生物分析技术范文

导语：如何才能写好一篇生物分析技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：食品分析 生物技术 应用分析

食品分析是食物营养评价和食品加工过程中质量保证体系的一个重要组成部分，它始终贯穿于食物资源的开发、食品加工与销售的全过程。随着人们生活水平的提高，特别是我国加入WTO后，我国食品走向世界的关税壁垒将逐渐被技术壁垒所取代，一方面，食品的功能性和安全性将越来越受到重视，对其分析精度和检测限的要求越来越高；另一方面，作为食品生产企业和政府监管机构，对食品品质的控制则要求能实现现场无损检测和快速检测，而对分析精度和检测限的要求则相对较低。因此，食品分析技术正向着省时、省力、廉价、减少溶剂、减少环境污染、微型化和自动化方向发展。

1 生物检测技术种类

1.1 生物酶技术。基于生物酶的食品安全生物检测技术具有较强的特异性，该技术是非常常用的生物检测技术，能够从代建样本中成功检测出残留农药和毒性微生物的准确含量。不仅如此，该技术还可跟其他技术相结合产生先进的检测技术，如，将该技术跟免检测技术，由于其优异的特性，已在食品安全领域检测的各个领域广泛使用。酶联免疫分析（ELISA）检测技术的最大优点就是准确度和敏感度都非常高，实验结果表明，采用该检测技术对蔬菜和瓜果类食品样本中的农药残留的检测限为0，对奶制品中各种除草剂残留的检测限为0。所以，世界粮农组织（FAO）已经向许多国家的食品安全检测部门大力推广该技术，美国的食品安全部门也将基于酶联免疫分析的食品安全检测技术作为检测农药残留的主要技术。

1.2 PCR技术。PCR（Polymemse Chain Reaction）的中文意思是聚合酶链式反应，是一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法。该技术最初的应用领域为基因克隆领域和转基因检测领域。但是，由于该技术具有众多优点，比如具有微量性、精确性等，使得该技术成功应用于其他领域。特别是随着对食品中微生物性质的了解，该技术在主要食品安全检测中显现出了广阔的应用前景。该技术最早应用于生物检测领域是在1992年，而应用于对食品安全的检测则要更晚，也就是最近几年才出现的，直到2002年国内才见相关技术应用干食品检测的文献报道。通过建立基于聚合酶链式反应技术的检测体系，对日常生活中人们常用的肉类、奶类和水产类食品中容易感染的致病性小肠耶尔森氏菌进行了检测试验，取得了较好的检测结果。研究人员进行不断改进，希望通过将基于PCR技术的生物检测技术跟其他方法相结合，找到一种全新的更加有效地食品检测方法。

1.3 生物芯片。随着全球经济一体化的迅速发展，世界主要经济大国对食品安全的重视，对进出口食品的卫生检疫已经成为各主要经济体的贸易壁垒。目前，世界上许多国家和地区，也都相继开展了基于生物芯片技术的食品检测技术的研制和开发工作。基于生物芯片的检测技术采用光导原位等方法，能够将检测样本中的生物大分子有序地固化于支持物表面，进而构成密集的分子排列，然后与已经过标记的待测样品中的靶分子进行杂交，最后通过对杂交信号的强度进行分析，能够非常快速、高效、准确地对待测样品中的中靶分子数量进行判断，因此可说，基于生物芯片的食品检测技术是现有检验、检疫领域中速度最快、适用范围最广的高新技术。所以，基于该技术的生物检测技术可以对食品的安全状态有一个科学、快速的了解。

1.4 生物传感器。基于生物传感器的检测技术是通过具有较高选择性的生物材料对各种有毒分子进行识别，当待检测样品中的毒性物质分子与识别材料结合后，把所产生的复合物通过信号转换器转变为光电信号后输出，进而得到对检测样品的检验结果。该项检测技术具有快速、准确、可靠的的优点，能够最大限度的满足食品安全检测领域的各种要求。因此，该项检测技术已经成功地应用于农产品的药物残留检测和病原菌检测等众多领域。当然，基于该项技术的食品检测体系还存在一定的缺陷，如该技术的使用寿命和检测稳定性还不尽如人意，使得该技术的商业化进程受到一定的制约。

2 具体应用实例的分析

2.1 食品中的药物残留检测。对于食品中残留的药物成分对人体的危害问题，已经引起了人们的广泛重视，因而对农产品中残留药物成分的分析技术也得到了快速发展。现在，在农产品中成功应用的药物残留检测技术是生物酶技术和生物传感器技术。用生物技术对药物残留进行检测的方式出现的更早，早在1989年，人们就开始用电流式生物传感器来测定检测样本中的有机磷杀虫剂，其中使用的就是人造酶，该技术可以对样本中的硝基酚和二乙基酚进行有效检测，且时间较短。

2.2 有害微生物的检测。食品中的有害微生物对人类健康的危害性也不容忽视，所以，采用快速有效地检测方法是限制有害微生物扩大传播的有效途径。生物检测技术在领域已经取得了大量的研究成果。我国一些学者应用酶联免疫分析方法对奶制品样本中的沙门氏菌进行了成功检测，证明了该检测方法的敏感性和特异性。

2.3 转基因食品检测。随着转基因食品的出现和普及，以及各种转基因产品对人类健康和环境影响的不确定性，能对各类转墓因产品进行有效检测技术也随之出现，现在，应用于该检测领域的生物检测技术主要包括：酸检测方法、酶活性检测方法以及蛋白质检测方法等。

2.4 样本成分和品质的检测。最早应用于食品样本成分和品质检测的生物检测方法，是基于生物传感器的食品检测技术，只不过开始的检测种类较少，如最早的生物传感器检测技术主要是葡萄糖传感器，只针对食品样本中的含糖量进行检测。随着生物技术的发展，用于对样本成分和品质检测的技术也越来越多。

3 结束语

随着生物技术的发展，人们已逐步认识到生物技术在食品分析中的重要作用。生物技术检测方法以其自身独特的优势在食品分析中显示出巨大的应用潜能，其应用几乎涉及到食品分析的各个方面，包括食品的品质评价、食品的质量监督、生产过程的质量监控及食品科学研究等，尤其是它能够对许多过去难于检测的成分进行分析。目前由于各种条件的限制，生物技术在食品分析中的应用还不普及，随着科学技术的不断发展，在不久的将来，生物技术在食品分析中将占有越来越重要的地位。

参考文献

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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.

关键词:污水治理;水源保护;生态学分析

Key words: sewage treatment;water conservation;ecological analysis

中图分类号:TU992文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0170-01

0引言

水是人类社会生产和生活必不可少的宝贵自然资源,也是生物赖以生存的环境资源。工业革命以来,随着科技进步和社会生产力的极大提高,人类创造出前所未有的物质财富,加速推进了文明发展的进程。与此同时,人类的生产生活活动产生的污染也造成了水环境质量不断恶化和水资源危机的加剧,水环境污染与水资源短缺已演变成备受全世界关注的资源环境问题,严重地阻碍着经济的发展和人民生活质量的提高,继而威胁着人类的未来生存和发展。

1我国污水治理的技术环境

在污水治理设备方面,总体技术也落后于国际先进水平,仅为国际20世纪70-80年代的水平。这些污水治理设备仅仅可以满足一般工业废水和生活污水的处理需求。由于处理设备单机产品多,系列化程度低,成套装置生产不足,严重缺乏生产高新生物技术处理设备的能力。我国生产的用于城市污水治理的动力设备,如鼓风机、水泵等,普遍存在能耗较大的问题,造成我国城市污水治理设施的运营费用居高不下,在一定程度上也制约了我国城市污水治理产业的发展。[1]

2我国的污水治理技术

2.1 厌氧生物处理技术厌氧生物处理技术的能耗较低,可以回收生物能(如:沼气),污泥产量较低。厌氧微生物可以对好氧微生物所不能降解的有机物进行降解或部分降解;对温度、pH等环境因素要求较高。但整体来说,经厌氧生物处理的出水,水质较差,需要进一步利用好氧法进行处理,伴随气味较大,对氨氮的去除效果不理想。

2.2 好氧生物处理技术常用的好氧生物处理工艺有三大类:活性污泥法、生物膜法、膜生物反应器工艺。

①活性污泥法工艺。活性污泥法主要包括传统性污泥法污水处理技术、氧化沟技术、间歇式活性污泥处理技术(SBR,Sequencing Batch Reactor)和AB法污水处理技术。SBR法的工艺流程简单,且造价低,主体设备只有序批式间歇反应器,无需二沉池和污泥回流系统,初沉池也可省略。具有布置紧凑,占地面积小的特点,可根据水质和水量情况灵活运行,具有良好的脱氮除磷效果。[2]②生物膜法工艺。污水的生物膜处理技术既是传统的,又是发展中的污水生物处理技术。迄今为止,属于生物膜处理法的工艺有生物滤池(普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池)、生物转盘、生物流化床、曝气生物滤池(BAF)、生物接触氧化、纯氧生化处理等。生物滤池是早期出现、至今仍在研究、发展中的污水生物处理技术,而后三种则是近几十年来开发的新工艺。③膜生物反应器工艺。膜生物反应器MBR是二十世纪未发展起来的新技术,它是膜分离技术和活性污泥生物技术的结合。它不同于活性污泥法,不使用沉淀池进行固液分离,而是使用中空纤维膜替代沉淀池,因此具有高效固液分离性能,同时利用膜的特性,使活性污泥不随出水流失,在生化池中形成超高浓度的活性污泥浓度,使污染物分解彻底,因此出水水质良好、稳定,出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。生活污水处理后可直接回用,在污水处理方面具有传统工艺所不具备的优点。

2.3 污水的自然处理技术污水的自然生物处理方法主要是利用自然的生态系统如土地、湿地等,通过生态系统中的动物、植物与微生物协同作用,去除污水中污染物的一种方法。我国在“七五”期间就已经对废水土地处理技术进行了广泛的研究,解决了许多技术上的问题,“八五”期间又列入了国家攻关重点项目,这也为我国推广应用土地处理系统创造了条件。[3]

3PLFA方法分析曝气生物滤池微生物的研究

3.1 PLFA方法在水体微生物群落结构和生物多样性分析中应用在现有的关于水中微生物群落的研究中,PLFA一般只能定性的、粗略的区别革兰氏阳性、阴性、好氧细菌、厌氧细菌、放线菌、真菌等,很少能用来定性的测量指定种属的微生物。目前,只有少数几种PLFA生物标志物可以指示某些种属的细菌,如硫酸盐还原细菌等。地下水中原生动物的PLFA标志物的发现有助于了解深层含水层中微生物食物链结构和微生物的活性,在地下水的微生物修复方面具有重要意义。[4]

3.2 PLFA方法在沉积物微生物群落结构和生物多样性分析中应用江、海等沉积物的微生物区是由复杂的微生物群落组成,它能够完成主要的矿化反应,这对营养元素的循环和大部分深海食物链的形成具有重要作用。使用PLFA谱图分析方法能够获得有关沉积物中微生物生物量和群落结构的信息,沉积物样品可以不进行处理,也可以是冷冻或冻干的。PLFA法在沉积物微生物群落结构和生物多样性分析中的应用,对污水治理技术的提高有着重要的现实意义。

4结语

水是人类赖以生存的三大生命要素之一。在我国,经过几十年的改革开放,经济得到了迅猛发展,同时也带来了诸多环境问题,尤其是水污染十分突出,严重制约着社会经济和环境的可持续发展。随着我国工业、农业的迅速发展和人们生活水平的提高,水体污染现象越来越严重,直接威胁着人类的生命健康和整个生态系统的稳定性。严峻的水形势迫切要求我们必须大力进行污水处理及其资源化,同时由于我国经济水平尚不发达,更迫切需要我们研究、推广和应用处理高效、投资节省、运行低耗的污水处理新技术。

参考文献:

[1]郭险峰.中国城市污水处理基础设施投资体制探[J].中国环保产业,2008,56(3):18-21.

[2]朱雁伯.中国城市污水处理现状和规划[J].中国环保产业,2008,54(1):32-35.

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关键词：初中生物；实验课程；信息技术

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）14-326-01

初中生物课程是中学生教育的重要组成部分，它对于激发引导学生的好奇心和求知欲具有重要意义。信息技术是当前广泛运用于科研活动中的先进方法，将其与初中生物的课程特性结合起来所探究出的生物信息技术教学是当前新课改要求下初中生物教学的新发展方向。在实践教学中，教师应积极探索生物课程教学中运用信息技术的多种新理念和新方式，验证此教学方式的优越性，从而达成推广使用的教学改革目的。

一、信息技术教学与多媒体教学相结合

传统的生物教学中，教师与学生之间的关系是割裂开来的，教师的教学重点放在“教授”上，这就容易造成灌注和填鸭式的教学效果，严重影响教学质量。信息技术对传统教学模式的改革和创新之处就在于它给教师和学生提供了一个可以进行互动沟通交流的教学平台，增加教师与学生的亲近感。而将信息技术教学与多媒体教学结合在一起，可以最大限度地用生动、形象的方式将比较抽象的原理直观化和具体化，从而真正激发起学生的学习兴趣和学习积极性。另外一方面，多媒体教学丰富了生物教学资源的范围和领域，在贴近生活的同时保证了课堂的趣味性和质量。

以“生态系统的碳循环”这一学习要点为例，由于具体的生态系统循环的模拟实验无法在课堂上完成，这个时候教师就应当借助于信息技术与多媒体教学相结合的方式，通过多媒体方式（PPT、教学视频等）在课堂上进行相关的模拟教学。除了直观与生动，这一模拟教学另一好处是，教师可以随意改变生态系统模拟循环演示中的任一环节，并根据自己已经设定好的结果向学生们展示具体的某一环节的缺失会造成怎样的后果，从而帮助学生对具体循环过程与循环的整体性、系统性特征有更加深入的认识。同时，教师将信息技术纳入教学课件中，通过数据导入，建立起完善的生态系统碳循环数据体系，以数据的形式增强文本说服力，同时引导学生深入思考生态系统对人们生活实际带来的影响。完成整个教学活动之后，有条件的教师还可以向学生布置课外作业，提出课外思考，积极鼓励学生利用网络和媒体的力量进行资源的查阅，将自己得到的新发现与新认识反馈给教师，从而实现二次学习的目的。

二、信息技术教学与实验教学相结合

实验教学在生物教学课程中实际上并未广泛普及与应用，这与客观教学设施条件和教师僵化教学模式有关。探索信息技术教学方式，还应当将其与实验教学活动相结合，通过让学生动手参与实验，在提高自己实践操作能力的同时，切实增加对于生物课堂学习的浓厚兴趣，了解生物理论与现实生活的紧密关系，从而有助于学生养成善于发现生活中的生物知识的良好习惯，对于初中生性格的培养、人格的塑造、世界观人生观的建立等都具有深远的影响。

以《两栖动物的生殖和发育》这一节课文为例，教师在准备授课前不妨自己先养一些蝌蚪，然后经过一段时间将蝌蚪的具体变化形态记录拍摄下来，并做好相应的观察研究报告。到正式上课的那天，教师将自己亲身所作的实验过程和实验形式以PPT的形式向学生们一一展示，由于是自己亲身经历过的实验，教师能够获得多于书本上的感悟。而教师自己带有主观性的实验叙述过程又很容易引起学生的童心和好奇心，此时教师再讲文本内容导入自己的课堂教学，就能起到事半功倍的效果。完成教学目的之后，教师还可以鼓励学生回家进行蝌蚪的培育和观察学习实验，让学生们通过自己的亲身体会，进一步了解到两栖生物的生殖发育过程。教师还可以让学生进行相同物种的不同两栖生物的发育对比，从而扩展自己的知识领域，培养起自己独立研究比较的良好习惯。

三、信息技术教学与自主学习相结合

初中生物教学中另一突出问题是，教师一味进行自上而下的传输式教学，并没有在实际意义上对学生“授之以渔”，教会学生进行独立思考，以培养起自主学习的能力。在初中生物课堂中运用信息技术教学时应该着力于引导学生主动发现问题、提出问题，继而解决问题，引导学生在允许的范围内利用各种可以利用的方式对自己所感兴趣的话题深入认识和理解。

以《生物进化的历程》为例，中学生正处于爱幻想、想象力尤为奇特的阶段，“生物进化”是他们会主动产生强烈好奇心的一种课题。教师可就此特点要求学生们以各种方式找出自己身边存在或者自己所熟知的生物进化的相关资源，同时根据学生们对这一课程知识的掌握程度要求学生们对未来生物进化的规律、方向、形态等问题进行探讨。这样不仅可以极大地活跃课堂氛围、提高效果效率，更重要的是开启学生们的想象之门，指引学生在生物科学的海洋里尽情地畅游与展望。

作为一门以实验为基础的学科，初中生物课程的培养目标与学生学习方式、能力、技能和态度有着紧密的联系，与研究性学习的培养目标和学习方式是相辅相成、交互作用的，在一定程度上适应了教育从精英化向大众化转变，构建了新的课程结构，对于现教学的三维目标，培养学生的人文素养和科学精神有着重要的意义。将信息技术分析邮寄的融合在初中生物教学中，事实求是的讲，这是对教师的生物教学有了新的要求，这既是一种机遇也是一种挑战。因此，教师在授课的过程中一定要掌握科学的授课技巧，巧妙组织教学内容，积极运用信息资源，重视对学生科学方法的训练，有步骤，有计划的提高学生的生物成绩。

参考文献：

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核酸检测技术，全称分子信标核酸检测技术，简称FRET。该技术原理是利用荧光能量共振转移来进行的化学成分检测技术，通过此方式来获得寡核苷酸探针，使之与特定的核酸相互补充，在靶分子杂交的生物作用下，形成荧光反应，根据荧光反应的强弱程度来为定量与定性研究的进行提供参照依据。在Pb2+（铅离子）检测中，分子信标核酸技术的应用亦是通过上述原理，在常温下，能够实现Pb2+的快速检测，有利于削弱温度对探针反应的作用力，同时限制条件的影响也被弱化。相关研究显示，Pb2+的浓度决定了检测的荧光强度，使用该方式能够检测出的Pb2+的浓度下限为1.7×10mol/L。另有学者专门将该技术的研究建立在以脱氧核酶的催化水解特性基础之上，并以此为依据对该技术进行了系统化的研究，将其应用在了Pb2+的检测之中，得出了比较喜人的结果[1]。另外，还有的研究中采用双淬灭荧光探针进行检测，主要方式为以8-17DNAzyme的底物链与酶链作为反应基，用荧光基团和荧光淬灭基团对此进行标记，得出双淬灭荧光探针，促使金属离子如Zn2+、Mg2+、Fe2+等相互作用，通过反应来辅助酶与底物之间以及酶内部的荧光能量共振转移效应来实现Pb2+的检测。

2免疫检测技术

免疫检测技术主要是基于抗体与抗原之间的特异性反应基础上构建的生物化学检测法，其优势在于灵敏度较高并且特异性较强。鉴于抗体具有着不同的种类，因此免疫检测亦分为单克隆抗体与多克隆抗体两种，当前常用的检测方式主要有酶联免疫法与荧光偏振免疫法。其中酶联免疫法属于单克隆抗体检测法，通过合成Pb2+抗原用来免疫小鼠。要想获得Pb2+的有效抗体，则需要先获得Pb2+。通过功能的双螯合，获得反应原性，之后再结合螯合剂与载体蛋白促使其获得免疫原性，在小鼠体内注射之后分离出抗原，进而进行铅检测。很多研究显示，Pb（II）.CHXDTPA复合体同掺入Pb2+之后的2Cl2的亲和力明显提升，大约达到25倍，并且实验证明，Pb2+也是唯一能够提升两者亲和力的金属离子[2]。而荧光偏振免疫法的原理主要是依靠样品中的Pb2+同过量螯合剂的溶液反应，通过免疫复合物之间的竞争，获得多克隆抗体当中的特异性，最后用荧光偏振仪进行测定，得出的数据对比标准曲线，则能够得出Pb2+浓度。此检测方式应用的便利性已经被很多研究证实，比如有的研究采用螯合物制备的多克隆抗体在荧光偏振仪当中测出了138个土壤样品当中的Pb2+含量，荧光偏振免疫同火焰原子吸收光谱法与电感耦合等离子体所测得的与结果相关的系数取值分别为0.95与0.92，可见检测的范围较广，并且交叉反应率极低，在确保能够在室内顺利检测的同时，还能够实现室外检测。并且相比之下，具有着低成本、高速率等优势，应用价值较高。目前，在生物化学技术的推动下，Pb2+检测的免疫检测水平逐渐升高，虽然优势作用明显，但弊端也依然存在，最主要的就是体现在抗体数量有限方面，同时，检测过程如何实现从实验室转移到现实生活当中亦是一个需要进一步解决的问题，还需要避免金属离子之间的交叉反应影响过大等问题[3]。

3超分子Pb2+生物化学传感检测技术

在超分子化学技术不断发展的推动作用下，用于检测Pb2+的多种检测技术已被研发生成。此方式检测技术主要是通过超分子生物化学传感仪来实现，原理是在离子诱导的作用下使超分子荧光信号产生相应的变化。已有研究采用在PVC膜上固定乙醇介质的荧光传感器用来检测Pb2+，优势特点表现为具有着极强的敏感性与选择性，反应快速而及时；另外还有研究采用一种新型荧光肽金属离子传感器形成新的螯合物，该传感器的特点是含有酰胺与色氨酸，在与金属离子作用后，用于检测，能够通过荧光的响应来识别。

4结论

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近年来，为了满足环境改善的需求，绿化森林的面积也在不断扩大，林业有害生物灾害发生的频率也在不断增加，主要是因为林业有害生物的繁殖能力相对较快，并且防治时间相对较多，这样就给林业有害生物繁殖带来了相对良好的条件。因此，在林业有害生物防治的过程中，不仅要加强防治的力度，并要有效利用防治技术，以此降低林业有害生物灾害发生的频率。

1 林业有害生物产生的原因

1.1 繁殖能力

林业有害生物不仅有主动传播的能力，还会依靠大自然进行传播，在很短的时间内，所分布的范围非常广泛。同时，林业有害生物的繁殖能力也相对较强，即使大部分的林业有害生物已经消灭，那些残留的小部分还会凭借着自己的繁殖能力，快速地传播和繁殖，林业有害生物的数量又会逐渐增多，形成新的危害。

1.2 遗传能力

外部环境的改变也会导致林业有害生物的遗传性发生变化，在很短的时间内可以快速适应周围的环境，这样会延长林业有害生物防治工作的时间。

1.3 人工造林

人工造林树木的种类较为单一，对林业有害生物的抵抗能力较差。同时，林业有害生物灾害一旦发生，防治工作的力度不够，无法有序地展开，其效果也不好，会导致大量的树木死亡，其损失严重，不利于我国绿化环保工作的发展。

2 林业有害生物防治技术分析

2.1 飞机在林业有害生物防治工作中的应用

2.1.1 飞机喷洒农药。主要是利用飞机向林业区大面积喷洒农药，该项工作的规模相对较大，资金投资力度相对较高。因此，必须做好之前的准备工作，具体的内容为：（1 ）利用飞机喷洒农药时，利用雷达监测技术或其他信息技术，了解和明确林业有害生物的分布情况以及范围。另外，利用计算机详细标注林业有害生物分布的密度，保证飞机农药喷洒具有一定的针对性，加强林业有害生物防治工作的力度。（2）一定要根据林业有害生物的分布情况、范围、以及密集程度等方面，制定飞机飞行的线路，这样可以保证该项工作的顺利展开。（3）针对林区中树木的种类，提前购买所需要的农药，并做好相应的保存工作，避免发生药物泄露、发挥等现象的发生，这样不仅保证了农药的充足性，也保证了药物的质量，提升了林业有害生物防治工作的效果。

2.1.2 飞机的选择。由于林区的面积相对较大，其地形也相对较为复杂，因此，在飞机农药喷洒的过程中，飞机类型的选择非常重要，一般情况下主要是以B-3015型为主，主要是因为所使用的环境相对角度，对飞机场和跑道不会有太多的限制，可以在很大程度上节省了防治的时间和资金。另外，在飞机选择的过程中，可以选择一些轻型飞机携带全球定位系统，这样可以保证准确地获取各项信息，降低误差。

2.2 数字化技术在林业有害生物防治工作中的应用

由于林业地区分布较为广泛，在面积方面有着很大的差异，因此，仅仅是依靠传统的人工管理存在着很大的局限性。然而，数字化技术在林业有害生物防治工作应用的过程中，可以更加直观、快捷、实时、准确地监测和预报林业有害生物分布的情况。数字化林业有害生物防治主要是利用GIS地理信息系统、RS 遥感、gps 全球定位系统等技术，采集、加工、处理林业有害生物的分布情况、范围、以及密集程度等方面，且利用计算机技术进行相应的转换，形成空间、图形等属性信息，实时展现实际的位置、现状等方面，为林业有害生物防治工作的展开，提供了相对便利的条件，也避免了传统人工管理所带来的弊端。

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[关键词] 生物技术；农广校；地位；分析

一、引言

生物技术就是应用生命科学研究成果，以人们意志设计，对生物或生物的成分进行改造和利用的技术。生物技术应用在农业方面可以带来农业产品产量的较大幅度增长，提高农产品的质量和农产品深加工的程度，有利于增加市场上的农产品供应[1]，在提高人民群众生活水平和增加农民收入方面有较大的贡献。农业广播电视学校主要是面向农民或农村基层工作人员的培训机构，是生物技术推广和应用的前沿，在推广、传播广大相关科研工作人员的成果方面起着不可缺少的桥梁作用。

二、农广校现在各专业情况

农业广播电视学校从中央校到省、市、县各级分校，遍布全国各地，在地域分布上有极大的优势，非常适合于全国性推广，是其他任何高校所不能比拟的。目前农广校的专业设置主要有畜牧兽医、果树栽培、三计、计算机应用、汽车维修等，有些专业比较适合农广校的地位，而像三计、计算机应用等专业就不适合农广校开设，这些专业在农村基层应用的范围特别窄，而且农广校这个中专学校和其他开设这些专业的高校相比没有任何优势。总之，农广校应该发挥自己地域分布广的优势，针对培训对象开设适合自身的专业。生物技术及其相关专业就是可以选择的专业。

三、生物技术专业对农广校发展的影响

目前，在各高校大力扩招、大学门槛越来越低的情况下，中专级别的农广校发展受到了极大的冲击，招生越来越困难[2]。如何维持、壮大农广校的发展，是农广校各级人员应该思考的一个问题。

农广校要发展壮大，开设适合自身的专业，寻求更大的生源是一个很大的因素。有些专业各高校已大量开设、而且对农广校培训对象不太适合，就应该适当压缩或取消，比如计算机应用等专业。而有些专业应该加强，比如果树栽培、畜牧兽医等。其中生物技术及其相关专业由于与农民的切身利益直接相关，加之各高等院校开设的生物技术方面的专业主要是对大学生，为生物方面培养和储备科研人才，并不是针对农民和农业一线的生产人员开设，即针对农民及相关人员的生物技术专业比较少，这类专业比较适合农广校开设，特别是生物技术应用方面的专业，能够增加农民的收入，让农民看到希望，对农广校的发展必然有很大的影响。

农业生物技术在改造和提升传统农业和农产品加工业更显示其巨大的潜力，生物技术及其产业呈现出加速发展的态势。农业生物技术作为新兴的高新技术产业已经形成，并进入了一个高速发展时期。生物技术也成为世界农业和科技竞争的核心。因此，发展生物技术有广阔的前景，农广校在生物技术及其相关方面的专业着手，加大投资力度，扩大招生宣传，对农广校的长远发展，必然有至关重要的影响。

四、生物技术专业对农民收入的影响

作为生物技术应用实施最前端的农民，要能生产出迎合人们需求的“绿色食品”，获得最大的经济收益，对生物技术的依赖性越来越强烈。目前，外出务工成为农民的一大潮流，农民的很大一部分收入来源于外出务工[3]。农民外出务工一个很大的原因是目前农民利用土地资源获得的收益远小于外出务工。但是，农民外出务工获得收益的同时，也带来了很大的负面效应，比如，子女教育问题，老人瞻养问题，家庭和睦问题等。据调查，大部分农民若能在自己家门口获得相当的收益是不愿外出务工的。解决这个问题的方法之一就是充分利用农民自己拥有的土地资源。特别是远离城市的地区，工业化进程缓慢，土地资源相对丰富。然而长期以来，贫瘠的土地带给农民的收益十分有限，要想在土地上获得丰厚的收益，提高农产品的产量和质量、增加农产品的品种是关键的一环。比如大棚蔬菜栽培，抗旱、抗病虫害作物种植，农产品加工处理等，要做到这些，生物技术在农业方面的应用就必不可少。未来生物技术在农业方面大量应用，将会大大提高土地资源的利用率，创造更大的价值，直接影响农民的收益，提高农民的生活质量。

五、结论

生物技术是世界农业和科技竞争的核心，在应对粮食短缺问题，提高人们生活质量问题等各方面，将发挥越来越重要的作用。作为农产品生产、加工、经营最前沿的农民，对生物技术的依赖也越来越强烈。农广校作为培养农民及其相关人员的一个机构，可以充分发挥地域分布广的优势，大力推进生物技术及其相关方面的专业，为农广校的发展谋求一个新的途径，同时，也为推进生物技术在农业方面的应用，增加农民的收入做出贡献。

参考文献

[1]王庆刚，徐桂芬.生物技术在未来农业中的角色[J].农村实用科技信息，2005（6）

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关键词：农业生产；现代生物技术；应用；发展；分析

就高新技术而言，农业生物技术是重要的研究领域之一，也是整个生物技术、相关产业发展的首要前提。生物技术产业属于知识密集型产业，具有多样化的特点，比如，高产量、高汇报率，能够优化利用自然界中的各种再生能源，实现可持续发展。在农业生产过程中，现代生物技术的应用有效解决了经济、社会发展中的各种问题，比如，环境、人口，改变了农业生产现状，极大地提高了农产品的产量、质量。在优化利用各种农业资源的基础上，生态环境也得到了应有的保护，具有较好的“经济、社会、生态”效益。

1农业生产中现代生物技术的应用

1．1植物育种、繁殖：

在新时代下，生物技术日益发展，被广泛应用到植物育种、繁殖中，充分发挥基因工程的作用，把某些品种的优良性状转移到其它品种中，提高品种的产量和质量或者提高转入品种的抵性，简化传统种植操作，比如，病虫害防治，远远优化传统育种，在减少运营成本的基础上，具有较高的经济效益，在未来农业发展道路上植物基因工程有着非常广阔的发展前景。当下，抗虫、抗病等转基因玉米、大豆等正处于大规模的商业化阶段。

1．2生物农药：

就生物农药而言，是在优化利用生物活体、代谢产物的基础上，防治病虫草鼠害，促进农作物的健康成长。在应用过程中，站在广义的角度来说，生物农药就是微生物源农药，能够大规模生产。在现时代下，我国生物农药正处速发展中，药物生产企业不断增多，各类新型的生物农药频繁出现，各自发挥着不同的特点。

1．3提高植物的抗性

1．3．1抗虫：

在抗虫方面，世界范围内，由于虫害的影响，粮食产量、质量都受到影响。在农作物种植过程中，人们普遍采用化学杀虫剂有效控制虫害，避免造成严重的经济损失。长此以往，引发了一系列问题，比如，环境污染遭到严重污染，不利于农业的健康发展。面对这种情况，必须优化利用基因工程，培育出抗虫植物新品种，解决虫害问题，降低对周围生态环境的污染程度，还不需要花费大量的运营成本，已成为社会大众关注的焦点。就其研究现状来说，我国已获取不同类型的抗虫基因，被广泛应用到不同类型的农作物中，比如，油菜、玉米，甚至有些方面已经走上了“商品化生产”的道路。

1．3．2抗除草剂、抗寒：

当下，世界范围内除草剂已有2000多种，在社会农药市场中占据核心地位。但除草剂具有其局限性，无法正确区分庄稼、杂草，甚至有些除草剂必须在野草长出来之前进行使用，抗性草类使用量较大，严重污染周围的生态环境。为此，在研究除草剂的过程中，需要大力研究抗除草剂的转基因作物，有效解决除草剂存在的问题。如果温度过低，植物细胞将会受到损害，影响农作物的正常生长，产量和质量。在生物膜作用下，充分利用其中双层脂分子的流动性，不断增加其中不饱和脂肪酸的含量，提高其抗冻性，避免农作物受到自然灾害的影响。

2农业生产中现代生物技术的发展

2．1光合作用机理：

在农作物生长过程中，适当提高其光合作用效率，可以不断增加农作物产量，提高作物质量，提高能源利用率。光反应、暗反应是光合作用的重要组成元素，把光能转化为化学能，叶绿体在相关物质作用下能够有效催化底物的加氧反应。但想要提高其中固定二氧化碳的具体运行速度，需要适当降低加氧酶活性，并提高Rubisco的羧化酶活性。面对这方面，研究者大力研究Rubisco各个方面，比如，结构、功能，为进一步提高农作物的光合作用做好铺垫。

2．2生物固氮、基因组学：

在种植过程中，一旦农业土壤氮元素不断流失，将会出现水体富营养化现象，生物技术的优化利用能够有效解决这一问题，不断促进农业的持续发展。生物固氮的应用能够在一定程度上节约能源，保护生态环境。就我国而言，固氮基因工程正处速发展中，在基因组、功能基因学作用下，生物固氮迎来了崭新的局面。在实际中，我国已经成功研制出12株水稻粪产碱菌耐氨工程菌，给农作物施加这种细菌，可以节约一定量的化肥，还能增加产量。在二十一世纪中，基因组研究发生了质的转变，逐渐向“功能基因组”方向发展，很多国家在这方面投入大量资金，研究农作物，构建全新的突变体库，为全面认识基因功能做好铺垫。

3结语

总而言之，在世界人口不断增长的浪潮中，农业发挥着举足轻重的作用，而现代生物技术是推动农业持续发展的关键所在。现代生物技术的应用能够优化农业生产方法，不断提高农业生产力，提高各种农业资源利用率，减少运营成本，实现最大化的经济效益。还能在一定程度上保护人类赖以生存的环境，实现人与自然的和谐相处，具备较好的生态效益。此外，随着农业不断发展壮大，为国民经济注入新鲜的血液，有利于社会稳定发展，具有较好的社会效益。

参考文献

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关键词：生物能源，生物酒精，生物质，纤维素，生产过程

0　引言

由于温室气温排放导致全球气温变暖，自然石化资源短缺。生物能源成为世界上研究热点。中国是世界上消耗石油第二的国家，大约占全世界总量的6％。国际能源中心(IEA)估计中国到2030年每天消耗1.4×107桶汽油；随着汽车工业的发展和普及，2020年，汽车的使用量从2004年大约2.4×107台增加到90-140×107台，运输所需的能源从现在比例约33％发展到57％左右，每天的所需量从目前的1.6×107桶到5.0×107桶。因此，到2030年，温室排放气体将增长至7.14Gt／年。对石油的需求导致中国更加依赖进口石油，2030年，75％的石油将依靠进口。因此，中国面临能源需求、国家能源安全和环境污染的挑战。中国作为发展中发展最快，世界上人口最多的国家，在经济快速发展和国际地位大幅提升的基础，应该发挥其主导作用，制定研究政策和目标，开发利用可持续“中性碳”能源，其中包括生物酒精的生产和使用。

纤维素生物质转化成生物酒精是世界上生物能源发展的热点研究之一。纤维素生物质主要包括农业残渣(水稻、玉米等秸秆)、森林残渣(树枝、锯末)、废弃物(废纸)、草本植物(芦竹)和木质植物(麻疯树、杨树)，资源非常丰富，中国仅秸秆一年约有8.4亿吨，林木废弃物约2亿吨；到2030年，每年农作物残渣量达5.53EJ；森林残渣达0.9EJ(3／4来自木材加工，1／4来自森林残枝残叶)；加上生物质能源种植(每公顷平均产量15吨干，10％的土地可以作为种植面积)，统计计算，每年可以提供约23EJ的能源，相当于6000亿升的石油。而根据IEA的预测，2030年中国需要12.4EJ的交通运输液体能源。如果能够充分利用木质纤维素生物质，提高转化技术，生成酒精，中国可以足够满足运输能源的需求。通过转化生成生物酒精使用是中性碳排放过程，减少温室气体排放，有利于环境和资源的平衡利用。

世界上纤维素生物质转化生物酒精的技术基本上处于研究阶段。我国在纤维素生物质转化生物酒精的技术方面起步较晚，还是处于初步研究阶段。本文主要对纤维素生物质生物酒精生产过程中关键技术进行简要分析，指出存在的难点和可能性的解决方法以便进一步深入研究。

1　纤维素生物酒精生产

1.1　纤维素生物质作为生物酒精原料的特征

糖类和淀粉转化酒精的工程通过发酵，在世界上已经实用化；草本纤维素和木材纤维素转化酒精正处于实用化过程研究阶段。从生物质转化为生物酒精的容易程度来比较可以得出：糖类>淀粉>草本纤维素>木材纤维素。

淀粉和纤维素都是由葡萄糖组成的多分子高聚体。但是淀粉和纤维素的葡萄糖分子的结构不相同，如图1所示。淀粉容易生物化学分解，但是纤维素大分子是由葡萄糖脱水，通过B－1，4葡萄糖苷键连接而成的直链结晶性聚合体。在常温下不发生水解，高温下水解也很缓慢。另外，纤维素生物质中半纤维素由不同类型的单糖构成的异质多聚体，包括木糖、阿伯糖、甘露糖和半乳糖等。半纤维素木聚糖在木质组织中约占总量的20％～40％，它结合在纤维素微纤维的表面，并且相互连接(如图2)。其三，草本和木质纤维素表面因为酚类聚合物木质素的存在，更加难以分解。因此从纤维素生物质转化为酒精，由于半纤维素和木质素的存在，普通的发酵法不能够顺利完成生物酒精的生成。

1.2　纤维素生物酒精生产过程及有待解决的问题

从纤维素生物质转化为生物酒精的整个加工过程，如图3所示，大致可以分为六个过程。

首先是生物质的收集、水分调节和粉碎；然后是生物酒精生成过程，包括前处理、糖化、发酵和脱水；比如采用进行水热处理、碱化或微生物处理等的前处理措施来使纤维素易于糖化分解；其次，纤维素和半纤维素的糖化处理；接着采用酵母等微生物作用，产生酒精的过程，即发酵过程；然后，进行酒精和水分离，蒸馏脱水过程，完成生物酒精的生成；最后，废水和废弃物处理。

12.1　生物质利用

世界上对生物质的种类开发和数量估算等研究比较多，但关于生物质利用收集运输等相关研究不是太多。很多研究者提出了生物质收集的问题，但没有进行较深入的研究。主要存在以下问题：1)季节性和地域性强；2)能量密度低；3)输送成本高。

1.2.2　前处理、糖化技术开发

现在研究集中在生物酒精的转化过程中前处理分离木质素、纤维素糖化技术的开发和提高发酵效率。按前处理技术分类，可以分为：1)物理方法(粉碎、爆碎和水热处理等)；2)化学方法(酸处理、碱化处理)；3)微生物方法(酵素、微生物菌类利用)。同样按糖化技术可以分为三类：1)物理方法(水热处理等)；2)化学方法(酸处理)；3)微生物方法(酵素、微生物菌类利用)。

按照前处理和糖化综合技术可分成6大类，对比结果如表1。其中前5种方法，基本完成实验研究，处于应用初试阶段，但可以看出各种方法各有优点和缺点，在现有的工艺条件下，还没有最佳的生产工艺；微生物菌处理+微粉碎+酵素法是虽然处理速度慢，但能量效益和转化效果有望比较理想，环境负荷特低，所以前景最好，但各阶段都处于开发中。总体上，尚未有最佳的纤维素生物酒精的加工工艺。

1.2.3　发酵过程

如图4所示，三种转化过程。

1)传统方法：即纤维素酶法水解与乙醇发酵分步进行，水解和发酵都在最合适的温度下进行，但在酶解过程中分解糖没有利用反而反馈抑制酶的活性。

2)同时糖化和发酵：同时糖化和发酵即纤维素酶解与葡萄糖的乙醇发酵在同一个反应器中进行，酶解过程中产生的葡萄糖被微生物所迅速利用，解除了葡萄糖对纤维素酶的反馈抑制作用，提高了酶解效率。要求纤维素酶生产成本和周期的降低，能同时发酵五碳糖和六碳糖的转基因酵母，优化的预处理手段以及连续工艺的开发和使用：但存在水解和发酵所需的最佳温度不能匹配。

3)基因转化微生物直接生成：通过某些微生物的直接发酵可以转换为酒精。要求微生物既能产生纤维素酶系水解纤维素又能发酵糖产生乙醇。此方法不需添加 额外的酶，但后者需要酶基因的转入，是一种有前景的方法。

1.2.4　蒸馏、脱水

在这个环节主要要提取高度酒精，去水化；在此过程中主要要注意减少能源消耗。

1.2.5　废水、废物处理

减少环境污染，提高废弃物利用，开发肥料、饲料和燃料利用，并力求低能源消耗和低成本。

2　关键技术讨论

2.1　生物质收集区域规划和机械化开发

要使生物酒精工业工厂化生产，首先保证充足的生物质原料；将分散性、季节性和区域性强的生物质进行收集，各个地区的生物质种类及数量、质量都是不相同的，因此进行区域规划，来有效实现区域作业。如美国NREL研究得出50Km范围内所消耗的能量和成本是比较合适的。

其次是大力开发生物质收集机械自动化，可以提高生产率，减少成本和解决季节性强等要求。如图5，稻杆作业机械。

2.2　酒精转化新研究技术分析

综合前处理糖化和发酵三种转化过程，酸化转化过程比较简单，但生成后的废物、废水处理造成的环境负担并不符合未来的发展方向；如图6所示理想的纤维素生产生物酒精的过程。

在此过程中，主要是前处理加热或酸化处理中，容易产生芳香族化合物等抑制物质；纤维素酶的利用率低等主要问题，主要解决办法包括：

1)试图从其他物种中寻找更符合工业应用以及更具有应用前景的纤维素酶，提高酶的适应性，加快水解效率和增强耐热性能。

2)应用微生物酶工程技术，通过分子演化和设计来提高酶的功能性；通过强化的低成本发酵来生产酶制剂；通过基因工程途径构建生产纤维素酶提高酶活性。主要包含三个研究方向：(a)根据对纤维素结构和催化机理的研究，合理地设计每一种纤维素酶；(b)对纤维素酶的定向进化，根据随机突变或分子重组的方法筛选改造后的纤维素酶；(c)重组纤维素酶体系，提高纤维素对不溶性纤维素的水解速率或程度。

3)通过智能控制技术对酶解／发酵过程进行智能化在线监控，可以实时精确地优化动态反应条件，提高酶解／发酵效率。

4)研究开发适合该体系的高效生物反应器和建立描述反应动力学的数学模型对提高效率、掌握过程的机理及指导过程放大都将有重要的意义。

5)开发节能浓缩、脱水装置，开发膜分离精馏技术。

2.3　废水、废物处理

完成酒精转化后，废水、废物处理是容易忽视的研究内容；为了不增加二次环境污染，这个环节必须而且要对纤维素生物酒精的生命周期评价起较重要的作用，因此，必须考虑作为燃料能源利用，肥料开发和排水处理。

篇9

[关键词]膜生物反应器；污水处理；技术

中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0373-02

1 MBR（膜生物反器）发展历程

MBR（膜生物反应器）在我国污水处理领域的应用始于20世纪90年代初。20多年来，MBR技术在我国的应用主要经历5个阶段。①1990～2000年：小试、中试以及示范工程。②2000～2003年：小规模实际应用（单个工程规模达百吨/日级）。2003～2006年：中等规模实际应用（单个工程规模达千吨/日级）。④2006～2010年：2006年我国第一座万吨/日级的MBR工程在北京密云县污水处理厂投入运行，开始了万吨/日级规模工程的推广应用。⑤2010年至今：应用规模不断扩大（总累计处理规模超过百万吨/日）。2006年以来，我国大型MBR（万吨/日以上级）的增长情况良好。2010年后，大型MBR的数量和规模明显加快，大型MBR的总规模在2010年突破100万吨/日，2014年突破400万吨/日，2015年有望达到700万吨/日。MBR现主要用于市政污水、工业废水和受污染地表水的处理中。

2 厌氧膜生物反应器的结构配置及优劣势

对于厌氧膜生物反应器的组成构件有很多，就是到现在为止我们研究相对较多的是平板膜组件和中空纤维膜组件，对于这两种不同组件每一种都有其各自的优缺点。但是在工业中污水的处理较多的使用中空纤维膜组件。厌氧膜生物反应器技术在处理生活污水中有着很多的优点，当我们把这项技术运用在生活污水处理中的时候，它能很好的实现固液分离，从而达到很好的处理效果，使出水水质很好。当我们在使用一项新的技术时，我们经常做的事情就是与过去的技术相互比较，于是可以得到，厌氧膜生物反应器的突出优点有：

（1）当生活污水中有很多的固体废弃物的时候，使用厌氧膜生物反应器技术，可以很好的分离固体废弃物，对固体废弃物处理效果良好，而且很能很好的把固体和液体分离，达到我们满意的处理结果；（2）在使用厌氧膜生物反应器的时候，这项技术比较容易让人上手，关键是操作起来没有那么困难，另外还能很好的控制水力停留时间；（3）在整个操作过程当中，还有利于保护微生物，使微生物不会那么容易流失，而且还能控制污泥浓度；（4）由于厌氧膜生物反应器中，运用到了生物技术，所以在使用这项技术的时候，可以使某些细菌得到增殖，从而能够更好的使污水达到理想的处理效果，这不仅提高了一些细菌的数量，还使得更多的有机物得到了充分的分解；（5）在使用厌氧膜生物反应器的时候，会使最终处理的废水中污泥的含量低于预想的结果，大大降低了污泥处理的费用；（6）使用平板膜的过程中，会产生一定的作用力，而这项作用力可以使污泥絮体的体积有一定的减小，由于该平板膜的快速运动，使污泥的传氧速度大大提高。

3 厌氧膜生物反应器工艺研究

3.1 AnMBR典型工艺

前面总结了典型的厌氧膜生物反应器的工艺及其处理的废水类型。AnMBR是由厌氧反应器和膜分离耦合而成，常用的厌氧反应器有4大类：完全混合厌氧反应器（CSTR）、厌氧流化床（AFBR）、升流式厌氧污泥床（UASB）以及厌氧污泥膨胀床反应器（EGSB）。CSTR―MBR设备操作简单，成本较低，应用广泛，但出水水质较差，易造成严重的膜污染。相比，CSTR―MBR、UASB―MBR具有污泥颗粒较大，膜污染程度低的特点，在高浓度有机工业废水处理的应用中具有很大的潜力。EGSB―MBR和AFBR―MBR由于添加了载体，悬浮污泥浓度较低，上清液中溶解性微生物产物（SMP）明显少于CSTR―MBR，膜污染程度较低。但由于载体膨胀所需能耗较大，在反应器的设计时载体的种类、颗粒大小的选择等对膜污染和运行成本有较大的影响。AnMBR工艺主要采用微滤和超滤膜，以中空纤维膜为主，平板膜和管式膜也有少量应用。根据膜组件的设置位置，AnMBR分为外置式和浸没式，由于浸没式占地小、能耗低，多数研究集中于浸没式AnMBR，但外置式具有膜组件易清洗和拆卸的特点，常用于膜污染较严重的污水处理工艺。膜材料主要为有机聚合物，包括聚偏氟乙烯（PVDF），聚醚砜（PES）和聚乙烯（PE）。此外，动态膜利用膜表面污染物形成的泥饼层作为分离层，一定程度上使膜污染在MBR工艺中由缺陷转变为优势，且具有易清洗、运行成本低等优点，在AnMBR工艺中具有潜在、良好的应用前景将动态微网膜材料应用于AnMBR处理城市污水以及高浓度垃圾渗滤液，均得到了较好的处理效果。处理城市污水稳定运行时化学需氧量（COD）去除率稳定在79.4%±10.4%；处理高浓度垃圾渗滤液时COD去除率稳定在62.2%±1.8%。但仍存在通量不稳定、出水水质波动较大等缺陷，对其研究还需进一步完善。AnMBR工艺的处理对象主要包括低浓度城市污水和高浓度有机废水，对不同AnMBR工艺在不同类型污水处理中的应用以及处理效果做了较为详细的总结。高浓度有机废水的处理主要采用CSTR―MBR和UASB―MBR两种工艺类型，而AFBR与膜技术结合后具有更高的传质效率和微生物浓度，适于低浓度城市污水处理，近年来受到关注。采用实验室级浸没式AFBR―MBR处理城市污水，采用颗粒活性炭（GAC）作为载体，由于GAC对膜表面有冲刷作用，膜污染潜势低，在此基础上扩大反应器规模至中等规模，可实现长期稳定运行（485天），尤其冬季低温运行时，COD的去除率达90%以上，甲烷产量稳定，期间没有对膜进行化学清洗，为AFBR―MBR工艺处理低浓度城市污水提供了一个很好的范例。

3.2 AnMBR的工艺运行效果及影响因素

（1）污染物的去除效果

由于膜的截留作用，AnMBR对有机污染物和固体悬浮物（SS）的去除效果相比传统厌氧工艺有明显改善。AnMBR工艺在处理一些低浓度合成或实际城市污水以及高浓度有机废水时的操作条件和运行效果有明显改善。

（2）产甲烷率

通过厌氧消化将污水中的COD转变为甲烷进行回收利用，产生能量，是厌氧技术最重要的优点之一，由此AnMBR工艺的产甲烷率成为运行效果好坏的关键指标。甲烷产率受反应器构型、进水水质、运行条件等影响较大，不同的温度、水力停留时间（HRT）等条件下的甲烷产率和纯度差别较大。据不完全统计，环境温度为25～30℃条件下城市污水处理过程中，典型AnMBR工艺的甲烷量为0.1～0.6L/gCOD，纯度在50%～80%之间。

（3）影响因素

不同类型反应器处理城市污水时的典型工艺参数，包括污泥停留时间（SRT）、水力停留时间（HRT）、有机负荷以及温度。An-MBR均在长SRT下（>30天）运行，而不同类型的反应器运行的HRT范围差别较大。CSTR―MBR运行所需HRT较长（>10h）；UASB―MBR的HRT一般在10h左右；AFBR―MBR稳定运行的HRT最短，均不超过8h。污泥负荷会随HRT的缩短而增加，可能会对AnMBR的COD去除率、产甲烷率和纯度有所影响。但也有研究结果表明，HRT的降低对出水COD影响不大，这很大程度归功于膜的截留作用。温度对厌氧生物降解过程影响较大，高温时（55℃）微生物活性较高，温度下降，微生物活性随之降低，水解速率下降，导致COD的去除率和产甲烷率均降低。尤其当温度降至15℃以下时，甲烷在水中的溶解度升高，使得甲烷回收率急剧下降。但也有研究发现，长期低温运行可改变厌氧生物反应器内微生物群落结构，氢型产甲烷菌成为优势菌群，可实现稳定产甲烷。除温度和HRT之外，甲烷回收率还受进水COD与硫酸盐比值的严重影响。该比值为6.3gCOD/gS―SO4时，甲烷回收率为57.4%，而在没有硫酸盐存在的情况下，甲烷回收率可提高至83%（33℃）。因此，为提高产甲烷率，可从调节HRT和温度，降低进水硫酸盐等方面着手。

3.3 AnMBR膜污染研究

（1）膜污染机理及影响因素

溶解性微生物产物SMP及其组成成分是有关MBR膜污染研究中最受关注的污染物之一，许多研究结果表明，污泥混合液上清液中的溶解性及胶体物质对膜污染阻力的贡献占到20%～90%。相比AeMBR，AnMBR的混合液理化性|有所差异，主要表现在厌氧污泥颗粒粒径较小，胶体和溶解性有机物浓度较高，导致膜过滤性相对较差。长期运行结果显示，对于膜孔较小的超滤膜，主要的膜污染机理为泥饼层的形成，在AnMBR运行初期，渗透性下降速率较快；而对于孔径较大的微滤或超滤膜，更易发生膜孔阻塞，长期运行时膜污染更加严重。对于浸没式AnMBR，结合性胞外聚合物（EPS）、絮状污泥以及混合液中的无机物在膜表面泥饼层的形成过程中起主导作用。通过对AnMBR膜表面泥饼层的深入解析，发现EPS组分中的中性疏水性物质更易在膜表面沉积，成为泥饼层的主要成分。对SMP和溶解性EPS的截留，尤其是对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。研究者将AeMBR和AnMBR在相似操作条件下运行，发现AnMBR混合液上清液中SMP的含量高达600mg/L，是AeMBR的5～6倍，且AnMBR混合液SMP组分中蛋白质和多糖的比例是AeMBR的2.3倍。

（2）膜污染控制手段

膜材料表面改性和膜组件优化。膜材料表面改性可改变膜表面的亲疏水性，达到降低膜污染潜势的目的，表面改性的主要手段包括等离子体处理（空气、O2、N2等）、表面涂层（表面活性剂吸附）、表面移植（如紫外光诱导移植技术）等。纳米材料用于膜表面改性技术引起广泛关注，比如将TiO2。纳米颗粒加入以PVDF为基膜的膜表面，该膜对蛋白质有较好的抗污染性。膜组件构型的优化，有利于改善反应器的水动力学条件，减缓膜污染。采用双轴旋转浸没式AnMBR处理啤酒废水，利用膜的旋转，有效改变膜表面三相流特性，减少膜面污染物的沉积，减小泥饼层厚度，稳定运行时通量可达30L/（m2・h），降低膜污染的同时降低能耗。

污泥混合液理化性质调控。（1）运行条件的优化。AnMBR运行过程中污泥混合液理化性质主要受温度、HRT、SRT等运行条件的影响。研究表明，运行温度的变化严重影响厌氧微生物活性，引起混合液中EPS组成、溶解性有机物浓度以及颗粒粒径等的变化，从而影响膜污染潜势。高温条件下（55℃），混合液EPS产量降低，厌氧污泥不易聚集，颗粒粒径减小；而温度较低时（低于35℃），混合液中SMP浓度显著升高，影响膜过滤性。AnMBR一般在长SRT和短HRT下运行，混合液中颗粒大小会随HRT的缩短而减小，EPS和SMP的浓度增加，膜污染速率加快；但延长HRT，产水量减少，运行成本增加。由于产甲烷厌氧微生物生长较慢，延长SRT可以提高甲烷产率，但是过长的SRT会使得SMP浓度增加，混合液颗粒粒径减小，更易发生膜污染。因此，选择合适的SRT和HRT，对同时提高反应器性能并较好控制膜污染至关重要。

吸附剂、混凝剂等的添加。载体的添加，如活性炭、沸石等，一方面能够通过吸附作用，增加微生物与污染物的作用时间，提高微生物活性，改善混合液理化性质，降低溶解性物质和胶体颗粒的浓度，同时提高出水水质；另一方面载体颗粒对膜表面有较强的冲刷作用，能有效减轻膜污染。但是载体的过量投加也会对膜的过滤性产生负面影响，且载体的成本和对生物环境的长期影响需要进一步考虑。添加絮凝剂可使污泥呈团粒状、颗粒增大，明显改善污泥性状、减缓膜污染。此外，尝试包埋技术固定微生物有利于减少悬浮态污泥浓度，降低EPS和SMP，也是调控污泥混合液理化性质的有效手段。

水动力学条件的优化。（1）反应器构型优化选择合适的工艺，优化反应器构型，也是改善水动力学条件、控制膜污染的有效手段。开发一种新型厌氧旋转盘膜生物反应器（ARMBR），该工艺在浸没式厌氧膨胀床MBR膜组件中间放置旋转盘，通过载体与膜表面的充分碰撞，来减缓膜污染。反应器稳定运行100天，没有进行膜清洗，通量控制在11L/（m2・h）。另外，不同反应器构型运行过程中所产生的EPS和SMP含量及成分也有较大差别。（2）提高膜面流速在分置式构造中，提高错流速率，增大膜表面剪切力，能够有效去除膜表面的泥饼层，但流速过大，会造成污泥颗粒变小，SMP浓度升高，使膜污染加剧，影响出水水质。在浸没式构造中，通常采用产生的生物沼气喷射的方式控制膜污染，但当生物沼气产量较小，且不稳定时，对膜污染的控制效果有限。

临界通量运行是控制水动力学条件和膜污染的有效手段。调研结果显示，在AnMBR的长期运行中，为减轻膜污染，多数研究者采取低于临界通量的运行方式，处理低浓度城市污水时通量一般低于10L/（m2・h），处理高浓度有机废水时通量可能更低。而大型AeMBR处理城市污水的运行通量范围一般在15～20L/（m2・h），因此，尽管低通量运行的膜污染情况较好，但产水量较低，造成实际吨水运行成本升高。

（4）膜的清洗

用于AnMBR膜清洗的方式主要包括物理清洗和化学清洗。反应器运行期间，定期采用间歇运行和反冲洗等物理清洗技术，可以有效减轻膜污染。利用新型在线超声技术对AnMBR膜进行清洗，结果显示膜表面泥饼层阻力下降达80.4%，说明该物理清洗技术可以有效降低膜表面泥饼层阻力，控制膜污染。然而，当物理清洗无法恢复膜过滤性时，需采用化学清洗技术减轻膜污染，常用的用于AnMBR膜污染清洗的化学药剂有次氯酸钠（NaClO）、盐酸、柠檬酸、氢氧化钠、乙二胺四乙酸二钠（EDTA）等。

4 结语

饮用水水源的污染日益严重，对人类的健康带来了极大的危害，对净水技术提出了新的挑战。水资源是人类生存所必须的重要资源，由于人类在工业生产和生活中，制造了大量的污染物质，严重污染了水Y源，同时也危害了人们的健康，所以，相关部门需加大污水处理，保障水资源的健康。

参考文献

[1] 李永志.采用膜生物反应器技术进行工业污水处理[J].科技资讯，2013（17）：134-135.

篇10

关键词生物制药技术；制药工艺；应用

中图分类号TQ46

文献标识码A

文章编号2095-6363（2017）04-0007-01

生物制药技术发展于20世纪后期，至今已经具有几十年的发展历程，在先进科学技术辅助之下，不同生物制药技术在相互碰撞之后，形成了大量研究成果。根据生物制药技术发展历程能够发现，生物制药技术见证着社会科学技术的发展，目前生物制药产品已经广泛应用到人们日常生活中，成为保证人们健康主要工具。

1.生物制药技术发展现状

按照生物制药技术发展历程来说，我国生物制药技术发展时间相对而言较晚，但是却取得了显著成果。生物制药技术在发展过程中，各种生物制药产品开始逐渐在药品市场内销售，得到了消费者高度关注。但是截至目前，科学技术快速发展，生物制药技术已经发生显著转变。在国家政策及有关科学技术辅助之下，生物制药技术产品已经包含在各各方面上，特别是经济全球化建设过程中，国际生物制药企业开始逐渐进入到我国生物制药产品市场，对我国生物制药技术发展具有重要意义。但是生物制药技术在发展过程中还存在一定障碍，专业人才数量有限，经济费用支撑力度不足，科研成果无法批量生产。所以，我国生物制药技术还具有良好发展前景。

2.生物制药技术在制药工艺中的应用

生物制药工艺的形成，是科学技术之下产物，为人们提供健康手段。生物制药技术首先应用在肿瘤疾病治疗上。人们生活水平在不断提升后，肿瘤疾病已经成为影响人们健康的主要疾病。现阶段，生物制药技术肿瘤疾病治疗上，主要出于化疗及预防环节上，采取基因技术对肿瘤进行控制。生物制药技术在制药工艺内应用，可以研究出多种基因重组药物，具有良好疾病治疗效果。生物制药技术在制药工艺中的应用主要体现在以下方面。

2.1生物制药技术之生物酶催化技术

制药工艺为人们提供身体健康保证情况下，同样也为人们带来一定困扰。例如，药品制作过程中所产生的废水与日常废水之间存在一定差别，含盐量较高，有害物质浓度较高。生物制药工艺快速发展过程中，废水已经成为主要污染源。制药废水处理难度较高，现有废水处理手段处理效果并不理想，生物酶催化技术是生物制药技术发展的主要方向。

1）生物酶催化技术。生物酶催化技术在制药废水处理中的应用，原理为借助生物酶，对制药废水内污染物化学键处理，降解污染物内大分子，提高制药废水处理质量。制药废水除了生物酶催化方法之外，还可以应用微生物降解法。生物酶催化方法与微生物降解方法相比较，对反应设施要求较低，降解速度较快，可以反复利用。因此，生物酶催化技术在制药废水处理内应用，具有一定研究价值。

2）生物酶催化技术优势。首先，制药污水处理效果良好。生物酶催化技术在制药污水处理内应用，能够脱色、除臭，同时还能够对制药废水内有害物质进行处理；其次，生物酶催化技术在制药污水处理内应用，成本较为低廉，与原有制药废水方法相比较，成本可以降低40%左右。与此同时，生物酶技术操作十分便捷，反应温度十分吻合。

2.2生物制药技术在西药制造中的应用

西药作为制药重要组成部分，具有十分显著优势。中药虽然十分温和，对人们伤害较小，但是西药在疾病治疗上，治疗效果更快，人们在大部分疾病治疗上都在采取西药进行治疗。科学技术水平在不断提升中，西药也在逐渐进行改进，西药所带来的副作用逐渐降低。

2.3生物制药技术在细胞工程中的应用

现阶段，大部分药物原材料都为植物，主要原因植物在制药工艺内应用，效果较为温和，对人们造成的不良影响较小，因此得到了人们高度重视，逐渐对西药进行改进。但是植物获取来源有限，基本上依靠野生生物，野生生物生长时间过于缓慢，生产数量有限，无法满足制药实际需求。生物制药技术在细胞工程内应用，采集难度较高植物可以大批量栽培，从而满足制药对植物需求。生物制药技术作为保障，细胞工程在疾病治疗上效果更加显著。

2.4生物制药技术在基因工程中的应用

人体十分复杂，存在很多外界无法探知因素。例如，人体主控新陈代谢的活性因子，对调节人体具有重要作用，调节人体激素。但是这些活性因子难以在自然界内感知到。生物制药技术与基因技术不断发展完善，活性因子能够得到实现。生物制药技术在基因工程内应用，微生物繁殖速度显著提高，按照微生物特征，借助基因工程方式，从动物内提前胰岛素，采取体外合成方式，将基因注入到微生物细胞内，大量合成胰岛素。

3.生物制药技术发展前景

生物制药技术在发展过程中，一直以人们健康作为目标。主要原因生物制药技术与人们日常生活之间紧密关联，人们物质水平在不断提高之后，人们健康要求不断提高，对生物制药技术要求不断提高。按照我国生物制药技术发展历程来说，我国生物制药技术一直以借鉴外先进技术作为主要手段，生物制药技术领域专业人员规模逐渐增加，但是综合人才数量十分有限。所以，我国生物制药技术在今后发展过程中，需要继续借助先进经验，探索一条适合自身发展渠道，正确认识生物制药技术发展中存在的问题，从而推动生物制药技术发展。

截至目前，我国生物制药技术研究已经取得了显著成果，不仅仅在基础药品研发上应用，同时也开始逐渐涉及到人体遗传物质上面，不同疾病致病原理更加清晰，有关问题认知越加深入，生物制药技术发展趋势更加明确。由于生物制药技术风险系数较高，社会各界对药品研发工程率显著提高，结合有关学科优势，充分彰显出生物制药技术价值，对保证人体健康具有重要作用。