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關(guān)鍵詞：食品分析 生物技術(shù) 應(yīng)用分析

食品分析是食物營養(yǎng)評價和食品加工過程中質(zhì)量保證體系的一個重要組成部分，它始終貫穿于食物資源的開發(fā)、食品加工與銷售的全過程。隨著人們生活水平的提高，特別是我國加入WTO后，我國食品走向世界的關(guān)稅壁壘將逐漸被技術(shù)壁壘所取代，一方面，食品的功能性和安全性將越來越受到重視，對其分析精度和檢測限的要求越來越高；另一方面，作為食品生產(chǎn)企業(yè)和政府監(jiān)管機構(gòu)，對食品品質(zhì)的控制則要求能實現(xiàn)現(xiàn)場無損檢測和快速檢測，而對分析精度和檢測限的要求則相對較低。因此，食品分析技術(shù)正向著省時、省力、廉價、減少溶劑、減少環(huán)境污染、微型化和自動化方向發(fā)展。

1 生物檢測技術(shù)種類

1.1 生物酶技術(shù)?；谏锩傅氖称钒踩餀z測技術(shù)具有較強的特異性，該技術(shù)是非常常用的生物檢測技術(shù)，能夠從代建樣本中成功檢測出殘留農(nóng)藥和毒性微生物的準確含量。不僅如此，該技術(shù)還可跟其他技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生先進的檢測技術(shù)，如，將該技術(shù)跟免檢測技術(shù)，由于其優(yōu)異的特性，已在食品安全領(lǐng)域檢測的各個領(lǐng)域廣泛使用。酶聯(lián)免疫分析（ELISA）檢測技術(shù)的最大優(yōu)點就是準確度和敏感度都非常高，實驗結(jié)果表明，采用該檢測技術(shù)對蔬菜和瓜果類食品樣本中的農(nóng)藥殘留的檢測限為0，對奶制品中各種除草劑殘留的檢測限為0。所以，世界糧農(nóng)組織（FAO）已經(jīng)向許多國家的食品安全檢測部門大力推廣該技術(shù)，美國的食品安全部門也將基于酶聯(lián)免疫分析的食品安全檢測技術(shù)作為檢測農(nóng)藥殘留的主要技術(shù)。

1.2 PCR技術(shù)。PCR（Polymemse Chain Reaction）的中文意思是聚合酶鏈式反應(yīng)，是一種在體外快速擴增特定基因或DNA序列的方法。該技術(shù)最初的應(yīng)用領(lǐng)域為基因克隆領(lǐng)域和轉(zhuǎn)基因檢測領(lǐng)域。但是，由于該技術(shù)具有眾多優(yōu)點，比如具有微量性、精確性等，使得該技術(shù)成功應(yīng)用于其他領(lǐng)域。特別是隨著對食品中微生物性質(zhì)的了解，該技術(shù)在主要食品安全檢測中顯現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。該技術(shù)最早應(yīng)用于生物檢測領(lǐng)域是在1992年，而應(yīng)用于對食品安全的檢測則要更晚，也就是最近幾年才出現(xiàn)的，直到2002年國內(nèi)才見相關(guān)技術(shù)應(yīng)用干食品檢測的文獻報道。通過建立基于聚合酶鏈式反應(yīng)技術(shù)的檢測體系，對日常生活中人們常用的肉類、奶類和水產(chǎn)類食品中容易感染的致病性小腸耶爾森氏菌進行了檢測試驗，取得了較好的檢測結(jié)果。研究人員進行不斷改進，希望通過將基于PCR技術(shù)的生物檢測技術(shù)跟其他方法相結(jié)合，找到一種全新的更加有效地食品檢測方法。

1.3 生物芯片。隨著全球經(jīng)濟一體化的迅速發(fā)展，世界主要經(jīng)濟大國對食品安全的重視，對進出口食品的衛(wèi)生檢疫已經(jīng)成為各主要經(jīng)濟體的貿(mào)易壁壘。目前，世界上許多國家和地區(qū)，也都相繼開展了基于生物芯片技術(shù)的食品檢測技術(shù)的研制和開發(fā)工作?；谏镄酒臋z測技術(shù)采用光導(dǎo)原位等方法，能夠?qū)z測樣本中的生物大分子有序地固化于支持物表面，進而構(gòu)成密集的分子排列，然后與已經(jīng)過標記的待測樣品中的靶分子進行雜交，最后通過對雜交信號的強度進行分析，能夠非?？焖?、高效、準確地對待測樣品中的中靶分子數(shù)量進行判斷，因此可說，基于生物芯片的食品檢測技術(shù)是現(xiàn)有檢驗、檢疫領(lǐng)域中速度最快、適用范圍最廣的高新技術(shù)。所以，基于該技術(shù)的生物檢測技術(shù)可以對食品的安全狀態(tài)有一個科學(xué)、快速的了解。

1.4 生物傳感器?；谏飩鞲衅鞯臋z測技術(shù)是通過具有較高選擇性的生物材料對各種有毒分子進行識別，當(dāng)待檢測樣品中的毒性物質(zhì)分子與識別材料結(jié)合后，把所產(chǎn)生的復(fù)合物通過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娦盘柡筝敵?，進而得到對檢測樣品的檢驗結(jié)果。該項檢測技術(shù)具有快速、準確、可靠的的優(yōu)點，能夠最大限度的滿足食品安全檢測領(lǐng)域的各種要求。因此，該項檢測技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的藥物殘留檢測和病原菌檢測等眾多領(lǐng)域。當(dāng)然，基于該項技術(shù)的食品檢測體系還存在一定的缺陷，如該技術(shù)的使用壽命和檢測穩(wěn)定性還不盡如人意，使得該技術(shù)的商業(yè)化進程受到一定的制約。

2 具體應(yīng)用實例的分析

2.1 食品中的藥物殘留檢測。對于食品中殘留的藥物成分對人體的危害問題，已經(jīng)引起了人們的廣泛重視，因而對農(nóng)產(chǎn)品中殘留藥物成分的分析技術(shù)也得到了快速發(fā)展?，F(xiàn)在，在農(nóng)產(chǎn)品中成功應(yīng)用的藥物殘留檢測技術(shù)是生物酶技術(shù)和生物傳感器技術(shù)。用生物技術(shù)對藥物殘留進行檢測的方式出現(xiàn)的更早，早在1989年，人們就開始用電流式生物傳感器來測定檢測樣本中的有機磷殺蟲劑，其中使用的就是人造酶，該技術(shù)可以對樣本中的硝基酚和二乙基酚進行有效檢測，且時間較短。

2.2 有害微生物的檢測。食品中的有害微生物對人類健康的危害性也不容忽視，所以，采用快速有效地檢測方法是限制有害微生物擴大傳播的有效途徑。生物檢測技術(shù)在領(lǐng)域已經(jīng)取得了大量的研究成果。我國一些學(xué)者應(yīng)用酶聯(lián)免疫分析方法對奶制品樣本中的沙門氏菌進行了成功檢測，證明了該檢測方法的敏感性和特異性。

2.3 轉(zhuǎn)基因食品檢測。隨著轉(zhuǎn)基因食品的出現(xiàn)和普及，以及各種轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品對人類健康和環(huán)境影響的不確定性，能對各類轉(zhuǎn)墓因產(chǎn)品進行有效檢測技術(shù)也隨之出現(xiàn)，現(xiàn)在，應(yīng)用于該檢測領(lǐng)域的生物檢測技術(shù)主要包括：酸檢測方法、酶活性檢測方法以及蛋白質(zhì)檢測方法等。

2.4 樣本成分和品質(zhì)的檢測。最早應(yīng)用于食品樣本成分和品質(zhì)檢測的生物檢測方法，是基于生物傳感器的食品檢測技術(shù)，只不過開始的檢測種類較少，如最早的生物傳感器檢測技術(shù)主要是葡萄糖傳感器，只針對食品樣本中的含糖量進行檢測。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，用于對樣本成分和品質(zhì)檢測的技術(shù)也越來越多。

3 結(jié)束語

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，人們已逐步認識到生物技術(shù)在食品分析中的重要作用。生物技術(shù)檢測方法以其自身獨特的優(yōu)勢在食品分析中顯示出巨大的應(yīng)用潛能，其應(yīng)用幾乎涉及到食品分析的各個方面，包括食品的品質(zhì)評價、食品的質(zhì)量監(jiān)督、生產(chǎn)過程的質(zhì)量監(jiān)控及食品科學(xué)研究等，尤其是它能夠?qū)υS多過去難于檢測的成分進行分析。目前由于各種條件的限制，生物技術(shù)在食品分析中的應(yīng)用還不普及，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在不久的將來，生物技術(shù)在食品分析中將占有越來越重要的地位。

參考文獻

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Abstract: At present,with the rapid development of China's economy,the current extensive economic growth mode has the low utilization of water resources,resulting in shortage of water resources. China's economy is not yet developed,due to inadequate sewage treatment facilities and higher operating costs,many cities discharged the majority of untreated urban sewage into water bodies,causing pollution of water environment. Water pollution has become one of the main factors that restrict China's urban construction and economic development. In the author's opinion,sewage treatment technology is desperately needed.

關(guān)鍵詞:污水治理;水源保護;生態(tài)學(xué)分析

Key words: sewage treatment;water conservation;ecological analysis

中圖分類號:TU992文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)15-0170-01

0引言

水是人類社會生產(chǎn)和生活必不可少的寶貴自然資源,也是生物賴以生存的環(huán)境資源。工業(yè)革命以來,隨著科技進步和社會生產(chǎn)力的極大提高,人類創(chuàng)造出前所未有的物質(zhì)財富,加速推進了文明發(fā)展的進程。與此同時,人類的生產(chǎn)生活活動產(chǎn)生的污染也造成了水環(huán)境質(zhì)量不斷惡化和水資源危機的加劇,水環(huán)境污染與水資源短缺已演變成備受全世界關(guān)注的資源環(huán)境問題,嚴重地阻礙著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高,繼而威脅著人類的未來生存和發(fā)展。

1我國污水治理的技術(shù)環(huán)境

在污水治理設(shè)備方面,總體技術(shù)也落后于國際先進水平,僅為國際20世紀70-80年代的水平。這些污水治理設(shè)備僅僅可以滿足一般工業(yè)廢水和生活污水的處理需求。由于處理設(shè)備單機產(chǎn)品多,系列化程度低,成套裝置生產(chǎn)不足,嚴重缺乏生產(chǎn)高新生物技術(shù)處理設(shè)備的能力。我國生產(chǎn)的用于城市污水治理的動力設(shè)備,如鼓風(fēng)機、水泵等,普遍存在能耗較大的問題,造成我國城市污水治理設(shè)施的運營費用居高不下,在一定程度上也制約了我國城市污水治理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。[1]

2我國的污水治理技術(shù)

2.1 厭氧生物處理技術(shù)厭氧生物處理技術(shù)的能耗較低,可以回收生物能(如:沼氣),污泥產(chǎn)量較低。厭氧微生物可以對好氧微生物所不能降解的有機物進行降解或部分降解;對溫度、pH等環(huán)境因素要求較高。但整體來說,經(jīng)厭氧生物處理的出水,水質(zhì)較差,需要進一步利用好氧法進行處理,伴隨氣味較大,對氨氮的去除效果不理想。

2.2 好氧生物處理技術(shù)常用的好氧生物處理工藝有三大類:活性污泥法、生物膜法、膜生物反應(yīng)器工藝。

①活性污泥法工藝。活性污泥法主要包括傳統(tǒng)性污泥法污水處理技術(shù)、氧化溝技術(shù)、間歇式活性污泥處理技術(shù)(SBR,Sequencing Batch Reactor)和AB法污水處理技術(shù)。SBR法的工藝流程簡單,且造價低,主體設(shè)備只有序批式間歇反應(yīng)器,無需二沉池和污泥回流系統(tǒng),初沉池也可省略。具有布置緊湊,占地面積小的特點,可根據(jù)水質(zhì)和水量情況靈活運行,具有良好的脫氮除磷效果。[2]②生物膜法工藝。污水的生物膜處理技術(shù)既是傳統(tǒng)的,又是發(fā)展中的污水生物處理技術(shù)。迄今為止,屬于生物膜處理法的工藝有生物濾池(普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池)、生物轉(zhuǎn)盤、生物流化床、曝氣生物濾池(BAF)、生物接觸氧化、純氧生化處理等。生物濾池是早期出現(xiàn)、至今仍在研究、發(fā)展中的污水生物處理技術(shù),而后三種則是近幾十年來開發(fā)的新工藝。③膜生物反應(yīng)器工藝。膜生物反應(yīng)器MBR是二十世紀未發(fā)展起來的新技術(shù),它是膜分離技術(shù)和活性污泥生物技術(shù)的結(jié)合。它不同于活性污泥法,不使用沉淀池進行固液分離,而是使用中空纖維膜替代沉淀池,因此具有高效固液分離性能,同時利用膜的特性,使活性污泥不隨出水流失,在生化池中形成超高濃度的活性污泥濃度,使污染物分解徹底,因此出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定,出水細菌、懸浮物和濁度接近于零。生活污水處理后可直接回用,在污水處理方面具有傳統(tǒng)工藝所不具備的優(yōu)點。

2.3 污水的自然處理技術(shù)污水的自然生物處理方法主要是利用自然的生態(tài)系統(tǒng)如土地、濕地等,通過生態(tài)系統(tǒng)中的動物、植物與微生物協(xié)同作用,去除污水中污染物的一種方法。我國在“七五”期間就已經(jīng)對廢水土地處理技術(shù)進行了廣泛的研究,解決了許多技術(shù)上的問題,“八五”期間又列入了國家攻關(guān)重點項目,這也為我國推廣應(yīng)用土地處理系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。[3]

3PLFA方法分析曝氣生物濾池微生物的研究

3.1 PLFA方法在水體微生物群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性分析中應(yīng)用在現(xiàn)有的關(guān)于水中微生物群落的研究中,PLFA一般只能定性的、粗略的區(qū)別革蘭氏陽性、陰性、好氧細菌、厭氧細菌、放線菌、真菌等,很少能用來定性的測量指定種屬的微生物。目前,只有少數(shù)幾種PLFA生物標志物可以指示某些種屬的細菌,如硫酸鹽還原細菌等。地下水中原生動物的PLFA標志物的發(fā)現(xiàn)有助于了解深層含水層中微生物食物鏈結(jié)構(gòu)和微生物的活性,在地下水的微生物修復(fù)方面具有重要意義。[4]

3.2 PLFA方法在沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性分析中應(yīng)用江、海等沉積物的微生物區(qū)是由復(fù)雜的微生物群落組成,它能夠完成主要的礦化反應(yīng),這對營養(yǎng)元素的循環(huán)和大部分深海食物鏈的形成具有重要作用。使用PLFA譜圖分析方法能夠獲得有關(guān)沉積物中微生物生物量和群落結(jié)構(gòu)的信息,沉積物樣品可以不進行處理,也可以是冷凍或凍干的。PLFA法在沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)和生物多樣性分析中的應(yīng)用,對污水治理技術(shù)的提高有著重要的現(xiàn)實意義。

4結(jié)語

水是人類賴以生存的三大生命要素之一。在我國,經(jīng)過幾十年的改革開放,經(jīng)濟得到了迅猛發(fā)展,同時也帶來了諸多環(huán)境問題,尤其是水污染十分突出,嚴重制約著社會經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。隨著我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展和人們生活水平的提高,水體污染現(xiàn)象越來越嚴重,直接威脅著人類的生命健康和整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。嚴峻的水形勢迫切要求我們必須大力進行污水處理及其資源化,同時由于我國經(jīng)濟水平尚不發(fā)達,更迫切需要我們研究、推廣和應(yīng)用處理高效、投資節(jié)省、運行低耗的污水處理新技術(shù)。

參考文獻:

[1]郭險峰.中國城市污水處理基礎(chǔ)設(shè)施投資體制探[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2008,56(3):18-21.

[2]朱雁伯.中國城市污水處理現(xiàn)狀和規(guī)劃[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2008,54(1):32-35.

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關(guān)鍵詞：初中生物；實驗課程；信息技術(shù)

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）14-326-01

初中生物課程是中學(xué)生教育的重要組成部分，它對于激發(fā)引導(dǎo)學(xué)生的好奇心和求知欲具有重要意義。信息技術(shù)是當(dāng)前廣泛運用于科研活動中的先進方法，將其與初中生物的課程特性結(jié)合起來所探究出的生物信息技術(shù)教學(xué)是當(dāng)前新課改要求下初中生物教學(xué)的新發(fā)展方向。在實踐教學(xué)中，教師應(yīng)積極探索生物課程教學(xué)中運用信息技術(shù)的多種新理念和新方式，驗證此教學(xué)方式的優(yōu)越性，從而達成推廣使用的教學(xué)改革目的。

一、信息技術(shù)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合

傳統(tǒng)的生物教學(xué)中，教師與學(xué)生之間的關(guān)系是割裂開來的，教師的教學(xué)重點放在“教授”上，這就容易造成灌注和填鴨式的教學(xué)效果，嚴重影響教學(xué)質(zhì)量。信息技術(shù)對傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新之處就在于它給教師和學(xué)生提供了一個可以進行互動溝通交流的教學(xué)平臺，增加教師與學(xué)生的親近感。而將信息技術(shù)教學(xué)與多媒體教學(xué)結(jié)合在一起，可以最大限度地用生動、形象的方式將比較抽象的原理直觀化和具體化，從而真正激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。另外一方面，多媒體教學(xué)豐富了生物教學(xué)資源的范圍和領(lǐng)域，在貼近生活的同時保證了課堂的趣味性和質(zhì)量。

以“生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)”這一學(xué)習(xí)要點為例，由于具體的生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)的模擬實驗無法在課堂上完成，這個時候教師就應(yīng)當(dāng)借助于信息技術(shù)與多媒體教學(xué)相結(jié)合的方式，通過多媒體方式（PPT、教學(xué)視頻等）在課堂上進行相關(guān)的模擬教學(xué)。除了直觀與生動，這一模擬教學(xué)另一好處是，教師可以隨意改變生態(tài)系統(tǒng)模擬循環(huán)演示中的任一環(huán)節(jié)，并根據(jù)自己已經(jīng)設(shè)定好的結(jié)果向?qū)W生們展示具體的某一環(huán)節(jié)的缺失會造成怎樣的后果，從而幫助學(xué)生對具體循環(huán)過程與循環(huán)的整體性、系統(tǒng)性特征有更加深入的認識。同時，教師將信息技術(shù)納入教學(xué)課件中，通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入，建立起完善的生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)數(shù)據(jù)體系，以數(shù)據(jù)的形式增強文本說服力，同時引導(dǎo)學(xué)生深入思考生態(tài)系統(tǒng)對人們生活實際帶來的影響。完成整個教學(xué)活動之后，有條件的教師還可以向?qū)W生布置課外作業(yè)，提出課外思考，積極鼓勵學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)和媒體的力量進行資源的查閱，將自己得到的新發(fā)現(xiàn)與新認識反饋給教師，從而實現(xiàn)二次學(xué)習(xí)的目的。

二、信息技術(shù)教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合

實驗教學(xué)在生物教學(xué)課程中實際上并未廣泛普及與應(yīng)用，這與客觀教學(xué)設(shè)施條件和教師僵化教學(xué)模式有關(guān)。探索信息技術(shù)教學(xué)方式，還應(yīng)當(dāng)將其與實驗教學(xué)活動相結(jié)合，通過讓學(xué)生動手參與實驗，在提高自己實踐操作能力的同時，切實增加對于生物課堂學(xué)習(xí)的濃厚興趣，了解生物理論與現(xiàn)實生活的緊密關(guān)系，從而有助于學(xué)生養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)生活中的生物知識的良好習(xí)慣，對于初中生性格的培養(yǎng)、人格的塑造、世界觀人生觀的建立等都具有深遠的影響。

以《兩棲動物的生殖和發(fā)育》這一節(jié)課文為例，教師在準備授課前不妨自己先養(yǎng)一些蝌蚪，然后經(jīng)過一段時間將蝌蚪的具體變化形態(tài)記錄拍攝下來，并做好相應(yīng)的觀察研究報告。到正式上課的那天，教師將自己親身所作的實驗過程和實驗形式以PPT的形式向?qū)W生們一一展示，由于是自己親身經(jīng)歷過的實驗，教師能夠獲得多于書本上的感悟。而教師自己帶有主觀性的實驗敘述過程又很容易引起學(xué)生的童心和好奇心，此時教師再講文本內(nèi)容導(dǎo)入自己的課堂教學(xué)，就能起到事半功倍的效果。完成教學(xué)目的之后，教師還可以鼓勵學(xué)生回家進行蝌蚪的培育和觀察學(xué)習(xí)實驗，讓學(xué)生們通過自己的親身體會，進一步了解到兩棲生物的生殖發(fā)育過程。教師還可以讓學(xué)生進行相同物種的不同兩棲生物的發(fā)育對比，從而擴展自己的知識領(lǐng)域，培養(yǎng)起自己獨立研究比較的良好習(xí)慣。

三、信息技術(shù)教學(xué)與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合

初中生物教學(xué)中另一突出問題是，教師一味進行自上而下的傳輸式教學(xué)，并沒有在實際意義上對學(xué)生“授之以漁”，教會學(xué)生進行獨立思考，以培養(yǎng)起自主學(xué)習(xí)的能力。在初中生物課堂中運用信息技術(shù)教學(xué)時應(yīng)該著力于引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，繼而解決問題，引導(dǎo)學(xué)生在允許的范圍內(nèi)利用各種可以利用的方式對自己所感興趣的話題深入認識和理解。

以《生物進化的歷程》為例，中學(xué)生正處于愛幻想、想象力尤為奇特的階段，“生物進化”是他們會主動產(chǎn)生強烈好奇心的一種課題。教師可就此特點要求學(xué)生們以各種方式找出自己身邊存在或者自己所熟知的生物進化的相關(guān)資源，同時根據(jù)學(xué)生們對這一課程知識的掌握程度要求學(xué)生們對未來生物進化的規(guī)律、方向、形態(tài)等問題進行探討。這樣不僅可以極大地活躍課堂氛圍、提高效果效率，更重要的是開啟學(xué)生們的想象之門，指引學(xué)生在生物科學(xué)的海洋里盡情地暢游與展望。

作為一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，初中生物課程的培養(yǎng)目標與學(xué)生學(xué)習(xí)方式、能力、技能和態(tài)度有著緊密的聯(lián)系，與研究性學(xué)習(xí)的培養(yǎng)目標和學(xué)習(xí)方式是相輔相成、交互作用的，在一定程度上適應(yīng)了教育從精英化向大眾化轉(zhuǎn)變，構(gòu)建了新的課程結(jié)構(gòu)，對于現(xiàn)教學(xué)的三維目標，培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)和科學(xué)精神有著重要的意義。將信息技術(shù)分析郵寄的融合在初中生物教學(xué)中，事實求是的講，這是對教師的生物教學(xué)有了新的要求，這既是一種機遇也是一種挑戰(zhàn)。因此，教師在授課的過程中一定要掌握科學(xué)的授課技巧，巧妙組織教學(xué)內(nèi)容，積極運用信息資源，重視對學(xué)生科學(xué)方法的訓(xùn)練，有步驟，有計劃的提高學(xué)生的生物成績。

參考文獻：

篇4

核酸檢測技術(shù)，全稱分子信標核酸檢測技術(shù)，簡稱FRET。該技術(shù)原理是利用熒光能量共振轉(zhuǎn)移來進行的化學(xué)成分檢測技術(shù)，通過此方式來獲得寡核苷酸探針，使之與特定的核酸相互補充，在靶分子雜交的生物作用下，形成熒光反應(yīng)，根據(jù)熒光反應(yīng)的強弱程度來為定量與定性研究的進行提供參照依據(jù)。在Pb2+（鉛離子）檢測中，分子信標核酸技術(shù)的應(yīng)用亦是通過上述原理，在常溫下，能夠?qū)崿F(xiàn)Pb2+的快速檢測，有利于削弱溫度對探針反應(yīng)的作用力，同時限制條件的影響也被弱化。相關(guān)研究顯示，Pb2+的濃度決定了檢測的熒光強度，使用該方式能夠檢測出的Pb2+的濃度下限為1.7×10mol/L。另有學(xué)者專門將該技術(shù)的研究建立在以脫氧核酶的催化水解特性基礎(chǔ)之上，并以此為依據(jù)對該技術(shù)進行了系統(tǒng)化的研究，將其應(yīng)用在了Pb2+的檢測之中，得出了比較喜人的結(jié)果[1]。另外，還有的研究中采用雙淬滅熒光探針進行檢測，主要方式為以8-17DNAzyme的底物鏈與酶鏈作為反應(yīng)基，用熒光基團和熒光淬滅基團對此進行標記，得出雙淬滅熒光探針，促使金屬離子如Zn2+、Mg2+、Fe2+等相互作用，通過反應(yīng)來輔助酶與底物之間以及酶內(nèi)部的熒光能量共振轉(zhuǎn)移效應(yīng)來實現(xiàn)Pb2+的檢測。

2免疫檢測技術(shù)

免疫檢測技術(shù)主要是基于抗體與抗原之間的特異性反應(yīng)基礎(chǔ)上構(gòu)建的生物化學(xué)檢測法，其優(yōu)勢在于靈敏度較高并且特異性較強。鑒于抗體具有著不同的種類，因此免疫檢測亦分為單克隆抗體與多克隆抗體兩種，當(dāng)前常用的檢測方式主要有酶聯(lián)免疫法與熒光偏振免疫法。其中酶聯(lián)免疫法屬于單克隆抗體檢測法，通過合成Pb2+抗原用來免疫小鼠。要想獲得Pb2+的有效抗體，則需要先獲得Pb2+。通過功能的雙螯合，獲得反應(yīng)原性，之后再結(jié)合螯合劑與載體蛋白促使其獲得免疫原性，在小鼠體內(nèi)注射之后分離出抗原，進而進行鉛檢測。很多研究顯示，Pb（II）.CHXDTPA復(fù)合體同摻入Pb2+之后的2Cl2的親和力明顯提升，大約達到25倍，并且實驗證明，Pb2+也是唯一能夠提升兩者親和力的金屬離子[2]。而熒光偏振免疫法的原理主要是依靠樣品中的Pb2+同過量螯合劑的溶液反應(yīng)，通過免疫復(fù)合物之間的競爭，獲得多克隆抗體當(dāng)中的特異性，最后用熒光偏振儀進行測定，得出的數(shù)據(jù)對比標準曲線，則能夠得出Pb2+濃度。此檢測方式應(yīng)用的便利性已經(jīng)被很多研究證實，比如有的研究采用螯合物制備的多克隆抗體在熒光偏振儀當(dāng)中測出了138個土壤樣品當(dāng)中的Pb2+含量，熒光偏振免疫同火焰原子吸收光譜法與電感耦合等離子體所測得的與結(jié)果相關(guān)的系數(shù)取值分別為0.95與0.92，可見檢測的范圍較廣，并且交叉反應(yīng)率極低，在確保能夠在室內(nèi)順利檢測的同時，還能夠?qū)崿F(xiàn)室外檢測。并且相比之下，具有著低成本、高速率等優(yōu)勢，應(yīng)用價值較高。目前，在生物化學(xué)技術(shù)的推動下，Pb2+檢測的免疫檢測水平逐漸升高，雖然優(yōu)勢作用明顯，但弊端也依然存在，最主要的就是體現(xiàn)在抗體數(shù)量有限方面，同時，檢測過程如何實現(xiàn)從實驗室轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實生活當(dāng)中亦是一個需要進一步解決的問題，還需要避免金屬離子之間的交叉反應(yīng)影響過大等問題[3]。

3超分子Pb2+生物化學(xué)傳感檢測技術(shù)

在超分子化學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的推動作用下，用于檢測Pb2+的多種檢測技術(shù)已被研發(fā)生成。此方式檢測技術(shù)主要是通過超分子生物化學(xué)傳感儀來實現(xiàn)，原理是在離子誘導(dǎo)的作用下使超分子熒光信號產(chǎn)生相應(yīng)的變化。已有研究采用在PVC膜上固定乙醇介質(zhì)的熒光傳感器用來檢測Pb2+，優(yōu)勢特點表現(xiàn)為具有著極強的敏感性與選擇性，反應(yīng)快速而及時；另外還有研究采用一種新型熒光肽金屬離子傳感器形成新的螯合物，該傳感器的特點是含有酰胺與色氨酸，在與金屬離子作用后，用于檢測，能夠通過熒光的響應(yīng)來識別。

4結(jié)論

篇5

近年來，為了滿足環(huán)境改善的需求，綠化森林的面積也在不斷擴大，林業(yè)有害生物災(zāi)害發(fā)生的頻率也在不斷增加，主要是因為林業(yè)有害生物的繁殖能力相對較快，并且防治時間相對較多，這樣就給林業(yè)有害生物繁殖帶來了相對良好的條件。因此，在林業(yè)有害生物防治的過程中，不僅要加強防治的力度，并要有效利用防治技術(shù)，以此降低林業(yè)有害生物災(zāi)害發(fā)生的頻率。

1 林業(yè)有害生物產(chǎn)生的原因

1.1 繁殖能力

林業(yè)有害生物不僅有主動傳播的能力，還會依靠大自然進行傳播，在很短的時間內(nèi)，所分布的范圍非常廣泛。同時，林業(yè)有害生物的繁殖能力也相對較強，即使大部分的林業(yè)有害生物已經(jīng)消滅，那些殘留的小部分還會憑借著自己的繁殖能力，快速地傳播和繁殖，林業(yè)有害生物的數(shù)量又會逐漸增多，形成新的危害。

1.2 遺傳能力

外部環(huán)境的改變也會導(dǎo)致林業(yè)有害生物的遺傳性發(fā)生變化，在很短的時間內(nèi)可以快速適應(yīng)周圍的環(huán)境，這樣會延長林業(yè)有害生物防治工作的時間。

1.3 人工造林

人工造林樹木的種類較為單一，對林業(yè)有害生物的抵抗能力較差。同時，林業(yè)有害生物災(zāi)害一旦發(fā)生，防治工作的力度不夠，無法有序地展開，其效果也不好，會導(dǎo)致大量的樹木死亡，其損失嚴重，不利于我國綠化環(huán)保工作的發(fā)展。

2 林業(yè)有害生物防治技術(shù)分析

2.1 飛機在林業(yè)有害生物防治工作中的應(yīng)用

2.1.1 飛機噴灑農(nóng)藥。主要是利用飛機向林業(yè)區(qū)大面積噴灑農(nóng)藥，該項工作的規(guī)模相對較大，資金投資力度相對較高。因此，必須做好之前的準備工作，具體的內(nèi)容為：（1 ）利用飛機噴灑農(nóng)藥時，利用雷達監(jiān)測技術(shù)或其他信息技術(shù)，了解和明確林業(yè)有害生物的分布情況以及范圍。另外，利用計算機詳細標注林業(yè)有害生物分布的密度，保證飛機農(nóng)藥噴灑具有一定的針對性，加強林業(yè)有害生物防治工作的力度。（2）一定要根據(jù)林業(yè)有害生物的分布情況、范圍、以及密集程度等方面，制定飛機飛行的線路，這樣可以保證該項工作的順利展開。（3）針對林區(qū)中樹木的種類，提前購買所需要的農(nóng)藥，并做好相應(yīng)的保存工作，避免發(fā)生藥物泄露、發(fā)揮等現(xiàn)象的發(fā)生，這樣不僅保證了農(nóng)藥的充足性，也保證了藥物的質(zhì)量，提升了林業(yè)有害生物防治工作的效果。

2.1.2 飛機的選擇。由于林區(qū)的面積相對較大，其地形也相對較為復(fù)雜，因此，在飛機農(nóng)藥噴灑的過程中，飛機類型的選擇非常重要，一般情況下主要是以B-3015型為主，主要是因為所使用的環(huán)境相對角度，對飛機場和跑道不會有太多的限制，可以在很大程度上節(jié)省了防治的時間和資金。另外，在飛機選擇的過程中，可以選擇一些輕型飛機攜帶全球定位系統(tǒng)，這樣可以保證準確地獲取各項信息，降低誤差。

2.2 數(shù)字化技術(shù)在林業(yè)有害生物防治工作中的應(yīng)用

由于林業(yè)地區(qū)分布較為廣泛，在面積方面有著很大的差異，因此，僅僅是依靠傳統(tǒng)的人工管理存在著很大的局限性。然而，數(shù)字化技術(shù)在林業(yè)有害生物防治工作應(yīng)用的過程中，可以更加直觀、快捷、實時、準確地監(jiān)測和預(yù)報林業(yè)有害生物分布的情況。數(shù)字化林業(yè)有害生物防治主要是利用GIS地理信息系統(tǒng)、RS 遙感、gps 全球定位系統(tǒng)等技術(shù)，采集、加工、處理林業(yè)有害生物的分布情況、范圍、以及密集程度等方面，且利用計算機技術(shù)進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，形成空間、圖形等屬性信息，實時展現(xiàn)實際的位置、現(xiàn)狀等方面，為林業(yè)有害生物防治工作的展開，提供了相對便利的條件，也避免了傳統(tǒng)人工管理所帶來的弊端。

篇6

[關(guān)鍵詞] 生物技術(shù)；農(nóng)廣校；地位；分析

一、引言

生物技術(shù)就是應(yīng)用生命科學(xué)研究成果，以人們意志設(shè)計，對生物或生物的成分進行改造和利用的技術(shù)。生物技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)方面可以帶來農(nóng)業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量的較大幅度增長，提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品深加工的程度，有利于增加市場上的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)[1]，在提高人民群眾生活水平和增加農(nóng)民收入方面有較大的貢獻。農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校主要是面向農(nóng)民或農(nóng)村基層工作人員的培訓(xùn)機構(gòu)，是生物技術(shù)推廣和應(yīng)用的前沿，在推廣、傳播廣大相關(guān)科研工作人員的成果方面起著不可缺少的橋梁作用。

二、農(nóng)廣校現(xiàn)在各專業(yè)情況

農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校從中央校到省、市、縣各級分校，遍布全國各地，在地域分布上有極大的優(yōu)勢，非常適合于全國性推廣，是其他任何高校所不能比擬的。目前農(nóng)廣校的專業(yè)設(shè)置主要有畜牧獸醫(yī)、果樹栽培、三計、計算機應(yīng)用、汽車維修等，有些專業(yè)比較適合農(nóng)廣校的地位，而像三計、計算機應(yīng)用等專業(yè)就不適合農(nóng)廣校開設(shè)，這些專業(yè)在農(nóng)村基層應(yīng)用的范圍特別窄，而且農(nóng)廣校這個中專學(xué)校和其他開設(shè)這些專業(yè)的高校相比沒有任何優(yōu)勢?？傊r(nóng)廣校應(yīng)該發(fā)揮自己地域分布廣的優(yōu)勢，針對培訓(xùn)對象開設(shè)適合自身的專業(yè)。生物技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)就是可以選擇的專業(yè)。

三、生物技術(shù)專業(yè)對農(nóng)廣校發(fā)展的影響

目前，在各高校大力擴招、大學(xué)門檻越來越低的情況下，中專級別的農(nóng)廣校發(fā)展受到了極大的沖擊，招生越來越困難[2]。如何維持、壯大農(nóng)廣校的發(fā)展，是農(nóng)廣校各級人員應(yīng)該思考的一個問題。

農(nóng)廣校要發(fā)展壯大，開設(shè)適合自身的專業(yè)，尋求更大的生源是一個很大的因素。有些專業(yè)各高校已大量開設(shè)、而且對農(nóng)廣校培訓(xùn)對象不太適合，就應(yīng)該適當(dāng)壓縮或取消，比如計算機應(yīng)用等專業(yè)。而有些專業(yè)應(yīng)該加強，比如果樹栽培、畜牧獸醫(yī)等。其中生物技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)由于與農(nóng)民的切身利益直接相關(guān)，加之各高等院校開設(shè)的生物技術(shù)方面的專業(yè)主要是對大學(xué)生，為生物方面培養(yǎng)和儲備科研人才，并不是針對農(nóng)民和農(nóng)業(yè)一線的生產(chǎn)人員開設(shè)，即針對農(nóng)民及相關(guān)人員的生物技術(shù)專業(yè)比較少，這類專業(yè)比較適合農(nóng)廣校開設(shè)，特別是生物技術(shù)應(yīng)用方面的專業(yè)，能夠增加農(nóng)民的收入，讓農(nóng)民看到希望，對農(nóng)廣校的發(fā)展必然有很大的影響。

農(nóng)業(yè)生物技術(shù)在改造和提升傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)更顯示其巨大的潛力，生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出加速發(fā)展的態(tài)勢。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)作為新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成，并進入了一個高速發(fā)展時期。生物技術(shù)也成為世界農(nóng)業(yè)和科技競爭的核心。因此，發(fā)展生物技術(shù)有廣闊的前景，農(nóng)廣校在生物技術(shù)及其相關(guān)方面的專業(yè)著手，加大投資力度，擴大招生宣傳，對農(nóng)廣校的長遠發(fā)展，必然有至關(guān)重要的影響。

四、生物技術(shù)專業(yè)對農(nóng)民收入的影響

作為生物技術(shù)應(yīng)用實施最前端的農(nóng)民，要能生產(chǎn)出迎合人們需求的“綠色食品”，獲得最大的經(jīng)濟收益，對生物技術(shù)的依賴性越來越強烈。目前，外出務(wù)工成為農(nóng)民的一大潮流，農(nóng)民的很大一部分收入來源于外出務(wù)工[3]。農(nóng)民外出務(wù)工一個很大的原因是目前農(nóng)民利用土地資源獲得的收益遠小于外出務(wù)工。但是，農(nóng)民外出務(wù)工獲得收益的同時，也帶來了很大的負面效應(yīng)，比如，子女教育問題，老人瞻養(yǎng)問題，家庭和睦問題等。據(jù)調(diào)查，大部分農(nóng)民若能在自己家門口獲得相當(dāng)?shù)氖找媸遣辉竿獬鰟?wù)工的。解決這個問題的方法之一就是充分利用農(nóng)民自己擁有的土地資源。特別是遠離城市的地區(qū)，工業(yè)化進程緩慢，土地資源相對豐富。然而長期以來，貧瘠的土地帶給農(nóng)民的收益十分有限，要想在土地上獲得豐厚的收益，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量、增加農(nóng)產(chǎn)品的品種是關(guān)鍵的一環(huán)。比如大棚蔬菜栽培，抗旱、抗病蟲害作物種植，農(nóng)產(chǎn)品加工處理等，要做到這些，生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用就必不可少。未來生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面大量應(yīng)用，將會大大提高土地資源的利用率，創(chuàng)造更大的價值，直接影響農(nóng)民的收益，提高農(nóng)民的生活質(zhì)量。

五、結(jié)論

生物技術(shù)是世界農(nóng)業(yè)和科技競爭的核心，在應(yīng)對糧食短缺問題，提高人們生活質(zhì)量問題等各方面，將發(fā)揮越來越重要的作用。作為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、經(jīng)營最前沿的農(nóng)民，對生物技術(shù)的依賴也越來越強烈。農(nóng)廣校作為培養(yǎng)農(nóng)民及其相關(guān)人員的一個機構(gòu)，可以充分發(fā)揮地域分布廣的優(yōu)勢，大力推進生物技術(shù)及其相關(guān)方面的專業(yè)，為農(nóng)廣校的發(fā)展謀求一個新的途徑，同時，也為推進生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，增加農(nóng)民的收入做出貢獻。

參考文獻

[1]王慶剛，徐桂芬.生物技術(shù)在未來農(nóng)業(yè)中的角色[J].農(nóng)村實用科技信息，2005（6）

篇7

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；現(xiàn)代生物技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展；分析

就高新技術(shù)而言，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是重要的研究領(lǐng)域之一，也是整個生物技術(shù)、相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的首要前提。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)屬于知識密集型產(chǎn)業(yè)，具有多樣化的特點，比如，高產(chǎn)量、高匯報率，能夠優(yōu)化利用自然界中的各種再生能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用有效解決了經(jīng)濟、社會發(fā)展中的各種問題，比如，環(huán)境、人口，改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，極大地提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量。在優(yōu)化利用各種農(nóng)業(yè)資源的基礎(chǔ)上，生態(tài)環(huán)境也得到了應(yīng)有的保護，具有較好的“經(jīng)濟、社會、生態(tài)”效益。

1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用

1．1植物育種、繁殖：

在新時代下，生物技術(shù)日益發(fā)展，被廣泛應(yīng)用到植物育種、繁殖中，充分發(fā)揮基因工程的作用，把某些品種的優(yōu)良性狀轉(zhuǎn)移到其它品種中，提高品種的產(chǎn)量和質(zhì)量或者提高轉(zhuǎn)入品種的抵性，簡化傳統(tǒng)種植操作，比如，病蟲害防治，遠遠優(yōu)化傳統(tǒng)育種，在減少運營成本的基礎(chǔ)上，具有較高的經(jīng)濟效益，在未來農(nóng)業(yè)發(fā)展道路上植物基因工程有著非常廣闊的發(fā)展前景。當(dāng)下，抗蟲、抗病等轉(zhuǎn)基因玉米、大豆等正處于大規(guī)模的商業(yè)化階段。

1．2生物農(nóng)藥：

就生物農(nóng)藥而言，是在優(yōu)化利用生物活體、代謝產(chǎn)物的基礎(chǔ)上，防治病蟲草鼠害，促進農(nóng)作物的健康成長。在應(yīng)用過程中，站在廣義的角度來說，生物農(nóng)藥就是微生物源農(nóng)藥，能夠大規(guī)模生產(chǎn)。在現(xiàn)時代下，我國生物農(nóng)藥正處速發(fā)展中，藥物生產(chǎn)企業(yè)不斷增多，各類新型的生物農(nóng)藥頻繁出現(xiàn)，各自發(fā)揮著不同的特點。

1．3提高植物的抗性

1．3．1抗蟲：

在抗蟲方面，世界范圍內(nèi)，由于蟲害的影響，糧食產(chǎn)量、質(zhì)量都受到影響。在農(nóng)作物種植過程中，人們普遍采用化學(xué)殺蟲劑有效控制蟲害，避免造成嚴重的經(jīng)濟損失。長此以往，引發(fā)了一系列問題，比如，環(huán)境污染遭到嚴重污染，不利于農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。面對這種情況，必須優(yōu)化利用基因工程，培育出抗蟲植物新品種，解決蟲害問題，降低對周圍生態(tài)環(huán)境的污染程度，還不需要花費大量的運營成本，已成為社會大眾關(guān)注的焦點。就其研究現(xiàn)狀來說，我國已獲取不同類型的抗蟲基因，被廣泛應(yīng)用到不同類型的農(nóng)作物中，比如，油菜、玉米，甚至有些方面已經(jīng)走上了“商品化生產(chǎn)”的道路。

1．3．2抗除草劑、抗寒：

當(dāng)下，世界范圍內(nèi)除草劑已有2000多種，在社會農(nóng)藥市場中占據(jù)核心地位。但除草劑具有其局限性，無法正確區(qū)分莊稼、雜草，甚至有些除草劑必須在野草長出來之前進行使用，抗性草類使用量較大，嚴重污染周圍的生態(tài)環(huán)境。為此，在研究除草劑的過程中，需要大力研究抗除草劑的轉(zhuǎn)基因作物，有效解決除草劑存在的問題。如果溫度過低，植物細胞將會受到損害，影響農(nóng)作物的正常生長，產(chǎn)量和質(zhì)量。在生物膜作用下，充分利用其中雙層脂分子的流動性，不斷增加其中不飽和脂肪酸的含量，提高其抗凍性，避免農(nóng)作物受到自然災(zāi)害的影響。

2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展

2．1光合作用機理：

在農(nóng)作物生長過程中，適當(dāng)提高其光合作用效率，可以不斷增加農(nóng)作物產(chǎn)量，提高作物質(zhì)量，提高能源利用率。光反應(yīng)、暗反應(yīng)是光合作用的重要組成元素，把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，葉綠體在相關(guān)物質(zhì)作用下能夠有效催化底物的加氧反應(yīng)。但想要提高其中固定二氧化碳的具體運行速度，需要適當(dāng)降低加氧酶活性，并提高Rubisco的羧化酶活性。面對這方面，研究者大力研究Rubisco各個方面，比如，結(jié)構(gòu)、功能，為進一步提高農(nóng)作物的光合作用做好鋪墊。

2．2生物固氮、基因組學(xué)：

在種植過程中，一旦農(nóng)業(yè)土壤氮元素不斷流失，將會出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，生物技術(shù)的優(yōu)化利用能夠有效解決這一問題，不斷促進農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。生物固氮的應(yīng)用能夠在一定程度上節(jié)約能源，保護生態(tài)環(huán)境。就我國而言，固氮基因工程正處速發(fā)展中，在基因組、功能基因?qū)W作用下，生物固氮迎來了嶄新的局面。在實際中，我國已經(jīng)成功研制出12株水稻糞產(chǎn)堿菌耐氨工程菌，給農(nóng)作物施加這種細菌，可以節(jié)約一定量的化肥，還能增加產(chǎn)量。在二十一世紀中，基因組研究發(fā)生了質(zhì)的轉(zhuǎn)變，逐漸向“功能基因組”方向發(fā)展，很多國家在這方面投入大量資金，研究農(nóng)作物，構(gòu)建全新的突變體庫，為全面認識基因功能做好鋪墊。

3結(jié)語

總而言之，在世界人口不斷增長的浪潮中，農(nóng)業(yè)發(fā)揮著舉足輕重的作用，而現(xiàn)代生物技術(shù)是推動農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用能夠優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方法，不斷提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，提高各種農(nóng)業(yè)資源利用率，減少運營成本，實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟效益。還能在一定程度上保護人類賴以生存的環(huán)境，實現(xiàn)人與自然的和諧相處，具備較好的生態(tài)效益。此外，隨著農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展壯大，為國民經(jīng)濟注入新鮮的血液，有利于社會穩(wěn)定發(fā)展，具有較好的社會效益。

參考文獻

篇8

關(guān)鍵詞：生物能源，生物酒精，生物質(zhì)，纖維素，生產(chǎn)過程

0　引言

由于溫室氣溫排放導(dǎo)致全球氣溫變暖，自然石化資源短缺。生物能源成為世界上研究熱點。中國是世界上消耗石油第二的國家，大約占全世界總量的6％。國際能源中心(IEA)估計中國到2030年每天消耗1.4×107桶汽油；隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和普及，2020年，汽車的使用量從2004年大約2.4×107臺增加到90-140×107臺，運輸所需的能源從現(xiàn)在比例約33％發(fā)展到57％左右，每天的所需量從目前的1.6×107桶到5.0×107桶。因此，到2030年，溫室排放氣體將增長至7.14Gt／年。對石油的需求導(dǎo)致中國更加依賴進口石油，2030年，75％的石油將依靠進口。因此，中國面臨能源需求、國家能源安全和環(huán)境污染的挑戰(zhàn)。中國作為發(fā)展中發(fā)展最快，世界上人口最多的國家，在經(jīng)濟快速發(fā)展和國際地位大幅提升的基礎(chǔ)，應(yīng)該發(fā)揮其主導(dǎo)作用，制定研究政策和目標，開發(fā)利用可持續(xù)“中性碳”能源，其中包括生物酒精的生產(chǎn)和使用。

纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成生物酒精是世界上生物能源發(fā)展的熱點研究之一。纖維素生物質(zhì)主要包括農(nóng)業(yè)殘渣(水稻、玉米等秸稈)、森林殘渣(樹枝、鋸末)、廢棄物(廢紙)、草本植物(蘆竹)和木質(zhì)植物(麻瘋樹、楊樹)，資源非常豐富，中國僅秸稈一年約有8.4億噸，林木廢棄物約2億噸；到2030年，每年農(nóng)作物殘渣量達5.53EJ；森林殘渣達0.9EJ(3／4來自木材加工，1／4來自森林殘枝殘葉)；加上生物質(zhì)能源種植(每公頃平均產(chǎn)量15噸干，10％的土地可以作為種植面積)，統(tǒng)計計算，每年可以提供約23EJ的能源，相當(dāng)于6000億升的石油。而根據(jù)IEA的預(yù)測，2030年中國需要12.4EJ的交通運輸液體能源。如果能夠充分利用木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，提高轉(zhuǎn)化技術(shù)，生成酒精，中國可以足夠滿足運輸能源的需求。通過轉(zhuǎn)化生成生物酒精使用是中性碳排放過程，減少溫室氣體排放，有利于環(huán)境和資源的平衡利用。

世界上纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生物酒精的技術(shù)基本上處于研究階段。我國在纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生物酒精的技術(shù)方面起步較晚，還是處于初步研究階段。本文主要對纖維素生物質(zhì)生物酒精生產(chǎn)過程中關(guān)鍵技術(shù)進行簡要分析，指出存在的難點和可能性的解決方法以便進一步深入研究。

1　纖維素生物酒精生產(chǎn)

1.1　纖維素生物質(zhì)作為生物酒精原料的特征

糖類和淀粉轉(zhuǎn)化酒精的工程通過發(fā)酵，在世界上已經(jīng)實用化；草本纖維素和木材纖維素轉(zhuǎn)化酒精正處于實用化過程研究階段。從生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物酒精的容易程度來比較可以得出：糖類>淀粉>草本纖維素>木材纖維素。

淀粉和纖維素都是由葡萄糖組成的多分子高聚體。但是淀粉和纖維素的葡萄糖分子的結(jié)構(gòu)不相同，如圖1所示。淀粉容易生物化學(xué)分解，但是纖維素大分子是由葡萄糖脫水，通過B－1，4葡萄糖苷鍵連接而成的直鏈結(jié)晶性聚合體。在常溫下不發(fā)生水解，高溫下水解也很緩慢。另外，纖維素生物質(zhì)中半纖維素由不同類型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纖維素木聚糖在木質(zhì)組織中約占總量的20％～40％，它結(jié)合在纖維素微纖維的表面，并且相互連接(如圖2)。其三，草本和木質(zhì)纖維素表面因為酚類聚合物木質(zhì)素的存在，更加難以分解。因此從纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為酒精，由于半纖維素和木質(zhì)素的存在，普通的發(fā)酵法不能夠順利完成生物酒精的生成。

1.2　纖維素生物酒精生產(chǎn)過程及有待解決的問題

從纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物酒精的整個加工過程，如圖3所示，大致可以分為六個過程。

首先是生物質(zhì)的收集、水分調(diào)節(jié)和粉碎；然后是生物酒精生成過程，包括前處理、糖化、發(fā)酵和脫水；比如采用進行水熱處理、堿化或微生物處理等的前處理措施來使纖維素易于糖化分解；其次，纖維素和半纖維素的糖化處理；接著采用酵母等微生物作用，產(chǎn)生酒精的過程，即發(fā)酵過程；然后，進行酒精和水分離，蒸餾脫水過程，完成生物酒精的生成；最后，廢水和廢棄物處理。

12.1　生物質(zhì)利用

世界上對生物質(zhì)的種類開發(fā)和數(shù)量估算等研究比較多，但關(guān)于生物質(zhì)利用收集運輸?shù)认嚓P(guān)研究不是太多。很多研究者提出了生物質(zhì)收集的問題，但沒有進行較深入的研究。主要存在以下問題：1)季節(jié)性和地域性強；2)能量密度低；3)輸送成本高。

1.2.2　前處理、糖化技術(shù)開發(fā)

現(xiàn)在研究集中在生物酒精的轉(zhuǎn)化過程中前處理分離木質(zhì)素、纖維素糖化技術(shù)的開發(fā)和提高發(fā)酵效率。按前處理技術(shù)分類，可以分為：1)物理方法(粉碎、爆碎和水熱處理等)；2)化學(xué)方法(酸處理、堿化處理)；3)微生物方法(酵素、微生物菌類利用)。同樣按糖化技術(shù)可以分為三類：1)物理方法(水熱處理等)；2)化學(xué)方法(酸處理)；3)微生物方法(酵素、微生物菌類利用)。

按照前處理和糖化綜合技術(shù)可分成6大類，對比結(jié)果如表1。其中前5種方法，基本完成實驗研究，處于應(yīng)用初試階段，但可以看出各種方法各有優(yōu)點和缺點，在現(xiàn)有的工藝條件下，還沒有最佳的生產(chǎn)工藝；微生物菌處理+微粉碎+酵素法是雖然處理速度慢，但能量效益和轉(zhuǎn)化效果有望比較理想，環(huán)境負荷特低，所以前景最好，但各階段都處于開發(fā)中?？傮w上，尚未有最佳的纖維素生物酒精的加工工藝。

1.2.3　發(fā)酵過程

如圖4所示，三種轉(zhuǎn)化過程。

1)傳統(tǒng)方法：即纖維素酶法水解與乙醇發(fā)酵分步進行，水解和發(fā)酵都在最合適的溫度下進行，但在酶解過程中分解糖沒有利用反而反饋抑制酶的活性。

2)同時糖化和發(fā)酵：同時糖化和發(fā)酵即纖維素酶解與葡萄糖的乙醇發(fā)酵在同一個反應(yīng)器中進行，酶解過程中產(chǎn)生的葡萄糖被微生物所迅速利用，解除了葡萄糖對纖維素酶的反饋抑制作用，提高了酶解效率。要求纖維素酶生產(chǎn)成本和周期的降低，能同時發(fā)酵五碳糖和六碳糖的轉(zhuǎn)基因酵母，優(yōu)化的預(yù)處理手段以及連續(xù)工藝的開發(fā)和使用：但存在水解和發(fā)酵所需的最佳溫度不能匹配。

3)基因轉(zhuǎn)化微生物直接生成：通過某些微生物的直接發(fā)酵可以轉(zhuǎn)換為酒精。要求微生物既能產(chǎn)生纖維素酶系水解纖維素又能發(fā)酵糖產(chǎn)生乙醇。此方法不需添加 額外的酶，但后者需要酶基因的轉(zhuǎn)入，是一種有前景的方法。

1.2.4　蒸餾、脫水

在這個環(huán)節(jié)主要要提取高度酒精，去水化；在此過程中主要要注意減少能源消耗。

1.2.5　廢水、廢物處理

減少環(huán)境污染，提高廢棄物利用，開發(fā)肥料、飼料和燃料利用，并力求低能源消耗和低成本。

2　關(guān)鍵技術(shù)討論

2.1　生物質(zhì)收集區(qū)域規(guī)劃和機械化開發(fā)

要使生物酒精工業(yè)工廠化生產(chǎn)，首先保證充足的生物質(zhì)原料；將分散性、季節(jié)性和區(qū)域性強的生物質(zhì)進行收集，各個地區(qū)的生物質(zhì)種類及數(shù)量、質(zhì)量都是不相同的，因此進行區(qū)域規(guī)劃，來有效實現(xiàn)區(qū)域作業(yè)。如美國NREL研究得出50Km范圍內(nèi)所消耗的能量和成本是比較合適的。

其次是大力開發(fā)生物質(zhì)收集機械自動化，可以提高生產(chǎn)率，減少成本和解決季節(jié)性強等要求。如圖5，稻桿作業(yè)機械。

2.2　酒精轉(zhuǎn)化新研究技術(shù)分析

綜合前處理糖化和發(fā)酵三種轉(zhuǎn)化過程，酸化轉(zhuǎn)化過程比較簡單，但生成后的廢物、廢水處理造成的環(huán)境負擔(dān)并不符合未來的發(fā)展方向；如圖6所示理想的纖維素生產(chǎn)生物酒精的過程。

在此過程中，主要是前處理加熱或酸化處理中，容易產(chǎn)生芳香族化合物等抑制物質(zhì)；纖維素酶的利用率低等主要問題，主要解決辦法包括：

1)試圖從其他物種中尋找更符合工業(yè)應(yīng)用以及更具有應(yīng)用前景的纖維素酶，提高酶的適應(yīng)性，加快水解效率和增強耐熱性能。

2)應(yīng)用微生物酶工程技術(shù)，通過分子演化和設(shè)計來提高酶的功能性；通過強化的低成本發(fā)酵來生產(chǎn)酶制劑；通過基因工程途徑構(gòu)建生產(chǎn)纖維素酶提高酶活性。主要包含三個研究方向：(a)根據(jù)對纖維素結(jié)構(gòu)和催化機理的研究，合理地設(shè)計每一種纖維素酶；(b)對纖維素酶的定向進化，根據(jù)隨機突變或分子重組的方法篩選改造后的纖維素酶；(c)重組纖維素酶體系，提高纖維素對不溶性纖維素的水解速率或程度。

3)通過智能控制技術(shù)對酶解／發(fā)酵過程進行智能化在線監(jiān)控，可以實時精確地優(yōu)化動態(tài)反應(yīng)條件，提高酶解／發(fā)酵效率。

4)研究開發(fā)適合該體系的高效生物反應(yīng)器和建立描述反應(yīng)動力學(xué)的數(shù)學(xué)模型對提高效率、掌握過程的機理及指導(dǎo)過程放大都將有重要的意義。

5)開發(fā)節(jié)能濃縮、脫水裝置，開發(fā)膜分離精餾技術(shù)。

2.3　廢水、廢物處理

完成酒精轉(zhuǎn)化后，廢水、廢物處理是容易忽視的研究內(nèi)容；為了不增加二次環(huán)境污染，這個環(huán)節(jié)必須而且要對纖維素生物酒精的生命周期評價起較重要的作用，因此，必須考慮作為燃料能源利用，肥料開發(fā)和排水處理。

篇9

[關(guān)鍵詞]膜生物反應(yīng)器；污水處理；技術(shù)

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）09-0373-02

1 MBR（膜生物反器）發(fā)展歷程

MBR（膜生物反應(yīng)器）在我國污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用始于20世紀90年代初。20多年來，MBR技術(shù)在我國的應(yīng)用主要經(jīng)歷5個階段。①1990～2000年：小試、中試以及示范工程。②2000～2003年：小規(guī)模實際應(yīng)用（單個工程規(guī)模達百噸/日級）。2003～2006年：中等規(guī)模實際應(yīng)用（單個工程規(guī)模達千噸/日級）。④2006～2010年：2006年我國第一座萬噸/日級的MBR工程在北京密云縣污水處理廠投入運行，開始了萬噸/日級規(guī)模工程的推廣應(yīng)用。⑤2010年至今：應(yīng)用規(guī)模不斷擴大（總累計處理規(guī)模超過百萬噸/日）。2006年以來，我國大型MBR（萬噸/日以上級）的增長情況良好。2010年后，大型MBR的數(shù)量和規(guī)模明顯加快，大型MBR的總規(guī)模在2010年突破100萬噸/日，2014年突破400萬噸/日，2015年有望達到700萬噸/日。MBR現(xiàn)主要用于市政污水、工業(yè)廢水和受污染地表水的處理中。

2 厭氧膜生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)配置及優(yōu)劣勢

對于厭氧膜生物反應(yīng)器的組成構(gòu)件有很多，就是到現(xiàn)在為止我們研究相對較多的是平板膜組件和中空纖維膜組件，對于這兩種不同組件每一種都有其各自的優(yōu)缺點。但是在工業(yè)中污水的處理較多的使用中空纖維膜組件。厭氧膜生物反應(yīng)器技術(shù)在處理生活污水中有著很多的優(yōu)點，當(dāng)我們把這項技術(shù)運用在生活污水處理中的時候，它能很好的實現(xiàn)固液分離，從而達到很好的處理效果，使出水水質(zhì)很好。當(dāng)我們在使用一項新的技術(shù)時，我們經(jīng)常做的事情就是與過去的技術(shù)相互比較，于是可以得到，厭氧膜生物反應(yīng)器的突出優(yōu)點有：

（1）當(dāng)生活污水中有很多的固體廢棄物的時候，使用厭氧膜生物反應(yīng)器技術(shù)，可以很好的分離固體廢棄物，對固體廢棄物處理效果良好，而且很能很好的把固體和液體分離，達到我們滿意的處理結(jié)果；（2）在使用厭氧膜生物反應(yīng)器的時候，這項技術(shù)比較容易讓人上手，關(guān)鍵是操作起來沒有那么困難，另外還能很好的控制水力停留時間；（3）在整個操作過程當(dāng)中，還有利于保護微生物，使微生物不會那么容易流失，而且還能控制污泥濃度；（4）由于厭氧膜生物反應(yīng)器中，運用到了生物技術(shù)，所以在使用這項技術(shù)的時候，可以使某些細菌得到增殖，從而能夠更好的使污水達到理想的處理效果，這不僅提高了一些細菌的數(shù)量，還使得更多的有機物得到了充分的分解；（5）在使用厭氧膜生物反應(yīng)器的時候，會使最終處理的廢水中污泥的含量低于預(yù)想的結(jié)果，大大降低了污泥處理的費用；（6）使用平板膜的過程中，會產(chǎn)生一定的作用力，而這項作用力可以使污泥絮體的體積有一定的減小，由于該平板膜的快速運動，使污泥的傳氧速度大大提高。

3 厭氧膜生物反應(yīng)器工藝研究

3.1 AnMBR典型工藝

前面總結(jié)了典型的厭氧膜生物反應(yīng)器的工藝及其處理的廢水類型。AnMBR是由厭氧反應(yīng)器和膜分離耦合而成，常用的厭氧反應(yīng)器有4大類：完全混合厭氧反應(yīng)器（CSTR）、厭氧流化床（AFBR）、升流式厭氧污泥床（UASB）以及厭氧污泥膨脹床反應(yīng)器（EGSB）。CSTR―MBR設(shè)備操作簡單，成本較低，應(yīng)用廣泛，但出水水質(zhì)較差，易造成嚴重的膜污染。相比，CSTR―MBR、UASB―MBR具有污泥顆粒較大，膜污染程度低的特點，在高濃度有機工業(yè)廢水處理的應(yīng)用中具有很大的潛力。EGSB―MBR和AFBR―MBR由于添加了載體，懸浮污泥濃度較低，上清液中溶解性微生物產(chǎn)物（SMP）明顯少于CSTR―MBR，膜污染程度較低。但由于載體膨脹所需能耗較大，在反應(yīng)器的設(shè)計時載體的種類、顆粒大小的選擇等對膜污染和運行成本有較大的影響。AnMBR工藝主要采用微濾和超濾膜，以中空纖維膜為主，平板膜和管式膜也有少量應(yīng)用。根據(jù)膜組件的設(shè)置位置，AnMBR分為外置式和浸沒式，由于浸沒式占地小、能耗低，多數(shù)研究集中于浸沒式AnMBR，但外置式具有膜組件易清洗和拆卸的特點，常用于膜污染較嚴重的污水處理工藝。膜材料主要為有機聚合物，包括聚偏氟乙烯（PVDF），聚醚砜（PES）和聚乙烯（PE）。此外，動態(tài)膜利用膜表面污染物形成的泥餅層作為分離層，一定程度上使膜污染在MBR工藝中由缺陷轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)勢，且具有易清洗、運行成本低等優(yōu)點，在AnMBR工藝中具有潛在、良好的應(yīng)用前景將動態(tài)微網(wǎng)膜材料應(yīng)用于AnMBR處理城市污水以及高濃度垃圾滲濾液，均得到了較好的處理效果。處理城市污水穩(wěn)定運行時化學(xué)需氧量（COD）去除率穩(wěn)定在79.4%±10.4%；處理高濃度垃圾滲濾液時COD去除率穩(wěn)定在62.2%±1.8%。但仍存在通量不穩(wěn)定、出水水質(zhì)波動較大等缺陷，對其研究還需進一步完善。AnMBR工藝的處理對象主要包括低濃度城市污水和高濃度有機廢水，對不同AnMBR工藝在不同類型污水處理中的應(yīng)用以及處理效果做了較為詳細的總結(jié)。高濃度有機廢水的處理主要采用CSTR―MBR和UASB―MBR兩種工藝類型，而AFBR與膜技術(shù)結(jié)合后具有更高的傳質(zhì)效率和微生物濃度，適于低濃度城市污水處理，近年來受到關(guān)注。采用實驗室級浸沒式AFBR―MBR處理城市污水，采用顆?；钚蕴浚℅AC）作為載體，由于GAC對膜表面有沖刷作用，膜污染潛勢低，在此基礎(chǔ)上擴大反應(yīng)器規(guī)模至中等規(guī)模，可實現(xiàn)長期穩(wěn)定運行（485天），尤其冬季低溫運行時，COD的去除率達90%以上，甲烷產(chǎn)量穩(wěn)定，期間沒有對膜進行化學(xué)清洗，為AFBR―MBR工藝處理低濃度城市污水提供了一個很好的范例。

3.2 AnMBR的工藝運行效果及影響因素

（1）污染物的去除效果

由于膜的截留作用，AnMBR對有機污染物和固體懸浮物（SS）的去除效果相比傳統(tǒng)厭氧工藝有明顯改善。AnMBR工藝在處理一些低濃度合成或?qū)嶋H城市污水以及高濃度有機廢水時的操作條件和運行效果有明顯改善。

（2）產(chǎn)甲烷率

通過厭氧消化將污水中的COD轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄檫M行回收利用，產(chǎn)生能量，是厭氧技術(shù)最重要的優(yōu)點之一，由此AnMBR工藝的產(chǎn)甲烷率成為運行效果好壞的關(guān)鍵指標。甲烷產(chǎn)率受反應(yīng)器構(gòu)型、進水水質(zhì)、運行條件等影響較大，不同的溫度、水力停留時間（HRT）等條件下的甲烷產(chǎn)率和純度差別較大。據(jù)不完全統(tǒng)計，環(huán)境溫度為25～30℃條件下城市污水處理過程中，典型AnMBR工藝的甲烷量為0.1～0.6L/gCOD，純度在50%～80%之間。

（3）影響因素

不同類型反應(yīng)器處理城市污水時的典型工藝參數(shù)，包括污泥停留時間（SRT）、水力停留時間（HRT）、有機負荷以及溫度。An-MBR均在長SRT下（>30天）運行，而不同類型的反應(yīng)器運行的HRT范圍差別較大。CSTR―MBR運行所需HRT較長（>10h）；UASB―MBR的HRT一般在10h左右；AFBR―MBR穩(wěn)定運行的HRT最短，均不超過8h。污泥負荷會隨HRT的縮短而增加，可能會對AnMBR的COD去除率、產(chǎn)甲烷率和純度有所影響。但也有研究結(jié)果表明，HRT的降低對出水COD影響不大，這很大程度歸功于膜的截留作用。溫度對厭氧生物降解過程影響較大，高溫時（55℃）微生物活性較高，溫度下降，微生物活性隨之降低，水解速率下降，導(dǎo)致COD的去除率和產(chǎn)甲烷率均降低。尤其當(dāng)溫度降至15℃以下時，甲烷在水中的溶解度升高，使得甲烷回收率急劇下降。但也有研究發(fā)現(xiàn)，長期低溫運行可改變厭氧生物反應(yīng)器內(nèi)微生物群落結(jié)構(gòu)，氫型產(chǎn)甲烷菌成為優(yōu)勢菌群，可實現(xiàn)穩(wěn)定產(chǎn)甲烷。除溫度和HRT之外，甲烷回收率還受進水COD與硫酸鹽比值的嚴重影響。該比值為6.3gCOD/gS―SO4時，甲烷回收率為57.4%，而在沒有硫酸鹽存在的情況下，甲烷回收率可提高至83%（33℃）。因此，為提高產(chǎn)甲烷率，可從調(diào)節(jié)HRT和溫度，降低進水硫酸鹽等方面著手。

3.3 AnMBR膜污染研究

（1）膜污染機理及影響因素

溶解性微生物產(chǎn)物SMP及其組成成分是有關(guān)MBR膜污染研究中最受關(guān)注的污染物之一，許多研究結(jié)果表明，污泥混合液上清液中的溶解性及膠體物質(zhì)對膜污染阻力的貢獻占到20%～90%。相比AeMBR，AnMBR的混合液理化性|有所差異，主要表現(xiàn)在厭氧污泥顆粒粒徑較小，膠體和溶解性有機物濃度較高，導(dǎo)致膜過濾性相對較差。長期運行結(jié)果顯示，對于膜孔較小的超濾膜，主要的膜污染機理為泥餅層的形成，在AnMBR運行初期，滲透性下降速率較快；而對于孔徑較大的微濾或超濾膜，更易發(fā)生膜孔阻塞，長期運行時膜污染更加嚴重。對于浸沒式AnMBR，結(jié)合性胞外聚合物（EPS）、絮狀污泥以及混合液中的無機物在膜表面泥餅層的形成過程中起主導(dǎo)作用。通過對AnMBR膜表面泥餅層的深入解析，發(fā)現(xiàn)EPS組分中的中性疏水性物質(zhì)更易在膜表面沉積，成為泥餅層的主要成分。對SMP和溶解性EPS的截留，尤其是對其中糖脂蛋白的截留，是造成AnMBR膜污染膜孔阻塞的主要原因。研究者將AeMBR和AnMBR在相似操作條件下運行，發(fā)現(xiàn)AnMBR混合液上清液中SMP的含量高達600mg/L，是AeMBR的5～6倍，且AnMBR混合液SMP組分中蛋白質(zhì)和多糖的比例是AeMBR的2.3倍。

（2）膜污染控制手段

膜材料表面改性和膜組件優(yōu)化。膜材料表面改性可改變膜表面的親疏水性，達到降低膜污染潛勢的目的，表面改性的主要手段包括等離子體處理（空氣、O2、N2等）、表面涂層（表面活性劑吸附）、表面移植（如紫外光誘導(dǎo)移植技術(shù)）等。納米材料用于膜表面改性技術(shù)引起廣泛關(guān)注，比如將TiO2。納米顆粒加入以PVDF為基膜的膜表面，該膜對蛋白質(zhì)有較好的抗污染性。膜組件構(gòu)型的優(yōu)化，有利于改善反應(yīng)器的水動力學(xué)條件，減緩膜污染。采用雙軸旋轉(zhuǎn)浸沒式AnMBR處理啤酒廢水，利用膜的旋轉(zhuǎn)，有效改變膜表面三相流特性，減少膜面污染物的沉積，減小泥餅層厚度，穩(wěn)定運行時通量可達30L/（m2?h），降低膜污染的同時降低能耗。

污泥混合液理化性質(zhì)調(diào)控。（1）運行條件的優(yōu)化。AnMBR運行過程中污泥混合液理化性質(zhì)主要受溫度、HRT、SRT等運行條件的影響。研究表明，運行溫度的變化嚴重影響厭氧微生物活性，引起混合液中EPS組成、溶解性有機物濃度以及顆粒粒徑等的變化，從而影響膜污染潛勢。高溫條件下（55℃），混合液EPS產(chǎn)量降低，厭氧污泥不易聚集，顆粒粒徑減??；而溫度較低時（低于35℃），混合液中SMP濃度顯著升高，影響膜過濾性。AnMBR一般在長SRT和短HRT下運行，混合液中顆粒大小會隨HRT的縮短而減小，EPS和SMP的濃度增加，膜污染速率加快；但延長HRT，產(chǎn)水量減少，運行成本增加。由于產(chǎn)甲烷厭氧微生物生長較慢，延長SRT可以提高甲烷產(chǎn)率，但是過長的SRT會使得SMP濃度增加，混合液顆粒粒徑減小，更易發(fā)生膜污染。因此，選擇合適的SRT和HRT，對同時提高反應(yīng)器性能并較好控制膜污染至關(guān)重要。

吸附劑、混凝劑等的添加。載體的添加，如活性炭、沸石等，一方面能夠通過吸附作用，增加微生物與污染物的作用時間，提高微生物活性，改善混合液理化性質(zhì)，降低溶解性物質(zhì)和膠體顆粒的濃度，同時提高出水水質(zhì)；另一方面載體顆粒對膜表面有較強的沖刷作用，能有效減輕膜污染。但是載體的過量投加也會對膜的過濾性產(chǎn)生負面影響，且載體的成本和對生物環(huán)境的長期影響需要進一步考慮。添加絮凝劑可使污泥呈團粒狀、顆粒增大，明顯改善污泥性狀、減緩膜污染。此外，嘗試包埋技術(shù)固定微生物有利于減少懸浮態(tài)污泥濃度，降低EPS和SMP，也是調(diào)控污泥混合液理化性質(zhì)的有效手段。

水動力學(xué)條件的優(yōu)化。（1）反應(yīng)器構(gòu)型優(yōu)化選擇合適的工藝，優(yōu)化反應(yīng)器構(gòu)型，也是改善水動力學(xué)條件、控制膜污染的有效手段。開發(fā)一種新型厭氧旋轉(zhuǎn)盤膜生物反應(yīng)器（ARMBR），該工藝在浸沒式厭氧膨脹床MBR膜組件中間放置旋轉(zhuǎn)盤，通過載體與膜表面的充分碰撞，來減緩膜污染。反應(yīng)器穩(wěn)定運行100天，沒有進行膜清洗，通量控制在11L/（m2?h）。另外，不同反應(yīng)器構(gòu)型運行過程中所產(chǎn)生的EPS和SMP含量及成分也有較大差別。（2）提高膜面流速在分置式構(gòu)造中，提高錯流速率，增大膜表面剪切力，能夠有效去除膜表面的泥餅層，但流速過大，會造成污泥顆粒變小，SMP濃度升高，使膜污染加劇，影響出水水質(zhì)。在浸沒式構(gòu)造中，通常采用產(chǎn)生的生物沼氣噴射的方式控制膜污染，但當(dāng)生物沼氣產(chǎn)量較小，且不穩(wěn)定時，對膜污染的控制效果有限。

臨界通量運行是控制水動力學(xué)條件和膜污染的有效手段。調(diào)研結(jié)果顯示，在AnMBR的長期運行中，為減輕膜污染，多數(shù)研究者采取低于臨界通量的運行方式，處理低濃度城市污水時通量一般低于10L/（m2?h），處理高濃度有機廢水時通量可能更低。而大型AeMBR處理城市污水的運行通量范圍一般在15～20L/（m2?h），因此，盡管低通量運行的膜污染情況較好，但產(chǎn)水量較低，造成實際噸水運行成本升高。

（4）膜的清洗

用于AnMBR膜清洗的方式主要包括物理清洗和化學(xué)清洗。反應(yīng)器運行期間，定期采用間歇運行和反沖洗等物理清洗技術(shù)，可以有效減輕膜污染。利用新型在線超聲技術(shù)對AnMBR膜進行清洗，結(jié)果顯示膜表面泥餅層阻力下降達80.4%，說明該物理清洗技術(shù)可以有效降低膜表面泥餅層阻力，控制膜污染。然而，當(dāng)物理清洗無法恢復(fù)膜過濾性時，需采用化學(xué)清洗技術(shù)減輕膜污染，常用的用于AnMBR膜污染清洗的化學(xué)藥劑有次氯酸鈉（NaClO）、鹽酸、檸檬酸、氫氧化鈉、乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）等。

4 結(jié)語

飲用水水源的污染日益嚴重，對人類的健康帶來了極大的危害，對凈水技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。水資源是人類生存所必須的重要資源，由于人類在工業(yè)生產(chǎn)和生活中，制造了大量的污染物質(zhì)，嚴重污染了水Y源，同時也危害了人們的健康，所以，相關(guān)部門需加大污水處理，保障水資源的健康。

參考文獻

[1] 李永志.采用膜生物反應(yīng)器技術(shù)進行工業(yè)污水處理[J].科技資訊，2013（17）：134-135.

篇10

關(guān)鍵詞生物制藥技術(shù)；制藥工藝；應(yīng)用

中圖分類號TQ46

文獻標識碼A

文章編號2095-6363（2017）04-0007-01

生物制藥技術(shù)發(fā)展于20世紀后期，至今已經(jīng)具有幾十年的發(fā)展歷程，在先進科學(xué)技術(shù)輔助之下，不同生物制藥技術(shù)在相互碰撞之后，形成了大量研究成果。根據(jù)生物制藥技術(shù)發(fā)展歷程能夠發(fā)現(xiàn)，生物制藥技術(shù)見證著社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前生物制藥產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用到人們?nèi)粘Ｉ钪校蔀楸ＷC人們健康主要工具。

1.生物制藥技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

按照生物制藥技術(shù)發(fā)展歷程來說，我國生物制藥技術(shù)發(fā)展時間相對而言較晚，但是卻取得了顯著成果。生物制藥技術(shù)在發(fā)展過程中，各種生物制藥產(chǎn)品開始逐漸在藥品市場內(nèi)銷售，得到了消費者高度關(guān)注。但是截至目前，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，生物制藥技術(shù)已經(jīng)發(fā)生顯著轉(zhuǎn)變。在國家政策及有關(guān)科學(xué)技術(shù)輔助之下，生物制藥技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)包含在各各方面上，特別是經(jīng)濟全球化建設(shè)過程中，國際生物制藥企業(yè)開始逐漸進入到我國生物制藥產(chǎn)品市場，對我國生物制藥技術(shù)發(fā)展具有重要意義。但是生物制藥技術(shù)在發(fā)展過程中還存在一定障礙，專業(yè)人才數(shù)量有限，經(jīng)濟費用支撐力度不足，科研成果無法批量生產(chǎn)。所以，我國生物制藥技術(shù)還具有良好發(fā)展前景。

2.生物制藥技術(shù)在制藥工藝中的應(yīng)用

生物制藥工藝的形成，是科學(xué)技術(shù)之下產(chǎn)物，為人們提供健康手段。生物制藥技術(shù)首先應(yīng)用在腫瘤疾病治療上。人們生活水平在不斷提升后，腫瘤疾病已經(jīng)成為影響人們健康的主要疾病?，F(xiàn)階段，生物制藥技術(shù)腫瘤疾病治療上，主要出于化療及預(yù)防環(huán)節(jié)上，采取基因技術(shù)對腫瘤進行控制。生物制藥技術(shù)在制藥工藝內(nèi)應(yīng)用，可以研究出多種基因重組藥物，具有良好疾病治療效果。生物制藥技術(shù)在制藥工藝中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面。

2.1生物制藥技術(shù)之生物酶催化技術(shù)

制藥工藝為人們提供身體健康保證情況下，同樣也為人們帶來一定困擾。例如，藥品制作過程中所產(chǎn)生的廢水與日常廢水之間存在一定差別，含鹽量較高，有害物質(zhì)濃度較高。生物制藥工藝快速發(fā)展過程中，廢水已經(jīng)成為主要污染源。制藥廢水處理難度較高，現(xiàn)有廢水處理手段處理效果并不理想，生物酶催化技術(shù)是生物制藥技術(shù)發(fā)展的主要方向。

1）生物酶催化技術(shù)。生物酶催化技術(shù)在制藥廢水處理中的應(yīng)用，原理為借助生物酶，對制藥廢水內(nèi)污染物化學(xué)鍵處理，降解污染物內(nèi)大分子，提高制藥廢水處理質(zhì)量。制藥廢水除了生物酶催化方法之外，還可以應(yīng)用微生物降解法。生物酶催化方法與微生物降解方法相比較，對反應(yīng)設(shè)施要求較低，降解速度較快，可以反復(fù)利用。因此，生物酶催化技術(shù)在制藥廢水處理內(nèi)應(yīng)用，具有一定研究價值。

2）生物酶催化技術(shù)優(yōu)勢。首先，制藥污水處理效果良好。生物酶催化技術(shù)在制藥污水處理內(nèi)應(yīng)用，能夠脫色、除臭，同時還能夠?qū)χ扑帍U水內(nèi)有害物質(zhì)進行處理；其次，生物酶催化技術(shù)在制藥污水處理內(nèi)應(yīng)用，成本較為低廉，與原有制藥廢水方法相比較，成本可以降低40%左右。與此同時，生物酶技術(shù)操作十分便捷，反應(yīng)溫度十分吻合。

2.2生物制藥技術(shù)在西藥制造中的應(yīng)用

西藥作為制藥重要組成部分，具有十分顯著優(yōu)勢。中藥雖然十分溫和，對人們傷害較小，但是西藥在疾病治療上，治療效果更快，人們在大部分疾病治療上都在采取西藥進行治療。科學(xué)技術(shù)水平在不斷提升中，西藥也在逐漸進行改進，西藥所帶來的副作用逐漸降低。

2.3生物制藥技術(shù)在細胞工程中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，大部分藥物原材料都為植物，主要原因植物在制藥工藝內(nèi)應(yīng)用，效果較為溫和，對人們造成的不良影響較小，因此得到了人們高度重視，逐漸對西藥進行改進。但是植物獲取來源有限，基本上依靠野生生物，野生生物生長時間過于緩慢，生產(chǎn)數(shù)量有限，無法滿足制藥實際需求。生物制藥技術(shù)在細胞工程內(nèi)應(yīng)用，采集難度較高植物可以大批量栽培，從而滿足制藥對植物需求。生物制藥技術(shù)作為保障，細胞工程在疾病治療上效果更加顯著。

2.4生物制藥技術(shù)在基因工程中的應(yīng)用

人體十分復(fù)雜，存在很多外界無法探知因素。例如，人體主控新陳代謝的活性因子，對調(diào)節(jié)人體具有重要作用，調(diào)節(jié)人體激素。但是這些活性因子難以在自然界內(nèi)感知到。生物制藥技術(shù)與基因技術(shù)不斷發(fā)展完善，活性因子能夠得到實現(xiàn)。生物制藥技術(shù)在基因工程內(nèi)應(yīng)用，微生物繁殖速度顯著提高，按照微生物特征，借助基因工程方式，從動物內(nèi)提前胰島素，采取體外合成方式，將基因注入到微生物細胞內(nèi)，大量合成胰島素。

3.生物制藥技術(shù)發(fā)展前景

生物制藥技術(shù)在發(fā)展過程中，一直以人們健康作為目標。主要原因生物制藥技術(shù)與人們?nèi)粘Ｉ钪g緊密關(guān)聯(lián)，人們物質(zhì)水平在不斷提高之后，人們健康要求不斷提高，對生物制藥技術(shù)要求不斷提高。按照我國生物制藥技術(shù)發(fā)展歷程來說，我國生物制藥技術(shù)一直以借鑒外先進技術(shù)作為主要手段，生物制藥技術(shù)領(lǐng)域?qū)I(yè)人員規(guī)模逐漸增加，但是綜合人才數(shù)量十分有限。所以，我國生物制藥技術(shù)在今后發(fā)展過程中，需要繼續(xù)借助先進經(jīng)驗，探索一條適合自身發(fā)展渠道，正確認識生物制藥技術(shù)發(fā)展中存在的問題，從而推動生物制藥技術(shù)發(fā)展。

截至目前，我國生物制藥技術(shù)研究已經(jīng)取得了顯著成果，不僅僅在基礎(chǔ)藥品研發(fā)上應(yīng)用，同時也開始逐漸涉及到人體遺傳物質(zhì)上面，不同疾病致病原理更加清晰，有關(guān)問題認知越加深入，生物制藥技術(shù)發(fā)展趨勢更加明確。由于生物制藥技術(shù)風(fēng)險系數(shù)較高，社會各界對藥品研發(fā)工程率顯著提高，結(jié)合有關(guān)學(xué)科優(yōu)勢，充分彰顯出生物制藥技術(shù)價值，對保證人體健康具有重要作用。