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青岛水质检测现状及问题分析论文

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青岛水质检测现状及问题分析论文

前不久参与调查了青岛奥帆赛海域的水质。对于水质测量了pH值、BOD、COD、无机氮、磷,铜铅锌镉重金属、砷等一系列指标。如果说心得体会,就是将学到了监测方法从书本挪入了彻彻底底的实践中。其中遇到的问题,是书本上不会一一提到但自己总结后会很有用的东西。毕竟,我们的调查不是在纸上做空文章,而是真真切切走去采集地去实施。在这个过程中,如果想确保调查的顺利,就要对所有的监测方法很熟悉,很清楚自己每一步要做什么。事先的计划颇为重要。当然在你实施的过程中肯定会遇到很多超出计划范围的事,这就要看提前规划者的远见和细心了。

一、青岛市的地质-生态环境问题分析

(一)青岛市的环境工程地质问题

1.矿山环境工程地质问题

青岛地区的矿产主要以非金属矿为主,可分为两大类:一类是石材、砂类,包括花岗岩和大理岩及建筑用砂,花岗岩主要分布在崂山、大泽山、小珠山等地,大理岩则主要分布在平度、莱西等地的荆山群及粉子山群中,建筑用砂主要分布在大沽河下游地带;另一类是石材以外的非金属矿,种类比较多,分布也比较广,但以荆山群及粉子山群中的石墨为主。金属矿产分布较少,以金为主,主要产在平度、莱西等地。

矿石环境地质问题主要由采矿造成,包括对植被和农田的破坏、雨季引起的渣石流及水的污染,采空区的崩塌、积水、矿山简易道路引起的滑坡、采矿、采砂对风景区和自然保护区的破坏等。青岛地区最为重要的矿石环境地质问题是采矿对植被和农田的破坏、矿区排污对地下水的污染,以平度石墨采区、莱西一带最为严重。

2.崩塌

青岛地区的崩塌主要指岩体的崩塌,多发生在崂山、小珠山、大泽山等地势陡峻地带,该区险石林立,断裂带纵横切割,裂隙发育,风化强烈,组成山体斜坡的岩体被若干组结构面切割成规模不等的多面体,在重力、地表水、震动作用下,岩体发生失稳快速下落,有岩块滑动、崩落、坍塌等不同方式。近年来,随着经济建设的快速发展,开山辟路、工程建设及废气的采石场,破坏了山体边坡地应力的自然平衡,加大了崩塌隐患,在每年的雨季,大小不等的岩体崩塌、滑落时有发生,对人民的生命财产、公路交通及旅游业造成了一定的危害。

3.地裂缝

地裂缝是地表岩土体在自然或人为因素作用下产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度裂缝的地质现象,其形成原因复杂多样。

1983年9月中旬一场大雨过后,青岛市城阳去仲村西北沿青———即公路东侧10多米处发现一条走向25°,长80m、宽约0.3~0.4m、深度大约1.5m的地裂缝,该地裂缝始于1981年初,后于1982年7月及1983年9月两次出现,均发生在雨后,并逐次有所延长。

4.滨岸侵蚀

青岛地区由于绝大部分海岸是基岩海岸,侵蚀灾害主要发生在局部沙质海岸部位。众所周知,沙质和粉沙质海岸是宝贵的旅游资源。但由于前些年海岸带地区的无计划开发,特别是无限制的掠夺性挖沙给沙质海岸环境带来一系列的灾害。如青岛流清河一带的挖沙,使海岸侵蚀加剧,波及公路桥梁安全,迫使公路内迁。

(二)青岛市的环境水文地质问题

1.原生环境水文地质问题

青岛地区主要地方病为斑龋病(氟斑牙)及氟骨病,属生物地球化学疾病之一,这主要是由于长期饮用氟含量高的水及食用含氟高的粮食、蔬菜,使过量的氟积存在体内导致,而其中饮水是人体氟的主要来源,约占总量的65%。青岛地区的氟病发病区主要分布在大沽河中下游西岸至胶莱河之间的山前冲积平原低洼地区,氟含量最高区在平度市中庄镇西北一带,最高为国家标准饮用水标准的13.75倍,为高氟病重点防治地区,另外在莱西市夏格庄、姜山镇、即墨太址庄等地附近也有零星分布。

高氟区地形主要为平缓或封闭的盐碱低洼区,上覆第四系粉质黏土中普遍夹有不规整的钙质结核层,含氟量较高,底部基岩为白垩系清山群和王氏群碎屑岩类,氟含量达(545~600)×10-6,且易溶系数高。

高氟区地下水特点为:地下水径流交替缓慢,偏碱性,pH=7.5~8.3,阳离子中Ca占主导地位。

2.人为环境水文地质问题

(1)海(咸)水入侵

青岛地区的海(咸)水入侵,主要发生在地下水比较丰富、开采集中、开采量大且靠近海(咸)水的地区,也有因改变耕作方式或沿海滩涂开发不当造成的。

(2)区域地下水污染

地下水水质污染是指在人为活动影响下,地下水的物理、化学、生物特性发生不利于人类生活或生产的变化,其结果造成原本紧缺的地下水资源无法利用或因处理被污染的地下水而造成用水成本提高和资源浪费。地下水循环速度慢,一旦污染很难恢复,因此预防和治理地下水水质污染非常重要。

选取能够代表青岛地区地下水水质污染状况的Cl-、SO2-4、矿化度、硬度、NO-3、NO-2、酚、锰等指标,进行地下水水质污染分析。结果表明,小沽河上游补给区为金矿和石墨矿集中分布区,工业污染比较严重,再加上农业污染,水质曾严重超标,近几年通过治理整顿,污染势头得到控制;支流大沽河主要受莱西市排污影响,经过污染治理,Cl-有下降趋势,但水质仍然超标,如孙受-朴木段;大沽河下游、白沙河-城阳河下游、张村-李村河、洋河、漕汶-岛耳河及王戈庄河下游主要为城镇工业污染及海水入侵,尤其近年的城市规划多将该处划为工业辐射区,随经济、城镇的发展,污染速度较快,主要超标组分有Cl-、SO2-4、NO-3、矿化度及总硬度、酚、锰等,急需加强整治,遏制污染加剧趋势。

(3)地下水降落漏斗

长期超量开采地下水资源,会使地下水位持续下降,形成地下水降落漏斗。青岛地区现存主要的地下水开采漏斗位于平度市南洼区,漏斗中心位于蓼兰-中庄附近,主要由蓼兰新华造纸厂超采和农灌超采引起。平度南洼漏斗是在20世纪70年代末、80年代初逐渐发展起来的,80年代以来,干旱持续时间较长,使地下水长期处于采大于补的状态。该漏斗在长时间中面积有扩有缩,基本在多年调节允许范围内,不是在无限扩展。该漏斗形成的原因主要是工农业开采,漏斗呈箕形向胶莱河扩展并延至高密市境内,其主要特征为:漏斗发育处于多年调节允许范围,且范围较小,深度较浅,另外距离海岸较远,由此带来的主要环境地质问题是地下水资源减少,取水深度及难度加大,大批浅井报废,易引起地下水测向径流污染。

2002年平度南洼漏斗现状是:枯水期漏斗面积146km2,漏斗中心水位埋深12.03m,最低水位标高-1.56m;丰水期漏斗面积199.7km2,漏斗中心水位埋深12.94m,最低水位标高-2.37m。总的来看,平度南洼漏斗现状处于收缩期,是蓼兰新华造纸厂停产、开采量减少、区域地下水径流向西补给的必然结果。

(三)青岛市的生态环境问题

1.植被发育情况

青岛地区的植被按其发育程度、种类可分为密林区、一般林区、稀疏林区、农田植被、沼泽植被、裸岩植被及其他植被等。

2.水土流失

(1)土壤类型

青岛地区的地形复杂,土壤类型较多,但主要有五大类,即棕壤、砂姜黑土、潮土、褐土、盐土。青岛市土壤总面积82.55×104hm2,占土地总面积的74.35%。

(2)水土流失现状

2000年青岛地区全市水土流失总面积40.64×104hm2,占全市土地总面积的36.6%,轻、重、中等水力侵蚀面积占10.83%。耕地水土流失总面积22.92×104hm2,占水土流失总面积的56.4%,耕地中中等水力侵蚀面积9.65×104hm2,占水土流失总面积的23.8%,占耕地水土流失总面积的42.1%。草地水土流失面积880hm2,占水土流失总面积的0.22%。

3.农业污染情况

2000年青岛地区耕地面积为54.6×104hm2,农药施用总量达7451t,平均每公顷使用农药18.7kg。化学农药是农业生产中使用量最大、施用面积最广、毒性最高的一类有毒化学品,如此高的施用强度,使青岛市不少地区地下水受到污染,严重地破坏了农业生态的平衡,农林病虫鼠害的天敌资源被大量灭杀,农产品品质令人担忧。

本次生态环境地质调查共采集地下水农药污染样品40件,测试项目为有机氯的六六六、滴滴涕两项指标和有机磷的甲基对硫磷、对硫磷、乐果、马拉硫磷4项指标,测试结果表明青岛地区地下水农药污染主要分布在大沽河、白沙河、洋河流域,以有机氯污染为主,尤以滴滴涕最为严重,检出率高达22.5%,超标率达15%,最大超标倍数达80倍。

4.污废水及垃圾排放

青岛市工业废水主要污染源排放区域为李沧区和四方区,主要行业为电力、化工、食品、造纸等。工业废水中COD排放量最大,其次为氨氮、石油类及挥发酚、氰化物、砷等。

青岛市饮用水源区范围内有众多的工业污染源(包括中、小企业),排放工业废水直接或间接进入水源区的有70多家,年排废水500多万吨。排放污染物及废水量进入水源区最多的是莱西市的工业企业,废水量占总量的70%,纳污最多的水源地是大沽河干流江家庄以下河段,其次是小沽河、白沙河水源区内产生的生活污水及工业废水较多,全市生活污水中直接进入饮用水源区的为170多万吨/年,占总量的1.2%,其余污水就地排放蒸发或渗入地下。

青岛市区地处胶州湾东岸,南临黄海,市区工业废水经处理后或经城市污水处理厂处理后,大部分直接或间接进入胶州湾,少部分排入黄海或莱州湾。

随着青岛市区城区面积不断扩大和流动人口的增加,城市生活垃圾产生量逐年增加,2001年生活垃圾产生量为125×104t,较上年度有所增加。生活垃圾的处理方式主要采取填埋方式,清运率和垃圾无害化处理率均达100%。

二、青岛市地质-生态环境质量现状评价

1.评价指标体系的选取

根据青岛市地质-生态环境质量评价的特点和要求,制定较为详尽的评价指标体系,包括自然生态环境、地质环境和人为环境3个系统,地貌类型、土壤类型、植被发育程度、森林覆盖率、平均降水量、地下水富水性、水土流失问题、海水入侵、面源污染问题、岩土体类型、地壳稳定性、地下水污染状况、斜坡环境变异问题、矿山环境问题、人口密度、耕地面积比例、地下水开采程度、单位面积国民生产总值等具体指标。

本次评价范围以青岛市地质图作为底图,将评价区域划分为2765个2.0km×2.0km评价单元,对每个单元根据相应指标进行赋值评价。

上述指标赋值的方法有3种:一是根据实测结果得来,如地下水富水性、地下水开采程度等;二是根据统计计算得来,如人口密度、单位面积国民生产总值等;三是根据实际情况,对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类工程地质环境质量分别用1、2、3、4标度。

2.评价模型与计算过程

评价模型仍采用神经网络BP模型,参照分区指标,确定40个样本(单元)为学习样本,输入指标18个,输出层神经元1个,隐层神经元1个,隐节点数20个,最大总误差为0.01,最大个体误差为0.001,训练次数只需200次即可,正常系统误差为0.00996,得到的结果要求保留小数点后6位,系统收敛情况很好。样本学习结束之后,就可以判断其余样本的归属问题,根据输出结果,判定某一样本属于哪一类生态地质环境质量区。整个计算根据神经网络的BP模型,由计算机完成。根据该模型的计算结果,编制青岛市地质环境质量分区图(图14-5)。

3.评价结果分析

计算结果表明,青岛市分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类地质-生态环境质量区,它们所占的比例分别是28%、25.6%、36%和10.4%。

1)地质-生态环境质量优良区(Ⅰ类区):分布在青岛中东部崂山中低山区,北部大泽山低山区,南部的低山丘陵,莱西北部丘陵等地区,占全区面积的28%。该类区自然生态环境优良,植被发育,一般无明显的环境地质问题,有少量崩塌点,采矿、采石坑少,局部有轻微的水土流失,地下水质量为Ⅲ级,人类工程活动强度不大。

2)地质-生态环境质量良好区(Ⅱ类区):分布在中北部冲洪积平原、剥蚀堆积准平原的大部分地区,胶南市东南地区,青岛市区周围等地区,占全区面积的25.6%。该类区自然生态环境良好,植被比较发育,一般有较明显的环境地质问题,如有少量采矿、采石坑分布,地下水质量为Ⅲ-Ⅳ级,有地表污染源,人类工程活动强度较大。

图14-5 青岛市地质-生态环境质量评价分区

3)地质-生态环境质量中等区(Ⅲ类区):分布在青岛市北部的平度-莱西一带的采矿点,平度市西部,胶州湾沿海地区,崂山北部,胶南东部、北部地区,占全区面积的36%,在各类区中占比例最大。该类区自然生态环境中等,植被不很发育,一般有明显的环境地质问题,例如,采矿过程中,形成了采矿坑、矿渣堆,并在采矿过程中形成大量废水,由此引起植被破坏,边坡失稳、地下水污染等问题。地表水和地下水污染程度较重,平度西南部一般分布由于地下水高氟引起的地方性氟中毒症,地下水污染,地表水资源贫乏,地下水超采引起了地下水降落漏斗。人类工程活动强度大。

4)地质-生态环境质量较差区(Ⅳ类区):分布在青岛市北部的平度-莱西一带的采矿点,胶州湾沿海地区,胶南市北部地区,占全区面积的10.4%。该类区自然生态环境较差,植被不很发育,一般有很明显的环境地质问题,一是采矿引起比较严重的生态环境破坏问题和地质环境破坏问题,二是海咸水入侵。人类工程活动强度大。

很奇怪的要求给你找一个上海自来水水质调查:酸性水 气难闻来源:上海星期三民以食为天,食以水为先。水质问题关系着家家户户的民生健康,是日常生活中的头等大事。近年来,上海的水质问题多次引起各界关注,也曾遭到尖锐的质疑。上海水质的真相究竟如何?记者为此进行了一番调查。 是小心还是矫情 上周,张先生回到家中,惊诧地发现室内“水漫金山”,客厅内,价格不菲的实木地板泡在水中。罪魁祸首,竟然是家中那台电热水器,具体原因是内胆破裂漏水了! 情急之下,张先生联系厂家,要求立即维修。问及热水器的使用寿命,维修人员拍胸脯说:“我们热水器的内胆是全世界最好的,一般的使用寿命是50年以上!” “可我连5年都没用足啊。” “主要是水质问题造成的(损害),上海的水是酸(性)的”。 维修人员的说法让张先生更为不安。如果这水能把热水器的内胆蚀坏,那人的“内胆”不早就“千疮百孔”了?上海的水质果真那么糟糕? 网友Haidy也有相同的疑惑。最近,她身上发出许多小疙瘩,而且每次用热水器洗澡后,症状就会加剧。“分析下来,应该是水有问题了。”依据是,以前她在电视报道中看到过,如果使用的水质不好,身体就会出现奇怪的肿痛和不适,“只是一般人不会注意到而已。” Haidy很困惑,却束手无策:究竟是水质本身的问题,还是水管出了问题?一天不搞清楚,心里一天不踏实。 Haidy的经历得到众多网友的共鸣。 “恋恋我心”在博客中写道:“去了好些地方,觉得上海的水是比较差的。特别是冬天,那水就和豆浆似的,里面全是白色的沉淀物。如果不进行处理,直接煮开,那味道还真难以下咽。原来没有装净水器,那煮开的水,我一定要加茶叶或咖啡之类的,这样才能去除水的原味。” 让新上海人“帆帆”郁闷的是,“原本细嫩的皮肤被搞得一塌糊涂,长痘痘,还粗糙了很多。因为水质很糟糕,漂白粉味儿极浓,来了一个多月,就没怎么喝过开水,一直喝矿泉水,终于受不了了,心想,冲点果珍应该没什么味儿了,结果——徒劳!还是漂白粉味儿果珍。既然水里漂白粉这么多,怎么没把我的脸漂白了呢?”新上海人Martin还准备了物证,“我把使用两周的净水器滤心拆下来一看,原本雪白色变成了锈黄色。” 某物业经理,也曾因为别墅花园水管放出的水发黄,被外籍租户堵在厨房里谈了两个多小时。“她和阿姨(保姆)用白瓷碗装自来水和农夫山泉作对比,给我看了一次又一次。我解释,上海水质基本就是这样,但她坚决不接受。我俩的英语对白从斟字酌句到拔高分贝,后来彼此几乎都听不清对方在说什么了……”这以后,租户洗头,必要保姆站在身旁,高高举着一桶农夫山泉,缓缓地浇下去。 喝水、用水这等小事,竟也成了不少人的精心“策划”:有人“在公司喝个饱,回家喝纯净水”;有人每次洗脸、祛痘,只用依云矿泉水;还有的质问,“花2000元/月租的1980年代老公房,水龙头一开,流出来的就是黄色的锈水。舆论在干什么呢?”……他们究竟是小心还是矫情?在没弄清水质真相前,谁又敢妄下定论? 自来水厂流出的是“矿泉水” 5月9日下午,记者来到闸北水厂。 谈到目前的自来水水质,闸北水厂运行车间主任潘卫文工程师用一句话打消记者心头的疑虑:“现在,我们出厂水的平均浊度在0.065NTU,差不多和矿泉水一样。” 潘卫文告诉记者,原水被引入水厂后,一般要经过四大常规步骤的处理:首先是投加氯、加矾等药剂,经过充分的混合反应,使原水中大量悬浮物和胶体杂质絮凝;然后,引入沉淀池内,依靠颗粒的重力作用进行泥水分离,再经过滤池过滤,去除沉淀后水中的剩余浊度,使水进一步变清;最后,在滤后水中投加氯和氨进行消毒,进一步达到杀灭水中细菌的目的,确保出厂水的质量。 出厂水在处理过程中要经过20多次自动化设备的测试,基本上,每个小时检查一次,内容包括浊度、色度、余氯等。当天,在水厂实验室检测出来的出厂水浊度在0.08NTU,余氯含量在0.3mg/L,完全符合国家标准。 在闸北水厂的水质监测室内,数台自动化测试设备监控着厂里所有原水池、沉淀池、过滤池内的动态水质,测得数据在屏幕上实时滚动。记者看到,监控过滤池的6台测试表上显示的实时水浊度数据始终在0.04NTU-0.95NTU之间跳动;旁边两台测试仪上显示的原水浊度和仅经过沉淀后的浊度则分别在30NTU和3NTU上下跳动。也就是说,出厂水的浊度不及原水的1/4。 据了解,目前上海各大水厂的出厂水浊度都在0.10NTU左右,远远优于≤1NTU的国家标准。 水管水箱污染水质 按记者在水厂的见闻判断,上海自来水应该是没问题的。那么,事实是否果真如此呢? 在水厂实验室,记者拿出当天早晨从上海3个不同区域的居民家中灌装的自来水,要求接受浊度测试。结果令人意外:这3瓶分别取自瑞金路淮海路附近、仙霞路林泉路附近、金沙江路丰庄路附近的自来水,其浊度分别为1.51NTU、0.41NTU和0.145NTU。 为什么出厂时相差不大的水质,一旦到了居民家中,仅水浊度一项就会出现如此之大的差别? “水厂出的水都是符合国家标准的,之所以到各用户家中后情况不同,多半是水从水厂输送到用户的过程中受到了污染。”同济大学环境科学与工程学院的副教授仇雁翎认为,供水过程中的二次污染肯定是存在的。 “上海自来水历史悠久,不排除有些管道有渗漏的情况,污物可能会渗透到管道当中,包括一些老旧管道自身的老化,也会产生二次污染的物体。”据悉,目前上海埋藏在地下的自来水管网总长约有8000多公里,南市水厂附近还有清朝时敷设的水管,复兴中路、杨树浦路等地下铺的则是法、英租界时期遗留下的旧管,其中,使用至今超过半个多世纪的旧管超过200公里。 尽管,上海近年来更新旧管不下500公里左右,但相比旧管的总数,还远远不够。住在瑞金路淮海路附近、记者取样水的提供人之一齐先生就告诉记者,他居住的老洋房建于1920年代,近十余年来,从未见过水管更换,这自来水究竟是经过什么年代的水管才流入他家的龙头,更是不得而知。“所以,(我家的水)浊度超过1NTU就不奇怪。”他无奈地说。 除水管陈旧以外,水箱污染也不能小觑。 “很多居民饮用的水,是屋顶水箱里积攒的,水箱常年不清洗,就会滋生微生物,污染物也会随之积攒下来。”潘卫文告诉记者,目前,上海管理得较好的水箱,一年也就清洗两次,更别说管理不善的小区了。即便做到清洗两次,也是远远不够的:“就拿你一直用来喝白开水的茶杯举例,如果一年中只洗两次,会是怎样一副龌龊相。事实上,水箱比茶杯龌龊多了。” 医学专家:喝水不致癌 上海的水质究竟会否对健康造成不良影响? 上海长海医院营养科主任蔡东联教授认为,水污染可能会引起消化系统的疾病,如肠胃,肝胆疾病,但自来水经过自来水厂四大步骤处理后,从饮用的角度来讲,已符合国家的相关标准了。就算经过水管和水箱的二次污染,由于水中还含有一定量的氯,依然可以起到杀菌作用。“另外,烧开水本身也能起到杀菌作用。” 一句话,按照正常过程获得的民用水,对身体不会造成不良影响。 上海预防医学会养生保健专业委员会副主任委员傅善来也表示,目前,上海的自来水是安全的,“就算有些因为水管老化而含铁锈,水经过沉淀后煮沸饮用,也没有那么危险。”在上海高发的疾病中,肺癌和乳腺癌分别在男女性中占第一。这两种疾病与饮用水并没有直接关系。“如果说上海的水有问题的话,最高发的应该是膀胱癌,但这么多年来,上海膀胱癌的发病率并没有增加。” 至于网友提出的皮肤过敏等问题,傅善来认为,过敏的原因很多,遗传的、环境污染,灰尘、油烟等,都会构成皮肤过敏的致病源,与每个人不同性质的肤质也有关联。“如果用自来水就能导致皮肤过敏,那这水的污染已经很严重了,基本属于有毒的水,根本不能吃,而事实上,大多数人现在都没有问题。” 水务专家:上海水质未能达标 左右水质好坏,是经久不换的水管,累月不洗的水箱?采访中,一名不愿透露姓名的业内技术专家却提出相左看法。 “上海的水质从全国范围来讲,确实不算好!我们的原水来自长江下游和黄浦江,能取到二三类的水已经很不错了。”“自来水厂通过努力,把浊度降低了,这是事实。从浊度来讲,上海在国内也是处于领先水平的。但,这只是直观的、表面的指标,更重要的,是其它看不到的指标。”这位专家透露,由于水源和工艺上的限制,目前上海自来水的处理工艺是有限的,大部分融解性的有机化合物处理不掉。 “上海的自来水在一些国家标准上根本不能达标,比如耗氧量指标,有机化合物指标。”他还表示,要彻底解决水质问题,需要政府相关部门的投入和改造,在水源地和工艺上作大幅度改进。 据了解,目前有关部门正在做长江青草沙水源地的论证工作,一旦论证成功,建立青草沙水库,上海就会全面从长江取水源,这样,上海的水质才会有明显的改善。-- 作者:水中月镜中花

水位水质检测研究现状论文

水质检测中生物检测技术的使用论文

在日常学习和工作中,大家总少不了接触论文吧,论文是学术界进行成果交流的工具。那么你有了解过论文吗?以下是我为大家收集的水质检测中生物检测技术的使用论文,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。

摘要:

近年来,随着我国环保事业的逐步成熟,社会各界对环境污染问题给予了广泛的重视,特别是水质安全问题,直接影响着广大群众的正常生活。为了更好地保障人民群众的用水安全及生态环境的和谐发展,就必须加强水质检测工作的管控力度,运用科学先进的现代化技术手段,提升水质检测数据的精确性和可靠性,为人民群众的安全用水提供坚实的技术保障。鉴于此,本文就着重围绕水质检测环节中生物检测技术的具体应用进行了深入探究。

关键词:

生物检测技术;水质检测;应用:探究;

引言:

水是人们赖以生存的重要资源,水质的好坏不仅会影响到人们的生命安全,同时也会影响到正常的社会生产秩序,然而,近年来我国工业及农业产业的迅猛发展,都不可避免的加剧了我国水环境的污染问题。为了有效改善这一局面,就必须加强水质检测工作的监管力度,运用科学先进的生物检测技术,来提升水质检测工作的技术水平,确保水质检测结果的科学性和准确性,推动水质检测工作的顺利开展。

1、生物检测技术的含义及相关特性探究

(1)生物检测技术的具体含义。

生物检测的含义主要是指通过某些生物个体、群落来对周边环境污染及变化情况进行客观反映,以此来作为环境质量检测重要的参考依据。近年来,受到外界各种因素的不同影响,对我国的水资源带来了严重的破坏,由于其污染源头较为复杂,这就需要科学先进的技术手段对其进行全面深入的检测分析,而生物检测技术的优势就在于可以在特殊环境中对水污染效应进行充分展示,有效弥补了传统检测技术的不足之处。

(2)生物检测技术的相关特性。

对于生物检测技术的相关特性,我们可以结合以下三点进行分析:其一,相较理化检测的具体应用而言,生物检测技术可以在某些特定区域内对生物的污染情况加以充分反映,彻底打破了理化检测的局限性,使水质检测结果的精确性得到了进一步的提升。其二,针对仪器设备的具体应用而言,由于部分生物对污染物的反应情况较为敏感细微,但无法通过仪器设备对其进行精准的检测,这势必会影响到检测数据的准确性,而通过对生物检测技术的科学运用,就能够对微量污染物所产生的反应进行充分展示,同时还可以清晰的展示出相应的受损效应。其三,在整个生态系统之中,为了能够使微量的有毒有害物质形成聚集效果,便可以借助生物链来完成,当到达食物链末端时便可以使污染物的浓度得到显着的提升,为检测工作提供重要的参考依据。

2、水质检测的基本概况及影响要素探究

(1)水质检测的基本概况。

水资源是人们赖以生存的重要资源,同时也是宝贵的非可再生资源。近年来,我国政府部门在推动经济发展的同时对环境保护愈加重视,随着环保宣传的广泛开展,社会各界都对环保理念有了全新的认识。水质检测工作的重要价值不仅体现在人们的安全用水方面,同时也对生态环境的保护与研究发挥着非常重要的作用。结合目前的实际情况来看,水质检测在社会各个领域都得到了较为广泛的运用,水质检测对推动社会与生态环境的和谐发展具有非常重要的影响。

(2)水质检测的影响要素。

针对水质检测的影响要素,主要体现在以下三个方面:首先,是水样来源的具体影响,结合水质检测环节来看,假如检测人员对水样来源的具体情况没有进行全面掌握,就有可能对解决措施作出错误的判断,无法有效的解决该区域水源的污染问题,因此,在开展水质检测工作的具体操作之前,检测人员必须要对水质来源进行全面的了解,并结合实际情况制定出妥善的解决措施,使水质检测工作的重要价值得以充分发挥。其次,是针对类别方面的影响要素,在对水样水质进行具体检测时,必须要依据水质的不同选用适宜的水质检测方法,这就要求检测人员必须要认真对待检测工作,并严格依照检测工作的相关流程实施具体的检测操作。对此,检测人员要对不同的水质进行分析研究,针对不同水质的差异性做出准确判断,然后再运用科学合理的检测技术来对水样进行水质检测,这样才能确保水质检测数据的精确性,并使其成为相关部门制定解决方案的重要参考依据。最后,针对人为方面的影响因素,在进行水质检测的具体操作时,检测人员作为最直接的参与者,在整个检测环节中占据着非常重要的地位。为了有效避免人为操作失误情况的发生,就必须加强对整个检测环节的监管力度,在开始检测之前,要对检测仪器、试剂以及玻璃器皿等重要物品进行详细的检查,在确定一切符合标准,严格规范取样工作;进行检测工作时,检测所用的药品,一定要确保其在有效期内,过期变质的药物必须马上进行更换,检测工作要在规定时间内。另外,针对整个检测环节而言,检测人员还必须严格遵循检测标准来规范自身的实际操作,同时还要保证检测记录的准确性和客观性,从根本上避免人为失误对检测结果所造成的不利影响。

3、水质检测中生物检测技术的实际应用探究

(1)发光细菌检测技术的具体应用。

发光细菌检测技术可以对水样中存在的大部分有毒有害物质进行检测,因此在重金属以及有机物等检测领域中得到了较为广泛的运用。然而在具体的检测环节中,发光细菌检测技术也存在一定的弊端,如操作繁杂以及误差较大等相关问题。随着科技水平的日益发展,电子技术已对发光细菌检测技术做出了相应的完善,如紫外分光光度法以及荧光光度法等检测手段的辅助,可以有效提升水质检测工作的质量和效率,确保检测数据的精确性和可靠性。

(2)生物行为反应检测技术的`具体应用。

生物行为反应检测技术的操作原理主要体现在借助生物受污染物危害后所出现的趋利避害行为反应对水体污染的具体情况加以评断,并对水体污染的安全浓度加以确定,然后依据水体的实际污染情况制定出合理准确的预警措施。生物行为反应检测技术通常运用在鱼、水蚤以及双壳软体动物等生物的具体检测中,同时在实施淡水生物检测环节中一般会运用斑马鱼进行具体的检测操作,这主要是由于斑马鱼会在水质污染的情况下迅速做出行为反应,为水质检测工作提供了非常重要的参考依据。在海洋环境中,通常会运用双壳生物活体来检测水体的污染情况,而在淡水环境中,则一般会借助鱼类来完成具体的检测工作。针对贻贝双壳距离变化的具体检测操作,可以借助电磁感应技术来进行落实,此外,还可以借助高频电磁感应系统对贝壳类物质的运动情况实施检测。

(3)微生物群落检测技术的具体应用。

微生物群落检测技术通常运用于对细菌、真菌以及原生动物等微型生物在水体中的物种频率及数量的检测工作,然后再结合先进的电子技术对分布指数进行精准的计算,最后依据分布指数的具体数值对水质污染程度进行评断。伴随科技水平的全面发展,微生物群落检测技术也得到了相应的完善,检测评价指标的增加就是一个很好的证明,一般较为常见的检测评价指标有原物种种类指标、植鞭毛虫百分值以及异样性指数等。通过对生物检测技术的合理运用,使我国的水质检测技术水平得到了更好的完善与提升,这在生态环境的保护工作以及为人们提供优质用水资源等方面都发挥出了非常重要的作用。与此同时,在微生物群落检测技术的发展之中,数学分析的实用性也在逐步攀升,数学分析与计算机技术的联合应用有效拓展了生物群落参数变化规律的检测范围,使微生物群落检测技术的重要价值得以充分展现,同时对提升检测数据的精确性和可靠性也有着非常积极的影响。

(4)底栖动物及两栖动物检测技术的具体应用。

底栖动物及两栖动物检测技术的主要原理为运用生物在水体中的出现、消失以及数量的多少对水质进行具体的检测,底栖动物及两栖动物的检测参数主要包括BI指数以及群落多样性指数等。通过对两栖动物行为及生物指标的全面检测可以对水体的整体质量进行评估,尤其是在检测发育阶段中可以实现对环境因子变化的进一步感应。

4、水质检测环节中生物检测技术的应用前景探究

(1)分子生态毒理学应用于水质污染检测。

分子生态毒理学检测技术通常被运用于污染物及其代谢物与细胞内大分子代谢作用的具体研究,在对发生作用的靶分子进行研究后,便可以对个体、种群以及群落的基本情况进行预报。在科技水平日益提升的今日,生物体内胆碱酯酶活性检测被广泛运用于海水及淡水资源水质污染的检测工作。

(2)遗传毒理学应用于水质污染检测。

遗传毒理学检测原理主要是借助DNA链损伤程度的检测对遗传毒性加以判断的检测技术,相比微核试验操作而言,遗传毒理学检测技术的效果更加显着,主要是因为单细胞凝胶电泳能够对低浓度的有毒有害物质进行准确的检测,SOS显色方案作为遗传毒理学检测技术的另一种检测方法,其具体的操作原理表现在受到外界范围损伤及抑制的干扰下,DNA分子会进行错误修复,在经过遗传毒物处理后而出现的反应便可以称为SOS应答,SOS检测方法具有灵敏性强且操作便捷等技术优势。

5、结语

结合以上论述可以看出,伴随社会经济的飞速发展,工业及农业产业规模的不断壮大,加剧了我国的水污染问题。对此,为了有效解决这一难题,相关部门就必须对水质检测工作给予高度的重视,通过对生物检测技术的科学运用,使水质检测工作的效率和质量得到进一步的提升,在确保检测数据准确性的基础之上,为人民群众提供优质的用水资源,以此来推动社会与生态环境的可持续发展。

参考文献:

[1]廖伟,杨蓉,徐建,闫政,金小伟饮用水源微生物快速检测技术的发展及应用[J]中国环境监测, 2020,36(06)—:104—112.

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[3]李悦浅析水环境污染检测中生物监测的运用[J]绿色环保建材, 2020(01):55+57.

[4]陈朋利谈生物技术在水质检测与污水处理中的应用[J]环境与发展, 2019,31(09):81—82.

[5]施小玲.水质检测与污水处理中生物技术的应用分析[J].化工管理2019(21):42—43.

[6]谢本祥生物工程中检测技术的需求和发展趋势[J]科技经济导刊.2019,27(15)—163—164.

[7]杨磊生物技术在水质检测与污水处理中的应用[J]工程技术研究, 2019,4(05): 102+130.

近年来,随着国家对安全的日益重视,社会对于安全人才的需求大幅增加,各大高校纷纷开设了相应的安全工程专业,安全工程专业人才的竞争也日益激励。下面是我为大家整理的安全工程本科 毕业 论文,供大家参考。

安全工程本科毕业论文 范文 一:农村饮水安全工程水质现状及对策

摘要: 文章 分析了宣城市已建农村饮水安全工程水质现状,并提出对策。

关键词:农村饮水安全工程;水质;管理

0引言

农村饮水安全工程,有效解决了项目区农村长期饮水不安全的历史,但随着经济社会的快速发展,特别是工业化进程的加快,水污染、水生态恶化加剧,水源地的保护问题越来越突出。如何保障这些工程的供水水质安全,是当前迫切需要解决的问题。

1水质现状

2014年,通过各县(市、区)疾病预防控制中心对部分农村饮水安全工程的水质抽查监测结果表明,水质合格率整体不高。全市共监测水样440份,合格270份,合格率仅61.36%。7个监测地区中,饮用水合格率最高的是宁国市,为88.57%,最低的是绩溪县,为21.05%;宣州区及泾县均超过70%,分别为80.30%和76.19%,广德县为68%,郎溪县和旌德县均低于50%,分别为44.00%和43.18%。共监测指标12501项次,合格12250项次,合格率为97.99%。其中,毒理学指标全部合格,感官性状和一般化学指标合格率为99.43%,微生物指标合格率为89.68%,消毒剂指标合格率为80.08%。从监测结果看,不合格指标主要是微生物和消毒剂指标,尤其是单村工程,水质处理工艺简单,还有部分工程没有安装消毒设备,有的即使安装了消毒设备,但使用不规范或根本不用等等。主要表现在2011年之前建设的大部分单村工程未按要求配备消毒设备,枯水期易受山林腐殖质、野生动物活动等影响,水源水质不稳定。已配备消毒设备的少数工程存在操作使用不当。

2存在的主要问题

经调查水质存在问题如下:

(1)水源地保护问题依然突出。随着经济社会的快速发展,特别是工业化进程的加快,水污染、水生态恶化加剧,水源地的保护问题越来越突出。与城市饮用水水源地保护相比,农村饮用水水源保护相对乏力,工作开展不够平衡,大多数只是由水利部门设立了一些警示标志或标牌。部分工程未划定水源地保护范围,未制定具体的水源保护 措施 ,水源地和饮水安全工程所在地没有设立标志,一些工程在水源地树立水源保护牌,但没有将保护范围、保护措施以及禁止行为进行明确告示,有的水源保护范围、措施针对性和操作性不强,不利于水源保护。

(2)水质检测能力整体不高。目前,各县市区主要依托本县卫生部门的疾控中心开展水质检测,但整体检测能力不高。大部分检测指标偏少,宣州区检测项目为水源水21项、出厂水和末梢水33项;郎溪县检测项目为水源水24项、出厂水和末梢水34项;广德县检测项目为水源水24项、出厂水和末梢水32项;宁国市检测项目为水源水17项、出厂水和末梢水26项;泾县检测项目为水源水20项、出厂水和末梢水32项;绩溪县检测项目为水源水13项、出厂水和末梢水27项,旌德县检测项目为水源水13项、出厂水和末梢水33项。部分规模水厂没有按要求配备水质自检设备和专业检验人员,有的配备了检测设备和人员,水质检测的频次和项目也不规范、不全面,导致部分工程供水水质难达标准,全市农村饮水安全水质检验和监测工作不容乐观。

(3)水质监测不能实现全覆盖。截至2014年底,全市已建成农村饮水安全工程746处(其中规模水厂82处,单村工程664处),但列入2014年度省农村改水项目水质监测县的监测点只有114处,监测覆盖率仅15%。目前,除了列入省农村改水项目水质监测县的每个监测点每年分枯水期和丰水期各检测1次,规模水厂由卫生监督部门定期抽检外,其余工程只在建设前和建成后各开展一次水质检测,后期运行后几乎没有开展过水质检测,不符合相关检测频次要求。

(4)管理人员服务水平低。我市农村饮水安全工程管理人员中,绝大多数 文化 水平较低,还缺少专业技术培训,管理技术服务水平不高。尤其是单村工程,管理人员一般都是当地村组的农民。规模水厂涉及机电、管路安装及水质检验等各个专业,管理维护专业性强,亟需完善的技术服务体系提供专业技术服务。日常检查中,发现部分管理人员对配备的加药、消毒、检验等设备不会使用或不能按有关规范要求使用,难以适应工程日常管理工作要求。

(5)宣传有待进一步加强。部分群众对于水源保护区的概念不太清楚,有的不知道有哪些禁止行为。虽然已建工程基本上都配备了消毒设施,但大部分单村工程因群众饮水习惯或口感问题而未正常使用。从平时开展的检查和走访来看,部分群众对饮水安全的概念不够清楚,觉得只要不喝生水,细菌超标是没有什么影响的。

3对策

3.1加大水源地保护力度

安徽省环保厅、水利厅2014年12月下发了《关于开展农村集中式供水工程水源保护区划定工作的通知》,对农村集中式供水工程水源保护区划定提出了明确的划定要求。2015年6月底前完成供水人口1000人以上的农村集中式工程水源保护区的划定工作,并在保护区的边界设立明确的地理界标和明显的警示标志,明确保护的级别、范围和禁止事项等。目前,我们正配合环保部门开展水源保护区划定工作,宣州区已完成23个饮用水水源保护区的划定。对于位于农村饮用水水源地一级、二级保护区范围内的村组,通过建设生活垃圾集中外运、调整 种植 结构和规模以减少农药化肥使用、圈养畜禽等措施强化污染治理。同时,积极配合环保部门通过明察暗访、突击检查及专项整治等 方法 ,对工业企业设置排污口、非法排污等违纪饮用水源安全行为加大查处力度,维护水源安全。

3.2建立县级水质检测中心

鉴于我市县级水质检测能力严重不足,检测项目和频次均达不到国家规定标准,为规范水质检测工作,保障农村供水安全,建立县级农村饮水安全工程水质检测中心很有必要。目前,根据上级统一部署,我市已完成县级农村饮水安全工程水质检测中心 实施方案 编制和审批,全市县级水质中心建设批复总投资1224.54万元,计划在2015年年底前全部建成并投入使用。项目建成后,各县市区水质检测中心将具备地表水源水29项和出厂水、末梢水42项常规指标检测能力,按有关要求对已建农村饮水安全工程水质进行抽检和巡检,及时监测供水水质状况,实现水质检测全覆盖,确保供水安全。

3.3加大培训和宣传力度

工程运行管理人员素质直接影响工程运行管理水平,要加强对已建工程管理人员的技术培训,特别是规模水厂涉及机电、管路安装及水质检验等各个专业,管理维护专业性强,对技术服务要求更高。建立运行管理人员培训制度,利用各种会议、举办培训班等多种方式开展技术培训,加强消毒设备使用以及供水管道和设备维修的培训工作,逐步推行水质检测人员培训上岗制度,进一步提高各运行管理人员的管理水平和业务素质。积极利用各种宣传途径、采取多种宣传形式,广泛宣传饮用水水源保护和卫生 安全知识 ,帮助广大用水群众提高饮水卫生意识,同时建立饮用水水源地环境保护投诉热线,鼓励公众举报各种环境违法行为,在全社会形成共同参与维护饮用水安全的良好氛围。

4结束语

2014年11月24日,国务院在水利部考察时指出,努力让所有农村居民喝上干净水,为群众创造最基本的生存条件,是政府应尽职责。农村饮水安全工程的水源保护和水质监测既要充分落实环保、卫生、水利、林业、农业等部门责任,也需要广大群众和供水单位共同参与保护和监督。我们将以讲话为动力,结合农村饮水安全“十三五”提质增效规划编制,统筹谋划,逐步提高农村饮水安全工程标准,进一步加强工程水源保护和水质管理,提高供水水质合格率,确保供水安全。

[参考文献]

[1]GB/5749-2006,生活饮用水卫生标准[S].

[2]安徽省人民政府.安徽省农村饮水安全工程管理办法[Z].2012.

[3]宣城市人民政府.宣城市农村饮水安全工程运行管理办法[Z].2014.

[4]全国人民代表大会常务委员会.中华人民共和国水污染防治法[S].2008.

[5]安徽省人民代表大会常务委员会.安徽省城镇生活饮用水水源环境保护条例[Z].2001.

安全工程本科毕业论文范文二:多目标饮水安全工程水价形成研究

〔摘要〕文章主要从投融资角度,对饮水安全工程水价的形成机制进行分析。

〔关键词〕投融资;水价;机制

1概况

巴彦浩特及沿线苏木镇饮水安全工程任务是为解决当地及沿线苏木镇缺水问题,实现当地经济可持续发展。工程设计规划水平年为2025年,工程设计供水量1298万m3/a,工程供水规模最大日供水量4.98万m3/d。工程主要由取水工程、四级加压泵站、输水管道、净水厂等组成。

2融资方案

巴彦浩特及沿线苏木镇饮水安全工程由项目法人作为融资主体,进行融资活动,负责工程的建设和管理,并承担融资责任和风险。本工程资金来源按照资本金占工程总投资70%,其中,政府投入50%,供水区自筹50%考虑。按国家对固定资产贷款的有关规定,考虑该项目的实际情况,银行贷款占工程总投资30%,贷款期限15年,年利率6.55%。

3成本费用估算

按照《水利工程供水价格管理办法》和《水利建设项目经济评价规范》,本项目总成本费用包括水资源费、燃料及动力费、工资及福利费、 修理 费、 保险 费、其他费用、折旧费、摊销费、利息支出等费用。经营成本是指项目总成本扣除折旧费、摊销费、利息支出以后的费用。总成本费用9634.28万元;单方供水成本4.46元/m3。其中,经营成本5550.51万元,单方经营成本2.55元/m3。

4主要财务指标

4.1生存能力分析

本工程总投资收益率为6.20%,投资利税率为5.75%,资本金净利润率为6.28%。多年平均净现金流量为8327.27万元,现金流较充足。

4.2偿债能力分析

本项目可用于还贷的资金主要来源于折旧费及未分配利润,贷款采用等额还本、利息照付方式。工程可在15年内还清全部借款本息。项目还贷期资产负债率最高为31.50%,随着工程投入运行,资产负债率很快下降,还清借款本息后,资产负债率下降到0.37%,说明本工程在拟定的资金筹措方式下具有一定的偿债能力。

4.3盈利能力分析

在财务收入与利润分配计算的基础上,进行不同资金的现金流量分析,主要指标如下:项目投资财务内部收益率(税后)为6.34%,项目投资财务净现值(税后)为41282.05万元,资本金财务内部收益率(税后)为6.01%,资本金财务净现值(税后)为124.39万元,投资回收期(静态)为15.29年。

5敏感性分析

选择销售价格、经营成本及固定资产投资这3个主要因素进行敏感性分析,选择变化幅度为-20%~20%时,项目投资内部收益率(税前)在4.84%~10.01%之间变动,各方案均高于投资财务基准收益率4%,说明本项目具有一定的抗风险能力。

6结论与建议

智能水位控制系统毕业设计一、水位智能检测系统设计原理�实验证明,纯净水几乎是不导电的,但自然界存在的以及人们日常使用的水都会含有一定的Mg2+、Ca2+等离子,它们的存在使水导电。本控制装置就是利用水的导电性完成的。�如图1所示,虚线表示允许水位变化的上下限。在正常情况下,应保持水位在虚线范围之内。为此,在水塔的不同高度安装了3根金属棒,以感知水位变化情况。图1 水位检测原理图其中B棒处于下限水位,C棒处于上限水位,A棒接+5V电源,B棒、C棒各通过一个电阻与地相连。�水塔由电机带动水泵供水,单片机控制电机转动以达到对水位控制之目的。供水时,水位上升。当达到上限时,由于水的导电作用,B、C棒连通+5V。因此,b、c两端均为1状态,这时应停止电机和水泵工作,不再给水塔供水。当水位降到下限时,B、C棒都不能与A棒导电,因此,b、c两端均为0状态。这时应启动电机,带动水泵工作,给水塔供水。当水位处于上下限之间时,B棒与A棒导通,b端为1状态。C端为0状态。这时,无论是电机已在带动水泵给水塔加水,水位在不断上升;或者是电机没有工作,用水使水位在不断下降。都应继续维持原有的工作状态。�二、基于单片机控制的水塔水位控制系统�1�单片机控制电路�水塔水位控制的电路如图2所示。�2�前向通道设计图2 水塔水位控制电路由于所采用的信号是频率随水位变化而变的脉冲信号(开关量),因此电路设计中省去了A/D�转换部分,这不仅降低了硬件电路的成本,而且由于采用数字脉冲信号通信,提高了系统的抗干扰能力、稳定性和精度。�输入的可变脉冲信号送到8031的P10和P11脚电平,当接收到信号时,输入脉冲使其输出高电平,而无信号输入时,无触发脉冲,此时翻转为低电平。程序控制8031周期性地对P11和P10脚电平进行采样,达到控制的目的。�3.微机控制数据处理部分�在电路设计中,充分利用8031已有端口的作用,同时也考虑扩展,做到尽可能节省元件,不仅可降低成本,而且提高可靠性。(1)使用8031单片机。水塔水位控制的电路如图3—1。接受电路得到的是频率随水位变化的调频脉冲,它反映了贮水池水位的高度,对其进行信号处理,便能实现对水位的控制及故障报警等功能。要完成此一工作,最佳的选择是采用微机控制,实验中是以MCS—51系列弹片机8031作CPU。对接受的信号进行数据处理,完成相应的水位控制、故障报警等功能。8031芯片的内部结构框图见图3所示。�由图3可大致看到:它含运算器、控制器、片内存储器、4个I/O接口、串行接口定时器/计数器、中断系统、振荡器等功能部件。图中SP是堆栈指针寄存器,栈区占用了片内RAM的部分单元;未见通用寄存器(工作寄存器),因单片机片内有存储器,与访问工作寄存器一样方便,所以就把一定数量的片内RAM字节划作工作寄存器区;PSW是程序状态字寄存器,简称程序状态字,相当于其他计算机的标志寄存器;DPTR是数据指针寄存器,在访问片外ROM、片外RAM、甚至扩展I/O接口时特别有用;B寄存器又称乘法寄存器,它与累加器A协同工作,可进行乘法操作和除法操作。实验中8031时钟频率为6MHz。由于8031没有内部ROM,因此需外扩展程序存储器。本系统采用2732EPROM扩展4K程序存储器,对应地址空间为0000H~0FFFH。(2)74LS373作为地址锁存器。74LS373片内是8个输出带三态门的D锁存器,其结构示意图见图4所示。当使能端G呈高点平时锁存器中的内容可更新,而在返回低电平瞬间实现锁存。如此时芯片的输出控制端为低,也即输出三态门打开,锁存器中的地址信息便可经由三态门输出。除74LS373外,84LS273、8282、8212等芯片也可用作地址锁存器,但使用时接法稍有不同,由于接线稍繁、多用硬件和价格稍贵,故不如74LS373用的普遍。 图3 8031芯片内部结构框图(3)两个水位信号由P10和P11输入,这两个信号共有四种组合状态。如表3—1所示。其中第三种组合(b=1、c=0)正常情况下是不能发生的,但在设计中还是应该考虑到,并作为一种故障状态。�表3-1 水位信号状态表C(P11) B(P10) 操作 0 0 电机运转 0 1 维持原状 1 0 故障报警 1 1 电机停转 (4)控制信号由P12端输出,去控制电机。为了提高控制的可靠性,使用了光电耦合。4.报警电路�本系统采用发光二极管,当控制电路出现故障状态时,P13置零,发光二极管导通,发光报警。�5.软件设计�一个应用系统,要完成各项功能,首先必须有较完善的硬件作保证。同时还必须得到相应设计合理的软件的支持,尤其是微机应用高速发展的今天,许多由硬件完成的工作,都可通过软件编程而代替。甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作,用软件编程有时会变得很简单,如数字滤波,信号处理等。因此充分利用其内部丰富的硬件资源和软件资源,采用MCS—51汇编语言和结构化程序设计方法进行软件编程。这个系统程序由主控程序、延时子程序组成。其中主控程序是核心。由它控制着整个系统程序的运行和跳转。流程图如图5所示。包括系统初始化,数据处理,故障报警等。�电路具体工作情况如下:�① 当水位低于B时,由于极棒A和C、A和B之间被空气绝缘,P10和P11得到低电平,全置0,单片机控制电路使P12置零,继电器吸合,启动水泵向水塔灌水;�② 当水位高于B低于C时,P10置1,P11置0,继电器常开触电自保,因此升到B以上时,继电器并不立即释放,电极仍然供水;③ 当水位达到C时,P10 、P11均置1,单片机控制电路使P12置1,继电器释放,水泵停止工作;�④ 用水过程中,水位降到C以下,P11置0,P10置1,维持原状,电机不工作,直到降到B以下,如此循环往复。�系统出现故障时,由P13置零,输出报警信号,驱动一支发光二极管进行光报警。三、结束语�现代传感技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、信息处理技术和新工艺、新材料的发展为智能检测系统的发展带来了前所未有的奇迹。在工业、国防、科研等许多应用领域,智能检测系统正发挥着越来越大的作用。检测设备就像神经和感官,源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息,成为人们认识自然、改造自然的有力工具。现代的广义智能检测系统应包括一切以计算机(单片机、PC机、工控机、系统机)为信息处理核心的检测设备。因此,智能检测系统包括了信息获取、信息传送、信息处理和信息输出等多个硬、软件环节。从某种程度上来说,智能检测系统的发展水平表现了一个国家的科技和设计水平。�本课题研究的内容是“智能水位控制系统”。水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛,比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而以往水位的检测是由人工完成的,值班人员全天候地对水位的变化进行监测,用有线电话及时把水位变化情况报知主控室。然后主控室再开动电机进行给排水。很显然上述重复性的工作无论从人员、时间和资金上都将造成很大的浪费。同时也容易出差错。因此急需一种能自动检测水位,并根据水位变化的情况自动调节的自动控制系统,我所研究的就是这方面的课题。�水位检测可以有多种实现方法,如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本实验采用两种方法(单片机和时基集成电路)进行主控制,在水池上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化,把测量到的水位变化转换成相应的电信号,主控台应用单片微机或时基集成电路对接收到的信号进行数据处理,完成相应的水位显示、控制及故障报警等功能。�参考文献�1.丁元杰 单片微机原理及应用 机械工业出版社 2000�2.腾召胜 罗隆福 智能检测系统与数据融合 机械工业出版社 20003.孙虎章 自动控制原理 中央广播电视大学出版社 1999

水质常规分析检测论文

我国自来水水质现状改革开放近三十年来,我国经济发展迅速,但环境污染日益严重,尤其是饮用水污染尤为突出。目前自来水的不安全性主要体现在两个方面:1、 水源污染:2004年12月22日水利部部长汪恕诚表示,目前全国70%以上的河流湖泊遭受不同程度污染,水污染不仅加剧了水资源的短缺,水质的恶化严重威胁着人民群众的身心健康。目前全国有3亿多人饮水不安全,其中有1.9亿人饮用水有害物质含量超标。2、 自来水输水镀锌管网二次污染:自来水厂输出自来水时,一般是合格的。当经过漫长的输水管网及水塔、水箱等设施后,导致自来水质严重污染。我国在60年代起,城市内自来水输水管材质采用的是镀锌管,其存在严重的污染隐患,如:生锈、结垢、腐蚀等。在自来水停水后又来水时,通过水龙头可以看到很多铁锈。这是由于自来水停水后又来水时,自来水冲击镀锌管上的铁锈,脱落后进入自来水中的。因此可以确定的是输送自来水的镀锌管在自来水中是长期生锈的,平时这些铁锈是溶解到自来水中,并且人的肉眼一般是无法直接看见的。通过净来牌的水质演示器可以清楚地观察到自来水中的铁锈。多数的高楼水箱、水塔等二次供水设施长期无专人护理,密封条件差,风沙吹落到水箱或水塔。致使各种沉积物越来越多,长出青苔;滋生细菌、病毒等,甚至出现腐烂的动物尸体,并且得不到及时清洗,严重污染了自来水水质。2004年10月,建设部对全国36个大中城市城镇饮用水抽检中,仅有9个城市全面合格。水质污染的危害水,人类赖以生存和发展的珍贵资源。没有水就没有生命,就没有人类的文明进步,就没有社会经济的稳定和发展。然而,由于人口激增和社会经济的快速发展,水资源遭受的污染也越来越严重,人类日常生活用水安全受到越来越严重的威胁。生活饮用水质的好坏与人们的身体健康密切相关。据世界卫生组织(WHO)调查表明,全世界80%的疾病和50%的儿童死亡都与水质不良有关。由于水质不良导致的消化疾病、传染病、各种皮肤病、糖尿病、癌症、结石病、心血管病等多达50多种;由于水质污染,全世界每年有5000万儿童死亡,3500万人患心血管病,7000万人患结石病,9000万人患肝炎,3000万人死于肝癌和胃癌。在我国,因为水质不良而引发的地方病也时有报道,如深圳商报的《淮河支流出现癌症村》,南方都市报的《清远“短命村”肇因水污染 全国四分之一人口饮用不洁水》及新京报的《浙江水危机,催生“水难民”》,06年松花江水污染等水污染问题也不断出现,解决水质污染问题已经是迫在眉睫。解决水质污染的途径改善水质的途径一般有:1、水源水保护;2、自来水厂工艺设备改造;3、管道分质供水;4、家庭管网终端水质净化。为控制水源污染,应禁止在水源地流域范围内发展污染严重的产业,以减少污染物的排放。但是从目前经济发展的势头和国家相关法律法规及执行力度的实际情况看,要在短期内使水源水质得到改善是一个非常严峻的课题,必将有一个漫长的过程。自来水厂的改造可从一定程度上提高自来水的质量,但不能从根本上解决问题,尤其是管道的二次污染问题。而且改造费用巨大,从我国目前的国情来看,可以预见自来水厂设备与技术的更新和自来水管网的整体改造在10-20年内是难以实现。即使是采用管道分质供水,其工程造价、设计施工、管理维护、水费收取、卫生指标及安全程度等方面都存在诸多问题。另外,管道分质供水只能针对新建楼盘,对于我们现有的大量住宅小区,由于牵涉到管道的重新铺设问题,水污染问题还是无法解决。国际卫生组织研究表明,享受健康用水最为有效的办法是在市政供水的管网末端即家庭用水终端加装一个水质净化器。

水资源保护监测的不足和发展建议论文

大家最不陌生的就是作文了吧,尤其是议论文,议论文是对某个问题或某件事进行分析、评论,表达自己的观点和主张的文章体裁。这类型的作文应该怎么写呢?以下是我整理的水资源保护监测的不足和发展建议论文,仅供参考,欢迎大家阅读。

摘要:

随着工业化进程的不断加速,我国水资源问题越来越突出,有些地方直接影响了生活用水供应。可见,研究水资源保护监测尤为重要。鉴于此,文章深入探讨水资源保护监测中存在的问题,并提出可行的建设建议,强化水资源保护意识,更好地促进我国水资源保护工作可持续发展。

关键词:

水资源保护;监测;问题;建议;

引言:

我国社会主义现代化建设的不断发展使得水资源需求量也在不断增加,但是工业发展又引发了水资源浪费及污染等一系列问题。在此情形下,社会水资源供需矛盾突出,一定程度上制约了社会经济的发展。目前,我国水污染问题亟待解决,监测水质对保护水资源具有重要实践意义。

1、水资源保护中水质监测的重要性

1.1、有效保护水资源

水资源保护监测即针对水质进行监测,及时把控水资源质量。水资源监测可以反映入河污染物总量、河道纳污能力以及消减量等指标。水质监测结果通常用数据来表示,通过对一定范围水环境在一定时间段内进行连续监测,可以有效掌握该区域内水资源污染物质来源、分布状况和分布规律[1],同时也能科学预测水质污染情况,合理监测水环境,进一步明确水环境污染的控制对象,进而提出科学控制和保护策略。

1.2、以水资源监测保障用水安全

我国水质监测工作中主要采取定期、定点的监测方法,规定每年针对河流水质监测采样频率不能低于12次,于每月中旬开展采样。水质监测可针对某一特定水环境水质变化情况进行重复跟踪和监测,以此来保障水环境质量监测数据科学性。另外,水质监测也可针对突发性水污染事件进行及时跟踪,为人们生活、生产用水提供保障[2]。

1.3、提供决策参考

政府部门对水资源进行宏观的开发利用及资源配置,很大程度上都依赖于水质监测所提供的有效数据。在开展水资源配置和调度时要全面掌握水资源质量状况,同时要尽可能实现水资源的合理利用。例如,我国在2013年开展的黄济津水资源调度过程中引发了水质恶化事件,针对这一问题,政府部门推出了引黄政策,及时处理了污染水质,最大程度地节约了人力、物力、财力资源[3]。

2、水资源保护监测存在的问题

水资源保护监测中的首要目标是保护饮用水源。目前,我国大部分省份水功能区的监测主要集中在地表水层面,对地下饮用水的监测较少。未来水资源保护工作主要建立在水功能区的管理上。从实际监测角度看,水功能监测主要集中在重点水功能区,监测范围比较有限;针对入河排污口,多数省份仍然采取每年一次的监测频率,部分地区也会采取两年一次或一年两次的监测频率,这种监测方式下监测结果代表性不足,监测方式不够合理,不能准确计算水环境某一时期内污水及污染物排放量[4]。此外,全国水质监测点位的设置明显不足,不能直观、准确地反映地下水水质状况;水体生态监测也处在起步阶段,没有构建完善的评价体系;针对紧急污染事件的监测能力明显不足,不少地区的水环境保护监测中心仅配备了一台应急监测车。

2.1、监测能力不足

近年来,虽然全国各地不断加大水质监测建设方面的投资力度,促进了地区监测中心监测技术设备的更新,但从全局来看,不少地区的中心实验室仍然存在监测设备老化、技术水平落后等问题。大部分地区仅省中心能够完成认证参数监测,且主要以手工操作监测方式为主,监测效率较低。在我国全面推进水务工作的前提下,各省份的市级分中心监测频率、监测范围等已经不能满足水务工作快速发展的实际需求,各地监测站点设置不足对地区水资源发展造成了一定限制。

2.2、实验室设备配套不足

近年来,我国在水资源监控建设项目、省界水质监测分中心监测建设方面不断加大投资力度,极大改善了各分中心的设施及环境,有效提升了监测能力,但中心实验室的建设仍未达到预期效果。实验室的仪器设备水平仅能满足常规的.监测需求,且没有配套足够应急监测设备,对水源地监测、生态监测及突发应急监测能力不足,监测设备、仪器陈旧,自动化、智能化水平低,对水质监测质量、监测准确性有极大影响。

2.3、专业技术人员配置不足

当前,我国正在全面推进水质监测工作,监测项目的不断增加导致水质监测分析技术难度加大,对专业化人才资源的需求越来越迫切。由于专业监测人员配备数量不足,水质监测质量及管理效率受到极大影响。新形势下,水质监测管理工作任务越来越重,监测工作对技术的要求也越来越高,且随着我国各实验中心大型仪器设备的不断升级,对监测人员的专业技术水平提出了更高要求。受限于我国编制体制,专业技术人员紧缺现象仍然严重,人才储备也不能满足水质监测和管理的实际要求。

3、水资源保护监测建设建议

3.1、构建水资源保护监测站网

建设水资源保护监测站网要采取统一布局的方式,从流域优化出发强化各站点之间的联系,对严重影响生产生活的水域进行强化监测,并针对不同区域及不同流域水资源评价需求进行综合考虑,以省为单位构建完善、高效的水资源监测站网。

1)水功能区监测。为进一步强化水资源开发、利用和保护,我国在2012年推出了《全国重要江河湖泊水功能区(2011—2030年)》,全国各省份重要饮用水源地都被划入国家重要水功能区,同时各省份针对国家重点水功能区及省级重要水功能区都开展了常规监测,各地政府也在季度考核中纳入了水功能区监测考核达标指标,各地水功能区监测覆盖率也达到95%。

2)省界监测站网建设。按照国家水功能区监测要求,以流域机构为准开展构建省界监测站网,根据规划,到2030年要实现国界、省界监测全覆盖,水量水自动监测站点也在加速建设中。

3)入河口监测建设。根据《全国重要江河湖泊水工区(2011—2030年)》规划要求,针对DOD、氨氮、区域性特征污染物排放超过总排放量50%的入河排污口需要实施在线计量监控,超过80%的排污口需要严格实施人工检测[5]。各省需结合省界污染物排放实际状况实现水功能区的全面普查,并以普查结果为基础制定科学监测计划[6]。

3.2、提高水资源保护监测能力

首先,要强化各省中心实验室建设,加快仪器设备更新换代,提升监测设备的自动化、智能化建设,从长期、深层次角度构建水质监测目标,保证实验室建设的前瞻性。其次,要加大人才资源开发,跟随水质监测设备的技术发展,更新人才结构,为中心储备更多专业化人才,以此来满足水质监测发展的新要求。

4、结束语

总而言之,水资源保护监测主要目标是通过构建监测站网、改进实验室、加强自动监测站建设等方法强化地表水体、水生态、地下水的监测、评价和预警,从而为水资源监督和保护提供服务,进一步促进水资源开发利用发展,有效遏制水资源及生态环境破坏,为我国社会经济发展提供有效支撑。

参考文献

[1]陈强完善水环境监测质量体系合理保护利用水资源[J].吉林农业,2018(08):57.

[2]王旭光,章启兵安徽准北地区地下水资源开发利用问题和保护对策[J].治淮2018(03):16-18.

[3]林国俊杨寅群,李志军刘学文蔡金洲,陈晓娟雷明军.厄瓜多尔Napo流域水环境现状与保护对策[J]人民长江,2017,48(22):53-57.

[4]时晓飞,王非王丽萍,加强水质监测为水资源保护提供技术支撑[J]河北水利.2016(2):33.

[5]徐剑秋,卞俊杰加强水环境监测为长江大保护提供技术支撑[J]水利水电快报,2016,37(11):1-2.

[6]卓海华刘辉吴云丽,谭凌智,兰静流域水环境监测共建共管实验室建设回顾和思考[J].人民长江,2016,47(16):5-9.

水质检测方法及分类论文

水质检测主要考虑对人体健康和环境的影响,其水质标准除了物理指标、化学指标之外,还有微生物质保等。水是一切动植物和人类赖以生存的不可或缺的资源,但时下由于资源的过度利用和环境的破坏等一系列原因,水质污染状况也在加剧恶化,所以制定出一系列的水质检测标准。水质检验方法:1.水的浑浊度水的浑浊度是由于水中含有泥沙、黏土、有机物、无机物、浮游生物和微生物等悬浮物质所造成的,可使光散射或吸收,天然水经过混凝、沉淀和过滤等处理,使水变得清澈。通常饮用水浊度不得超过1NTU。2.水的臭味水中的异味物质分为无机异味物质和有机异味物质两类。无机物中NO2、NH3、SO2、H2S等少数气体具有强烈气味,而挥发性有机物则大多具有气味,有机异味物质主要是脂肪烃含氧衍生物、含硫化合物、含氮化合物和芳香族化合物。3.水的酸碱性以水的氢离子浓度对数的负值表示水的酸碱度,即水的PH值大小,小于7是酸性,等于7是中性,大于7是碱性。最佳饮用水的PH最佳值为7.5。4.水的色度色度是对水的感官性指标之一。水原来是一种无色、无臭、无味的透明液体,当水中存在着某些物质时(比如一些可溶性的有机物、部分无机离子和有色悬浮微粒等),都可能会使水变为有色的情况,也就是水会出现一定的颜色即为色度。5.水的硬度水的硬度是指溶解在水中的盐类物质的含量,也就是钙盐与镁盐的含量,我国的《生活用水卫生标准》规定,饮用水的总硬度不超过450mg/L。硬水通常对于健康并不造成直接危害,但硬水中由于含有比较多的钙盐,因此我们用来烧水的壶,特别容易出现水垢。6.水的电导率水的导电性即水的电阻的倒数,生活饮用水标准并没规定电导率指标,但标准里有溶解性总固体和总硬度指标,电导率可以粗略的估算为溶解性总固体的2倍左右,也就是2000us/cm左右。所以水的导电率通常用它来表示水的纯净度。

水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势,评价水质状况的过程。监测方法:化学法、电化学法、原子吸收分光光度法、离子选择电极法、离子色谱法、气相色谱法、等离子体发射光谱(ICP-AES)法等。其中,离子选择电极法(定性、定量)、化学法(重量法、容量滴定法和分光光度法)在国内外水质常规监测中还普遍被采用。水质监测是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势,评价水质状况的过程。水质监测的主要监测项目可分为两大类:一类是反映水质状况的综合指标,如温度、色度、浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生物需氧量等;另一类是一些有害物质,如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。为客观的评价江河和海洋水质的状况,除上述监测项目外,有时需进行流速和流量的测定。

水质的检验方法:

一、目视:有些水质肉眼可见水体浑浊,含有泥水、黏土、有机物、无机物、还有些浮游生物,这种水质定已经被污染过,需要过滤,消毒,使水变得清澈,可二次使用。

二、闻:水体受到污染,除了目视还可以通过闻的方式发现水体受到了污染,因为无机物中NO2、NH3、H2S等少数气体具有极强的气味,有些还有一股恶臭,这样的水体就需要加入漂白粉或其它的化学物进行化学还原除去异味。

三、选择水质检测仪器:使用水质检测仪器检测水体是否受到污染,根据检测结果进行水质改造。

水质检测仪器

水样的采集:1、测定悬浮物、pH、溶解氧、BOD、油类、硫化物、余氯、放射性、微生物等项目需单独采样;在测定溶解氧、BOD和有机污染物等项目的水样必须充满容器;测定pH、溶解氧和电导率等项目宜在现场测定。采样时要同步测量水文和气象参数。 2、填写登记表,水样的保存要求: 不发生物理、化学、生物变化;不损失组分; 不玷污(不增加待测组分和干扰组分) 容器的要求 选性能稳定,不易吸附预测组分,杂质含量低的材料制成的容器,如聚乙烯和硼硅玻璃材质的容器是常规监测中广泛使用的,也可用石英或聚四氟乙烯制成的容器,但价格昂贵。 保存时间要求: 即最长贮放时间,一般污水的存放时间越短越好。 清洁水样72h;轻污染水样48h;严重污染水样12h;运输时间24h以内。 保存方法 (1)冷藏或冷冻法 (2)加入化学试剂保存法:加入生物抑制剂、调节pH值、加入氧化剂或还原剂。水样运输注意事项: 1、塞紧采样器塞子,必要时用封口胶、石蜡封口;避免因震动、碰撞而损失或玷污,因此最好将样瓶装箱,用泡沫塑料或纸条挤紧; 2、需冷藏的样品,应配备专门的隔热容器,放入制冷剂,将样瓶置于其中;冬季应注意保温,以防样瓶冻裂。水样的消解(一)目的:破坏有机物,溶解悬浮性固性,将各种价态的欲测元素氧化成单一高价态或转变成易于分离的无机化合物。 水质监测 要求:消解后的水样应清澈、透明、沉淀。 方法:消解水样的方法有湿式消解法和干式分解法(干灰化法)。 干灰化法又称高温分解法。其处理过程是:取适量水样于白瓷或石英蒸发皿中,水浴蒸干,移入马弗炉,450—550℃灼烧到残渣呈灰白色,有机物完全分解除去。取出蒸发皿,冷却,用适量2%HN03(或HCl)溶解样品灰分,过滤,滤液定容后供测定。 干灰化法不适用于处理测定易挥发组分(如砷、汞、镉、硒、锡等)的水样

芯片检测的现状分析论文

多年以来,我国芯片行业与欧洲、美国、日本、韩国和台湾相比一直处于弱势地位。近年来,中国在半导体行业研发投入逐渐增加,芯片市场规模占GDP的比重持续上升。2019年,中国芯片市场规模占GDP的比重为0.76%,2020年前三季度,这一比例进一步上升至0.82%。

我国芯片市场规模占GDP比重有所上升

多年以来,我国芯片行业与欧洲、美国、日本、韩国和台湾相比一直处于弱势地位。近年来,中国在半导体行业研发投入逐渐增加,芯片市场规模占GDP的比重持续上升。2019年,中国芯片市场规模占GDP的比重为0.76%,2020年前三季度,这一比例进一步上升至0.82%。

根据中国半导体协会数据,2013-2020年,我国芯片市场规模不断增长,2019年中国芯片销售额为7562.3亿元,同比增长15.8%,2020年前三季度,中国芯片销售额为5905.8亿元,同比增长16.9%。。

江苏省集成电路产量占比最大

近年来中国集成电路产量持续增长,2019年,中国集成电路产量为2613亿块,同比增长29.5%。

分地区来看,2019年,中国集成电路产量前三省份分别为江苏省、甘肃省、广东省,产量分别为516.29亿块、389.86亿块、363.24亿块,占全国集成电路产量的25.58%、19.32%和18.00%。

中国半导体企业制造总额占整体半导体市场规模提升快速

2020年1月6日,IC Insights发布了对中国半导体行业未来5年的展望。ICInsights指出,需要区分“中国半导体市场”和“中国本土半导体制造(公司总部位于中国大陆)”这两个概念,二者的区别比较明显。目前,中国本土半导体企业与国际半导体企业技术上规模上仍有差距。

2020年,中国半导体制造总额占整体半导体市场规模的15.9%,高于2010年10.2%。预计到2025年,这一份额将比2020年增加3.5个百分点,达到19.4%。

—— 更多数据来请参考前瞻产业研究院《中国芯片行业市场需求与投资规划分析报告》

从美国对华为的制裁以及疫情影响导致全球缺芯,这些致命因素无疑加重了我国集成电路业的发展,我国部分高端芯片和元器件短期内无法实现国产替代,只能大规模依赖进口。

我国倚重进口主要缘于国产芯片与国际水平差距太大,而信号链芯片相较于电源管理芯片的设计更为复杂。我国在政策措施扶持下,中国集成电路新增产线的陆续投产以及快速发展的势头。

我国所需核心芯片主要依赖进口,中国芯片封装企业市场目前的占有率较高,部分在高端芯片器件封装领域有较大突破。集成电路产品在功能稳定的同时,需要更小的体积及更少的外围器件,有分析师预测到2030年集成电路产业将扩大至5倍以上。

半导体芯片作为数字时代的基石。

不仅是是信息技术产业的核心,更是保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业,已经成为了全世界的必争赛道。芯片国产化替代已经到了加速的窗口期,这也将给A股的芯片板块带来巨大的投资机遇。

拜登签署了《芯片和科学法案》。美国在“芯片法案”中加入“中国护栏”条款,进一步限制和阻止中国芯片先进制造能力的发展。虽然美国出口管制政策短期对国内产业链有所影响,但中长期来看更加凸显国内半导体核心底层产业链自主可控的重要性。

主要企业:长电科技(600584)、通富微电(002156)、华天科技(002185)

本文核心数据:发展背景、行业地位、发展概况

行业发展背景

1、集成电路封测:芯片制造的最后一道工序

集成电路,简称IC就是把一定数量的常用电子元件,如电阻、电容、晶体管等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成在一起的具有特定功能的电路,集成电路产业是现代信息技术的基石。

集成电路按照产业链可分为:设计、制造、封装、应用四个部分。其中芯片设计亦可称为超大规模集成电路(VLSI)设计,其流程涉及对电子器件(例如晶体管、电阻器、电容器等)、器件间互连线模型的建立;芯片制造工艺包括光刻、刻蚀、氧化沉积、注入、扩散和平坦化等过程。

从实际经营的角度分析,集成电路产业链是以电路设计为主导,由电路设计公司设计出集成电路,然后委托芯片制造厂生产晶圆,再委托封装厂进行集成电路封装及测试,然后销售给电子整机产品生产企业。

2、摩尔定律即将失效?堆叠式封测带来“一线生机”

——行业的周期性-摩尔定律

摩尔定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)经过长期观察总结的经验。摩尔定律的内容为:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍;或者说,当价格不变时,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。

——摩尔定律面临失效

半导体行业最重要的定律就是摩尔定律,指集成电路上可容纳的晶体管数目,约每两年便会增加一倍,性能也将提升一倍。但一旦芯片上线条的宽度达到纳米数量级时,相当于只有几个分子的大小,这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化,致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作,摩尔定律也就面临“失效”。

——堆叠式封装技术将超越摩尔定律

CES2019展会上,Intel正式公布了Foveros3D立体封装技术,其首款产品代号Lakefield。Lakefield使用10nm制程,同时也将是是英特尔首款使用3D封装技术的异质整合处理器。根据英特尔发布的资料,Lakefield处理器,不仅在单一芯片中使用了一个10nm FinFET制程的Sunny Cove架构主核心,另外还配置了4个也以10nm FinFET制程生产的Tremont架构的小核心。此外,还内建LP-DDR4内存控制器、L2/L3Cache,以及全新架构GPU。

而能够将这么多的处理核心和运算单元打包成一个单芯片,且整体体积仅有12 x 12mm,所仰赖的就是Foveros3D封装技术。

后摩尔时代集成电路若想继续满足电路的高性能和特殊功能需求,除了通过工艺缩小CMOS器件尺寸、探索新材料、电路新结构的方法外,最可能通过封装方式的改变来提高集成电路容纳性:以系统级封装(SiP)为代表的功能多样化道路列为半导体技术发展的新方向,着眼于增加系统集成的多种功能,而不是过去一直追求缩小特征尺寸和提高器件密度。

行业发展现状

1、集成电路封测工艺流程

封装是集成电路制造的后道工艺,集成电路封装是把通过测试的晶圆进一步加工得到独立芯片的过程,目的是为芯片的触点加上可与外界电路连接的功能,如加上引脚,使之可以与外部电路如PCB板连接。同时,封装能够为芯片加上一个“保护壳”,防止芯片受到物理或化学损坏。在封装环节结束后的测试环节会针对芯片进行电气功能的确认。在集成电路的生产过程中封装与测试多处在同一个环节,即封装测试过程。

典型的集成电路封测工艺流程为:来料检查-磨片减薄-划片-粘片-压焊-塑封-切筋成型-打印测试-包装-品质检验,具体如图所示。

2、上游:集成电路设计、制造规模增加,将推动封测产业发展

近些年来,在国家政策扶持以及市场应用带动下,中国集成电路产业保持快速增长,继续保持增速全球领先的势头。受此带动,在国内集成电路产业发展中,集成电路设计业始终是国内集成电路产业中最具发展活力的领域,增长也最为迅速。根据中国半导体行业协会统计,2015-2020年,我国集成电路设计市场销售收入呈逐年增长趋势。2020年我国集成电路设计市场销售规模为3778亿元,较2019年同比增长23.30%。

而在集成电路制造行业,由于产业逐渐走向成熟,需求趋于稳定,且我国集成电路行业正在朝着更核心的集成电路设计方向发展,集成电路制造行业增长率有所下降。2020年我国集成电路制造行业市场规模为2560亿元,较2019年同比增长19.11%。集成电路设计、制造规模的快速增长,必将推动封测产业发展。

3、下游:计算机与IT对芯片需求旺盛

——计算机产量增加拉动对封装产品的需求

近年来,随着计算机行业的逐渐成熟,我国电子计算机产业维持稳中有升的态势,电子计算机整机累计产量、微型电子计算机累计产量均同比出现不同程度增长。相对于2016年的低谷,当前计算机行业正处在上升阶段,预计与换新周期及经济缓慢复苏有关。据国家统计局统计,2020年我国电子计算机整机产量为4.05亿,较2019年同比上升13.64%;2021年上半年,电子计算机整机产量为2.30亿台,同比增长40.6%。

——IT产业支出增加拉动对封装产品的需求

根据Gartner公布的数据显示,2020年受新冠疫情影响,全球整体IT支出规模达36949亿美元,同比小幅下降1.65%;随2021年疫情好转以及疫情期间相关在线服务需求的发掘,全球整体IT支出规模将全面复苏,预计达到3.9万亿美元,同比增长6.2%。

从细分领域来看,历年来全球IT支出最多的领域为通讯服务,其次为IT服务,设备和企业软件支出相对较少,数据中心系统的支出最少。2020年全球通讯服务支出为13499亿美元,同比下降0.6%,IT服务支出10118亿美元,同比下降1.9%,设备支出为6532亿美元,同比下降6.4%,企业软件支出为4650亿美元,同比增长1.5%,数据中心系统支出为2360亿美元,同比增长1.6%,增速最快。

4、竞争格局:主要集中在亚太地区,中国大陆市占率超20%

从目前全球封装测试产业的分布来看,主要集中在亚太地区,并且近年来Top3厂商市场占有率超过了50%,行业集中度很高。根据Chip Insight初步估算,2020年全球半导体封测市场规模为2136.69亿人民币,行业前十强占83.98%,达到1794.38亿人民币。中国IC封装市场起步晚,但增速快,行业规模近年来占全球比例也在不断上升。

根据Chip Insight统计,2020年全球前十大封测厂商排名和2019年基本一致,但是2019年产业集中度进一步加剧,前十大封测公司的收入占全球封测总营收的84.0%,相比2019年的83.6%增加了0.4个百分点。据总部所在地划分,前十大封测公司中,中国台湾有五家(日月光ASE、力成科技PTI、京元电子KYEC、南茂ChipMOS、欣邦Chipbond),市占率为46.26%;中国大陆有三家(长电科技JCET、通富微电TF、华天科技HUATIAN),市占率为20.94%,较2019年19.90%增长1.04个百分点;美国仅有一家(安靠Amkor),市占率为14.62%;新加坡一家(联合科技UTAC),市占率为2.15%。

行业发展前景:高端封装的发展,将带动产业正向循环

结合前文来看,随着半导体制程工艺瓶颈,以及芯片架构优化的限制,未来几年处理器性能的发展将逐步减慢,摩尔定律也将逐渐失效。因此,高端封装技术为行业发展提供一线生机,有利于提高芯片性能。而站在整个产业角度上,芯片性能的提升又会促进计算机、IT产业的发展,从而间接地为芯片设计、制造、封测技术突破带来更多可能。因此,封装行业发展将带动产业正向循环,意义重大,行业具有十分广阔的发展前景。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国集成电路封装行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

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