可降解塑料的前景范文

导语：如何才能写好一篇可降解塑料的前景，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]聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉基塑料

中图分类号：TQ320.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0274-01

传统塑料主要来自石化资源，因其不易降解和回收利用，给环境造成极大污染，并造成对石化资源的严重浪费，寻找非石油基环境友好的材料迫在眉睫，生物可降解塑料是解决这个问题的有效途径。目前研究最广泛的可降解塑料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、淀粉基可降解塑料等。

一、聚乳酸（PLA）生物可降解材料

聚乳酸（PLA）是以乳酸为原料制备的高分子材料，具有无毒、无刺激性、强度高、易加工成型和生物相容性好等特点，制品在使用后可完全降解。按单体不同，PLA分为PLLA、PDLA和PDLLA。当前国内外PLA生产企业主要以生产不同规格的PLLA为主。PLLA单独使用具有熔点低、结晶慢、耐热性差等缺点，通过与PDLA共混，可形成立构复合体，改善成核、结晶速度，提高材料耐热性。PLA可用于一次性饭盒以及其他各种食品、饮料外包装材料；可用于纤维和非织造物等，包括服装、建筑、农业、林业、造纸、医用等领域。

聚乳酸是以乳酸单体为原料经过聚合等工艺制备得到的高分子聚合物，制备方法分为一步法和两步法，一步法难以制备得到高分子量的聚合物，基本无应用价值，目前国内外厂家主要通过两步法工艺生产聚乳酸。两步法工艺需经历中间体丙交酯阶段。

聚乳酸主要生产企业：

二、聚丁二酸丁二醇酯 （PBS）生物降解塑料

PBS是以丁二酸与丁二醇为原料制备得到的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解代谢，是典型的可完全生物降解材料。但PBS的加工温度较低、黏度低、熔体强度差，难以采用吹塑和流延的方式进行加工。另外PBS制品往往呈一定脆性，应用受限。PbS主要用于包装、餐具、容器、一次性医疗用品、农业、生物医用高分子材料等领域。

PBS的聚合前体主要原料为丁二酸；丁二酸的生产主要是通过石化法合成， 目前丁二酸的生物制造技术是国际竞争热点， PBS（聚丁二酸丁二醇酯）是以丁二酸与丁二醇为原料经过聚合制备得到的高分子聚合物。

PBS主要生产企业：

三、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）生物可降解材料

PBAT是对苯二甲酸丁二酯和己二酸丁二酯的共聚酯。作为一种新型的生物可降解共聚酯，PBAT兼具了芳香族聚酯和脂肪族聚酯的优点，既具有很好的热性能、机械性能，又具有生物可降解性和加工性，可以用它与脂肪族聚酯 PLA 等共混，来改善脂肪族聚酯的机械和力学性能。PBAT的加工性能与LDPE非常相似，可用LDPE的加工设备吹膜。PBAT主要用作农用地膜、垃圾袋、保鲜膜、堆肥袋、淋膜和餐盒、餐盘、杯子等。

PBAT主要生产企业：

四、淀粉基可降解塑料

淀粉基生物降解塑料是淀粉经过改性、接枝反应后与其他聚合物共混加工而成的一种塑料产品，具有生产成本低、投资少、使用方便、可生物降解的特点。淀粉基热塑复合材料不仅具备一般高分子材料所共有的基本特性，而且具有完全可降解性，可替代当前广泛使用的塑料材料。

淀粉基生物降解塑料已有3O年的研发历史，具有研发历史久、技术成熟、产业化规模大、市场占有率高、价格较低的特点。淀粉基生物降解材料主要用作包装材料、防震材料、垃圾袋、地膜、保鲜膜、食品容器、一次性餐具、玩具等。

淀粉基可降解塑料主要生产企业：

五、总结

目前各种生物可降解材料前景较好，但市场开拓、产品成熟度、产品性能开拓、产品应用等方面，需要时间开拓；当前石油价格低、石油基塑料产品价格优势明显，生物可降解材料同石油基材料竞争，目前还不具备条件；生物可降解材料的发展，还需要政府政策、税收优惠、市场等方面的支持；随着国内外对环保的要求越来越高，可降解材料的相关政策将会越来越好；同时随着可降解材料生产技术的提升，可降解材料的成本将越来越低。

参考文献

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关键词：可降解高分子材料；光降解；生物降解；光-生物降解

随着经济的发展和人们生活节奏的加快，塑料饭盒、塑料袋等一次性产品开始频繁出现在人们的日常生活中，它们在给人们的生活带来便利的同时，也因其非自然降解性造成了极大的环境问题，即“白色污染”。“白色污染”既是一种视觉污染，也会影响土壤、空气、水体等的质量，因此努力合成并推广使用可降解高分子材料成为当务之急。按照降解机理，可降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物双降解高分析材料三大类。

1.光降解高分子材料

光降解高分子材料的特征是含有光敏基团，可吸收紫外线发生光化学反应，在太阳光的照射下，发生分子链的断裂和分解，由大分子变成小分子。

向塑料基体中加入光敏剂是目前使用比较多的制备光降解塑料的方法。光降解引发剂可以是过渡金属的各种化合物，如：卤化物、脂肪酸盐、酯、多核芳香族化合物等。很多学者都发现TiO2对聚丙烯的光降解有明显的催化作用，等人［1］分析了加有锐钛矿型纳米二氧化钛的聚丙烯纤维在人工加速紫外光降解和自然光降解过程中拉伸断裂伸长率和表面形态的变化情况，得出锐钛矿型纳米TiO2可作为聚丙烯的一种高效光敏剂的结论。除了TiO2，还有很多其它光敏剂，如硬脂酸铈、硬脂酸铁、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸铁、硬脂酸锰等均对聚乙烯薄膜有显著的光敏化作用效果。

在高分子中添加光敏剂制得改性高分子虽然能降解，但只是部分降解，而化学合成的羰基聚合物、Et/CO等，则能完全降解。一氧化碳和烯烃的交替共聚产物——聚酮，因为分子链中含有大量以酮形式存在的羰基，容易在紫外光的照射下发生光降解，羰基键附近的碳链断裂生成酮类、烯类及一氧化碳等低分子物质并返回到物质循环圈中，不存在环境污染，是一种新型的环境友好材料［2］。且有实验证明，分子量大、结晶度低的聚酮光降解性能更好。

2.生物降解高分子

生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破坏性高分子，前者是指在微生物作用下，在一定时间内能完全分解成二氧化碳和水的化合物；而后者在微生物作用下，仅能被分解成散落碎片。

2.1 淀粉降解塑料

淀粉是天然高分子化合物，具有可再生、价格便宜、生物降解性等优点，成为近年来研究的热点。淀粉降解塑料泛指组成中含有淀粉或其衍生物的塑料，发展至今已经过了四个时期：填充型淀粉塑料，光/生物双降解型塑料，共混型塑料和全淀粉热塑性塑料。

填充型淀粉塑料一般是烯烃类聚合物中加入廉价的淀粉作为填充剂，其中淀粉含量在10%30%，仅淀粉能降解，被填充的PE、PVC等塑料需要几百年才能达到完全生物降解。光/生物双降解型是由光敏剂、淀粉、合成树脂及少量助剂等制成，其降解机理是先降解的淀粉可使高聚物母体变得疏松，增大表面/体积比，同时光敏剂、促氧剂等物质被光、热、氧引发，发生光氧化和自氧化作用，导致高聚物分子量下降并被微生物消化［3］。接下来人们发现，通过共混能解决淀粉粘性高、抗湿性低及与一些聚合物不相容等缺点，于是开始将淀粉与聚烯烃类等一些不可降解聚合物混合来提高淀粉的强度，但这类产品不能完全降解；后来便试图将其与PCL、PEG等可降解聚合物共混，制得了很多可完全降解材料。全淀粉热塑性塑料含淀粉70%-90%,其余组成是一些可光降解的加工助剂，使用后能在环境中完全降解，但天然淀粉不具有热塑性，必须先利用物理场作用使其分子结构无序化后才能在塑料机械中加工成型。

2.2 化学合成型生物降解高分子［4］

酯基在自然界中容易被微生物或酶分解，所以常采用含有酯基结构的脂肪族聚酯来合成生物降解高分子材料，工业化的有聚乳酸和聚己内酯。

聚乳酸是以淀粉、糖蜜等为原料，发酵制得的易生物降解的热塑性材料，因乳酸存在一个羟基和一个羧基，可通过缩聚反应直接转换成低分子量聚酯，再通过选择适宜的聚合条件来合成目标分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、机械性能及物理性能等，被视为新世纪最有发展前途的新型包装材料。聚己内酯也是脂肪族聚酯中应用较为广泛的一种可降解高分子材料，通过己内酯的开环聚合制得，是一种半结晶型聚合物，室温下为橡胶态，具有很好的柔韧性、加工性和生物相容性，土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右，降解产物是二氧化碳和水，被认为是环境友好包装材料。

2.3微生物合成的完全生物降解高分子［21-26］

微生物合成高分子材料是通过用葡萄糖或淀粉类喂养，微生物在体内发酵合成的一类有机高分子材料，主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。

γ-聚谷氨酸就是利用微生物发酵生成的一种多功能生物高分子，具有生物相容性、可降解、无毒副作用等特性，可用于制备高吸水性树脂,作为一种治疗骨质疏松的重要载体、药物缓释材料,吸附重金属等，具有广泛的应用前景［5］。聚羟基脂肪酸酯是一类由很多细菌在非平衡生长条件（如缺氧、磷等）下合成的线性聚酯，可作为碳源和能源的贮藏性物质，增强细菌的生存能力，在自然界中可被微生物和特定的酶降解为二氧化碳和水，并且具有热可塑性、生物可再生、生物相容性、光学异构性等，可作为生物医用材料、日常消费用塑料制品、生物可降解包装材料、生物能源，已成为可降解生物材料领域研究的热点。

3.光/生物双降解高分子材料

顾名思义，光/生物双降解高分子材料同时具有光、生物双降解功能，将光降解机理与生物降解机理结合起来，可以使二者优缺点互补，达到更好的降解效果。其制备方法主要是在通用高分子材料中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和生物降解助剂等。目前研究比较多的有淀粉和光敏剂光降解树脂合成的光/生物双降解淀粉塑料及可控降解剂共混改性法制得的改性可控光/生物双降解聚丙烯纤维制品等。光/生物双降解淀粉塑料前面已提过，此处不再赘述，而可控双降解聚丙烯纤维制品凭借着其可控降解性、存放性、无毒性等众多优点，必将具有巨大的发展前景。

4.结语

随着“白色污染”的日益加重和石油资源的日益枯竭，加大对高分子废弃物的回收利用率和研制出高效的降解技术都是有效的解决途径，但只有研究出可自然降解的高分子材料才能从根本上解决这些问题，且光-生物双降解高分子材料凭借着其独特的优势将会成为今后的研究重点之一。(作者单位：郑州大学材料科学与工程学院)

参考文献：

［1］ ，严玉蓉，赵耀明.纳米二氧化钛催化光降解聚丙烯纤维的研究［J］.合成材料老化与应用，2005,34（1）：8-12.

［2］ 邹丽萍.绿色高分子材料聚酮的合成研究［D］.昆明：昆明理工大学，2007:1-5.

［3］ 范良兵.淀粉降解塑料的制备及性能的研究［D］.广东：华南理工大学，2010:1-8.

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关键词：高分子材料 生物质 加工改性

一、生物质高分子材料PHA的概述

近年来，我国对生物可降解高分子材料进行了深入地研究和开发，尤其是聚羟基脂肪酸酯PHA颇受关注。聚羟基脂肪酸酯是细菌胞内合成的一种高分子化合物，在营养不平衡的环境下，细菌把多余的物质转换为探源和能源的储备物，同时将水溶性小分子转换为水不溶性的大分子PHA。PHA因具有某些合成塑料如聚丙烯、聚乙烯的物化特性，又具有独特的生物可降解行、光学活性、生物兼容性、气体相隔性以及压电性等被认为是可替代传统的由石油合成的、不可降解的塑料，PHA被称为新型的生物可降解塑料。

PHA结构多样，且因其自身结构变化拥有较多的新材料性能，所以应用前途比较广泛。在食品包装材料、卫生材料、纸涂层材料、光学材料、电子工程材料以及一些一次性用品，如高档包装材料、新型医学材料骨钉、骨板等方面广泛应用。

PHA由具有光学活性的R构型降级脂肪酸单体组成，是一种线性可降解聚酯，其单体组成对自身的物理性质起决定性作用，常见的PHA材料主要有以下几种：聚β-羟基丁酸酯（PHB）、聚-3-羟基丁酸-3-羟基戊酸之（PHBV）、聚-3-羟基丁酸-3-羟基己酸酯（PHBHHX）、聚-3-羟基丁酸-4-羟基丁酸酯（P3/4HB）等。

二、聚合物的加工改性

经过高分子材料科学成熟的发展，通过共混、共聚和表面改性等手段对高分子材料进行化学改性或物理改性以此达到提高聚合物某些性能引起了人们广泛的重视。将不同的聚合物混合，或者将种类相同但相对分子质量不同的聚合物进行混合，或者把聚合物和其他物料相互混合形成新的共混聚合物，通过以上的手段都可以实现聚合物的共混改性，聚合物共混改性后不单单是改变了聚合物的性能，更是开发了新型聚合物材料的崭新功能，因此，聚合物的共混改性已经发展为当今世界高分子材料工程科学中最为活跃的领域之一。PHB作为PHA中最具代表性的生物塑料，在生活的各个领域都有着广泛的应用前景，下面以PHB为例，探究一下生物质材料的加工改性。

三、PHB的加工改性研究

1.制备聚合物

1.1制备单端枪击聚羟基丁酸酯（PHB-OH）

用甲醇打断大的PHB分子链，对PHB片段封端，从而可以制的只有一端含羟基的PHB片段（PHB-OH）。制备方法如下：氯仿作为溶剂，硫酸作为催化剂，将15gPHB溶于150ml的氯仿中，75°C回流30min后，取2.5nl浓硫酸溶于50ml甲醇中，冰浴冷却之后逐滴地滴加到上述的回流流体中，根据自己需要可以控制回流时间，至设定时间后冷却至室温，然后大量蒸馏水洗涤、分液、静置分层后弃去水层，有机层洗涤两次后，用无水硫酸镁干燥过夜，过滤，滤液使用无水甲醇沉淀，减压过滤，将产物放在40°C的真空烘箱里面干燥48小时以上，即成。

1.2制备不饱和端基低聚物

取1.5g干燥的PHB-OH放在事先干燥好的四口瓶中，加入50ml除水的二氯甲烷和0.2ml的三乙胺，30°C油浴中磁子搅拌，完全溶解后，低价溶有0.3ml的丙烯酰氯的二氯甲烷30ml，继续反应3小时，过滤沉淀，滤液使用适量饱和的碳酸氢钠洗涤两次，使用蒸馏水洗涤三次，然后用无水硫酸镁干燥过夜，过滤之后的滤液使用甲醇沉淀，减压过滤，最后产物常温真空干燥，即成。

2.运用傅里叶变换红外光谱仪对聚合物材料进行定性表征

对于已经提纯过的待测样品，将其配置成10mg/ml的氯仿溶液，然后滴3滴在KBr镜片上面，在红外灯的照射下干燥形成薄膜。之后用Nicolet IR200幸好傅里叶变化红外光谱仪对其进行32次的扫描，（该仪器分辨力为1cm-1）。观察得到的红外图谱，可以确定待测物中的基因。

3.材料热学性能测试

聚合材料的热学性能测试，取少量样品，通过热失重分析仪或者示差扫描量热仪对样品温度曲线进行分析。

4.材料的力学性能测试

取少量待测样品，将其裁剪成哑铃型样条，使用CMT4000型号微机控制电子万能试验机，移动千分尺，岑亮样条的宽度、厚度、起始标距，待位移回零之后，在室温下仪5mm/min进行拉伸，用计算机记录材料的应力-应变曲线，通过实验，得到材料弹性模量、拉伸强度以及断裂伸长率等参数。

5. PHB物理改性研究

使用增塑剂DOS，形成PHB/DOS共混体系。经实验验证，共混体系随着增塑剂DOS的含量增加，材料的拉伸强度和杨氏模量降低，断裂的伸长率不明显，当共混体系中DOS含量达到35%时，共混体系的机械性最好，但对于共混体系来说，DOS的增塑效果并不明显，因此，DOS常作为辅助增塑剂。

使用乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC）增塑PHB体系，和DOS对比，ATBC增塑效果较明显，因为ATBC自身的机型和分子量相对比较小，能很好的茶道PHB的链段之间，增加PHB链间的距离，减小高分子链间产生的相对滑移摩擦力，从而达到较好的增速效果。

四、结语

PHB作为生物质高分子材料PHA的一类，有其显著的缺点，PHB比较脆，但通过对PHB的加工改性，可以弥补其缺点，更好地发挥它的优势。本文通过制备共混材料、测试其热学性和力学性，选取增塑剂材料来改善PHB的热学性能，以及使用物理方法加工改性材料，上述一系列的加工改性方法表明了，我们可以通过物理的、化学的加工改性方法提高PHA类材料的综合性能，赋予PHA材料新的使用性能，使其拥有更美好的发展前景。

参考文献

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关键词: 塑料制品;食品安全;危害

文章编号:1005-6629(2010)08-0066-04 中图分类号:TQ325.1 文献标识码:E

随着塑料工业的飞速发展,形形的塑料制品充斥了人们的生活,它们由于轻盈,方便,美观而被人们青睐。但是近年来出现的奶粉包装袋苯含量超标、食用油塑料桶的增塑剂等事件,在一定程度上造成了人们的恐慌。这是由于塑料制品本身的有害成分和使用不当悄悄地影响了食品的安全从而威胁到人们的健康。

1 食品包装用塑料的安全问题

1.1相对安全的塑料制品

在用于食品的通用塑料中,由聚乙烯和聚丙烯制造的塑料制品相对安全。

(1)聚乙烯(PolyethylenePE)

聚乙烯是由乙烯单体聚合而成的,其分子式为

,为非极性分子。聚乙烯无味无毒,有良好的耐低温性、化学稳定性、加工性,但耐热性不高。它主要包括低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。常用的是LDPE,具有橡胶状的弹性,防湿性好,化学药品的抵抗性强,在生鲜食品的包装上广泛使用,可以作为层压薄膜的内层材料而使用;MDPE具有耐寒性,所以用于冷冻食品或低温的生鲜食品上;而HDPE成型为瓶的较多[1]。

(2)聚丙烯(Polypropylene, PP)

聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的,其分子式为

,聚丙烯的耐热性(可达150 ℃)在通用热塑性塑料中最高[2],但低温脆性大且耐老化性不好,因此在生产工艺中要加入抗老化剂。它无味无毒,是可进行高温热水消毒的少数塑料品种之一。它可用于制作日用品中的微波炉餐具、食品包装膜等。

上述两种塑料都是氢饱和的聚烯烃,与其它元素的相容性很差,因此加入的添加剂种类很少。而且其中未完全聚合的单体含量极微,即使有未被聚合的,单体其毒性也非常低,因此使用它们的塑料制品较为安全。但保证安全的前提是要根据它们的性质恰当的使用,如聚乙烯与脂肪烃长期接触会溶胀或龟裂。我国聚乙烯成型品要符合卫生标准GB9687―1988,聚丙烯成型品要符合卫生标准GB9688―1988。

1.2存在安全隐患的塑料制品

很多塑料制品都存在不安全因素,下面主要介绍几种常用塑料的安全问题。

(1)聚氯乙烯(Polyving Chloride, PVC)

聚氯乙烯由氯乙烯单体聚合而成,其分子式为

,由于有极性基团―Cl的存在,使分子产生极性,增强了分子间的作用力。强度、硬度、刚度均高于PE,但热稳定性、耐寒性、 耐老化性较差,只可在-15~60 ℃间使用[2]。 纯PVC本身是无毒的,它的安全性问题主要是残留的氯乙烯单体、 添加剂(如增塑剂和热稳定剂等)和降解产物溶出造成的食品污染。

残留的单体氯乙烯在体内可与脱氧核糖核酸(DNA)结合产生毒性,进入体内的氯乙烯主要通过肝微粒体细胞色素P450酶(CYP2E1)进行代谢,中间代谢物氧化氯乙烯(CEO)是双功能烷化剂,可直接与DNA共价结合,形成DNA加合物,引起DNA碱基配对错误,诱导基因突变[3]。氯乙烯毒性主要表现在神经系统、骨骼和肝脏,是一种致癌物质。长期在含氯乙烯环境中工作的人,可出现神经衰弱综合症及四肢末端麻木等周围神经炎症状。严重者可出现肢端溶骨症及手指麻木疼痛等雷诺氏综合症症状。由于氯乙烯的毒性,各国对聚氯乙烯制品中氯乙烯残留都做了严格规定,如中国、日本、英国、美国、法国、荷兰、德国、意大利、瑞士等国规定应小于1 mg・kg-1; 法国、意大利、瑞士规定聚氯乙烯制品中氯乙烯向食品迁入量应小于0.005 mg・kg-1 [1]。我国还规定聚氯乙烯成型品应符合卫生标准GB9681―1988。

增塑剂主要有邻苯二甲酸酯类(PAEs)、 己二酸类、环氧类以及磷酸酯。其中PAEs增塑剂都有一定的毒性,而且它与塑料基质之间没有形成化学共价键,因而在接触到包装食品中所含的水、油脂时便会溶出,这将严重影响到人的生殖系统、免疫系统和神经系统, 并威胁到人的生存。如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是有致癌作用的增塑剂,在使用时会释放到空气中,干扰人体正常的内分泌功能,改变机体泌尿生殖器发育而引起一系列不良后果[4]。

为了抑制聚氯乙烯的上述热降解反应,通常加入硬脂酸铅盐、镉盐等作为热稳定剂,其毒性较大。铅主要损害人的神经系统、造血系统、肾脏和消化系统,有致畸、致突变性。镉经血液转运至全身,主要分布于肝和肾,它主要损害肾脏、骨骼和消化系统。现各国公认允许用于食品包装用塑料的热稳定剂有钙、锌、锂脂肪酸盐类[5]。

由于聚氯乙烯存在上述种种安全隐患,所以现在我国规定它不得用于制作食品的用具、容器、生产管道和运输带等直接接触食品的包装材料[1]。

(2)聚苯乙烯(Polystyrene, PS)

聚苯乙烯是以石油为原料制成乙苯,乙苯脱氢精馏后得到苯乙烯,再由苯乙烯聚合而成,分子式为。它无毒无味,但抗冲击强度低,

易脆裂,不耐高温。它的安全问题是常残留有苯乙烯、乙苯、异丙苯、甲苯等挥发性物质,有一定毒性。关于苯乙烯单体的残留量,美国FDA(食品药物管理局)规定小于1 %,英国、荷兰、中国等规定小于0.5 %[6]。我国还规定聚苯乙烯成型品应符合卫生标准GB9689―1988。

(3)聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)

抗冲击性和透明度,它的耐热、耐寒性好,使用温度范围广(-130~130 ℃)[2]。

PC可用于制作太空杯、饮用水周转桶等。但是双酚A被确认为类雌激素样物质,长期接触会对人造成生理功能上的改变。如它可对前列腺的发育产生微小影响,在婴儿刚刚出生时看不出来。但当婴儿长大后,就会逐渐出现病症,如前列腺肥大和前列腺癌[4]。聚碳酸酯的成型品应符合卫生标准GB13118―91。

(4)酚醛树脂(PF)和氨基树脂(AF)

以酚类化合物与醛类化合物缩聚而成的树脂称为酚醛树脂,其中主要是苯酚和甲醛的缩聚物,其结构式为:

由于是在催化剂催化下经缩聚反应生成,因此酚醛树脂中可能存在甲醛和苯酚的残留物,酚具有凝结组织中蛋白质的作用。氨基树脂是一种具有氨基官能团的原料(如脲、三聚氰胺)与醛类(主要是甲醛)经缩聚反应而制得的聚合物,主要包括脲-甲醛树脂(UF)、三聚氰胺-甲醛树脂(MF)。脲醛树脂和三聚氰胺制造的食具在使用过程中均能游离出甲醛迁移到食品中。甲醛是细胞原生质毒物,对神经系统、免疫系统、肝脏等都有严重毒害,具有致畸、致癌作用。进入人体的甲醛能和蛋白质的氨基结合,使蛋白质变性,扰乱人体细胞代谢[1]。我国规定食品包装用的三聚氰胺成型品应符合卫生标准GB9690―1988。

为了避免上述种种安全问题,我国对各类食品用塑料及其制品制定了相关的卫生标准,如表1所示。

塑料制品的安全问题除了未聚合的游离单体、降解物质和添加剂等向食品中迁移外,还有印染后有机溶剂向食品的迁移问题。因为塑料是一种高分子聚合材料,聚合物本身不能与染料结合。当油墨快速印制在复合膜、塑料袋上时,需要在油墨中添加甲苯、丁酮、醋酸乙酯、异丙醇等混合溶剂,这样做有利于稀释和干燥,却使包装袋中残留大量的苯类物质。苯类溶剂的毒性较大,被美国FDA(食品药物管理局)列入可致癌化学品,此类溶剂如果渗入皮肤或血管,会随血液危及人的血球及造血机能,损害人体的神经系统,甚至导致白血病发生[7]。此外还有塑料材料阻隔性差异导致的食品污染问题,塑料包装表面污染问题以及再生塑料制品的应用问题等。然而塑料制品对食品安全造成的威胁除了本身的安全问题之外,还可能是使用不当造成的。塑料制品往往在盛装不同食物或处在不同的包装环境下(如高温、冷冻、油脂等),也会产生安全隐患,这些均会危害到人体健康。

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2新型安全的塑料

为了从根本上解决塑料制品带来的食品安全问题,科学家做了各方面的努力,如改善已有塑料性能、开发新产品、运用抗菌技术、多层复合共挤技术和纳米技术等。目前,国内外广泛认可的新型安全的可用于食品包装的塑料有生物降解塑料、高阻隔性薄膜等。

2.1生物可降解塑料

近年来世界各国都在研制开发安全且环境友好的塑料――生物可降解塑料。完全生物降解塑料可分为三类,一类是微生物降解塑料,这类塑料是微生物以有机物碳源为食物通过发酵合成或利用转基因植物生产的,可被许多微生物完全降解[8]。聚羟基链烷酯(PHAs)是其中一类,聚-3-羟基丁酸酯(PHB)是PHAs的典型代表。这些塑料都具有很好的生物降解性、生物相容性且无毒。如PHB是一种新的塑料替代品,将其用于食品包装,既能保持水分,阻止氧气进入,又能降解,减少环境污染[9]。第二类是合成高分子型生物降解塑料,它是指利用化学方法合成制造的生物降解塑料。如聚乳酸(PLA)就是以糖蜜、淀粉等原料发酵制成乳酸,再通过共聚改性等化学手段合成的。其物化性质与聚苯乙烯相似,但它有良好的抗溶剂性、防潮、耐油脂且无毒,可用于加工成薄膜、包装袋、一次性快餐盒、饮料瓶等。第三类是天然高分子生物降解塑料,它主要利用植物的淀粉、纤维素、半纤维素、甲壳素、大豆蛋白果胶和木质素等制成。淀粉基生物降解塑料可用于制造食品包装袋和一次性餐具等。

2.2高阻隔性薄膜

高阻隔性薄膜具有阻氧气、阻水蒸气、阻油、透明的特性,能够对食品起到保质、保鲜、保风味以及延长商品货架寿命等作用。目前常见的高阻隔薄膜材料有PVDC(聚偏二氯乙烯共聚物)、EVOH(聚乙烯―乙烯醇共聚物)、尼龙MXD6(甲胺类聚酰胺)、SiOx镀膜等。PVDC具有高度阻氧和高度阻湿的性能,且具有良好的柔韧性、低温热封性、耐油、耐腐蚀性[10]。它与PS、PP等树脂的多层共挤出物可用于奶制品、果酱等真空包装。EVOH既具有乙烯聚合物良好的加工性能又具有聚乙烯醇的高气体阻隔性,还有优异的透明性、光泽度、耐油性等性能[10],可用于蛋黄酱、番茄酱等食品包装。SiOx镀膜材料透明且可用于微波炉中,如GT薄膜,它是以PET膜为基材,在其表面沉淀SiOx蒸汽而形成的一种高阻隔性保鲜膜。它的阻隔性不会因温度和湿度的变化而改变,能阻止外界异味渗入,有较好的环境适应性,是新型的功能性果蔬包装材料[11]。此外还有我国自主创新研发的改性聚乙烯醇(PVA)涂布薄膜,它的气体阻隔性能优异、成本低廉、能较长时间保持食品原味,且可降解无污染,是理想的环保型高阻隔性材料。

2.3其它新型塑料

PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)是一种新型的塑料包装材料。它的结构与PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)相似,是用萘环代替了PET的苯环。它的热收缩率低、长期耐热性好、耐酸耐碱且气体阻隔性好,对有机溶剂吸附性小,本身游离、析出性也低,有很好的卫生性能,美国FDA已允许它用于食品包装[12]。它主要用于啤酒包装和软饮料包装。此外,国内外还研制了抗菌塑料、吸氧(吸乙烯)等功能性塑料和纳米复合包装材料等。这些“安全、健康、环保”的新型塑料制成的塑料制品不仅缓解了资源与环境的问题,也给食品安全和人体健康带来了福音,其应用前景十分可观。

参考文献:

[1]王竹天,杨大进.食品安全与健康[M].北京:化学工业出版社,2005:140～144.

[2]杨瑞成,丁旭等.材料科学与材料世界[M].北京:化学工业出版社,2005:147～149.

[3]Zhu SM,Wang AH,Xia ZL.Polymorphisms of DNA repair gene XPD and DNA damage of workers exposed to vinylchloride monomer.Int J Hyg Environ Health,2005,208(5):383～390.

[4]孙树萍,阮文举.食品塑料包装中的有害物质[J].化学教育,2007,(06):5.

[5]郭恒斌,曾庆祝等.食品包装材料的安全性及其对策[J].现代食品科技,2006,3:194.

[6]宋宏新,毛跟年等.现代食品营养与安全[M].北京:化学工业出版社,2007:206～207.

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[8] 朱复海,孟娟等.生物降解塑料的开发与应用[J].青岛建筑工程学院学报,2003,24(1):98.

[9]辛嘉英,张颍鑫等.新型食品包装材料PHB的生物合成[J].中国食品学报,2008,(03):5.

[10]王思静.国内新型塑料软包装材料的发展[J].今日印刷,2008, 4:7.

[11]黄海峰.新型果蔬包装材料研究进展[J].中国包装,2008,2:83.

篇5

【关键词】PHB；生物降解材料；生物合成；改良；降解

Progress poly β- hydroxybutyric acid biosynthetic material

Miao Piao-piao

（Hebei Zhicheng Construction Co.， Ltd Handan Hebei 056000）

【Abstract】This article focuses on the progress of PHB synthesis， performance improvement， degradation， etc.， and to make future directions.

【Key words】PHB；Biosynthesis；Biodegradable material improvement；Degradation

随着石油化学工业的发展，化学合成塑料的使用越来越广泛，作为合成高分子材料，化学合成塑料在自然环境下难以分解，造成了严重的“白色污染”。过去对废旧塑料的处理办法主要是土埋和焚烧，土埋浪费大量的土地，焚烧则会产生大量的二氧化碳及其它对人有害的氮、硫、磷、卤素等化合物，助长了温室效应及酸雨的形成。面对日益严峻的资源和环境问题，走可持续发展道路，就要研究开发可自然降解的新材料。PHB是微生物合成型降解材料中的典型代表，具有良好的生物降解性，分解产物可全部为生物利用，目前研究较为深入并初步进入商品化阶段。

1. PHB的性质

聚羟基丁酸酯PHB，作为一种天然高分子聚合物，具有生物相容性、生物可降解性、无刺激性、无免疫原性和组织相容性等特殊性能，在组织工程、药物缓释控释系统、骨科以及医用手术缝合线领域获得成功的应用。PHB有良好的生物降解性，其分解产物可全部为生物利用，对环境无任何污染；其熔融温度为175～180℃，是一种可完全分解的热塑性塑料。它的物理性质和分子结构与聚丙烯（PP）很类似，如摩尔质量、软化点、结晶度、拉伸强度等，目前主要应用于医疗、工业、包装、农业等领域。

2. PHB的生物合成

PHB的生物合成途径有微生物发酵法，转基因植物法。

2.1 微生物发酵。微生物发酵生产是获得生物可降解塑料的主要途径，近30年大量的研究工作集中于发酵工艺的改进和高效菌株的筛选来提高PHA的容积产率和胞内含量。最近利用污水处理系统中的活性污泥合成PHB，大大降低了底物成本且无需灭菌操作，大大降低了成本，吸引了广泛的关注。

2.1.1 细菌发酵合成PHB工艺改良。到目前为止，已发现100种以上的细菌能够生产PHB。通常，在自然环境中微生物能储备干燥菌体质量5%～20%的PHB。在合适的条件，如碳源过量、限制氮、磷等发酵条件下，PHB含量可以达到细胞干重的70%～80%自然界中许多属、种的细菌在细胞内都能积累PHB颗粒，如产碱杆菌、甲基营养菌及鞘细菌等。于平、励建荣等在相关研究文献[1]中指出真养产碱杆菌发酵生产聚β-羟基丁酸（PHB）的最优化培养基组成和培养条件为：葡萄糖4.0%，硫酸铵0.3%，pH7.2，装液量80mL/250mL，接种量10%，PHB的质量浓度达到最高值0.825g/L，细胞干重为1.734g/L。鞘细菌对环境的适应能力较强，且有研究表明，其细胞内的PHB贮存比例较高。全桂静和程文辉通过实验表明：以甘油和蛋白胨为碳源和氮源，适宜条件下100mL发酵液的PHB产量最高可达10.58mg。

2.1.2 筛选高效菌种。国内外对于高效菌种的选育主要有构建基因工程菌法和紫外线诱变法。1987年，吉利亚James Madison大学的Dennis成功地从A.eutrophus中克隆到合成PHB的基因，并转入E.coil中构建成重组E.coil突变株，其细胞比正常细菌细胞大10倍，该菌株可以直接利用各种碳源，如葡萄糖、蔗糖、乳糖、木糖等廉价底物，进一步降低了成本。奥地利维也纳大学在组建工程大肠杆菌的同时引入热敏噬菌体溶解基因，可使细菌易裂解释放PHB，这一成果的最大特点是可降低提取成本，为推向市场打下基础。在国内也有一些紫外诱变法筛选优良菌株的研究，使原始菌株PHB产量得到很大的提高，如国家重点基础研究发展计划项目中徐爱玲、张帅等采用紫外线照射和放射性元素钴60辐射诱变方法，对Acidiphilium cryptum DX1-1进行了诱变改良，诱变后筛选得到的一株菌UV60-3，PHB含量达到28.56g/L，是原菌株的1.45倍，并且可稳定遗传。对菌株UV60-3积累PHB的碳氮比进行了探索，结果显示在碳源浓度60g/L，氮源浓度30 g/L，C/N为3.76时PHB含量最高，PHB含量达到30.57g/L。

2.1.3 活性污泥合成PHB。利用活性污泥的混合碳源与微生物群合成PHB 是生物合成PHB 的一条新途径，既处理了污水，又降低了合成费用，而且得到的产物其性能比单一菌株在纯碳源培养得到的PHB要优越。在污水处理过程中，活性污泥微生物常常将可快速降解的碳源物质贮存为PHA，而不是首先将它们用于生物量的增长，因此，可以通过适当的工艺调控将活性污泥驯化为PHA的生产者。日本东京大学的Satoh.H. 研究小组发现采用“微嗜气2好气”供气过程可以提高PHB在污泥中的产量，[4，5]表明了工艺过程、营养组成及条件控制影响PHAs的产率。中国科学院生态环境研究中心曲波、刘俊新在活性污泥合成可生物降解塑料PHB的工艺优化研究中结果中表明――溶解氧（DO）浓度、pH值和底物-生物量比（food-microorganism ratio，F/M）是对PHB生产影响的关键参数底物的吸收速率、PHB产率和胞内含量均随溶解氧浓度的提高而提高，本研究最优操作条件下获得的PHB 含量已经接近纯培养方法所获得的典型的PHB 含量，展现了活性污泥合成PHB 的应用前景。

2.2 转基因植物法。由于PHB的高成本生产和生物技术的进步，人们开始将注意力转移到用转基因植物来生产PHB，1992年，Poirier首先探讨了用植物生产PHB的可行性，在拟南芥细胞质中定向合成PHB但是拟南芥的生长却受到抑制，把细菌PHB生物合成的途径定位于质体中，PHB占叶子干重的40%，但发现了植物生长和PHB含量有负关系。John等对用转基因棉花合成PHB做了尝试。转基因棉花纤维的长度，强度都正常，但其绝缘性能却提高了。热性能改变很小，可能是因为只有很少量的PHB在纤维细胞的细胞质中（占纤维重的0.34%）王潮岗、胡章立以莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）作为受体材料，将合成的相关酶基因phbB和phbC导入衣藻中，实现了PHB在胞质中的合成，但含量较少。

3. PHB性能的改良

PHB是一种全同立构结晶性的聚酯，结晶度高达80%，常温及玻璃化温度（4℃）下表现为脆性，耐冲击性能较差；加工成型只能在190℃附近的一个狭窄的温度区间内进行，且熔融状态极不稳定，易发生降解。这些缺点使其无法作为一种实用的塑料使用，同时也限制了在降解材料方面的应用。PHB改性主要体现在增韧和增塑改性，PHB增韧主要通过弹力体、聚乙二醇（PEO）、淀粉等与之共混改性，文献报道的有效增塑剂有低相对分子质量PEO、柠檬酸三丁（三乙）酯、三乙酸（丁酸）甘油酯、ESO等从改良途径讲主要有物理共混、化学改性、生物改性。

4. PHB的降解

（1）PHB的生物降解归因于许多细菌和真菌能够分泌胞外PHB解聚酶PHB在解聚酶的作用下得到3-羟基丁酸，经过三羟基丁酸脱氢酶、乙酰乙酰辅酶和β-酮硫解酶作用下依次得到三羟基丁酸、乙酰乙酰辅酶A、乙酰辅酶A最后进入TCA循环。

（2）国外从60年代陆续开展了有关降解PHB的工作，但绝大部分菌株是近些年来获得的。1963年Chowdhury首次发现降解PHB的微生物，它们是Bacillus，Seudomonas和Streptomyces，随后人们陆续动环境中分离出其他一些能降解PHB的微生物类型。直接用从自然界中筛选的菌种产生的PHB降解酶的活性比较低，降解PHB的速度比较缓慢。近几年有许多学者通过紫外线诱变获得了高产PHB的菌株。次素琴、陈珊等以降解聚2β羟基丁酸酯（PHB）的青霉（Penicillium sp1）DS9713a为出发菌株，通过紫外线（UV）诱变分生孢子，采用透明圈初筛和摇瓶复筛，获得酶活高于原始菌株的突变株5株，其中DS9713a-CS01突变株的PHB解聚酶活力高于对照97.42%。中国科学院研究所戴美学等根据苜蓿根瘤菌Rm1021基因组中与Ralstonia eutropha phaZ基因同源部分序列设计1对引物，从S.meliloti基因组中用PCR扩增出835bp phbD基因片段并克隆到载体PGEMR-T Easy上；通过在phbD 基因内插入ΩSmSp和基因置换构建了phbD突变体。该突变体可积累比野生型菌株多1.0～2.6倍的聚羟丁酶。

5. 展望

PHB作为最具代表性的一类生物塑料，具有良好的生物相容性和生物降解性。但是由于其生产菌的产量不高，生产菌在生长过程中所消耗的原料价格较高，天然产物的机械性能差，很多降解菌不能降解胞外的PHB等缺点影响了其使用，近年来，有大量的学者对此进行研究并取得了很大的进展。在能源与经济、环保相协调的今天，随着科技的进步，人们环保意识的增强，PHB将就有广阔的前景。

参考文献

[1] 于 平、励建荣.真养产碱杆菌发酵生产PHB的培养条件优化[J].中国食品学报，2007.1：61～63.

[2] 全桂静、程文辉.鞘细菌液体发酵生产PHB的研究[J].沈阳化工学院学报，2008.22（4）：312～315.

篇6

覆膜农作物收获以后，地面上的残膜不及时清理，被风吹起，常使道路、树木、建筑物及堆砌物旁到处是废旧地膜，对环境造成严重污染，并且这种清理在农村大部分靠手工拣除，而手工拣除废旧地膜不仅劳动质量差，而且费工费时。因此如何减少农田地膜残留，保护农田生态环境，就成为一个亟待解决的问题。㈡马铃薯深加工造成的环境污染随着庄浪县马铃薯淀粉加工业的快速发展，庄浪县经济社会发展和农民增收也有了长足的进步。但淀粉加工企业布局不合理，水资源浪费严重，工业废水治理研究不够，造成土地环境严重污染，制约了马铃薯产业健康发展的同时也严重制约了庄浪县经济社会的发展。

马铃薯深加工过程中产生大量的工业废水，这种工业废水是无毒的有机废水，主要产生于马铃薯的洗涤、淀粉乳的提取、淀粉的洗涤等工段。其中清洗马铃薯时产生的废水占总废水量的70%左右，其主要污染物是泥沙和薯皮等，其中COD浓度为1500毫克/升左右；淀粉乳提取工段产生的废水（细胞液）占10%左右，污染物浓度较高，COD浓度为35000毫克/升左右；淀粉洗涤工段产生的废水占20%左右，污染物浓度较低，COD浓度为2500毫克/升左右。据调查，庄浪县2012年马铃薯淀粉加工废水排放量327万吨，主要污染物COD排放量为6540吨左右。

目前，受马铃薯产量和储藏技术的限制，马铃薯淀粉一般只生产三四个月（当年10、11、12月和翌年1月）。因此，马铃薯淀粉加工时产生的工业废水也在这期间集中排放，庄浪县的马铃薯淀粉加工废水大部分未经任何处理就直接排放，对环境造成严重的污染，主要表现一是马铃薯淀粉加工时产生的工业废水集中排入葫芦河，产生大量白色泡沫，使河水变浊发黑，散发恶臭，并且废水中的有机物腐败变质，降低水体的酸碱值，增大水体矿化度，引起河流下游地下水矿化度、氨、氮和硫化物浓度增大，严重时使地下水丧失饮用功能；二是引发跨界污染纠纷，庄浪县与天水接壤，而天水位于葫芦河的下游，庄浪县淀粉加工产生的工业废水排入葫芦河后，流经天水，影响下游的饮用水源，对下游的环境造成严重的污染。

二、对策与建议

㈠政府高度重视废旧地膜和马铃薯深加工造成的污染首先，对于废旧地膜对土壤和环境的污染问题，加强学校对学生和农民的宣传和教育工作，各级政府、各涉农部门都要宣传引导，引起社会各界的高度重视，采取切实有效的措施解决废旧地膜的污染问题，搞好废旧地膜的回收、利用。教育群众树立环保意识，积极发动群众在覆膜作物收获后及时拣拾废旧地膜，建立废旧地膜加工点，进行加工再利用，生产再生塑料制品；规范废旧物资回收和加工利用体系，建立废旧地膜回收站，彻底回收废旧地膜，变废为宝，变害为利。其次，政府技术部门加强指导。指导将马铃薯淀粉加工时产生的工业废水再次农业利用，做到废水资源化利用，减轻污染程度。马铃薯淀粉加工时产生的工业废水中含有丰富的淀粉、蛋白质等有机物质，在进入土壤后经发酵变为有机肥料，改善贫瘠的土壤条件。所以环保和农业部门要积极指导农民和企业做好适时、适量、适作物，切实做好淀粉废水资源化再利用，降低污染，服务农业。

㈡加强对地膜覆盖栽培技术的研究和可降解膜的使用推广首先，加强对地膜覆盖栽培技术的研究，系统研究不同作物，不同生态条件下地膜覆盖栽培的优化组合，为科学地利用土地、光、热、水和肥料资源，以及为生产不同类型的塑料薄膜提供理论依据，最大效益地发挥覆膜栽培技术的效益。其次，在强化人们的环保意识、重视和清除使用农膜所带来的污染，兴利除弊的同时，抓好降解塑料地膜的开发应用工作，积极推广环保型可降解地膜。近年研制成功的草纤维地膜、纸地膜、液态地膜等为解决废旧地膜污染问题提供了广阔的发展前景。降解塑料地膜在自然阳光或微生物的作用下可分解成无污染的物质，避免土壤与生态环境的污染。生物农膜是较好的无污染农膜，但由于其薄膜强度不够或成本较高而难以推广，应进一步改进和优化生物农膜的性能，逐步降低成本，以利推广和应用。大力推广一膜多茬、旧膜覆盖技术，充分提高旧膜利用率，减少大田用膜总量。

篇7

[关键词]礼品包装设计 设计创意 印刷工艺 产品打样 设计元素 区域渠道

礼品包装是企业商品生产和营销最重要的环节之一。礼品包装的产品定位直接关系到商品在市场流通中的价值。企业的礼品在实现销售的同时，还承担着如何树立企业的对外形象和企业品牌价值。随着市场经济的深入发展，中高档礼品在消费市场的竞争更是越演越烈，个别企业开始认识到，商品包装作为一种视觉传达的物化元素，决不是一种简单应付，而是商品附加值的材料体现，也是一般商品和品牌之间的高低较量。当今的礼品商品包装设计正以其现代简约的造型成为商品品牌附加值的组成部分。包装不仅赋予了商品独特的个性，而且也为商品建立了完美的视觉形象，包装已经成为中高档礼品生产厂家和经销商一种最直接的竞销手段，已成为消费者判断商品质量优劣的先决条件。随着国际化趋势的不断融入，国际众多品牌商品被中国消费者认可，礼品已经成为各企事业单位和团体采购的特有商品，独特的包装设计应运而生。

包装设计中首先应该有很强的创意设计方案，然后才是如何生产制作出精美的成品。是否有优秀的造型设计和图形设计是实现包装的前提，而印刷、制作工艺与材料是包装的有力保障，二者必不可少且完美融合才能实现产品价值的最大体现。

一、包装设计与品牌和销售的关系

设计师首先应该认识到中高端设计的礼品，使其畅销并不是企业唯一的目的，同时树立有个性和影响力的品牌是长远目标。只有品牌在消费者心中具有了烙印般的记忆，消费者才能成为品牌的忠实粉丝。设计师对礼品包装内涵的理解远不是文字条款所能诠注的，设计师进入创作阶段，往往会以一种超越常人的心境和情感，以其特有的专业敏感去专研需要包装的具体产品，找到它与消费者之间的契合点，为它在礼品渠道和打赢一场产品战——塑造一个能为特殊人群所接纳的新生命，这就是设计师心目中的礼品包装。

包装最初的功能就是把商品进行包裹，可以起到保护商品的作用，还可以在移动和运输过程中便于携带。包装设计随着经济社会的发展和消费观念的升级发生了重大的改变，从当初单一的实用功能延展到诸多的营销层面的功能。对企业来说，通过包装设计宣传自身的品牌、提高礼品的竞争力、树立企业形象等。从消费者角度看，同时还期望得到除对物品消费外的一种心理的审美享受和身份价值的体现。

因此，包装设计呈现出功能的多样性，一是产品本身的需要，二是企业通过包装达到销售产品的目的，消费者的审美要求和产品使用需求得到满足，企业的产品销售和企业形象得到实现。这二者之间从理论上说，彼此是统一的，缺一不可。

品牌和非品牌的区别在于产品的附加值，产品名、标识、外观造型、平面设计或其总和。各种商品在当下的市场竞争中，有的企业可以没有自己专属的基地，可以没有自己的生产车间，但是仍然能以运营商和商的角色，发现最有价值的礼品进行新的组合，甚至发展成为自己的独特品牌，未来的企业竞争或将是品牌层次上的竞争。

在消费观念与行为个性化的今天，已经不再是简单的大众化包装就能步入高端礼品市场，也不是简单的罗列几个产品就能突出创意产品，一些企业或许希望能够借助一定的方法，让可能雷同的商品以差异化形态展现在顾客眼前，独特靓丽的包装设计以其与众不同的视觉识形象所形成的高度价值评判，能够帮助这些商品从众多竞争品牌中脱颖而出，使消费者吸引、阅读、品味、并产生购买行为，这也是这些商家所追求的价值提升的包装设计。

（一）包装的整体外观是品牌的形象代言

品牌的建立通常是企业系统化策略与长期执行的培育过程，可能是整体系列产品中的某个或某个产品系列起到了关键记忆的效果。包装设计的外观色彩、包装造型、所用材料等要素根据设计师的创意与目的有机的组合在一起，在考虑商品特性的基础上，遵循品牌设计的基本原则，将品牌的视觉符号最大限度的融入到包装设计中，逐步形成这个品牌的个性，在市场运作过程中被消费者认知，并记住该产品和相应企业。因此，礼品包装设计就要遵循的以下几点：

1.打破常规的设计理念。设计并不是企业领导公司的设计师需要怎么做，也不是设计师在电脑上简单的拼图游戏，好的设计必须是充分了解市场并超越消费者所想的作品。礼品市场的风云变幻呼唤个性鲜明的企业家，消费者的文化因素需要高端价值的产品与之匹配，这给我们设计师提出了新的机遇和挑战。

2.产品的包装设计要能够充分展示商品及其价值。用摄影的图片或真实的照片表现产品已经不能在高端的礼品包装中立足，寻求产品的文化概念解读和精神境界的品味是比较好的出路。消费者希望我们更多关注的是他们的个性与群体感受、身体的健康、生命的价值、幸福指数的满意度，并不是能用价值来衡量的，也不是接受的礼物可以随意遗弃的产品。

3.注重礼品市场产品包装的特性。我们不能简单的用某种色调去代表这个品牌的色彩识别性。礼品企业旗下有多个不同功能与内容的产品，那么我们用一种色调去代替所有不同领域、不同产品的功能、不同产品的使用和应用范围是不可取的，并不能用所谓的创意脱离产品属性的基本原则，但是可以借鉴国际品牌中产品单品系列的思维，在礼品设计中单品产品系列运用色彩管理系统，增强产品品牌的识别性和记忆度。而众多产品系列可以通过企业的理念转化为包装外观的整体联系性、材料的关联、包装外观的关联、排版的关联、产品名与logo的识别比例、图形的设计风格等强调企业品牌形象的整体架构。

（二）好的礼品包装促进品牌的持续销售

礼品销售的好，价值就会体现出来，如果没有得到市场、消费者和企业的认可，再好的设计就只是陈列在办工桌上自己欣赏，这就是商业设计。包装在现场没有销售人员的介绍或示范的情况下，消费者也可以凭借包装的造型、材料、色彩、画面上的图文就可以了解商品，选择自己合适的品牌并进行购买。除了产品本身的功能诉求是消费者所需之外，从销售渠道着手，在包装的色彩、平面设计、创意图形、包装形式等方面突出品牌的视觉表现力，以区别于同类产品，最终被消费者所购买；从企业品牌市场定位、品牌个性化方面着手，精准分析特定人群，选择恰当的销售渠道，从而决定礼品包装设计风格以突出品牌及利益点等消费者非常关注的重要信息。根据产品价值差异着手，设计有核心竞争力、品质感及美感的包装。这些因素都是与品牌价值分不开的，是提升品牌美誉度、记忆度和忠诚度的重要手段。

好的产品是商品销售的主要原因，而好的礼品包装设计是产生购买的前提条件，能否激发消费者的购买欲望，是评价礼品商品包装设计成败的最重要标准之一。消费者的认可与购买是对礼品包装设计的最大奖励。要想达到这一目标，需要设计者充分考虑商业、市场、艺术、心理等各方面因素，从消费者的实际需求出发，使商品包装设计得到越来越多的消费者的接受与认可。设计师必须认识到，包装设计不是个人的主观判断，而是充分了解市场并高于消费者期望的实践。为了设计出为消费者所普遍接受与认可的商品包装，设计师必须学习艺术设计学、市场学、销售学、经济学、消费心理学、结构材料学、物理学、印刷工艺学等相关知识，拓展、优化自身知识结构。应该对消费者的视觉和心理都形成强大的冲击力，能够激起消费者强烈的购买欲望。

（三）产品的包装是消费者认知品牌的直接体验

产品的质量已经不是关键因素，在包装设计中，消费者通过体验包装设计的每个细节、包括视觉与触觉的感知、认知、认同，直接影响消费者对产品品质的判断，而这种判断会对所属品牌产生正负效应，要么成为该品牌忠实的顾客，或者厌恶该品牌或该品牌的其他系列产品。

虽然很多的消费者都比较感性，但是出于危机管理的角度，尽量避免对品牌产品产生负效应的环节。如果消费者比较感性，那么这些人群不愿去倾听其他的解释与告知，这个跟国内的文化有时间上的关联，并且很难通过线上线下的有效的渠道方式与消费者进行沟通，我们希望能用成本与利润的矛盾关系做好高端的礼品包装设计。

二、礼品包装设计中的色性管理

色彩有性格之分的，而产品是应人的职业、性别、年龄、消费习惯而生的，人对色彩的注意力要优于对形的注意力。因此，色彩对于包装设计有着及其重要的作用。商品包装的色彩设计应当与具体商品的属性相配合，更人与人的需求相配合。色彩设计应该能使消费者根据包装的色彩判断出该产品的内容、特点、性能。在这里需要指出的是，具体运用何种颜色，都应该以符合该产品的内容为基本出发点。

当然，不应该把色彩的理解固定的非常死板，反而在实际中合理运用其相对性。牛奶可以用黑色和白色这两个极色来做外包装，只是评论其两个色彩的对比应用，黑色无法体现食品的食欲感，但是如果用背着背篓的小男孩，面带笑容、亲切可人，形体茁壮健康喜人，远处是一片天空和草地，黑白相间的斑纹奶牛成片，如此版画般的黑白表现方式，呈现出牛奶的意境无限、洁净纯真，如此说来包装设计值得赞赏；蜂蜜的包装设计没有用逼真的摄影图片，而是采用矢量的创意图形，没有用六边形的蜜糖，而是用蜂与花的意境做构图，没有用细腻的反光强烈的纸张，而是用原味的草香纸做面材，没有用亮丽的纯色而是用降低饱和度的颜色匹配外表纸张，画面的灵动，包装的自然惬意，产品的天然健康也可以体现的淋漓尽致。

总之，产品包装应当能够满足消费者的审美需求，表达消费者的情感心声。只有用色彩体现和诱发了消费者的美好情感，才可能激发起他们的购买欲望。这些知名的品牌会为自己的品牌做一件事情，那就算是在自己的产品销售现场安装隐形摄像机，可以通过全程的摄像统计出流量、经过人群的关注度、接触产品的几率、购买产品时所关注的范围和细节、购买时的语言和表情、销售数据等等，这个案例可以帮助我们在未来的设计中更加注重、尊重消费者、更理性的设计产品的包装，因为我们是价值的创造者。

三、优秀的包装设计需要完美的执行

随着礼品市场的发展和消费者审美能力的提高，礼品包装的品质感、整理感越来越被人们重视，而决定包装装潢最终效果的却是印刷。包装印刷取得较好的效果，必须认真解决好印前制作、印刷过程和印后加工的三大关系。一件成功的包装设计产品，集中了设计制版、印刷，以及印后加工等步骤，是客户、设计师、印刷技师材料结构技师集体智慧和辛勤劳动的结晶。因此，要使一件包装作品达到理想效果，从一开始就必须有总体考虑和全局观念，不能只注重某一工序，而忽视其他工序，必须以客户的要求为准则，对每一道工序分别加以调控，从而制定出合理的工艺程序和操作指令，避免出现顾此失彼的现象。

现在很多的企业在与包装设计师沟通过程中，设计出了满意的设计稿，因为最初的考虑都是规划的比较超前。但是在具体实施的过程中为了省钱，在包装成本上就有所减少，甚至改变其中的材料、更换包装厂等，导致最初的设计没有得到很好的应用。

设计师的设计水平也是有差异的。可能在设计方案的时候没有考虑清楚具体的包装结构、材料、印刷及特殊工艺，只是为了创意和新意在设计包装效果图，如此可能在具体的制作阶段增加成本而无法实现设计方案的包装成品。因此，设计者在设计之前就要考虑采用哪一种印刷方法最适合他的设计要求。例如纸张现在市场上的包装成型流程分为：设计——制作印刷彩稿——划分颜色、制版——印刷——表面处理——轧盒——粘合成型，软包装一般采用凹版印刷机，瓦楞纸箱一般采用胶版印刷等等，设计师只有了解了这些设备的工艺流程，这样设计出的包装产品才能适应人们审美观点和满足生产实际及市场的需要。另外一个原因也可能是因为设计师思想意识的忽视，觉得他的工作主要是包装的设计方案，后期的工作只要交给印刷企业或包装企业就可以完成了，也不需要跟相关环节的人进行沟通和完善，殊不知包装设计师的工作是要执行到包装的成品实现以及对包装的改进，进而将该款包装进行批量化的生产。

再一个因素，也是现阶段包装设计过程中的关键环节，那就是印刷企业或包装企业与设计师对接的技师。这个角色师负责包装设计的整体结构、材料、面材、纸张、特殊工艺、内托等等各个环节的思考者和执行者。他需要了解客户与设计师的意图，结合作为技师的专业，提出一些意见，这些意见可能对包装设计有很多有益之处，提升包装的整体装潢效果。也有可能师因为企业业务比较繁忙，不愿意花很多的时间来落实本该自己去做的事情，包装设计的最终产品可能达不到设计表现的效果。但是这个时候的设计师是非常有责任感的，他需要在客户和印刷制作企业之间担负起必要的责任，从设计的经验和创意角度反向督促这些技师完成包装设计的最初构想。包装设计的成品实现的好坏，就像图形设计师与文案之间的“恋爱”关系谈的如火如何，也就是看设计师和技师之间的配合程度如何，有强烈的责任感和对专业的兴趣，二者会发挥双方的优势，包装设计的成品会更能达到设计的构想和客户的期望，反之也然。

在当前的礼品包装设计中，除了印刷企业和包装企业懂得包装材料和结构的专业技师，也有专业包装设计公司设计师，甚至还有礼品公司的总经理及销售人员。在我设计的经历中，既有优秀的包装设计的方案，也有印刷、包装公司的技师一起跑遍著名的纸品公司，对新的纸张有最快的了解，比如最近在上海奢侈品展览会上的触感膜，这次就用在鲜花提取液的礼品包装设计中，效果非常好。

然而，我国的包装设计领域存在很多问题，主要表现为重平面，轻结构；重设计效果图轻印刷，轻制作工艺等，礼品包装的市场现状也是如此，因为礼品包装设计主要由美术设计人员完成，由于他们是设计专业出身，在材料、结构和加工工艺的认识上有很大局限性；印刷与包装企业的层次也有高低之分，这些企业的技师对设计的理解也有不同的看法，既然包装设计必须在生产中可以实现，就需要客户、设计师、技师三个角色的通力配合才能完成。

（一）、显示器的呈色原理为色光加色法，采用的是R、G、B三原色，而印刷呈色原理为色料减色法，采用的是C、M、Y、K四种颜色。RGB的色域远远超出了CMYK的色域范围，即RGB色域中的很多颜色在目前是油墨无法再现出来的。所以往往在显示器上显示得非常鲜艳，印刷后颜色变暗甚至会变成完全不同的色彩。只有非常专业、资深的印刷界技师可以看一下RGB数码样，直接告诉我印刷的具体CMYK数值，可以完成包装设计的设计效果，并告知采用那些类别的纸张来印刷可以达到预期的效果，这些几十年的经验和他们的专业前瞻是一笔宝贵的财富，设计师也可以从中得到迅速的成长。

（二）、深色背景的K值不要大于70%，如果大于这个数值，色彩的倾向性不够明显。黑色在印刷中的独到作用也非常重要，理论上C、M、Y三色叠印可印出黑色，但是细小黑色文字尽量避免使用套印排版，因为有可能由于文字笔画太细而造成套印不准的现象。在特殊纸张上面，作为背景的底图可能是一些图案，之上会有包装的产品名、企业标志或是必须出现的文字，但是尽量让产品名和标志位置之下的背景为空白，这样会有清晰的层次和明显的视觉中心，否则印刷出来的效果会很混杂，而无法清晰的进行信息识别。

（三）、避免后加工无法顺利进行。很多设计师不了解印刷材料、工艺、加工设备，设计包装作品时往往只从美观的角度、创意的角度考虑，忽视了后期的加工制作。如没考虑到印刷后某些纸张出现抽胀等现象，结果造成裁切后原稿内容残缺或错位；设计的包装尺寸在排版时不合适，造成材料浪费或超过设备加工范围而无法加工；设计图案未考虑到印后特殊效果的处理，如覆膜、烫印、起凸、裱纸、成型结构等，达不到预期效果。质量控制图像不清晰不同印刷品对加网线数的要求不同，过高或过低都会出现印刷质量问题。加网线数过高，无法完成网点的复制，易糊版；加网线数过低装订，图像的层次感差，不清晰。

（四）、尽量发挥设计师的创意能力

设计师在包装设计的行业里，应该是眼界宽阔、敏锐表达、视觉前瞻、审美独到的专业人士。很多时候并不能为了客户、市场、消费者而彻底改变或放弃优秀的设计，需要有一定的坚持和说服过程，让好的包装设计得到完美实现。在市场经济中，随着人民生活水平的迅速提高，社会各界的人员需求已拉开层次，面对礼品市场需要，包装设计人员要深入研究产品的特性、理解企业的文化、调研消费者的实际需求、充分利用现有资源，利用新材料、新工艺的装饰效果不断创造出具有生机和活力的包装设计。

四、绿色包装是包装设计的未来

包装设计需要用各种材料来实现，而生产这些原材料和印刷制作过程会耗费大量的自然资源，所以商品包装作为社会经济活动的重要组成部分就一定会走上可持续发展之路。绿色包装是指包装设计既要保证商品的性能完好，又要考虑环保因素，也就是说包装废弃物对我们赖以生存的生态环境没有任何损害。长期以来，由于科技是不断进步的，也或许某些环节忽视了人与自然的协调发展，在商品包装中使用了很多容易造成环境污染的包装材料或包装工艺，给生态环境或我们自身的健康带来了潜在的危害，比如说使用不可降解塑料造成的“白色垃圾”成灾。在经济的发展过程中，科技日新月异的发展，制度的不断完善，我们越来越清晰的认识到绿色环保包装的重要性和必要性。很多国家已经禁止采用不可降解塑料包装蔬菜和水果；许多食品开始使用大豆蛋白质包装膜，该包装材料能与食品一起烹食，有些冰淇淋商品采用的玉米烘烤包装杯，既有利于生态环境保护，又深受消费者欢迎。可以想象绿色包装将成为未来包装设计的一个有利方向。

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关键词：接枝淀粉　工艺　性能

中国是一个农业大国，其淀粉资源相对比较丰富，因而可为淀粉的改性研究提供丰富而廉价的原材料。淀粉具有良好的环境相容性能，符合当今倡导的环保要求，因而其被改性后可做为纸材料的助剂。

目前，研究最多的是淀粉接枝丙烯酰胺共聚，主要有线形、星形、阳离子、阴离子、两性离子及疏水缔合接枝淀粉絮凝剂等类型。作为天然高分子材料的淀粉，可以通过化学改性赋予其新的独特的性能，而近年来发展较快的一种重要手段和方法是接枝共聚改性。利用淀粉分子与其他合成高分子化合物的基团发生接枝共聚反应所得到的接枝改性淀粉同时具有天然和合成高分子两者的优点，并且性能优异，广泛应用在降解塑料、农业、水处理、纺织、造纸等方面。

一、接枝淀粉的性能

淀粉在适当的催化剂存在下，可与丙烯腈、丙烯酰胺、醋酸乙烯、苯乙烯等不饱和单休进行接枝共聚生成接枝淀粉共聚物。常用的催化体系有过硫酸钾/硫脲(KPS-KL)、Fe2+/H2O2、硝酸铈铵等。这种接枝共聚物兼有两种高分子化合物的特性，既提高了淀粉的使用价值又改善了高分子聚合物的性能。

二、丙烯酸接枝淀粉

1.制备反应机理

2.制备方法

贺倩等[1]用丙烯酸接枝淀粉做为基体，不饱和聚酯酰胺脲树脂为交联剂制备出一种可降解的高吸水性树脂。研究了影响产品吸水率的因素，如：树脂的吸水速率、交联剂的加入量、光固化时间。实验表明，该高吸水性树脂对不同溶液均具有较好的吸收能力，且吸水速度较快。该高吸水性树脂的降解是从表面开始，逐渐向里面降解。桂蕾等[2]使用接枝改性的方法制备出了淀粉-丙烯酸接枝共聚物。通过正交试验得到淀粉接枝物，然后以接枝效果为综合考察指标，最终确定合成的最佳工艺条件为：淀粉与丙烯酸的质量比为1:1，反应温度为80℃，反应时间为1.5h，硝酸铈铵浓度为11mmol/L。在对其进行红外光谱和X衍射等表征后分析发现，淀粉在接枝后的结晶度减小，吸水率升高。

三、丙烯睛接枝淀

1.制备的反应机理

2.制备方法

杨庆荣等[3]采用硝酸铈铵为引发剂，把丙烯腈接枝在玉米淀粉上制得高吸水树脂，通过正交试验找出最佳工艺条件，最佳工艺条件为：m(淀粉):m(单体)=1:1，m(引发剂):m(单体)=3:100；反应温度为30℃，反应时间为90min。冯庆梅等[4]使用交联剂环氧氯丙烷，接枝单体丙烯腈，合成双变性淀粉离子吸附剂。实验得反应的最佳工艺条件为：交联淀粉10g，c(丙烯腈)=0.7595mol/L，c(硝酸铈铵)0.004mol/L，反应温度40℃，料液比1.0:10.0，反应时间120min。反应得接枝淀粉皂化的最佳条件为：NaOH浓度1mol/L，皂化时间1h。

四、丙烯酰胺接枝淀粉

1.制备的反应机理

2.制备方法

汪建新等[5]选用Fe2+-H2O2为引发体系，合成了丙烯酰胺与淀粉的接枝共聚物。讨论各个因素对接枝共聚反应的影响，通过高岭土悬浮溶液检测了接枝共聚物的絮凝性能。结果表明，接枝聚合物絮凝效果最佳时接枝率为85%，且对高岭土水样的浊度去除率达到80%。费贵强等[6]在碱性介质中，采用木薯淀粉和丙烯腈做为原料，制备了氰乙基淀粉，并以氰乙基淀粉为基础制备了丙烯酰胺接枝氰乙基淀粉反应性增干强剂，通过讨论合成条件优化合成工艺。实验表明：当m(丙烯腈)/m(淀粉)=0.3，w(DMC)=15%，w(AM)=50%，w(NAM)=3%，w(KPS)=0.6%，在加入0.4%左右的增干强剂时，纸张环压强度和抗张强度分别提高37.8%和42.1%。石红锦[7]研究了玉米淀粉接枝丙烯酰胺制备絮凝剂的工艺过程，并对其测定絮凝性能。实验表明：接枝反应适宜的原料为玉米淀粉，淀粉和丙烯酰胺的最佳重量比为1:2.75，最佳引发剂浓度为3×10-3mol/L；温度和pH值对淀粉接枝丙烯酰胺絮凝剂絮凝效果的影响小。

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   一、前期工作情况

   自全市百日招商动员会以来，+++园区在**副市长的带领下，认真贯彻落实**市长讲话精神，全面强化冬季招商引资，努力探寻把冬季变成招商引资旺季的有效招法，积极推介、洽谈和引进项目，园区招商引资工作发展态势良好，成效显著。

   截止目前，园区“四个一批”项目已经滚动发展到147项，总投资达到321.9亿元。同去年年底相比，新增39项。已入区项目68个，总投资达91.62亿元。同去年年底相比，新增18项，新增投资18.69亿元。68个项目中，投资2亿元以上项目17项、投资1亿元以上项目7项、投资5000万元以上项目19项。

   新落户园区项目中，比较典型的有：台精数控科技有限公司投资3000万美元的数控机床项目、华融万源客车制造有限公司投资2.3亿元的航天科技产业化工业园项目、辽宁北方新型包装材料有限公司投资1亿元的高分子塑料包装项目、苏州赛力精密工具公司投资8000万元的超硬磨具项目等。

   我们主要开展了以下几项工作：

   (一) 走出去，寻找商机。

   年初以来，管委会组织多批次队伍，以长三角和北京地区为重点，结合+++园区优势产业和集群发展方向，从对外宣传、政策制定、发展规划等方面突出重点，精心包装与经营，开展招商活动。通过走出去，与北京、上海、南京、无锡、苏州、昆山等地多家国内外有影响的大企业取得了联系。目前，北京达涅利集团、苏州工业园区赛力科技公司、美国聚合全球控股有限公司北京总部、沈阳中溢投资担保有限公司等多家公司明确表达了投资意向，具体项目正在推进中。其中，苏州工业园区赛力科技公司投资8000万元的超硬磨具项目，已于近期通过了市规委会审批，正式落户园区。

   （二）请进来，有的放矢。

   我们在与外地大企业建立沟通联络机制后，认真做好企业发展动向等信息的搜集等基础工作。同时，结合园区产业和企业发展方向有针对性地开展请进来活动。年初以来，我们先后接待了日本井关农机株氏会社、英国惠丰银行、罗马尼亚联合总会、上海京华投资有限公司、南京中南汽车实业发展有限公司、艾斯卡设斯投资公司等12家企业的40多位客商，其中，日本井关农机株氏会社的水田机械生产线项目、南京中南汽车实业发展有限公司的汽车港项目、中溢投资担保有限公司的可降解塑料项目已进入实质性洽谈推进阶段。

   （三）求实效，科学安排。

   管委会以科学的工作态度将重点企业和项目进行了认真梳理，并根据其产业方向、项目体量、实施可能性进行详细的分门别类。对每个企业和项目管委会都指定专人负责沟通联系和推进。对重特大项目，我们制定了明确的推进方案，专人负责，紧盯不放，保证项目落到实处，使协议项目尽快转为合同项目，合同项目能尽快落地实施。

   二、下步工作打算

   （一）明确重点区域。

   我们确定了“三点三线”作为园区开展招商引资的重点区域。三点，指北京、上海、杭州三个城市；三线指沪宁线（沿途城市上海、苏州、常州、南京），甬温线（沿途城市宁波、台州、温州），广深线（沿途城市有广州、东莞、深圳）。我们将围绕这三点三线，抓住这些地区产业结构调整升级和资本输出的机遇，主动出击，开展招商引资工作。

   （二）紧盯重大项目。

   紧盯大财团、大企业、大公司的发展方向和投资动向，对于国内外战略投资者和极具发展潜力的重大项目，紧盯不放，主动贴进，跟踪洽谈，让存在投资意向的项目，盯一个成一个。要通过一批投资规模大、经济效益好、科技含量高、社会牵动强的重大项目落户园区，提升园区产业档次，树立园区对外形象。

   （三）强化集群招商。

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【关键词】环境污染 生物技术 应用 前景

中图分类号：Q933

1我国生态环境的现状

我国生态环境污染日趋严重，如 “三废”污染、水体污染、土壤污染、废弃塑料和农用地膜污染、农用化肥和农药污染等，造成水资源严重短缺，土地荒漠化日益加剧，森林覆盖率剧减，草场严重退化。生态环境的恶化，时刻威胁着人们的生命财产安全，疾病发病率也迅速提高。因此，必须积极发展高新技术，如现代环保生物技术等，采用防治结合的方式，解决当前的环境危机，维护生态平衡，已迫在眉睫。

2环境生物技术简介

生物技术是建立在生命科学的基础上，通过直接或间接的方式利用生物或生物有机体的特定部分或某些功能，建立降低或消除污染物的生产工艺或能够高效净化环境污染，同时又能生产有用物质的工程技术。主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、染色体工程、生化工程等。生物技术在环保领域发挥着越来越重要的作用，正衍生出一门新兴的学科与技术，即我们所说的“环境生物技术”，亦称“环境生物工程”。其特点如下：

2.1 实现对污染物的循环利用

对垃圾废弃物的降解生成的产物或副产物，一般都可重新利用。这样，可把污染降到最小程度，不仅可解决长期污染的问题，还实现了对固废的循环利用。

2.2安全可靠、效果明显

利用发酵工程技术治理，产生的物质基本属于稳定无害的物质，常见的包括CO2、水、氮气、甲烷等。并且，多数都是一步到位，无二次污染。因此，该技术既安全、彻底又高效。

2.3简化流程，节约成本

生物技术是建立在酶促反应基础上的生物化学过程。酶作为生物催化剂，实质是一种活性蛋白质。一般在常温常压或近乎中性的条件下即可发生反应。因此，绝大部分生物治理对环境条件要求不高，并可就地实施。

3.环境生物技术在三废处理中的应用

3.1在废水处理方面的应用

废水中含有许多有毒有害物质，比如，酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇、蛋白质等。废水生化处理经近百年的发展，现已形成了许多新工艺、新技术。通过生物技术治理废水，主要借助微生物的降解作用完成。它分为耗氧降解技术与厌氧降解技术两种。耗氧降解技术又分为：活性污泥法与生物膜法。目前，采用较多的是固定化酶与固定化细胞技术，它属于酶工程技术。固定化酶又称为水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法，导致水溶性酶和固态的不溶性载体结合起来，从而使酶不再溶于水。微生物细胞犹如一个天然的固定化酶反应器。微生物细胞的固定可采用制备固定化酶的方式。对于污水中的多种污染物，均可通过固定化酶或固定化细胞进行治理。国内外有很多这方面的成功案例。

3.2在废气净化方面的应用

废气是近年来重要的污染源之一。如何利用生物技术高效净化废气也成为重要的研究课题。目前采用的方法包括生物过滤、生物洗涤、生物吸附和植物修复法等。常用的生物反应器有生物净气塔、渗滤器和生物滤池等。根据微生物在废气处理过程中的具体形式，分为两大类：生物吸附法与生物过滤法。前者可治理含胺、酚和乙醛等气体，后者可降解恶臭性废气。植物修复技术是把太阳能作为动力，依靠植物的同化作用达到净化气体的目的。它属于一种绿色技术。现在，全球都有很多成功处理废气的案例。美国利用微生物作用来净化工业恶臭气体，效果明显，且还不会出现二次异臭。德国与荷兰利用生物膜过滤技术可除掉超过90%的硫化氢。我国相关学者也在此方面取得了不错的成果。比如，利用生物膜填料塔处理橡胶再生脱硫过程中产生的低浓度的有机废气，经试验表明，该方法是可行的，若相关条件控制适度，净化效果显著，净化率可超过90%。相比原有的废气处理方法，生物技术法有着很多优势：节约成本、效果好、安全可靠、没有二次污染等。

3.3在处理固废方面的应用

工农业生产、城市建设与日常生活都会产生很多固体废弃物。传统固体废弃物的处理方式，不仅浪费资源能源，还会污染环境。利用生物技术处理城市生活垃圾和农业废弃物，不但可以把这些废弃物变为优质的有机肥料，实现废物的资源化，更有利于生态环境的良性循环。常见的处理方式包括卫生填埋、堆肥和发酵制沼气等。

4.环境生物技术在环境污染修复中的应用

4.1污染土壤的生物修复

随着农业的发展，各种化学杀虫剂、农药被大量使用。而这些农药很多都会残留在土壤中，。尤其是那些极难降解的农药给生态环境造成难以估量的损害。通过相关生物技术处理，可以把这些污染物质进行有效分解，生成水与CO2。不仅不会造成对环境的破坏，还能防止出现二次污染。但是是分解周期较长，不符合农业生产的需求。重金属属于土壤污染中重要的污染物。重金属污染的生物治理机制是：借助生物作用（酶促反应）导致重金属的化学形态改变，将其固定在土壤中，或减轻其毒性。这样，可有效制约重金属在土壤中的移动。通过生物的吸收、代谢作用后，会进一步固定重金属或减小其毒性，从而净化土壤。此外，生物修复污染土壤的过程中，还能提高土壤有机物的数量，调动相关微生物的活性，从而优化土壤生态结构。同时，还能强化对土壤的固定作用，避免土壤受到风蚀、水蚀的破坏，预防水土流失。

4.2.水体生物自然净化技术

环境生物技术中通过植物吸收达到净化水体与土壤的方法被称为生物自然净化技术。分为生物塘与人工湿地两种。前者把太阳能作为初始能源，利用塘中植物的同化作用将水中的污染物吸收掉，从而净化水体。生物塘中可栽植的高效净化植物有水葫芦、芦苇、水莴苣等。同时，还应构建集组合曝气、水生植物、水产养殖一体化复合生态系统，进而提高生物塘的处理能力。后者是通过自然生态系统中的物理、化学、生物等作用达到对水体的净化作用。由于人工湿地处理系统出水水质较好，可用于饮用水源的处理，并且所需成本也比常规处理方法要低。

4.3白色污染的治理

采用生物技术治理可从两方面入手，一是筛选具有降解塑料与农用薄膜的微生物，形成高效降解菌。二是分离克隆出带有降解功能的基因，再将其植入到特定的土壤微生物内，如根瘤菌。这样，既能发挥两者各自作用，还有利于加快对塑料垃圾的降解速度。此外，还应重点对预防白色垃圾技术进行攻关与研发。个别微生物可以生成一些高分子化合物，类似于塑料，被称为聚酯。为进一步节约成本、提高产量，人们正致力于通过DNA重组技术，试图改造某些微生物。比如，当前一个重点研究课题就是通过微生物发酵生产聚-β羟基烷酸（PHAs），相关研究人员正试图形成自溶性PHAs生产菌种。通过把PHAs重组菌发酵后，积累数量众多的PHAs，再添加一些信号物质，从而生成裂解蛋白，然后细胞壁被破坏，PHAs析出。即简化PHAs的提取流程，达到节约成本的目的。

4.4降解废水中微量油脂

含油废水属于一种量大面广的污染源。废水中的少量油脂并不能通过原有的物理或化学方法处理掉。上海交大生命科学技术学院和日本日立化成公司合作，从5种活性污泥或土壤中驯化分离出六种菌，分析了它们在低温条件下对低浓度植物类油脂的实际降解能力。不同菌的降解能力都各不相同，其中，发现两种菌的除油效果很好，除油率高达92.80% 和95.49%，相关特性还有待进一步研究。

4.5化学农药污染的消除

经统计资料显示，每合成一吨农原药需消耗3-4吨化工原料，多余的原料作为未反应物或中间副产物随水排出，每年数百家农药厂排出的废水上亿吨，危害极大。中科院成都生物所经过反复试验，终于找到了解决处理农药（乐果）废水的方法。他们将高效微生物菌种用于SBR设备处理有机农药废水，效果显著，使有机磷转化率达96-99%，其技术指标达到了相关排放标准。一般情况下施用的农药化肥约有80%的残留，特别是难降解的氯代烃类农药，给生态系统带来了极大的滞留危害，必须依赖基因工程构建的高效菌种来进行处理。但要想彻底消除化学农药的污染，还必须全面推广生物农药。生物农药是指由生物体产生的具有防治病虫害和除草功能的一大类物质的总称，大多是生物体的代谢产物，主要有微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。

5.环境生物技术在环境监测方面的应用

应用在环境监测领域的生物技术主要有以下几种：①监测水质，利用细菌的数量、某些粪便指示菌（大肠埃希氏菌、克霉伯氏菌）等②检测物质致突变性和致癌性，通常使用鼠伤寒少门氏菌来检验。③通过发光细菌对环境中的毒物进行检测，速度较快。④根据对水中藻类的生长情况测定，对水质进行监测或检测某些物质的毒性。近年来，国际上在这一领域的重点研究对象包括PCR技术（应用聚合酶式反应技术）、核酸探针、生物传感器等。PCR技术可用于当前还无法培养的微生物检测，一般适用于对土壤、水样、沉积物等环境标本的细胞检测。

随着今后技术的不断完善，对于水质的检测，核酸探针与PCR技术极有可能取代现在的常规微生物检测方式。此外，生物酶法具有良好的发展潜力，它适用于快速检测与现场测定。生物传感器具体有酶传感器、微生物传感器、免疫传感器，通过酶、微生物、抗原、抗体等生物材料作为分子识别元件，从而把外部对其理化特性的影响转化为电磁信号。它可用于对特定污染物的快速检测，并且操作简便、结果精确。

5环境生物技术现状及前景展望

5.1现状

环境生物技术虽有诸多优点，并能有效解决各种污染问题。但实际应用中依然存在种种局限：

①反应速度较慢，并且需要大型的反应器，需占用过多的土地面积。

②对于原水水质有着十分严格的标准，不然，不利于微生物的生长。

③运行过程中会发生一些问题，如污泥膨胀或流失，余下的污泥也不易处理。

④通常的微生物也极难解决人工合成物，尤其是难生物降解的污染物。

⑤实验室有可能泄漏某些活的有害菌体。大规模的微生物应用会给生态环境带来潜在的风险。

5.2发展前景

5.2.1各种新工艺新方法不断涌现

比如，国内有关专家利用高效反应器治理印染废水时，结合三种新技术，以提高生物处理效率。即在厌氧流化床中加入高效的脱色菌，通过聚集-交胶固定法，把脱色菌固定到活性污泥中。再在反应器中加入磁粉以构成稳恒弱磁场，从而对微生物产生正的磁生物效应以加快生化反应速率。此外，还有利用基因工程克隆生物生长基因控制植物生长、构建高效的细菌来治理各种污染问题，以及利用遗传工程处理农业固废中难降解的五碳糖等等新技术。

5.2.2综合利用

为了避免微生物降解污染物后形成二次污染，同时，让资源得到充分利用，生物治理技术也更趋向综合性利用，如利用降解后形成的微生物菌体、微生物体内酶、有关代谢产物、或其产生的能源。当前，“沼气田”发电是比较成熟的生物技术，投资少、成本低、使用管理方便，正受到很多国家的推崇。英国有的污水处理厂采用乳酸细菌降解农用工业垃圾生成乳酸。

5.2.3和其它现代科技有效结合

近年来，现代科技的发展特别是IT技术的快速发展，促使生物治理技术取得了极大的进步。生物处理工艺正实现自动化控制，并且，生物技术方面正积极开展数学模拟研究。据有关报道显示，目前已研制出电子计算机辅助系统。该系统分为分析程序与处理程序，进一步降低了废水处理厂设计方面的难度。随着自控技术的发展，连续性运行的大型氧化沟也随之产生。

5.2.4重点研究极端微生物与超级工程菌

极端微生物是指在一般生物无法生存的条件下能生存的生物。比如在高温、高酸、高碱、高压、高盐、低温等极端条件。这类微生物具有特殊的生理机制，有很高的环保应用价值。Whyte等经研究了解到，冷微生物菌株可以使石油烃、十二烷、正十六烷、甲苯、萘等发生矿化。随着技术的进步，对现有微生物的有效改造，不断研发出新的具有特殊功能的微生物。通过质粒工程技术，把分别降解芳烃、多环芳烃等的质粒接合到降解酯烃的细菌体内，形成一种“超级菌”。这种细菌在治理石油污染方面有着很好的应用前景，可以把60%的烃分解。同时，相比一般菌种，其几小时就能达到一般菌种净化一年左右的效果。

5.2.5转变观念，从治理转向预防

目前，随着环境问题的日益突出，世界各国都意识到环境保护的重要性。生物技术的发展也会从单纯地治理过渡到防治结合，以预防为主，最终实现清洁生产。比如，生产微生物农药、源于微生物体又能生物降解的表面活性剂等。今后还可应用于诸多领域，如洗涤剂制造、油类回收处理、感光乳剂稳定、植物病害防控、细胞破碎、微生物的快速测定等方面。目前，正尝试通过基因工程技术把PHBV基因植入某些植物体内，实现从植物体内获取塑料，从而解决严重的塑料污染难题。

5.3.展望

随着全球环境的日剧恶化，使人类的生存和发展遭到了一场前所未有的挑战，迫使人们进行一场‘环境革命’来振救人类自己。这场环境革命的意义就像18世纪的工业革命一样重大，而且需要更深入和彻底。在这场革命中，借助现代生物工程技术解决环境问题，纵然有其巨大的发展潜力与优势，也还存在诸多局限与不足，所以，面对环境危机日益恶化之势，不仅要建立健全相应的环境规划、法规、资金投入等生物技术良性应用环境，鼓励、资助研发更新更高效的环境生物技术，并使之得到产业化与商品化发展，还要把生物技术和其它各种相关技术有效地结合起来，才能切实有效解决当前困扰世界各国的生存危机的问题。

【参考文献】

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