半透膜在環境中的應用
1. 微生物在環境工程中的應用有哪些
環境微生物學在環境工程專業中有哪些應用
可以通過了解微生物的某些特性來處理環境問專題。很多微生物對環屬境還有指示作用。比如很多微生物如線蟲，可以表明水體的污染程度。更重要的是，用微生物的方法處理環境問題可以既節約資源又不會造成進一步的污染。
在污水處理的過頂跡侈克儂久疇勛川魔程中活性污泥池就是利用微生物來處理污水的。
相信隨著科學技術的發展還有對微生物知識豐富，一定會有更多的環境問題可以通過微生物的方法來解決。
污水的治理都靠它了，在污水治理中有生物法，生物法用的偶是環境微生物的知識。
2. 在環境地質調查中的應用
一、在農業和土壤治理中的應用
1.農業活動對地下水的污染
目前對農葯造成地下水污染的問題，已使人們產生越來越多的憂慮。有人認為，農葯的污染將成為當今主要的污染問題之一，對環境污染的農葯有除莠劑類、殺蟲劑類及殺真菌劑類等。此外，地下水還容易遭受在農業生產中的糞堆、農場污水、廢物、消毒水和青儲飼料液劑等污染源的危害。被國際水管理機構禁止使用的農葯數目在不斷增加，如：DDV被禁用，艾氏劑、狄氏劑和氯丹被停用，碘苯腈和溴苯腈被限用。農葯和硝酸鹽等對地下水的水質構成嚴重威脅，它比地表排污的污染更難消除。
2.海水對地下水的污染及治理
當地下淡水水位下降時，海水將浸入，使地下鹹水增多，淡水減少。我國東南沿海地區普遍存在這種現象，鹹水浸入可使農業產品的數量減少和質量降低，還會危害現有的淡水動、植物的生存，在鹹水濃度高時，能引起人類生理效應，產生高血壓症狀。
我國沿海由於地下水過量開發，導致海水入侵已是普遍現象。渤海周邊有大面積鹹水區。中科院在山東萊州為萊州市海水入侵治理開展了地面電測深工作。圖5-2-1為視電阻率等值斷面圖，圖中顯示出海水入侵通道（低阻）和淡水古河道（高阻）。測量結果編制出電阻率圖和曲線類型分布圖，劃分出海水嚴重入侵區（ρs=2～17Ω·m），輕度入侵區（ρs=17～30Ω·m）和未入侵區（ρs=30～100Ω·m）。曲線類型QQ和KQ型為嚴重入侵區，H型為輕度入侵區，K型和A型為未入侵區。根據電測深劃分的入侵程度見表5-2-1。表5-2-1中Ⅲ區是易於治理區，Ⅰ區是難治理區，某些地方已開發鹵水資源。由於萊州市地下水嚴重過量開發導致近海王河和朱橋河地區產生兩個大型地下水漏斗，漏斗中心水位分別為-15 m和-10 m。近年入侵面積已擴大到435 km2，報廢機井6000多眼，使50萬畝耕地失去灌溉地下水，5萬畝耕地發生次生鹽鹼化。從而提出攔水補滲的治理海水入侵工程措施。
圖5-2-1 視電阻率等值斷面圖
表5-2-1 海水入侵程度與電阻率的關系
3.土壤鹽鹼化和旱災治理調查
農田的開墾和灌溉使地下水面上升，導致鹽鹼化。土壤含鹽度可根據電導率劃分，可採用航空或地面電法，而潛水面深度一般用地震折射法確定。表5-2-2列出澳大利亞的土壤含鹽度分級及其與作物耐鹽力、根部土壤電導率之間的關系。
表5-2-2 澳大利亞的土壤含鹽度分級及其與作物耐鹽力、根部土壤電導率之間的關系
近年的特大旱災給印度安德拉邦帶來很大困難。為治理旱災擬採取水土保持和回灌措施，這就要求了解土壤厚度，風化殼厚度和基岩起伏。為此在該邦典型缺雨區系統開展了電阻率測深。根據電測深的結果繪制了土壤厚度和基岩深度等值線圖。為了解風化層厚度變化和充水裂隙的有無又作出地電斷面。在劃分出的土壤薄的地區採取水土保持措施，而將風化層厚、基底深的地區作為人工回灌的地點。
4.土壤治理中的應用
對於土壤污染，首先要控制和消除污染源。因為，土壤具有一定的凈化能力；因此要控制污染物的遷移轉化，使之不能進入食物鏈。
（1）控制和消除土壤污染源
1）控制和消除工業「三廢」排放。推廣閉路循環、無毒工藝，減少或消除污染物。對工業「三廢」進行回收處理、凈化處理和減小排放的數量和濃度，使之符合標准。
2）加強土壤污灌區的監測和管理。了解污染物質的成分、含量及動態，控制污水灌溉數量，避免濫用污水灌溉引起土壤污染。
3）控制化學農葯的使用。禁用或限用劇毒、高殘留性農葯，研製高效、低毒、低殘留農葯，發展生物性農葯。合理施用農葯，制定安全間隔期，制定農葯的容許殘留量。
4）合理施用化肥。為了增產，合理施用化肥是必要的。但施用過量，會引起農作物減產和質量降低，還會造成農作物中硝酸鹽含量過高，而影響人和家畜的健康，也會影響重金屬元素含量的增加，造成土壤污染。
（2）增加土壤容量和提高土壤凈化能力
增加土壤有機質含量、砂摻粘和改良砂性土壤，可以增加和改善土壤膠體的種類和數量，增加土壤對有毒物質的吸附能力和吸附量，從而減少污染物在土壤中的活性。發現、分離和培養新的微生物品種，以增強生物降解作用，也是提高土壤凈化能力的極為重要的一環。
（3）物探方法在土壤污染源調查中的應用
工業生產中排放的廢渣、廢水以及礦石燃料燃燒排放的廢氣中含有鐵磁性物質。因此，測定材料、底泥土壤的磁化率（к）與剩磁M，可追蹤湖泊、海洋、土壤污染的來源，而土壤的M與污染物質中的鐵呈正相關關系，可從M值估測湖泊、海洋、土壤中的鐵含量，判斷土壤、水體、湖泊及淺海沉積物的污染程度。圖5-2-2是希臘雅典鋼鐵廠對淺海淤泥污染的磁測結果，離鋼鐵廠0.3 km處，表層的磁化率值是1～3 km處的十倍。郭友釗在河北廊坊某工廠附近的表土磁性測定，得到類似的結果。在京津鐵路兩側，也監測到由生活垃圾污染引起的土壤磁性的升高。
圖5-2-2 希臘雅典鋼鐵廠周圍海洋沉積物剩磁測量結果
二、在環境污染評價和監測中的應用
1.地下水的污染評價和監測
被無機鹽污染的水，由於離子濃度增加，往往使電阻率降低。由於污染水與未污染水電阻率差異明顯，如果埋藏不深，又有一定體積，可以通過電法探測出來。例如美國威斯康星州的索克維爾煤灰堆積場，為了解煤灰對地下水的污染，共打了33口觀測井，同時在井旁作電測探，測線垂直地下水流向。電測深與采水樣同時進行，每月一次，根據電測深作出的水質污染范圍斷面圖，要比只有少數監測井得出的結果要詳細得多。
加拿大滑鐵盧大學研究了用於服裝乾洗和金屬清洗的乙烯（C2Cl4）的污染情況。每排出1L乙烯可污染1000×104升水。在實驗場周圍將鋼板打入地下，隔斷場地內外的水力聯系，通過淺孔向場內注入乙烯，在周圍的監測孔內進行中子、密度和感應測井，還定期測地面和井中電阻率，並開展探地雷達剖面測量。結果發現，由於乙烯中的氯浮獲中子，在中子測井曲線上出現負峰，偏高濃度的乙烯在雷達剖面上表現為明顯的反射，根據電阻率異常還可以看出乙烯隨時間的移動。
石油污染是一種最為常見的有機污染。在南澳的一個地下漏油地點，開始採用EM31電磁儀和地質雷達探測漏油位置均無效，後來做了電磁波剖面法才圈出污染范圍並被鑽探和槽探證實。工作中垂直發射線圈和水平接收線圈保持零耦合狀態，以等線圈距沿測線移動，在污染范圍內出現明顯的磁場垂直分量低值異常。
2.大氣污染評價和監測
俄羅斯科學家研究表明，電位梯度是大氣污染程度的標志。由於業交通等引起的近地表大氣組分的變化，如化學組分變化、塵埃的增加、固態和液態煙霧等對電荷的分解和運移有很大影響，使大氣電導率降低，導致電位梯度平均值的增大，結果電場強度E的垂直分量加大。
大氣中二氧化硫含量的偏高導致酸雨的形成，而二氧化硫主要來自燃煤。利用X熒光測量可以現場分析煤中的硫含量。測量以55Fe為X射線源，氣體正比閃爍數管作為探測器，硫譜線能量解析度為11.8%，檢出限可達0.15%。
3.天然核輻射的評價和治理
據美國統計，人所受的核輻射劑量的82%來自天然源，而55%則來自於氡。放射性氣體氡容易附著在塵粒上，被人體吸入可導致肺癌。氡氣災害分布廣泛，若在全國范圍內普遍開展則費時費力，難以做到。我們知道氡是鐳的衰變產物，而鐳又是鈾衰變形成的，因此劃分出鈾含量偏高的地區（平均含量2.5～10倍）是重要的，如花崗岩、片麻岩、流紋岩、英安岩、碳質頁岩等分布區。因此天然核輻射環境污染的評價和治理可分為廣域的、小區的和室內的三個階段進行。
（1）廣域的輻射環境監測
由國家統一組織進行，目的是了解整個國家輻射環境的總體狀況和危害程度。主要利用航空放射性γ能譜測量、放射性地球化學測量、區域地質和遙感資料。航空放射性測量的鈾、釷、鉀含量平面等值線圖和剖面圖實際是反映地面鐳含量變化情況的主要依據。在缺乏航放資料的地區可用地面放射性測量和鈾、鐳、氡等地球化學測量資料。區域地質和遙感資料可提供岩石分布和斷裂帶等區域地質構造背景情況。
例如，區域環境氡評價工作可開展全國性室內氡的抽樣調查，採用統一的測量方法，對探測器進行標定，並統一進行實驗室分析和數據處理，研究和了解氡對人類環境危害的程度。
（2）小區和室內輻射環境的監測的治理
在上述方法確定的高輻射區內，採用伽馬輻射儀，活性炭探測器，阿爾法徑跡探測器和高靈敏度測氡儀等對人類生活空間（特別是室內氡）和水源進行監測，以確定輻射污染源。據資料統計，約有8%～25%的肺癌死亡原因與吸入空氣中的氡輻射有關，認為評價住宅所在地潛在氡濃度的最好標志是土壤氡和土壤滲透率二者配合。
輻射環境污染的治理應針對不同污染源採用相應的方法。因工廠的廢渣、廢石引起的輻射環境污染，採用清理現場，並選擇地質構造環境穩定的地區挖坑深埋。對於室內氡污染，若其來源於土壤和岩石（占進入室內氡總量的90%，如美國有12%的房屋超過4pci/L的限值）則需改善房屋板密封性能，一般無縫隙的水泥地板可以屏蔽掉大部分來自地下方的氡，在土壤氡濃度特高區，還可採用一些特殊措施，如在房基下方的表層土壤中混入25%的活性炭，形成吸附層可以降低氡氣逸出率50%以上。
來自燃氣、煤和水等的氡主要污染廚房、廁所和浴室，應加強室內通風。對於建築材料的污染應在牆面上敷設屏蔽層或更換污染嚴重的建築材料。飲用水源的污染，應停止使用並進行填埋。
（3）天然電磁輻射研究
研究表明，對人體健康有害的磁暴、電暴和氡暴可能是三位一體的。在近地表大氣中氡的濃度有時會突然增加，稱為氡暴，它還伴隨有電暴，即大氣中離子濃度的突增，使人出現胸悶、心悸、偏頭痛、失眠、焦慮等症狀。有人認為太陽黑子引起地磁場的突變，而導致岩土的磁致伸縮作用，使其孔隙中的氡被擠入大氣。實驗證明，氡暴和電暴影響人的大腦垂體、腎上腺系統、心血管和神經方面的症狀。
磁暴會使高頻無線電通訊中斷，導致大氣層膨脹，使低空衛星的阻力加大、軌道畸變，引起衛星異常。地磁場變化感應出的電流使輸電系統中的變壓器飽和、甚至燒毀，該電流還會引起金屬管道的腐蝕和干擾電氣鐵路。
（4）人工振動對環境的影響
實驗證明，人對2～10 Hz的振動最為靈敏，對0.5～2 Hz和10～100 Hz的振動次之，對其他頻率的振動不靈敏。人體的不同部位具有不同的響應頻率，當振動波能量超過一定值後，人會感到不適、疲勞和工作效率降低。
人工振動對建築物造成的損失也引起了人們的關注。面對住戶的申訴，已開始對地表振動實行實時全程監測，測定地面振動的強度、頻率和衷減特性。美國有用地面質點運動速度為標准，來衡量建築物損壞程度的標志。
長期振動還會引起土壤和建築物結構的疲勞。俄羅斯研究表明，影響土壤和建築材料性質變化的主要因素不是振幅，而是不同負載長年振動的積累效應。如莫斯科地鐵沿線的地震測量表明，土壤縱波速度已由350～500 m/s降至180～200 m/s，彈性模量也在降低。
（5）人為放射性污染監測
鈾礦及伴生鈾的其他礦產的開采與選礦均會引起嚴重污染。如美國維持羅選礦廠在20世紀50年代選鈾礦170萬噸，後在該地作航空放射性測量，航高46 m，線距76 m，測量結果以照射量率和鐳的當量含量表示。劃定出14個由尾礦、礦石、爐渣等引起的異常區。
放射性物探也是監測核泄漏事故的重要手段。切爾諾貝利核事故發生後前蘇聯及周邊國家作了大規模監測。如瑞典在150 m高度開展了航空能譜測量，在Covle附近發現明顯的高值，隨後調查轉向瑞典南部，以了解是否可允許奶牛吃該地春天新生的牧草。最後整個瑞典用50 km測線距（異常區加密到20 km）的航測覆蓋，發現污染區不斷向瑞典至挪威邊界方向擴大。
粉煤灰是一種量大面廣的污染源。據聯合國原子輻射委員會統計，一個每天燃煤10 t的熱電廠，向大氣釋放的238U的放射性強度達1850 KBq。測量表明，煤經燃燒後鈾進一步富集，而且飛灰比爐渣更為富集。由於飛灰易於吸入人體，因此在熱電廠周圍居民的癌症死亡率比核電站周圍高30倍。
3. 化學中常見的半透膜有哪些
細胞膜、膀胱膜、羊皮紙以及人工制的膠棉薄膜等
半透膜(英語：semipermeable membrane)是一種只給某種分子或離內子擴散進出的薄膜容，對不同粒子的通過具有選擇性的薄膜。例如細胞膜、膀胱膜、羊皮紙以及人工制的膠棉薄膜等。現代半透膜還用於多孔性壁（如無釉陶瓷）並使適當的化合物（如鐵氰化銅）沉澱於其孔隙中製成。半透膜用於滲透溶膠和測定滲透壓強等。生物吸取養分也是通過半透膜進行的。反滲透制純水是用高分子材料經過特殊工藝製成的半透膜，它只允許水分子透過，而不允許溶質通過。用高壓泵使處於半透膜一側的原水壓力超過滲透壓時，原水中的水分子就能夠透過半透膜進入另一側，從而獲得純凈水。而原水中的溶解與非溶解的無機鹽，重金屬離子，有機物，菌體，膠體等物質無法通過半透膜，只能留在濃縮水中被放掉。 反滲透設備廣泛應用於醫葯行業、飲料行業、電子、電力行業等。
4. 如果給有半透膜的溶液加壓，溶劑由濃到稀會透過半透膜嗎
給有半透膜的溶液加壓，溶劑會由濃到稀會透過半透膜。
滲透是指一種溶劑（即水）通過一種半透膜進入一種溶液或是從一種稀溶液向一種比較濃的溶液的自然滲透。但是在濃溶液一邊加上適當的壓力，即可使滲透停止，此時的壓力稱為該溶液的滲透壓。若在濃溶液一邊加上比自然滲透壓更高的壓力，扭轉自然滲透方向，把濃溶液中的溶劑（水）壓到半透膜的另一邊稀溶液中，這是和自然界正常滲透過程相反的，此時就稱為反滲透。 滲透是在所有活細胞中存在的一種自然過程，水可以透過半透膜而懸浮固體、鹽類、大分子物質被截留，這些半透膜的孔徑大概在0.0005微米左右。 滲透過程-在純水溶液和鹽溶液兩種環境之間，水分子有從純水溶液向鹽溶液滲透的傾向。水流通過半透膜從純水溶液向鹽溶液滲透，該過程的作用力是兩種環境的濃度差。反滲透過程-膜滲透過程中，在鹽溶液的方向施加壓力可以使滲透過程反向進行。外加壓力的作用下，水透過半透膜與溶液中的離子分離，當滲透過程進行到一定程度時，滲透壓與外加壓力相等後反滲透過程結束。在實際應用中，在反滲透壓力顯著上升前鹽溶液需要不斷更換。為有效利用切向流理論，半透膜表面的溶液需要不斷更新，因此，商業膜組件設計有一個進水口和兩個出水口，進水口眾作為給水入口，而出水出口分別作為處理後純水和濃縮液的排出口。
5. 什麼是半透膜
透膜是一種只讓某些分子和離子擴散進出的薄膜，半透膜只允許離子和小分子內物質通容過，而生物大分子物質不能自由通過半透膜，原因是半透膜的孔隙的大小比離子和小分子大，但比生物大分子例如蛋白質、澱粉等小，如羊皮紙、玻璃紙等都屬於半透膜。
半透膜透過物質具有選擇性的薄膜，只允透過溶劑或溶劑和小分子溶質而不允許過大分子溶質。
如玻璃紙只允許水透過蔗糖溶液中，而蔗糖分子不能透過；動物的膀胱允許水透過，而不允許酒精分子過；灼熱的鈀或鉑允許氫透過，而氬分子不能透過。
(5)半透膜在環境中的應用擴展閱讀：
半透膜可用多種高分子材料製成，用以分離不同分子量的物質，定滲透壓和氣體分壓等。半透膜主要應於膜分離技術中的反滲透和超濾。
應用反滲透過程時稱為反滲透膜，它是具有水性基團的薄膜，膜不僅具有篩濾作還有對水分子的優先吸附作用。常於反滲透的膜有醋酸纖維素膜、芳香聚胺膜、聚苯並咪唑膜等。
半透膜可以制板狀、管狀和中空纖維狀，也應用於擴滲析。
6. 生物膜（即半透膜）在生活各方面的應用。請詳細說明。（比如農業上，工業上等）
模擬生物膜可以處理污水，淡化海水
研究生物膜可以尋找改善農作物品質的新途徑
通過膜生物工程技術可以診斷、治療疾病，改變細胞的遺傳特性
7. 什麼是半透膜
半透膜是一種根據粒子的直徑大小進行選擇性的通過，只給某種分子或離子擴散進出版的薄膜，而大分子粒子是不權被允許通過的。
半透膜是一種只允許離子和小分子自由通過的膜結構，生物大分子不能自由通過半透膜，其原因是半透膜的孔隙的大小比離子和小分子大但比生物大分子如蛋白質和澱粉小。半透膜在化學中只允許溶液通過，膠體和濁液均不能通過。分散質粒子直徑濁液：大於100nm；膠體：1~100nm；溶液：小於1nm 。
(7)半透膜在環境中的應用擴展閱讀
在日常生活中，常見的半透膜有雞蛋膜、雞的嗉囊、魚鰾、蠶豆種皮、玻璃紙、青蛙皮、動物膀胱、腸衣、蛋白質膠膜，火棉膠膜以及其他一些可從生物體上剝離的薄膜類物質。 活細胞內的生物膜只允許水分子自由通過，它所選擇的離子、小分子物質可以通過，而其他的離子、小分子和大分子不能透過，是嚴格的半透膜。細胞喪失活力後生物膜的選擇透過能力喪失。
8. 水分子進出半透膜與進出細胞膜原理不同嗎
一定是不同的
透膜是一種只讓某些分子和離子擴散進出的薄膜，一般來說，半透膜只允許離子和小分子物質通過，而生物大分子物質不能自由通過半透膜，原因是半透膜的孔隙的大小比離子和小分子大，但比生物大分子例如蛋白質、澱粉等小，如羊皮紙、玻璃紙等都屬於半透膜。
半透膜透過物質具有選擇性的薄膜。一般只允透過溶劑或溶劑和小分子溶質而不允許過大分子溶質。如玻璃紙只允許水透過蔗糖溶液中，而蔗糖分子不能透過；動物的膀胱允許水透過，而不允許酒精分子過；灼熱的鈀或鉑允許氫透過，而氬分子不能透過。半透膜可用多種高分子材料製成，用以分離不同分子量的物質，定滲透壓和氣體分壓等。半透膜主要應於膜分離技術中的反滲透和超濾。應用反滲透過程時稱為反滲透膜，它是具有水性基團的薄膜，膜不僅具有篩濾作還有對水分子的優先吸附作用。常於反滲透的膜有醋酸纖維素膜、芳香聚胺膜、聚苯並咪唑膜等。半透膜可以制板狀、管狀和中空纖維狀，也應用於擴滲析。膜的表皮層微孔孔徑為0.6~0.9nm，臨界孔徑為1.3nm。孔徑較大的半透膜應用於超過濾，稱為超過濾膜，它在0.07~0.7MPa(0.7~7kgf/cm2)壓力下工作，用於分離直徑10nm以內的分子和微粒，其透過性能屬篩分原理。在污水處理中用到的膜過程有電滲析、反滲透和超濾，其所用的均為半透膜。半透膜應用在工業廢水治理，有的已有生產規模，有的還在實驗室研究階段。
細胞膜主要是由磷脂構成的富有彈性的半透性膜，膜厚7～8nm，對於動物細胞來說，其膜外側與外界環境相接觸。其主要功能是選擇性地交換物質，吸收營養物質，排出代謝廢物，分泌與運輸蛋白質。
細胞膜是防止細胞外物質自由進入細胞的屏障，它保證了細胞內環境的相對穩定，使各種生化反應能夠有序運行。但是細胞必須與周圍環境發生信息、物質與能量的交換，才能完成特定的生理功能，因此細胞必須具備一套物質轉運體系，用來獲得所需物質和排出代謝廢物。據估計細胞膜上與物質轉運有關的蛋白占核基因編碼蛋白的15~30%，細胞用在物質轉運方面的能量達細胞總消耗能量的三分之二。
原始生命向細胞進化所獲得的重要形態特徵之一，是生命物質外面出現了一層膜性結構，即「細胞膜」。細胞膜位於細胞表面，厚度通常為7～8nm，由脂類和蛋白質組成。它最重要的特性是半透性，或稱選擇透過性，對進出入細胞的物質有很強的選擇透過性。細胞膜和細胞內膜系統統稱為生物膜（biomembrane），具有相同的基本結構特徵。
9. 半透膜是什麼
半透膜：指一類可以讓小分子物質透過而大分子物質不能通過的薄膜的總稱。小分子和版大分子權的界定依據膜種類的不同而劃分范圍不同。例如，對於雞蛋的膜來說，葡萄糖分子就是大分子物質；而對於透析管來說，葡萄糖是小分子物質；對於腸衣來說，碘以及葡萄糖是小分子物質，而澱粉是大分子物質。在日常生活中，常見的半透膜有雞蛋膜、雞的嗉囊、魚鰾、蠶豆種皮、玻璃紙、青蛙皮、動物膀胱、腸衣、蛋白質膠膜，火棉膠膜以及其他一些可從生物體上剝離的薄膜類物質。
活細胞內的生物膜只允許水分子自由通過，它所選擇的離子、小分子物質可以通過，而其他的離子、小分子和大分子不能透過，是嚴格的半透膜。細胞喪失活力後生物膜的選擇透過能力喪失。