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物理：在常温常压下,臭氧是一种有特殊臭味的淡蓝色气体,它的密度比氧气的大.液态臭氧呈深蓝色,沸点为-112.4摄氏度,固态臭氧呈紫黑色,熔点为-251摄氏度.化学：不稳定,具有极强的氧化性,可用于漂白和消毒臭氧的主要功能杀菌：可以迅速而彻底的消减消除空气中、水中的病毒及细菌。据学术单位实验报告指出：水中臭氧浓度在0.05ppm时，经处理十至十几分钟，细菌灭活率在99%以上。解毒：由于工商业的发展与高度物质文明享受，在生活中到处充满各种对人体有害的物质：例如：一氧化碳、农药、重金属、化肥、有机物、臭味、色素等等，经臭氧处理后，都会分解成对人体无害的安全物质。保鲜：美、日及欧洲先进国家，已大量将臭氧应用在各种食品的储存上，可以 延长食品的贮藏期及降低腐坏率，以降低损失、提高利润。漂白：因臭氧有很强的氧化作用，所以本身就是很强的漂白剂，可应用于洗衣、食品、废水处理。除臭：因臭氧有很强的氧化分解能力，可迅速而彻底的消除空气中、水中的各种异味。
臭氧主要存在于距地球表面20~35公里的同温层下部的臭氧层中，其形成的方程式是怎样的呢?下面就让我来给你科普一下臭氧形成的化学式。
通常都借助无声放电作用从氧气或空气制备臭氧，臭氧发生器即根据这一原理制造。利用臭氧和氧气沸点的差别，通过分级液化可得浓集的臭氧。在紫外线辐射下，通过电子放射或暴晒从双原子氧气可自然形成臭氧。
工业上，用干燥的空气或氧气，采用5 ~ 25 kV的交流电压进行无声放电制取。另外，在低温下电解稀硫酸，或将液体氧气加热都可制得臭氧。
用过氧化钡与浓硫酸制臭氧:
臭氧的气体明显地呈蓝色，液态呈暗蓝色，固态呈蓝黑色。它的分子结构呈三角形 。在常温、常态、常压下，较低浓度的臭氧是无色气体，当浓度达到 15%时，呈现出淡蓝色。臭氧不溶于液态氧，四氯化碳等，可溶于水，且在水中的溶解度较氧大，0℃,一标准大气压时，一体积水可溶解0.494体积臭氧。在常温常态常压下臭氧在水中的溶解度比氧约高13倍，比空气高25倍。但臭氧水溶液的稳定性受水中所含杂质的影响较大，特别是有金属离子存在时，臭氧可迅速分解为氧，在纯水中分解较慢。臭氧的密度是2.14g/L(0°C，0.1MP)，沸点是-111°C，熔点是-192°C。臭氧分子结构是不稳定的，它在水中比在空气中更容易自行分解。臭氧的主要物理性质列于表1-1，臭氧在不同温度下的水中溶解度列于表1-2。臭氧虽然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在实用上它的溶解度甚小，因为它遵守亨利定律，其溶解度与体系中的分压和总压成比例。臭氧在空气中的含量极低，故分压也极低，那就会迫使水中臭氧从水和空气的界面上逸出，使水中臭氧浓度总是处于不断降低状态。
1. 臭氧很不稳定，在常温下慢慢分解 ，200℃时迅速分解 ，它比氧的氧化性更强，能将金属银氧化为过氧化银，将硫化铅氧化为硫酸铅，它还能氧化有机化合物，使许多有机色素脱色，如靛蓝。能侵蚀橡胶，很容易氧化有机不饱和化合物。臭氧、氯和过氧化氢的氧化势(还原电位)分别是2.07.1.36.1.28伏特，可见臭氧在处理水中是氧化力量最强的一种。臭氧的氧化作用导致不饱和的有机分子的破裂。使臭氧分子结合在有机分子的双键上，生成臭氧化物。臭氧化物的自发性分裂产生一个羧基化合物和带有酸性和碱性基的两性离子，后者是不稳定的，可分解成酸和醛。其反应式为：
2O3→3O2 + 285kJ ( 1-2 )
由于分解时放出大量热量，故当其含量在 25 %以上时，很容易爆炸。但一般臭氧在空气中，臭氧的含量很难超过 10 %以上，在臭氧用于饮用水处理的较长过程中，还没有一例氧爆炸的事例。
含量为 1 %以下的臭氧，在常温常态常压的空气中分解半衰期为20~30分钟左右。随着温度的升高，分解速度加快，温度超过 100℃ 时，分解非常剧烈，达到 270℃高温时，可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快。在含有杂质的水溶液中臭氧迅速恢复到形成它的氧气。如水中臭氧浓度为 6.25×10 -5 mol/L(3mg/l) 时，其半衰期为 5 ～ 30min ，但在纯水中分解速度较慢，如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是 20min ( 20℃ )，然而在二次蒸馏水中，经过 85min后臭氧分解只有 10 %，若水温接近 0℃ 时，臭氧会变得更加稳定。臭氧在冰中极为稳定，其半衰期为2000年。
2. 臭氧的氧化能力
臭氧的氧化能力极强，其氧化还原电位仅次于氟，在其应用中主要用这一特性。
臭氧支持燃烧，可燃物放入臭氧中可发生自燃现象且燃烧较氧气中更加剧烈。
3. 臭氧的还原反应
a 、与无机物的还原反应
臭氧与亚铁、Mn2+ 、硫化物、硫氰化物、氰化物、氯等均发生反应
如：
b 、臭氧与有机物的反应
臭氧在水溶液中与有机物的反应极其复杂，
⑴ 臭氧与烯烃类化合物的反应 臭氧容易与具有双键的烯烃化合物发生反应，反应的最终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。臭氧化物分解成醛和酸。
⑵ 臭氧和芳香族化合物的反应 臭氧和芳香族化合物的反应较慢，在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中，其反应速度常数逐渐增大。
⑶ 对核蛋白(氨基酸)系、有机氨也都发生反应
臭氧在下列混合物的氧化顺序为
链烯烃>胺>酚>多环芳香烃>醇>醛>链烷烃
c 、臭氧的毒性和腐蚀性
臭氧属于有害气体，浓度为 6.25×10-6mol/L(0.3mg/L) 时，对眼、鼻、喉有刺激的感觉;浓度 (6.25-62.5)×10 -5 mol/L(3 ～ 30mg/L) 时，出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症 ; 臭氧浓度为 3.125×10 -4 ～ 1.25×10 -3 mol/L(15 ～ 60mg/L)时 ， 则对人体有危害。其毒性还和接触时间有关，例如长期接触 1.748×10 -7 mol/L(4ppm) 以下的臭氧会引起永久性心脏障碍，但接触 20ppm 以下的臭氧不超过 2h ，对人体无永久性危害。因此，臭氧浓度的允许值定为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h. 由于臭氧的臭味很浓，浓度为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm) 时，人们就感觉到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的历史，至今也没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。
臭氧具有很强的氧化性，除了金和铂外，臭氧化空气几乎对所有的金属都有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化，但含铬铁合金基本上不受臭氧腐蚀。基于这一点，生产上常使用含 25% Cr的铬铁合金(不锈钢)来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。
臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用，即使在别处使用得相当稳定得聚氯乙烯塑料滤板等，在臭氧加注设备中使用不久便见疏松、开裂和穿孔。在臭氧发生设备和计量设备中，不能用普通橡胶作密封材料，必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等。
近地面高浓度的臭氧会刺激和损害眼睛、呼吸系统等黏膜组织，对人体健康产生负面作用。专家表示，从长期观测来看，尽管臭氧超标集中在日照充足的4月至9月，但结合国外治理经验，随着全国对PM2.5治理力度加大，空气能见度提高，臭氧超标发生的概率会不断增加，而且臭氧污染治理会比PM2.5治理的难度更大。
有，同时还有的还有二氧化硫，次氯酸。其中臭氧还具有吸收紫外线和杀菌的作用，在带高压的地方就会产生臭氧。比如复印机旁和下雨天之后都会闻到一股味道，但太多对身体有害哈。所以复印机工作时要远离一点哦。
科学技术论文篇二 科学、技术与人类未来 作者简介：薄涵文，女，沈阳师范大学马克思主义学院，科学技术哲学专业 2013届研究生。 摘要：随着科学技术的不断发展，给人类社会带来了许多的较为严重的环境问题。本文在探讨了科学技术在人与自然中的主要作用的基础，对科学技术进步给环境带来的正、面影响进行了进一步分析。进而制定出一个解决全球性环境问题的 方法 ――可持续发展。 关键词：科学技术;人类发展;可持续发展观 一、科学技术在人与自然的关系中的变化 科学技术在对人们认识自然和改造自然以及逐渐从受动关系走向能动关系的过程中起着重要作用。科学技术是由自然向社会、社会对自然的超越、改造和协调过程的中介和桥梁。纵观技术的发展历史，在三个不同的时间段里表现出不同的意识形态，起到不同的作用。 工业革命之前的技术是个性化技术，从技术仅仅只是对自然物进行简单变形，使人类可以通过简单的工具获得食物。到农业社会后，技术仍是单一的技术，并不是一支独立力量存在于人与自然的相互作用中。而工业革命之后的技术是社会化技术，经历了工业革命，技术的物化形式由手工工具转变为了机器工具。由于利用了电并发明了内燃机，动力工业被彻底改革。人类在获得了更多的空闲时间，不用在从事部分繁重的体力劳动，人类也逐渐起到了统治地位。到如今乃是全球化技术，经历五次技术革命，不仅开阔了我们的视野，同样也带来了丰富的物质、文化生活。 二、当代全球环境问题 在当今全球面临着许许多多的环境问题，如：全球气候变暖、臭氧层破坏、生物多样性锐减、土地荒漠化、酸雨污染等。此文中就 说说 全球气候变暖，全球气候变暖，指的是在一阶段时间内，地球的大气和海洋的温度的上升现象，是自然因素和人为因素同时造成的，但主要是指人为原因造成的温度上的升高。火山活动、太阳的活动和自然的变率等都造成了全球变暖。而人口剧增、大气环境污染、海洋生态环境恶化、土地遭到严重破坏等是造成全球变暖的主要原因。近100多年，全球平均温度经历了冷热交替的反复两次的趋势。最新的数据显示，2014年全球气温创下了历史上的新高。全球的平均为14.6摄氏度，比20世界的气温高出了0.69摄氏度。根据世界上许多的科学家的预测，未来五十多年人类会进入一个变暖的生活。由于人类的行为活动，21世界温室气体和硫化物气溶胶的浓度增加得很快，使未来100年全球、东亚地区和我国气温迅速上升，全球平均地表温度将上升1.4到5.8摄氏度。到2050年，我国平均气温将上升2.2摄氏度。全球人口不断增加，每个人的自身都会排出大量的二氧化碳这是造成“温室效应”的原因之一，这会影响地球表面的气温的不断变化，还有人们未意识到而生活中燃煤排放的烟尘和废气，汽车、火车、飞机等废气的排放造成的大气的破坏才是造成全球变暖的主要因素。随着技术的不断进步，人类面对如此恶劣的环境，不得不重视给我们带来的严重危害。无论是身体上的危害还是对国家的经济发展都是警醒。 三、可持续发展是全世界共同的发展战略 1、抛弃传统发展观，树立科学发展观 可持续发展最有影响的定义是，1987年，联合国世界环境与发展委员会的 报告 《我们共同的未来》中的定义：“既满足当代人的需要，而又不损害后来人满足他们需求的能力。”可持续发展，是从环境与自然的角度提出的有关人类长期的发展战略模式，应该建立在生态平衡发展、社会公平公正、人民自身发展决策的基础之上的。它强调的是环境与经济的协调发展，追求的是人与自然和谐，核心思想在于，经济的健康可持续发展中。它的目标是不仅满足人类的各种需求，务必使人尽其才，物尽其用，地尽其利，而且还要关注各种经济活动的生态合理性，保护生态资源不对后代人的生存和发展构成威胁。可持续发展是指导人类走进新的繁荣、新的文明的重要指南。 2、恢复对自然的敬畏，树立全球忧患意识 黑格尔说：“自然对人无论施展和动用怎样的力量……寒冷、凶猛的野兽、火、水，人总会找到对付这些力量的手段，利用自然界来对付自然界本身。”[黑格尔，哲学史讲演录(第四卷)[M]北京，商务印书馆，1978.4]专家们指出，地球正在被过度索取，我们必须规范人与自然之间关系、人与人之间关系。我们要有忧患意识，要懂得居安思危，也要有在面对生态危机和环境困境时的淡定。发展高新技术，同时，我们应该明白，对自然应该要精心的保护、合理的开发和永续的利用。发展生态技术，彻底改变一种观念，认为自然是一种可以任意盘剥和利用的对象，没有自然界作为人类社会发展的一种基础和生命支持系统的错误观念，使技术生态化。物欲贪婪和对抗思维是人心的两大毒瘤，而和谐包容与节俭惜物，才是可持续发展的途径之一。专家们强调，必须坚持节约资源、保护环境的基本政策，将生态文明建设理念融入到各项工作与实践中，从自身做起，从细微做起，给予子孙后代创造出一个天蓝、地绿、水净的地球家园。 3、实现可持续发展的基本途径 (1)将生态环境保护纳入总决策，转变旧模式 (2)改善社会环境观念，提高全民消费意识 (3)大力发展生态技术，实现循环经济发展 (4)加强有关环境保护的法律和政策 (5)建立可持续发展的新社会 结语 随着科技的发展，人类在运用科学技术来改善生活现状的同时，也同样给我们的生存的环境带来了严重的破坏。但人们确信的是，人们已经认识到环境和生态的破坏，可以凭借着人类的聪明才智去找到解决科学技术造成环境问题的方法。从本质上改善生存环境问题，我们在去践行“可持续发展”的战略发展道路上不断努力着。我们完全有理由相信，人类会合理利用科学技术来去创造一个更加美好的未来。(作者单位：沈阳师范大学马克思主义学院) 参考文献： [1] 曲格平，环境保护知识读本，红旗出版社，第一版，1999.1.1 [2] 黑格尔，哲学史讲演录(第四卷)[M]北京，商务印书馆，1978.4 [3] 陈鸿清。生存的忧患――人类的本能和误区[M]，北京，中国国际广播出版社，2000.157 [4] 恩格斯，自然辩证法，马克思恩格斯选集(第一卷)[M]，北京：人民出版社，1972.61、 [5] 王豪，生态・环境知识读本――生态恶化与环境的治理[M]，北京：化学工业出版社，1999.35-27 [6] 金丽，简论科学技术进步与环境问题，天津科技，2005.3 [7] 赵建军，追问技术悲观主义[M]，沈阳，东北大学出版社，2001.4 [8] 樊芷云，环境保护概论[M]，北京，中国纺织出版社，1997，7-8 看了“科学技术论文”的人还看： 1. 关于科技论文2000字 2. 关于科技论文3000字左右 3. 关于科技论文3000字 4. 关于科技论文的范文 5. 关于科技的议论文作文
到现在为止 还没有具体的可 操作的方法理论上的有 建议你去看看科学杂志 呵呵不好意思我就知道这么多
1 污水消毒工艺的技术比较消毒方法可分为物理消毒法和化学消毒法。物理消毒法主要利用加热、冷冻、辐照等方法对微生物的遗传物质核酸进行破坏而达到消毒目的，工程中常用的物理消毒方法主要有紫外线消毒法等。化学消毒法是利用消毒剂的强氧化性来破坏微生物的结构而达到消毒的目的，工程中常用的化学消毒方法有液氯消毒、-30-二氧化氯消毒、臭氧消毒以及新型活性氧消毒( 如单过硫酸氢钾)等。1.1 氯消毒氯与水反应时，一般产生“歧化反应”，生成次氯酸(HOCl) 和盐酸(HCl)。其反应式为：Cl2+H2O = HOCl+Cl-+H+氯的灭菌作用主要是次氯酸，因为它是体积很小的中性分子，能扩散到带有负电荷的细菌表面，具有较强的渗透力，能穿透细胞壁进入细菌内部。氯对细菌的作用是破坏其酶系统，导致细菌死亡。而氯对病毒的作用，主要是对核酸破坏的致死性作用。自从20 世纪初，氯化法就广泛地应用于水消毒工艺。目前，氯化法消毒仍是应用最广的化学消毒方法，其主要特点是：1)处理水量较大时，单位水体的处理费用较低。2)水体氯消毒后能长时间地保持一定数量的余氯，从而具有持续消毒能力。3)氯消毒历史较长，经验较多，是一种比较成熟的消毒方法。江心洲污水处理厂原先选择这样的消毒工艺肯定也是考虑到氯消毒的这些特点。但据研究发现氯消毒至今已知的消毒副产物已经有500 种以上，但是绝大多数的浓度只有微克/ 升(μg/ L) 级，且许多消毒副产物未作进一步的研究。在大量的消毒副产物中，目前集中研究的只有三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈、卤代酮、卤代醛、卤代酚等20 余种， 其中对于THMs 的致癌性已有共识，其它大部分具有一般毒性，部分具有致突性。THMs 等卤化有机物的产生主要是水体中的有机物与氯作用的结果，而城市生活污水中含有大量的有机物，经氯消毒后，会生成卤化有机物等消毒副产物，随污水进入地面水体，污染水源，并对鱼类等水生生物产生毒害作用。氯消毒的副产物已经引起了广泛的关注，我国新型颁布的水质指标中就明确增加对卤代产物的控制，新标准将在2012 年7 月1 号之前全部实施，因此，改变江心洲污水处理厂目前的氯消毒工艺势在必行。1.2 二氧化氯消毒二氧化氯也是一种强氧化剂，其氧化能力是氯的25 倍，消毒能力仅次于臭氧，高于氯。试验表明，二氧化氯在控制THMs 的形成和减少总有机卤方面，与氯相比具有优越性，二氧化氯与水中的腐殖酸和富里酸等腐殖质都不会生成THMs，即使在饮水消毒过程中，投加少量的二氧化氯，也能有效地抑制THMs 的生成。二氧化氯是广谱型消毒剂，对水中的病原微生物包括：病毒、芽孢、真菌、致病菌及肉毒杆菌均有很高的灭活效果，有剩余消毒能力，二氧化氯对孢子和病毒的灭活作用均比氯有效，并且在高pH 值与含氨的水中灭菌效果不受影响。另外，二氧化氯去除水中的色度、嗅、味的能力也较强。制备二氧化氯的起始原料有氯酸钠和亚氯酸钠， 因亚氯酸钠不能贮存，必须现场制取及时使用，且亚氯酸钠价格昂贵，成本较高，所以现在一般用氯酸纳制备二氧化氯的比较多。为了全面了解二氧化氯工艺， 江心洲污水处理厂委托某环保公司专门设计了一整套的工程方案。工程方案中以二氧化氯发生器来制备二氧化氯，其反应式为：2NaClO3 + 4HCl = 2ClO2 + 2NaCl + Cl2 + 2H2O但在与该公司的技术沟通中，我们了解到不管是用亚氯酸钠还是氯酸钠制备二氧化氯，它们在消毒过程中都会产生消毒副产物，当反应不完全时，自由性氯同样会与有机物反应，有可能生成THMs，所以使用二氧化氯也要追加一定的安全管理成本。1.3 臭氧消毒臭氧是强氧化剂，臭氧化和氯化一样，既起消毒的作用，也起氧化作用，但是臭氧的消毒能力和氧化性都比氯强，能氧化水中的有机物，并能杀死病毒、芽孢及细菌。臭氧都是在现场用空气或纯氧通过臭氧发生器制取，产率分别为1%-3% 和2%-6%。根据目前的研究可以发现：1)臭氧消毒反应迅速，杀菌效率高，同时能有效地去除水中残留有机物、色、嗅、味等，受pH 值、温度的影响很小。2)臭氧能够减少水中THMs 等卤代烷类消毒副产物的生成量。3)臭氧消毒可以降低水中总有机卤化物的浓度。由于臭氧消毒工艺目前在大型城市污水处理厂运用的较少，另外臭氧稳定性差容易分解为氧气，故不能瓶装贮存和运输，必须现场制备及时使用，设备投资大，电耗大，成本较高;运行管理比较复杂。所以江心洲污水处理厂在选择的替代消毒工艺中并没有考虑臭氧工艺。1.4 紫外线消毒紫外线根据生物效应的不同，按照波长划分为A、B、C、D 四个波段，水处理领域的消毒主要采用的是C 波段紫外线。水的紫外线消毒，是一种光化学效应。研究表明，紫外线主要是通过对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体)的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死从而达到消毒的目的。微生物的核酸分子吸收光谱的范围是240nm ～ 280 nm，对波长260nm 的紫外线有最大吸收，而低压紫外线消毒灯所产生的光波波长其中心辐射波长是253.7 nm，正好与之相符合。 -31-紫外线消毒是一种物理方法，相比于化学方法， 它的优点也很多。它不向水中增加任何物质，没有副作用，不会产生消毒副产物，它的消毒速度快﹑效率高﹑占地面积小;设备操作简单，便于运行管理和实现自动化等。然而，紫外线的灭菌作用只在其辐照期间有效，所以被处理的水一旦离开消毒器就不具有残余的消毒能力，容易遭受二次污染，所以当细菌未被灭活而进入后续系统，就无法阻止其粘附在下游管道表面并繁衍后代;只有吸收紫外线的微生物才会被灭活，因此对于悬浮固体很多水质较差的水，例如污水， 由于悬浮固体可以庇护微生物使其免遭伤害，消毒效果很难保证。尤其江心洲污水处理厂日处理为64 万吨， 如果其处理效果不理想的话，这么大量的出水势必会对接纳水体长江造成巨大的污染。另外，由于紫外线消毒采取的是明渠，而我厂为接触池，需要进行部分的土建改造。1.5 活性氧消毒剂( 以单过硫酸氢钾为例)单过硫酸氢钾复合物溶于水后，经过循环链式反应，连续持久产生新生态氧「O」：HSO5- → HSO4- +「O」HSO4- + 2H2O → HSO5- + 2H+ + 2e复合物在水中释放出一定浓度的超氧自由基「ROOO」，反应活性大，氧化能力极强，可以使细胞中的单糖、多糖、蛋白质、DNA、RNA 等发生氧化， 遭受损伤与破坏。活性氧自由基在极低浓度时就能完全杀灭水中的原生动物、藻类、孢子细菌等策生物， 剩余的基因及微生物尸体均可被分解成H2O、CO2、O2 及无机盐类，没有药剂残留。单过硫酸氢钾复合物溶于水后具有如下的特点：(1)氧化能力强，杀灭效率高，不但能杀灭水中的各种微生物，还能杀灭原虫和藻类。(2)可直接氧化水中的腐植物及三卤甲烷前体物，因此反应不产生三卤甲烷(thm)、卤乙酸和其它有害物质。(3)能破坏水中的酚类、硫化物类、氰化物类、亚硝酸类及其它有害化合物，特别是对酚类控制效果好，不产生有厌氧气味的氯酚，提高了水质和除臭作用，同时能和水中有色、味的有机物反应，脱去其色和味，改善水的味道。(4)在水中通过链式反应，维持微量新生态[O] 氧和活性氧自由基[ROOO] 使其氧化能力稳定，作用持久，可以防止水中的再次污染。通过它的特点我们可以看出其消毒剂的消毒能力是强于液氯的，而同时又不产生消毒副产物，还有它的作用持久以及氧化能力的稳定又是紫外线工艺所不能及的。考虑采用此工艺设计变更，可以很好的利用现有的已经建成的管道、水泵等设备，另外，溶药罐也可以从一级加药处理的投资设备中调剂使用，不需要增加更多的投资。2 污水消毒工艺的经济比较通过对比以上这些工艺的特点，单过硫酸氢钾为代表的活性氧消毒工艺显示出了超出其它工艺的优点。但是否适合投入到污水处理的消毒中还需要看他们的实际投资及运行成本，所以，下面我们又对其投资运行的经济性做了比较。以江心洲污水处理厂64 万吨/ 日处理量为例， 设备投资按照10 年使用寿命周期计算。说明：从上表我们可以分析得出，紫外线消毒的投资成本最高，活性氧的投资成本最低;液氯的运行成本最低，活性氧的运行成本最高。3 结论(1)传统的化学消毒工艺消毒液氯和二氧化氯， 都比较容易产生副产物，安全管理成本较高。(2) 臭氧消毒工艺由于在大型污水处理厂使用的并不多， 而且它的投入成本较大，运营管理成本也很高。(3) 物理的方法紫外线消毒由于它对水质要求比较高，设备投资和运行维护费用也较高，以及后续的消毒效果差也没有显示出优势来。(4)新型的活性氧消毒剂在水处理过程中体现出了高效、安全等优势，同时操作简单，工艺也不复杂，适合大、中、小型污水处理厂。(5)江心洲污水处理厂针对目前的设备设施现状， 如果要完善液氯的所有设施及安全用具，其投资不会低于100 万元;如果通过设计变更，采用活性氧消毒工艺，需要增加36 万元的投资;采用二氧化氯消毒工艺;需要增加投资200 万元元;采用紫外线消毒工艺， 需要增加投资800~1000 万元。经综合技术经济分析比较，以及今后消毒运行的实际情况，我们最终建议了江心洲污水处理厂采用活性氧消毒工艺的变更。
燃烧烟气中去除氮氧化物的过程，防止环境污染的重要性，已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。以下是我为大家整理的关于臭氧脱硝工艺流程，给大家作为参考，欢迎阅读!
一、工艺说明
1. 工艺原理
利用臭氧发生器制备臭氧，通过布气装置把臭氧气体均布到烟气管道截面，在管道中设置烟气混合器，使臭氧与含NOX的烟气在烟气管道中充分混合并发生
氧化反应。将烟气中的NOX氧化为容易吸收的NO2和N2O5。再利用氨法脱硫洗涤塔，
对NO2和N2O5进行吸收反应，生成硝酸氨与亚硝酸氨。最后再与硫酸盐一起富集、
浓缩、干燥后，作为氮肥加以利用。
其主要反应式为：
NO+O3=NO2+O2
2NO2+O3=N2O5+O2
2NO2+2NH3+H2O=NH4NO2+NH4NO3
N2O5+2NH3+H2O =2NH4NO3
2. 工艺流程图
3. 主要工艺参数
-6
每小时需要处理的NOX的量为：60000×(800-100)×10=42kg/h
二、 主要设备说明
1. 臭氧发生器
根据烟气中NOX的含量，计算所需要的臭氧设备约为2台25kg/h的臭氧发生器，两用一备，配置气源控制系统，冷却水系统及配套齐全的自动控制(PLC)、检测仪器等。
至于采用何种气源(空气或氧气)的臭氧发生器系统，根据项目现场情况经与业主协商后确定。
1.1 臭氧制备工艺及流程(氧气源工艺)
业主提供的氧气管道气通过设置的一级减压稳压装置处理后，经过氧气过滤器进行过滤，并通过露点仪检测进气露点，通过流量计计量进气量，并与PLC站联动。每套系统的进气管路上设置安全阀用于泄压保护系统。
在臭氧发生室内的高频高压电场内，部分氧气转换成臭氧，产品气体为臭氧化气体，经温度、压力监测后、经出气调节阀后由臭氧出气口排出。臭氧发生室出气管路上设有臭氧取气口，并装有电磁阀，每个设备的取气管分别通过各自的发生臭氧浓度仪检测臭氧出气浓度。
臭氧发生器设置1套封闭循环冷却水系统，通过板式换热器换热，为臭氧发生器提供冷却水。并配置一台冷却循环水泵，冷却循环水泵受PLC自动控制系统监控。冷却水进水管路设置压力传感器，用于检测并反馈到PLC自动控制系统，冷却水出水有温度变送器、流量开关等，当冷却水温度超过设定值或者流量低于设定值时报警。本系统设计按外循环冷却水入口温度33℃，如水温超过33℃时，系统能连续稳定工作，但产能有所降低，可通过调整运行条件达到要求的臭氧产量。内循环水建议采用蒸馏水。
臭氧发生器设置检修时剩余臭氧的吹扫系统和冷却水低点排空。臭氧出气管路上设计取样口，并设置臭氧浓度在线检测仪。
臭氧设备放置点设计安装氧气泄漏报警仪(具备现场声光报警)，周围环境中检测到氧气浓度超标检测仪将报警。臭氧设备放置点设置臭氧泄漏报警仪(具备现场声光报警)，用于检测臭氧设备放置点是否有臭氧泄漏，当检测到臭氧浓度超标时报警。
如果确定了是其它气源的臭氧系统，再提供流程。
1.2 臭氧发生器技术参数
1.2.1 臭氧产量及浓度
1.2.2电气性能
1.2.3氧气用量
1.2.4公共工程
2. 臭氧布气装置与烟气混合器
为了使臭氧与烟气中的NOX充分混合,从臭氧发生器出来的臭氧气体通过环形烟气布气装置，均匀的通入需治理的烟气风管截面中，然后再通过烟气混合器使烟气产生揣流，保证臭氧与烟气中的NOX能够充分接触而发生反应。由于臭氧与NOX的反应非常快速，基本不会受到SO2的影响，因此不需要额外增加设备，只需要在烟气管道中进行即可。布气装置与烟气混合器的总压损不超过300Pa。
3.洗涤装置
采用碱液洗涤塔对生成的NO2进行吸收治理，如果与烟气脱硫同时进行，可以利用湿法脱硫塔，同时进行NOX和SO2的吸收治理。建议碱液采用氨水，最终生成产物为NH4NO2和NH4NO3。
三、工艺特点
⑴ 反应时间短，速度快。臭氧与NOX反应速度极快，只需要很短的时间，即可将NOX氧化成高价态的NO2和N2O5。因此不需要特别的反应设备，只需要在烟气管道中混合，即可进行。
⑵ 吸收完全，净化效率高。由于NO2与N2O5都是易溶于水的物质，在碱性环境下，只需要很小的喷淋量，即可彻底吸收烟气中的NOX，转化为硝酸盐和亚硝
酸盐，因此烟气净化效率高。
⑶ 不产生二次污染。由于臭氧与NOX反应的生成物是O2，在烟道中不影响排放。而且还可以提高SO2的转化效率。
⑷ 可以直接利用脱硫洗涤塔进行洗涤。由于NOx的含量相对SO2来说很小，基本不需要增加脱硫洗涤塔的负荷。
⑸ 自动化程度高。整套设备全部通过PLC自动控制，不需要专人值守，只要定期巡查即可。
选择性非催化还原技术(SNCR)
选择性非催化还原法是一种不使用催化剂，在 850～1100℃温度范围内还原NOx的方法。最常使用的药品为氨和尿素。
一般来说，SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达 25%～40% ,对小型机组可达 80%。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小，适合老厂改造，新厂可以根据锅炉设计配合使用。
选择性催化还原技术(SCR)
SCR 是目前最成熟的烟气脱硝技术, 它是一种炉后脱硝
方法, 最早由日本于 20 世纪 60~70 年代后期完成商业运行, 是利用还原剂(NH3, 尿素)在金属催化剂作用下, 选择性地与 NOx 反应生成 N2 和H2O, 而不是被 O2 氧化, 故称为“ 选择性” 。世界上流行的 SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法 SCR 2种。此 2种方法都是利用氨对NOx的还原功能 ,在催化剂的作用下将 NOx (主要是NO)还原为对大气没有多少影响的 N2和水 ,还原剂为 NH3。
在SCR中使用的催化剂大多以TiO2为载体，以V2O5或V2 O5 -WO3或V2O5-MoO3为活性成分，制成蜂窝式、板式或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR催化剂可分为高温催化剂(345℃～590℃)、中温催化剂(260℃～380℃)和低温催化剂(80℃～300℃)， 不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化剂持续在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏;如果反应温度过高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化剂的活性退化。国内外SCR系统大多采用高温，反应温度区间为315℃～400℃。
优点：该法脱硝效率高，价格相对低廉，广泛应用在国内外工程中，成为电站烟气脱硝的主流技术。
缺点：燃料中含有硫分, 燃烧过程中可生成一定量的SO3。添加催化剂后, 在有氧条件下, SO3 的生成量大幅增加, 并与过量的 NH3 生成 NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性, 可导致尾部烟道设备损坏。 虽然SO3 的生成量有限, 但其造成的影响不可低估。另外,催化剂中毒现象也不容忽视。
活性炭吸附
配合使用
电子束脱硝(EBA)
马克思生态环境思想与当代价值论文
摘要： 资源短缺和生态环境恶化是当前中国在社会主义建设的伟大实践中必须面对的紧迫问题，通过深刻领悟马克思关于生态环境方面的基本理论观点，结合中国特色社会主义与时俱进地发展其生态思想，并将其与改革开放的实践相结合，是促进中国经济与生态环境之间协调、绿色发展的关键。文章通过对马克思生态环境思想系统分析，结合我国当前存在的生态环境问题，运用马克思生态环境思想对当代中国生态环境建设提出相应的对策和建议。
关键词： 马克思主义；生态；当代价值
如今生态恶化已滋长蔓延为全球性的生态危机，我国与世界其他国家一样也遭遇生态环境问题的困扰。十八届五中全会首次提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，强调要形成人与自然和谐发展现代化建设新格局，并首次将生态文明建设写入国家五年规划纲要。运用马克思生态环境思想，在发展的过程中将资源的开发与环境的生态保护进行的物质变换，通过一系列措施的自我调整达到人与自然界之间协调、绿色的物质变换，实现马克思主义生态环境思想在我国的新发展，为我国的生态环境建设提供参考。
一、马克思生态环境思想的形成
马克思生态环境思想的形成大体经历了以对象性活动原理科学理论的提出为标志的萌芽期、以实践主导原则的提出为标志的形成期和以“物质变换”理论概念的提出为标志的成熟期。
（一）萌芽期
在《1844年经济学哲学手稿》这一著作中，马克思把著作的一个重点放到了对于人与自然关系及其异化的哲学探讨上。他明确地指出人是“自然存在物”，并且是“能动的”自然存在物，在此基础上透彻地讨论了人与自然相互关系的辩证法，将共产主义社会设想为一个“人和自然之间、人和人之间的.矛盾的真正解决”的社会。这一阶段，其生态思想还是雏形，正处于萌生阶段。
（二）形成期
1845年，在与恩格斯一起写作《德意志意识形态》的这段时期，他提出了实践主导原则，他认为人是在实践中生成又受实践规定，自然自从人类产生后就成为在实践中生成和发展的人化自然，人和自然统一于实践中。“在实践中理解自然”的提出标志着马克思生态环境思想正式形成。
（三）成熟期
马克思在《资本论》中提出了“物质变换”这一理论概念，把人与自然的关系放到经济制度中阐述，他认为在资本主义生产方式之下，“破坏着人和土地之间的物质变换，也就是使人以衣食形式消费掉的土地的组成部分不能回到土地，从而破坏土地持久肥力的永恒的自然条件。”人与自然的关系已经转化为资本与自然的关系，这就导致了由于人与自然之间物质变换过程的巨大变化引发的生态危机，而解决这一危机的合理途径是奠定在物质生产力高度发达的共产主义社会基础上的人与自然之间物质变换形式的调整。“物质变换”理论的确立标志着马克思生态环境思想完全确立，已经形成成熟的理论。
二、我国当前面临的生态环境问题
（一）资源约束加剧
改革开放30多年来，我国经济增长速度远远高于世界平均水平，所取得的经济成就也是举世瞩目的。但我们也必须承认我国经济的高速增长在很大程度上靠的是投资拉动和大量消耗的能源资源，由于经济发展方式粗放，后续资源严重不足，加之自然灾害影响，资源约束加剧，付出了沉重的生态环境代价。当今困扰百姓的雾霾在某种程度上就是过度开发资源而忽视生态环境保护造成的。
（二）环境污染严重
一是水体污染问题严重。2014年，七大流域和浙闽片河流、西北诸河、西南诸河的国控断面中，Ⅰ类和Ⅱ类水质断面共占39.7%，Ⅲ类及以下断面水质共占60.3%。二是大气污染问题还没有得到根本改善。2014年，开展空气质量新标准监测的地级及以上城市中只有16个城市空气质量达标，145个城市空气质量超标，占90.1%。470个监测降水的城市（区、县）中，酸雨频率均值为17.4%。出现酸雨的城市比例为44.3%，酸雨频率在75%以上的城市比例为9.1%。三是固体废弃物存放量过大。2014年，全国工业固体废物产生量为325620.0万吨，综合利用率仅为62.13%。
（三）生态系统退化
一是物种多样性受到威胁。2014年，我国高等植物受威胁的物种约占评估物种总数的10.9%；需要重点关注和保护的高等植物占29.3%，文昌鱼的栖息密度和生物量自2002年以来到2014年栖息密度降到历史最低，活珊瑚盖度下降明显。二是土地荒漠化严重。局部地区如新疆南疆地区、甘肃民勤等地，每年因土地沙化造成的直接经济损失超过540亿元人民币。三是森林面积减少，水土流失加速。目前我国现有水土流失面积294.91万km2，占普查范围总面积的31.12%。四是土壤污染严重。首次全国土壤污染状况调查（2005年4月至2013年12月）结果显示，全国土壤总的点位超标率为16.1%，耕地土壤点位超标率高达19.4%，无机型污染超标点位数占全部超标点位的82.8%。
三、我国生态环境问题的主要成因
（一）利润至上的资本运行逻辑
为了追逐利润而出现的只顾生产，不顾生态，盲目开发和过度索取等缺乏生态理性的短期行为，部分“政绩工程”和轻群众长期利益的盲目投资，破坏了全社会理应共享成果的和谐之美。同时公众参与环保的意识也比较薄弱，信息和经济成本较高。所以，当前在我国需要一次最广泛的生态启蒙，确保生态理性在全社会的确立。
（二）经济发展模式的滞后
从产业结构来看，我国的产业结构特点是两头小中间大，石油化工、钢铁、有色金属、建材等耗能高、污染重的传统工业是导致环境污染的重要原因，而生态环保措施却停滞不前。从产业布局来看，我国企业布局分散、集中度低、技术基础差、技术创新能力不高，而且产业结构的低层次及地区结构的趋同，导致规模经济效益难以充分发挥，环境污染日趋严重。
四、马克思生态环境思想在我国生态建设中的运用
从十八大报告首次提出“努力走向社会主义生态文明新时代”到十八届五中全会首次提出五大发展理念，并将生态文明建设写入国家五年规划，标志着中国特色的社会主义生态文明建设的理论体系逐渐完善和系统，生态文明建设的发展方向更为明确。这是中国共产党不断深化对中国特色社会主义发展阶段与趋势的认识，深入地体悟了马克思人与自然对立统一观点的基础上，打破并超越了“人类中心主义”与“生态中心主义”的僵硬对立，实现了马克思生态环境理论的重大突破和在当代中国的新发展。
五、推进中国特色社会主义生态文明建设的对策和建议
（一）明确生态系统建设任务
生态系统建设的主要内容应包括以下四个方面：一是生态资源保护。通过总量控制、结构优化、促进生态资源利用效率提高；二是生态环境保护。通过环境污染治理和生态建设逐步改善生态环境质量；三是发展生态经济。淘汰“三高”产业，大力发展绿色低碳产业和循环经济；四是注重生态空间建设。通过生态保护主体功能区建设、国土整治等实现生态空间建设合理布局；五是生态社会建设。通过生态文化建设和国际合作，动员社会各方力量积极参与。
（二）完善生态保护政策与制度
生态文明制度建设应分别从市场和政府两方面入手。一方面，通过明晰资源产权主体，实行资源有偿使用制度，建立健全碳排放权、污染排放权、能源交易市场等，使市场在价格形成中起决定性作用。另一方面，通过建立考核评价激励制度、强制性约束制度、强有力监管制度和最严格的问责制度等措施，充分发挥政府在生态文明建设中的作用。
（三）增加生态保护资金投入
资金投入是生态环境保护工作发展的基础。应根据各地区经济社会发展需求和生态定位，建立“以公共财政为主、多渠道融资”的投入机制；增加公共财政对生态保护的投入总量，并向生态建设、生态治理领域倾斜；将生态预算全额纳入公共财政预算，生态资源纳入绿色国民经济核算体系。同时，建立健全资金安全运行和绩效评价机制。
（四）强化生态环境发展的科技支撑
用现代科技支撑生态环境保护，促进生态环境保护技术的创新与应用，推进绿色发展现代化建设。构建以“国有为主、民间参与”为特征的科技源头创新体系、以“政府为主、民间为辅”的新型生态产业服务与推广体系、以市场为导向的生态系统标准化体系。同时，加快生态保护的国际化交流，学习和借鉴国外生态环境保护和修复的经验。
参考文献：
[1]马克思,恩格斯.马克思恩格斯全集（第42卷）[M].人民出版社,1979.
[2]马克思.1844年经济学哲学手稿[M].人民出版社,2000.
[3]马克思,恩格斯.马克思恩格斯全集（第23卷）[M].人民出版社,1972.
20%。目前一般对小论文的重复率要求不能高于20%或30%这两个数字,具体标准因杂志社而已。而大部分杂志社也是使用知网查重系统来检测论文的重复率。
陈怀琛与龚杰民两位教授所编写的《线性代数实践与MATLAB入门》由科学计算软件MATLAB入门与线性代数实践两篇共九章所组成。书末有一个附录，对美国国家科学基金项目——“用软件工具增强线性代数教学（ATLAST）”进行了简单的介绍。线性代数是围绕求解线性方程组而发展起来的一门学问，它的基本概念有向量、行列式、矩阵、线性变换、特征值和线性空间等，解析几何是线性方程组的几何背景。随着线性代数的发展，人们发现，使用它的基本概念，许多学科和许多数学分支中的问题有了几何意义，或者几何意义更加丰富凸显，不少深入而复杂的题目可以用简洁的形式来表述；还有，借助于符号的可比性，常常能够启发人们发现有效的求解方法，即算法。在历史上，人们曾经研究过这样一个题目：如果只用直尺，不用圆规，能够解决哪些作图题？今天，在这里，也设想一个问题：如果不准使用线性代数的概念和理论，许多学科将会变得如何的支离破碎，达不到今日的深度。所以我们说不仅理工科专业，甚至大学的几乎所有专业，线性代数是一门必修课，是一门基础课。线性代数由理论和计算两部分所组成。20世纪50年代我国在理工科各专业开设线性代数课程时，以介绍理论部分为主。那时，人们已经认识到，线性代数有广泛的应用，但教材中往往限于讲授在二次型中的应用。这是因为当时计算机和编制相关程序的工作离我国的实际情况甚远。虽然已经认识到计算机能够快速高效地求解线性代数中的各种数字题目，但在教材中只能淡淡地指出这个方向而已。改革开放以来，虽然提倡直接使用国外的教材（也就是说，采用国外的教学大纲），注意计算机的应用，提倡开设使用科学计算软件的数学实验课程，开设某些科学计算软件的师资培训班等，但是除了使用国外教材外，还远没有改变各个课程，线性代数课依然是一片“宁静的沃土”。现在的科学计算软件已经发展到使用非常方便、功能异常强大，一经使用便令人惊叹不已的地步，科学计算软件已经成为科学工作者的高级计算器。实验室和编写程序的良好的环境，加上我国经济迅速发展，计算机广泛普及，让大学各个专业的学生全都学会使用这些软件应该是刻不容缓的事情。本书介绍了大量的实际应用题目，把科学计算软件和线性代数密切结合，充分利用软件的可视化功能产生的图形和动画补充了现行教材的不足。它明显地接受了美国ATLAST计划所产生的先进成果影响，是一本有特色的配套教材；因此，它的出版无疑是非常及时的。值得指出的是，比照美国的实践，我国原有的教材内容和教学水平应该说是落后了十几年。正在或者已经学过线性代数的人员（大学生，研究生，各方工程技术人员），定能从学习本书而加深理解线性代数和软件MATLAB这两门学问的知识以及它们之间联系的重要性，并从大量应用实际问题拓宽思路。本书每章末有足够练习题，读者可以从上机做实验中培养技能和乐趣，提高学习线性代数的积极性。此外，本书还可成为使用软件MATLAB解决有关线性代数问题的人员的上机参考手册。我赞成线性代数理论和实践两部分由同一个教师施教，并相信讲授线性代数的教师对于本书中的各个方面的内容，例如令人深思的学术观点，有趣的历史资料，众多有用的应用题，附录中介绍的美国学者的敬业精神、集体主义和工作经验等，都会产生极大的兴趣。使用本书时可能发生的困难有两点：一是在增加不多的学时中，如何组织这个实验任务。按本书参考文献[1]，美国实施这门课程总共用35学时（他们也喊学时不够），可见理论和实际的结合可能产生事半功倍的效果，这当然有一个探索的过程。二是少数教师可能对使用软件MATLAB进行教学感到困难。我在过去二十多年的教学生涯中，曾经几次随班听课，甚至随班参加考试过高级算法语言Pascal、C。虽然多次企盼自己能够编写某些程序，可是事情就那么困难，几个回合败下阵来，再加工作忙碌，无奈放弃，而后畏难情绪迟迟不能消去。近几年，为科研工作所迫，硬着头皮，熬！摸索三个月，算是开始能为我编制程序服务了。科学计算软件和数学的关系非常密切。有人说大同小异。殊不知，许多时候，所编程序之所以通不过，错误就出在那些小异上。毕竟是要进入一个崭新的学科，我们当然要认真学习；它既是一门科学，当然一定能够学会，而且那么多的人已经学会了。今天的科学计算软件和算法语言已经大不一样了。打一个不那么恰当的比喻：改革开放初期，曾经流行过一本英语教材，叫《英语会话900句》。它分成若干个部分，包含各个场合所常用的句子，问路、学习、买东西，还有开会等。现在流行的科学计算软件也是这么一种模式，它们都有自己的“900句”。由若干个函数库所组成，分别为各个任务提供种种函数和命令。当您拿起一个软件，首先按照教材中的例题，边读边在计算机上试算一些最基本的语句，以初步了解该软件的功能。当您学习线性代数时，无需全面熟悉其他各个分支的语句。随着学习的进程，每次学习四、五个语句，就能让计算机开始为您服务。当您掌握若干个语句之后，发现某些规律，学习不仅更加容易，而且延展到别的问题往往也能沿着同一思路得到解决。当您找不到现成的语句解决所提的题目，则需要组合若干基本语句来完成。为了我们的教学工作，也为了今后自身的科研工作，花一定时间来逐步掌握一两个科学计算软件，让它们成为自己的一个终生的学术助手和伙伴，无论如何都是值得的。我也是一名数学老师，即便在“熬”的日子里，也不断地从中得到许多的乐趣，现在，在我写书，算题，科研等工作的过程中，面对屏幕显示的结果，不时自言自语地惊叹说：“太好了！”深深感激科学计算软件给我的帮助。本书作者陈怀琛教授是计算机科学、机械、电子和控制等学科的专家。具有丰富的教学实践经验和教学管理经验，对我国21世纪大学工科专业学生如何培养的问题，有许多很有价值的见解。作者对当前国内外的工科线性代数课程的施教情况十分关心。龚杰民教授是软件专家，二十年前就出版了关于C语言的教材。他们不仅亲自执笔编写这本教材，还正面提出了具体改革的见解。听说西安电子科技大学领导已经决定教改立项，将由陈教授亲自负责使用本书书稿，先对该校全体线性代数教师组织培训研讨班，再点面结合地对部分一年级大学生用本教材进行施教，有系统地开展试验，实在是一件大好的事情。祝这项工作成功！秦裕瑗2005年 中秋节于武汉科技大学前 言线性代数的重要性现在比过去任何时候都更加令人刮目相看。在20世纪后半期，线性代数的应用继续扩大到了越来越多的新领域。它在数学课程中的角色已经上升到可与微积分相匹敌。线性代数的这种发展首先是由于人们所研究问题的规模愈来愈大，愈来愈复杂，牵涉的变量成百上千，这样复杂的问题，目前只能把变量之间的关系简化为线性才有可能求解。所以大规模的线性代数问题就成为热门的数学工具。除了上述的“需求牵引”之外，线性代数发展的另一个动力是“技术推动”，那就是计算机技术的推动。几十年来计算机硬软件的飞速发展给线性代数的研究和教学提供了前所未有的空间和机遇，线性代数课程教学上的许多新面貌、新方法都来自于计算机技术的新发展。计算机如何推动了线性代数的应用线性代数是一门应用性很强，但又在理论上进行了高度抽象的数学学科。一方面，中学生就学过了二元一次代数方程的解法，代入法和消去法大概每个人都会记忆一辈子，这就是最简单的线性代数。当把方程的阶次提高到了三元一次以上时，它不但要求较高级的抽象思维能力，而且也要求用十分烦琐的计算步骤才能解决问题。对于数学家，他们重视前者，这无可厚非；但对于大多数工科学生，他们更需要的是能应用它的理论，指导完成实际的计算。事实上，线性代数的那种单调、机械、枯燥的运算，只是由于计算机的出现才赋予了在应用方面的生命力。举一个典型的例子，Wassily Leontief教授把美国的经济用500个变量的500个线性方程来描述。1949年夏，由于当时大学的计算机（Mark II）能力所限，Leontief把系统简化为42个变量的42个线性方程，编程并用穿孔卡输入程序和数据就用了几个月，最后计算机运行了56小时才求出了解。当Leontief在1973年成为诺贝尔经济学奖得主时，这项工作以“第一个有实际意义的利用计算机求解大规模数学模型”列为其得奖的理由之一。他的成就和获奖成为各国科学界用线性代数建立工程和经济模型的巨大动力，推动了这门科学的迅速发展。可以看出，离开了计算机，线性代数在工程中就很难有用武之地。这也反映在美国的大学工科教育中，表现出对这门课的日益重视；课堂上固然着重讲线性代数理论，但同时给学生加上大作业或课程设计等实践环节。大学中的大型计算机很大程度上也支持了这门课的实践环节，使用的软件主要是FORTRAN或COBOL语言。线性代数的教学不能离开计算机是美国工科教育界的共识。20世纪80年代，出现了个人计算机并迅速普及。新的硬件也带动了新的软件，出现了新颖的科学计算语言，也称为数学软件，因为它具有高效、可视化和推理能力等特点，故在大学教育和科学研究中，迅速地取代了FORTRAN和BASIC语言。这类软件中商品化的有MATLAB、MATHEMATICA、MATHCAD、MAPLE等，它们的功能大同小异，但各有所长。目前在美国大学工科中，流行最广的是MATLAB语言。MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，当然它特别适合于线性代数，并能更广泛地适应科学和工程计算及绘图的需求。与其他计算机语言相比，MATLAB的特点是简捷和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。它用解释方式工作，键入程序立即得出结果，人机交互性能好，易于调试并为科技人员所乐于接受。特别是它可适应多种平台，并且随计算机硬软件的更新及时升级，因此MATLAB语言在国外的大学工学院中，特别是数值计算用得最频繁的电子信息类学科中，已成为每个学生必须掌握的工具。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。我们学习掌握MATLAB，不仅可以直接帮助学习线性代数，而且也可以说是在科学计算工具上与国际接轨。国内外线性代数教学的差距从美国在线性代数教学中使用计算机的历史可以看出，个人计算机和科学计算软件的普及迅速推动了这门课程的教学方法改善，使得计算机的使用不限于大作业，也可以用于日常课程教学。1990年，美国成立了线性代数课程研究组(Linear Algebra Curiculum Study Group-LACSG)，然后，在国家科学基金会(NSF)资助下组织了数学和工科专家的一次会议，提出了线性代数课程改革的五点建议，简称为LACSG Recommendations（见参考文献[3]），其要点是：(1)首先要满足非数学专业面向应用的需要；（2）要以矩阵运算为基础；（3）要从学生的水平和需求出发；（4）要采用最新的软件工具；（5）对想要数学学位的学生应另开相关课程以提高其抽象性。1992年美国国家科学基金会（NSF）资助了一个ATLAST计划，ATLAST是Augment The Teaching of Linear Algebra through the Use of Software Tools（用软件工具增强线性代数教学）的缩写。该计划在1992年到1997年六个暑期组织了十八个教师研讨班。共有来自各大学的425名教师参加。参加者接受了使用MATLAB软件包的训练，详情可参阅附录B。在使用MATLAB方面，从他们的教材发展来看，在1995年算起的头几年，主要反映在采用MATLAB的习题并介绍MATLAB入门，见参考文献[7]~[9]。到近十年就开始把MATLAB掺合到线性代数的各章中去，主要是对有些理论提供计算机的演示和验证，反映在参考文献[1]~[5]中。当然线性代数的整个理论体系，并不受使用计算机而有所改变。在我国，线性代数课在理工科本科教学的加强开始于改革开放以后，是学习国外先进经验的结晶。当时大学中还没有计算机，虽然利用世行贷款，花了不少钱买了一些大型计算机，但线性代数课并没有用。因为课程内容不作改革，有计算机也用不成，当前的情况就足以为证。如果说以前是出于无奈，那么在个人计算机已经如此普及的情况下，还不用计算机，那就是固步自封了。所以线性代数课中不谈计算机、教线性代数的老师几乎不使用计算机，已经成为我国线性代数教育界与发达国家的明显差距。于是我国的线性代数课程出现了不尽如人意的状况——理论抽象愈来愈深，应用和实际计算很少结合，它成了一门学生感到抽象、冗繁而枯燥的课程。由于缺乏感性的、实践的基础和应用的推动，后续课程又往往怕烦而避开矩阵方程，教出来的学生当然是理论上害怕矩阵、实践中不会用矩阵算题的。可以做一个测试：在学生学完线性代数课以后，让他们解一个四元一次代数方程，看他们用什么工具解？要多少时间？做对的有多少比例？按现在的教材和教法，绝大多数学生解这个题用的完全是中学里学的方法：用计算器一个数一个数地算乘法和加法，谁也不会用线性代数去解。而且计算的效率和正确率极低。要知道，许多后续课程都需要用线性代数，比这个四元一次方程要复杂得多，解这么简单的题目还这样的少慢差费，大学工科后续课程怎么能用线性代数呢？又怎么谈得上为工科教育打好数学基础呢？如果在课程中增加4～6学时的实践内容，情况就会完全不同。像上面的测试题，用计算机解，一分钟就可解决问题，正确率100%。对复杂的问题，提高效率更为明显。通过实践不仅方便了计算，而且对理论和概念的理解也会加深，并节省很多时间。本来，线性代数的理论和实践是应该融合并在一起实施的，因为这门课的特点就应该理论与实际相结合。不过现在在我国实现这个任务似乎还相当艰巨，首先要从上到下达成共识，然后要修改教学计划，接着还要编写新的教材和培养大批合格的师资。本书的内容安排在我国，每年学习线性代数课程的大学生大概有100万人之多，教这门课的老师应该有上万人。要推动“用计算机提高线性代数教学水平”的事业，不是一两年就能做到的，美国还花了六年时间呢！现在我们的线性代数教学水平比美国已经落后了十多年，所以要奋起直追。我的建议是分两步走。第一步是单独开设“线性代数实践课”，与线性代数同步实施。其好处是暂时不影响原来教师们的备课和教材，并且让少量的实践领头老师能集中精力，给更多的学生讲课，也培训现有的老师；这些老师也同时承担实践课的辅导任务，这有利于提高他们的计算机使用水平，为以后全面承担这门课程创造条件。第二步是把实践课与理论课合并实施，除了师资外，最主要的是编一本把理论与实践紧密结合的好教材。在我们的方案中，实践课的计划是一个学分，按16学时计算。考虑到我国线性代数课程大都放在大学一年级，此前大一新生未必学过MATLAB，而且以线性代数作为学习MATLAB的切入点有很大的好处，所以把线性代数实践与MATLAB入门合成一门课实施比较合适。初步安排讲课约10～12学时，其中介绍MATLAB语言入门约4学时，讲解线性代数实践原理和程序6~8学时，上机时间预计10～12小时。我们根据这样一个思路编写了这本教材。这本书虽然有实践的部分，但它是从实际应用的角度对线性代数的概念进行了整体的剖析和归纳，并与工程实践有大量的联系，其范围超出了一般的数学实验，故取名为“线性代数实践”。本教材中MATLAB入门部分基本上就是参考文献[4]、[5]两本书中的语言篇，对于线性代数实践而言，主要用到的是第2章和第4章4.2节；虽然书的篇幅多了一些，但这样可以维持MATLAB基本函数的完整性，使这本书兼有MATLAB的手册功能，同时也便于利用本书作者的一套四小时讲课光盘，让老师不必花时间为MATLAB备课。实验课安排的时间最好在线性代数开课一个月以后，这样衔接比较好。这门课程可促进学生用计算机的经常化，故不要速战速决，以拉开到八周以上为好。线性代数部分则是参考国外2000年后新出版的教材（见参考文献[1]~[4]）和2003年出版的ATLAST Manual（见参考文献[7]）等资料编写的，其中也利用了作者在多本著作中用矩阵建模和解决难题的实例（见参考文献[10]~[12]）。为了尽量加强与线性代数理论部分的衔接，能帮助学生既避免烦琐刻板的四则运算，又能真正体会到线性代数中的推理思路，我们设计了一些简单的MATLAB子程序，来完成高斯消元、行阶梯简化、行交换等任务。为了加强线性代数的几何形象教学，我们又设计了一些快速简便绘制直线和平面图形的函数；另外，还采用了ATLAST Manual提供的某些矩阵生成子程序和演示程序。因为全国各大学的差别很大，例如专业不同、上课的学期不同（大一上、大一下、大二上都有），造成学生的基础不同，所以书中的实例就不得不取宽一些，并尽量避开微积分。实例并不需要全讲，有的可留给后续课程中让学生自学，书中的小字部分在初学时也可跳过。我们认为，工科大学生能用计算机和MATLAB解线性代数方程的问题，那么这门实践课的主要目标可以说基本达到了。本书由陈怀琛负责总的策划与编写，龚杰民担任国外教材资料的翻译及部分习题的选编。由于我们还没见过同类书名的书籍和教材，写书时很难找到可以直接参考的体系，这个新生事物，还缺乏实践经验，再加上要赶上2005级部分新生进行试点，编写时间紧迫。我们的想法和做法，肯定有很多不当之处，欢迎批评指正。更希望各方面的专家和读者通过自己的教学实践向我们提出改进的建议。我们的电子邮件地址为致谢本书荣幸地由武汉科技大学秦裕瑗教授审阅，作为一位在欧美7国14校进行过讲学、有多部专著的我国数学界前辈，他不但博学，而且其严肃认真的治学态度和不断接受新事物的进取精神给我们以很大的激励。在年逾80之际，他仍在孜孜不倦地学习科学计算软件（Mathematica和MATLAB）并把它用到自己的著作《运筹学简明教程》中，实在令人肃然起敬。与此相反，我们看到有些年纪不过四五十岁的中年教师，已经不想学计算机了。在这里，我们特别希望广大的线性代数课老师，能以秦教授为榜样，把自己用科学计算语言武装起来，尽快把我国的线性代数课程用计算机武装起来，创造一个崭新的教学局面。作 者2005-8-28于西安电子科技大学
代数学的一个分支，主要处理线性关系问题。线性关系意即数学对象之间的关系是以一次形式来表达的。例如，在解析几何里，平面上直线的方程是二元一次方程；空间平面的方程是三元一次方程，而空间直线视为两个平面相交，由两个三元一次方程所组成的方程组来表示。含有 n个未知量的一次方程称为线性方程。关于变量是一次的函数称为线性函数。线性关系问题简称线性问题。解线性方程组的问题是最简单的线性问题。 九章算术线性代数作为一个独立的分支在20世纪才形成，然而它的历史却非常久远。最古老的线性问题是线性方程组的解法，在中国古代的数学著作《九章算术·方程》章中，已经作了比较完整的叙述，其中所述方法实质上相当于现代的对方程组的增广矩阵的行施行初等变换，消去未知量的方法。随着研究线性方程组和变量的线性变换问题的深入，行列式和矩阵在18～19世纪期间先后产生，为处理线性问题提供了有力的工具，从而推动了线性代数的发展。向量概念的引入，形成了向量空间的概念。凡是线性问题都可以用向量空间的观点加以讨论。因此，向量空间及其线性变换，以及与此相联系的矩阵理论，构成了线性代数的中心内容。线性代数的含义随数学的发展而不断扩大。线性代数的理论和方法已经渗透到数学的许多分支，同时也是理论物理和理论化学所不可缺少的代数基础知识。
《线性代数》教学的一些思考中华硕博网 2009年02月13日 点击数： 1 来源：中国论文下载中心中华硕博网核心提示: [摘要]《线性代数》是工科高校中颇为重要的一门课，也是较抽象难学的一门课程。本文从理论与实践两方面以作者的体会与熟悉，提出《线性代数》教学抽象概念的[摘要]《线性代数》是工科高校中颇为重要的一门课，也是较抽象难学的一门课程。本文从理论与实践两方面以作者的体会与熟悉，提出《线性代数》教学抽象概念的讲解应注重的几点问题，阐释了如何进行《线性代数》课程的课堂教学，并且能收到良好的教学效果。[关键词]线性代数数学概念教学方法《线性代数》是高等院校理、工类专业重要的数学基础课。它不但广泛应用于概率统计、微分方程、控制理论等数学分支，而且其知识已渗透到自然科学的其它学科，如工程技术、经济与社会科学等领域。不仅如此，这门课程对提高学生的数学素养、练习与提高学生的抽象思维能力与逻辑推理能力都有重要作用。但由于“线性代数”本身的特点，对其内容学生感到比较抽象，要深入理解与把握代数的基本概念与基本理论学生感到相当吃力、难以理解。因此，为培养与提高学生应用数学知识、解决实际问题的能力，进一步研究这门课程的教学思想和方法对提高教学效果甚为重要。一、加强基本概念的教与学线性代数这一抽象的数学理论和方法体系是由一系列基本概念构成的。行列式、矩阵、逆矩阵、初等矩阵、转置、线性表示、线性相关、特征值与特征向量等抽象概念根植于客观的现实世界，有着深刻的实际背景，即是比较直接抽象的产物。高等数学与初等数学在含义与思维模式上的变化必然会在教学中有所反映。线性代数作为中学代数的继续与提高，与其有着很大不同，这不仅表现在内容上，更重要的是表现在研究的观点和方法上。在研究过程中一再体现由具体事物抽象出一般的概念，再以一般概念回到具体事物去的辨证观点和严格的逻辑推理。新生刚进入大学，其思维方式很难从初等数学的那种直观、简洁的方法上升到线性代数抽象复杂的方式，故思维方式在短期内很难达到线性代数的要求。大部分同学习惯于传统的公式，用公式套题，不习惯于理解定理的实质，用一些已知的定理、性质及结论来推理、解题等。在概念的教学中，教师要研究概念的熟悉过程的特点和规律性，根据学生的熟悉能力发展的规律来选择适当的教学方式。因此，在概念教学中应注重以下几点。1。合理借助概念的直观性尽管抽象性是《线性代数》这门课的突出特点，直观性教学同样可应用到这门课的教学上，且在教学中占有重要地位。欧拉认为：“数学这门科学，需要观察，也需要实验，模型和图形的广泛应用就是这样的例子。”直观有助于概念的引入和形成。如介绍向量的概念，尽管抽象，但它具有几何直观背景，在二维空间、三维空间中，向量都是有向线段，由此教学中可从向量的几何定义出发讲解抽象到现有形式的过程，降低学生抽象思考的难度。2。充分利用概念的实际背景和学生的经验教师在教学中应充分利用学生已有的数学现实和生活经验，引导和启发学生进行概念发现和创造。如在讲解n阶行列式，首先从学生已把握的二元、三元一次方程组的求解入手，然后求出方程组的解由二阶、三阶行列式表示，分析二阶、三阶行列式的特点。二阶行列式，不难看出：它含有两项，若不考虑符号，每项均是来自不同行不同列的两个元素的乘积，那么会提出这样的问题：右边各项之前所带的正负号有什么规律？同样的，三阶行列式若不考虑符号，它含有3！=6项，每项也是来自不同行不同列的三个元素的乘积，并且包含了所有由不同行不同列的三个元素的组合。为解决n阶行列式，又引出排列的概念、性质，介绍奇偶排列后，又回到我们提出的问题上，可以发现，行标按自然排列，列标排列为奇排列时，该项为负；列标排列为偶排列时，该项为正（问题得到解决）。经过这一过程，学生对n阶行列式已有接触和了解，此时可给出n阶行列式定义，这样一来，学生就轻易理解和把握n阶行列式的性质了。3。注重概念体系的建立R。斯根普指出：“个别的概念一定要融入与其它概念合成的概念结构中才有效用。”数学中的概念往往不是孤立的，理解概念间的联系既能促进新概念的引入，也有助于接近已学过概念的本质及整个概念体系的建立。如矩阵的秩与向量组的秩的联系：矩阵的秩等于它的行向量组的秩，也等于它的列向量组的秩；矩阵行（列）满秩，与向量组的线性相关和线性无关也有一定的联系。二、学生要把握科学的学习方法学习重在理解，学生必须在理解、领悟其深刻含义的基础上记忆定义、定理及一些结论，才能收到理想的效果。线性代数的最大特点就是：知识体系是一环扣一环，环环相连的。前面的知识是后面学习的基础，如用初等变换求矩阵的秩熟练与否，直接影响求向量组的秩及极大无关组，进一步影响到求由向量组生成的向量空间的基与维数；又如求解线性方程组的通解熟练与否，会影响到后面特征向量的求解，以及利用正交变换将二次型化为标准型等。因此，学习线性代数，一定要坚持温故而知新的学习方法，及时复习巩固，为此，教师课前的知识回顾以及学生提前预习是十分必要的。三、加强对学生解题的基本练习一定量的典型练习题能有助于学生深化对所学知识的理解，培养学生一题多解的能力，解题后反思，及时总结解题思路和方法。如证实抽象矩阵的可逆，就有很多方法，一是用定义。二是用秩的有关命题。三是借助于特征值理论。四是证实矩阵的行列式不为零等。四、培养与激发学生的学习爱好爱好是最好的老师。教师一方面在传授知识，另一方面要鼓励学生有针对性的设计他们的目标，这样，他们才肯自觉钻研，乐于钻研。同时，课堂教学中可选择近年来研究生入学考题及一些与实际联系较紧的题目讲解或练习，以激发学生的学习欲望，并给他们带来成功的满足。此外，还可以适当介绍一些有趣的应用典范或教学史来激发学生的学习热情，提高他们的学习爱好。五、发挥多媒体优势，增强教学效果多媒体教学成为当前高校教学模式的重要手段。教师只有把传统教学手段、教师自己的特色和多媒体辅助教学三者有机结合起来，才能真正发挥多媒体课堂教学的效果。总之，教师在教学中所做的一切，其目的应在于既教会他们有用的知识，又教会学生有益的思考方式及良好的思维习惯。参考文献：[1]张向阳．线性代数教学中的几点体会．山西财经大学学报（高等教育版），2006。[2]于朝霞．线性代数与空间解析几何．北京：中国科学技术出版社，2003。