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浙江农林大学--耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验软件

2021-08-25
【摘要】:
北京欧倍尔耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验软件以方案设计-钝化修复-修复评估为主线

20世纪初发现镉以来,镉的产量逐年增加。镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。镉是炼锌业的副产品,主要用在电池、染料或塑胶稳定剂,它比其它重金属更容易被农作物所吸附。相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境,造成污染。污染源主要是铅锌矿,以及有色金属冶炼、电镀和用镉化合物作原料或触媒的工厂。

炼铝厂附近及其下风向地区土壤中含镉浓度很高,造成土地荒废。含镉废渣堆积,使镉的化合物进入土壤和水体。磷肥的大量施用,导致土壤、作物和食品中来自磷肥和某些农药的镉增加,造成了严重的土壤污染。

镉在土壤中的大量堆积不仅破坏了生态环境,还会在农作物生长的过程中进入生物体内。当人摄入被污染的粮食以后,镉就会在体内堆积。镉会对呼吸道产生刺激,长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈,镉化合物不易被肠道吸收,但可经呼吸被体内吸收,积存于肝或肾脏造成危害,尤以对肾脏损害最为明显,还可导致骨质疏松和软化。因此,要想实现可持续发展,保护生态环境和人的身体健康,对于被污染土壤的修复修复很有必要。

北京欧倍尔耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验软件以方案设计-钝化修复-修复评估为主线,在方案设计实验模块中,自由选择污染土壤类型,根据系统随机生成的污染土壤样本,自主选择钝化材料、设置钝化材料添加比例、计算修复面积和添加量,形成钝化修复方案;钝化修复实验模块中,通过3D技术还原污染耕地土壤场景,交互式体验钝化剂施用、翻耕、播种、田间管理等钝化修复实施过程;修复评估实验模块中,在实验室3D场景中,监测分析土壤和农产品镉含量,根据测定结果评估计算自主实验方案的钝化修复效果。

二、软件特色

(1)虚拟现实技术

按照“紧跟学科发展,立足社会需求,夯实实践技能,提高创新能力”的虚拟仿真实验教学理念,借助 3D 建模和 flash 动画技术,针对我国土壤污染治理的重点目标——“耕地”和“镉元素”,聚焦常用的钝化修复技术,开发了耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验教学项目。本实验项目仿照土壤污染修复项目的形式,设置了方案设计、钝化修复和修复评估三大实验模块,在方案设计模块中,自由选择污染土壤类型,随机生成污染土壤样本,自主设计钝化修复方案;在钝化修复模块中,交互式体验土壤镉污染钝化修复实施过程、了解钝化反应机理;修复评估模块中,监测和评估自主实验方案产生的修复效果。本实验项目全过程系统性培养学生土壤镉钝化修复的理论知识和实践技能,弥 补土壤污染修复实践教学的短板,为培养土壤修复领域的专业人才提供技术支撑。

(2)自主学习内容丰富

知识点讲解,包含基础知识介绍、软件工艺讲解、操作过程中的注意事项,以3D仿真模拟耕地污染的产生原因及治理方式,并配有视频、图片、动画进行问题及原理展示。在计算机上运用虚拟现实技术对生产过程进行模拟操作。

(3)实训考核功能

教师站是基于局域网的网络通信与控制软件,可以方便地对学员机的项目进行统一启动和控制,实时显示得分,获取成绩,对成绩进行统计等。主要有仿真项目考试、班级管理、成绩管理、理论题考试等功能。

北京欧倍尔耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验软件采用虚拟仿真技术, 针对我国土壤污染最为明显的“耕地”和“镉元素”,聚焦常用的“钝化修复技术”,通过方案设计、钝化修复和修复评估三大实验模块,开发了“耕地土壤镉污染钝化修复虚拟仿真实验教学项目”,提高学生土壤污染修复的理论知识和综合实践能力,培养学生的自主学习能力、思维能力和创新能力,为高校土壤修复专业人才的培养奠定坚实基础,为环境保护工作者的能力提升提供有力支撑。

 
 

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