垃圾是放错位置的资源，把垃圾资源化，化腐朽为神奇，是一门艺术。
——习近平
自然资源关系着人类的生存与发展，也关系着国家安全。2018年3月，我国新组建了自然资源部，其目的是统一行使全民所有自然资源资产所有者职责，统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责，着力解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题，实现山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理。
自然资源是指人类直接从自然界获得，用于生产和生活的物质与能量，同时具有自然属性和社会经济属性。依据提供资源的类型，可分为水资源、土地资源、矿产资源、生物资源、气候资源等；依据能否再生，可分为可再生资源和非可再生资源。
人类消耗资源会产生大量的废水、废气、废渣等，通过一定的技术处理，可以实现资源再生，比如常见的污水经科学处理后再利用。污水主要是人类生产生活中排放的污染物浓度超过了水环境的自净能力而产生的。污水会引起周边的生态环境恶化，严重威胁居民的身心健康，降低人们的生活品质。根据分布的地区不同，生活污水可分为农村生活污水和城镇生活污水。生活污水的主要来源是厨房餐余垃圾、洗涤用水以及厕所粪便。各类洗涤剂中含有一定的氮、磷等成分，严重影响水质状况，增加处理难度。为便于污水再利用，人们根据污水的有害成分进行分类。根据污染物质的不同，水污染主要分为化学性污染、物理性污染、生物性污染。化学性污染的污染物质可分为六类：无机污染物质、无机有毒物质、有机有毒物质、需氧污染物质、植物营养物质、油类污染物质。一般通过物化法、生物法可以实现污水再利用。
研究案例：利用生活废水的节水加压冲厕装置
作者：谢之思 指导教师：李九彬
一、设计背景
我看到家里洗衣和洗菜水哗哗流入下水道，觉得真可惜，因此脑海中就产生了一种利用洗衣、洗菜及洗漱的生活废水来冲洗马桶的想法。
二、设计目的
围绕用生活废水冲洗马桶的想法，设计一个装置，这个装置应满足以下要求：
（1）冲水效果不亚于传统马桶，最好比传统马桶冲水方式更节约用水。
（2）压力水贮存为了方便老人、小孩使用。
（3）改动较小，与厕所原水箱并联安装，对原水箱冲水管道改动较小，不影响原水箱的冲水。当本装置缺水时，可以利用原水箱冲水。
三、装置设计
（一）设计构思
（1）要利用生活废水，需要有收集废水的水箱（贮水箱），因此把贮水箱放置在水槽下，便于生活废水流进贮水箱中。多余的水通过溢流孔流入下水道，活动滤网可以过滤菜叶。
（2）因为贮水箱放置位置低，若直接利用贮水箱的水来冲洗厕所，压力较小，冲水效果不好，因此需要设置一个压力水箱，实现水的增压。
（3）为把废水从贮水箱抽进压力水箱，需要抽水装置，我从平时玩的水枪得到灵感，设计了提压式抽水筒。
（4）为防止水逆向流动，在抽水筒的两侧设置单向阀，单向阀开启和闭合由水压控制，则水只能按贮水箱、抽水筒、压力水箱、便槽依序单向流动。
（5）为方便冲厕，设置了脚踏冲厕开关。
（二）装置组成
装置由安装在洗手（菜）水槽下的贮水箱、与贮水箱相接的抽水筒、与抽水筒相接的压力水箱、控制水流向的单向阀、脚踏开关、管道等组成，见装置示意图（图3-4）及三维图（图3-5）。
图3-4 装置结构示意图
图3-5 装置三维图
（三）装置工作原理
（1）洗手（菜）水槽里的水流入贮水箱，储存起来。在贮水箱的顶部设置入水口，入水口处设置活动滤网，滤网可取下进行清洗。在贮水箱的侧面靠近顶部区域设置溢流口，用管道连接溢流孔和水槽下水管，当贮水箱装满后，多余的水通过水槽下水管直接排出。
（2）手拉抽水筒活塞杆，活塞在外力作用下向上运动，抽水筒内腔空气体积增大产生负压，抽水筒和贮水箱之间的单向阀开启，储存在贮水箱中的水被负压吸入抽水筒，抽水筒和压力水箱之间的单向阀关闭。
（3）手压抽水筒活塞杆，活塞向下运动，产生正压，抽水筒和贮水箱之间的单向阀关闭，抽水筒和压力水箱之间的单向阀开启，抽水筒内的水被压进压力水箱，压力水箱内密闭的空气被压缩，形成高压水。
（4）当需要冲厕时，脚踩脚踏开关，压力水箱内的高压水进入原马桶水箱排水管，对便槽进行冲洗。(www.xing528.com)
四、设计原理
1.抽水筒工作原理
当抽水筒手柄被提升时，筒内形成负压，贮水箱的水被抽进抽水筒，见图3-6（a）。再次按下手柄，活塞对抽水筒内的水产生压力，水被挤进压力水箱，见图3-6（b）。整个过程就是一个能量转化的过程，手柄压下活塞做功，使水产生动能，水流进压力水箱，动能转换成势能。
图3-6 装置抽水筒工作原理
2.压力水箱工作原理
压力水箱根据波义耳定律来设计，当气体质量一定时，气体体积与压强成反比。据此原理，在向密闭压力水箱内加水时，水箱内空气质量保持不变，空气被水挤压，体积减小，形成高压，反作用在水体上，形成高压水。
3.单向阀工作原理
为防止水逆向流动，在抽水筒的两侧设置单向阀，单向阀开启和闭合由水压控制。当抽水筒内水压低于贮水箱水压时，贮水箱一侧单向阀开启，压力水箱一侧单向阀闭合；当抽水筒内水压高于贮水箱水压时，单向阀开闭相反。
五、模型制作
根据设计，利用废旧材料制作模型，如图3-7。
图3-7 装置实物模型
六、创新点
1.装置节水节能。由于本装置利用生活废水，采用加压水进行冲洗，比传统装置节约用水30%～40%；本装置废水收集和加压不需要电源，节约能源。
2.装置结构简单。该装置结构简单，易于安装。
七、应用前景
本装置结构简单，生产成本低廉，不到100元，而且该装置对原有马桶的冲水系统改动较少，可以并联安装，安装方便，因此市场推广前景较好。
体验：科技创新促成长
我上小学的时候，年龄算是班里比较小的，成绩在班里也只是中游水平，这让我在一些不擅长的科目上并没有什么自信。妈妈并没有因此而责怪我，而是慢慢引导我。妈妈是大学老师，也带研究生，所以有时间的时候，她就带我去实验，我会和大哥哥大姐姐一起泡在实验室，搞我感兴趣的发明创造。不过，对于我提出的问题，妈妈并不会直接告诉答案，而是让我自己去查阅资料，查完了不懂再去问她。
因此，我慢慢培养了发现问题并自己解决问题的好习惯，而好习惯的养成对我的学习和成长都有促进作用。慢慢地，我有了独立自主的学习习惯，我的发明创造也先后在学校、市级、省级的比赛中获奖，这让我重拾了信心。所以，我觉得兴趣不仅是我们最好的老师，也能帮我们养成好的习惯。
（菁英计划学员 谢之思）
实践：垃圾分类现状调查
垃圾分类是生态文明建设的重要环节和关键领域，是生态文明的重要抓手。2017年，国家发展改革委、住房和城乡建设部共同发布了《生活垃圾分类制度实施方案》，为我国生活垃圾分类制度的实施制定了路线图。
请对你的居住地或者校园的垃圾分类现状进行调查，指出其存在的问题，并提出解决措施。最后，撰写一份调查报告，在社区或班级进行分享。
探究：快递包装何去何从
随着电子商务的快速发展，我国快递业保持高速发展的态势。2019年，全国快递业务量突破600亿件，累计完成635.2亿件，同比增长25.3%，快递业务收入累计达7497.8亿元。与此同时，由快递业带来的环境污染问题也日益突出。
请你说明废弃的快递外包装可能带来的主要环境污染问题，并提出解决措施。
立身：资源再生设计师
针对身边存在的资源浪费问题，选择一项你最关切的，利用所学设计资源再利用的方案，并进行可行性分析。
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