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气体扩散过程研究论文

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气体扩散过程研究论文

制造原子弹的材料是铀235,它在天然铀中只占,其余占的是铀238。铀235是制作原子弹的关键。自从铀235被分离出来以来,气体扩散的研究不断取得进展。到1942年,分离铀同位素已经有了三种方法:英国气体扩散法、美国气体扩散法和离心力法。而其中第二种方法也得益于利比的研究。在哥伦比亚大学战争研究部工作期间,他孜孜不倦于该项研究。气体扩散法是一个崭新的方法。这种方法是把铀气体——如被高压泵打出的六氟化铀气体,喷射到一块多孔的阻挡板上,气体中较轻的铀235会比相对较重的铀238更快穿过去。相形之下,两种气体扩散法中尤里的方法——英国气体扩散法应用得更加广泛。这一方法的关键部位是阻挡板,它是一块多孔的金属薄板或薄膜,每平方英寸上有上百万个微孔。这些金属板被做成管子,然后被密封在容器中。整个装置被称为扩散器。当气体即六氟化铀被泵打进这些管子时,六氟化铀气体就开始被分离,通过4000多次重复分离,最终才能得到纯度为99%的铀235。利比主要研究辐射化学,特别是热原子化学、示踪技术与同位素示踪。另外,利比对研制第一颗原子弹、宇宙的探索、环境科学、气候变化预测、地震预报、消除污染等也有贡献。他还在1947年提出了热原子反应的刚性球弹性碰撞模型,又称利比模型。

!!!!!!!!空气的成分一般说来是比较固定的,这对于人类和其他动植物的生存是非常重要的。然而,特殊情况下,空气的成分也会发生变化。这些变化有人为的,也有天然的。人为的变化。自近代以来,随着现代化工业的发展和燃料用量的激增,从世界范围看,排放到空气中的有害气体和烟尘改变了空气的成分,并使空气受到污染。排放到空气中的气体污染物较多的是二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮等,这些气体主要来自矿物燃料(煤和石油)的燃烧和工厂排放的废气。我国是世界上燃煤最多的国家,空气污染以烟尘和燃煤污染为主。在煤燃烧过程中会产生大量烟尘和二氧化硫,造成空气污染。另外,工厂废气及汽车尾气也是污染空气的一个重要原因。这种空气成分的改变对人类造成很大的危害。由于大气中存在二氧化硫和氮氧化合物,这些物质在对流层中经过一连串的大气光化学反应,可生成硫酸和硝酸蒸气,而气态的硫酸和硝酸极易溶于云雨滴中,再经降水过程形成雨滴落下,造成酸性降雨,这就是危害极大的酸雨。被污染的空气进入人体,可导致呼吸、循环、神经等系统疾病,严重地损害人体健康。空气的污染及酸雨对农、林、渔、牧业生产所造成的损失更为严重。还有一种变化是天然的。它是地下矿藏中挥发性物质在天然条件下逸散到大气中造成的。例如,汞是许多有色金属和贵金属矿(如铜、铅、锌、金、银、钼等)的重要伴生元素,因此汞矿床或与它有关的矿床的上空都可能有汞蒸气存在。由于它在空气中扩散的范围广,比直接找矿更容易发现,根据空气中汞成分含量的分布情况能迅速找到矿床所在地。在美国内华达州北部就曾用这种方法发现一处埋藏在地下"#米的金矿带。事实上,在天然条件下,不仅汞会挥发逸散到大气中去,另外一些元素,如氟、氯、溴、碘、硫、氦、氢等也会在大气中造成强弱不等的分布变化。曾经查明,在许多金属矿床,如斑岩铜矿、黄铁矿,甚至某些煤矿的上空,二氧化硫的含量要比正常情况下高出二至六倍。我国目前在防止空气污染方面所采取的主要措施有:$)减少或防止大气污染物的排放;(%)大力开展植树造林活动,通常$公顷阔叶林可以吸收$吨二氧化碳,并放出#&’"吨氧气;(")对空气污染源进行治理,废气经过处理才能排放到空气中。另外,对于天然原因引起的空气成分变化,可通过研究空气成分变化的情况,探察地下矿藏。总之,空气成分的变化不容忽视。

克劳修斯主要从事分子物理、热力学、蒸汽机理论、理论力学、数学等方面的研究,特别是在热力学理论、气体动理论方面建树卓著。他是历史上第一个精确表示热力学定律的科学家。1850年与兰金(WilliamJohnMa-ZquornRankine,1820~1872)各自独立地表述了热与机械功的普遍关系──热力学第一定律,并且提出蒸汽机的理想的热力学循环(兰金-克劳修斯循环)。1850年克劳修斯发表《论热的动力以及由此推出的关于热学本身的诸定律》的论文。他从热是运动的观点对热机的工作过程进行了新的研究。论文首先从焦耳确立的热功当量出发,将热力学过程遵守的能量守恒定律归结为热力学第一定律,指出在热机作功的过程中一部分热量被消耗了,另一部分热量从热物体传到了冷物体。这两部分热量和所产生的功之间存在关系:。式中dQ是传递给物体的热量,dW表示所作的功,U是克劳修斯第一次引人热力学的一个新函数,是体积和温度的函数。后来开尔文把U称为物体的能量,即热力学系统的内能。论文的第二部分,在卡诺定理的基础上研究了能量的转换和传递方向问题,提出了热力学第二定律的最著名的表述形式(克劳修斯表述):热不能自发地从较冷的物体传到较热的物体。因此克劳修斯是热力学第二定律的两个主要奠基人(另一个是开尔文)之一。在发现热力学第二定律的基础上,人们期望找到一个物理量,以建立一个普适的判据来判断自发过程的进行方向。克劳修斯首先找到了这样的物理量。1854年他发表《力学的热理论的第二定律的另一种形式》的论文,给出了可逆循环过程中热力学第二定律的数学表示形式:,而引入了一个新的后来定名为熵的态参量。1865年他发表《力学的热理论的主要方程之便于应用的形式》的论文,把这一新的态参量正式定名为熵。并将上述积分推广到更一般的循环过程,得出热力学第二定律的数学表示形式:≤0等号对应于可逆过程,不等号对应于不可逆过程。这就是著名的克劳修斯不等式。利用熵这个新函数,克劳修斯证明了:任何孤立系统中,系统的熵的总和永远不会减少,或者说自然界的自发过程是朝着熵增加的方向进行的。这就是“熵增加原理”,它是利用熵的概念所表述的热力学第二定律。后来克劳修斯不恰当地把热力学第二定律推广到整个宇宙,提出所谓“热寂说”。 在气体动理论方面克劳修斯作出了突出的贡献。克劳修斯、麦克斯韦、玻耳兹曼被称为气体动理论的三个主要奠基人。由于他们的一系列工作使气体动理论最终成为定量的系统理论。1857年克劳修斯发表《论热运动形式》的论文,以十分明晰的方式发展了气体动理论的基本思想。他假定气体中分子以同样大小的速度向各个方向随机地运动,气体分子同器壁的碰撞产生了气体的压强,第一次推导出著名的理想气体压强公式,并由此推证了玻意耳-马略特定律和盖·吕萨克定律,初步显示了气体动理论的成就。而且第一次明确提出了物理学中的统计概念,这个新概念对统计力学的发展起了开拓性的作用。1858年发表《关于气体分子的平均自由程》论文,从分析气体分子间的相互碰撞入手,引入单位时间内所发生的碰撞次数和气体分子的平均自由程的重要概念,解决了根据理论计算气体分子运动速度很大而气体扩散的传播速度很慢的矛盾,开辟了研究气体的输运过程的道路。 热力学理论的奠基者克劳修斯一生研究广泛,但最著名的成就是提出了热力学第二定律,成为热力学理论的奠基人之一。人类科学发展到19世纪,蒸汽机的应用已经十分广泛,如何进一步提高热机的效率问题越来越受到人们的重视,成了理沦物理研究的重点课题。1824年,卡诺在热质说和永动机不可能的基础上证明了后来著名的卡诺定理,这不仅推论出了热机效率的最上限,而且也包含了热力学第二定律的若干内容。此后,经过许多科学家长期的研究,到19世纪中叶,能量转化和守恒定律建立了起来,这个物理学中极其重要的普遍规律,很快就成为研究热和其他各种运动形式相互转化的坚实基础。克劳修斯从青年时代起,就决定对热力进行理论上的研究,他认为一旦在理论上有了突破,那么提高热机的效率问题就可以迎刃而解。有了明确目标,克劳修斯学习异常勤奋,他知道只有在学生阶段打下坚实的数理基础,才能在今后的研究道路上有所建树。因此,克劳修斯用了近10年时间在学校里埋头苦读。有志者事竟成,1850年,克劳修斯发表了第一篇关于热的理沦的论文——《论热的动力以及由此推出关于热本身的定律》。在论文里,他首先以当时焦耳用实验方法所确立的热功当量为基础,第一次明确提出了热力学第一定律:在一切由热产生功的情况中,必有和所产生的功成正比的热量被消耗掉;反之,消耗同样数量的功,也就会产生同样数量的热。按照这个基本定律,克劳修斯又以理想气体为例,进行进一步的论述,否定了热质理论的基本前提,即宇宙中的热量守恒,物质内部的热量是对气体分子运动论的贡献作为热力学理沦的奠基人,克劳修斯一生的成就远不止于此,他在许多方面都取得了令人瞩目的研究成果,尤其在气体分子运动论方面,人们也习惯性地把他和麦克斯韦、玻耳兹曼一起称为分子运动论的奠基人。 早在18世纪,科学家们就发现气体是由大量激烈运动的粒子组成的,气体的压力来自于粒子对器壁的碰撞。到了19世纪50年代,克劳修斯等建立了热力学理论,并用热的运动学说作为基础来进行分子运动研究,这大大促进了分子运动学说的发展。1857年,克劳修斯发表了一篇具有奠基性质的论文《论我们称之为热的那种运动》,论文内容丰富,阐述了多个有关分子运动的问题。克劳修斯从气体是运动分子集合体的观点出发,认为考察单个分子的运动既不可能也毫无意义,系统的宏观性质不是取决于一个或某些分子的运动,而是取决于大量分子运动的平均值。因此,他提出了统计平均的概念,这是建立分子运动论的前提。根据这个前提,克劳修斯建立了理想气体分子运动的模型,并强调分子的动能不仅是它们的直线运动,而且是分子中原子旋转和振荡的运动,从而正确确定了实际气体和理想气体的区别。在此基础上,克劳修斯计算了碰撞器壁的分子数和相应的分子的动量变化,并通过一系列复杂的演算和论证,最终得出了因分子碰撞而施加给器壁的压强公式,从而揭示了气体定律的微观本质。不仅如此,克劳修斯还把目光投向了气体的固态和液态。他论断说:三种聚集态中的分子都在运动,只是运动的方式有所差异而已。在1857年的论文中,克劳修斯第一次计算得到了氧、氮、氢3种气体分子在冰点时的速率。然而这个气体分子运动速度高达每秒数百米的结论,远远超出了人们的意料,因为在现实生活中,气体的扩散(比如烟雾的弥漫)过程是相当的缓慢,因此人们对于克劳修斯的研究成果表示了极大的怀疑。如何才能解释这个根据理论计算得出的分子运动速度,与气体扩散现象所显示的速度二者之间的矛盾呢?克劳修斯陷入了新的困惑之中。他意识到,自己以前把分子看作数学几何点的模型不够确切,必须加以修正。他从分析气体分子间的相互碰撞人手,把分子的作用范围作为他依据的主要概念,引人了在单位时间内所发生的碰撞数和分子运动的自由程两个概念,并得出了第一个子均自由程的公式。通过这些全新的研究方法,克劳修斯认为,尽管单个分子运动的速度非常快,但由于分子间的相互碰撞,分子运动的轨迹十分曲折,就整个分子的集合体而言,其前进的路程就更加漫长,远远小于分子运动速度绐出的结果,这也就是气体扩散缓慢的原因。克劳修斯开创性地解决了气体扩散速度小于分子运动速度之间的矛盾,终于打消了人们心头的疑虑,使得他们对于分子运动论充满了信心,开辟了研究气体运动现象的道路。 克劳修斯在1867年发表的论文“Abhandlungen über die mechanische Wärmetheorie, Zweite Abteilung”中,首次为熵概念提供了数学版本,并为它命名,他用了现已弃用的熵单位“克劳修斯”(符号为Cl)。1 Cl = 1 cal/°C = J/K 克劳修斯在其他方面贡献也很多。他从理论上论证了焦耳-楞次定律。1851年从热力学理论论证了克拉珀龙方程,故这个方程又称克拉珀龙-克劳修斯方程。1853年他发展了温差电现象的热力学理论。1857年他提出电解理论。1870年他创立了统计物理中的重要定理之一──位力定理。1879年他提出了电介质极化的理论,由此与O.莫索提各自独立地导出电介质的介电常数与其极化率之间的关系──克劳修斯-莫索提公式。主要著作有《力学的热理论》、《势函数与势》、<热理论的第二提议》等。

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工商银行6月走势,技术分析报告: 八大因素印象后市走势,因素1 基本面宏观经济能否出“拐点” 因素2 政策面 监管层是否放弃“维稳” 因素3 技术面 近期调整是否“中场休息” 因素4 流动性 流动性会否突然衰竭 因素5 大小非 解禁低潮会否迎来减持高潮 因素6 IPO重启 会否催生一波IPO行情 因素7 A股估值 业绩增速能否支撑44倍市盈率 因素8 外围市场 “六绝”行情能否避免 【A股牛熊史全景回顾】: 第一波大牛市 1991年5月 大牛市见底 股市从此起步 第二波大牛市 1997年5月 大牛市见顶 终结于亚洲金融危机 第三波大牛市 1999年5、6月 大熊市见底 “行情”接龙网络股泡沫 第四波大牛市 2005年5、6月 大熊市见底 股改催生空前大牛市 第一波大熊市 1995年5月 大熊市见顶 政策市下上演“过山车” 第二波大熊市 1998年5月 反弹见顶 政策催生熊市小阳春 第三波大熊市 2001年5、6月 大牛市见顶 泡沫破灭国有股减持袭来 第四波大熊市 2008年5、6月 反弹见顶 印花税下调撞上大地震 因素1 基本面宏观经济能否出“拐点” 机构早在年初就对中国经济上半年探底反转的预期颇高,可是4月份的多项经济数据给“乐观派”泼了一盆冷水。4月工业增加值增速明显低于市场预期,出口形势继续恶化。广发证券据此认为,伴随着CPI与PPI数据的继续为负,经济层面是否能保持稳健复苏仍须时间考验。 因素3 技术面 近期调整是否“中场休息” 广发证券认为,6月行情再创新高可能不大,调整将是6月行情的主旋律,期间沪指有可能在2450点至2650点的区间展开振荡。第一技术支撑位应为前期次高点2579附近,但考虑到周K线上该区域的累计成交仅为万亿,换手不足20%,这一规模难以形成有效支撑。相比之下,2450点左右的密集成交区今年以来已累计超过万亿成交,换手超40%,规模足以形成阶段性有效支撑。 因素4 流动性 流动性会否突然衰竭 因素5 大小非 解禁低潮会否迎来减持高潮 统计显示,在即将到来的6月份,大小非限售股解禁将迎来年内的低谷,当月解禁股份总量为亿股,有45家公司实现全流通。以最新收盘价计算,解禁市值约1500亿元,较5月份环比下降%。今年是大小非解禁的高峰年,因此尽管6月份相对的解禁规模较小,但此后随着中行、工行等大盘蓝筹限售股解禁,今年7月和10月将迎来全年解禁的高峰。 在今年股市持续上涨过程中,大小非的减持规模不断扩大,5月份这一现象更加愈演愈烈,共有86家上市公司发布减持公告,减持市值约为亿元,与4月份67家公司合计减持亿元相比,5月大小非出逃规模环比增加了35%。市场分析人士表示,1664点以来的解禁低潮往往伴随着减持高潮,在下半年行情存在较大的不确定性、上涨行情可能终结的担忧下,6月份大小非加速出逃的意愿可能更加强烈,对市场的冲击也会显著增强。 因素6 IPO重启 会否催生一波IPO行情 因素7 A股估值 业绩增速能否支撑44倍市盈率 在国泰君安最新的策略报告中,对于A股市场接下来的走势判断显得十分谨慎。报告认为,目前A股估值已经处于较高的位置,除去银行、石化外所有A股的市盈率估值已经高达44倍,当前的业绩增速很难支撑这样的高估值。因此股市近期出现的持续调整被认为是构筑中期头部,尽管大盘权重股仍在挣扎,市场上多数投资机会已经消失。报告认为,由于当前的估值已经充分反映宏观复苏的预期,在回调过程中,前期涨幅巨大的中盘股和小盘股将面临更大的下跌,在最为悲观的预期下,沪指可能回到1800点附近。 不过这样的观点并未得到中原证券的认同,该机构表示,小盘股在经过近半年的炒作之后,存在一定的回调压力,但是大盘蓝筹股表现则较为稳定,估值水平也相对较为合理,后市投资风格或将发生转换。申银万国则表示,大盘将在2600点附近继续展开争夺,在政策面的平淡中,股市将静待上市公司半年报业绩的陆续发布,那些因业绩提前反转的行业和公司将获得市场额外的估值回报。 因素8 外围市场 “六绝”行情能否避免 香港股市早就有“五穷六绝七翻身”的说法。过去几十年来,香港股市每逢5月就开始下跌,6月更会大跌,但到了7月,股市便起死回生。美国等西方国家股市也有类似现象。其中原因是,香港的公司大多数在3月31日出完年报,之后便会分红派息,股票就会受到追捧;到了5月,由于大多数的公司都已经派息,股价除息,自然出现下跌;到了7月,股民又开始期待中期分红,市场随之活跃起来,股价回升。 今年5月以来,恒生指数一反常态出现较大升幅,但5月下旬以来恒指也开始出现高位振荡行情。加之甲型流感继续蔓延,美股出现反复,投资者对6月可能大跌的忧虑情绪再次抬头。 跟大部分券商的谨慎与反复不同,野村证券亚洲区首席经济学家孙明春则是坚定的“看多派”,他从4月初就断言中国经济已经探底走向复苏。在最新一篇的研究报告中,他强调年初至今中国家庭支出同比增长了9%,孙博士认为投资者低估了今年刺激政策对消费的正面刺激作用,高估了中国经济不平衡增长的不可持续性,因此很可能低估了消费增长的短期和长期势头。 因素2 政策面 监管层是否放弃“维稳” 相对于经济数据的差强人意,5月以来监管层在政策面仍保持高频率的利好发布速度,其中化工、汽车、家电、新能源等扶持政策接踵而至。但广发证券认为,目前政府重点更多落实前期已出台的政策,“缺乏新意”正是造成目前政策对股市刺激效应递减的关键原因。 而4月份以来监管层先后对创业板和主板IPO放行的态度对市场震动极大,很多投资者对执行了1年多的股市维稳政策可能终结表现出担忧。不过英大证券李大霄表示,无论是为了启动内需还是启动新股发行,都需要一个稳定的市场环境,一旦市场因此大幅下跌,监管层一定会出手干预,防止股市再次大起大落。

聚合物扩散研究现状论文

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势摘要:综述了铝基复合材料的发展历史及国内外研究现状,重点阐述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料制备工艺的发展现状。同时说明了碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究中仍存在的问题,在此基础上展望了该复合材料的发展前景。关键词:SiCp /Al 复合材料; 制备方法中图分类号:TB333 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2011)12-0092-05Research Status and Development Trend of SiCP/Al CompositeZHENG Xijun, MI Guofa(College of Material Science and Engineer, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)Abstract:The development history, domestic and foreign research present situation of SiCP /Al composite wasintroduced, the research progress of preparation process for SiCP /Al composite were elaborated, the research on SiCP /Alcomposite was analyzed and the development prospect of the composite was put words:SiCp /Al composite; preparation methods收稿日期:2010-11-20作者简介:郑喜军(1982- ),男,河南西平人,硕士研究生,研究方向为材料加工工程;电话:;E-mail:《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术应用进行了广泛的关注和研究,从材料的制备工艺、组织结构、力学行为及断裂韧性等方面做了许多基础性的工作, 取得了显著的成绩。在美国和日本等国,该类材料的制备工艺和性能研究已日趋成熟,在电子、军事领域开始得到实际应用。SiC 来源于工业磨料,可成百吨的生产,价格便宜,SiC 颗粒强化铝基复合材料被美国视为有突破性进展的材料, 其性能可与钛合金媲美,而价格还不到钛合金的1/10。碳化硅颗粒增强铝基复合材料是最近20 年来在世界范围内发展最快、应用前景最广的一类不连续增强金属基复合材料,被认为是一种理想的轻质结构材料,尤其在机动车辆发动机活塞、缸头(缸盖)、缸体等关键产品和航空工业中具有广阔的应用前景[5-7]。在1986 年,美国DuralAluminumComposites 公司发明了碳化硅颗粒增强铝硅合金的新技术, 实现了铸造铝基复合材料的大规模生产, 以铸锭的形式供给多家铸造厂制造各种零件[8-9]。美国Duralcan 公司在加拿大己建成年产11340 t 的SiC/Al 复合材料型材、棒材、铸锭以及复合材料零件的专业工厂。目前,Duralcan 公司生产的20%SiCp /A356Al 复合材料的屈服强度比基体铝合金提高75%、弹性模量提高30%、热膨胀系数减小29%、耐磨性提高3~4倍。美国DWA 公司生产的碳化硅增强复合材料随碳化硅含量的增加,只有伸长率下降的,其他性能都得到了很大提高。到目前为止,SiCp/Al 复合材料被成功用于航空航天、电子工业、先进武器系统、光学精密仪器、汽车工业和体育用品等领域,并取得巨大经济效益。表1 列举了一些SiCp/Al 复合材料的力学性能。目前国内从事研制与开发碳化硅颗粒增强铝复合材料工作的科研院所与高校主要有北京航空材料研究院、上海交通大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、国防科技大学等。哈尔滨工业大学研制的SiCw/Al 用于某卫星天线丝杆,北京航空材料研究院研制的SiCp/Al 用于某卫星遥感器定标装置[10-11]。国内到目前为止还没有出现高质量高性能的碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 虽然部分性能已达到国外产品的指标, 但在产品的尺寸精度上还存在不小的差距,另外制造成本太高,离工业化生产还有一段距离要走。2 铝基复合材料的性能特征(1)高比强度、比模量由于在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的增强物,明显提高了复合材料的比强度和比模量, 特别是高性能连续纤维,如硼纤维、碳(石墨)纤维、碳化硅纤维等增强物,他们具有很高的强度和模量[1]。(2)良好的高温性能,使用温度范围大增强纤维、晶须、颗粒主要是无机物,在高温下具有很好的高温强度和模量, 因此金属基复合材料比基体金属有更高的高温性能。特别是连续纤维增强金属基基复合材料,其高温性能可保持到接近金属熔点,并比金属基体的高温性能高许多。(3)良好的导热、导电性能金属基复合材料中金属基体占有很高的体积百分数, 一般在60%以上,因此仍保持金属的良好的导热、导电性能。(4)良好的耐磨性金属基复合材料,特别是陶瓷纤维、晶须、颗粒增强金属基复合材料具有很好的耐磨性。这是由于在基体中加入了大量细小的陶瓷颗粒增强物,陶瓷颗粒硬度高、耐磨、化学性能稳定,用它们来增强金属不仅提高了材料的强度和刚度,也提高了复合材料的硬度和耐磨性。(5)热膨胀系数小,尺寸稳定性好金属基复合材料中所用的增强相碳纤维、碳化硅纤维、晶须、颗粒、硼纤维等均具有很小的热膨胀系数,特别是超高模量的石墨纤维具有负热膨胀系数, 加入相当含量的此类增强物可降低材料膨胀系数, 从而得到热膨胀系数小于基体金属、尺寸稳定性好的金属基复合材料。(6)良好的抗疲劳性和断裂韧性影响金属基复合材料抗疲劳性和断裂韧性的因素主要有增强物与复合体系制备工艺增强体含量(vol,%)拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiCP /2009Al 粉末冶金20 572 109 粉末冶金20 552 103 粉末冶金20 496 103 粉末冶金20 724 103 粉末冶金40 441 125 粉末冶金15 689 97 搅拌铸造20 350 98 无压浸渗30 382 125 表1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的力学性能[1] Mechanical properties of aluminum matrixcomposite reinforced by SiC particle93Hot Working Technology 2011, , 材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月金属基体的界面结合状态、金属基体与增强物本身的特性以及增强物在基体中的分布等。特别是界面结合强度适中,可以有效传递载荷,又能阻止裂纹扩展,从而提高材料的断裂韧性。(7)不吸潮、不老化、气密性好与聚合物相比,金属性质稳定、组织致密,不存在老化、分解、吸潮等问题,也不会发生性能的自然退化,在空间使用不会分解出低分子物质而污染仪器和环境,有明显的优势。(8)较好的二次加工性能可利用传统的热挤压、锻压等加工工艺及设备实现金属基复合材料的二次加工。由于铝基复合材料不但具有金属的塑性和韧性,而且还具有高比强度、比模量、对疲劳和蠕变的抗力大、耐热性好等优异的综合性能。尤其在最近20 年以来, 铝基复合材料获得了惊人的发展速度,表2 列举了一些铝基复合材料的力学性能。3 主要应用领域 在航空航天及军事领域的应用美国ACMC 公司和亚利桑那大学光学研究中心合作,研制成超轻量化空间望远镜和反射镜,该望远镜的主镜直径为,仅重。ACMC 公司用粉末冶金法制造的碳化硅颗粒增强铝基复合材料还用于激光反射镜、卫星太阳反射镜、空间遥感器中扫描用高速摆镜等;美国用高体积分数的SiCp/Al代替铍材,用于惯性环形激光陀螺仪制导系统、三叉戟导弹的惯性导向球及管型测量单元的检查口盖,成本比铍材降低2/3;20 世纪80 年代美国洛克希德.马丁公司将DWA 公司生产的25%SiCp /6061Al 用作飞机上承载电子设备的支架,其比刚度比7075 铝合金约高65%;美国将SiCp/6092Al 用于F-16 战斗机的腹鳍, 代替原有的2214 铝合金蒙皮, 刚度提高50%,寿命从几百小时提高到8000 小时左右,寿命提高17 倍,可大幅度降低检修次数,提高飞机的机动性,还可用于F-16 的导弹发射轨道;英国航天金属及复合材料公司(AMC)采用高能球磨粉末冶金法研制出高刚度﹑ 耐疲劳的SiCp/2009Al, 成功用于Eurocopter 公司生产的N4 及EC-120 新型直升机[12];采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al 作为印刷电路板芯板用于F-22“猛禽”战斗机的遥控自动驾驶仪、发电元件、飞行员头部上方显示器、电子计数测量阵列等关键电子系统上, 以代替包铜的钼及包铜的锻钢,可使质量减轻70%,同时降低了电子模板的工作温度;SiCp/Al 印刷电路板芯板已用于地轨道全球移动卫星通信系统; 作为电子封装材料,还可用于火星“探路者”和“卡西尼”土星探测器等航天器上。美国采用高体积分数SiCp /Al 代替Cu-W 封装合金作为电源模块散热器,已用于EV1 型电动轿车和S10 轻型卡车上;美国将氧化反应浸渗法制备的SiC-Al2O3/Al 作为附加装甲,用于“沙漠风暴”地面进攻的装甲车;美国GardenGrove 光学器材公司用SiCp/Al 制备Leopardl 坦克火控系统瞄准镜。 在汽车工业中的应用由山东大学与曲阜金皇活塞有限公司联合研制的SiCp /Al 活塞已用于摩托车及小型汽车发动机;自20 世纪90 年代以来, 福特和丰田汽车公司开始采用Alcan 公司的20%SiC/Al-Si 来制作刹车盘;美国Lanxide 公司生产的SiCp/Al 汽车刹车片于1996年投入批量生产[13];德国已将该材料制作的刹车盘成功应用于时速为160km/h 的高速列车上。整体采用锻造的SiCp/Al 活塞已成功用于法拉利生产的一级方程式赛车。 在运动器械上的应用BP 公司研制的20%SiCp/2124Al 自行车框架已在Raleigh 赛车上使用;SiCp /Al 复合材料可应用于自行车链轮、高尔夫球头和网球拍等高级体育用品;在医疗上用于假体的制造。4 制备及成型方法一般来说, 根据铝基体状态的不同,SiCp/Al 的制备方法大致可分为固态法和液态法两类。目前主要有粉末冶金法、喷射沉积法、搅拌铸造法和挤压铸造法。 粉末冶金法粉末冶金法又称固态金属扩散法,该方法由于克增强相/ 基体增强相含量拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiC/Al-4Cu 15 476 92 /ZL101 20 375 101 /ZL101A 20 330 100 /6061 25 517 114 /2124 25 565 114 / 20 226 95 /Al 26 387 112 -表2 金属基复合材料的力学性能[1] Mechanical properties of metal matrix composite[1]94《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术服了碳化硅颗粒与铝合金熔液润湿困难的缺点,因而是最先得到发展并用于SiCp/Al 的制备方法之一。具体制备SiCp/Al 的粉末冶金工艺路线有多种,目前最为流行和典型的工艺流程为:碳化硅粉末与铝合金粉末混合一冷模压(或冷等静压)一真空除气一热压烧结(或热等静压)一热机械加工(热挤、轧、锻)。粉末冶金法的优点在于碳化硅粉末和铝合金粉末可以按任何比例混合,而且配比控制准确、方便。粉末冶金法工艺成熟,成型温度较低,基本上不存在界面反应、质量稳定,增强体体积分数可较高,可选用细小增强体颗粒。缺点是设备成本高,颗粒不容易均匀混合,容易出现较多孔隙,要进行二次加工,以提高机械性能,但往往在后续处理过程中不易消除;所制零件的结构、形状和尺寸都受到一定的限制,粉末冶金技术工艺程序复杂,烧结须在在密封、真空或保护气氛下进行, 制备周期长, 降低成本的可能性小,因此制约了粉末冶金法的大规模应用。 喷射沉积法喷射沉积法是1969 年由Swansea 大学Singer教授首先提出[14],并由Ospray 金属有限公司发展成工业生产规模的制造技术。该方法的基本原理是:对铝合金基体进行雾化的同时,加入SiC 增强体颗粒,使二者共同沉积在水冷衬板上, 凝固得到铝基复合材料。该工艺的优点是增强体与基体熔液接触时间短,二者反应易于控制;对界面的润湿性要求不高,可消除颗粒偏析等不良组织, 组织具有快速凝固特征;工艺流程短、工序简单、效率高,有利于实现工业化生产。缺点是设备昂贵,所制备的材料由于孔隙率高而质量差必须进行二次加工, 一般仅能制成铸锭或平板; 大量增强颗粒在喷射过程中未能与雾化的合金液滴复合, 造成原材料损失大, 工艺控制较复杂,增强体颗粒利用率低、沉积速度较慢、成本较高。 搅拌铸造法搅拌铸造法的基本原理[15-17]:依靠强烈搅拌在合金液中形成涡漩的负压抽吸作用, 将增强体颗粒吸入基体合金液体中。具体工艺路线:将颗粒增强体加入到基体金属熔液中, 通过一定方式的搅拌与一定的搅拌速度使增强体颗粒均匀地分散在金属熔体中,以达到相互混合均匀与浸润的目的,复合成颗粒增强金属基复合材料熔体。然后可浇铸成锭坯、铸件等使用。该方法的优点是:工艺简单、设备投资少、生产效率高、制造成本低、可规模化生产。缺点是:加入的增强体颗粒粒度不能太小, 否则与基体金属液的浸润性差, 不易进入金属液或在金属液中容易团聚和聚集;普遍存在界面反应,强烈的搅拌容易造成金属液氧化,大量吸气及夹杂物混入,颗粒加入量也受到一定限制,只能制成铸锭,需要二次加工。 挤压铸造法挤压铸造法是首先把SiC 颗粒用适当的粘结剂粘结,制成预制块放入浇注模型中,预热到一定的温度,然后浇入基体金属液,立即加压,使熔融的金属熔液浸渗到预制块中,最后去压、冷却凝固形成SiCp/Al。该方法的优点是:设备较简单且投资少,工艺简单且稳定性较好,生产周期短,易于工业化生产,能实现近无余量成型,增强体体积分数较高,基本无界面反应。缺点是容易出现气体或夹杂物,缺陷比较多,需增强颗粒需预先制成预成型体, 预成型体对产品质量影响大,模具造价高,而且复杂零件的生产比较困难。5 SiCp /Al 复合材料发展的建议与对策SiCp /Al 复合材料作为一种新的结构材料有着广阔的发展前景, 但要实现产业化还需做大量的研究工作。除了要对SiCp/Al 复合材料的制备工艺、界面结合状态、增强机制等方面的内容做进一步研究,其相关领域的研究及发展也应给予重视。 现有制备工艺进一步完善和新工艺的开发现有工艺制备方法虽然已经成功制造了复合材料,但很难用于工业化生产且尚处于实验室研究阶段[18]。SiC 颗粒存在于铝液中,使金属液粘度提高,流动性降低,铸造时充填性变差,当颗粒含量增加至20%或在较低温度(<730℃)时,流动性急剧降低以致于无法正常浇注。另外,SiC颗粒具有较大的表面积, 表面能较大,易吸附气体并带入金属液中,而金属液粘度大也易卷入气体并难以排出,产生气孔缺陷。因此,对现有工艺的进一步完善和新工艺的开发成为下一步研究工作的主要任务。 后续加工工艺的研究金属基复合材料的切削加工、焊接、热处理等后续加工工艺的研究较少,成为限制其应用的瓶颈。高强度、高硬度增强体的加入使金属基复合材料成为难加工材料[18-19],而由于增强体与基体合金的热膨胀系数差异大引起位错密度的提高, 也使金属基复合95Hot Working Technology 2011, , 材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月材料的时效行为与基体合金有所不同[20]。另外,增强体影响焊接熔池的粘度和流动性, 并与基体金属发生化学反应限制了焊接速度, 给金属基复合材料的焊接造成了极大困难。因此, 解决可焊性差的问题也成为进一步研究的主要方向。 环境性能方面的改善金属基复合材料的环境性能方面的研究, 即如何解决金属基复合材料与环境的适应性, 实现其废料的再生循环利用也引起了一些学者的重视, 这个问题关系到有效利用资源,实现社会可持续发展,因此, 关于环境性能方面的研究将是该领域今后研究的热点。由于铝基复合材料是由两种或两种以上组织结构、物理及化学性质不同的物质结合在一起形成一类新的多相材料, 其回收再利用的技术难度要比传统的单一材料大得多。随着铝基复合材料的批量应用,必然面临废料回收的问题,通过对复合材料的回收再利用, 不但可减少废料对环境的污染还可减低铝基复合材料的制备成本、降低价格,增加与其他材料的竞争力,有利于促进自身的发展。文献[21]配制了混合盐溶剂, 采用熔融盐法成功地分离出颗粒增强铝基复合材料中的增强材料,研究结果表明,利用该技术处理颗粒增强铝基复合材料, 其回收利用率可达85%。6 结语与铝合金基体相比, 铝基复合材料具有更高的使用温度、模量和强度,热稳定性增加及更好的耐磨损性能,它的应用将越来越广泛。然而,在目前的研究中仍然存在许多疑问和有待解决的问题, 例如怎样去克服铝基复合材料突出的界面问题, 并且力求研究结果有助于改善生产应用问题; 在制备过程前后, 怎样通过热处理手段来改善成品的各方面性能;如何利用由于热失配造成的内、外应力使材料服役于各种环境。此外,原位反应中仍不免其他副反应夹杂物存在, 同时对增强体的体积分数也难以精确控制,这些都是亟待研究解决的问题。参考文献:[1] 于化顺.金属基复合材料及其制备技术[M].北京:化学工业出版社,2006.241.[2] 吴人洁.复合材料[M].天津:天津大学出版社,2000.[3] 沃丁柱.复合材料大全[M].北京:化学工业出版社,2000.[4] 毛天祥.复合材料的现状与发展[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2000.[5] 赫尔(Hull, D).复合材料导论[M].北京:中国建设工业出版社,1989.[6] 尹洪峰,任耘,罗发.复合材料及其应用[M].陕西:陕西科学技术出版社,2003.[7] 汤佩钊.复合材料及其应用技术[M].重庆:重庆大学出版社,1998.[8] 张守魁,王丹虹.搅拌铸造制备颗粒增强复合材料[J].兵器材料科学与工程,1997,20(6):35-391.[9] 韩桂泉,胡喜兰,李京伟.无压浸渗制备结构/ 功能一体化铝基复合材料的性能及应用[J].航空制造技术,2006(01):95.[10] 李昊,桂满昌,周彼德.搅拌铸造金属基复合材料的热力学和动力学机制[J].中国空间科学技术,1997,2(1):9-161.[11] 桂满昌,吴洁君,王殿斌,等.铸造ZL101A/SiCp复合材料的研究[J].铸造,2001,50(6):332-3361.[12] 任德亮,丁占来,齐海波,等.SiCp /Al 复合材料显微结构与性能的研究[J].航空制造技术,1999,(5):53-551.[13] Clyne T W,Withers P J.An Introduction to Metal MatrixComposites [M].London:Cambridge University Press,1993.[14] Lee Konbae.Interfacial reaction in SiCp /Al composite fabricatedby pressureless infiltration [J].Scripta. 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摘要:通过几种成膜助剂与乳液相容性的考察,讨论了其对乳液的粘度、冻融稳定性、贮存稳定性、最低成膜温度及涂料性能的影响。关键词:成膜助剂在乳胶漆中的应用 ;应用1前言建筑涂料在涂料工业中占有很重要的地位,目前,国内建筑涂料在涂料中的比重日渐增大。随着人们生活水平的口益提高.对建筑用乳胶漆的质量要求也越来越高,而涂料成膜的好坏直接影响涂层的性能。一般人们认为乳胶漆在较短的时间内就能完全成膜,而忽略了各个成膜阶段的温度控制,特别是外用乳胶漆在施工后的温度变化较大,使最终涂层的性能不理想,如光泽下降、附着力差、耐擦洗性差、耐沾污性不良、耐候性不理想等等。有效地添加成膜助剂,可较大幅度地降低成膜温度,是改善乳胶漆低温施工性能的有效措施。本文对几种成膜助剂在乳胶漆中的应用进行了一系列实验,对建筑用乳胶漆的配方设计具有一定的参考作用。2实验部分与溶剂型涂料不同,乳胶漆的成膜机理一般分为以下过程:第一,充填过程。乳胶漆施工后,水分挥发,当乳胶微粒占膜层74%(体积)时,微粒相互靠近而达到密集的充填状态。组分中的乳化剂及其他水溶性助剂留在微粒间隙的水中。第二,融台过程。水分继续挥发,高聚物微粒表面吸附的保护层破坏.裸露的微粒相互接触,其间隙愈来愈小,至毛细管径大小时,由于毛细管作用,其毛细管压力高于聚合物微粒的抗变形力,微粒变形,最后凝集、融合成连续的涂膜。这一过程是乳液能否成膜的关键,若乳液颗粒的玻璃化温度(Tg)较高(为了使涂膜具有良好的机械性能,耐候性和耐沾污性,Tg值一般不能太低),在较低环境温度下,就很难变形,从而会使融合过程受阻,导致不能成膜,这时往往需要用成膜助剂协助成膜。第三,扩散过程。残留在水中的助剂逐渐向涂膜扩散,并使高聚物分子长链相互扩散,形成具有良好性能的均匀涂膜。成膜助剂是一种可以挥发的暂时性增塑剂,能促进乳胶粒了的塑性流动和弹性变形,改善其聚结性,可在广泛的施工温度范围内成膜、理想的成膜助剂应具有下列特性:作为聚合物乳液的良溶剂,可降低聚台物的最低成膜温度;在水巾溶解性小;具有-定的挥发性,成膜过程中能滞留在涂膜中发挥作用,成膜后全部挥发,不影响涂膜性能;不影响乳液的稳定性。成膜助剂的种类很多,包括醇类(如笨甲醇)、酯醇类(如Texanol酯醇等)、醇醚类(如乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等)、醇醚酯类(如己二醇丁醚醋酸酯等)等。常用的成膜助剂有Texanol酯醇、苯甲醇(BA)、乙二醇丁醚(EB)、丙二醇苯醚(PPH)。以下就这几种常用的成膜助剂进行比较试验。2.1主要仪器设备最低成膜温度仪(日本理学工业公司,IV605)2.2试验用的乳液本试验采用在国内具有代表性、使用广泛的纯丙、苯丙、醋丙、叔醋等乳液,如长兴、巴斯夫、联碳、国民淀粉、罗门哈斯、江苏口出集团、北京东方化工J一、北京通州互益化工厂、北京振翔贸易公百公司、山东青州宝达化工厂、北京科信工业贸易有限责任公可等的产品,因篇幅关系,本文仅提供部分试验数据。2.3成膜助剂在乳液及涂料中的性能试验相容性试验:乳液与成膜助剂Texanol酯醇、苯甲醇、乙二醇丁醚、丙二醇苯醚直接混合,搅拌均匀,观察乳液的性状。乳液粘度的测定:在相容性正常的乳液中加人成膜助剂后测定其牯度,观察粘度变化情况。乳液摄低成膜温度的测定:将可相容的乳液与几种成膜助剂混合,测定其最低成膜温度(MFT)。乳液冻融稳定性试验:将相容性正常的乳液加入相应量孔液最低成膜温度降至0℃的最你用量)的Texanol、BA、EB和PPH成膜助剂.于-10%的冰箱中放置16h取出后于标准条件(室温23±2℃,相对湿度50±5%)下放置8h,如此反复5个循环,观察乳液最终状态。乳液贮存稳定性试验:将相容性正常的乳液加入相应量(乳液最低成膜温度降低至0℃的最低用量)的Texanol酯醇、苯甲醇、EB、PPH成膜助剂,在标准条件(室温23±2℃,相对湿度50±5%)下放置3个月,定期观察乳液的状态,测定其粘度、pH值。2.4涂料的性能检测选用不同的成膜助剂(Texanol、EB、PPH和BA),比较其对涂料性能的影响。PPH和BA不能直接加入,将其与醇类溶剂混合,在配漆过程中缓慢滴加,以防止造成絮凝;EB若在搅拌情况下缓慢加入,可不与醇类溶剂混合,但加入速度应缓慢。依据国家标准GB/T9755—95进行性能测试(耐老化性除外),在耐擦洗性方面Texanol酯醇有比较突出的优势,很可能是因为其他成膜助剂与纯丙乳液的相容性不好,影响了乳液成膜,从而对涂料的性能造成影响。生产时应注意成膜助剂不能添加太快,以免产生絮凝而影响涂料的性能。3结果与讨论3.1成膜助剂与乳液的相容性成膜助剂与乳液的相容性试验结果:BA、EB、PPH在6512苯丙乳液中相容性好,PPH在除纯丙乳液外的其他乳液中相容性好,但这几种成膜助剂都要缓慢滴加。否则也容易造成絮凝。对于纯丙乳液,加人此三种成膜助剂都会产生絮凝,有时可以将这几种成膜助剂与醇类溶剂混合后加到乳液中,以免造成破乳。Trexanol酯醇与我们收集到的任何一种乳液的相容性都很好,且添加方式简易,不容易造成破乳,对乳液具有普遍性。3.2对乳液粘度的影响加入成膜助剂后,乳液的粘度基本上都有所增大。这是因为成膜助剂会软化乳液粒子,乳液粒子溶胀而变大,只要加量适当,不会影响乳液的使用。但是,由于乳液粒子的溶胀,其表面上起保护作用的表面活性剂及保护胶体的浓度相应降低.甚至被大量成膜助剂取代,而使乳液不稳定。3.3对乳液MFT的影响成膜助剂对乳液MFT的影响:对于相容性好的乳液,要达到最低成膜温度O℃时的成膜助剂的用量,对于苯丙乳液,加入苯甲醇的用量比。Texanol酯醇小,这可能是因为相似相容原理,苯甲醇能在最大程度上软化苯丙乳液粒子,使之以较少的用量就将乳液的最低成膜温度降至0℃,但其毒性较大,对其他类型的乳液相容性也较差,必须与醇类溶剂配合使用。EB可溶于水,加到乳液中后,不易与乳液粒子接触,所以其用量相应要大些,但由于其挥发速度与水相当,甚至更快,所以对成膜不利。进而影响涂层的性能。PPH对苯丙乳液的效果好些,但由于其在水中的溶解度略大,不易与乳液粒子接触。因此,对于PPH可相容的乳液,与Texan0l酯醇效果差不多,但对十纯丙乳液或其他类型的乳液,Texanol酯醇在加入方式上比其他成膜助剂简易,且用量不大。3.4对乳液冻融稳定性的影响加入成膜助剂对乳液的冻融稳定性有一定影响。经过5次循环以后,乳液均凝聚,其原因是成膜助剂使乳液粒子溶胀,且使保护胶体浓度相应降低的缘故,所以若用成膜助剂与乳液配制成基料再使用,就要注意不能在低温下放置贮存。3.5对乳液贮存稳定性的影响成膜助剂对乳液的贮存稳定性没有影响(仅针对相容性好的乳液),随着时间的推延,有些乳液的pH值略微下降,这是中和乳液时所用的氨水挥发所致。乳胶漆成膜机理:乳胶漆涂料的成膜分为三个过程,乳胶颗粒紧密堆积,乳胶颗粒融结、聚合物链端相互扩散。乳胶漆涂布于基底上,涂料中挥发分(主要为水分)外蒸内吸,涂料固含量不断增加,颗粒相互接近最后达到最紧密的堆积。干燥继续进行,覆盖于乳胶颗粒表面的吸附层被破坏,裸露的聚合物颗粒表面直接接触,在聚结溶剂的溶涨溶解作用下,颗粒软化变形融结而成连续薄膜。乳胶颗粒融结同时和之后,聚合物表面的链端分子相互渗透、扩散,涂膜进一步均匀化。乳胶漆成膜与天气状况关系很大,高温、大风,低湿度,低温、过度潮湿等都将导致乳胶粒子成膜不良,影响涂膜性能。

最近几年国内精细化工行业都在关注一个问题:21世纪精细化工的发展趋势。自从20世纪90年代后期以来,我国决定加大在能源、信息、生物、材料等高新技术领域的投资力度,化工作为传统产业没有被列入国家优先发展的行列,而被有的人归于夕阳工业。但事实并非如此,特别是我们精细化工,由于它在国民经济中的特殊地位,由于它和能源、信息、生物化工以及材料学科之间的紧密联系,它在我国现代化建设中的作用将愈来愈重要,而成为不可替代、不可或缺的关键一环。 在这里我充满信心地告诉大家,精细化工在中国、乃至在世界,依然是朝阳工业,前景一片光明。 一.精细化工在国民经济中的地位 我们都知道精细化工是生产精细化学品的化工行业,主要包括医药、染料、农药、涂料、表面活性剂、催化剂,助剂和化学试剂等传统的化工部门,也包括食品添加剂、饲料添加剂、油田化学品、电子工业用化学品、皮革化学品、功能高分子材料和生命科学用材料等近20年来逐渐发展起来的新领域。中国是个人口大国,十多亿人的生存与生存质量与精细化工息息相关。增加粮食产量,需要多种高效低毒的农药、植物生长调节剂、除草剂、复合肥料;抵疾病需要多种医药、抗生素;石化工业生产需要催化剂、表面活性剂、油品添加剂和橡胶助剂等。服装、丝绸工业需要高质量的染料、纺织助剂、颜料;美化环境、改善居住条件需要不同的涂料、黏合剂;据报道一台电视机与2000多种化学品有关,其中绝大部分是精细化学品。 正由于精细化工对国民经济和人民生活的重大贡献,被我国先后列为“六五”、“七五”、“八五”和“九五”国民经济发展的战略重点,并作为七大重点工程之一来抓。经过20多年的努力,我国精细化工得到了长足的发展。目前我国精细化工企业总数已达11000余家,传统领域精细化工企业7000多家,其中染料、颜料企业1525家,农药及其制剂加工企业1243家,涂料生产企业4544家;新领域精细化工企业3900家. 精细化工行业总产值达1200亿元,其中新领域精细化工产值为600~700亿元。许多精细化工产品产量如染料、农药等居世界前列。有部分精细化工产品已能满足国内需求。 精细化工的发展,促进了其它行业如农业、医药、纺织印染、皮革、造纸等衣、食、行和用水平的提高,同时为这些行业带来了经济效益的提高。 精细化工的发展,为生物技术、信息技术、新材料、新能源技术、环保等高新技术的发展提供了保证。 精细化工的发展,直接为石油和石油化工三大合成材料(塑料、橡胶和纤维)的生产及加工、农业化学品的生产,提供催化剂、助剂、特种气体、特种材料(防腐、防高温、耐溶剂)、阻燃剂、膜材料,各种添加剂,工业表面活性剂、环境保护治理化学品等,保证和促进了石油和化学工业的发展。 精细化工的发展,提高了化学工业的加工深度,提高了大的石油公司、大的化工公司的经济效益。 精细化工的发展,提高了国家的化学工业的整体经济效益,增强了国家的经济实力。 当今,精细化工已成为世界化学工业发展的战略重点之一,也是化学工业激烈竞争的焦点之一。因此国家经贸委在“十五”工业结构调整规划纲要中指出:化学工业的发展是以“化肥、农药和精细化工为重点”。化肥和农药直接与粮食生产有关,所以精细化工和粮食生产一样重要,只能立足于国内,不能依赖于国外,关系国计民生的、不可或缺的重要经济部门。 二.国内外精细化工的发展现状 据统计全球500强中有17家化工企业,其中前几位是美国杜邦公司、德国巴斯夫公司、赫斯特公司和拜尔公司,美国的道公司以及瑞士的汽巴—嘉基公司等。它们都有百余年的历史,在20世纪70年代以前都大力发展石油化工,后来逐渐转向精细化工。德国是发展精细化工最早的国家。它们从煤化工起家,在20世纪50年代以前,以煤化工为原料的占80%左右,但由于煤化工的工艺路线和效益不佳,1970年起以石油为原料的化工产品比例猛增到80 % 以上。 杜邦公司是世界上最大的化学公司,成立于1802年。它从1980年前后才从石油化工大幅度地转向精细化工,比德国和日本起步晚,但发展速度却很快。该公司对以往通用产品以提高质量、降低成本和提高市场竞争力为目标,80年代以来,扩大了专用化学品的生产,主要为农药、医药、特种聚合物、复合材料等精细化工产品的生产。该公司的长远目标为发展生命科学制品,为保健品、抗癌、抗衰老等药物和仿生医疗品,1995年该公司利润为33亿美元。

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气候变化研究过程论文

大学生如何应对气候变化论文如下:

气候变化原因

在地球的漫漫历史中,气候总在不断变化,究其原因可概括为自然的气候波动和人为因素两大类。

科学研究认为,太阳辐射的变化、地球轨道的变化、火山活动、大气与海洋环流的变化等是造成全球气候变化的自然因素。而人类活动,特别是工业革命以来人类活动是造成目前以全球变暖为主要特征的气候变化的主要原因,其中包括人类生产、生活所造成的二氧化碳等温室气体的排放、对土地的利用、城市化等。

IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)于2007年发表的评估报告指出,全球气温上升由人类活导致的可能性超过90%。这份由全球130多个国家和地区约2500名科学家共同完成的报告详细计算了各人类活动对气候的影响后认为,进入工业时代以来,人类活动对气候的净影响是气温升高。

气候变化对人类社会的影响

大量研究表明,气候变化将从下述三个方面对人居环境产生影响,一是气候变化后,资源生产、商品及服务市场的需求产生了变化,使支持居住的经济条件受到了影响;二是气候变化对能源输送系统、建筑物、城市设施以及工农业、旅游业、建筑业等特定产业的一些直接影响,转而对人居环境产生了影响;三是气候变化后,因极端天气事件增加以及对人体健康的影响,使得居住人口迁移。

人类居住地尤其是河边和海岸带居民受气候变化最普遍、最直接的威胁是洪涝和滑坡。人类居住环境目前正遭遇包括水和能源短缺、垃圾处理和交通等环境问题,这些问题可能因高温、多雨而加剧。

低海拔海岸区的城镇化快速发展,正在迅速地增加那里的人口居住密度,使得人为财富(城市)处于海岸气候极端事件的威胁之中。

面临气候变化时,居民收入大部分来源于受气候支配的初级资源产业,如农业、林业和渔业的经济单一居住区,比经济多样化的居住区更脆弱。

人类早期的活动能力、也就是破坏自然的能力很弱,最多只能引起局部地区小气候的改变,所以几百万年间人与自然还能相安无事。但是工业革命以来情况发生争剧变化。工业化意味着大量燃烧煤和石油,意味着向地球大气排放巨量的废气。其中二氧化碳气体造成大气温室效应,使全球变暖、极冰融化、海平面上升;二氧化硫和氮氧化物可以形成酸雨;氯氟烃气体能破坏高空臭氧层,造成南极臭氧洞和全球臭氧层变薄。此外,工业化排放的污染气体也使人类聚居的城市成了浓度特高的大气污染岛……人类在发展经济、提高生活质量的同时也闯下了弥天大祸。不少灾害看起来似乎是天灾,而实际上却往往是属于人类自己造成的人祸。被破坏的地球大气正在对人类进行可怕的报复,大自然是绝不会因为人类的无知而原谅人类的。 1992年6月,世界各国元首、政府首脑云集巴西里约热内庐,在联合国《气候变化框架公约》上签字。为什么气候变化这样一个普普通通的科学问题,会变得如此令人关注? 原来,工业革命以来,由于人类大量燃烧化石燃料和毁灭森林,使全球大气中二氧化碳(CO2)含量在百年内增加了25%。如果按目前CO2浓度的增加速度,到2100年大气中CO2含量将增加一倍。据联合国发布的评估报告,那时全球平均气温会比现在上升~℃,这将引起极冰融化、海平面上升15~95厘米,从而淹没大片经济发达的沿海地区,还可能引起其他一系列严重问题。世界各国政府开始重视这种状况及其危害后果,共同商讨削减CO2排放量的问题。 什么叫温室效应 全球的地面平均温度约为15℃。如果没有大气覆盖,根据地球获得的太阳热量和地球向宇宙空间放出的热量相等的原理,可以计算出地球的地面年均温度为-18℃。这33℃的温差就是大气像被子一样保护地球造成的。这就是温室效应。 宇宙中任何物体都辐射电磁波。物体温度越高,辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K,它发射的电磁波的波长很短,称为太阳短波辐射(其中包括从紫到红的可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时,也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却下来。地球发射的电磁波因温度较低而具有较长的波长,称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时的遭遇是不同的:大气对太阳短波辐射来说几乎是透明的,而它却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时,它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气的温度比地面更低)。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温,这也可以说是大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。 地球大气的这种保温作用,很类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃(温室效应也可称为暖房效应或花房效应),因为玻璃也具有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。 温室效应源自温室气体 我们知道,并不是大气中的每种气体都会强烈吸收地面长波辐射的。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体,主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有波长的长波辐射,只有一个很窄的区段吸收很少,这个区段被称为“盲区”。地球主要通过这个盲区把从太阳获得的热量中的70%又以长波辐射形式返还宇宙空间,从而维持地面温度不变。我们所说的温室效应,主要是指由于人类活动增加了温室气体的数量和品种,使这盲区即能返回宇宙空间的70%的热量的数值下降,使留下的余热增多而使地球变暖的情况。 不过,CO2等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强,但它们在大气中的数量却极少。如果把压力为一个大气压、温度为0℃的大气状态称为标准状态,那么把地球整个大气层压缩到这个标准状态,它的厚度是8000米。目前大气中CO2的含量是355ppm即百万分之355(ppm为百万分之一),把它换算到标准状态,就是米厚。在8000米厚的大气中就占这米厚的这一点点。甲烷含量是,相应是厘米厚。臭氧浓度是400ppb(ppb为ppm的千分之一)换算后只有3毫米厚。一氧化二氮是310ppb,毫米。氟里昂有许多种,但大气中含量最多的氟里昂12也只有400ppt(ppt是ppb的千分之一),换算到标准状态只有3微米。由此可见大气中温室气体是极少的。正因为如此,所以人为释放的温室气体如不加限制,很容易引起全球迅速变暖。 早在1938年,英国气象学家卡林达在分析了19世纪末世界各地零星的CO2观测资料后,指出当时CO2浓度已比世纪初上升了6%,并指出从上世纪末到本世纪中叶全球存在变暖倾向,在世界上引起了很大反响。为此,美国斯克里普斯海洋研究所的凯林于1958年在夏威夷的冒纳罗、亚山海拔3400米的地方建立起了观测所,开始了大气中CO2含量的精密观测。夏威夷位于北太平洋中部,几乎未受陆地大气污染的影响,观测结果有相当高的可靠性。 从冒纳罗亚山观测到的1958年4月到1991年6月大气中CO2浓度的变化曲线可以看出1958年时大气中CO2含量不过315ppm左右,而1991年已经达到了355ppm。问题的严重性还在于,人类每年燃烧55亿吨化石燃料(每吨约产生4吨CO2)中,大约只有一米进入了大气,其余一米主要被海洋和陆地植物所吸收。一旦海洋中CO2达到饱和,大气中CO2含量将成倍上升。从图上还可发现CO2含量还有季节变化,冬夏可以相差6ppm。这主要是由于北半球广阔大陆上植被冬枯夏荣的影响,因为植物在夏季大量吸收CO2因而使大气中CO2浓度相对降低。 根据对南极和格陵兰大陆冰盖中密封的气泡中空气的CO2浓度测定,古代大气中CO2含量一直比较稳定,大体是280ppm左右。只是从18世纪中叶,即工业革命前后开始逐步上升。人类用了240年时间,使大气中CO2浓度从280ppm上升到355ppm。 甲烷是仅次于CO2的重要温室气体。它在大气中的浓度虽比CO2少得多,但增长率却大得多。据联合国政府的气候变化委员会(IPCC)1996年发表的第二次气候变化评估报告的资料(简称《报告》),从1750~1990年共240年间CO2增加了30%,而同期甲烷却增加了145%。甲烷也称沼气,是缺氧条件下有机物腐烂时产生的,例如水田、堆肥和畜粪等都会产生沼气。一氧化二氮又称笑气,因为呼入一定浓度的这种气体后会引起面部肌肉痉挛,看上去像在发笑一样。它主要是由于使用化肥、燃烧化石燃料和由生物体所产生的。大气中的臭氧含量,在平流层中虽有减少,但在对流层中是增加的。氟里昂气体是氯、氟和碳的化合物,它在自然界里本不存在,完全是人类制造出来的。由于它的溶点和沸点都比较低,不燃、不爆、无臭、无害、稳定性极好,广泛用来生产制冷剂、发泡剂和清洁剂等。地球大气中浓度最高的氟里昂12和氟里昂11含量虽都极少,但这些年增长率却很高,均达到年增5%。根据1987年国际《蒙特利尔议定书》,它在大气中的浓度将在21世纪初开始逐渐减少。 应当说明,CO2以外的其他温室气体在大气中的浓度虽比CO2小得多,有的要小好几个量级,但它们的温室效应作用却比CO2强得多,它们对大气温室效应的作用,根据IPCC第二次《报告》,都只比CO2低一个量级。这是值得注意的。 温室效应的后果 如前所述,工业革命前大气中CO2含量是280ppm,如按目前增长的速度,到2100年将增加到550ppm,即几乎增加一倍。全世界的许多气象学家都在努力研究,CO2含量增加一倍以后,到2100年全球的平均气温会增高多少? 目前采用的具体办法是,根据大气运动规律和物理状态变化规律,设计成数值模式进行计算。但由于人们对大气运动变化规律的认识还不够完善,采取的简化设计办法也不同,因而各个模式的计算结果常相差很大。为此80年代美国科学院组织了评估委员会,对这些模式的结果进行研究和综合评诂,最终得出CO2倍增后全球平均气温将上升~℃。这就是对本问题最有权威的组织——联合国IPCC第一次《报告》中采用的数字。 近年来,气候模式的模拟能力有了重大改进,这主要是考虑了大气中气溶胶(空气中悬浮的微小颗粒)的作用。因为在燃烧化石燃料放出CO2的同时也释放了巨量的硫化物等气溶胶。这种气溶胶颗粒会遮挡部分阳光使之无法到达地面,使地面气温降低,起到冷却作用。其数值据IPCC估计可达-瓦/平方米,即相当于CO2增温效应(+瓦/平方米)的1/3,比甲烷的增温效应(+瓦/平方米)还略大。主要根据这个改进,IPCC1996年公布的第二个《报告》中,把2100年CO2倍增后全球平均气温的升温值从~℃,修改为~℃。评估报告中还指出,由于海洋的巨大热惯性,到2100年这个增温值中大约只有50~90%得以实现。 模式计算结果还说明,全球平均增温~℃并不均匀分布于世界各地。赤道和热带地区不升温或几乎不升温,升温主要集中在高纬度地区,数量可达6~8℃甚至更大。这一来引起另一严重后果,即两极和格陵兰的冰盖会发生融化,引起海平面上升。北半球高纬度大陆的冻土带也会融化或变薄,引起大范围地区沼泽化。还有,海洋变暖后海水体积膨胀也会引起海平面升高。IPCC的第一次评诂报告中预计海平面上升20~140厘米(相应升温~℃),第二次评估报告中修改为15~95厘米(相应升温~℃),最可能值为50厘米。即比第一次评估结果降低了约25%。IPCC的第二次评诂报告还指出,从19世纪末以来的百年间,由于全球平均气温上升了~℃,全球海平面相应也上升了10~25厘米。 全球海平面的上升将直接淹没人口密集、工农业发达的大陆沿海低地地区,后果十分严重。1995年11月在柏林召开的联合国《气候变化框架公约》缔约方第二次会议上,44个小岛国组成了小岛国联盟,为他们的生存权而呼吁。 此外,研究结果还指出,CO2增加不仅使全球变暖,还将造成全球大气环流调整和气候带向极地扩展。包括我国北方在内的中纬度地区降水将减少,加上升温使蒸发加大,气候将趋于干旱化。大气环流的调整,除了中纬度地区干旱化之外,还可能造成世界其他地区气候异常和一些灾害,例如低纬度台风强度将增强,台风源地将向北扩展等。气温升高还会引起或加剧一些传染病流行。以疾为例,过去5年中世界痰疾发病率已翻一两番,现在全世界每年约有5亿人得痰疾,其中200多万人死亡。 但是,温室效应也并非全是坏事。最寒冷的高纬度地区增温最大,农业区将向极地大幅度推进。CO2增加也有利于植物光合作用而直接提高有机物质产量。还有的专家指出,在我国和世界历史上温暖期多是降水较多、干旱区退缩的繁荣时期。 在大气温室效应这个问题上,也有不同意见。有些科学家认为:目前数值模式还不成熟,计算结果过于夸大;百年升高~℃属于正常气候变化,不能证明是大气温室效应所造成。这是少数人的意见。 尽管如此,对于目前大气中CO2浓度和全球温度正迅速增加,以及温室气体增加会造成全球变暖的原理,都是没有争论的事实。我们如果等到问题已发展到了可以明显感知的水平,就往往难以逆转。因此必须引起高度重视,以便采取对策,保护好人类赖以生存的大气环境。 全球对策 大气温室效应造成的全球变暖,对策主要有以下3个方面。 第一方面是减少目前大气中的CO2。最切实可行的办法是广泛植树造林、加强绿化、停止滥伐森林;用太阳光的光合作用大量吸收和固定大气中的CO2。还有利用化学反应来吸收CO2的办法,但在技术上都不成熟,经济上更难大规模实行。 第二方面是适应。这是无论如何必须考虑的问题。例如除了建设海岸防护堤坝等工程技术措施以防止海水入侵外,有计划地逐步改变当地农作物的种类和品种,以适应逐步变化的气候。日本北部因为夏季过凉,过去并不种植物稻,即使种了产量也很低。由于培育出了抗寒抗逆品种,现在即使在最北的北海道也不仅能长水稻,而且产量还很高。这是一个很好的例子。气候变化是一个相对缓慢的过程,只要能及早预测出气候变化趋势,我们是能找到适应对策并顺利实施的。 第三方面是削减CO2的排放量。这是在1992年巴西里约热内卢世界环境与发展大会上,各国领导人共同签署的《气候变化框架公约》的主要目的(框架是指比较原则,有待进一步具体化的意思)。公约要求在2000年发达国家应把CO2排放量降回到1990年水平,并向发展中国家提供资金和转让技术,以帮助发展中国家减少CO2的排放量。近百年来全球大气中CO2浓度的迅速升高,绝大部分是发达国家排放造成的。发展中国家首先是要脱贫、要发展,发达国家有义务这样做。 由于公约是框架性的,并没有约束力。而削减CO2排放量直接影响到发展中国家的经济利益,因此有的发达国家不仅没有减排,还在增排,现在看来,2000年根本不可能降到1990年水平。在1997年12月11日结束的联合国气候变化框架公约缔约方第3次大会(日本京都会议)上发展中国家和发达国家展开了尖锐紧张的斗争。最后,发达国家作出让步,难产的《京都议定书》终于得到通过。议定书规定,所有发达国家应在2010年把6种温室气体(CO2、一氧化二氮、甲烷和3种氯氟烃)的排放量比1990年水平减少。这虽与发展中国家的要求的到2010年减少15%和到2020年减少20%的目标相差很大,但毕竟这是一份具有约束力的国际减排协议。

这个字数比较多,你可以根据情况删减下人类早期的活动能力、也就是破坏自然的能力很弱,最多只能引起局部地区小气候的改变,所以几百万年间人与自然还能相安无事。但是工业革命以来情况发生争剧变化。工业化意味着大量燃烧煤和石油,意味着向地球大气排放巨量的废气。其中二氧化碳气体造成大气温室效应,使全球变暖、极冰融化、海平面上升;二氧化硫和氮氧化物可以形成酸雨;氯氟烃气体能破坏高空臭氧层,造成南极臭氧洞和全球臭氧层变薄。此外,工业化排放的污染气体也使人类聚居的城市成了浓度特高的大气污染岛……人类在发展经济、提高生活质量的同时也闯下了弥天大祸。不少灾害看起来似乎是天灾,而实际上却往往是属于人类自己造成的人祸。被破坏的地球大气正在对人类进行可怕的报复,大自然是绝不会因为人类的无知而原谅人类的。 1992年6月,世界各国元首、政府首脑云集巴西里约热内庐,在联合国《气候变化框架公约》上签字。为什么气候变化这样一个普普通通的科学问题,会变得如此令人关注? 原来,工业革命以来,由于人类大量燃烧化石燃料和毁灭森林,使全球大气中二氧化碳(CO2)含量在百年内增加了25%。如果按目前CO2浓度的增加速度,到2100年大气中CO2含量将增加一倍。据联合国发布的评估报告,那时全球平均气温会比现在上升~℃,这将引起极冰融化、海平面上升15~95厘米,从而淹没大片经济发达的沿海地区,还可能引起其他一系列严重问题。世界各国政府开始重视这种状况及其危害后果,共同商讨削减CO2排放量的问题。 什么叫温室效应 全球的地面平均温度约为15℃。如果没有大气覆盖,根据地球获得的太阳热量和地球向宇宙空间放出的热量相等的原理,可以计算出地球的地面年均温度为-18℃。这33℃的温差就是大气像被子一样保护地球造成的。这就是温室效应。 宇宙中任何物体都辐射电磁波。物体温度越高,辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K,它发射的电磁波的波长很短,称为太阳短波辐射(其中包括从紫到红的可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时,也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却下来。地球发射的电磁波因温度较低而具有较长的波长,称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时的遭遇是不同的:大气对太阳短波辐射来说几乎是透明的,而它却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时,它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气的温度比地面更低)。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温,这也可以说是大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。 地球大气的这种保温作用,类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃(温室效应也可称为暖房效应或花房效应),因为玻璃也具有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。 温室效应源自温室气体 我们知道,并不是大气中的每种气体都会强烈吸收地面长波辐射的。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体,主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有波长的长波辐射,只有一个很窄的区段吸收很少,这个区段被称为“盲区”。地球主要通过这个盲区把从太阳获得的热量中的70%又以长波辐射形式返还宇宙空间,从而维持地面温度不变。我们所说的温室效应,主要是指由于人类活动增加了温室气体的数量和品种,使这盲区即能返回宇宙空间的70%的热量的数值下降,使留下的余热增多而使地球变暖的情况。 不过,CO2等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强,但它们在大气中的数量却极少。如果把压力为一个大气压、温度为0℃的大气状态称为标准状态,那么把地球整个大气层压缩到这个标准状态,它的厚度是8000米。目前大气中CO2的含量是355ppm即百万分之355(ppm为百万分之一),把它换算到标准状态,就是米厚。在8000米厚的大气中就占这米厚的这一点点。甲烷含量是,相应是厘米厚。臭氧浓度是400ppb(ppb为ppm的千分之一)换算后只有3毫米厚。一氧化二氮是310ppb,毫米。氟里昂有许多种,但大气中含量最多的氟里昂12也只有400ppt(ppt是ppb的千分之一),换算到标准状态只有3微米。由此可见大气中温室气体是极少的。正因为如此,所以人为释放的温室气体如不加限制,很容易引起全球迅速变暖。 早在1938年,英国气象学家卡林达在分析了19世纪末世界各地零星的CO2观测资料后,指出当时CO2浓度已比世纪初上升了6%,并指出从上世纪末到本世纪中叶全球存在变暖倾向,在世界上引起了很大反响。为此,美国斯克里普斯海洋研究所的凯林于1958年在夏威夷的冒纳罗、亚山海拔3400米的地方建立起了观测所,开始了大气中CO2含量的精密观测。夏威夷位于北太平洋中部,几乎未受陆地大气污染的影响,观测结果有相当高的可靠性。 从冒纳罗亚山观测到的1958年4月到1991年6月大气中CO2浓度的变化曲线可以看出1958年时大气中CO2含量不过315ppm左右,而1991年已经达到了355ppm。问题的严重性还在于,人类每年燃烧55亿吨化石燃料(每吨约产生4吨CO2)中,大约只有一米进入了大气,其余一米主要被海洋和陆地植物所吸收。一旦海洋中CO2达到饱和,大气中CO2含量将成倍上升。从图上还可发现CO2含量还有季节变化,冬夏可以相差6ppm。这主要是由于北半球广阔大陆上植被冬枯夏荣的影响,因为植物在夏季大量吸收CO2因而使大气中CO2浓度相对降低。 根据对南极和格陵兰大陆冰盖中密封的气泡中空气的CO2浓度测定,古代大气中CO2含量一直比较稳定,大体是280ppm左右。只是从18世纪中叶,即工业革命前后开始逐步上升。人类用了240年时间,使大气中CO2浓度从280ppm上升到355ppm。 甲烷是仅次于CO2的重要温室气体。它在大气中的浓度虽比CO2少得多,但增长率却大得多。据联合国政府的气候变化委员会(IPCC)1996年发表的第二次气候变化评估报告的资料(简称《报告》),从1750~1990年共240年间CO2增加了30%,而同期甲烷却增加了145%。甲烷也称沼气,是缺氧条件下有机物腐烂时产生的,例如水田、堆肥和畜粪等都会产生沼气。一氧化二氮又称笑气,因为呼入一定浓度的这种气体后会引起面部肌肉痉挛,看上去像在发笑一样。它主要是由于使用化肥、燃烧化石燃料和由生物体所产生的。大气中的臭氧含量,在平流层中虽有减少,但在对流层中是增加的。氟里昂气体是氯、氟和碳的化合物,它在自然界里本不存在,完全是人类制造出来的。由于它的溶点和沸点都比较低,不燃、不爆、无臭、无害、稳定性极好,广泛用来生产制冷剂、发泡剂和清洁剂等。地球大气中浓度最高的氟里昂12和氟里昂11含量虽都极少,但这些年增长率却很高,均达到年增5%。根据1987年国际《蒙特利尔议定书》,它在大气中的浓度将在21世纪初开始逐渐减少。 应当说明,CO2以外的其他温室气体在大气中的浓度虽比CO2小得多,有的要小好几个量级,但它们的温室效应作用却比CO2强得多,它们对大气温室效应的作用,根据IPCC第二次《报告》,都只比CO2低一个量级。这是值得注意的。 温室效应的后果 如前所述,工业革命前大气中CO2含量是280ppm,如按目前增长的速度,到2100年将增加到550ppm,即几乎增加一倍。全世界的许多气象学家都在努力研究,CO2含量增加一倍以后,到2100年全球的平均气温会增高多少? 目前采用的具体办法是,根据大气运动规律和物理状态变化规律,设计成数值模式进行计算。但由于人们对大气运动变化规律的认识还不够完善,采取的简化设计办法也不同,因而各个模式的计算结果常相差很大。为此80年代美国科学院组织了评估委员会,对这些模式的结果进行研究和综合评诂,最终得出CO2倍增后全球平均气温将上升~℃。这就是对本问题最有权威的组织——联合国IPCC第一次《报告》中采用的数字。 近年来,气候模式的模拟能力有了重大改进,这主要是考虑了大气中气溶胶(空气中悬浮的微小颗粒)的作用。因为在燃烧化石燃料放出CO2的同时也释放了巨量的硫化物等气溶胶。这种气溶胶颗粒会遮挡部分阳光使之无法到达地面,使地面气温降低,起到冷却作用。其数值据IPCC估计可达-瓦/平方米,即相当于CO2增温效应(+瓦/平方米)的1/3,比甲烷的增温效应(+瓦/平方米)还略大。主要根据这个改进,IPCC1996年公布的第二个《报告》中,把2100年CO2倍增后全球平均气温的升温值从~℃,修改为~℃。评估报告中还指出,由于海洋的巨大热惯性,到2100年这个增温值中大约只有50~90%得以实现。 模式计算结果还说明,全球平均增温~℃并不均匀分布于世界各地。赤道和热带地区不升温或几乎不升温,升温主要集中在高纬度地区,数量可达6~8℃甚至更大。这一来引起另一严重后果,即两极和格陵兰的冰盖会发生融化,引起海平面上升。北半球高纬度大陆的冻土带也会融化或变薄,引起大范围地区沼泽化。还有,海洋变暖后海水体积膨胀也会引起海平面升高。IPCC的第一次评诂报告中预计海平面上升20~140厘米(相应升温~℃),第二次评估报告中修改为15~95厘米(相应升温~℃),最可能值为50厘米。即比第一次评估结果降低了约25%。IPCC的第二次评诂报告还指出,从19世纪末以来的百年间,由于全球平均气温上升了~℃,全球海平面相应也上升了10~25厘米。 全球海平面的上升将直接淹没人口密集、工农业发达的大陆沿海低地地区,后果十分严重。1995年11月在柏林召开的联合国《气候变化框架公约》缔约方第二次会议上,44个小岛国组成了小岛国联盟,为他们的生存权而呼吁。 此外,研究结果还指出,CO2增加不仅使全球变暖,还将造成全球大气环流调整和气候带向极地扩展。包括我国北方在内的中纬度地区降水将减少,加上升温使蒸发加大,气候将趋于干旱化。大气环流的调整,除了中纬度地区干旱化之外,还可能造成世界其他地区气候异常和一些灾害,例如低纬度台风强度将增强,台风源地将向北扩展等。气温升高还会引起或加剧一些传染病流行。以疾为例,过去5年中世界痰疾发病率已翻一两番,现在全世界每年约有5亿人得痰疾,其中200多万人死亡。 但是,温室效应也并非全是坏事。最寒冷的高纬度地区增温最大,农业区将向极地大幅度推进。CO2增加也有利于植物光合作用而直接提高有机物质产量。还有的专家指出,在我国和世界历史上温暖期多是降水较多、干旱区退缩的繁荣时期。 在大气温室效应这个问题上,也有不同意见。有些科学家认为:目前数值模式还不成熟,计算结果过于夸大;百年升高~℃属于正常气候变化,不能证明是大气温室效应所造成。这是少数人的意见。 尽管如此,对于目前大气中CO2浓度和全球温度正迅速增加,以及温室气体增加会造成全球变暖的原理,都是没有争论的事实。我们如果等到问题已发展到了可以明显感知的水平,就往往难以逆转。因此必须引起高度重视,以便采取对策,保护好人类赖以生存的大气环境。 全球对策 大气温室效应造成的全球变暖,对策主要有以下3个方面。 第一方面是减少目前大气中的CO2。最切实可行的办法是广泛植树造林、加强绿化、停止滥伐森林;用太阳光的光合作用大量吸收和固定大气中的CO2。还有利用化学反应来吸收CO2的办法,但在技术上都不成熟,经济上更难大规模实行。 第二方面是适应。这是无论如何必须考虑的问题。例如除了建设海岸防护堤坝等工程技术措施以防止海水入侵外,有计划地逐步改变当地农作物的种类和品种,以适应逐步变化的气候。日本北部因为夏季过凉,过去并不种植物稻,即使种了产量也很低。由于培育出了抗寒抗逆品种,现在即使在最北的北海道也不仅能长水稻,而且产量还很高。这是一个很好的例子。气候变化是一个相对缓慢的过程,只要能及早预测出气候变化趋势,我们是能找到适应对策并顺利实施的。 第三方面是削减CO2的排放量。这是在1992年巴西里约热内卢世界环境与发展大会上,各国领导人共同签署的《气候变化框架公约》的主要目的(框架是指比较原则,有待进一步具体化的意思)。公约要求在2000年发达国家应把CO2排放量降回到1990年水平,并向发展中国家提供资金和转让技术,以帮助发展中国家减少CO2的排放量。近百年来全球大气中CO2浓度的迅速升高,绝大部分是发达国家排放造成的。发展中国家首先是要脱贫、要发展,发达国家有义务这样做。 由于公约是框架性的,并没有约束力。而削减CO2排放量直接影响到发展中国家的经济利益,因此有的发达国家不仅没有减排,还在增排,现在看来,2000年根本不可能降到1990年水平。在1997年12月11日结束的联合国气候变化框架公约缔约方第3次大会(日本京都会议)上发展中国家和发达国家展开了尖锐紧张的斗争。最后,发达国家作出让步,难产的《京都议定书》终于得到通过。议定书规定,所有发达国家应在2010年把6种温室气体(CO2、一氧化二氮、甲烷和3种氯氟烃)的排放量比1990年水平减少。这虽与发展中国家的要求的到2010年减少15%和到2020年减少20%的目标相差很大,但毕竟这是一份具有约束力的国际减排协议。

地理论文——全球气候变暖对我们有什么危害 我们的地球,从以前有着新鲜的空气到现在被严重的污染,严重使全球变暖,受到了严重的危害,我们要从现在开始行动,保护我们的地球。不能让地球再次变暖。 科学造成气候变暖的主要原因是人类生产活动所排放大量的一些气体如二氧化碳、甲烷、氯氟烃等具有吸收红外线辐射的功能,这些气体被称为“温室气体”。它们在大气中大量存在,如同一个罩子,把地面上散发的热量阻挡。就像“暖房”一样,造成地表温度的上升家把这种现象称为“温室效应”。有一种说法:认为温室效应是造成全球气候变暖的主要原因。现在已经有很多国家受到了地球变暖的威胁了,炎热使冰川消融。世界上几乎所有的冰川都在融化,其中很多融化得特别快。坦桑尼亚的乞力扎罗山,过去白雪皑皑,冰川覆盖,久负盛名,现在积雪融化,冰河退缩严重。美国蒙大拿州冰川国家公园博尔德冰川是美国30年代的一个著名的旅游景点,现在冰雪所剩无几。科学家认为,公园里所有的冰川将可能在5年内完全消亡。哥本哈根现在是受到全球变暖最为严重的地方,很多房屋被冰川融化所淹没。哥本哈根气候变化会议前夕宣布量化减排目标,显示了中国继续加大力度、减少经济发展中二氧化碳排放量的坚定决心。美国灾难大片《后天》是一部描写“温室效应带来的气候变化引发地球的空前灾难,全球一天之内出现急剧降温的极端天气,冰层和白雪覆盖了整个地球表面,冰期时代骤然而至……”尽管《后天》只是一部虚构的灾难电影,但其探讨的问题却极具现实意义。全球气候变暖是人们经常听到的一句话,可是近日来,欧洲、美洲、亚洲多个国家陆续出现暴雪、暴雨等极端天气,北京更是遭遇了60年同期最大暴雪,气温屡创新低。而去年哥本哈根会议不是一直说全球气候变暖吗?为什么气候会异常寒冷呢?气候变化这一话题随着极端天气的不断出现持续成为世界关注的焦点控制全球气候变暖主要有以下几种措施押节能、高效的经济,即大大减少能源使用强度;清洁能源,包括协同治理污染和气候变化;循环经济,即使能源利用最大化;生态经济或生态文明,如利用植树造林固碳以增加碳汇;低碳经济,即改变生产模式和生活模式。此外,发展核能、水电、可再生能源、生物能源等也是行之有效的方法。 所以我们现在要好好保护我们的地球,不要再让地球受到污染,从我们身边做起,一点一滴做起,让地球的冰川不在融化,让我们的生活一点一点的变好。

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