大气污染控制技术概述（精选8篇）
陈礼全
2013级
一、雾霾的定义和成分。1.什么是雾。
雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，多出现于秋冬季节（这也是2013年1月份全国大面积雾霾天气的原因之一），是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化，如果目标物的水平能见度降低到1000米以内，就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结（或凝华）物的天气现象称为雾（Fog）；而将目标物的水平能见度在1000－10000米的这种现象称为轻雾或霭（Mist）。形成雾时大气湿度应该是饱和的(如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和)。由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波长关系不大，因而雾看起来呈乳白色或青白色和灰色。
2.什么是霾。
霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的。它也能使大气浑浊，视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于10000米时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾(Haze)或灰霾（Dust-haze），香港天文台称烟霞(Haze)。雾霾，雾和霾的统称。雾和霾的区别十分大。霾的意思是灰霾（烟霞）空气中的灰尘、硫酸、硝酸等非水成物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。当水汽凝结加剧、空气湿度增大时，霾就会转化为雾。霾与雾的区别在于发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度是饱和的(如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和）。
3.雾霾的成分。
二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项是雾霾主要组成，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物是加重雾霾天气污染的罪魁祸首，它们与雾气结合在一起，让天空瞬间变得阴沉灰暗。颗粒物的英文缩写为PM，北京监测的是细颗粒物（PM2.5），也就是直径小于等于2.5微米的污染物颗粒。这种颗粒本身既是一种污染物，又是重金属、多环芳烃等有毒物质的载体。
二、雾霾的形成原因及分析。
城市有毒颗粒物来源：首先是汽车尾气。使用柴油的车子是排放细颗粒物的“重犯”。使用汽油的小型车虽然排放的是气态污染物，比如氮氧化物等，但碰上雾天，也很容易转化为二次颗粒污染物，加重雾霾。
国家气候中心气候系统监测室高级工程师孙冷指出，雾霾的形成主要是空气中悬浮的大量微粒和气象条件共同作用的结果，其成因有三：
1.在水平方向静风现象增多。城市里大楼越建越高，阻挡和摩擦作用使风流经城区时明显减弱。静风现象增多，不利于大气中悬浮微粒的扩散稀释，容易在城区和近郊区周边积累；
2.垂直方向上出现逆温。逆温层好比一个锅盖覆盖在城市上空，这种高空的气温比低空气温更高的逆温现象，使得大气层低空的空气垂直运动受到限制，空气中悬浮微粒难以向高空飘散而被阻滞在低空和近地面。
3.空气中悬浮颗粒物的增加。随着城市人口的增长和工业发展、机动车辆猛增，导致污染物排放和悬浮物大量增加，直接导致了能见度降低。
实际上，家庭装修中也会产生粉尘“雾霾”，室内粉尘弥漫，不仅有害于工人与用户健康，增添清洁负担，粉尘严重时，还给装修工程带来更多的隐患！
机动车的尾气是雾霾颗粒组成的最主要的成分，最新的数据显示，北京雾霾颗粒中机动车尾气占22.2%，燃煤占16.7%，扬尘占16.3%，工业占15.7%。但随着汽车技术进步以及油品质量的上升，环境管理者发现机动车尾气对雾霾天气形成并不起决定性作用，但作为一些汽车拥有量较大的城市，管理者依旧需要控制机动车排放标准，避免雾霾天气的形成。从中国气象局2013年2月新闻发布会上获悉，入冬以来，中东部大部地区雾霾频发，雾霾日数普遍在5天以上。气象专家表示，造成雾霾天气偏多、偏重的原因主要有以下三方面：
一是1月影响我国的冷空气活动较常年偏弱，风速小，中东部大部地区稳定类大气条件出现频率明显偏多，尤其是华北地区高达64.5%，为近10年最高，易造成污染物在近地面层积聚，从而导致雾霾天气多发；
二是我国冬季气溶胶背景浓度高，有利于催生雾霾形成；
三是雾霾天气会使近地层大气更加稳定，会加剧雾霾发展、加重大气污染。雾霾天气形成既受气象条件的影响，也与大气污染物排放增加有关，建议进一步加大大气环境治理和保护力度，特别是要加强多部门会商联动，完善静稳天气条件下大气污染物应急减排方案，以防范和控制重污染天气的出现。
三、雾霾的治理对策。
“减少污染源，削减大气污染物是解决雾霾的根本之道。”中国科学院大气物理研究所研究员王庚辰说。北京市经济信息化委副主任李洪说，据《关于北京市空气重污染日应急方案》，在重点排减企业中，北京共有58家企业实现了停产，完全切断了污染源；41家企业通过降低生产负荷，减少污染供需，实现30%以上的污染减排；强联水泥、平谷水泥二厂等均实现全部停产，水泥行业也实现了30%以上的减排任务。
为了最大限度降低市区汽车车轮和路面尘埃的接触频率和面积，应将花圃和路肩做得比汽车通行的路面低，这样雨浆水和污染洒水就会从马路中间流向花圃下的土壤。然而遗憾的是，我们在350座城市很少观察到这种防范颗粒型扬尘污染的设计。
同样，为了最大限度隔绝城外车辆和施工车辆带来扬尘，可以在城外带尘车辆（运煤车和其他长途车等）入城时在城市关口收费站边设立喷水清洗轮胎、底盘的环节，在城内施工车辆进入马路时设立遮盖和清洗轮胎、底盘的环节，但很多城市往往只有入城后的终端罚款机制而没有入城时的清理预防机制。可见，城市基础设施建设缺乏扬尘构造治理要求，缺乏预防机制的行为才是构成雾霾形成的第一源头，施工工地和经济发展数量及规模仅仅是二阶污染。
我国不少城市环境治污目标仍然偏离颗粒性雾霾治理。多年来，我们在环境治污方面向西方标准看齐，如长期把欧
2、欧
3、欧4甚至欧5标准付诸监管细则，不符合上述排污尾管标准的车辆不能出厂，不达标的烟囱推倒、迁移，但这些管理细则只是对气体性污染有效。对于颗粒性污染大户——黄土平高原地区污染构造形成的任何理解，几乎仍在我们城市管理部门的理解能力之外。
同时，雾霾的出现还在于在深层制度的缺失。长期以来，我国城建基础设施和园林绿化招投标过程都是“手拉手”式的场外交易，招来招去都是那几个关系实体，外部先进的管理和竞争技术以及环境保护、污染治理观念进不到这种半公开式的双边交易过程来。雾霾其实是这种深层制度缺失后长期累积的外观现象。
治理雾霾不能单是环境保护部门的任务，地方政府和中央政府都应该尽快建立符合中国地理现实的防治颗粒型污染通则和落实细则，督促城市管理部门和建设部门按照标准落实，并尽快将上述细则落实到城市建设、园林绿化招投标过程中，开放相关关联要素市场，推动施工单位、部门按照环保理念施工建设。最后，为普通老百姓修好马路牙子的提案、建议也应出现在两会代表、委员的视野当中，带动社会从细微处着手治理雾霾。
参考资料
1．雾霾首次被国家纳入“自然灾情”
．中国长安网． 2．
雾霾天气形成的原因就是车之祸？
．中华汽车网校
． 3．
入冬以来三大原因致雾霾天气频发
．.百度百科.4．
北京或再现雾霾天气减少污染源是根本解决之道
．新华网． 5．
治理雾霾是持久战而不是运动战
．新华网
汽车的排放污染主要产生于发动机燃料燃烧后所排放的废气中,以及供油系燃料蒸发泄露和发动机废气溢出所散发的有害气体。汽油机的主要污染物成分是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)。另外,发动机燃烧后所排出的大量二氧化碳(CO2)所导致的温室效应也不容忽视。
1 汽车排放污染物的主要成分及其危害
1.1 一氧化碳(CO)
CO是发动机中因空气供给不足或其他原因造成的不完全燃烧时所产生的一种无色、无味但有剧烈毒性的气体。由于CO和血液中有输氧能力的血红素蛋白(Hb)的亲和力比氧气和Hb的亲和力大200~300倍,因而CO能很快和Hb结合形成碳氧血红素蛋白(CO-Hb),使血液的输氧能力大大降低,造成心脏、头脑等重要器官严重缺氧。轻者可使中枢神经系统慢性中毒而受损,引起头晕、恶心、头痛等症状;严重时会使心血管工作困难,直至死亡。
1.2 碳氢化合物(HC)
碳氢物(也称烃)包括未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解的产物和部分氧化物。单独的HC只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响,但是当HC和N02(二氧化氮)混合在一起,经强烈阳光照射后产生的高浓度臭氧,会对人的眼睛、呼吸器官及皮肤等产生强烈的刺激。当甲醛、丙稀醛等气体浓度超过1×10-6时,就会对眼、呼吸道和皮肤有强烈刺激作用;浓度超过25×10-6时,会引起头晕、呕心、红白球减少、贫血;超过1000×10-6会急性中毒。
1.3 氮氧化物(NOx)
氮氧化物是燃烧过程形成的多种氮氧化物,如NO、NO2、N2O3、N2O5等,总称为NOx。NO通过呼吸道及肺进入血液,产生与CO相似的严重后果。在内燃机中主要是NO,约95%;其次为NO2,占5%。NO是无色无味气体,只有轻度刺激性,毒性不大,高浓度时会造成中枢神经有轻度障碍,NO可被氧化成NO2。NO2是一种棕红色强刺激性的有毒气体,其含量为0.1×10-6时即可嗅到,1×10-6~4×10-6就感到恶臭。NO2吸入人体后,和血液中血红素蛋白Hb结合,使血液输氧能力下降,它对心脏、肾、肝都会有影响。NO2使植物枯黄,是地面附近大气中形成臭氧的主要因素。
1.4 微粒
微粒(也称颗粒)对人体健康的危害与其大小及组成有关。微粒愈小,悬浮在空中的时间愈长,进入人体肺部后停滞在肺部及支气管中的比例愈大,危害愈大。小于0.1um的微粒能在空中作随机运动,进入肺部附在细胞的组织中,有些还会被血液吸收;0.1~0.5 um的微粒能深入肺部并粘附在肺表面的粘液中,随后会被绒毛所清除;大于5um的微粒常在鼻处受阻,不能深入呼吸道;大于10um的微粒可排除体外。微粒除对人体呼吸系统有危害外,由于其存在孔隙而能粘附在HC、NO2等有毒物质或苯丙芘等置癌物中,因而对人体健康造成更大危害。
2 排放污染物浓度的影响因素
汽车废气中CO、HC和NOx三种有害气体的影响因素比较多,主要为可燃混合气的空燃比、点火提前角、发动机的转速和负荷、燃料以及发动机的内部结构等。
2.1 可燃混合气空燃比的影响
空燃比(A/F)对CO、HC和NOx的影响如图一所示。
理论上燃料完全燃烧时所需要的空燃比为A/7=14.7。汽油机在正常的火焰传播与燃烧时,混合气的空燃比通常为10~18。由于混合气成分的不同,使燃烧速度产生很显著的差异,结果产生不同的排气成分。汽油机空燃比与排气有害成分的关系如图一所示。从图中可以看出,供给浓混合气时,NO减少而CO、HC增多;供给略稀的混合气时(经济混合比附近),CO、HC减少而NO增多;供给稀混合气时,NO、CO减少而HC增多。从发动机负荷分析表明,发动机满负荷时,燃烧不完全,生成的CO量增多;中等负荷时,混合气略稀,燃烧效率最高,CO、HC减少但NOx增多;在怠速和小负荷时,NOx排放量减少而CO和HC显著增多。
2.2 点火提前角的影响
点火提前角对CO的生成量影响不大,但对HC和NOx的影响较大,见图二和图三。
由图二和图三可知,随着点火提前角的增大,HC和NOx生成物都会急剧增加,其原因与燃烧时的速度、压力、温度等有关。当点火提前角增大到一定值后,由于燃烧时间过短,HC和NOx生成量便有所下降。当然,正确调整点火正时是非常必要的,过迟的点火提前角会使发动机动力下降,油耗增大,工作不稳。
2.3 发动机转速和负荷的影响
汽油发动机怠速运转时,由于混合气过浓,混合气燃烧不充分,CO、HC排放量较大。提高怠速运转可使CO、HC排放浓度下降,这是由于进气节流减少,充气量增加,残余气体稀释有所减少,使燃烧得到改善的缘故。随着发动机转速的增加,混合气变薄,燃烧室内气体的紊流增加,改善了混合和燃烧,使排气中的CO、HC含量减少。发动机转速对不同空燃比混合气的NO的生成速度有所影响。当用较浓混合气时,由于散热时间短,燃烧室内温度升高,NO生成的速度有所不同;反之,当用稀混合气时,由于燃烧过程相对于曲轴转角增大,燃烧峰值温度反而下降,NO生成速度较慢。当转速达到最大转速的65%~75%时,废气中的NO达到最大值。
2.4 燃料
汽油成分对NOx排放影响较大,而对CO排放影响较小,对HC的排放总量影响不大。汽油组成的芳烃、稀烃等成分的含量对汽车排放有一定的影响。芳烃虽能提高汽油的辛烷值,但同时会增加发动机的沉积物和CO的排放量。稀烃是生成进气阀胶质沉积物的主要成分,减少汽油中芳烃、稀烃含量可大大降低汽车排放对大气的污染程度。
3 汽油机废气污染物的控制技术
汽油机排放控制的主要技术措施可分为三类:改进发动机燃烧过程以减少有害物质生成的机内净化技术、在排气系统中采用化学或物理方法对已生成的有害物质进行净化的机外处理技术,以及对来自曲轴箱和供油系统的有害物质排放物进行净化的非排气污染控制技术。后两类也统称为机外净化技术。
3.1 机内净化技术
机内净化技术主要有EFI电控汽油喷射系统、推迟点火提前角、EGR废气再循环、燃烧系统优化设计(包括紧凑的燃烧室形状、改善气缸内气流运动、合理提高压缩比、提高进气充量、减小不参与燃烧的间隙容积、提高点火能量)、可变进气系统(包括可变进气系统、可变进气门机构)、可变排量发动机、稀薄燃烧及缸内直喷式汽油机等。
(1)燃烧系统优化
燃烧系统优化技术包括燃烧室形状优化、改善气缸内气流运动、合理提高压缩比等。
(1)燃烧室形状优化
燃烧室形状优化原则是尽可能紧凑,面容比S/V要小,火花塞装在燃烧室中央位置以缩短火焰的传播距离。
(2)改善缸内气流运动
静止或层流混合气的火焰传播速度一般不超过lm/s,而湍流时可高达l00m/s以上。因此,提高气缸内混合气的湍流程度,有助于混合气快速和完全燃烧。
(2)废气再循环控制系统(EGR)
废气再循环技术是一项广泛应用的技术,用来降低NOx的浓度。EGR通过使一部分废气流回进气管来降低最高燃烧温度,抑制NOx的生成。但EGR率过大会使燃烧恶化,燃油消耗率增大,HC排放上升。电子控制废气再循环系统可实现非线性控制,控制范围和自由度大,更符合净化的实际需要。
(3)可变进排气正时系统(VVT)
采用多气门技术,减少进气阻力,提高充量系数。还可采用气门连续可变正时控制和升程控制技术实现发动机随转速和工况的变化达到最佳的充气效率,这是使尾气排放达到欧IV排放限值的重要技术。
(4)稀薄燃烧技术
由于闭环电喷系统是以牺牲经济性为前提,而稀薄燃烧技术是为了兼顾汽车排放经济性而开发的,它主要采用稀燃、速燃和层燃技术。采用稀薄混合气可较全面地降低有害排放物和提高压缩比,既减少了污染物排放,又提高了汽车的经济性。
(5)汽油机缸内直喷技术(FSI)
汽油机缸内直喷技术是将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧,同时具有汽油机和柴油机的优点。汽油机直喷技术和稀薄燃烧技术相结合,直喷技术使均匀燃烧和分层燃烧成为现实,可以极大地提高混合气的混合程度,更精确地控制燃烧过程的空燃比,从而达到完全燃烧,可有效降低未燃HC的排放。汽油机直喷技术可增大发动机的压缩比,提高发动机的热效率。
3.2 机外净化技术
(1)二次空气供给
二次空气供给系统是在排气管的上段设置一个反应器,通过空气泵、控制阀、单向阀和喷射管等引入适量的新鲜空气,在高温下,令CO和HC在热反应器内继续燃烧(生成H2O和CO2),从而进一步减少了CO和HC的排放量。有的发动机则向三元催化器提供二次新鲜空气,以使CO和HC在催化器内获得更充分的氧化反应。
(2)三元催化净化装置
三元催化净化器的催化剂为铂、铑、钯和钌等贵金属,铂和钯为氧化剂,使CO和HC发生氧化反应,生成CO2和H2O。铑为还原剂,使NOx脱氧,还原成N2并释放出O2。O2又促进了CO和HC的氧化。
3.3 非排气污染物控制
非排气污染物控制是为了控制汽车排放中占20%的曲轴箱窜气和占20%的燃油系统蒸发,包括曲轴箱强制通风装置和燃油蒸发控制系统。
参考文献
[1]曹红兵.汽车理论[M].北京:机械工业出版社,2007.
[2]王务林.汽车排放控制[M].北京:机械工业出版社,2007.
关键词：农村；耕地；污染；概述
中图分类号：F323.22文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-10-0183-1
土壤可谓是人类赖以生存的物质基础，是人类所需食物的主要来源。土壤自身具有很强的缓冲能力，一般性的污染我们很难觉察到，久而久之，污染程度就会增深，使得土壤无法进行自身修补，最后导致土壤失去了生产力，从而威胁到了人类的生存发展，因此防治农村耕地污染，维护农村生态环境有重要的意义。据《2011年中国环境状况公报》显示，中国环境污染正在向农村扩展，并且问题显著。随着城乡一体化的发展、农村产业化的整合，农业和农村污染物排放量加大，农村环境形势日益严峻。2011年，环境保护部组织对全国364个村庄进行了环境监测，结果显示，农村土地已经超标，而且超标率高达21.5%，尤其是垃圾场、农田、工业、企业等周边地区更为严重。
1 农村土地污染来源
1.1 工业三废以及交通工具排放的废气
工业三废对耕地的污染越来越显著，在没有达到环保标准的情况下就随意进行排放，特别是化工、造纸等重工业污染更为严重。这些物质直接或间接对土壤进行破坏，改变了土壤自身内部平衡系统，慢慢失去自我调节能力，土壤的理化结构逐渐恶化，生产能力就会丧失，即使没有完全失去生产能力，其产出的产品也会含有一定危害人体健康的物质。
1.2 化肥、农药以及地膜的过量使用
在土壤自身肥力下降的同时，化肥很好的补充了土壤流失的肥料，但是化肥的不合理使用又造成了土壤的污染。化肥是種植业发展不可或缺的一部分，作物的增产增收很大程度上取决于化肥的好坏。因此，化肥的使用范围增大，使用量大幅提升，化肥使用不合理现象频出。化学肥料我们要科技使用，切忌盲目跟随。过量使用化肥，主要表现为氮、磷、钾三种元素比例失调，一般情况下，氮肥过量，磷、钾比重不足，这种使用方法会导致土壤的理性结构发生变化，土质变得坚硬，通气性以及透水性差，肥力减退，从而影响植物的生长及产量；长期大量使用农药，对土壤的污染也不容小觑。农药在防治害虫和一些其他病症方面起到了一定的效果，可是在使用农药的时候杀害了一些害虫的天敌，破坏了生态循环系统。也使土壤表层含有大量农业，经过长期耕作，深层土壤也含有化学药品，久而久之就会影响土壤肥力和土壤结构，所以在使用农药时一定要科学配比，把污染降到最低。地膜在城市周边地区应用最为广泛，它具有一定的优点，它可以提高地表温度，棚内温度均衡且流失慢，有利于保存土壤水分不易蒸发。一切事物都是利弊并存的，地膜也不例外。地膜是一种高分子聚合物，在自然状态下不易分解，农田中长期大量使用地膜，就会使废气地膜不断残留在土壤中，会降低土壤的透气性、透水性，阻碍植物根系的发育，从而影响植物的产量。
2 农村土地污染造成的危害
中科院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同斌这样说。“我们通过对湖南郴州一个案例长达一年的跟踪，基本证明了土地污染确实会损害人体健康。后续的监测还证明，污染的农田若不修复，即使不种庄稼，潜在的健康风险也不会消失。”近些年，由于土壤污染引发很多突发事件。陈同斌表示，我国的重金属污染较为严重，我国农产品卫生品质受到严重威胁。农产品用于工业生产发展和居民生活的需要，农村耕地一旦受到污染，土地的生产力下降，出现减产或者绝收，这样不仅会危及到人民的正常生活，也会波及到整个国家乃至全世界，造成粮食荒。
3 农村土壤修复途径
要明确责任、选择修复路线和土壤污染修复模式。美国为修复被污染的土地设立了超级基金，这种做法得到了世界的认可，成为各国竞相效仿的对象。然而超级基金的设立只是一种表象，在美国只有15%的污染土地是靠超级基金筹集的修复费用，有80%以上的超级资金是通过追究污染者责任而筹集的修复费用。可见，建立超级基金对修复我国的污染土壤有一定的作用，但是必须要完善相应的法律法规，在追求其责任时有法可依。相对于城市土地修复，农村土地修复更加难以治理，主要是缺乏资金。据《时代周报》报道，每一亩被污染的耕地要耗费50～60万元，这在农村是一个庞大的数字，筹集资金是一个大问题。所以农村土地修复要明确责任，选择一条适合农村土地修复的路线，制定一套污染修复模式。
<一>世界水污染现状
硬由“水援助”和“泪水基金”这两家国际性慈善机构发表的最新调查报告指出，目前，全球每天有多达6000名少年儿童因饮用水卫生状况恶劣而死亡。水污染问题已经成为目前世界上最为紧迫的卫生危机之一。报告还说，水污染问题在那些人口急剧增长的发展中国家尤为严重。比如，在20世纪70年代时，孟加拉首都达卡市的人口只有25万左右。但是，30年后的今天，住在这座城市中的居民已经超过1000万人。该市的一位政府官员日前抱怨说：“如今，达卡市的许多地区简直成了污水坑和化粪池，成千上万的市民长期喝不到清洁的卫生用水。而且，上述情况每分钟都在恶化„„”报告认为，农村人口大幅度地向城市集中，是导致全球水污染现象日益严重的主要原因。据统计，最近几年，全世界的农村人口向城市移民的规模，正在以每天16万人的速度增加。近日，世界卫生组织主席布伦特兰女士说：“干净的饮用水和恰当的卫生条件是最基本的人权。”据悉，世界卫生组织已经制定出一项解决全球水污染问题的“两步走”发展规划，即：在2015年之前，使全世界长期喝不到卫生用水的人口减少一半左右；在2025年之前，力争使全世界绝大多数人口都能喝上卫生用水。这份评估报告主要依据的是对各国地表及地下水质量、废水处理回收利用程度以及有关水资源保护、分配等方面的立法和执行情况等内容的考核。评估报告称，由于在水资源保护方面投入不足，印度每天有200多万吨工业废水直接排入河流、湖泊及地下，造成地下水大面积污染，所含各项化学物质指标严重超标，其中，铅含量比废水处理较好的工业化国家高20倍。此外，未经处理的生活用水的直接排放也加剧了水污染程度。俗话说，一方水土养一方人。水污染严重影响老百姓的健康。流经印度北方的主要河流——恒河已被列入世界污染最严重的河流之列。当地居民饮用和在烹饪时使用受污染的地下水已经导致了许多健康问题，例如腹泻、肝炎、伤寒和霍乱等。在印度首都新德里，有条件的家庭都给自家的自来水设施安装了净水器，桶装纯净水也日益受到人们的青睐。由于地下水污染严重，目前在印度市场上销售的12种软饮料，有害残留物含量超标。有些软饮料中杀虫剂残留物含量超过欧洲标准10倍至70倍。其实，印度政府早就认识到水管理对社会、经济发展的重要性。早在1987年，印度就制定了《国家水资源政策》。该政策明确规定，有关机构必须定期对全国的地下水资源进行评估，并提出建议。根据这一要求，印度已经逐步建立起一个较为完整的地下水资源调查统计和水位、水质监控网络。据印度水资源部提供的资料介绍，印度全国现有约5万个地下水水位、水质监控站，在不同地区打了近1.5万口监测井，每个监控站每年4次定期检查当地的地下水水位和水质，并向有关部门提交报告。在地下水水位下降到警戒线的地区，政府机构会禁止开掘新井。此外，印度政府近年来开始限制使用造成水污染的化肥、农药，对属于“排污大户”的工业企业也发出了限期整改的通知。印度环境部及地下水资源管理局还有权审查所有矿业和基建项目对地下水资源的可能影响，作为政府审批项目的参考。但是，印度水资源部的库尔马认为，尽管采取了诸多措施，但印度水污染问题仍未解决，其中的重要原因是印度过去的水管理理念只将水作为一种消费性资源，主要着眼于如何向当代社会提供足够的水资源，忽视了“细水长流”。其实水资源可持续利用对国民经济可持续发展起着关键作用，水质差、水量不足都会制约社会朝可持续发展的方向前进。印度有关人士呼吁，政府应用创新方法保障“21世纪的水安全”。人口数量的几何增长、现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等等，造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺，无法为人所用。据统计，目前水中污染物已达2千多种(2221)主要为有机化学物、碳化物、金属物，其中自来水里有765种(190种对人体有害，20种致癌，23种疑癌，18种促癌，56种致突变：肿瘤)。在我国，只有不到11%的人饮用符合我国卫生标准的水，而高达65%的人饮用浑浊、苦碱、含氟、含砷、工业污染、传染病的水。2亿人饮用自来水，7000万人饮用高氟水，3000万人饮用高硝酸盐水，5000万人饮用高氟化物水，1.1亿人饮用高度水。
<二>世界治理水污染的先进技术
重金属废水生物制剂法深度处理与资源化技术、树脂吸附法处理难降解有机废水及资源化技术、氮肥企业废水超低排放技术、固定化微生物污水处理技术，ABS装臵压缩排污、提高产品收率技术，炼油二级出水回用技术，碱渣废水处理技术，水处理系统受污染滤料原位再生技术，钛白废酸资源化回收再利用成套，化学氧化:曝气生物滤池废水深度处理工艺.四、面源污染控制技术，人工快速渗滤污水处理系统，塔式蚯蚓生态滤池农村生活污水处理技术，农村雨污分流面源污水土地生态处理集成技术，用于畜禽养殖污水处理工程的红泥塑料装臵及技术，北方农村污水处理。沼气生产-中水利用协同技术，五、水体修复技术，湖岸带水体生态修复的方法，用于岸边防护并有利于多种生物繁育的潜水丁坝技术，迷宫螺旋泵纳米微气泡水体环境修复技术，复合型湿地自流净化污染河水技术，一种收集蓝藻水华的装臵系统，河湖清淤底泥资源化利用技术，改性土壤湖泊综合修复技术及自动化治理专用船舶，六、水质分析与监测技术，氨氮水质自动分析仪，总磷在线分析仪，水质在线分析系统，水质安全在线生物预警系统，重金属在线监测技术，突发性环境污染事故应急监测决策系统，微囊藻产毒特性的快速测试技术，环境内分泌干扰物快速生物监测技术 第二部分：技术简介
一、饮用水安全保障技术
1、复合金属氧化物一步法除砷技术，（、高（纳米）聚合铝及其系列絮凝剂产业，化制备与应用技术，高效节能净水工艺及成套设备，优质饮用水净化技术与成套设备，基于碟管式反渗透过滤的移动式应急供水设备，粉末活性炭应急吸附技术，双控制膜层陶瓷膜管净水材料及成套装臵，高亲水纳滤膜组件及直饮水净化成套装臵。
二、城镇生活污水处理与资源化技术，无外加碳源达一级，A排放标准的工艺与过程控制技术，序批式活性污泥法达到一级，A标准升级改造技术，低能耗污水处理过程优化控制技术，雨污联合调蓄技术，臭氧-生物活性炭再生水处理反应器，新型城市污水深度处理-电厂回用成套技术，污水高效处理及回用同程化技术一体式膜-生物反应器污水处理技术，高效节能型氧化沟技术，高效好氧生物流化反应器，强化污泥过滤一体化污水处理技术，垃圾填埋场渗滤液浸没燃烧蒸发技术与设备，城市粪便减量化无害化资源化处理成套设备及工艺技术，污泥干化焚烧处理集成技术。
三、工业废水处理、回用与减排技术，苎麻脱胶废水高效处理技术，麦草制浆黑液挤压-扩散臵换集成提取技术，印染废水生尾水深度处理与回用技术，高温纺织印染废水处理回用技术与成套设备，蜡染废水处理及资源循环利用新技术，含硝基、亚硝基和偶氮基化合物的工业废水处理工艺，选矿废水处理设备，高浓度泥浆法处理金属废水新技术，重金属废水生物制剂法深度处理与资源化技术，树脂吸附法处理难降解有机废水及资源化技术，氮肥企业废水超低排放技术、固定化微生物污水处理技术，ABS装臵压缩排污、提高产品收率技术，炼油二级出水回用技术，碱渣废水处理技术，水处理系统受污染滤料原位再生技术，钛白废酸资源化回收再利用成套技术与装臵，化学氧化-曝气生物滤池废水深度处理工艺。
四、面源污染控制技术：人工快速渗滤污水处理系统，塔式蚯蚓生态滤池农村生活污水处理技术，农村雨污分流面源污水土地生态处理集成技术，用于畜禽养殖污水处理工程的红泥塑料装臵及技术，北方农村污水处理-沼气生-中水利用协同技术。
五、水体修复技术： 湖岸带水体生态修复的方法，用于岸边防护并有利于多种生繁育的潜水丁坝技术，迷宫螺旋泵纳米微气泡水体环境修复技术，复合型湿地自流净化污染河水技术 一种收集蓝藻水华的装臵系统 河湖清淤底泥资源化利用技术，改性土壤湖泊综合修复技术及自动化治理专用船舶。
分析了城市景观水体的特点及其水质污染状况,表明景观水体处理的必要性和迫切性.综述近年来景观水体的`污染控制和修复技术及其机理.提出城市景观水体污染控制的关键应将污水处理的常规生物处理技术与生态处理技术有效结合,以合乎城市生态建设的要求.
作 者：郭迎庆 GUO Ying-qing 作者单位：江苏工业学院环境与安全工程系,常州,213016 刊 名：环境科学与技术 ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： 28(z1) 分类号：X821 关键词：景观水体 富营养化 水体修复 常规处理生态
寻找适合国情的摩托车尾气污染控制技术
一、无心插柳柳成荫--中国摩托车发展状况 我国摩托车的`自我发展令人吃惊,80年只有5万辆,93年产量达到335万辆,超过了日本当年产量(302万辆),首次产量位居世界第一,产量为783.6万辆,超过日本历史上最高年产量(1981年741.2万辆);达到1127万辆.目前我国摩托车工业资产总额约560亿元,其中流动资金370亿元,固定资产净值190亿元;工业总产值550亿元,工业增加值100亿元.摩托车工业在我国汽车工业中占有相当比重,逐渐引起政府与经济界的重视.
作 者：董力平 作者单位：天津汽车技术研究中心副主任、教授,中国环境保护产业协会空气净化委员会副秘书长 刊 名：广西党史 英文刊名：GUANGXI DANGSHI 年，卷(期)：2001 “”(2) 分类号：F4 关键词：1大气污染的定义
大气是包围在地球周围的一层气体, 提供了地球上一切生命赖以生存的气体环境, 其存在为人类生存提供了适宜的温度条件, 可以阻挡外空间对人体有害的紫外线、X射线等, 消除或者减轻对地表的伤害。由于自然界变化或人类生活生产过程中产生的对人类生存环境产生污染的物质进入大气, 如粉尘、硫化物、氮氧化物、有机物等, 这些污染物自身或由其转化成的二次污染物达到有害程度, 这种现象称为大气污染[1]。
2大气污染的危害
大气污染容易对人体产生直接危害, 造成人类呼吸疾病频发。此外, 大气污染容易导致植物生长发育不良, 抑制植物的生理功能, 进一步造成植物生长迟缓、抗病虫害能力减弱, 甚至枯萎死亡。大气污染还影响整个地球气候, 导致自然环境恶化, 如温度升高、自然灾害频发。温室气体二氧化碳排放, 引起全球变暖, 导致两极冰川融化, 海平面升高, 又会进一步影响大气环境[2]。
大气污染会降低能见度, 影响太阳辐射强度。大量用于制冷剂、发泡剂、喷雾剂的氟氯烃类物质, 造成大气臭氧层的破坏, 使人类失去阻挡紫外线照射的屏障, 人畜癌症发病率增加。由于燃煤等过程产生大量的酸性气体排放物, 它可以酸化土壤和水体, 使农作物减产, 同时腐蚀建筑物, 对人类的生产生活带来较大的影响[2,3]。
3大气污染的分类
大气中污染物通常存在两种形式, 即颗粒态物质和气态物质。颗粒态物质具体是指悬浮于大气中粒径较小的固态、液态颗粒;气态物质主要包括硫氮氧化物、碳氢化合物、卤素化合物等。气态物质具有化学毒性, 对人体以及动植物产生呼吸道刺激和危害, 最终导致病变死亡。常见的大气污染源主要有自然变化和人类生活过程产生的污染物。人类活动向空气中直接排放的大气污染物称为直接污染物或一次污染物, 部分一次污染物在空气中与其他物质结合或者发生化学反应, 再次造成新污染物, 形成二次污染[3]。
4大气污染的防治措施
我国大气污染综合防治需要采取如下措施[4,5]:
4.1控制主要污染物排放总量, 落实政策计划。依据大气环境污染物排放总容量, 严格控制排放指标, 进一步从排放政策和监督措施方面予以落实。特别是新建、扩建、改建项目, 需要采取有效措施和落实政策来控制污染物排放总量, 保证大气污染物排放量低于区域总量控制指标, 城市大气环境质量应达到国家二级标准。
4.2我国能源消耗量大, 以煤炭为主, 清洁能源少, 煤炭品质较差, 典型特征是煤炭灰分高且中硫煤含量高。未来的若干年内, 仍然是煤炭燃烧满足主要的能源需求。加强煤炭洁净利用, 即对煤炭进行洗选、加工、成型、液化等, 严格控制和减少高硫高灰分煤炭的开采, 施行煤炭洗选等重要措施, 以此有效减少二氧化硫的排放。优选清洁燃料供应能源, 进一步加强燃气、电力等清洁能源的使用比例, 逐渐推行提高车用燃油质量和标号的措施, 从源头上控制燃料燃烧过程产生的二氧化硫和烟尘等。
4.3采用洁净燃烧技术, 使大气污染物最少化。积极开发各种低污染汽车, 如天然气汽车、甲醇汽车、电动汽车等。
4.4限期淘汰产生严重污染的生产工艺和设备, 严令禁止在新、改、扩建和技改项目中采用落后工艺和淘汰设备, 充分发挥城市集中供热设施的作用。
4.5继续研究及开发密切结合我国国情的高效污染防治技术及设备, 加强煤炭洗选脱除有机硫的措施, 对水煤浆、工业固硫型煤进行脱硫治理。大力改进催化燃烧有机废气的高效节能技术, 制造碳纤维回收利用有机废气的设备, 进一步完善有毒气体、恶臭气体的治理措施和技术。
4.6对各类环保设备的制造和使用施行严格的监督管理措施, 加速处理和淘汰各种低效除尘器, 有效拓宽电除尘器对高浓度、高温、高电阻比烟尘和腐蚀性气体等的应用领域。开发用于各种炉窑的袋式除尘器。开发耐高温、耐腐蚀的滤料和纤维原料。重点发展高效低阻及除尘、除硫一体化, 即组合式除尘器。
4.7推行严格的大气环境检测和污染监督技术, 进一步提高检测装备和检测设施条件, 增加烟控区的检测频率。
大气环境是人类赖以生存的宝贵资源, 这种观念已经开始被人类充分的理解和认识。环境保护作为一项基本国策, 要求把济效益、社会效益和环境效益很好的结合起来。在推进经济建设的同时, 要大力保护和合理利用何种自然资源, 开展环境污染综合治理。
参考文献
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关键词:数据库管理系统;事务;并发控制;封锁
中图分类号:TP311.131 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 04-0000-03
Lock-Based Transaction Concurrency Control Overview
Lu Chenglang,Xu Hupeng
(Wenzhou University,Oujiang College,Wenzhou325035,China)
Abstract:An overview on the management of lock-based concurrency control of transactions is presented in this paper.The locking protocols and locking techniques of the transaction concurrency control are investigated in detail, and the approach to avoiding phantom problem as well as the way for handling dead-locking are discussed in depth.
Keywords:Database management systems;Transaction;Concurrency control;Lock
一、引言
事务是用户定义的一组数据库操作序列。事务的执行结果将使数据库从一个一致性状态转变到另一个一致性状态。为了提高吞吐量,系统中常常是多个事务并发执行。这会产生多个事务同时存取同一数据的情况,从而破坏数据库的一致性。所以数据库管理系统(Database Management System,DBMS)必须提供并发控制机制,使得并发的事务在冲突的时候被串行化执行。这种调度称为可串行化调度。其中基于封锁的并发控制机制是一种被广泛应用于商业DBMS中的并发控制机制。
二、事务的特性和并发的数据不一致性
事务具有ACID特性:原子性(Atomicity),一致性(Consistency),隔离性(Isolation)和持续性(Durability)。原子性指:事务包含的所有操作要么全部被执行,要么都不被执行;一致性指:事务的执行结果必须使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态;隔离性指:在事务被提交以前,其操作结果对于其他事务不可见;持续性指:一旦事务成功提交,其对数据库中数据的改变是永久的。事务是并发控制的基本单位,保证事务的ACID特性是事务处理的重要任务。然而,事务的并发执行可能会破坏事务的ACID特性,而导致数据的不一致性:
(一)Write-Write冲突,丢失更新。它是由于事务之间的写冲突造成的。两个事务T1和T2同时读入同一数据并修改,T2的提交破坏了T1的提交结果,导致T1的修改丢失。
(二)Read-Write冲突,也称不一致读。不一致读是指事务T1读取数据后,事务T2执行更新操作,使T1无法再现前一次读取结果。它包括三种情况:1.T1读取某一数据后, T2对其做了修改,当T1再次读取该数据时,得到与前一次不同的值;2.T1按一定的条件从数据库中读取了某些记录后,T2删除其中部分记录,当T1再次按相同条件读取数据时,发现某些记录神秘的消失了;3.T1按一定的条件从数据库中读取了某些记录后,T2插入了一些记录,当T1再次按相同条件读取数据时,发现多了一些记录。后两种情况也称幻影现象。
(三)Write-Read冲突,也称读脏数据。读脏数据指事务T1修改某数据,事务T2读取同一数据后,T1由于某种原因被撤销,这时T1已修改过的数据恢复原值,T2读到的数据就与数据中的数据不一致,则称T2读到的数据就为脏数据。
三、基于封锁的事务并发控制机制
(一)锁的类型
封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。所谓封锁就是事务T在对某个数据对象例如表,记录等操作之前,先向系统发出请求,对其加锁。加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制,在事务T释放它之前,其他事务不能更新该数据对象。下面介绍DBMS涉及的锁:
1.互斥锁(Exclusive Lock):用于写操作,又称写锁或者排他锁,记做X锁。若事务T对数据对象A加上X锁,则只允许T读写A,其他事务都不能对A加任何锁,直到T释放A上的锁。
2.共享锁(Shared Lock):用于读操作,又称读锁,记做S锁。若事务T对数据对象A加上S锁,则T可读A但不能写A,其他事务只能对A加S锁,而不能加X锁,直到T释放锁。
3.更新锁(Update Lock):用于更新操作。等价于先加共享锁,在真正执行更新操作时,将共享锁升级为互斥锁。大部分DMBS 都不使用这种锁。
4.增量锁(Increment Lock):用于增量操作,如果一个对象被上了增量锁,除增量操作以外任何读写操作都是被禁止的。即增量锁之间不排斥。因同时对某一对象的数值进行加一或者减一操作时,其结果与操作先后顺序是无关的,可以交换。这种锁使用并不广泛。
5.意向锁(Intention Lock):它是因为引入多粒度对象而产生的,又可细分为:意向共享锁,意向排他锁和共享意向排他锁。
在DBMS 中被广泛使用的是共享锁,互斥锁和意向锁。为了保证写操作的互斥性,不同事务对同一数据对象加锁时需要进行冲突检测。检测可以借助锁的相容矩阵来判断,如图1(a)所示。从中可以发现5种锁的强度偏序关系,如图1(b)所示。
(二)加锁管理和锁转换
DBMS中处理事务加锁事宜的部分被称为锁管理器。锁管理器维护着一个锁表,这是一个以数据对象标志为码的哈希表。DBMS也在事务表中维护着每个事务的描述信息项,该记录中包含一个指向事务拥有的锁列表的指针。在请求锁之前要检查这个列表,以确定不会对同一个锁请求两次。
加锁表中的每一项针对某个数据对象(可以是一页,一条记录等等),它包括下面的信息:拥有数据对象锁的事务数目,锁的属性(共享锁、互斥锁等)和一个指向加锁请求队列的指针。
1.加锁和解锁请求的实现。当事务需要某个对象的锁时,需要将请求提交给锁管理器。如果请求的是共享锁,当前请求队列为空,而且该对象没有处于互斥锁状态时,锁管理器就将同一加锁请求,并更新该对象的相应的锁表数据项。如果请求的是互斥锁,并且没有事务拥有该对象的锁,那么锁管理器可以同意加锁请求,并更新该对象的相应锁表数据项。对于其它情况,加锁请求不能立刻得到满足,加锁请求将被添加到该对象的加锁请求队列中,同时挂起请求加锁的事务。当事务中止或者提交时,会释放自己拥有的锁。当某个对象被释放时,锁管理器更新相应锁表数据项,并检查该对象的加锁请求队列。如果请求能被接受,请求锁的事务将被唤醒并得到锁。其中,加锁和解锁操作必须是原子操作。为确保这两个操作的原子性,锁管理器需要使用操作系统的同步机制来小心的访问锁表。
2.锁转换。事务可能需要对已经获得了共享锁的对象再请求排他锁。此时,如果没有其他事务拥有该对象的共享锁,可以立即对事务的锁进行升级满足互斥锁请求,否则将该加锁请求加到等待队列的最前面。但是,使用锁的升级不能避免由冲突更新操作导致的死锁。例如,如果两个事务已经获得了一个对象的共享锁,又请求排他锁,就会导致死锁。一个更好的法子是不进行锁升级,而是在开始时首先获得排他锁,当知道只需要共享锁就足够了时,再对锁降级。但该方法又将会导致在某型情况下事务并需要排他锁时,降低了系统的并发度。但是从整体来讲,它通过减少死锁改善了吞吐量。因此该方法在目前的商用DBMS中被广泛使用。并发度的问题可以通过引入前面提到的更新锁来改善。在事务开始时申请更新锁而不是排他锁,就可以防止与读操作的冲突。一旦确定不要对对象进行更新,就可以将锁降级为共享锁。如果需要更新对象,则可以将锁升级为排他锁。
3.并发调度的可串行性和两段锁协议。计算机系统对并发事务中并发操作的调度是随机的,而不同的调度可能会产生不同的结果。其正确性的评判标准是:并发调度的可串行性。即多个事务的并发执行是正确的,当且仅当其结果与按某一次序串行的执行它们时的结果相同。
两段锁(Two Phase Locking,简称2PL)协议就是保证并发调度可串行性的封锁协议。所谓“两段”的含义是,事务分为两个阶段,第一阶段是获得封锁,也成为扩张阶段。在该阶段,事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁,但不能释放任何锁。第二阶段是释放锁,也成为收缩阶段。在该阶段,事务可以释放其拥有的数据项上的任何类型的锁,但是不能再申请任何锁。但是由于一个事务是由若干操作组成的,因此在实际执行过程中,很难判断一个事务还会不会再提出锁请求。一种比较实用的方案就是:事务将一直保持它在执行过程中获得的所有的锁,直到该事务被提交或者撤销时才释放它们。
两阶段锁协议的工作流程可概括为:开始事务;在读数据前获得共享锁,在写操作前获得互斥锁,并在获取锁时进行锁的冲突检测;进行读/写操作;释放事务拥有的共享锁;结束事务(提交或者撤销);释放所有的本事务所持有的互斥锁。
4、封锁的粒度。封锁对象的大小称为粒度。目前,在商用DBMS中,最小锁定对象是记录,最大对象是表。锁定的对象可以是一张数据表,一个页面或一条记录,甚至是一条记录中的某个字段。封锁粒度与系统的并发度和并发控制的开销密切相关。封锁的粒度越大,数据所能够封锁的数据单元就越少,并发度就越小,系统开销也越小;反之,封锁的粒度越小,并发度越高,系统开销也越大。因此,如果在一个系统中同时支持多种封锁力度是比较理想的,这种封锁方法称为多粒度锁。
多粒度锁虽然灵活,但也带来了一个新的问题:具有隶属关系的锁定对象如何检测到对方的存在。比如对于一个被上了表级写锁的数据表,尽管该表中的记录并没有被显示加锁,但应禁止对其包含的记录进行读写。反之,对已经加了记录级写锁的记录,也不能对它所属的表再加读锁。为此人们引入了意向锁来解决这个问题。
意向锁的含义是如果对一个对象上意向锁,则说明它的某个下一级对象要被加锁。显然,要对小粒度对象上锁,必须先对其所属的上级对象加意向锁;要释放小粒度对象的锁,必须先释放本身,然后释放其上层对象的意向锁。意向锁有三类:IS,IX 和SIX。如果对一个数据对象加IS锁,表示它的下一级对象拟加S锁,比如想对某记录上读锁,那么就需先对其所属的表加IS锁,然后再对指定记录加读锁;如果对一个数据对象加IX锁,表示它的下一级对象拟加X锁;如果要对一个数据对象加SIX锁,表示对它加S锁,再加IX锁。如对某个表加SIX锁,则表示该事务要读整个表(所以要对该表加S锁),同时会更新个别元组(所以要对该表加IX锁)。具有意向锁的多粒度封锁方法提高了系统的并发度,减少了加锁和解锁的开销,它已经在实际的DBMS产品中得到了广泛的应用。
5.死锁处理。当有两个或者多个事务都已封锁了一些数据对象,然后又都请求对已为其它事务封锁的数据对象封锁,从而出现死等待,即陷入死锁。死锁可能发生在普通的上锁操作时,也可能发生在断言锁和锁升级时。因此对锁协议,必须进行死锁处理,方法有预防法和检测法两大类。具体地讲有五类:
1.一次封锁法。其要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁,否则就不能继续执行,必须挂起等待。一次封锁法虽然可以有效地防止死锁,但也存在问题。首先,一次就将以后要用到的全部数据加锁,势必扩大了封锁的范围,从而降低了系统的并发度。第二,数据库中数据是不断变化的,原来不要求封锁的数据,在执行过程中可能会成为封锁对象,所以很难事先精确的确定每个事务所要封锁的数据对象,为此只能扩大封锁范围,这又将进一步降低了并发度。
2.顺序封锁法。其预先对数据对象规定一个封锁顺序,所有事务都按这个顺序实行封锁。但由于数据系统的封锁对象极多,并且是不断变化的,要维护这样的资源的封锁顺序非常困难,代价太高。并且事务封锁请求可以随着事务的执行而动态的决定,很难事先确定每一个事务要封锁哪些对象,因此很难按规定的顺序去封锁。
3.时标法。系统在启动事务的时候,为事务分配一个时标,时标表示了事务启动的时间,同时也表明了事务的优先级。通常,时标小的表示先启动,具有高优先级。当一个事务T1必须等待另一个事务T2所持有的锁的时候,系统认为存在发展成死锁的可能性。处理方法有两种:①等待—死亡,如果T1的优先级比T2的高,那么T1等待,T2不被处理;如果T1的优先级比T2低,T1被立即撤销;②伤害—等待,如果T1比T2优先级高,那么T2立即撤销;否则T1等待。这两种方法中,为了使被撤销的事务的优先级不断被提高,被撤销的事务在重新启动的时候维持原始的时标不变。显然,“等待—死亡”最终都能够保证每一事务都必然能被完成,而“伤害—等待”中回滚的事务会比较少(因为一般老的事务抢夺新事务的锁的情况较少)。两种方法都属于保守算法,会产生误判,撤销一些其实并没有发生死锁的事务。以上三种方法都是属于死锁的预防。
4.超时法。如果一个事务的等待时间超过了规定的时间,就认为发生了死锁。超时法实现简单,但不足明显。一是有可能误判,系统因为其它的原因使等待时间超过了时限,系统会误认为发生了死锁。二是时限若设置太长,死锁不能及时发现。
5.等待图法。事务等待图是一个有向图G = ( T,U)。T为节点的集合,每个节点表示正运行的事务;U为边的集合,每条边表示事务等待的情况。若T1等待T2,则T1和T2之间划一条有向边,从T1指向T2。事务等待图动态的反映了所有事务的等待情况。并发控制系统周期性的监测事务等待图,如果发现图中存在回路,则表示系统中出现了死锁。该两种方法属于死锁的检测。DBMS的并发控制系统一旦监测到了死锁,就要设法解除。通常采用的方法是选择一个处理死锁代价最小的事务,将其撤销,释放该事务持有的所有锁,使其它事务得以继续运行。
四、结束语
事务的并发控制的算法很多,这里仅仅介绍了基于锁的控制方法。因为它实现简单,协议可靠,被广泛使用到网络数据库管理系统中。锁算法的一个缺点就是加锁时可能出现死锁,因此需要进行死锁处理。此外,幻影问题需要借助索引锁或者断言锁来解决。事务并发控制的方法还有乐观算法,时标(Time Stamp)协议,多版本(Multi Version)协议等。
乐观算法认为冲突的事务是少数,将事务执行分三个步骤:读数据,验证冲突和提交。它最大特点是每个事务拥有自己的私有数据空间,没有被提交的事务不直接写数据库,只有经过验证,不与其它事务冲突后才提交结果,使数据生效。验证通常是通过比较事务时标进行的;在时标协议中,每个事务被分配一个时标,每个数据对象也被分配一个读写时标,数据对象的时标在它被读写后更改。通过检查事务和数据对象时标来判断是否发生事务冲突;多版本协议主要是为了保证读数据的事务不被阻塞,每个事务在读操作时,都在自己的私有空间内建立一个数据对象的最新副本,以后每个事务只修改自己副本。提交前需要通过事务的时标进行冲突检测,不冲突的事务才能被提交。
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作者简介:
卢成浪(1982-),男,浙江省苍南县,硕士,助理实验师,研究方向:并行程序设计和数据库。
