火山探险危机暗伏 安全防护应未雨绸缪
近年来，随着经济和交通的飞速发展，旅游业的市场日益火热，人们已经不仅仅满足于拥挤、大众化的日常旅游景点，那些神秘危险且人迹罕至的地区如火山、峡谷、丛林及海岛等逐渐成为众多旅游爱好者的新选择。对于那些爱好探险的人来说，虽然新的风景可以让他们享受不同的旅游乐趣，但同时也可能随时面临生命危险。 12月9日，当47人在新西兰怀特岛上游行参观时，岛上火山突然喷发，持续向上喷射岩浆和烟气。当地救援部门接到消息后，随即派出直升机和船只赶赴现场救援，但由于火山喷发、火山灰侵袭及附近海域的地震等受到重重阻碍。根据新闻网发布的数据，截至12月16日，因火山喷发而导致的遇难人数已达16人，失踪2人，其余人员均有不同程度的伤情。 此次事件中的怀特岛火山位于新西兰北岛地区，是新西兰地区较为典型的活火山之一，历史上曾多次喷发，且长期处于活跃状态。在事故发生的前几月，新西兰地理科学研究院科学家经过持续检测，发现其近期有趋于喷发的明显迹象，并作出了相关警告。但由于没有被足够重视，还是导致了事故的发生。 据了解，火山是由地下熔融物质及其携带的固体碎屑冲出地表后堆积而形成的山体，在地壳下100-150千米处，存在着高温、高压下含气体挥发成份的熔融状硅酸盐物质，这些物质从地壳薄弱的地段冲出地表，就形成了火山。通常来讲，火山分为活火山、死火山及休眠火山。相对于死火山和休眠火山来讲，活火山的活跃程度要更高。 火山爆发时喷出的大量火山灰和火山气体，会对周围环境造成严重的破坏与人员伤亡。然而，现今许多拥有活火山的地区往往为了吸引更多的旅客参观，忽视了活火山潜在的爆发危险以及对其实时动态的测控，在没有做好全面安全防护措施的情况下贸然引入游客，存在着巨大的风险。 火山喷发包括岩浆喷发、射气喷发与射气及岩浆混合喷发3大类。相比此次由高温气体驱动的怀特岛射气式火山喷发来讲，有岩浆驱动参与的火山喷发后果一般会更严重，但是其监测系统却比射气式火山喷发更加完善。通常情况下，科研人员会利用热传感器、倾角传感器、GPS卫星干涉、光谱以及气体检测仪等仪器设备，通过检测火山周围地表形状、地热变化、地震活动、地下水位、温度及大气成分的变化情况，进而分析火山喷发的时间和喷发程度。 对于探险者来说，在火山旅行的过程中，防范于未然才能做好自我保护。大家旅行前应充分了解火山相关知识，做好火山喷发时的应对措施，并提前备好食物、水、防毒面罩及应急包等必须物品，制定好逃生应急方案，尽可能地减少人员伤亡情况的发生。
真空保鲜技术落地 为行业带来发展新思路
当前，随着居民生活水平的提高，消费者对于食材新鲜和安全的重视度日益提高。为了迎合市场需求，保鲜技术的开发脚步正在不断加快。日前，某家电品牌在青岛举行发布会，会上推出了“真空保鲜技术”，为食材保鲜行业的技术升级带来了新思路。 冰箱是现在不少餐饮店、家庭常用的冷藏冷冻设备，虽然市场普及率非常高，但它的保鲜效果却一直未能有较大发展。因为在低温环境下，食材中部分酶依然会保持较高活性，从而加速食材的氧化腐败，以致营养成分流失。 为了解决冰箱行业这一“顽疾”，不少制造商都致力于相关保鲜技术的研发。国内一家电品牌位于青岛的研究发展中心于近日发布一项“真空保鲜技术”，能够缩短食材的氧化速度，减少水分和营养的流失。 据研究人员介绍，该钯碳冷触媒保鲜真空冰温科技搭载了小型真空泵，用于抽取真空区的空气，从而形成真空密封保存食材的结构。数据显示，真空区能达到0.8个大气压。实验结果表明，同样储存12天，菠菜的失水率从65%降到3%，肉类在真空环境中的保鲜时间也被延长了3-4倍。 业内人士表示，此项技术的成功研发将为冰箱等冷藏冷冻设备行业带来一个发展新方向。如今，消费升级已成为市场发展的大趋势，消费市场对于食材保鲜的要求将会越来越高。而保鲜技术的发展不但可以减少现有的果蔬损失，更能赋予食材更高的附加值。 多年以来，单靠温度、湿度的调节来延长食物保鲜时间并没有取得很好的效果，不少企业以及研究机构都开始“另辟蹊径”。除了上述提到的真空保鲜技术，现下越来越成熟的气调保鲜技术也是其中之一。 气调保鲜即指利用控制气体比例的方式来达到储藏保鲜的目的，常用的气体主要有二氧化碳、氧气，有时也会使用二氧化硫和二氧化氮。通过对这些气体的调节来抑制食材的有氧呼吸或无氧呼吸，减少有机物质的消耗以及水分的流失，同时也能抑制细菌的生长活动，降低食材腐烂率。 目前在国内气调保鲜技术的应用方式主要有两种，一种是CA气调贮藏保鲜，又称为气调保鲜冷库。气调保鲜冷库能准确调控食材贮存所需要的气体、温度、湿度等环境因素，能大批量储存食材，保鲜效果要高于普通冷库。 另一种为MA气调贮藏保鲜，也称气调保鲜包装。气调保鲜包装通常用于小份食材的保鲜，通过气调保鲜包装机完成包装。经过多年发展，国内气调包装设备已有了很大的进步，不仅能连续自动完成抽真空、自动混合保鲜气体、充气、封口包装等步骤，包装质量、包装效率等方面也有了很大的提升。 当前，食品保鲜行业竞争加剧，设备同质化现象也非常严重，技术创新升级的重要性日益突出。在食品的贮藏保鲜中，真空保鲜技术、气调保鲜技术等应用将成为今后设备制造业的新发展方向。相关企业也要推动新技术的研发，加速技术成果产业化，从而抢占发展高地。
光谱技术突破 实现重金属离子高灵敏度稳定检测
从1666年牛顿第一次利用棱镜将阳光分解为七色光开始，人类研究光谱的历史已经超过了350年。发现光谱线、利用衍射光栅测量波长、建立光谱分析技术、研制出实用的光谱仪……几百年来光谱技术不断发展，并开始广泛应用于元素分析、天文学观测等领域，成为与色谱、质谱并列的分析方法。 近日，我国科研人员又为光谱技术的进步做出了新贡献。据科技日报报道，中科院合肥物质科学研究院黄行九研究员和赵南京研究员利用主动可控火花放电和电化学富集辅助改进激光诱导击穿光谱方法，在低脉冲能量条件下实现了对水体和土壤样品中痕量砷和汞的高灵敏度稳定检测。 作为一种新兴的光谱技术，激光诱导击穿光谱(简称LIBS)近年来发展十分迅速。1962年将激光作为原子发射光谱激发光源的想法首次被提出，一年后LIBS就诞生了。其基本原理是利用高能脉冲激光聚焦入射样品表面产生激光等离子体，然后对等离子体中原子和离子的发射光谱进行定性和定量分析。与原子吸收光谱、X射线荧光光谱等传统光谱分析技术相比，LIBS不仅灵敏度高、精确度高、全元素分析等优势，还可以做到无损检测，适用于任何形态的样品，而且能远程实时在线分析，因此在出现之后就广受关注，并迅速在环境、材料、生物等领域得到应用。 上世纪90年代，LIBS进入快速发展时期，在多通道、高分辨和更高维度方面有很大进步，并相继出现了飞秒激光诱导击穿光谱、时间分辨激光诱导击穿光谱、双脉冲激光诱导击穿光谱等相对成熟的方法。然而在环境样品的分析中，LIBS却有一个很大的问题——无法检测砷元素和汞元素。砷、汞元素是主要的重金属污染物之二，不同于其它重金属元素，砷和汞的沸点低、挥发性强，在LIBS的高脉冲能量下，砷和汞易挥发，导致检测限高甚至没有信号。 解决这个问题需要减少砷和汞的挥发。为此，中科研研究员以低脉冲能量激光代替高脉冲激光，有效减少了砷和汞的挥发。同时为了弥补低脉冲能量下砷和汞等离子含量不足的问题，利用火花放电装置产生更多的等离子体，并通过修饰了可调控氧空位的花状纳米片的电极进行电化学富集，实现了砷和汞的高灵敏度检测。而且研究人员还在火花放电装置中增加可控高速开关，并且改进火花放电和激光之间的时间，保证等离子体的稳定。 低脉冲能量激光诱导击穿光谱法是我国光谱技术又一成果，标志着我国光谱仪器科研水平又向世界水平迈出了一步，也为国产光谱仪器提供了新的理论，增加了国产光谱仪在国际市场的竞争力。国产仪器行业的发展要靠各个领域的技术突破一点一点积累优势，这不仅需要科研人员的努力，还需要国家与仪器企业的共同参与。
市场达40亿 萃取设备开启生姜食品“新征程”
生姜是我们饮食生活中常见的调味料，可以为食物添加香气。如今，生姜功能性被进一步挖掘，它在食品中应用也变得更加多样。如今，市面上不仅有红糖姜茶、姜糖、姜片等传统食品，还出现了加入生姜提取物制成的姜味麦芽酒、姜味可乐、姜味饼干等食品。相关企业要想入局生姜食品市场，萃取设备不可少。 根据某市场研究公司发布的数据报告显示，2018年全球生姜加工市场价值达到21.6亿美元，在调味品、医药、加工食品、个人护理产品等多个领域得到应用，预计到2022年底，全球生姜市场价值预计将达到41.8亿美元。 我国生姜食用历史悠久，并且是生姜生产和出口大户。仍然，我国生姜的应用范围多局限于调味料，或姜糖、姜片等初级加工类产品。市场上很难见到饼干、能量棒、姜啤等新型姜味零食。如今，90后已经为消费市场主体，相关企业还需通过生产姜味酒、姜味饼干等能够引起年轻消费者兴趣的产品来打开年轻消费市场，从而实现经济效益的增长。 根据业内人士介绍，生姜口感复杂，不能通过单一的化学物质获得。因此，企业在加工姜味食品时，只能通过生姜提取物来进行生产。而在制取生姜提取物的过程中，萃取环节十分重要，这就需要萃取设备的帮助。 萃取设备能够实现料液所含组分的完善分离，能够很好地分离出生姜中的风味以及营养物质。目前市面上的萃取设备主要包括了混合澄清塔、萃取塔、离心萃取机等等，随着技术水平的提升，设备的分相时间缩短，萃取效率得到进一步提高。 值得一提的是，在科研人员的努力下，食品萃取新技术不断面世，并实现了技术成果落地，超临界流体萃取技术就是其中之一。超临界流体萃取是指将超临界流体作为萃取剂，把所需成分从基础混合物中分离出来的技术。其中超临界流体指的是处于临界点以上温度和压力区域下的流体，二氧化碳就是较为常见超临界流体之一。 与传统萃取技术相比，超临界流体萃取技术具有多重优势。首先，超临界流体具有很高的扩散性，能够轻易分解一些难分解性有机物。其次，萃取过程中临界温度和临界压力低，能减少对热敏性等成分的破坏。再则，萃取过程中无有害气体排放，减轻对环境的污染，绿色环保。 众所周知，生姜在我国的种植和食用历史非常久。因此，生姜食品生产企业在进一步开辟市场时，有着良好的消费基础。与此同时，企业也要通过萃取设备来提取生姜的风味物质，生产符合年轻消费者口味的新型食品，提高产品附加值，延长生姜产业链。设备制造商也要不断的研究和开发新的萃取工艺，加速技术成果产业化，为生姜食品带来更高的品质。
科技助力造纸废水变废为宝
造纸工业是制造各种纸张和纸板的工业部门，是一个与国民经济发展和社会文明建设息息相关的重要产业。然而制浆造纸工艺过程中产生的废水，包括制浆蒸煮废液、洗涤废水、漂白废水与纸机白水等，其成分复杂，可生化性差，属于较难处理的工业废水，是我国主要的工业污染源之一。 前段时间，一大型造纸厂在西北地区随意排放造纸废水，导致当地大片土地被污染，不仅给当地环境造成无法挽回的伤害，也给后续的治污工作带来了不小的挑战。除了污染土壤，造纸废水对水体的污染也不容乐观。由于造纸废水含有大量的木质素、半纤维素、糖类和其他溶出物(残碱、无机盐、挥发酸、氨氮等)，因此，未加处理的废水直接排入受纳水体，除消耗溶解氧、影响到水生生物的生存外，还会使生物的生理生化，群落结果以及体内组织发生变化，且易受各种有害微生物的侵袭，使水生生物的生物数量、质量下降。 造纸废水对环境危害如此之大，我国有关部门也出台了有关政策对其进行管理，如2017年环境保护部组织制定了《造纸工业污染防治技术政策》，该项政策对于完善环境技术管理体系，指导污染防治，保障人体健康和生态安全，引导造纸行业绿色循环低碳发展意义深远。 当前，我国针对造纸废水的处理工作主要采用治理和回收利用双管齐下的方式展开。在治理方面，国内的造纸厂常用预处理方法进行，预处理工艺主要由格栅、筛网、纤维回收系统、调节水量及水质等工艺组成，可根据不同的造纸工业废水水质采取不同的预处理手段，去除一部分污染物，净化废水水质，提升整个废水处理系统的处理效果。 此外，由于造纸废水的SS、COD浓度较高，通常情况下，当废水中SS被去除时，绝大部分非溶解性COD同时被去除，因此，造纸废水处理要解决的主要问题是去除SS和COD。针对这两种化学物质，主要采用气浮或沉淀法、物化与生化处理相结合、污泥处置与综合利用等方法进行处理。 在回收利用方面，因为造纸废水由黑液、打浆机废水和造纸机废水这三种废水组成，因此对其进行回收利用主要是针对这三种废水展开。关于黑液的回收利用，一般采用传统碱回收法(燃烧法)、湿式氧化法、湿式氧化法、SCA-比列若得法以及黑液的综合利用办法；打浆机废水的回收利用主要处理方法包括混凝沉淀法、气浮法、活性污泥法、稳定塘法、生物滤池法及A/O法等；造纸机废水部分可用来稀释纸浆(如案锟排出的白水)，部分送至打浆工程使用(吸水箱和伏锟所压出的废水)，打浆工程用不了的废水，应送到回收装置进行饲料回收。 上述处理方法一定程度上缓解了造纸废水带来的环境污染问题，但是这些处理方法成本较高，工艺过程复杂，对于造纸企业来说负担较重。为解决这些问题，科学家们一直在寻求更好的方法来处理造纸废水。近日，山东农业大学杨越超教授课题组发现了造纸工艺废液中含有类黄腐酸有机成分，并揭示了类黄腐酸化学结构及分子量与水稻促生长、抗逆作用的关系。相关成果发表在《环境科学与技术》上。 越超教授课题组采用超过滤法，将造纸黑液中的复杂有机质按照分子量大小进行了分级，并通过高分辨率傅里叶变换离子回旋共振质谱，从分子水平上对造纸黑液中类黄腐酸的化学成分进行了研究。此外，该课题组还以盐胁迫下水稻幼苗的生长状况为响应指标，发现与天然黄腐酸相比，造纸黑液中类黄腐酸具有较少的芳香结构。 在研究过程中，他们还发现了低分子量类黄腐酸能够助力盐胁迫条件下水稻幼苗生长，而高分子量类黄腐酸则产生抑制作用，并认为类黄腐酸对水稻的促生抗逆作用与化学结构的关系大于与分子量的关系。这项研究发现对于作物耐盐方面的研究以及造纸企业的转型升级具有重要意义。 综上，不管是废水治理工艺、回收利用工艺还是在废水中发现可利用的物质，本质上都是我们在借助于科技的进步来努力寻求废水的价值，并将其变废为宝，既保护了环境也方便了我们人类自身。相信，随着科学技术发展的日新月异，造纸废水的利用率会有进一步地提升。
无人船能够在水环境监测领域“混出名堂”吗？
无人机和无人驾驶汽车，想必大家耳熟能详，二者在科技界可谓如日中天，风头正盛。相比之下，无人船就“低调”多了，知名度自然也没法比。今天咱们就说说“无人船”在环境监测中的应用，准确说是在水质监测中的应用。 无人船，就是无人驾驶的船？这样说也不能说是错误，不过总显得不太严谨。严格意义上的无人船是什么？先看看中国船级社(CSS)对“智能船舶系统”的定义: 智能船舶系统指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理分析技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶。 实际上无人船本身就是一种智能船舶系统。再简化一些来说，无人船就是通过远程遥控或自主航行以实现正常航行的无人驾驶的船的简称。 日前在杭州召开的2019首届中国水环境发展论坛上，大连海事大学无人船研究院王国峰院长介绍，目前国外很多国家，如美国、葡萄牙、韩国等，已经利用无人船作为载体，配置水质监测任务载荷，实现基于无人船的水环境监测。国内一些学校与企业在基于无人船的水环境监测研究方面也进行了研究探索工作。 比如中国西北工业大学的学生设计“ORCA船”小型水面环保船，设想通过无人船来清理水面、减少污染，以解决这一城市污染问题。 再比如云州公司开发的云州无人船，作为可搭载多样仪器设备的无人智能平台，已经成功应用于我国水环境日常采样监测、污染源追踪、排污安管、环境应急灯环保工作。 基于无人船的水质监测，具备采样快、可迅速处理应急事件、可在多样性水域环境下进行取点采样、数据实时传输反馈等特点，大大提升监测效率，降低工作强度、风险系数以及投入成本。尽管目前无人船用于水质监测还处于探索阶段，存在诸多不完善的地方，但这是大势所趋。 王国峰院长指出，水质监测对无人船也有一定的要求，比如船体尺寸应较小、重量轻，具有抗撞击抗风浪能力，便于运输与吊装；具备较高的寻迹精度和定位精度；具备航行环境智能感知能力、遥控、自主航行能力和避碰能力；具有较强的即时通信能力以及需要岸基支援系统等。 当然也需要正视当前无人船用于水质监测存在的问题，主要体现在船行环境感知技术、避碰决策、通信受限、自主能力以及定位精度等方面。 不管怎样，以无人船为移动载体，通过全天候、全覆盖、高频次、实施的采集水质、流速流量、水深、污染源分布等数据，实现从点源到面源的数据监测，数据量得到若干倍提升，有效弥补了现有监测手段“覆盖面不全，建设成本巨大”等更不足之处。 伴随时代与技术的发展，传统的监测方式已经开始慢慢被新型技术取代，而且这种技术的更新换代是必然的，必将更加有利于对环境的监测和保护。
