全书3

1. 当水体受到有机物的严重污染时，水中溶解氧量甚至可接近于零，这时有机物在缺氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。
2. 在通气不良的条件下，有时还有硫化氢气体存在。水体中硫化氢气体来自厌氧条件下，含硫有机物的分解及硫酸盐的还原。
3. 重金属是构成地壳的元素，在自然界的分布非常广泛。它们在地壳中的含量虽低于0.1%，但广泛存在于各种矿物和岩石中，经过岩石风化、火山喷发、大气降尘、水流冲刷和生物摄取等过程，构成重金属元素在自然环境中的迁移循环，使重金属元素遍布于土壤、大气、水体和生物体中。与人工合成的化合物不同，它们在环境的各个部分中都存在着一定的本底含量。
4. 吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法。活性炭吸附是一种较早的被应用于生产的净水技术；矿物吸附剂表面研究已深入到分子水平，对具有一定吸附、过滤和离子交换功能的天然矿物进行合理改性是提高环境矿物材料性能的新途径；壳聚糖、木质素等天然吸附剂也有广泛应用。
5. 以泥炭、木质素、纤维素等为原材料制成各种离子交换树脂和螯合树脂可去除水体中的重金属离子。螯合树脂不仅保有一般离子交换树脂所具有的优点，又具备有机试剂所特有的高选择性的特色。离子交换纤维是一种新型的纤维状的吸附与分离材料，具有比表面积大、传质距离短、吸附和解吸速度快等优点。采用引入了磺酸基基团的强酸性阳离子交换纤维吸附Cd2+、Pb2+，最大吸附容量分别为206.6mg/L和105.5mg/L。
6. 太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧5.0×106t煤释放的热量。而且太阳能成本低廉，覆盖面积极广，如果能被合理的收集和储存，将会是一笔巨大的能源财产。按照理想状况，到2100年，64%的世界能源可由太阳能提供。
7. 太阳能光热发电是通过数量众多的反射镜，将太阳的直射光聚焦采集，通过加热水或者其他的工作介质，将太阳能转化为热能，形成高温高压的液体蒸气推动汽轮机发电机组工作，最终将热能转化成电能。
8. 太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应[插图]而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护，可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件，就形成了光伏发电装置。
9. 太阳能光热发电是通过数量众多的反射镜，将太阳的直射光聚焦采集，通过加热水或者其他的工作介质，将太阳能转化为热能，形成高温高压的液体蒸气推动汽轮机发电机组工作，最终将热能转化成电能。
10. 太阳能光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应[插图]而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护，可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件，就形成了光伏发电装置。
11. 热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢。
12. 太阳能热化学法制氢可以分为直接热分解法和间接热分解法。
13. 所谓太阳能热化学法制氢，就是利用太阳能聚光器收集太阳能，直接加热水或水蒸气，当温度高于2000℃时，水可以直接分解为氢气和氧气，而且温度越高，水的分解效率越高。但是大量的研究表明，即使温度达到了2000℃，水的分解效率仍然很低，这主要与水中的杂质、生成气体产物的复合以及催化剂等因素有关。
14. 直接热分解法，是指把水或水蒸气加热到3000℃以上，使水中的氢和氧分解。间接热分解法，亦称热化学循环法，通过在水中加入催化剂，降低水分解的所需温度。经典的一步法制氢途径主要有金属或金属氢化物与水或酸反应，如金属钠或氢化钙与水，锌与盐酸，精炼铁或低价铁氧化物与水蒸气反应等。但是这些方法过于昂贵，于是人们又对多步法制氢进行了大量的研究。目前，热化学循环法的研究热点是ZnO/Zn体系，为两步法循环反应。[插图]具体反应如下（M表示金属元素，MxOy表示对应的金属氧化物）。
15. 经过大量的研究，科学家们找到了一些被称为光敏剂的物质，它们可以把光能转移到对可见光不敏感的水上以提高或扩大其感光性能，从而实现了以水为原料用光化学反应制取氢气。日本研究人员曾设计了一套包括光化学、热电反应的综合制氢气流程，每小时可产氢气97L，效率达10%左右。
16. 太阳能比较分散。虽然到达地球表面的太阳能总量巨大，但是能量密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射最大，在垂直于太阳光方向1 m2面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均计算，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。
17. 世界上的所有物质都由元素构成，任何元素都由原子构成，原子由带正电的原子核和围绕它高速运动的带负电的电子构成，而原子核由质子（带正电荷）和中子构成。普通化学反应的热效应来源于外层电子重排时键能的变化，原子核并没有发生变化；而核反应的热效应来源于原子核的变化。原子核内的质子与质子、质子与中子、中子与中子之间存在着一种短程的、具有很强吸引性质的作用力，统称为核力。由于核力的存在，带正电荷的质子不会因为静电斥力而飞散，核力把核粒子凝聚在一起。核粒子可以相互作用，使原子核内部发生变化，释放出巨大的能量
18. ）重核原子分裂成两个或多个较轻原子核，产生链式反应，释放的能量称为核裂变能。如，铀235原子在受到中子轰击并吸收中子之后，就会裂变成一些小的原子，并释放中子。在这个过程中会有一部分质量的损失，而转化为能量。铀原子裂变这个反应一旦启动，就可以持续不断地进行下去，因为裂变的过程中会不断产生新的中子，不断地触发铀原子的裂变，直至所有的铀原子都裂变完全
19. 两个较轻的原子核（如氢的同位素氘、氚）聚合成一个较重的原子，释放的能量称为核聚变能。在自然界中，只有在太阳等恒星的内部，由于温度极高，氢核才有足够的动能去克服核内的斥力，而自动地发生持续的聚变。太阳等恒星内部所进行的正是氢核生成氦核的聚变过程，这种反应在太阳上已经持续了150亿年。人工聚变目前只能在氢弹爆炸或加速器产生的高能粒子碰撞中实现。
20. 由于铀几乎可以瞬间完成全部核裂变，一些科学家敏锐地意识到可以用铀来制造炸弹。据计算，1 kg铀全部裂变释放的能量是1 kg黄色炸药（TNT）爆炸释放的能量的2000万倍。最终，这样的原子弹被制造了出来，并在第二次世界大战时被投放到了日本，人类也第一次见识到了原子弹的威力。
21. 原子弹爆炸时产生的能量和冲击波可以导致方圆几千米内的房屋建筑遭受毁灭性的破坏。不仅如此，原子弹爆炸后残留下的放射性物质会对人体的健康造成严重影响，甚至引起基因突变等现象。这些放射性物质很难用人工的方法加以清除，只能等待它们渐渐失去放射性
22. 核能除了可以被用来制造炸弹之外，还可以被用于发电。核电站发电的原理和火力发电站类似，都是用燃料产生的热能去加热水，用热水和蒸汽推动涡轮机发电。这些水既是防止核反应堆过热的冷却剂，也是推动涡轮机的载体。核电要求原子核的裂变不能像核武器那样剧烈和短暂，必须是缓慢、可控且源源不断的。核电站的燃料棒也会发生链式反应，但是科学家开发出可以减缓中子轰击铀原子核速度的慢化剂，可以让核反应缓慢地进行。科学家还开发出控制棒，可以吸收核反应堆中的所有中子，让核反应立即停止运转。通过上述的冷却水、慢化剂和控制棒，核电站就可以安全可靠地长期运行了。
23. 1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为5000kW的核电站。中国的核电起步较晚，20世纪80年代才动工兴建核电站。中国自行设计建造的30×104kW秦山核电站在1991年底投入运行。大亚湾核电站于1987年开工，于1994年全部并网发电。2010年中国核电装机容量约为2.0×107kW,2020年约为4.0×107kW。
24. 裂变能的核燃料在地壳和海洋中储量丰富。世界已勘探的开采成本低于130美元/kg的铀资源为3.95×106t，低于80美元/kg的铀资源为3.00×106t，低于40美元/kg的铀资源为1.25×106t。目前开采的均为20～40美元/kg低生产成本铀。[插图]按照目前核电的发展速度，铀资源将不会是限制核电发展的因素，更何况还有丰富的钍资源存在
25. 核电不会像燃烧化石燃料一样需要向大气中排放各种污染性的气体（如SO2等），因此核电不会造成空气污染。
26. 核燃料能量密度比起化石燃料高几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。一座100×104kW的核电站一年需要30t的铀燃料，只需一架次的飞机就可完成运输任务。
27. 裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大，必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。
28. 但随后地震引发的强海啸淹没了柴油机厂房，核电厂失去了全部交流电源，无法为堆芯提供冷却水，堆芯余热无法排出。压力容器内的水大量蒸发，燃料组件逐渐裸露出水面，包壳开始熔化。燃料棒的锆合金包壳与高温水蒸气发生反应，产生大量氢气。同时，由于燃料包壳受损，放射性核素（如碘131和铯137等）从燃料棒中溢出。
29. 为防止安全壳超压失效，1、2、3号机组安全壳泄压代门先后被开启泄压，氢气伴随着放射性物质释放到反应堆上方，先后发生了氢气爆炸，导致放射性物质释放到环境中。而4号机组的乏燃料池由于无法冷却，导致卸出的燃料包壳熔化，发生锆水反应，产生氢气而引发火灾，部分放射性物质外泄。随后，利用消防水管、直升机、消防车等向反应堆和乏燃料池注入海水冷却，这也致使反应堆和汽轮机厂房地坑内积满了大量放射性废水。3月22日，外部电源恢复后采用淡水对反应堆进行循环冷却，机组状态趋于稳定。4月6日，日本政府批准东京电力公司向海水中排放了1万余吨超标500倍的放射性废水。4月12日，日本原子能安全保安院宣布，福岛第一核电站泄漏的放射性活度达到3.7×1017Bq，将此次事故等级定为7级。[插图]
30. 生物质发电主要包括农林废弃物直燃发电和汽化发电、混燃发电、沼气发电、垃圾发电等。目前我国生物质发电的主要方式是直燃发电。生物质发电的原理与燃煤发电类似，只是两者的燃料不同。而与火力发电相比，生物质发电的污染程度较低，生物质燃烧产生二氧化碳属于自然界的碳循环，不形成新的排放。
31. 一些国家已研制出一种有价值的新技术，可以把能源作物和有丰富纤维素的废料转换成生物原油。这种甜腻带色，具有相容性的浓浆液是制造各种化学品的原料，包括生物降解塑料、黏合剂及氧化汽油，如三甲基丁基醚，它能降低一氧化碳和其他污染。将来，再造汽油可基本上替代现用多种污染型汽油。
32. 薪炭林，又叫能源林。建造薪炭林的目的就是为了提供薪柴和木炭。种植薪炭林可一举三得，即产生生产效益、生态效益和社会效益。
33. 目前，有些国家已经采取集约经营林地的方式，培育优良速生高产树种和苗木，采用新的造林工艺和农业园艺的耕作措施来发展薪炭林。他们在经过耕作的土地上，密植树苗，每公顷土地种树千株，并且运用施肥、浇灌等措施，使树木迅速成长。幼树经过2～10年的生长，然后轮伐作薪炭用。
34. 巨藻，可生长在大陆架海域，也可生长在湖泊沼泽中。巨藻称得上是植物中的巨人。成熟的巨藻一般有70～80m长，最长的可达500m长。巨藻可以用于提炼藻胶，制造五光十色的塑料、纤维板，也可用来制药。
35. 由于成藻的叶片多集中于海水表面，这就为机械化收割提供了有利条件。巨藻的生长速度是极为惊人的，每昼夜可长高30cm，一年可以收3次。美国科学家在美国西海岸某地几海里外的地方培育一种巨型海藻，这种海藻一般根植于海底岩石，生长极其迅速，一昼夜能长60cm。
36. 在众多的植物中，有的植物的籽粒可以榨油，有的植物本身产油，并且可以用这种油直接开动机器。所谓石油树或石油植物，即指那些可以直接生产工业用“燃料油”，或经过发酵加工可生产“燃料油”的植物的总称。例如，现今已经发现的大量可直接生产燃料油的植物，主要分布在戟科，如绿玉树、三角戟、续随子等。这些石油树能生产低相对分子质量的碳氢化合物，加工后可合成汽油或柴油的代用品
37. 澳大利亚的科学家从桉叶藤、牛角瓜两种多年生的野草中，提炼出了类似于石油的燃料。这两种草生长速度快，一年可以收割好几次。如果在澳大利亚人工大面积栽培这种野草，提炼出的燃料足可以抵消该国至少1/4的石油需求量。
38. 与燃烧化石燃料相比，燃烧生物质对环境的污染程度低。生物质燃烧产生的二氧化碳属于自然界的碳循环，不形成新的排放；生物质的含硫量极低，燃烧产生的二氧化硫少。
39. 生物质能资源丰富，分布广泛。根据我国《可再生能源中长期发展规划》中的统计结果，我国生物质资源可转换为能源的潜力约为5×108t标准煤，随着造林面积的扩大和经济社会的发展，我国生物质资源转换为能源的潜力可达1.0×109t标准煤。在传统能源日渐枯竭的背景下，生物质能是理想的替代能源，被誉为继煤炭、石油、天然气之后的第四大能源。
40. 食物中的成分可以分为维生素、蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、膳食纤维、水七大类
41. 维生素是维持人体正常生理功能所必需的一类有机化合物。维生素在体内的含量很少，但是很重要。它是维持与调节机体正常代谢的重要物质。维生素可以分为两类：一类为脂溶性维生素，包括维生素A、维生素D、维生素E、维生素K。另一类为水溶性维生素，包括维生素B族与维生素C等。
42. 维生素A又叫视黄醇，是人类最早发现的维生素。它具有保持正常视觉；保持上皮细胞组织的完整和健全，增强机体免疫力；清除自由基，减轻脑损伤；促进生长发育；防治癌症；增强生殖力等生理功能。
43. 维生素D因为具有抗佝偻病的作用，因此也被称为抗佝偻病维生素。它具有促进钙、磷的吸收，维持正常血钙水平和磷酸盐水平；促进肾小管对钙、磷的重吸收；促进骨骼和牙齿的生长发育；促进皮肤新陈代谢，增强对湿疹、疥疮的抵抗力；促进细胞分化、增殖和生长等生理功能。
44. 食物中维生素D含量比其他任何一种维生素含量都少。其食物来源以动物肝脏、乳制品、鱼肝油为主，其中以鱼肝油中的维生素D含量最为丰富；而在蔬菜、谷物和水果中含量较少。
45. 维生素E是一种强有效的自由基清除剂，能保护机体细胞膜及生命大分子免遭自由基的攻击，有望在延缓衰老、防治心血管疾病和肿瘤方面发挥作用。维生素E具有以下几种生理功能：抗氧化；清除自由基；抗衰老，美容；促进肌肉生长发育；治疗贫血；抑制肿瘤；防治心脑血管疾病等。
46. 维生素E广泛地分布在动植物组织中，特别是某些谷物、坚果、绿色蔬菜、油料种子中。它在植物性食物中的含量受品种、成熟程度、季节、收货方式、加工工艺和储存时间等因素所影响。动物性食物的维生素E含量通常不高
47. 维生素K是一种与血液凝固有关的维生素，又称凝血维生素。维生素K的天然存在形式有两种：维生素K1和维生素K2。维生素K的生理功能主要有两个：一个是能够促进血液的凝固；另一个则是能够防治骨质疏松症。
48. 维生素K广泛地存在于动植物性食物中。绿叶蔬菜中维生素K的含量最丰富。动物内脏、肉类和乳类中维生素K的含量也较多，而水果和谷物中维生素K的含量较低。由于天然维生素K对热稳定且不溶于水，因而通常的烹调对它的损失影响较小。新鲜食物中维生素K的含量最充足，冷冻食品易缺乏维生素K。
49. 维生素B族主要包括维生素B1、维生素B2、维生素B3（烟酸）、维生素B5（泛酸）、维生素B6、维生素B7（生物素）、维生素B9（叶酸）和维生素B12。
50. 维生素B1具有增进食欲、维持神经正常活动等生理功能，缺少它会得脚气病、神经性皮炎等。它广泛存在于米糠、蛋黄、牛奶、番茄等食物中，目前已能由人工合成。
51. 维生素B2大量存在于谷物、蔬菜、牛乳和鱼等食品中，一旦缺乏，易患口腔炎、皮炎、微血管增生症等。
52. 维生素B3的主要来源为动物肝脏与肾脏、瘦肉、全谷、豆类等，乳类、绿叶蔬菜中也有一定的含量。维生素B3除了可以直接从食物中摄取外，也可以在体内有色氨酸转化而来。缺乏维生素B3可产生糙皮病，表现为皮炎、舌炎、口咽、腹泻及烦躁、失眠、感觉异常等症状。
53. 维生素B6有抑制呕吐、促进发育等功能，缺少它会引起呕吐、抽筋等症状。维生素B6一般存在于酵母、动物肝脏、瘦肉及谷物、卷心菜等食物中。食物中含有丰富的维生素B6，还可通过肠道细菌合成，所以人们很少发生维生素B6缺乏症。
54. 维生素B7可谓是秃头一族的救星，不但能防止脱发，还能预防少年白发。它在维护皮肤健康中也扮演着重要角色。它在安定神经系统方面的功效至今尚未获得证实，但对改善忧郁、失眠确有一定助益。维生素B7主要存在于草莓、牛奶、蛋黄、动物肝脏、柚子、葡萄等食物中。
55. 天然的维生素B9广泛存在于动植物类食品中，尤其是酵母、动物肝脏及绿叶蔬菜中。但由于天然的维生素B9极不稳定，易受阳光、加热的影响而发生氧化，所以人体真正能从食物中获得的维生素B9并不多。合成的维生素B9在数月或数年内可保持稳定，容易吸收且人体利用度高，约高出天然的一倍左右。缺乏维生素B9容易引起巨幼细胞性贫血，白细胞和血小板减少，以及消化道症状，如食欲减退、腹胀、腹泻及舌炎等。
56. 维生素B12是人体造血不可缺少的物质，缺少它会产生恶性贫血症。动物肝脏、瘦肉、鱼、牛奶及鸡蛋是人类获得维生素B12的来源。人体对B12的需求量极少，每天约需12μg，在一般情况下不会缺少。
57. 维生素C是一类白色结晶粉末，具有酸性和强还原性，为高度水溶性维生素。维生素C又叫抗坏血酸，具有以下几方面的生理功能：促进胶原蛋白合成，有利于组织创伤伤口的愈合；促进生物氧化还原过程，保证细胞膜完整性；改善人体对铁、钙和叶酸的利用；促进类固醇的代谢；阻断亚硝胺形成；作为一种自由基清除剂；刺激免疫系统等。缺乏维生素C的症状包括出血、齿龈炎和骨质疏松等。
58. 黄瓜、白菜等含有较多的抗坏血酸氧化酶，会加速对维生素C的破坏。
59. 蛋白质是人体的主要“建筑材料”。婴幼儿靠它形成肌肉、血液、骨骼、神经、毛发等；成年人靠它更新组织，修补损伤、老化的机体。没有蛋白质的供给，就不可能从新生儿成长为成年人。因此可以说蛋白质是一切生命的物质基础。
60. 蛋白质的主要功能包括以下几方面：①构造和修补人体组织。人体蛋白质始终处于合成与分解的动态平衡中，每天约有3%的蛋白质参与更新。②作为酶和激素的主要原料。机体的新陈代谢是通过无数种化学反应来实现的，而这些反应的进行都是通过各种酶来催化的。③增强机体免疫能力。抗体有很多种，但都是免疫球蛋白，这些球蛋白可以提高人体的抵抗力。④供给能量。人体每天所需的10%～15%的热量都来自于蛋白质，但它不是提供能量的主要物质。⑤参与氧的运输。机体代谢过程中产生的二氧化碳与所需的氧，是由血液中血红蛋白运输完成的，而血红蛋白是球蛋白与血红素的复合物。⑥维护皮肤弹性。胶原蛋白是人体结缔组织的组成成分，能主动参与细胞的迁移、分化和增殖，具有联结与营养功能，又有支撑和保护的作用。肉类、奶制品、蛋类、禽类、鱼类、大豆及其制品和坚果类，由于它们所含氨基酸比例与人体本身的蛋白质相似，所以称之为优质蛋白。海产品由于其蛋白质含量高、质量高，而且脂肪低，因此是补充优质蛋白的最佳选择。
61. 三聚氰胺俗称“蛋白精”，是一种低毒的化工原料。三聚氰胺进入人体后，发生水解反应生成三聚氰酸，三聚氰胺和三聚氰酸形成大的网状结构，造成结石，会对泌尿系统、生殖系统造成严重破坏，甚至引发膀胱癌。
62. 蛋白质主要由氨基酸组成。蛋白质平均含氮量为16%，而三聚氰胺的平均含氮量为66%。常用的蛋白质测试方法“凯氏定氮法”是通过测出含氮量乘以6.25来估算蛋白质含量，因此，添加三聚氰胺会使得食品的蛋白质测试含量虚高，在检验机构只做粗蛋白质简易测试时，使劣质食品蒙混过关。
63. 蛋白质是含氮的有机化合物。蛋白质与浓硫酸和催化剂一同加热硝化，使蛋白质分解，分解的氨与硫酸结合生成硫酸铵。然后碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后再以硫酸或盐酸标准溶液滴定，根据酸的消耗量乘以换算系数，并换算成蛋白质含量。
64. 在室温下呈液态，如多种植物油类，我们称之为油；而含有饱和脂肪酸的脂肪，在室温下呈固态，如动物油，我们称之为脂。
65. ②作为构成机体组织细胞的成分。类脂中的磷脂、胆固醇与蛋白质结合形成脂蛋白，构成了细胞的各种膜，同时也是构成各种神经组织的主要成分。③供给必须脂肪酸。必需脂肪酸在体内具有多种生理功能，而它只能从食物中获得。④促进脂溶性的维生素吸收。维生素A、D、E等脂溶性维生素不能溶于水只能溶于脂肪，如此才能被人体吸收。⑤保护机体，滋润皮肤。脂肪可以作为填充衬垫，避免各组织间的相互摩擦，对重要器官起到保护的作用，同时还可以增加皮肤弹性，延缓皮肤的衰老。
66. 氢化植物油具有耐高温、不易变质、存放时间久、与动物油相比价格更低廉等特点，可以使食品外观更好看，口感更松软，因此广泛用于蛋糕、饼干、薯条、爆米花、蛋黄派等食品中。过度摄入反式脂肪酸可以使血液中的胆固醇含量升高，从而增加心血管疾病发生的风险。
67. 碳水化合物又称糖，它主要来自于植物。碳水化合物由碳、氢和氧三种元素组成，由于它所含有的氢氧比例与水一样，均为2∶1，因此称为碳水化合物
68. 可根据糖类的组成形式将其分为单糖、二糖和多糖。食物中的单糖主要是葡萄糖和果糖，双糖有蔗糖和乳糖，多糖主要是淀粉。
69. 碳水化合物的主要生理功能包括以下几个方面：① 构成机体组织。碳水化合物是机体主要物质的组成成分，人体内的糖蛋白、核糖、糖脂都有糖的参与。② 供给热量。糖类是人体热能的主要来源，其特点在于在总能量中所占的比例大，并且提供能量快而及时，产物对人体没有危害。③ 解毒。肝脏内的糖原水平在机体对有毒物质的抵抗力和对某些化学物质的解毒作用中有重要的意义。
70. 人体中所有元素，除碳、氢、氧、氮主要以有机化合物的形式存在外，其余各种元素都称为矿物质。矿物质可以分为两类：一类是钙、镁、钠、钾与磷，人体对它们的需要量较大，称为常量元素；另一类是铬、铜、碘、铁、锰、钒、硒等，人体对它们的需要量较小，但在生理上也同样重要，称为微量元素。微量元素不能服用过量，否则容易中毒。
71. 钙是构成人体骨骼和牙齿的主要成分，在维持人体循环、呼吸、神经、内分泌、消化、泌尿、免疫等系统的正常生理功能时有着重要的调节作用。钙在人体内的含量仅次于O、C、H、N等几种有机元素，位居第五位，约占人体重量的2%，它是人体含量最高的无机元素。
72. 对于人体而言，体内99%钙的作用是用来构成骨骼和牙齿以及维持它们正常的生理功能，其余1%的钙则对体内一系列生理、生化反应起到重要的作用，如血液凝固、肌肉收缩和维持细胞渗透压与酸碱平衡等。
73. 钙缺乏是比较常见的营养性疾病，主要表现为骨骼的病变。儿童时期生长发育旺盛，对钙的需求量较多，如长期钙摄入不足，可引起生长迟缓、骨骼结构异常、佝偻病等。
74. 磷也是人体中含量较高的元素之一，稍次于钙。磷和钙一样，是组成人体骨骼和牙齿的重要组成成分。除此之外，磷也是酶的重要组成成分，并且对调节体内酸碱平衡和维持正常的渗透压具有重要作用。
75. 严重缺乏磷和磷耗竭时，会发生低磷血病。其影响包括引起厌食、贫血、肌无力、骨痛、佝偻病以及骨软化、全身虚弱、感觉异常、精神错乱，甚至死亡。
76. 在其细胞中都含有丰富的磷，动物的乳汁中也含有磷，所以磷与蛋白质并存，在瘦肉、蛋、奶、动物肝脏与肾脏中的含量都很高，海带、紫菜、芝麻酱、花生、坚果、粗粮中含磷也较为丰富。但粮谷中的磷为植酸磷，若不经过加工处理，吸收利用率低。
77. 镁是人体细胞内的主要阳离子，主要集中于线粒体中，是体内多种细胞基本生化反应的必需物质，它能帮助钙和钾的吸收。镁的缺乏会影响神经和肌肉脉冲的传导，并产生颤抖和过敏。补充镁能防止抑郁、眩晕和肌肉无力。镁能防治妇女的经前期综合征，维持正常的身体酸碱平衡。
78. 根据营养学家推荐，富含镁的食物主要有谷类（小米、玉米、高粱面等）、豆类（黄豆、黑豆、蚕豆等）、蔬菜（苋菜、荠菜等）。特别是紫菜，含镁最多，居各种食物之首，被誉为镁元素的宝库。有痛经的妇女应当多食用含镁丰富的食物，可以减轻症状。
79. 钾与钠一起来控制身体的水平衡。钾对细胞内的化学反应起着很重要的作用。它能帮助维持稳定的血压与传导电化学的脉冲。它也能控制营养素通过细胞膜的传递。
80. 钾的生理功能主要包括：维持碳水化合物、蛋白质的正常代谢；维持细胞内的正常渗透压；维持神经肌肉的应激性和正常功能；维持心肌的正常功能；维持细胞内外正常的酸碱平衡和电离平衡；降低血压。
81. 人体内钾总量的减少可以引起钾缺乏症，造成神经、肌肉、消化等系统发生功能性或病理性病变。主要表现为肌无力及瘫痪、心律失常、肾功能障碍等。
82. 钠是维持体内水平衡和血液酸碱度的必需矿物质，对维持胃、肌肉与神经的功能也是必要的。钠缺乏在日常生活中非常罕见。
83. 钠是细胞外液中带正电的主要离子，参与水的代谢，保证体内水的平衡，维持体内的酸碱平衡；钠是胰液、胆汁、汗和泪水的组成成分；钠还可以增强神经肌肉的兴奋性。
84. 钠普遍存在于各种食物中，但人体钠来源主要为食盐、酱油、腌制肉及烟熏食品等。由于绝大部分食物中都含钠，因此不易存在钠缺乏问题。
85. 正常人体一般含铁量为3～5g。其中，70%为功能性铁，存在于血红蛋白、肌球蛋白中。30%作为贮存铁，主要以铁蛋白和含铁黄素的形式贮存在肝脏和骨髓中。
86. 缺铁会导致贫血、一些生物酶的功能下降、人体的免疫能力下降、增加铅的吸收等后果。膳食中铁的良好来源为动物性食品，如肝脏、肾脏、蛋黄，豆类和一些蔬菜里也含有丰富的铁，牛奶中的含铁量较低。使用铁锅炒菜，也是铁的一个很好的来源。
87. 成人体内的含锌量大约为2.5g。其中，眼、皮毛、骨骼、男性生殖器官等组织中的浓度最高，肾、肝、肌肉中的含量为中等。人体血液中的锌有3/4以上都在红细胞内，其余分布在白细胞和血浆中。
88. 锌具有促进生长发育，参与蛋白质、脂肪、糖、核酸等物质的代谢，促进性器官正常发育和维持正常性机能，保护皮肤、骨骼和牙齿的正常生长，维护免疫功能等生理功能。
89. 锌的缺乏表现为食欲不振，儿童生长发育迟缓甚至停滞，男孩性腺小，味觉减退，甚至产生脱发、创伤愈合慢等现象。孕妇严重缺锌会使胎儿发育畸形。锌的来源很广泛，普遍存在于各种食物中，其中动物性食物含锌丰富且吸收率高。鲱鱼中的含锌量尤其高。
90. 克山病是一种地方性心肌病。近年来，已经确定引发克山病的因素中就包含着硒的缺乏。硒广泛地分布在除了脂肪外的所有组织中，以肝、胰、肾、心、脾和指甲中含量最高。
91. 硒具有保护细胞膜和细胞，使内脏器官保持正常；抗氧化、抗衰老；提高机体的免疫力，增强对疾病的抵抗能力；加强淋巴细胞的抗癌能力，降低某些癌症的发病率等生理功能。
92. 人体缺硒会出现脱发、指甲脆、易疲劳和易激动等现象。硒主要来自于鱼类、肉类、谷类和蔬菜
93. 甲状腺肿和克汀病是缺碘性营养缺乏病。据统计，全世界患地方性甲状腺肿的病人不下3亿。碘在人体中的含量约为20～50mg，存在于甲状腺中的碘为7～8mg，约占30%，其余的碘分布在肌肉等组织中。
94. 碘主要具有促进生物氧化，调节能量转换；促进蛋白质的合成与神经系统发育；促进糖和脂肪的代谢；激活生物酶；促进维生素的吸收和利用等生理功能。
95. 其实，以前的碘盐是在食盐中掺入碘化钾制成，但由于碘化钾在空气中易被氧化，会造成碘流失，且价格较贵，故我国从1989年起规定食盐中改加碘酸钾碘酸钾是一种较强的氧化剂，在空气中或遇光都是不会被氧化的；而且碘酸钾是离子晶体，沸点高，不具挥发性，所以炒菜时不必强调在出锅前或食用时才加盐。一些科普文章中强调碘盐要避光保存、烹饪加碘盐忌早宜迟等，实际上是对于碘化钾来说的，对于碘酸钾不存在这些情况。
96. 含碘量最高的食品为海产品，如海带、紫菜、鲜海鱼、海参等，其中，海带中的碘含量最高。
97. 人体里的含铜量比铁还要少。可是，缺了它，造血机能就会受到影响，也会造成贫血现象。在人体中，有许多生物化学反应，都要靠酶的催化，人体内至少有11种氧化酶，都含有铜离子。
98. 人体内微量元素铜的含量为100～150mg，其中肝脏含10～15mg，占全身总含量的10%。正常人血浆的含铜水平为100～200mg/100ml。人体每日由膳食提供的铜量通常为2～5mg，其中约有0.6～1.6 mg被吸收而维持体内铜代谢平衡。目前人们膳食中铜元素偏低，对身体健康很不利。在各种食品中，首数动物肝脏中的铜含量为最高，其次是猪肉、蛋黄、鱼类和贝壳类食物，其他如香菇、芝麻、黄豆、黑木耳、果仁、杏仁、燕麦、荠菜、菠菜、龙须菜、芋头、油菜、香菜等。同时，也可有意识地使用铜制炊具，帮助机体摄取铜元素。
99. 由此导致一些所谓“现代文明病”，如肥胖症、糖尿病、高脂血症等，以及一些与膳食纤维过少有关的疾病，如肠癌、便秘、肠道息肉等疾病的发病率日渐提高
100. 膳食纤维主要来自于植物的细胞壁，包括纤维素、半纤维素、果胶等。虽然膳食纤维一般不易消化，并不具有任何营养价值，但它是健康饮食不可或缺的，主要包括以下三个功能：有利于排便，预防大肠癌；控制体重与减肥；降低血糖和血清胆固醇。
101. 糙米和胚芽精米，以及玉米、小米、大麦、小麦皮和麦粉等杂粮含有的膳食纤维较丰富。此外，菜类、豆类和海藻类中含有的膳食纤维也较多。
102. 在一个正常的成年人体内，水的质量约占60%～70%。儿童体内水的比重更大，可达到近80%。人体的衰老过程就是一个逐步失去水分的过程。如果一个人不喝水，当体内失水10%就会威胁人体的健康，当失水20%就会有生命危险，足可见水对于人体的重要性。
103. （2）调节体温。在正常基础代谢条件下，人体以不显汗的形式每小时蒸发37g水，每蒸发1g水带走580cal热（1/3由呼吸道表面排出，2/3由皮肤蒸发）。当环境温度高于29℃时，汗腺就分泌汗液，此时靠蒸发汗液中的水分带走热量成了调节体温的重要方式。室温从30℃开始，每增加1℃，就需增加当日需水量的10%～13%，体温每升高1℃，代谢热量就增加12%，生理需水量也要增加。
104. 3）充当人体的润滑剂。体内关节、韧带、肌肉、膜等处的活动，都由水作为润滑剂。水的黏度小，可使体内摩擦部位润滑，减少体内脏器的摩擦，防止损伤，并可使器官灵活运动。
105. 除了从普通食物中摄取水之外，一般成年人每天另外需要补充1200～1800ml的水。首先，应当保证每天的饮水量达到这个标准。此外，老年人应当主动多饮水。婴儿人工喂养时，在两次喂奶中间也宜喂些水。应当注意：不渴也要常喝水，因为等到口渴时已经严重缺水了。
106. 如维生素C能促进铁的吸收；脂肪能促进脂溶性维生素A、D、E、K的吸收；微量元素铜能促进铁在体内的运输和储存；碳水化合物和脂肪能保护蛋白质，减少其消耗；而磷酸、草酸和植酸能影响钙、铁的吸收。
107. 中国居民平衡膳食宝塔（见图5-1）共分五层，分别表示我们每天应吃的五大类食物。宝塔各层位置和面积不同，这在一定程度上反映出各类食物在膳食中的地位和应占的比重。谷薯类食物位居底层，每人每天应吃250～400g；蔬菜类和水果类居第二层，每人每天分别应吃300～500g和200～350g；畜禽肉、水产品、蛋类等动物性食物居第三层，每人每天应吃畜禽肉40～75g、水产品40～75g、蛋类40～50g；奶及奶制品、大豆及坚果类食物合占第四层，每人每天应吃奶及奶制品300g、大豆及坚果类25～35g；第五层是盐和油，每人每天推荐摄入量分别为6g和25～30g。
108. 目前我国的食品添加剂有22个大类，分别为酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧化剂、漂白剂、膨松剂、着色剂、护色剂、乳化剂、酶制剂、增味剂、面粉处理剂、被膜剂、水分保持剂、防腐剂、稳定剂和凝固剂、甜味剂、增稠剂、食品用香料、食品工业用加工助剂、其他。具体的品种有2000种以上。
109. 防腐剂可以防止由微生物引起的食品腐败变质，延长食品的保存期，同时还具有防止由微生物污染引起的食物中毒的作用。抗氧化剂则可阻止或推迟食品的氧化变质，以提高食品的稳定性和耐藏性，同时也可防止有害的油脂类氧化物质自动形成；此外，还可用来防止食品，特别是水果、蔬菜的酶促褐变与非酶褐变。这些对食品的保藏都是具有一定意义的。
110. 二氧化硫是防腐剂中很重要的一位成员。其被作为食品添加剂已有几个世纪的历史，最早的记载是在古罗马时期用于酒器的消毒。后来，由于二氧化硫具有漂白性和还原性，使得其具有防腐、抗氧化的作用，它被广泛地应用于食品中，并且被冠以“化妆品性的添加剂”之名，如制成二氧化硫缓释剂，用于葡萄等水果的保鲜贮藏，制造果干、果脯时的熏硫等，从而使产品具有美好的外观。长期以来，人们一直认为二氧化硫对人体是无害的，但自1981年发现亚硫酸盐可以诱使一部分哮喘病人哮喘复发后，人们重新审视二氧化硫的安全性。经长期毒理性研究，人们认为，亚硫酸盐制剂在当前的使用剂量下对多数人是无明显危害的。还应该说明的是，食物中的亚硫酸盐必须达到一定剂量，才会引起过敏，即使是很敏感的亚硫酸盐过敏者，也不是对所有用亚硫酸盐处理过的食品均过敏，从这一点讲，二氧化硫是一种较为安全的防腐剂。
111. 在食品加工中使用澄清剂、助滤剂和消泡剂等有利于加工操作。此外，如果用葡萄糖酸δ内酯作为豆腐凝固剂，有利于豆腐的机械化、连续化生产。
112. 防腐剂和抗氧化剂在防止食品腐败变质的同时，在保持食品的营养价值方面有一定的作用。此外，向食品中加入适量的属于天然营养素范围的食品营养强化剂，可以大大提高食品的营养价值
113. 糖尿病人不能吃糖，则可用无营养甜味剂或低热能甜味剂（如三氯蔗糖或天门冬酰苯丙氨酸甲酯）制成无糖食品供应。某些食品通过真空包装后，为防止水分蒸发需要吸湿剂等。
114. 日本使用食品添加剂时坚持的是有益健康的原则；美国规定只有经过评价和公布的食品添加剂才能被生产和应用；欧盟要求必须证明食品添加剂无害方可使用。[插图]不过各国对于使用食品添加剂必须对人体健康不产生任何影响这一原则是达成共识的。
115. 《中华人民共和国食品安全法》第二十八条第四款明文规定“禁止生产经营腐败变质、油脂酸败、霉变生虫、污秽不洁、混有异物、掺假掺杂或者感官性状异常的食品”。
116. 此前曾被质监部门查处过的“假冒黄酒”，就是使用诸如焦糖色素、甜蜜素等食品添加剂、水及其他食品辅料勾兑而成的。这类“黄酒”中没有任何酒精成分，使用食品添加剂完全是为了达到仿造真实黄酒的颜色与口感的目的，这种行为就违反了食品添加剂的使用原则，属于以伪造为目的的违法行为
117. 食品添加剂的作用之一是保持食品本身的营养价值，更甚者，在食品中适当添加一些营养强化剂，能够大大提高食品的营养价值，这对于防止营养不良和营养缺乏，保持营养平衡，提高人们的健康水平都具有重要的意义。若使用食品添加剂后反而降低了食品本身营养价值的做法，则违背了食品添加剂的基本作用。
118. 2011年5月24日，台湾地区卫生部门在台湾昱伸香料有限公司制售的食品添加剂“起云剂”中检测出化学成分邻苯二甲酸酯（DEHP，塑化剂的一种）。该起云剂已被用于部分饮料及其他食品的生产加工。作为食品添加剂，起云剂常见的原料是阿拉伯胶、乳化剂棕榈油或葵花油，且用量有极其严格的标准。但是昱伸香料公司在制造“起云剂”时为了降低成本，用塑化剂取代了比其贵5倍的棕榈油以牟取暴利。
119. 塑化剂DEHP的作用类似于人工荷尔蒙，会危害男性生殖能力并促使女性性早熟，长期大量摄取会导致肝癌。由于幼儿正处于内分泌系统、生殖系统发育期，DEHP对幼儿带来的潜在危害会更大。
120. 土壤环境由矿物质，动植物残体腐烂分解产生的有机物质，以及水分、空气等固、液、气三相组成。固相（包括原生矿物、次生矿物、有机质和微生物）占土壤总重量的90%～95%；液相（包括水及其可溶物）称为土壤溶液。
121. 目前我国人均耕地的面积仅为933.3m2左右，而且随着人口的增加和非农占地的增多，人均耕地还在逐年减少
122. 我国化肥的利用率平均只有30%左右，远低于发达国家60%的水平；在农作物种植结构来看，种植品种单一，综合利用率低；从耕作的角度来看，土壤的耕翻较差。
123. 主要是有机肥、钾肥、微肥、农业机械等生产资料投入不足。
124. 化学肥料是指用化学方法制造或者开采矿石，经过加工制成的肥料，也称无机肥料，包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等。土壤中的常量营养元素氮、磷、钾通常不能满足作物生长的需求，需要施用含氮、磷、钾的化肥来补足。而微量营养元素中除氯在土壤中不缺外，另外几种营养元素则需施用微量元素肥料添加。化肥一般多是无机化合物，仅尿素[CO（NH2）2]是有机化合物。凡只含一种可标明含量的营养元素的化肥称为单元肥料，如氮肥、磷肥、钾肥等。凡含有氮、磷钾三种营养元素中的两种或两种以上且可标明其含量的化肥称为复合肥料或混合肥料。
125. 秸秆还田是一种当今国内外用来增加土壤有机质的重要途径。据测定，100kg稻秸秆中的氮、磷、钾含量相当于3kg标准氮、1kg过磷酸钙、4kg氯化钾，可增产10%以上，对中低产田改造效果尤其明显。实行秸秆还田不但可以减少化肥用量，而且可以培肥地力、改良土壤，所以推广秸秆还田技术具有比较高的现实意义。
126. 相比较于单质肥，复合肥的利用率更高。有关资料显示，化肥单一施用时，氮、磷、钾的利用率分别为15%、20%、25%；施用二元复合肥时，氮、磷、钾的利用率可分别提高到25%、30%、35%；施用三元复合肥时，氮、磷、钾的利用率可分别达到35%、40%、45%
127. 地球表面43%的土地分布在干旱地区，110多个国家受土地荒漠化之害，全世界每年为此造成的损失达420亿美元之巨。我国是世界上受沙化危害最严重的国家之一。据动态观测，20世纪70年代，我国土地沙化扩展速度为每年1560km2,80年代为2100km2,90年代达2460km2,21世纪初达到3436km2，相当于每年损失一个中等县的土地面积。
128. 我国北方降水稀少，植被稀疏，加之全球气候变暖，持续干旱少雨，对土地沙化起到了加剧作用。然而，人口增长对生态环境容量的压力，“五滥”等人为因素是造成土地沙化扩展的根本原因。
129. 上世纪的三北防护林工程之漏洞便是木材种类单一，易出现病虫害。
130. 中国的河西走廊地区，昔日被称为“沙窝子”“风库”，当地因地制宜，因害设防，采取生物工程与石工程相结合的办法，在北部沿线营造了约1220km长的防风固沙林1320km2，封育天然沙生植被2650km2，在走廊内部营造起约500km2的农田林网，河西走廊一些地方如今已成为林茂粮丰的富庶之地。
131. 内蒙古自治区每只羊拥有的平均草场面积从20世纪50年代的3.3 × 104m2减少到80年代的0.87×104m2，目前仅为0.42×104m2。因此，从牧业持续发展看必须减少放牧量，实行牧草与农作物轮作，培育土壤肥力。
132. “三北”防护林工程是指在中国三北地区（西北、华北和东北）建设的大型人工林业生态工程。中国政府为改善生态环境，于1979年决定把这项工程列为国家经济建设的重要项目。工程规划期限为70年，分七期工程进行，目前正式启动第四期工程建设
133. 土壤本身均含有一定量的重金属元素，其中有些元素（如Mn、Cu、Zn等）是植物生长所需要的微量元素，而有些元素（如Cd、As、Hg等）则对植物的生长是不利的。有些即使对植物而言是营养元素，当其含量严重超标时对植物的生长也会产生不良的影响
134. 镉的人为污染主要来自于矿山的开采、冶炼排放的废渣、废水，工业废气中镉的扩散沉降，农业上磷肥（如果磷酸钙）的使用。镉在土壤中以水溶性或难溶性形态存在。水溶性镉主要以离子或络合态存在，易被植物吸收、富集。被镉污染后的土壤中，植物吸收镉使之进入食物链，当人类食用之后将会对人体的健康造成严重的威胁。镉主要积存在肝、肾、骨等组织中，并能破坏红细胞，交换骨骼中的钙离子，引起骨痛病。
135. 自然界中的汞常以金属汞和硫化汞的形式存在。汞不是人体的必需元素，它的毒性非常强。汞及其化合物易转变成蒸气在大气中扩散，并被土壤吸附；利用汞污染的废水灌溉农田、使用含汞农药等都能造成土壤汞污染。世界著名的公害事件——日本水俣病事件便是由汞污染引起的，受害的居民达到一万余人。
136. 铬是人体和动物都必需的一种微量元素，但过量的铬会对人体的健康造成非常严重的危害。土壤中铬的人为污染源主要来自冶炼、电镀、制革、印染等排放的“三废”，以及含铬量较高的化肥的施用。土壤中铬以三价和六价两种价态存在，其中六价铬极易被土壤中的有机质等还原为较稳定的三价铬。动物实验已经证明，无论铬的价态如何，只要达到一定的浓度，均有致癌作用。
137. 铅的人为污染主要来自于铅锌矿的开采、冶炼烟尘的沉降、汽油燃烧和冶炼废水灌溉等。各种以污染源进入土壤的铅主要以难溶性化合物为主要形态，如碳酸铅、氢氧化铅、磷酸铅、硫酸铅等，而可溶性铅的含量很低，因此土壤中铅不易被淋溶，迁移能力较弱，虽主要积聚在土壤表层，但生物有效性较低。一定浓度的铅对植物的生长不会产生明显的危害，进入植物体内的铅绝大部分积累于根部，转移到茎、叶、籽粒的铅数量很少
138. 铅元素活泼性极低且铅盐溶解性极低，主要危害人的大脑，易引起儿童智力发展障碍。
139. 客土稀释法，利用非污染土壤覆盖的办法阻止重金属向食物链传递；b．钝化重金属法，其主要思路是采用一系列物理及化学的方法改变重金属的价态或化学形态，使其在植物吸收上表现出惰性，进而减少对植物的危害及在食物链中的传递；c．土壤利用转型法，这种方法是改变被污染土壤的利用方向，以避免污染物进入食物链，这对污染严重的郊区或厂矿区土壤是一种较好的利用方式；d．低富集轮作，这种方法是合理安排茬口，以减少植物对重金属的吸收。
140. 化学农药在使用过程中，只有一小部分附着于植物体上，大约有20%～50%进入土壤。残留于土壤中的农药，由于生物的作用，经历着转化和降解过程，形成具有不同稳定性的中间产物，或最终成为无机物。
141. 易挥发的农药和不易挥发的农药（如有机氯），都可以从土壤、水及植物表面大量蒸发。对于低水溶性和持久性的化学农药来说，蒸发是它们进入大气的重要途径。通过蒸发作用而迁移的农药量比径流迁移和作物吸收等的农药量都要大。
142. 农药在土壤中的降解作用有：微生物降解、光化学降解、化学降解和土壤自由基降解等。由于土壤中的微生物种类繁多，即使是被认为难降解的有机氯农药，最终也要被微生物所降解。微生物降解作用是影响农药最终在土壤中残留毒量大小的决定因素。微生物对农药的代谢作用，是土壤对农药彻底的、最主要的降解过程。但是，也不能认为微生物降解就是万能的，而且有些代谢产物的毒性甚至比原型农药更大。
143. 诺贝尔奖，是以瑞典著名的化学家、硝酸甘油炸药的发明人阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔的部分遗产（3100万瑞典克朗）作为基金创立的。诺贝尔奖分设物理、化学、生理或医学、文学、和平五个奖项，以基金每年的利息或投资收益授予前一年评选出的世界上在这些领域对人类作出重大贡献的人，1901年首次颁发。
144. 1948年的诺贝尔医学奖授予了发明剧毒有机氯杀虫剂DDT（二氯二苯三氯乙烷）的瑞士化学家米勒。虽然发明DDT的最初目的是用来杀虫，但它在杀虫的同时还杀灭其他生物，进入食物链，参与物质循环，对环境的破坏是极度可怕的。同时，自然选择非但没有让杀虫剂消灭了害虫，反而让它们的耐受性越来越强，以至于不得不发明更具有毒性的药物。经过多年的研究发现，DDT可以积蓄在植物和动物组织里，甚至进入动物的生殖细胞里，破坏或者改变未来形态的遗传物质DNA。作为美国象征的白头雕也曾因杀虫剂的毒杀而濒临灭绝
145. 海水淡化在中东地区很流行，在某些岛屿和船只上也在使用。目前，淡化海水成本已降到4～5元/t，经济可行性已经大大提升，考虑到未来技术进步带来的成本下降、淡水资源逐渐短缺以及政策扶持等因素，未来海水淡化产业有望出现爆发式增长。
146. 从20世纪50年代以后，海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了加速发展。在已经开发的二十多种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平，并在世界各地广泛应用。21世纪以前，反渗透法都是被国外所垄断，中国是直到20世纪90年代末期才开始掌握了反渗透膜的生产技术
147. 全球海水淡化技术包括反渗透法，多级闪蒸法，电渗析法，蒸馏法，露点蒸发法，水电联产，热膜联产，利用核能、太阳能、风能、潮汐能的海水淡化技术等，以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺
148. 反渗透法又称超过滤法，是1953年开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐渐升高，直至一定的高度才停止，这个过程为渗透。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美、日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法
149. 所谓闪蒸，是指一定温度的海水在压力突然降低的条件下，部分海水急剧蒸发的现象。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水，依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产量最大，技术最成熟，运行安全性高，弹性大，主要与火电站联合建设，适合于大型和超大型淡化装置，主要在海湾国家采用
150. 该方法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5～1.0mm厚的功能性膜片，按其选择透过性不同，分为正离子交换膜（阳膜）与负离子交换膜（阴膜）。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室，一室的海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。
151. 所谓“硬水”，是指水中存在较多溶解的矿物质成分，尤其是钙和镁。
152. 水在蒸发及降雨过程中吸收溶解大气中的污染物；降水落到地面，溶解地面上的污物；地面水渗入地下或汇入江河的过程中，不断溶解所接触到的矿物质、化学物质等。水在水循环中溶解了所接触到的钙、镁离子，便形成了水的硬度
153. 硬度单位是度，1度相当于每升水中含10mg的氧化钙（或相当于10mg氧化钙的物质）。硬度在8度以上者为硬水，地下水（如井水、泉水）的含盐量通常较多，属于硬水。在硬水中，钙盐和镁盐以碳酸氢盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物和硝酸盐的形式存在。通常硬度在0～4度称为极软水，4～8度称为软水，8～16度称为微硬水，16～30度称为硬水，30度以上称为极硬水。
154. 水的硬度一般可以分为两类：一类是暂时硬度，另一类是永久硬度。暂时硬度的水中所含的主要是碳酸氢钙或碳酸氢镁，这种水经过煮沸以后，水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的氢氧化镁沉淀。当这些沉淀物析出，水的硬度就可以降低，从而使硬度较高的水得到软化。水的永久硬度则是由钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的，永久硬度不能用加热的方法软化
155. （1）长期饮用高硬度的水，会引起心血管、神经、泌尿等系统的病变。
156. （2）水壶烧开的水口感差，且常常造成壶底结垢，用这种水做饭严重影响饭菜的味道和质量。
157. （3）沐浴时，头发、皮肤常有干涩、发紧的感觉，令皮肤加速衰老。
158. （4）洗涤衣物时，浪费洗涤剂，且衣物不易洗净、洗后的衣物发脆发硬，并残存有洗涤剂的味道。
159. （5）餐具、洁具上常常会出现水渍、斑点，需要经常清洗，水池甚至墙壁上出现水垢等。
160. （6）热水器随着使用时间的增加而热效率降低，这也是因为积存的水垢增加了，不仅浪费能源，还形成了安全隐患。
161. 采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙、镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了因温度的升高而造成水垢的情况。这种方法是目前最常用的标准方式。其主要优点有：效果稳定准确，工艺成熟；可以将硬度降至零。采用这种方式的软化水设备一般也叫作“离子交换器”（由于采用的多为钠离子交换树脂，所以也多称为“钠离子交换器
162. 纳滤膜（NF）及反渗透膜（RO）均可以拦截水中的钙、镁离子，从而从根本上降低水的硬度。这种方法的特点是，效果明显而稳定，处理后的水适用范围广；但是对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。此法一般较少用于专门的软化处理
163. 向水中加入石灰，主要是用于处理大流量的高硬水，只能将硬度降到一定的范围
164. 采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙（碳酸镁）沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。其特点有：设备投资小，安装方便，运行费用低；但是效果不够稳定，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能仅是影响一定范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有一定局限。此方法多用于商业（如中央空调等）循环冷却水的处理，不能应用于工业生产及锅炉补给水的处理。
165. 向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙、镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。现工业上可以使用的阻垢剂很多。这种方法的特点有：一次性投入较少，适应性广；但水量较大时运行成本偏高，由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等领域，在民用领域中也很少应用。
166. 水从自然水源中被抽取出来之后，首先要经过絮凝工艺处理，也就是原水与絮凝剂反应后成为矾花水（水中出现大颗粒的物体）。絮凝剂一般为氯化铝、硫酸铝和三氯化铁等。絮凝剂会与水发生反应生成不溶于水的氢氧化铝或氢氧化铁，生成的氢氧化物具有一定的吸附性，可使水中不易沉淀的微小悬浮颗粒物相互凝结，从而形成较大的颗粒物，这样就便于将一部分不利于人体健康的物质从水中分离出来。
167. 氯气消毒是自来水生产的最后一个环节
168. 氯气是一种黄绿色有刺激性气味的气体，能溶于水，常温下水能溶解其2倍体积的氯气。氯气是一种有毒的物质，吸入少量氯气会刺激鼻腔和咽喉黏膜，并引起胸痛和咳嗽；吸入较多氧气时会引起窒息死亡
169. 消毒过程中氯气的用量很小（一般在1L水中仅通入约0.005g氯气），只要出厂的自来水符合国家的标准，氯气就能完全转化为其他物质，故可以认为自来水中不含有Cl2。余氯其实是指氯元素而不是氯气。
170. 然而虽然氯气完全反应，但是同时生成了氯化氢（HCl）和次氯酸（HClO）。次氯酸具有强氧化性，因此具有很强的杀菌消毒能力，是常用的消毒剂。次氯酸是一种弱酸，很不稳定，在光照条件下易发生分解，生成氯化氢和氧气。
171. 如此就只剩下氯化氢了，它是一种无色有刺激性气味的气体，极易溶于水。我们知道胃液中就含有少量的盐酸，故可以认为微量的氯化氢并不会影响人体的健康。此外，氯化氢是一种易挥发的气体，只要水烧开之后，水中就几乎不含氯化氢
172. 这些污染物在水中进行生物氧化分解过程中，需消耗大量溶解氧，一旦水体中氧气供应不足，就会使氧化作用停止，开始有机物的厌氧发酵，散发出恶臭，污染环境并毒害水生生物。
173. 水中溶解氧（dissolved oxygen）是水质的重要指标之一。水中溶解氧含量受到两种作用的影响：一种是使DO下降的耗氧作用，包括耗氧有机物降解的耗氧、生物呼吸耗氧等；另一种是使DO增加的复氧作用，主要有空气中氧的溶解、水生植物的光合作用等。这两种作用的相互消长，使水中溶解氧含量呈现出时空变化。
174. 碳水化合物的降解是由多糖先逐级水解为单糖，再经生物氧化生成丙酮酸（糖解过程）。丙酮酸在有氧条件和辅酶A的帮助下，可被氧化为二氧化碳和水。若上述糖解过程得到的丙酮酸在无氧条件时不能完全氧化，可在各种细菌帮助下充当受氢体进行所谓的发酵，产生各种有机酸、醇、酮等化合物。上述发酵产物可在甲烷菌（污水和污泥中大量存在）的促成下继续无氧氧化，产生甲烷。这个过程称为甲烷发酵。甲烷发酵是有机物在无氧条件下降解的最终阶段。
175. 脂肪与油也是只含碳、氢和氧三种元素的有机物。它们的降解也是首先发生水解，生成甘油及各种脂肪酸。
176. 蛋白质分子中除碳、氢、氧外，还有氮、磷、硫等元素。蛋白质是由多种氨基酸分子组成的复杂有机物，含有羧基、氨基，由肽键连接起来。它的降解首先是在水解酶作用下，蛋白质分子中肽键断开形成氨基酸，然后氨基酸在有氧或无氧条件下进行分解，其反应形式有多种，大致是通过氧化还原、水解等反应，单独发生或同时发生脱氨、脱碳、脱羧。
177. 最初投入使用的合成洗涤剂，其主要成分是烷基苯磺酸盐ABS型合成物。由于烷基上有支链，特别是含有极难降解的季碳，因而很难为环境所降解。目前使用烷基苯磺酸盐LAS型化合物，在好氧条件下能被微生物降解，成为含有5～6个碳链的不发泡的物质。合成洗涤剂对环境的影响除发泡问题外，其中的磷酸盐是造成水体富营养化的因素之一。
178. 石油是由链烃、环烷烃、芳香烃和杂环化合物等结构不同、相对分子质量不等的物质组成的混合物。排入水体的石油浮在水面，水面油膜在光和微量元素的作用下发生光化学氧化反应，这是石油降解的主要途径。水中微生物在降解石油烃方面起着重要作用
179. 由于多环芳烃具有脂溶性而难溶于水，故进入水体的PAH主要被吸附在水体的悬浮物、水生生物或沉积物上，而最终沉入底泥，这是它们在水体中存在的主要形式。溶解于天然水体的多环芳烃浓度较低，为0.001～10μg/L。光氧化是水环境中PAH分解的重要方式
180. 营养物质含量过多所引起的水质污染现象。当过量营养物质进入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后，水生生物特别是藻类将大量繁殖，使水中溶解氧含量急剧下降，以致影响到鱼类等的生存。在自然条件下，湖泊从贫营养湖→营养湖→沼泽→陆地的演变进程极为缓慢。人类的活动将大量工业废水、生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊等水体后，将大大加速水体的富营养化进程。
181. 富营养化造成水的透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用和氧气的释放；同时浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧严重不足；而水面植物的光合作用，则可能造成局部溶解氧的过饱和。局部溶解氧过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物（主要是鱼类）有害，造成鱼类大量死亡
182. 富营养化分泌有毒有害物质，如氮、硫化氢，危害生态环境，有的分泌毒素，直接毒死生物；或通过食物链转移，引起人类的中毒。水生生物死亡后的尸体分解时，会产生尸碱、硫化氢，使水体变质，并有腥臭味
183. 圈养家禽、家畜，尤其是猪，会产生大量富含营养物和细菌的排泄物，极易随地表径流、亚表面流流入江河、湖泊而污染水体。此外，在农田中过量施用家畜粪便，也会引起粪便中的营养物随地表径流、亚表面流流失，从而污染水体。草原过度放牧，会产生大量牲畜粪便滞留于草原上，造成营养物过剩，并破坏草原的植被覆盖；当降雨产生地表径流时，植被覆盖的破坏会加剧土壤、粪便的侵蚀，致使更多的营养物流失，加重污染。
184. 城镇路面大部分是不透水地面，氮、磷营养物主要随地表径流进入地表水中。城镇中的氮、磷营养物主要来自人类的生活垃圾、生活污水及某些工商业（如屠宰、食品、造纸、停车场等）废水
185. 洗衣粉的助剂分为含磷和无磷两种，因此洗衣粉也分为含磷洗衣粉和无磷洗衣粉。含磷洗衣粉以三聚磷酸钠作为主要助剂，洗涤后的污水排放到河流湖泊中后，水中的磷含量升高，水体趋向富营养化，导致各种藻类、水草大量滋生，水质浑浊，水体缺氧，鱼等水生生物死亡的现象。滇池、太湖、巢湖都相继受到这样的污染。
186. 因此，我国已在一些水系较多的地区开始禁磷，同时提倡使用无磷、低磷的洗衣粉。现在都使用LBD-1（不含磷）作为分散剂。无磷洗衣粉不仅对环境友好，而且不损害皮肤。
187. 洗衣粉的助剂分为含磷和无磷两种，因此洗衣粉也分为含磷洗衣粉和无磷洗衣粉。含磷洗衣粉以三聚磷酸钠作为主要助剂，洗涤后的污水排放到河流湖泊中后，水中的磷含量升高，水体趋向富营养化，导致各种藻类、水草大量滋生，水质浑浊，水体缺氧，鱼等水生生物死亡的现象。滇池、太湖、巢湖都相继受到这样的污染。
188. 因此，我国已在一些水系较多的地区开始禁磷，同时提倡使用无磷、低磷的洗衣粉。现在都使用LBD-1（不含磷）作为分散剂。无磷洗衣粉不仅对环境友好，而且不损害皮肤。
189. 生活污水，化肥、食品等工业的废水，以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。天然水体接纳这些废水后，水中营养物质增多，促使自养型生物旺盛生长，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加，而其他藻类的种类则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，随着富营养化的发展，最后藻类变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速，生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶解氧；或被厌氧微生物分解，不断产生硫化氢等气体，从以上两个方面使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放入水中，供新一代的藻类等生物利用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。
190. 包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等。
191. 这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法。例如，有许多种阳离子可以有效地使磷从水溶液中沉淀出来，其中最有价值的是价格比较便宜的铁、铝和钙，它们都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降下来。在化学法中，还有一种方法是用杀藻剂杀死藻类。这种方法适合于水华盈湖的水体
192.