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能流进化论——能流进化论在《环境工程》课上的应用(一)

已有 1963 次阅读 2022-3-4 13:49 |个人分类:能流进化论|系统分类:教学心得

在讲水体污染物的分类时,有一类污染物是“好氧(或需氧)有机污染物”,为什么要在“有机污染物”前面加“好氧(或需氧)”呢?

这里面暗含着两条信息:一是有机污染物的治理或清除需要氧化物;二是有机污染物需要通过失电子释放其储存的化学能。

这里面的氧化物可能是氧气,也可能是其它氧化物,不管具体是什么,都意味着有机污染物的治理或清除需要一种可以接收其电子的氧化物,一种与其存在电势差的氧化物。

有机污染物与氧化物之间进行氧化还原反应时,可能需要能量传递介体的参与,如催化剂、生物体等。当然,也可能不需要介体。但不可否认的是,对于特定的有机污染物和氧化物,有介体存在时,有机污染物中的能量相对没有介体时,一般要更容易释放,这便更能满足自然界对能量相对较高的物质的需求,即需要它们释放能量,因为任一系统都有向能量相对更低状态转变的趋势;同时,自然界对能量分布均衡的需求也伴随着该氧化还原反应的进行得以实现。由此可见,有机污染物的治理过程实际上就是有机污染物参与的自然界中的一种能量流。

能流进化论认为,生物是一种能量传递介体,是自然界中的非生命态的能量传递介体的能量传递能力一步步升级的结果。当生物作为有机污染物的能量传递介体时,影响有机污染物清除的因素又有哪些呢?分析如下:

先把这条能流写出来,即“有机污染物(能量供体)→生物(能量传递介体)→氧化物(能量受体)”,

通过这条能流可以看出,影响有机污染物清除的因素主要有:

1)能量供体方面:影响因素主要包括有机污染物的种类、组成、性质、浓度等;

2)能量传递介体方面:影响因素主要包括生物(主要是微生物)的种类、数量等;

3)能量受体方面:影响因素主要包括氧化物的种类和浓度,如水体溶解氧的浓度等;

4)能流所在的环境:影响因素主要包括影响有机污染物和氧化物状态的环境因素及影响生物能量传递能力的影响因素,如水体地形、水文条件、水体温度等。




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