染将会愈演愈烈。资源环境问题不但已成为我国可持续发展的重要制约因素，而且已经成为国际舆论关注和外交及商贸谈判的焦点。在环境问题中，资源和生态破坏具有长期的影响，环境污染则更直接而现实，其中水体污染和饮用水安全更是广大群众当前关切的热点。近段时间来，水污染突发事件屡屡发生，媒体众说纷纭；国务院把进一步解决环境问题列入了优先议程，国家环保总局也宣称环境恶化的趋势并没有得到遏制。环境污染达到如此积重难返的程度，其原因和症结何在，特别是面对现状有效解决的途径何在，是需要认真思考和讨论的问题。

无机高分子絮凝剂的研究、生产与应用

一我国无机高分子絮凝剂的发展概况城市用水和工业废水处理工艺中,混凝过程(混和、凝聚、絮凝)是应用最普遍的关键环节之一,它决定着后续流程的运行工况、最终出水质量和成本费用,因而成为环境工程中重要的科技研究开发领域。无机高分子絮凝剂(Inorganic polymer flocculants,IPF)是一类新型的水处理药剂。

对21世纪水资源问题的思考

水资源问题可以通俗地归纳为:水多了(洪涝灾害)、水少了(短缺和旱灾)、水脏了(水体污染)。前两种是水量问题,后一种是水质问题,它们彼此相关、互为因果。对它们的战略性思考,我用“借、节、洁”三个谐音字来加以简要表述。 借水:人类所有生活和生产用水都取自自然界,经过社会循环后又排放到自然界。人们应该有一个基本概念,就是这水是向自然界借用的。

强化混凝与优化混凝:必要性、研究进展和发展方向

混凝是一个恒久的话题,一个引人入胜的课题,一个亟待解决的难题.水质的急剧恶化与科学技术的日趋发展,对混凝研究提出了严峻的挑战,而同时也给研究以一定的发展机遇.在简略地回顾混凝研究历史的基础上,对水体颗粒物、无机高分子絮凝剂、混凝作用机理以及混凝工艺研究的进展进行了概括性介绍.重点论述了强化混凝/优化混凝的必要性与目标.并进一步对若干主要研究进展与发展方向加以评述.

院士寄语

人类社会生产水平的迅速发展与生活需求的不断提高，促成对自然资源无休止索取和废弃物大量排放，从而造成全球性的资源激烈竞争、环境质量降低和污染冲击加剧等巨大现实矛盾。我国经济的高速发展和污染治理滞后，污染事件连连发生，突现出环境问题积重难返的内忧。世界工厂生产向我国集中，国际环境公约和出口商品污染物标准的外交纠葛，又构成我国环境问题全球化的外患。当前党中央提出科学发展观及构建和谐社会的指导思想，政府入力加强环境治理的投入和污染控制政策的力度，说明我国环境问题的逐步解决已经到了一个新的转折点．

原子力显微镜在环境样品研究与表征中的应用与展望

简要阐述了原子力显微镜仪器操作原理及最新成像技术发展情况;结合作者近期的研究工作,从环境微生物界面观察与表征、腐殖酸在微界面上的聚集行为观测、无机高分子絮凝剂的界面形貌及行为观察以及膜材料表面结构观测与表征等4个方面对原子力显微镜在环境领域内的应用情况作了概括介绍.最后,对原子力显微镜在环境微界面研究与表征中的应用前景进行了展望.