前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的土壤檢測論文主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
中科院論文顯示:全國多地存在大量砷渣廢棄 個舊農(nóng)作物砷超標過百倍
個舊因錫礦開發(fā)而聞名于國內(nèi)外,享有“錫都”美譽。然而,中科院的公開論文資料顯示,截至2008年,我國至少有116.7萬噸砷被遺留在環(huán)境中,這就相當于百萬噸的砒霜被散落在曠野中。為了阻擋砷渣對農(nóng)田的污染,農(nóng)民們在砷渣周圍砌起“土壩”。但是,砷還是通過雨水滲入土壤。據(jù)檢測,個舊有些礦段附近,農(nóng)作物含砷量已超標100多倍。
大批采礦者搶挖錫礦,砷作為錫的伴生礦,也被大量生產(chǎn)出來 新華社
毒禍 “錫都”的噩夢
阿月是一位就讀于中央民族大學的少數(shù)民族姑娘,來自云南省紅河州個舊市某村,剛上大一的她是村里第一個大學生。談及家鄉(xiāng),阿月顯得情緒復雜。
云南個舊被稱作“錫都”,占地1587平方公里,人口45.33萬,錫的保有儲量為90多萬噸,占全國錫儲量的三分之一,全球錫儲量的六分之一。在這里,所有的人都與錫緊密相關。阿月的爺爺曾在錫礦工作30多年,阿月的爸爸是當?shù)匦∮忻麣獾腻a藝工匠,阿月的哥哥在做錫工藝品進出口生意,阿月?lián)崦惆樗?8年的小錫鐲,它已經(jīng)緊緊卡在阿月瘦削的手腕上。隨處可挖的錫礦讓附近村民迅速富裕起來。
但與錫相生相伴的,是砷,其化合物是砒霜的主要成分。根據(jù)中科院地理科學與資源研究所環(huán)境修復研究中心的公開論文資料顯示,在我國,砷作為錫的伴生礦,由于利用價值不高,70%以上都成了被廢棄的尾礦。截至2008年,我國至少有116.7萬噸的砷被遺留在環(huán)境中,這就相當于百萬噸的砒霜被散落在曠野中,任雨水沖刷,注入河流,滲進土壤……于是,這片因錫而富裕的土地也在因砷而痛苦。
阿月的爺爺死于砷中毒引發(fā)的肺癌。阿月的三個伯伯也是老礦工,因同樣的病癥已先后去世,阿月的爸爸后來離開了錫礦,可是已經(jīng)染上嚴重的砷中毒,連劈柴的力氣都沒有……阿月的家鄉(xiāng)被稱為“癌癥村”。這里的癌癥發(fā)病率一度高達2%,接近全國平均水平的100倍,平均壽命不足50歲。
兇手 砷超標一百多倍
記者通過多方搜集,找到了權威機構中科院地理科學與資源研究所環(huán)境修復研究中心的多篇學術論文,這些論文尚未在社會上公開披露。論文資料顯示,廣東連南、廣西南丹、湖南常寧、湖南常德、湖南郴州等地也存在著大量廢棄砷渣,導致礦區(qū)周圍農(nóng)作物含砷量超過國家標準幾百倍的情況。
國土資源部曾公開表示,中國每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染,直接經(jīng)濟損失超過200億元。而這些糧食足以每年多養(yǎng)活4000多萬人。同樣,如果這些糧食流入市場,后果將不堪設想。
曾對礦業(yè)市場做過多年深度調(diào)研的中國社會科學院工業(yè)經(jīng)濟研究所研究員羅仲偉認為,自上世紀80年代中期以來,國內(nèi)實行的是“大礦大開,小礦放開,有水快流”的政策?!捌浣Y果就是地方政府擁有中小礦產(chǎn)資源開發(fā)的審批權,‘一哄而上’全民辦礦的局面就此形成?!绷_仲偉認為。
據(jù)了解,在我國已探明的礦產(chǎn)儲量中,共生伴生礦床的比重占80%以上,可是,只有2%的礦山綜合利用率在70%以上,75%的礦產(chǎn)綜合利用率不到2.5%,也就是說,我國絕大多數(shù)礦山都只是為了開發(fā)極少數(shù)礦石,將更多的礦產(chǎn)資源破壞和廢棄了。在云南個舊,冶煉廠、電鍍廠非常密集,礦石在這里經(jīng)過加工就可以身價倍增,同時,大量的礦渣被生產(chǎn)出來,廢棄在礦山和礦廠附近。
在個舊老廠礦田竹葉山礦段,十幾萬噸砷渣已經(jīng)裸露堆放在曠野里幾十年,為了阻擋砷渣對農(nóng)田的污染,農(nóng)民們在砷渣周圍堆砌了“土壩”,但是,砷還是通過雨水進入了地下水系統(tǒng),據(jù)檢測,該礦段附近的農(nóng)作物含砷量超標100多倍。
救贖 修復之路還很長
[1]
在湖南省郴州市蘇仙區(qū)鄧家塘鄉(xiāng),綠油油的草長滿了整個農(nóng)田,乍看之下還以為是青色的水稻。在這塊已經(jīng)被重金屬嚴重污染、無法農(nóng)耕的土地上,被稱作“土壤清潔工”的蜈蚣草卻生長得郁郁蔥蔥。
中科院地理科學與資源研究所環(huán)境修復研究中心主任陳同斌介紹說,蜈蚣草吸收土壤中砷的能力相當于普通植物的20萬倍,通過蜈蚣草的吸附、收割,三至五年內(nèi),這片土地就可以“恢復健康”,在郴州已經(jīng)有修復完工的土地恢復了耕作。
現(xiàn)在,蜈蚣草已經(jīng)在湖南郴州、云南個舊、廣西環(huán)江扎下了根,尤其是在廣西環(huán)江,蜈蚣草種植面積已經(jīng)達到了2000畝,成為世界上面積最大的砷污染農(nóng)田修復項目。
陳同斌介紹說,植物修復法更接近自然生態(tài),從經(jīng)濟投入、修復周期和避免二次污染等多方面考慮都是目前的最佳選擇。但是,植物修復法的進行卻并不順利,以云南個舊為例,目前治理修復面積還不到100畝,而污染面積卻在20萬畝以上。
■專家說法
“管住了開礦,就管住了重金屬污染”
“礦產(chǎn)不合理開采是導致土壤重金屬污染的最重要的原因,管住了開礦,就管住了土壤重金屬污染的最大問題?!绷_仲偉認為,由于中央和地方各級政府對資源的關注點不同,利益取舍不同,“上有政策、下有對策”的情況時有發(fā)生,甚至在法律法規(guī)的執(zhí)行上都會有偏差和扭曲。應該取消地方政府的礦業(yè)審批權,明令禁止地方政府參股礦業(yè)企業(yè),建立礦業(yè)開采的利益協(xié)調(diào)機制。另外,在礦業(yè)監(jiān)督上,應該成立專門的政府主管部門對礦業(yè)實行監(jiān)督迫在眉睫。
在前不久公布的2010年全國環(huán)保專項行動成果中,截至9月30日,共排金屬排放企業(yè)11510家,取締關閉584家,在14個省(區(qū)、市)確定了148個重金屬重點監(jiān)管區(qū)域,19個省(區(qū)、市)確定了1149家重點監(jiān)管企業(yè),其整治力度和監(jiān)管效應都是前所未有的。
2011年,由環(huán)保部牽頭的《重金屬污染綜合防治規(guī)劃(2010—2015年)》編制工作也已基本完成,公布時間指日可待。由國家設立的“重金屬污染防治專項資金”也已經(jīng)籌集完畢,增加財政投入將為“無力的救贖”直接輸血。
關鍵詞:水分脅迫;嵌入式;傳感器技術;環(huán)境因子
1 概述
隨著傳感器檢測技術、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g的不斷發(fā)展,用于農(nóng)田信息采集的技術與設備也日趨完善,同時由于各種原因導致的水資源短缺問題不斷加劇,利用植物生長過程中的缺水信息來指導實施精準灌溉,已經(jīng)成為了精準農(nóng)業(yè)發(fā)展中的一項重要內(nèi)容。
1981年,Idso等人通過研究影響植物冠層溫度變化的主要環(huán)境因子空氣濕度,提出了植物水分脅迫指數(shù)[1](Crop Water Stress Index,簡稱CWSI),定義如下:
目前,基于植物冠層溫度來測定植物生長過程中的水分狀況的研究在國內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的研究,并有了實際的應用[2]。
針對水資源的日益短缺,實現(xiàn)植物生長過程中的精準灌溉越來越重要。本文提出一種便攜式植物生長水分脅迫檢測儀,采用嵌入式微處理器(STM32)和嵌入式操作系統(tǒng)(μC/OS-II)構建的軟硬件平臺,如圖1所示。按照人機交互的需要,系統(tǒng)配置4.3寸觸摸屏,并在GUI-Builder等開發(fā)軟件的支持下,設計人機交互界面(GUI)管理程序;同時根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?,配置短距離無線模塊接口、RS-485通信接口、SD卡接口,制定數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議并開發(fā)相應的驅動程序等。
2 系統(tǒng)硬件設計
本系統(tǒng)的硬件設計實現(xiàn)便攜式植物生長水分脅迫檢測儀的設計,主要包含ARM處理器模塊、多種傳感器、觸摸顯示模塊、無線通信模塊、SD卡數(shù)據(jù)存儲模塊以及電源模塊等,其硬件設計原理圖如圖2所示:
針對系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能,以ARM微處理器STM32為核心,搭配多種傳感器,以此測量影響植物生長過程中水分狀況變化的多個參數(shù),其中植物葉層溫濕度通過8路模擬開關連接,采用I2C通信方式測量;冠層溫度采用SPI通信方式測量;植物生長環(huán)境土壤溫度、土壤水分,由于輸出的是模擬電壓信號,直接與STM32處理器的12位A/D轉換器相連完成數(shù)據(jù)的采集。
2.1 處理器模塊
本便攜式水分脅迫檢測儀的處理器模塊采用嵌入式ARM STM32處理器:STM32F103VET6,STM32系列處理器采用高性能的Cortex-M3內(nèi)核作為處理機制,工作頻率最高可達72 MHz,具有豐富的增強I/O 端口和外設[3]。
2.2 傳感器模塊
傳感器模塊包括植物冠層溫度傳感器、大氣環(huán)境溫濕度傳感器、光照度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器等,用于采集植物生長過程中的微環(huán)境參數(shù)。
2.3 無線通信ZigBee模塊
本便攜式水分脅迫檢測儀的無線通信ZigBee模塊采用ZigBee新一代無線射頻芯片CC2530,CC2530通過串口與STM32處理器進行數(shù)據(jù)傳輸,具有功耗低、信號強度大、價格較低等特點[4]。
3 系統(tǒng)軟件設計
便攜式植物生長水分脅迫檢測儀包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分,兩者缺一不可,軟件系統(tǒng)建立在硬件系統(tǒng)基礎之上,兩者結合在一起,共同完成相應的功能。本設計中的軟件系統(tǒng)根據(jù)硬件系統(tǒng)的配置采用模塊化的設計思想,整個軟件系統(tǒng)主要包括底層驅動的設計、嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-II、嵌入式圖形系統(tǒng)μC/GUI以及應用程序的設計。
4 結束語
本文便攜式植物生長水分脅迫檢測儀的設計,通過分析國內(nèi)外植物生長缺水信息檢測技術的研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀,仔細分析了基于冠層溫度的植物生長缺水信息檢測技術,設計并開發(fā)了便攜式植物生長水分脅迫檢測儀。論文在查閱關于植物生長缺水信息檢測技術相關資料的基礎上,明確本系統(tǒng)的基本設計功能,首先確定了植物生長缺水信息檢測系統(tǒng)的整體設計方案,為后續(xù)工作的開展提供技術基礎支持。通過多種植物生長缺水信息檢測技術的比較分析,選擇以冠層溫度為主,以大氣溫濕度、土壤溫度、土壤含水量等影響植物生長水分虧缺的環(huán)境因素為輔,共同完成植物生長水分狀況的檢測。
參考文獻
[1]肖冠云,于海業(yè),李國臣.基于葉氣溫差的溫室作物水分脅迫指數(shù)的試驗研究[J].西北農(nóng)業(yè)學報,2006,15(6):100-103.
[2]曹元軍,王新忠.基于作物冠層溫度變化的無線傳感器網(wǎng)絡灌溉系統(tǒng)的研究[J].r機化研究,2010,9:126-129.
英文名稱:Jiangsu Journal of Agricultural Sciences
主管單位:江蘇省農(nóng)業(yè)科學院
主辦單位:江蘇省農(nóng)業(yè)科學院
出版周期:雙月刊
出版地址:江蘇省南京市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1000-4440
國內(nèi)刊號:32-1213/S
郵發(fā)代號:28-113
發(fā)行范圍:國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間:1985
期刊收錄:
中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1996)
期刊榮譽:
中科雙效期刊
Caj-cd規(guī)范獲獎期刊
聯(lián)系方式
期刊簡介
近些年,我省許多市縣和國營農(nóng)場系統(tǒng)都結合大面積高產(chǎn)攻關及自身生產(chǎn)特點,總結出許多以合理輪作為基礎、翻松耙壓結合的耕翻作業(yè)標準,使小麥優(yōu)質(zhì),高產(chǎn)、高效栽培技術得以順利實施。要依據(jù)土壤水分狀況及茬口條件及時調(diào)整當年不同村屯、不同地塊的作業(yè)措施及標準??陕鋵崬椋?/p>
作業(yè)地塊作業(yè)措施作業(yè)時間作業(yè)標準作業(yè)驗收
針對我省大多地區(qū)底墑不足、小麥易遭春旱等特點,耕翻整地作業(yè)中應特別強調(diào)“及早作業(yè)”、“連續(xù)作業(yè)”和“伏秋作業(yè)”,一次達到播種狀態(tài)越冬。有條件的地方為保證施肥效果和底墑充足,應強調(diào)結合耕翻整地進行秋深施肥和深秋澆封凍水。
2、品種及種子標準化
目前生產(chǎn)上推廣的品種很多,在性狀及措施要求上各具特點。應在充分了解品種特點(生育特點、分蕖特點、需肥特點、群體特點、灌漿特點、抗逆特點)基礎上選擇1~2個主裁品種及2~3個搭配品種。栽培面積較大的地區(qū)決不可種植單一品種,應以品種多樣化增強小麥的抗災抗逆能力,達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、豐產(chǎn)豐收。具體選用品種及確定各品種的種植比例時應根據(jù)加工用途、當?shù)卦耘喾绞郊霸耘鄺l件、產(chǎn)量水平、土壤條件及氣候條件、收獲方式及力量而定。核心試驗區(qū)、高產(chǎn)攻關田、生產(chǎn)條件較好及生產(chǎn)水平較高的地區(qū)應選擇光合效率及產(chǎn)量潛力更高和更加抗倒、抗病、更耐高肥水的中矮稈品種,并依據(jù)品種制定相應的栽培耕作措施及標準,其它土,種植密度,施肥量,鎮(zhèn)壓及田間管理等措施和環(huán)節(jié)標準也需做相應正確調(diào)整。總之,措施應圍繞品種、自然生態(tài)條件和生產(chǎn)條件而定,或根據(jù)當?shù)貤l件選擇適宜品種,充分發(fā)揮品種的增產(chǎn)潛力。
種子標準化的含義主要指用于播種的種子質(zhì)量要高,如種子純度、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、種子千粒重、病蟲害、貯存年限生產(chǎn)上連續(xù)利用年限等。連續(xù)種植多年、不符合種子標準的種子堅決更換。攻關田、核心區(qū)所用種子級別要高于一般大田生產(chǎn),應盡量采用級別高的種子,發(fā)揮良種在生產(chǎn)中的增產(chǎn)優(yōu)勢。
各類生產(chǎn)用種子在播種前必須進行種子檢驗以確定能否用于播種和計算量等。種子要全部進行篩選及藥劑或種衣劑拌種,確保種子合格,做到苗全、苗齊、苗勻,苗壯。
3、作業(yè)機械標準化
小麥栽培的標準化多是通過機械去實施。因此,用于小麥生產(chǎn)的機械必須符合設計標準及農(nóng)藝要求,建立嚴格的農(nóng)機具檢測、維修及農(nóng)機人員上崗培訓制度,機具應始終處于正常的技術狀態(tài),不符合農(nóng)藝要求的機具不能用于田間作業(yè),農(nóng)機操作人員必須按作業(yè)要求及標準去調(diào)試和操作農(nóng)機具。超期服役,且經(jīng)維修后仍不能保證農(nóng)藝要求的機具應淘汰更新。操作人員應懂農(nóng)藝,要經(jīng)培訓考核合格后才可上崗。各地要因地制宜地統(tǒng)一機械標準,統(tǒng)一檢修檢測,統(tǒng)一調(diào)試,統(tǒng)一田間作業(yè)操作規(guī)程,統(tǒng)一驗收,以嚴格的監(jiān)督機制和獎懲手段保證作業(yè)質(zhì)量不斷提高。
4、播種質(zhì)量標準化
播種質(zhì)量標準化主要取決于耕翻整地質(zhì)量、種子質(zhì)量、播種機農(nóng)藝狀態(tài)及操作人員技術水平。在保證耕翻整她質(zhì)量、種子質(zhì)量和播種機農(nóng)藝狀態(tài)前提下,各地應注意播期、播種量、播深和播法的掌握。
小麥雖耐寒,但也不是播種越早越好,要描在腰窩上。播種過早也會造成粉籽缺苗,或因短日春化效應導致穗小粒少,播種過晚,由于溫高日長,根系發(fā)育不好,生育期縮短,產(chǎn)量降低。
播量大小也因品種特性、種子千粒重大小、肥水條件、栽培方式及栽培水平的差異而不同。生產(chǎn)中,無論播種量多少?;久缍嗌?,關鍵是收獲穗數(shù),生產(chǎn)條件越好(肥水充足)、品種分經(jīng)成穗率越高:管理水平越優(yōu)越,播種量就應越少。要充分發(fā)揮品種的分蘗、大穗、多粒、大粒的自身調(diào)節(jié)能力以達群體增產(chǎn)效應。我省各地應在提高保苗率和提高栽培管理水平基礎上,逐步降低播量。進行播種量和播肥量調(diào)試時,要特別注意單口流量的一致,堅決防止大播量大密度的不科學做法。
播法上不要追求花樣,要考慮播種管理方便,植株在田間分布盡量均勻,既可抑制雜草,又能通風透光,播法應與雜草控制結合考慮。
5、土壤與施肥標準化
高產(chǎn)小麥首先應建立高產(chǎn)土壤。高產(chǎn)土壤應在基礎養(yǎng)分,養(yǎng)分比例及有效性、土壤結構、土壤通透性及保水保肥性,土壤耕性及上壤緊實度等方面為小麥生長發(fā)育提供良好,穩(wěn)定、持續(xù)的土壤條件,這是小麥高產(chǎn)的基礎。在我省旱作春麥區(qū),土壤條件更為重要。必須建立合理輪作、用養(yǎng)結合,有利地力恢復的耕作栽培體系,防止土壤進一步退化及污染。
施肥要結合當?shù)厣a(chǎn)特點、土壤特點及品種特點制定出行之有效的施肥標準,如按土壤分析結果和品種制定施肥總量、肥料種類和比例,施肥時期及施肥方法。強調(diào)秋深施肥及其時間和標準的掌握,有條件的應改一次春施為秋、春兩次施肥或多次施肥高產(chǎn)攻關田在保證一定施肥量前提下,要加強前茬有棚巴的施用和土壤基礎肥力的恢復與提高,改進施肥方法,擴大化肥增效劑或化吧助劑的應用面積,以提高化肥利用率,防止盲目加大肥量。有條件的高產(chǎn)攻關田應施用一定的鋼巴及。其它防止葉片和根系早衰、增加千粒重的微肥和化學制劑。應用控釋尿素可提高小麥蛋白質(zhì)含量。
6、麥田管理與收獲標準化
小麥高產(chǎn)是各個環(huán)節(jié)標準作業(yè)綜合作用的結果,麥田管理也起著重要作用。我省麥田管理主要包括壓青苗、病蟲害防治與防除、追肥灌水等幾個環(huán)節(jié)。
壓青苗2—3遍后,可明顯增加抗倒伏能力,以抗旱提墑為目的的鎮(zhèn)壓在三葉期進行,以防倒伏為目的的鎮(zhèn)壓可在分蕖期進行。如地硬,苗弱、土壤水分較多或灌溉栽培時則可不鎮(zhèn)壓,節(jié)間伸長后也決不可再鎮(zhèn)壓。鎮(zhèn)壓時應嚴格按田間作業(yè)操作規(guī)程進行。
我省小麥多為小行距密植,除草主要以化學藥劑為主,應選用殺草譜廣,殘留少、對后物影響小的除草劑。除草劑可相互配合施用以增強殺草效果。應用除草劑時一定要嚴格按覿程去辦,防止出現(xiàn)藥害。
病蟲防治應堅持預防為主,以治早、治小、治了為目標。種子拌藥時一定要用拌種器,并嚴格掌握拌種時間和轉擻。不應長期使用同一種化學藥劑,以免產(chǎn)生抗藥性。影響殺蟲病效果。
灌溉是早作小麥栽培中必要時采取的一種管理措施,普通灌溉時要注意灌水方式,灌水時間,既要達到防旱目的,又要節(jié)水,防止對土壤的破壞和發(fā)生地表徑流。施肥量要相應增加,施肥方法要隨之改變?;井€數(shù)要減少,播種置要降低,行距可適當加寬;同時鎮(zhèn)壓、防病、除草、后期追肥等措施也要跟上。
葉面噴肥是近年提倡的一項行之有效的增產(chǎn)措施,對于防止后期脫肥、葉片早衰、延緩根系死亡、增加粒重、改善籽粒品質(zhì)均有明顯效果。可結合噴藥防病防蟲和噴施生長調(diào)節(jié)劑一并進行,但要防止追施氮肥過多和施用過晚。
收獲是豐產(chǎn)豐收的保證,應嚴格依品種熟期、地塊來確定收獲時間、收獲順序和收獲方式。收獲機械應嚴格檢修檢測,不符合技術狀態(tài)的嚴格禁止收獲作業(yè)。
小麥栽培標準化關鍵是提高廣大農(nóng)民和基層干部與技術人員的認識,增加資金和物質(zhì)投人以保證技術標準的落實與實施。
你會選哪種?
對于有消費能力,又注重提升生活質(zhì)量的人來說,第二種是最??紤]的答案。為什么呢?“有機食品沒農(nóng)藥,吃著放心些!”“我都是專門買給孩子吃的,營養(yǎng)價值高一些吧?!薄爸С汁h(huán)保啊,那些整天打農(nóng)藥化肥的農(nóng)場,把土地河流都糟蹋了,后代還怎么活!”……
問題是,我們花高價換來的有機食品,真的代表營養(yǎng)、安全和環(huán)保嗎?或者,在多大程度上能實現(xiàn)這個初衷?就在有機食品每年以大幅度的增長率占據(jù)歐美市場時,一些唱反調(diào)的研究開始引起關注。2009年,《美國臨床營養(yǎng)學雜志》公布了一份歷時50年、長達162頁的研究結果,發(fā)現(xiàn)有機食品和常規(guī)食品的營養(yǎng)元素并沒有什么區(qū)別,后者甚至在某種維生素的含量上超過了有機食品;而2012年9月,斯坦福大學的研究者在《內(nèi)科醫(yī)學年鑒》上發(fā)表的論文也認為,有機食品跟常規(guī)食品的營養(yǎng)價值差不多,只是農(nóng)殘含量要低一些,但這跟人體健康的關系并不明確。
這些研究發(fā)表后,受到的質(zhì)疑和討論非常熱烈。可惜至今為止,圍繞著有機食品的真實價值,仍無法蓋棺定論。但至少,當你把圍繞它的爭議都梳理一遍后,下次滿懷豪情地為“有機”掏腰包時,可以更清楚自己買下的到底是什么。
跟常規(guī)蔬果相比,有機蔬果的維生素類、蛋白質(zhì)、膳食纖維等幾乎相同
“這幾年,我的病人總是問我有機食品到底有沒有好處,應不應該買,這搞得我很困惑?!钡录{?布拉瓦塔是斯坦福大學健康政策學院的學者,同時也是一家康護公司的健康主管。為了找到明確的答案,她決定做一次大范圍的學術論文篩查,比較一下過去幾十年里關于有機食品的研究。這項工作很快引發(fā)了斯坦福大學其他同事的興趣。于是,十幾名研究人員搜索了1966~2011年間發(fā)表的六千多篇比較有機和常規(guī)食品的論文,并挑選出相關度最高的240篇進行分析。
最終他們發(fā)表在《內(nèi)科醫(yī)學年鑒》上的論文,得出的結論多少讓人意外:“我們沒有找到明確的證據(jù),證明有機食品比常規(guī)食品更有營養(yǎng)?!闭撐牡闹饕髡呤访芩?斯潘格勒介紹,在他們篩選出的調(diào)查中,有223篇對比分析了有機和常規(guī)食品的主要營養(yǎng)元素,另外17篇則對比了兩種食品的食用者的健康狀況。
“跟常規(guī)蔬果相比,有機蔬果的維生素類、蛋白質(zhì)、膳食纖維等幾乎相同。在檢測過的14種營養(yǎng)物質(zhì)中,有機蔬果里含量明顯高于常規(guī)蔬果的只有兩種:磷和酚類(比如辣椒素)。不過,鑒于比較少人會缺乏磷和酚類,這項發(fā)現(xiàn)并沒有特別大的意義?!?/p>
不過,他們也有一些積極的發(fā)現(xiàn)。比如在有機牛奶和有機雞肉中,Omega-3脂肪酸的含量是比較高的,這對人體的心臟有好處。有機食品也確實含有更多的苯酚,苯酚中的類黃堿素(flavonoid)是一種對人體有益的抗氧化物。只是,這些食物中的十八碳烯酸含量也比較高,這種反式脂肪酸對人體是沒有好處的。“另外,這些物質(zhì)的含量差別并不是特別大,如果要證明這種差別的有效性,還需要更深入的研究?!?/p>
至于對有機食品食用者健康的研究,他們也沒有找到太激動人心的發(fā)現(xiàn)。“在我們找到的17篇相關論文中,試驗時間長則兩年,短則兩天,樣本數(shù)也比較有限,因此數(shù)據(jù)出入比較大,缺乏有說服力的長期研究。”
對于斯坦福大學的這篇論文,反對者舉出了例子:加州大學的食物化學家阿里森?米歇爾的團隊曾做過長達十年的試驗,發(fā)現(xiàn)同樣品種的番茄,在有機和常規(guī)的種植方式下,前者所含的兩種抗氧化劑比后者要高出79%和97%。史密斯?斯潘格勒也看過這項研究,但她認為,這項試驗的種植條件比較特殊,番茄的生產(chǎn)從頭到尾都被嚴格控制著,如果放到不同的種植氣候、土壤中,有機番茄是不是還能有這種表現(xiàn),是很難說的?!八?,有機和普通種植方式對食品營養(yǎng)的影響,還不如特定的土壤氣候環(huán)境、種植收割周期等對營養(yǎng)的影響來得大。”
“另外,在許多發(fā)達城市,有機食品往往是從遠處的農(nóng)場千里迢迢運過來的,在這個過程中,包裝、冷藏、運輸和儲存時間的變化,可能已經(jīng)讓有機食品的營養(yǎng)價值打了折扣?!?/p>
至于德納?布拉瓦塔,面對病人關于有機食品的詢問,她有了明確一些的答案:“單從營養(yǎng)價值上來說,有機食品并沒有太特別的地方。但多吃蔬果的健康效果是顯而易見的。所以我的建議是,如果你不差錢,吃有機的當然好。但與其省吃儉用每天只買一個有機蘋果,你不如用同樣的價錢,每天多買幾種蔬果吃?!?/p>
有機食品同樣具有毒性
雖然僅從營養(yǎng)成分上看,有機食品似乎沒什么神奇,但它并非沒有讓人稱道之處。就拿斯坦福大學的報告來說,研究人員發(fā)現(xiàn)在三千多種有機食品中,只有7%的樣本檢測到了農(nóng)藥殘留,而在十萬多種常規(guī)食品中,檢測出農(nóng)殘的幾率是38%。此外,常規(guī)食品上發(fā)現(xiàn)的細菌,更容易對抗生素產(chǎn)生抗藥性。
報告也提到了兩項對兒童健康的研究,發(fā)現(xiàn)食用有機食品的孩子體內(nèi)的農(nóng)藥殘留確實更低。就在報告發(fā)表的下個月,美國兒科學會也對這個問題表了態(tài):在2012年10月的《兒科學》上,兒科學會的專家建議“盡管沒有臨床證據(jù)說明有機食品更有營養(yǎng)價值,但它們確實能降低農(nóng)藥和抗生素的攝入量。鑒于兒童和胎兒的免疫系統(tǒng)并沒有成人完善,兒童和孕婦食用有機食品無疑是比較安全的?!?/p>
安全!低農(nóng)殘!這對于中國人來說太關鍵了!那么,我是不是可以買了有機水果在衣服上擦擦就吃,有機蔬菜可以沖一沖就拿去拌沙拉呢?
最好不要上當。
首先,有機食品確實“不能使用人工合成農(nóng)藥”,但不代表它不使用農(nóng)藥,只是它用的是“有機農(nóng)藥”。目前,被美國環(huán)境保護署核準使用的有機農(nóng)藥有195種,它們都是從動物、植物或者天然礦物質(zhì)中提取的,比如硫磺、敵百蟲、除蟲菊、毒魚藤等。盡管跟人工合成農(nóng)藥來源不同,但它們同樣具有毒性,也并非完全不殘留,如果不清洗干凈就吃下去,對身體能有好處嗎?
其次,有機蔬果不使用化肥,因此在種植時大多使用植物性堆肥或是動物排泄物。這就帶來了一個問題:人畜體內(nèi)都有病菌和重金屬,會隨著糞便排出,用這些肥料種植出來的蔬果,沾染上大腸桿菌、沙門氏菌等的幾率更高,可能引發(fā)食用者的感染甚至死亡。美國哈德遜研究所的全球食品研究主管丹尼斯?艾弗瑞是名激烈的反有機人士,他曾引用美國疾控中心的數(shù)據(jù),宣稱食用有機食品感染大腸桿菌的危險性是食用普通食品的八倍。
此外也有研究者發(fā)現(xiàn),由于有機農(nóng)田的蟲害比較難控制,有些植物被咬傷后可能分泌對人體有害的毒素,也更容易被霉菌等感染。而意大利帕爾瑪大學的學者吉蒂尼?S曾在2005年發(fā)表過一項研究,他和同事對比了有機牛奶和普通牛奶后,發(fā)現(xiàn)有些有機牛奶樣本中的黃曲霉素含量明顯高于普通牛奶,可惜他們并沒有找出具體的原因。
看不見的資源耗費
對于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)對環(huán)境的破壞,觸目驚心的例子比比皆是:化肥農(nóng)藥抗生素泛濫、土地板結貧瘠、河流水道被污染……有機食品的培育,其實是人們回歸傳統(tǒng),向大自然還債的一種方式。有許多研究和實例證明,有機種植對恢復土壤生命力,調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)有著很大的幫助。因此,我們自然而然就會把它跟環(huán)保聯(lián)系起來。
那么,回到買蘋果的例子,如果我買下了來自新疆的有機蘋果,是不是就比買城郊老農(nóng)的蘋果要環(huán)保呢?這是個有趣的論題。
如果從碳排放的角度看,盡管有機蘋果的生產(chǎn)方式對環(huán)境友好,但它從遙遠的產(chǎn)地包裝好,千里迢迢地運到我身邊的超市,這個過程所耗費的能源可能已經(jīng)抵消了它帶來的好處,那么,買城郊老農(nóng)剛摘下來的蘋果是不是反而環(huán)保一點?
而從種植過程所耗費的資源看,有機食品也未必真的更環(huán)保。美國羅代爾研究所的專家就曾提出,為了控制蟲害,專門生產(chǎn)大量的有機農(nóng)藥本身便提高了社會和生態(tài)成本。以最常用的除蟲菊為例,為了從除蟲中提煉出足夠的有效成分,滿足每年全球超過兩萬噸的需求,肯亞和秘魯開墾了大量的花田,并靠無數(shù)人力每天手工采收一億多朵花。這些花田本身占用了生產(chǎn)農(nóng)作物的土地,甚至是砍伐森林破壞植被換來的,這對環(huán)境到底是好還是壞呢?
說到消耗的社會成本,英國曼徹斯特商學院的教授肯?格林有更明確的看法。他和同事曾在2007年向英國環(huán)境農(nóng)業(yè)部(DEFRA)提交過一份全面的報告。在報告中,格林和同事比較了150種最常見的食品,從生產(chǎn)到消費過程中對環(huán)境的影響,最后得出的觀點是:“與集中化大批量產(chǎn)的同類食品相比,有機生產(chǎn)能源利用率不高,消耗的土地可能加重森林和生態(tài)系統(tǒng)的負擔?!北热纾瑘蟾嫣岬?,跟常規(guī)牛奶相比,有機牛奶的生產(chǎn)需要增加80%的土地,排放的污染物也增加了一倍。
論文摘要異株克生是廣泛存在的自然現(xiàn)象,它既存在于不同雜草種群之間,也存在于雜草與作物之間,還存在于雜草同種不同個體或作物與作物之間。闡述了異株克生現(xiàn)象的原理,總結了異株發(fā)生現(xiàn)象在雜草防治和農(nóng)業(yè)上應用的途徑和意義,并針對異株發(fā)生現(xiàn)象的弊端,提出了應對措施。
異株克生這一概念最先由奧地利科學家Molish(1937)提出。異株克生(Allelopathy)是植物(供體)向農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境中釋放的化學物質(zhì)對其他植物(受體)產(chǎn)生的毒害作用,即一種植物對另一種植物萌芽、生長及發(fā)育所產(chǎn)生的有害影響。供體釋放的化學物質(zhì)稱作異株克生化合物(Allelopathins,Allelo-chemicals),化合物直接毒害受體時稱作真克生;而供體釋放的化學物質(zhì)或供體的殘體通過微生物等分解產(chǎn)生的物質(zhì)毒害受體時,稱作功能性克生。
Grummer(1955)提出將異株克生分為4類:①抗生作用,微生物產(chǎn)生抗生素對其他微生物發(fā)生作用;②植物殺菌素,更高級的植物分泌殺菌素對微生物發(fā)生影響;③凋萎影響,微生物分泌凋萎物質(zhì)對比其更高級的植物產(chǎn)生影響;④高等植物的相互影響,高等植物產(chǎn)生化學物質(zhì)對其他高等植物產(chǎn)生影響。
1984年,Rice在《Allelopa-thy》中將其較完整的定義為:植物或微生物的代謝分泌物對環(huán)境中其他植物或微生物的有利或不利的作用。起異株克生作用的物質(zhì)稱為異株克生物質(zhì)。到目前為止,植物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的這類物質(zhì)包括:有機酸類、醛類、芳香族酸、簡單不飽和內(nèi)酯、香豆素、醌類、類黃酮、生物堿、長鏈脂肪酸、乙醇等。這些物質(zhì),有的是單獨起克生作用,有的則需經(jīng)土壤微生物作用后才有異株克生效果。
異株克生作用是自然界存在的一種普遍現(xiàn)象,它既存在于不同雜草種群之間,如小飛蓬產(chǎn)生C10聚乙炔甲酯抑制豚草種子發(fā)芽;也存在于雜草與作物之間,如野燕麥的根系分泌出莨菪堿(Scopo-lamine)及香草酸等抑制小麥的生長發(fā)育,小麥的根系分泌物抑制白茅的生長;還存在于雜草同種不同個體或作物與作物之間,如小飛蓬根腐爛產(chǎn)生的他感作用抑制其幼苗的生長,腐爛的小麥殘體抑制玉米的生長。老桃園殘留桃樹皮中扁桃苷的降解產(chǎn)物氰化物對新種植的桃樹有毒害作用。玉米、黑麥、煙草植株分解過程中能產(chǎn)生抗真菌化合物,這些作物的殘體在土壤中接近雜草種子時,便可防止種子腐爛,使其保持生命力。
異株克生化合物在雜草治理中起著重要作用。有研究表明:在耕地再生的假高粱與向日葵含有的抑制物質(zhì)能抑制許多其他雜草發(fā)芽。因此,應該使用合理的作物布局與作物輪作、選育抗病、抗草的作物品種與種植制度。
1異株克生作用在雜草防治和農(nóng)業(yè)中的應用
1.1作物與雜草之間的克生
有研究表明:對禾谷類作物水提物的研究發(fā)現(xiàn)(1989),大麥、燕麥、小麥提取液至少含有5種芳香族酸和一些胺類,它們能使森林雜草覆蓋地上部干重分別降低10%、40%和68%。埃及科學家Hassan于1993~1996年開展了水稻與稗草的異株克生關系的研究,發(fā)現(xiàn)約有30份材料可以控制田間稗草50%~90%的生長。Putnam(1990)認為燕麥殘體可以釋放對雜草有克生作用的化學物質(zhì)DIMBOA(2,4-二羥基-1,4-(2H)苯丙惡嗪-3)及其代謝產(chǎn)物BOA((3H)-苯丙惡唑啉酮),而土壤真菌可將BOA轉化成另外一種物質(zhì),對雜草的毒性比前者高10多倍。我國李善林等報道(1994),小麥能通過穎殼中的苯甲酸的克生作用抑制白茅的生育。而雜草對作物的影響不僅表現(xiàn)在與作物爭奪水、肥、光等生活因子,其產(chǎn)生的異株克生物質(zhì)也是影響作物生育的一個重要原因。Holm(1984)發(fā)現(xiàn)將馬唐種子與水以1∶16.7(w/v)提取24h,提取物可明顯抑制花生、大豆等作物的發(fā)芽,Qasem的研究表明(1993),藜屬(C.murale)的地上部水提物原液可抑制大麥、小麥、茄子、甘藍、胡蘿卜、辣椒的發(fā)芽,反枝莧地上部水提物原液可抑制茄子、甘藍等蔬菜的發(fā)芽及生長。
1.2作物與作物之間的克生
我國馬永青等研究麥秸覆蓋對玉米生長的影響時發(fā)現(xiàn)(1993),麥秸與水按1∶10(w/v)提取24h的提取液對玉米發(fā)芽有明顯克生影響,玉米胚芽生長也受抑制。麥秸覆蓋土壤對下茬玉米發(fā)芽率、株高、重量及葉面積均有不同程度的影響,這一影響可能是作物釋放的異株克生物質(zhì)可在土壤中殘留,從而影響下茬作物的生長。在國外有人將成熟向日葵切碎,以32t/hm2鮮重混入土壤表面,結果可使棉花的發(fā)芽率降低至86.0%。
1.3雜草與雜草之間的克生
對雜草之間異株克生作用的研究報道較少。Hagin(1989)發(fā)現(xiàn),偃麥草體內(nèi)可分離出5-羥基吲哚乙酸和5-羥基色氨酸,這些物質(zhì)對其他雜草生長產(chǎn)生抑制作用。Martin(1994)等的試驗表明,狗尾草和馬唐可使多花黑麥草種子發(fā)芽率降低50%以上。雜草之間除了抑制作用以外,還具有促進作用。Kazinczi發(fā)現(xiàn)(1991),苘麻的水提液及酒精提取物可促進反枝莧種子發(fā)芽。
2異株克生化合物在雜草治理中的應用
2.1異株發(fā)生現(xiàn)象利用的途徑
(1)直接利用具有克生作用的植物體或微生物體作為除草劑,但這種方法效果并不理想。
(2)采用植物化學的研究手段,對具有克生活性的次生代謝物提取、分離、鑒定,進而人工合成或化學修飾,既可以直接利用,也可能成為新化學農(nóng)藥的先導化合物。稻田除草劑艾割就是國外從桉樹的次生代謝物中提取分離仿生的先導化合物,桉樹含有1,8-桉樹腦。Mnller等發(fā)現(xiàn)其是鼠尾草等植物的主要克生植物,為此,人們開發(fā)了新除草劑Cinmethylin。但是在國內(nèi)除草劑方面還局限于提取、分離、鑒定階段,尚未能形成成熟的產(chǎn)品。
(3)利用生物技術進行異株克生基因的轉移,將代謝途徑或某一關鍵步驟導入目標作物中,可提高作物的異株克生潛能;或者利用轉基因技術,將優(yōu)秀的克生資源克隆到作物和覆蓋作物體內(nèi)并表達,使其具有抑制雜草的能力,達到除草目的,在這方面的研究目前都只局限在探索和嘗試階段。
2.2異株發(fā)生現(xiàn)象利用的價值與意義
種植業(yè)伊始,作物一直受雜草的危害,人類長期為其所困??茖W技術發(fā)展到今天,除草技術已有長足進步,但全世界的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)始終未能擺脫雜草的巨大危害。異株克生作用作為研究發(fā)現(xiàn)新克生作用物質(zhì)及除草劑先導化合物的一條重要途徑,它對植物種間關系理論的研究具有極大的推動作用,在生產(chǎn)上具有多方面的應用價值。從抗除草劑機理方面看,這一研究方向有著豐富的資源和廣闊的空間。目前可以想象的包括代謝過程的異株克生物質(zhì)、來自微生物的異株克生物質(zhì)、來自其他植物的異株克生物質(zhì),都可能作為利用的資源。在創(chuàng)制新農(nóng)藥品種的過程中,也可以借鑒異株克生物質(zhì)的成果,有目的地開發(fā)作物己經(jīng)具備抗性的化合物,提高新農(nóng)藥研制的效率,推動農(nóng)藥工業(yè)的發(fā)展。近年來,應用先進的分子生物學技術,人們己分離出許多的異株克生物質(zhì),如各種器官或組織異株克生化合物生物合成途徑的關鍵技術等。此外,利用異株克生現(xiàn)象能克服常規(guī)育種的盲目性和耗時等缺點,加強了人類對作物定向改造和設計的能力;從根本上解決了除草劑的選擇性問題,最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有除草劑的經(jīng)濟效益。異株克生作用和生物除草劑的改良,減輕了環(huán)境對化學除草劑的負荷,可能開發(fā)出更優(yōu)秀的產(chǎn)品。異株克生作用的出現(xiàn)有力地促進了綜合防治(IPM)理論的發(fā)展。異株克生作用的大面積推廣在提高糧食產(chǎn)量、簡化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)、節(jié)約能源和水、降低除草劑的研制與開發(fā)成本等諸多方面將產(chǎn)生巨大的環(huán)境、經(jīng)濟和社會效益。
3異株克生現(xiàn)象的弊端
3.1異株克生化合物對環(huán)境的影響
異株克生化合物作為一種農(nóng)藥使用時,同樣也有其作為農(nóng)藥的一些不利的特征。首先,其具有一定的揮發(fā)性,施用后會被周圍的植物吸收或經(jīng)露水濃縮后被吸收,可能對敏感非靶標植物產(chǎn)生藥害;其次,其同樣具有淋溶性,通過降雨、灌溉、噴霧等使之進入土壤、河流和地下水等。3.2對植物生理與生化影響
異株克生化合物來源于植物的根、莖、葉、花、果實及種子。由于它對植物的生理生化方面的研究較少,它在植物的養(yǎng)分吸收、細胞分裂、光合作用、呼吸作用、酶活性和蛋白質(zhì)合成等方面的影響還有待進一步研究。
3.3濃度變化的不規(guī)律性
其作為農(nóng)藥使用時,定量施用后,并不一定象除草劑那樣隨時間的延長濃度呈一定規(guī)律的降低,而是處于植物(供體)—土壤—植物(受體)的變化系統(tǒng)中,作用對象和濃度在不斷調(diào)整,對植物影響的系統(tǒng)研究仍是空白。
3.4異株克生化合物的提取、分離、鑒定和檢測技術不成熟
由于異株克生化合物種類繁多,含量甚微,在一個復雜混合群體,如何提取、分離、鑒定和檢測的問題同樣有待進一步研究。同時還必須考慮靜態(tài)和動態(tài)有效性。
3.5移動方式的多樣性
經(jīng)物理化學過程而降解、吸附;經(jīng)土壤微生物的呼吸作用或代謝過程而失去毒性;在外界因素作用下發(fā)生化學結構或構象的變化。
3.6安全性
與其他農(nóng)藥產(chǎn)品一樣,異株克生物質(zhì)同樣受到安全性質(zhì)疑。在開發(fā)和使用異株克生物質(zhì)中也確實存在一些安全性問題。異株克生物質(zhì)可能引發(fā)的生態(tài)安全性問題有以下幾方面:①由于異株克生物質(zhì)的使用,能否導致雜草抗性的增強;②對野生植物群落和天敵的潛在影響;③使用異株克生物質(zhì)后,作物的品質(zhì)及毒性等問題具有不可預知性;④能否產(chǎn)生交互抗性;⑤施用異株克生物質(zhì)后,其殘留濃度對人、畜是否安全。
4對異株克生現(xiàn)象弊端的應對措施
(1)在把用異株克生化合物作為農(nóng)藥前,先調(diào)查周圍的非靶標植物是否對其具有敏感性。因此,同一種異株克生化合物農(nóng)藥并非適用于任何地方。
(2)針對不同的環(huán)境和不同的植物,調(diào)整不同的異株克生化合物濃度。進一步研究植物(供體)—土壤—植物(受體)系統(tǒng)的變化。
(3)提高異株克生化合物的提取、分離、鑒定和檢測技術,使之能廣泛應用到農(nóng)業(yè)中去。
總之,植物之間存在的異株克生效應是非常普遍的。盡管其中的許多機理尚未揭示清楚,但已經(jīng)取得了不少研究成果,這些成果的運用定會產(chǎn)生出極大的經(jīng)濟和生態(tài)效益,為雜草的防治研究提供新的發(fā)展趨勢,并將對我國乃至全世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著推動作用,為科學務農(nóng)提供科學依據(jù)。
5參考文獻
[1]陳杰,吳志偉.用幼苗生測法測定黑麥中他感化學物質(zhì)的不同活性[J].浙江化工,2002(1):1-4.
[2]房義福,劉元鉛,徐迎春,等.植物天然活性物質(zhì)對有害生物的防御作用及其開發(fā)利用前景[J].山東林業(yè)科技,1997,(S1):77-79.
[3]郭永霞,孔祥清.轉基因技術在雜草防除中的應用及展望[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學學報,2004,16(4):3-26
[4]黃冬如.異株克生現(xiàn)象在雜草防治中的應用及展望[J].廣西植保,2008(21):16-18.
[5]李寶平,蘇仙絨.試談植物相生相克效應的應用[J].運城高專學報,1994(4):23-24.
[6]李立新,崔巖,李懷.淺談森林植物間的異株克生現(xiàn)象[J].防護林科技,2004(5):73-74.
[7]李善林,李孫榮.小麥克生物質(zhì)的提取及其對白茅的殺除效力研究[C]∥第五次雜草科學學術會議論文集.昆明:云南農(nóng)業(yè)大學出版社,1994.
[8]李善林,由振國,李孫榮.小麥提取液對反枝莧、繁縷生長的化感效應研究[J].中國生物防治,1996,12(2):23-28
[9]李紹文.生態(tài)生物化學[M].北京:北京大學出版社,2001.
[10]李香菊,李秉華.植物異株克生及其在雜草防除中的應用[J].河北農(nóng)業(yè)科學,1998,2(4):5-8.
[11]馬永清,韓慶華.不同玉米品種對麥秸覆蓋引起的生化他感作用的差異性分析[J].生態(tài)農(nóng)業(yè)研究,1993(4):113-172.
[12]宋君.雜草間的他感作用[J].生態(tài)學雜志,1990,9(6):43-47.
關鍵詞:土地整理;探地雷達;壓實度;穿透阻力;介電常數(shù)
1 利用探地雷達檢測土壤壓實度的意義
土壤壓實度是指土壤抵抗外部壓力的壓實和破碎的能力,是土壤的主要物理性質(zhì)之一。壓實后的土壤透氣性、保水、保肥性均比較差,易造成土壤退化,嚴重影響復墾復耕等土地工作的成效,因此土壤壓實度是檢驗土地質(zhì)量的關鍵指標。目前常用的壓實度檢測方法均為破壞性檢測方法,存在各種缺點,通常都需要對土體結構進行破獲取樣獲得土壤壓實度。破壞性試驗需要對土壤進行開挖,精度較高,但操作繁瑣,不利于大范圍利用。本研究嘗試利用以探地雷達探測響應復墾土壤,獲取不同壓實度土壤的電磁響應信號,進而尋找利用探地雷達獲取土壤壓實度信息的數(shù)學模型以及反演思路。探地雷達反演土壤壓實度等土壤理化性質(zhì)既是探地雷達的發(fā)展方向,又是無損探測土壤壓實度的新的方向,具有重要的研究和現(xiàn)實意義。
2 探地雷達基本原理
探地雷達(Ground Penetrating Radar,GPR)是用高頻無線電波來確定介質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)分布規(guī)律的一種探測方法。探地雷達探測時采用的頻率范圍為1MHz~10GHz之間,可以應用于各種介質(zhì)內(nèi)部構造及理化性質(zhì)的探測。伴隨著近年來信息技術的迅速發(fā)展,GPR同SAR(合成孔徑雷達)進行融合,發(fā)展為SAR-GPR技術,其應用領域早已超越“探地”領域,是一種跨多領域的探測技術。
GPR探測系統(tǒng)由發(fā)射天線、接受天線、控制收發(fā)和存儲數(shù)據(jù)的控制裝置三部分組成。GPR向地下發(fā)射高頻電磁脈沖,頻率越高分辨率越高,獲得的信息也越為精確,但探測的深度會隨之降低。反之,電磁波頻率越低,衰減就越小,探測深度越大,分辨率卻相對降低。由于GPR利用電磁波對地下介質(zhì)進行探測,因此也必須遵循電磁波傳播中惠更斯原理、費馬原理和斯涅耳定律,發(fā)生折射、反射現(xiàn)象。處理的原理和路線和地震勘測類似,這也是探地雷達廣泛采用地震數(shù)據(jù)采集、處理和解譯方法的主要原因。
3 GPR探測土壤壓實度試驗設計
3.1試驗設備
GR-Ⅲ系列探地雷達,主要技術指標如下:測量時窗:5-2000ns;信號分辨率:
3.2 介電常數(shù)獲取方法
介電常數(shù)是土體電性特征的重要指標,介電常數(shù)直接影響著電磁波在土體中的傳播速度。若在雷達圖像中處理解析出了電磁波在土體中的傳播速度,由電磁波傳播速度即可計算出土體的介電常數(shù)。相對介電常數(shù)的計算公式如下:
式中,εr為介質(zhì)的介電常數(shù),c=300mm/ns,為空氣中的電磁波速度,v為介質(zhì)中電磁波的傳播速度。根據(jù)公式可以看出已知電磁波在土體中的傳播速度便可計算出土體的介電常數(shù),而探地雷達工作中記錄下的時間數(shù)據(jù)正好可以求取速度,因此可見獲得電磁波在土體中的傳播時間成為求取介電常數(shù)的關鍵。
3.2 試驗場地選取與平整
由于雷達發(fā)射和接受的電磁波易受到干擾,因此對場地要求較高,場地周圍無高壓線、高大建筑等。本次試驗選取中國礦業(yè)大學(北京)民族樓前空曠地進行,場地周邊無強烈干擾源,場地土質(zhì)均勻。在進行試驗之前必須對場地進行平整工作,此次整平采用索佳S3水準儀進行,抄平結果達到模型兩端的高差不超過3mm,以保證雷達拖動的平穩(wěn),盡量減少干擾信號對雷達波形的影響。
3.3 土樣及模型的選擇
本次試驗采用中國礦業(yè)大學(北京)校園內(nèi)黃土,在中國北方較為普遍。試驗土質(zhì)較為均勻,含有磚石塊以及其他雜質(zhì)較少。在建立模型前對備用土進行破碎過篩處理,以去除土樣中含有的各種雜質(zhì)。土壤質(zhì)地作為研究土壤物理性質(zhì)的重要指標之一,一直被廣泛應用。土壤質(zhì)地按照土壤中粘粒(clay)、砂粒(sand)、粉粒(silt)三種粒子占有的比率來進行劃分。當土壤顆粒直徑小于2mm而大于0.02mm時被稱為“砂?!?,小于0.02而大于0.002mm時稱為“粉?!?,顆粒直徑小于0.002時稱為“黏粒”。土壤質(zhì)地是一種較為穩(wěn)定的自然屬性,同種土壤質(zhì)地大致相同。本實驗中對試驗用黃土進行分級過篩,同時利用激光粒度儀進行分析,獲得本實驗用土的粒度分級,如下:
試驗模型選用長寬高分別為60*60*35cm的有機玻璃箱9個,其中1~8為實驗模型,設置8個不同的壓實梯度,并在底部鋪有金屬板,0為對照模型,底部未鋪設金屬板。有機玻璃箱側壁帶有刻度,可以直觀的讀取容器內(nèi)土壤的高度。土壤厚度為35cm,設定土壤含水率為15%,壓實度梯度從1~8逐漸增大。通過設定不同含水率的兩期試驗,探求在不同含水率條件下,探地雷達對壓實度改變的信號響應。
關鍵詞:遙感地址勘查技術;具體應用;研究
中圖分類號: P627 文獻標識碼: A 文章編號: 1673-1069(2016)31-152-2
1 遙感地質(zhì)及勘查技術概述
遙感技術所取得的地面圖像和數(shù)據(jù)及相應的數(shù)據(jù)和信息處理技術在地質(zhì)學的應用 。又稱地質(zhì)遙感。遙感地質(zhì)一般包括4個方面的研究內(nèi)容:①各種地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象的電磁波譜特征。②地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象在遙感圖像上的判別特征。③地質(zhì)遙感圖像的光學及電子光學處理和圖像及有關數(shù)據(jù)的數(shù)字處理和分析。④遙感技術在地質(zhì)制圖、地質(zhì)礦產(chǎn)資源勘查及環(huán)境、工程、災害地質(zhì)調(diào)查研究中的應用。
1.1 遙感地質(zhì)勘查技術的概念
利用飛機與衛(wèi)星等遙感器對檢測地標的地質(zhì)數(shù)據(jù)進行電磁、光譜的掃描與識別的技術稱之為遙感地質(zhì)勘查技術,其在地質(zhì)勘探工作中的應用有助于對檢測地標的地質(zhì)特性進行深入分析,進而可通過摸清地質(zhì)信息與地質(zhì)特征為地質(zhì)勘探提供更為科學可靠的理論與數(shù)據(jù)。較之傳統(tǒng)地質(zhì)勘查技術,遙感地質(zhì)勘查技術具有多層次、綜合性與宏觀性的特點,因而地質(zhì)勘查檢測結果的精準性可得到大大提升。近些年,遙感地質(zhì)勘查技術憑借技術先進、檢測結果準確等優(yōu)勢在現(xiàn)代地質(zhì)勘查工作中發(fā)揮了越來越重要的作用。
1.2 遙感地質(zhì)勘查技術的特點
1.2.1 科學性
遙感技術在地質(zhì)勘查工作中的應用為其數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)提供了大量更具科學性的理論依據(jù)。以遙感地質(zhì)勘查技術在我國的應用為例,使用衛(wèi)星、飛機等高端遙感器可科學計算、檢測出待檢測地標的具體地質(zhì)狀況,有效結合電磁技術、光譜技術同現(xiàn)代化計算機技術以及現(xiàn)代化航拍器械可使地質(zhì)掃描工作更具科學性,進而可為我國地質(zhì)勘查與地質(zhì)研究工作提供更為科學、準確的勘察數(shù)據(jù)與地質(zhì)資料。
1.2.2 精確性
不斷增大的礦產(chǎn)需求量使得我國地質(zhì)勘查工作逐漸細化,這對地質(zhì)勘查技術也提出了越來越高的精細化要求。遙感地質(zhì)勘查技術可通過電磁技術與光譜技術的應用掃描并分析地質(zhì)狀況,現(xiàn)代地質(zhì)勘查工作的精細化需求可得到滿足。遙感地質(zhì)勘查技術的應用實例顯示,其可對地質(zhì)狀況進行全方位的檢測與計算,這對現(xiàn)代地質(zhì)勘查工作精確性以及礦產(chǎn)開采效率的提高均十分有利。
2 遙感地質(zhì)勘查技術的應用
2.1 獲取地質(zhì)構造信息
在應用遙感技術找礦的過程中,我們可通過空間信息觀察到相關地質(zhì)標志,而提取空間信息的過程中則需應用到遙感技術所呈現(xiàn)出的與檢測區(qū)域成礦相關的線性圖像,從推覆體以及斷裂等相似類型中提取出有用信息是這一過程中需注意的部分。遙感地質(zhì)勘查技術還可應用于獲取酸性巖體、火山盆地等地質(zhì)的信息。由于影響遙感技術成像的因素較多,因而其在地質(zhì)勘查工作中極有可能會發(fā)生地質(zhì)圖像模糊的情況,這將直接導致地質(zhì)線性形跡和地質(zhì)紋理信息無法清楚顯示出來,地質(zhì)勘測工作隨之面臨困難。針對這一問題,目前主要采用人機交互、目視解譯等方式來突出顯示地質(zhì)構造圖像中的關鍵信息。
2.2 通過獲取植被光譜來確定礦產(chǎn)位置
礦區(qū)感測區(qū)中的金屬或礦物較易因地下水文因素和地下微生物作用的影響而改變底層結構,隨之將會對土壤層中的成分造成礦物元素增加等影響,土壤成分受到的影響將直接體現(xiàn)在地表的職務上。土壤層中成分的變化將會改變地表植物對金屬元素的劇集程度和吸收程度,繼而將會使得植物內(nèi)含水量及葉綠素也發(fā)生改變,后種變化將通過植物的反射光譜特征顯示體現(xiàn)出來,遙感技術正是利用了這一系列的變化將檢測區(qū)域地表植物的反射光譜特征顯示出來,并通過分析植物異常光譜信息來確定該區(qū)域是否存在礦產(chǎn)。不同種類的植物,甚至是同種植物的不同器官在金屬含量方面將會呈現(xiàn)不同的特點,因而需大量收集檢測礦區(qū)的植被樣品,并在分析植被光譜信息的基礎上統(tǒng)計出具有良好金屬吸收能力和聚集能力的植被。植物反射光譜的色調(diào)是應用光譜特征增強技術處理遙感圖像的主要依據(jù)。分離提取出異常色調(diào)后,遙感技術可直觀展現(xiàn)出這些異常色調(diào),分析出植被對金屬的吸收能力和聚集能力后則可為確定礦產(chǎn)位置提供一定的依據(jù)。
2.3 利用巖礦光譜技術進行識別
作為遙感地質(zhì)勘查技術的理論基礎,巖礦光譜技術適用于多光譜技術與高光譜技術,其主要是通過提取多光譜蝕變信息實現(xiàn)巖性識別與高光譜礦物識別的目的。多光譜技術較低的光譜分辨率使得巖礦的光譜特征表現(xiàn)力較弱,因此巖礦光譜技術在分析巖礦反射率差異時主要以圖像線性信息與圖像灰度特征為基礎。較之多光譜技術,高光譜技術則既可獲取到連續(xù)光譜信息,也可對地質(zhì)類型加以直觀地識別。綜合使用多光譜技術與高光譜技術可對巖礦類型、與成礦作用有直接關系的礦物蝕變信息加以有效地識別,并可對蝕變強度進行定量,進而可為地質(zhì)勘探工作提供強有力的技術支持。
3 加強遙感地質(zhì)勘查技術應用的措施
前文筆者簡要分析了遙感地質(zhì)勘查技術的概念與特點,并探討了其在地質(zhì)勘探工作中的具體應用。由于我國在應用遙感地質(zhì)勘查技術過程中仍存在不少問題,因而我們在實際應用過程中還需采取合理的措施來保證其應用效果。
3.1 加強對遙感技術理論研究
理論是實踐的基礎,遙感地質(zhì)勘查技術的實際應用離不開有效的理論研究。因此我們首先需深入研究并分析大量與遙感技術相關的理論文獻,為遙感技術的應用打下堅實的理論基礎。除此以外,我們還需依據(jù)勘測區(qū)域的特點進行理論創(chuàng)新,不斷豐富地質(zhì)勘查技術應用的理論成果。
3.2 加強技術支持
技術支持在遙感地質(zhì)勘查技術應用中處于十分關鍵的地位,因此我們首先需保持所應用的相關遙感設備的技術先進性,保證硬件基礎;其次需加大引進與培養(yǎng)先進遙感技術人才的力度,以為遙感技術應用的準確性、合理性和科學性提供人才保證。
3.3 完善相關制度
遙感地質(zhì)勘查技術的有效應用離不開相關制度的指導與規(guī)范,因此我們需積極完善諸如技術崗位責任制度的一系列制度,及時發(fā)現(xiàn)遙感地質(zhì)勘查技術在應用過程中出現(xiàn)的問題,以促進我國遙感地質(zhì)勘查技術的可持續(xù)發(fā)展。
4 結束語
綜上所述,迅猛發(fā)展的國民經(jīng)濟使得國家對礦產(chǎn)資源的需求量越來越大,這對地質(zhì)勘查技術的效率與精確度提出了越來越高的要求。對此,本文簡單介紹了遙感地質(zhì)勘查技術及其在地質(zhì)勘探工作中的應用,并提出了加強其應用的具體措施,以期為相關人士提供理論參考。
參 考 文 獻
[1] 王潤生,熊盛青,聶洪峰,等.遙感地質(zhì)勘查技術與應用研究[J].地質(zhì)學報,2011,11:1699-1743.
[2] 易飛.遙感地質(zhì)勘查技術探究與分析[J].住宅與房地產(chǎn),2016,18:265.
[3] 羅慶霞,蘇吉祥.遙感地質(zhì)勘查技術在礦山中的應用[J].世界有色金屬,2016,10:203+205.
【關鍵詞】HDPE管 市政工程 給排水工程 工程應用 存在問題 市政管道
中圖分類號:TU99 文獻標識碼:A 文章編號:
一.引言
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市化建設的步伐不斷加快。在城市化配套建設中,市政給排水工程的建設是市政工程不可缺少的重要部分。市政工程作為城市發(fā)展基層工程,其質(zhì)量及安全直接關系到人們?nèi)罕姷纳敭a(chǎn)安全和國家經(jīng)濟利益。在市政工程施工過程中,給排水工程施工質(zhì)量好壞,直接影響居民的生活便利。為了確保給排水工程質(zhì)量,需要加強排水管材的施工、管理和控制。在各類管材中,HDPE管材由于諸多優(yōu)點,被廣泛應用到市政給排水工程中。
二.HDPE管概述。
HDPE管是高密度聚乙烯(High Density Polyethylene)塑料管的簡稱,HDPE管的外壁為環(huán)狀波紋結構,具有平滑的內(nèi)壁,屬于新型塑料管材。根據(jù)結構類別不同,HDPE管一般可分為纏繞增強管和雙壁波紋管兩類。HDPE管在市政給排水工程中應用較為廣泛,具有連接可靠、彈性好、韌性高、耐腐蝕、施工方便和使用壽命長等諸多優(yōu)點。雙壁波紋管是以HDPE為主要原料,加入其他添加劑經(jīng)過擠出成型而成,其內(nèi)壁光滑,外壁具有波紋,其內(nèi)外壁為中空且能夠精密熔接的環(huán)狀結構。觀察耐壓強度高、剛性大,重量為同規(guī)格普通管材的一半,強度卻大大超過同規(guī)格普通管材。使用HDPE管材,其波紋結構能夠加強管道對上方土壤的負荷抵抗能力,便于施工,同時也便于在凹凸不平的地面上連續(xù)敷設。使用HDPE管材,工程造價比普通塑料管材降低約為30%,HDPE管材的絕緣性、耐久性、耐腐蝕性、接口密封性等要比普通管材要優(yōu)越,管材內(nèi)壁光滑,使用壽命較長。
在以前的市政給排水管道中,多使用鋼筋混凝土渠箱和鋼筋混凝土排水管配合少數(shù)的PVC管道組合而成。采用此種模式完成市政工程給排水施工,制作運輸難度較大、管材的能耗較高,施工難度較大,同時也不利于市政給排水工程的可靠性和安全性。HDPE管材取代鋼筋混凝土管材,主要是由于HDPE管材所具有的諸多特性。
(1)綜合性能較好。HDPE管材具有很好的柔韌性能,對管材的連接或點熱熔連接操作較為簡單,管材的密封性能和防滲性能較好。結合市政給排水工程的特殊環(huán)境,HDPE管對不同地上或地下環(huán)境的適應力較強,本身具有較好的耐腐蝕性,不容易出現(xiàn)滲漏問題,不容易產(chǎn)生沉降。使用HDPE管作為排污管,能避免污水滲漏,造成環(huán)境污染。
(2)節(jié)能環(huán)保,使用壽命較長。組成HDPE管的單體是乙烯,而乙烯屬于惰性材料,其化學穩(wěn)定性較好,一般環(huán)境中,乙烯不會被污水、土壤、電力、強酸、高堿等環(huán)境因素所破壞。在市政給排水工程中,HDPE管材的使用壽命約為50年左右,相對于傳統(tǒng)鋼鐵管材20年使用壽命來說,要優(yōu)秀的多。
(3)管材重量較輕,便于施工。HDPE管材應用了先進的制作技術,其重量輕、密度高,在市政給排水工程中,管材的搬運不再需要使用大型機械設備、不需要耗費大量的人力,管材重量輕,便于長距離施工。同時在施工工期緊張、施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣的條件下,HDPE管材具有絕對優(yōu)勢。
(4)抗壓能力強,摩阻系數(shù)較小,通過能力強。HDPE管材外壁呈波紋狀結構,增強了管材的環(huán)剛度,提高了抵御土壤負荷的能力。管材內(nèi)壁摩阻系數(shù)為0.009,比同口徑的其他管材具有更大的流量通過能力。
三.HDPE管在市政給排水工程應用中存在的問題。
1.HDPE管容易損毀。
HDPE管發(fā)生損毀是由于管材本身質(zhì)地較軟,韌性較好,容易發(fā)生變形,此特性導致管材容易由于褶皺導致破裂、管壁損毀,導致出現(xiàn)漏水現(xiàn)象,嚴重縮短了管材使用壽命,給市政給排水工程形成質(zhì)量隱患,降低了市政工程的可靠性和安全性。
2.管材接頭處理不當,容易出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。
管材接頭位置發(fā)展漏水的現(xiàn)象在市政給排水工程中較為常見,發(fā)生類似現(xiàn)象的主要原因是:HDPE管材質(zhì)量參差不齊、管材直徑尺寸差異較大、管材插口部位的倒角處理不合規(guī)范,等問題導致在管材接駁過程中,管材同橡膠圈發(fā)生擠壓,造成橡膠圈扭曲,無法實現(xiàn)緊密的功能,插口達不到應有的深度,管材插入不到規(guī)定的位置,最終導致接頭位置漏水。
3.管道變形和上浮。
在市政給排水工程施工過程中,管道基礎不夠平整導致管材在回填土壤過程中,由于受到土壤的擠壓導致HDPE管材變形。相對于鋼材管道來講,HDPE管道重要要輕很多,因此在HDPE管遇到地下水時,容易發(fā)生上浮的現(xiàn)象。當施工過程中,地下水位超過管道槽溝的底部時,由于沒有進行降水處理或降水處理做得不好,都會造成管道上浮。
四.市政給排水工程中提高HDPE管施工的相關措施。
1.選擇較高的管材環(huán)剛度。
HDPE管材的環(huán)剛度是管材抵抗外部荷載能力的主要指標和綜合參數(shù)。為了避免管材褶皺造成破損發(fā)生漏水,選擇管材時要盡量選用具有較高環(huán)剛度的HDPE管。選擇直徑大于500mm的塑料埋地排水管時,采用環(huán)剛度為8KN/㎡的管材。施工地質(zhì)條件較好的,無管材運輸負載的排水管,要選用環(huán)剛度為4 KN/㎡的管材。直徑位于500mm至1200mm之間的塑料埋地排水管,要采用環(huán)剛度為8 KN/㎡的管材,并要經(jīng)過嚴格的壓屈失穩(wěn)計算、變形驗算、結構設計計算,采用控制管道基礎和回填材料,分層夯實等方法,嚴格控制鋪設施工的質(zhì)量。選擇直徑大于800mm的塑料埋地排水管時,在重要工程中要選擇環(huán)剛度大于8 KN/㎡的玻璃鋼夾砂管和金屬增強復合纏繞管。采用環(huán)剛度小于8 KN/㎡的熱塑性塑料管時,要經(jīng)過嚴格的結構設計和嚴密的施工控制,在進行回填時,主管區(qū)間內(nèi)回填土的密實度要小于95%,次管區(qū)間回填土的密實度應<90%。
2.合理選擇HDPE管的接口方式,做好接頭處理。
常用的HDPE管的連接方式有電焊管箍連接件連接、對焊連接、絲扣連接法、法蘭連接法、帶密封圈的承插式套管連接、線性伸縮承插管連接等多種連接方式。各種連接方式具有不同的優(yōu)缺點,其使用場合不同,安裝方式不同,各自性能也不相同。在HDPE管材連接中,最佳連接方式是采用熔焊連接,而不能采用溶解性粘合劑和管件連接。傳統(tǒng)的熱熔承插連接存在一定的缺點,因而在近幾年來出現(xiàn)了電熱熔連接等新的連接方式。電熱熔連接采用熱熔對接焊機和電熱熔焊機等施工機具來進行連接施工。目前,管材的連接方式已逐步發(fā)展成為同金屬管道連接時采用鋼塑過渡接頭來進行連接,連接方式主要采用電熔法和熱熔法進行連接,在管道和彎頭、三通、異徑接頭等管件連接時,采用電熔連接,同其他材質(zhì)的管道連接時,采用專用法蘭連接法和檢查井法機械能連接。管材的接口形式要盡量采用密封圈柔性接口,不適宜采用熱縮套連接。使用橡膠圈前,要先檢測橡膠圈是否配套完好,要將接口范圍內(nèi)的工作面清理干凈。
五.結束語:
HDPE管具有較多優(yōu)點,被廣泛應用的市政給排水工程中,在實際施工過程中,還存在一定的問題,制約了管材的施工,影響了市政管道的穩(wěn)定性。通過科學選擇合理的管材環(huán)剛度,合理處理管材的連接形式,優(yōu)化管材周邊環(huán)境,確保市政工程的質(zhì)量。
參考文獻:
[1]張小軍 ZHANG Xiao-jun HDPE管在市政給排水工程應用中的幾個問題 [期刊論文] 《建材技術與應用》 -2007年7期
[2]吳巖偉 HDPE 管在市政給排水工程應用中的幾個問題 [期刊論文] 《科技創(chuàng)業(yè)家》 -2012年14期
[3]王宇 市政給排水中HDPE管施工工藝 [期刊論文] 《科技創(chuàng)業(yè)家》 -2012年17期
[4]苑尚華 應用HDPE管在施工過程中常見的問題與應對措施 [期刊論文] 《中國房地產(chǎn)業(yè)》 -2012年11期