李 貴,龍炳清,林 春,何 丹
(1.四川師范大學化學與材料科學學院,成都 610068;2.長安大學環(huán)境科學與工程學院,西安 710064)
21世紀,人類社會在科學技術上取得了長足的進步,創(chuàng)造了前所未有的燦爛文明。然而,新世紀伊始,人類面臨:空氣質量下降、飲用水源遭到破壞、自然資源利用不合理、生態(tài)環(huán)境惡化、人類生存環(huán)境綜合質量受到危害等一系列綜合環(huán)境問題。隨著社會的不斷發(fā)展,環(huán)境工藝日益完善,部分環(huán)境問題在一定程度上得到了適度的緩解。長期的研究表明:在保護環(huán)境的過程中,環(huán)境工藝技術作為解決環(huán)境問題的直接手段固然重要,然而環(huán)保事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展更離不開對方法論的研究。古語有云:“授人以魚不如授人以漁”,說的是傳授給人既有知識,不如傳授給人學習知識的方法。今天這里的“魚”即環(huán)境工藝技術,而“漁”系本文討論的重點即環(huán)境工藝的一種一般方法——假物法。
假即利用;物就是指外物、環(huán)境等。《列子·黃帝》中對物的表述為:“凡有貌象聲色者,皆物也”,即研究對象之外的所有物質的總稱。本文的假物法是指在環(huán)境工藝中對物的巧妙利用,治理環(huán)境污染,維持生態(tài)平衡,從而實現人類可持續(xù)發(fā)展的一種一般方法論。它是人類在長期與自然作斗爭的過程中不斷總結、思考、歸納出來的成果。荀子在《勸學》中對假物法作了精妙的表述[1]:“吾嘗終日而思矣,不如須臾之所學也;吾嘗跂而望矣,不如登高之博見也。登高而招,臂非加長也,而見者遠;順風而呼,聲非加疾也,而聞者彰。假輿馬者,非利足也,而致千里;假舟楫者,非能水也,而絕江河。君子生非異也,善假于物也”,亦是講人較常物所不同之處在于人善于“假”事物以成其事。
假物法作為一種具有哲學范疇的一般方法,在環(huán)境工藝研究開發(fā)中系統(tǒng)的運用一切可以利用的外部力量,包括有生命的植物、動物、微生物以及沒有生命的地理地形等自然界中存在的事物,解決污染問題,維持和改善生態(tài)平衡,保護人類賴以生存的環(huán)境。
舉凡大氣污染控制、水污染控制、固廢污染控制、噪聲污染控制等方面均廣泛應用了假物法。
以煙氣脫硫等環(huán)境工藝為例,說明研究大氣污染控制工藝過程中利用假物理念,設計開發(fā)的環(huán)境污染控制工藝技術成果豐碩。
煙氣脫硫[2]泛指從煙道氣或其他外排工業(yè)廢氣中除去硫氧化物的技術。以活性炭脫硫技術為例,就是利用活性炭的炭表面能吸附捕集二氧化硫,然后二氧化硫在一定條件下被氧化成三氧化硫,當有水蒸氣存在時就形成硫酸。整個工藝過程就是利用活性炭的這個吸附反應連續(xù)地除去二氧化硫,通過回收硫酸來恢復活性炭的活性,最后實現脫硫?;钚蕴棵摿蚣夹g是利用活性炭的本質屬性,為污染物二氧化硫發(fā)生化學反應提供場所,促進反應的進行,達到煙氣脫硫的目的,是詮釋假物法的典型范例。脫硫劑除了活性炭以外,還有石灰石/石灰法的碳酸鈣/氧化鈣、氧化鎂法的氧化鎂、海水法的海水等等,可謂處處有可“假”之物。
此外,對于大氣顆粒物污染,則可以概括為以下幾種控制技術:機械力除塵、過濾除塵、靜電除塵和濕式除塵等,其中前3種可統(tǒng)稱為干式除塵[3]。機械力除塵是借助質量力的作用實現除塵的方法,主要原理就是假 (利用)包括重力、慣性力和離心力在內的質量力;過濾除塵指使氣流通過特殊的多孔濾料,將氣流中顆粒污染物截留下來,使氣體得到凈化的過程,其關鍵在于對濾料的選擇;靜電除塵即利用高壓電場產生的靜電力的作用從氣流中分離懸浮粒子 (塵?;蛞旱?的一種方法,整個過程是假靜電力以除塵;濕式除塵則是利用液體洗滌含塵氣流,使塵粒與液膜、液滴或氣泡碰撞而被吸附,然后隨液體排出,從而使氣體得到凈化。
目前,加快水污染控制工程建設,實現社會經濟環(huán)境的和諧發(fā)展已迫在眉睫。作為水處理技術之一的厭氧生物技術,因其高率效、能耗低、操作簡單等優(yōu)點而廣泛應用。
厭氧生物濾池[4]即厭氧微生物部分附著生長在濾料上,形成厭氧生物膜,其余部分在濾料空隙間懸浮生長。污水在流動過程中保持與生長有厭氧細菌的填料相接觸,從而發(fā)生生物化學反應,水中的有機物通過擴散作用到達生物膜表面,并被生物膜中的微生物降解轉化為沼氣等,凈化后的水通過排水設備排出,所產生的沼氣可被收集利用[5]。厭氧生物濾池利用微生物新陳代謝過程中產生的各種酶以及微生物本身的生長活動對有機污染物進行降解;利用濾料的物理屬性為微生物的活動提供支撐,創(chuàng)造條件,加之填料本身對污染物的吸附、吸收,共同促進水質凈化[6]。
厭氧生物濾池之所以稱為高效反應器,主要在于它采用了生物固定化技術,利用大量的微生物及其高效的代謝能力,對污水進行凈化處理。整個過程可以簡單的概括為對微生物假以利用,由于微生物具有比表面大、代謝速率快等特點,廣泛地被應用于各種污水的處理,例如四川等地應用厭氧生物濾池處理農村生活污水,并且取得了較好的效果。此外,污水收集過程中管網的設計施工盡量保證污水源頭較高,貯水池位置則偏低,以便于更好地利用重力作用自然匯流進入處理工藝反應器,可見假物法在環(huán)境工藝中的應用方式很多。假物法在該工藝過程中假微生物、重力、濾料等多種物質對原水進行凈化處理即多物同假,體現了假物法在環(huán)境工藝中的多重應用。
《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》中明確規(guī)定:固體廢棄物污染防治的資源化、減量化、無害化的“三化”原則。堆肥作為固體廢棄物主要的處置方法之一,主要是將要堆腐的有機物料與填充料按一定的比例混合,利用合適的溫度、水份、通氣條件,使微生物得以繁殖并在其生長過程中降解有機質,從而產生高溫,殺死其中的病原菌及雜草種子,使有機物達到穩(wěn)定化[7,8]。研究重點就是怎樣更好的利用溫度、水份、氧氣等條件以適應微生物的生長繁殖,利用微生物與其適宜的生活環(huán)境,處理處置固體廢棄物,實現垃圾資源化、減量化、無害化[9]。
該工藝實質上是假自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物以及人工培養(yǎng)工程菌的技術,在一定的人工條件下,有控制地促進來源于生物的有機固體廢物生物穩(wěn)定作用,使可被生物降解的有機物轉化為穩(wěn)定的腐殖質[10]。
近年來,各種機械設備等的創(chuàng)造和使用,給人類帶來了繁榮和進步的同時也產生了越來越多而且越來越強的噪聲。為減低噪聲對四周環(huán)境和人類的影響,主要利用降噪材料對噪聲源、噪聲的傳播路徑及接收者3者進行隔離或防護實現降噪,從而減低噪聲對人類健康的危害。其中降噪的主要方式包括減振降噪、吸聲降噪、隔音降噪。
減振降噪指在噪聲污染控制過程中利用具有減振特性的功能材料,在噪聲產生的源頭就開始進行降噪處理,實質就是假減振材料進行降噪,具體包括減少擾動、防止共振、采用隔振等[11]。吸聲降噪就是利用具有較強吸收聲能、減低噪聲性能的吸聲材料,假吸聲材料的多孔性、薄膜作用或共振作用等特性應用于對入射聲能的吸收。假吸聲材料吸收部分噪聲能量減低噪聲分貝,減弱噪聲的危害,體現假物法的應用;隔音降噪即利用如鋼板、鉛板、磚墻等能夠把空氣中傳播的噪聲隔絕、隔斷、分離的特殊材料、構件或結構,減弱透射聲能,阻擋聲音的傳播,達到安靜舒適的效果。此外,還可以利用減少噪聲輻射面積和安裝消聲器等技術方式控制噪聲污染,它們都是假物法在噪聲污染控制方面的具體應用[12]。
綜上所述,包括有生命的微生物、植物以及沒有生命的質量力、特殊功能材料、地緣優(yōu)勢等自然環(huán)境中存在的物質在環(huán)境工藝研究設計過程中得到巧妙的利用,治理環(huán)境污染,保護和改善生態(tài)平衡[13]。因此,實踐表明假物法在大氣污染控制、水污染控制、固體廢棄物處理處置、噪聲污染控制等方面得到了廣泛應用。
假物法是一種重要的學習方法,同時也是環(huán)境工藝方法論科學研究的一般方法,廣泛應用于各行各業(yè),在環(huán)境工藝中的應用尤為突出。人類在認識、適應、改造自然的過程中利用自然,與環(huán)境和諧相處,從認識的角度分析,假物法就是認識——利用——再認識——再利用的過程,由淺入深,由簡到繁的漸進歷程。從哲學角度分析,環(huán)境工藝方法論研究之假物法是環(huán)境工藝內部以及環(huán)境工藝與假物法之間的普遍聯(lián)系。馬克思主義唯物辨證法認為普遍聯(lián)系的本質存在所以事物之間,相互影響、相互制約和相互作用,更是相輔相成的事物,利用外界物質為主體所用,建立在“利益”基礎上的聯(lián)系會更加緊密、持久、和諧。這種聯(lián)系依賴于社會的不斷發(fā)展,擴展假物法的研究領域,實現發(fā)展無止境、認識無止境、利用無止境。中國傳統(tǒng)哲學認為“物無孤立之理”、“萬物皆出于機,皆入于機”,認識陰陽之間的聯(lián)系和變化,解釋天、地、人和萬事萬物的存在、變化和發(fā)展及其和諧統(tǒng)一[14]。
作為環(huán)保工作者,突出致力于環(huán)境保護各個領域研究的重點。日趨惡化的環(huán)境形勢與環(huán)境保護工作的進展形成了鮮明的對比,面對各種復雜的環(huán)境問題與社會現狀,很多工作亟待解決。經過長期研究發(fā)現,環(huán)境保護的學問更在于要學會在逆境中成長,對其他事物的合理利用,以毒攻毒,實現環(huán)境工藝方法論之假物法的深入研究。荀子說:“自知者不怨人,知命者不怨天,怨人者窮,怨天者無志”。因此,當面對工作中遇到的困難和挫折,甚至研究失敗時,要學會冷靜分析,堅強意志。柳宗元在《封建論》中提出“人不能搏噬,而且無羽毛,莫克自奉自衛(wèi)”,正是從這一角度對假物法進行深入研究,他指出在遠古時代人類與萬物并生,然而人類卻不似一般物種那般僅僅依靠自己的本能來生存,而是借假外物以生存。要巧于“借梯上樓”。在污染治理的過程中,博弈的對象千千萬,這當中既有“盟友”,也可能是看客,甚至是始料未及的障礙;合理地規(guī)劃設計,適宜地利用身邊的物解決矛盾。正如荀卿所言:“必將假物以為用者也,夫假物者必爭”。當可用治污手段不多而一籌莫展時,不妨學學孔明先生“草船借箭”之招來化解遇到的困境。這就需要善于審時度勢,權衡利弊,及時改變視角和思路,以敏銳的觸角感知周邊的變化,借助別人和外部的力量實現攻略轉換,在“四兩拔千斤”的謀勢中為保護人類的生存環(huán)境贏得主動,搶占新的高地。
事實證明,世界上沒有垃圾,只有放錯地方的資源,關鍵在于人類利用事物方式的轉變。世間萬物各自具有各種的特點和功能,人類在開發(fā)利用自然的同時,要充分考慮大自然自我修復的功能,利用微生物的強大生命力,借助數學、經濟學、管理學等一系列基本原理,完善環(huán)境工藝技術,保護生態(tài)平衡,保護環(huán)境,保護人類賴以生存的家園。其實,人與自然的和諧,人類文明的發(fā)展,環(huán)保事業(yè)的完善,離不開假物法的運用,“假”甲以乙,發(fā)揮甲的作用,解決乙的困難,充分體現“人盡其才,物盡其能”。面對日益突出環(huán)境問題,引起了人類的反思,再現人與自然的和諧統(tǒng)一已經成為當今的熱點話題。在我國古代的文獻《管子》有曰:“地者,萬物之本原,諸生之根苑也”、“無土而欲富者憂”、“田備然后民可足也”。當人們掌握認識了事物的內在價值屬性,并且利用它們的固有價值創(chuàng)造新的環(huán)境工藝技術滿足人與自然和諧統(tǒng)一發(fā)展需要,這時事物的固有功能就會為工藝所用,從而實現假物為用。外界事物是不斷變化的,人類在不斷的創(chuàng)造與發(fā)現,同時也依賴人類的科學技術探究,深挖利用的空間,謀求環(huán)境工藝更好的服務社會。假物為用伴隨環(huán)境工藝的發(fā)展,是一個漫長的過程,如同大自然的奧秘是使得科學技術無法窮盡一樣,因地制宜,與時俱進。兼具古老與時代的傳統(tǒng),推陳出新的假物法,具有豐富的哲學內涵。
“他山之石,可以攻玉”是對假物法最完美的詮釋,無論是過去、現在、還是遙遠的未來,利用所有可用之物去解決事物之間的矛盾的假物法,實用價值很高,具有能夠達到降低成本,簡化操作流程,提高工藝效果,能真正實現經濟效益、環(huán)境效益、社會效益的有機結合。深入理解“假物法”的一般環(huán)境工藝方法,指導并應用于實踐對環(huán)境工藝的研究有著重要的意義。
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