生物技术的研究范文

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关键词：湿法冶金 生物技术 研究 生物冶金

中图分类号：TF1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）04（a）-0097-02

在过去的一段时间内，大多数冶金技术主要被用于开发品位较高的矿产资源，从而使得一部分品位较低的矿产资源遭到了浪费。但是，随着矿产资源的减少，人们逐渐意识到了低品位矿产资源开发的重要性。因此，湿法冶金技术以其回收效率高的特点引起了人们的广泛关注，尤其是基于生物技术的湿法冶金技术，更是得到了广泛的应用。所以，生物技术在湿法冶金中的应用情况以及基于生物技术的湿法冶金的应用现状及发展，就成为了本文研究的重点内容。

1 生物技术在湿法冶金中的应用

1.1 湿法冶金工艺概述

湿法冶金其实是利用化学方法进行金属提炼的工艺。具体来说，就是使矿石浸泡在水溶液里，然后利用分离、提纯和富集技术，来进行稀有金属及金、银、铜等金属的提炼。在冶金行业中，湿法冶金是黄金及有色贵金属的主要冶炼工艺之一。就现阶段而言，湿法冶金主要使用的技术有两种，一种是加压湿法冶金，而另一种是生物冶金。相比较而言，生物冶金在金属矿的加工和回收方面的效果更好，所以得到了广泛的应用。

1.2 生物冶金

生物冶金是将微生物作用与湿法冶金技术相结合的新型冶金工艺。早于1983年，生物冶金这个名称就在细菌浸出国际会议上被提出。根据生物冶金技术在金属回收过程中的作用，可将该技术分为3类，分别是生物吸附、生物累积和生物浸出。1947年，人们首次发现了氧化亚铁硫杆菌能将铁离子氧化。而直到1958年，美国的肯尼柯铜矿公司才在该方面取得实质性的进展，进而将生物技术引进到冶金行业中。到了今天，生物冶金技术被广泛的应用于各种金属矿物质的冶炼当中，并得到了人们的广泛关注。一方面，这是由于使用该技术有利于进行低品位的矿产资源的开发和回收。另一方面，使用该技术进行金属矿物质的提炼，对环境的危害较小，且具有投资成本低和能耗低等多种优点。而在我国，早于1996年就建设了全国最大的微生物氧化提金连续半工业试验基地。到了现今，微生物湿法冶金技术也在我国的多个地区的冶金企业被投入使用。所以，生物冶金技术的应用，已经在国内外取得了一定的进展[1]。

2 基于生物技术的湿法冶金的应用现状

基于生物技术的湿法冶金技术中，微生物湿法冶金技术是关注度最高和应用范围最广的技术。早于20世纪50年代，该技术就在铜、铀贫矿的预处理方面取得了一定的应用效果。就现阶段而言，该技术包含了微生物浸出技术和微生物浮选技术。而相比较而言，微生物浸出技术已经得到了广泛的应用，而微生物浮选技术尚处于实验阶段。具体来说，微生物浸出技术通过将矿石浸泡在适合微生物生长代谢的酸性溶液中，从而将矿石中的有价金属溶解出来，进而加以回收和利用。所以，该技术在低品位矿石的冶炼中得到了广泛的应用，是一种多学科交叉型的新技术。

2.1 在硫化矿冶炼中的应用

我国被开采的铜矿中，有一大部分属于硫化矿。但是受到选矿技术和成本的限制，开采出来的矿石主要是低品矿石。而微生物湿法冶金技术的应用，可以有效的提高这些矿石的利用率，从而使企业获得更大的开采利润。在进行硫化矿石冶炼时，该技术使用的微生物为以硫化矿为能源基质的微生物。这些微生物主要由氧化铁硫杆菌组成，可以将重金属从矿石溶液中有效的溶解出来。在进行铜的提取时，微生物湿法冶金工艺主要采用生物堆浸技术来进行铜的生物氧化，从而获得阴极铜。而在铜的冶炼方面，采用微生物湿法冶金技术获取的铜的纯度可以达到99.9%以上。就目前而言，我国采用该技术进行铜的湿法冶金已经颇具规模，并已成功的运用在冶金工业生产中[2]。

2.2 在金矿石冶炼中的应用

金元素相对来说较为稳定，所以存在于硫化物和各种硅酸盐中的金颗粒难以被提炼，而这些矿石也被称之为难处理的金矿石。在金矿石的冶炼过程中，微生物湿法冶金技术的应用特点显著。早于1964年，法国人就利用微生物浸取了红土矿的金。而70年代，苏联人则利用了黑曲霉菌进行了金的提取。而如今，世界上已经有许多企业利用微生物技术进行了金矿石的预处理，从而获得了较高的利润。相较于铜来说，微生物湿法冶金技术主要用于难处理的金矿石的冶炼，并且在浸出率方面也没有铜的效果好。实际上，利用细菌氧化提炼金的微生物浸出技术的浸出率只有92%左右[3]。

2.3 在其他矿石冶炼中的应用

微生物湿法冶炼技术的应用范围广泛，可用于多种矿石的冶炼。在进行铀矿石的冶炼时，该技术主要利用细菌将与铀矿物共生的黄铁矿氧化，从而进行铀的回收。而且使用生物冶炼技术进行铀矿石的冶炼也有悠久的历史，并在该领域取得了迅速的发展。而在进行磷矿石的冶炼时，该技术主要用于将无效态的矿物磷转化为速效磷和有效磷。并且在进行天然磷矿粉的处理时，利用溶磷微生物可以取得较好的效果。而我国的磷矿资源十分丰富，所以使该技术在磷矿冶炼领域得到广泛应用，具有重要的现实意义。再者，在铁矿石处理方面，利用该技术进行铁矿的脱磷，也可以取得较好的应用效果。相比物理脱磷法和化学脱磷法，采用该技术不但具有成本低的优势，还能减少矿石在脱磷过程中的损耗。另外，微生物湿法冶炼技术还能用于其他多种矿石的冶炼，并且可以取得较好金属提取的效果[4]。

3 基于生物技术的湿法冶金的发展

随着全球经济的发展，人们对于矿产资源的需求只会越来越大。但是，随着矿产资源的大量开发，高品位的矿产资源只会越来越少。在这种情况下，低品位矿产资源已经不允许被浪费。所以，谁掌握了开发和利用低品位矿产资源的方法，就能取得可持续的发展空间。而基于生物技术的湿法冶金工艺在这方面有着显著的优势，首先，该技术的能耗低，且劳动需求和成本均不高。其次，该技术的设备简单，资金占有量小。再者，该技术的使用范围广，可用于多种类的金属物质提取。另外，该技术对环境产生的危害小，有利于进行环境的保护。所以，由于这些优势的存在，该技术在未来会取得一定的发展。但是与此同时，该技术也具有生产周期长和微生物环境适应性差等缺点。所以，想要使该技术取得进一步的发展，就需要不断进行该技术的研究和创新，从根本上解决该技术存在的问题。总之，为了使基于生物技术的湿法冶金工艺得到进一步的推广，冶金行业的相关人员还应该进一步进行该技术的研究[5]。

4 结语

总而言之，冶金工业是我国国民经济的重要产业之一，在国内外都拥有一定的工业地位。所以，促进冶金工业的发展，可以进一步推动我国经济的发展。而微生物湿法冶金技术在矿产资源开发上的应用效果，使冶金行业的工作效率得到一个阶段的上升。所以，加大生物湿法冶金工艺的改革，使该项技术得到进一步的推广和应用，成为了冶金行业需要关注的重点问题。因此，本文对基于生物技术的湿法冶金工艺进行的研究，对于促进冶金行业的发展有着重要的意义。

参考文献

[1] 田君.微生物湿法冶金研究与实践[J].现代矿业，2009，11（1）：29-33.

[2] 胡纯，龚文琪，黄腾，等.微生物湿法冶金技术的研究与发展[J].湖北农业科学，2010，3（49）：737-744.

[3] 谌书，杨远坤，廖广丹，等.基于生物湿法冶金的废旧印刷线路板金属资源化研究进展[J].地球与环境，2013，4（41）：364-370.

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关键词：生物技术；林木育种；应用研究

中图分类号：S722 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20151131028

吉林省位于我国东北地位，四季变化较为明显，1a中林木真正生长的季节主要为春季、夏季，秋季的生长逐渐减缓，冬季基本停止生长，为加快林木生长，满足社会对林木的需求，应利用先进生物技术培育林木，促进林木生长，通过改变林木基因，培育出更为优良的林木，增强林木的抗病能力，实现林木高产。

1生物技术的内涵

所谓的生物技术主要是指在生物体系的基础上，应用更多的先进工程技术和生物技术，通过技术人员的操作，满足人们的生产生活需要。就是利用先进技术提升社会发展水平。现阶段生物技术被广泛应用于林木育种工程中，并得以推广，尤其是通过基因工程完成林木育种，使得林木生长更快，成活率更高，还有助于提升林木的抗病能力，增强其抗功能。

2将生物技术应用于吉林四平林木育种中的主要原因

生物技术属于新兴学科，其涉及面很广。生物技术一直到20世纪初才被提出，但随着科技发展，相关人员对细胞进行了研究，证明了生物技术的科学性。在细胞工程建立以后，研究人员也将研究重点放在了组织培养上。随着时间推移，生物组织培养也趋于成熟，使得植物繁殖速度不断加快，更实现了无病毒苗培养。一直到20世纪70年代，生物基因技术得以迅速发展，这样的技术也为生物育种奠定了良好基础。使用生物技术培育林木具有很多优势，主要体现在以下几方面：以往的育种方式只是在杂交的基础上对品种进行改良，而生物技术介入以后，育种主要是对生物基因进行改变，实现生物改造，这样就能很好的解决改造效果差问题；以往的育种方式经常会发生变化，育种方向无法确定，生物技术的使用却改变了这种情况，确定了林木改造方向，更保证了生物质量；生物技术的应用不仅扩大了育种范围，还有效减少了杂交障碍，为林木生长提供更广阔的空间[1]。

3生物技术在林木育种中的应用

3.1利用生物技术培植林木细胞

林木的生长离不开细胞，主要原因在于细胞具有良好的发育能力，在满足林木生长的条件下，一个完好的林木细胞就能成为一颗植株。所谓的林木细胞工厂就是在实现细胞全能的基础上，操作细胞遗传，从而改造林木品种。这种方法通常只对即将灭绝的或品种较为稀少的珍贵植物进行改造。在改良植物品种时，所使用的备种植物都应具有优良性状，其性能应足够强大，只要将该植株的根茎叶应用于培养就能完成无性繁殖。四平市相关部门利用这一技术，成功的培育了100多个林木品种。所培育的植株性能较强，完成能够抵御东北4季变化的气候，具有极强的生命力。

3.2利用生物技术培养单倍体

随着科技的进步，人工培养单倍体的方式、种类也很多，在这些方式中，诱导单倍体方法的应用范围最广。它主要的诱导对象是未成熟的植株花粉，在诱导时，重点是改变其配子结构，将雄核方向作为发展重点，最终将其安放在胚胎中完成培育，这样单倍体植被就能被诱导出来，这也是现阶段最常用的一种方法[2]。由于林木的生长周期很长，需要经历数10a时间，要获得纯种林种，以往的培育方式需要变动的地方会很多，困难也很多。但随着生物及时的应用，完全能够解决这些问题，能够在断时间内培育出多种基因的树木。经过长期试验，我国在单倍体上的研究已经取得很好效果，培育出30多中花粉植物。

3.3利用生物技术促进林木体细胞变异

自然界中的体细胞变异主要是将植物基因进行重组，改变其突变方式，但其花费时间较多，且不利益经济效益增长。在生物技术应用以后，发现在培育植物组织时，基因变异会受到理化因子影响，对理化因子进行加强以后发现能够有效提升脱分化和再分化，进而获得新植株[3]。将其应用于林业生产发现，它能够促进植物变异，并获得新型优良树种。现代社会是生物技术社会，生物技术培育林木中发挥了重要作用。通过以上研究得知，利用生物技术极大的促进了四平林木新品种的培育，尤其是对细胞、基因等方面的改变更是促进了林木生长，为社会带来更大的经济效益。

参考文献

[1]李坤霞.生物技术在林木遗传育种中的实际应用研究[J].生物技术世界，2013（05）：46.

[2]陈罡，张素清，马冬菁等.现代生物技术在辽宁林业研究中的应用前景[J].辽宁林业科技，2014（03）：61-63.

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【关键词】生物催化技术发展化学制药研究

生物催化是指通过酶或生物有机体的催化作用实现生物的化学转化，故又被称为生物转化。随着科技的进步和发展，生物催化逐渐进入人们的生产生活，从根本上改善了人们的经济效益、能源消耗和原料来源，对环境保护也作出了积极贡献。生物催化技术是生物技术改革中的第三次浪潮，成为历年来生物技术中的标志性技术。

1.生物催化技术及其发展

（1）生物催化技术。经济合作与发展组织（OECD）指出，生物酶催化技术是目前工业发展中最有利于可持续发展的一项技术。生物催化技术主要涉及到化学领域和生物学领域，在医药化工领域中可通过酶或微生物的催化作用实现大规模生物的转化。生物催化技术在很大程度上促使衍生物往多样性方向发展，实现对复杂产物的结构修饰及简单分子化合物库的新建，产物在经过生物催化后能够延伸出现的生理活动物质。

先导化合物在生物催化作用下具有一定的优越性，主要体现在以下几点：①可能反应的产物范围大；②在反应过程中无需进行脱保护和基团保护，一步便可完成相关反应；⑧实现生产的定向立体选择和区域选择；④生物催化的反应条件温和，利于稳定复杂的分子结构；⑤在均一和温和的反应条件下可获取反应的重现性及实现反应的自动化；⑥由于酶具有固定化特性，故在生产过程中可反复循环使用催化剂。

（2）生物催化技术的发展。生物催化技术的提出是源于科学家对活体细胞成分的认识，一部分的专家和学者认为某些细胞成分可用于特定条件下的化学转化。例如苯甲醛从植物中提取后与氢氰酸结合可制成（R）一苯乙醇腈，半合成抗生素的生产则依靠G酞基转移酶的帮助。1980年后，随着科技的发展和进步，蛋白质工程技术得到空前的发展，使得酶的底物范围大大增加，实现了常见合成中间物的生物合成。在此科技背景之下，生物催化技术逐渐被运用于精细化化学和药物中间体生产领域。

（3）随着近年来基因合成、生物信息学、蛋白质工程和序列分析等观念的进步及电脑建模和生物学工具的更新，越来越多的专家学者在分子生物学的基础上对分子进行快速进化处理，极大的改善了原有的生物催化剂。生物催化剂经过改造后可稳定处：T-60℃的有机溶液中，在接受新的底物时可自动催化新的生物反应。

2.化学制药中的生物催化技术研究

在生物催化技术的发展背景之下，酶和微生物反应成为生物学领域的关注热点。许多长期研究微生物和酶的专家学者开始着手于有机合成的研究，促使生物催化技术逐渐发展成为一项不对称合成的生物技术。

（1）西他列汀游离碱。美国的Codexis公司和德国的Merck公司通过酶做催化剂实现西他列汀游离碱的生产。他们较早发现R构型选择性转氨酶的分子结构类似于西他列汀酮，其中一些分子质量较小的可阻断甲基酮并具有一定活性。而后Codexis公司对转氨-酶进行改造，实现了一种催化加氢路线的构建，且在生产过程中并不产生S丰勾型西他列汀酮。由于该生物技术具有一步到位的优点，故设备的生产能力和分子的反应能力得到有效提高，且在一定程度上降低了废弃物品的产出。

（2）阿伐他汀（立普妥）。6-氰3和5一二羟基乙酸叔丁酯是阿伐他汀（立普妥）生产过程中需要的活性中间体，美国Codexis公司通过生物催化实现此种活性中间体的生产。Codexis公司以分子重组为基础，采用了最先进的直接优化技术，开发了具有稳定性、选择性和活性的3种酶。前手性氯酮在2种优化酶手性选择性的催化作用下发生氢化反应，生成纯手性的氯乙醇。

（3）普瑞巴林。美国的Pfizer公司通过生物催化的方式实现普瑞巴林的生产。基于蛋白质工程技术进行改造的水解酶问世后，运用该水解酶会对S-2-羧乙基-3氰基-5-甲基乙酸的钾盐进行选择性水解，在温和条件下物质发生一系列水解反应，最终得到普瑞巴林。-2-羧乙基-3氰基-5-甲基乙酸在脂肪酶的选择性水解下产出-2-羧乙基-3氰基-5-甲基乙酸的钾盐，在此基础上进行化学合成，实现普瑞巴林的制备，可获取40%的最终收率，通过对目标产物的检测可得其ee值为99.7%。

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微生物采油技术引起了微生物学界、石油工业界、石油地质界和地球

关键词：微生物采油、技术发展、机理、特点、方向

一、引言

微生物原油采收率技术，就是利用微生物在油藏中的活动、代谢作用及代谢物作用于油藏残余油，对原油、岩石、水界面性质的作用，改变原油的流动性，促进低渗透带的渗透率，提高采收率的高新生物技术。此项技术的关键，是注入的微生物菌种能否在地层条件下生长繁殖，微生物代谢产物能否有效地改善原油流动性质，还有液固界面性质。

二、微生物增加石油采收率的概述

微生物提高采收率的各种技术的总称是MEOR。凡是与微生物有关的采油技术均属于MEOR。国内外微生物提高采收率方式大致有两种。一类是地面法,在地面建立发酵反应罐，为微生物提供必须的营养物质，通过微生物代谢作用产生生物产物(主要是生物表面活性剂和生物聚合物)，将生物产物注入地层从而达到提高采收率的目的。另一类是地下法(油层法) ,指直接将微生物注入到油层，使其在油层中产生各种代谢产物，只要供给微生物足够的营养物质，代谢产物的生产速度就会大于被微生物降解的速度。

三、微生物提高石油采收率的特点

（一）、微生物以水为生长介质，以质量较次的糖蜜作为营养，实施方便，可从注水管线或油套环形空间将菌液直接注入地层，不需对管线进行改造和添加专用注入设备；

（二）、由于微生物在油藏中可随地下流体自主移动，作用范围比聚合物驱大，注入井后不必加压，不损伤油层，无污染，提高采收率显著。

（三）、以吞吐方式可对单井进行微生物处理，解决边远井、枯竭井的生产问题，提高孤立井产量和边远油田采收率；

（四）、微生物可解决油井生产中多种问题，如降粘、防蜡、解堵、调剖，最后提高采收率的代谢产物在油层内产生，利用率高，且易于生物降解，具有良好的生态特性。

四、微生物采油新技术的机理

（一）、油田化学剂与微生物采油技术

在油田开发的各个阶段都会使用不同性质的化学剂。当大量化学剂进入油藏后，将发生物理变化和化学变化，对微生物采油过程可能产生不同的影响。化学剂既可引起微生物生存环境的改变，又可改变生物的生理（呼吸作用、蛋白质、核酸及影响微生物生长的大分子物质的合成）以及影响微生物细胞壁的功能，因此影响微生物的生长，降低采收率。

（二）、微生物驱油的机理

微生物提高原油采收率作用涉及到复杂的生物、化学和物理过程，除了具有化学驱提高原油采收率的机理外，微生物生命活动本身也具有提高采收率机理。虽然目前的研究不断深入，但仍然无法对微生物采油技术各个细节进行量化描述，据分析，主要包括以下几个方面：

1、原油乳化机理

微生物的代谢产物表面活性剂、有机酸及其它有机溶剂，能降低岩石一油一水系统的界面张力，形成油一水乳状液（水包油），并可以改变岩石表面润湿性、降低原油相对渗透率和粘度，使不可动原油随注入水一起流动。有机酸能溶解岩石基质，提高孔隙度和渗透率，增加原油的流动性，并与钙质岩石产生二氧化碳，提高渗透率。其它溶剂能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。

2、微生物调剖增油机理

微生物代谢生成的生物聚合物与菌体一起形成微生物堵塞，堵塞高渗透层，调整吸水剖面，增大水驱扫油效率，降低水油比，起到宏观和微观的调剖作用，可以有选择地进行封堵，改变水的流向，达到提高采收率的效果。在较大多孔隙中，微生物易增殖，生长繁殖的菌体和代谢物与重金属形成沉淀物，具有高效堵塞作用。

3、生物气增油机理

代谢产生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等气体，可以提高地层压力，并有效地融入原油中，形成气泡膜，降低原油粘度，并使原油膨胀，带动原油流动，还可以溶解岩石，挤出原油，提高渗透率。

4、中间代谢产物的作用

微生物及中间代谢产物如酶等，可以将石油中长链饱和烃分解为短链烃，降低原油的粘度，并可裂解石蜡，减少石蜡沉积，增加原油的流动性。脱硫脱氮细菌使原油中的硫、氮脱出，降低油水界面张力，改善原油的流动性。

5、界面效应

微生物粘附到岩石表面上而生成沉积膜，改善岩石孔隙壁面的表面性质，使岩石表面附着的油膜更容易脱落，并有利于细菌在孔隙中成活与延伸，扩大驱油面积，提高采收率。

（三）、理论研究

二十世纪八十年代，国外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的数学模型并开展了相应的数值模拟研究。Zhang模型优于Islam模型在于可描述微生物在地层中的活动，却难于现场模拟。Chang模型是三维三相五组分，能描述微生物在地层中的行为，不能描述在油藏中的增产机理。并且物理模拟研究基本上是应用化学驱的物理模型试验装置及试验过程。微生物驱油模型的核心是岩心管部分，其长度影响微生物的生长繁殖。应建立大型岩心模型，使微生物充分繁殖，便于分析研究微生物的驱油效果。

五、MEOR营养液的配制和菌种的筛择

（一）、菌种的筛择

菌种筛选是微生物采油技术的关键。菌种筛选主要向两方面发展，一是提高菌种耐温性，以适合更广的油藏范围；二是提供部分无机营养物，希望以原油为碳源，降低注入营养成本。微生物采油技术采用的细菌按来源可以分为两类：一是天然细菌，以油田环境为主，包括油田污水、采出油泥沙、地下岩心、长期被原油污染的土壤，浅海油井附近的水和土壤等。主要目的是利用它们某些方面的特性，如嗜盐性、耐温性等。另外，由于内源微生物驱油直接应用地层中的细菌，菌种类复杂，属于一种独立的选择方式。二是人工培植的工程细菌，可以通过紫外线照射、全DNA转化、添加生长因子、反复驯化等手段，提高天然细菌在某一方面的特性，如耐高温、耐盐性、富产表面活性剂、富产气体等，从而培养出新的细菌。用于MEOR的微生物可以是好氧菌、厌氧菌，也可以是兼性厌氧菌。在MEOR实施的过程中，可以单独使用某一菌种，但为了发挥微生物的协同作用，更多的是使用配伍性较好的混合菌种。在选择的过程中应遵循的原则必须适应油藏的环境条件。

（二）、营养液的配制

营养液的配制主要根据选用的菌种、地层条件和工程的目的来确定。 菌种不同, 通常所需要的营养物质也不一样, 微生物一般都需要含磷化合物、含氮化合物、含碳化合物、硫、各种微量金属元素、氢等地层中可能缺乏这些营养物质中的一种或几种。因此, 营养液的组分主要包括地层中缺乏的营养物质。

六、微生物采油技术的前景

（一）、井筒技术目的是为了更好的保护微生物，能起到一定的防蜡效果，工艺简单，适合大规模的应用。与此同时，应筛选代谢物质能起到较强液化作用的菌种最为适宜。

（二）、单井吞吐，它的作用对象是近井的地下层，需要菌种在地下层完成新陈代谢，筛选的微生物的类型应以厌氧及兼性厌氧为主，同时要求具备耐温性，现场实际应用时需要补充营养剂，然后关井相对的时间。

（三）、好氧微生物驱，其又被称为空气辅助型微生物驱。在有氧条件下，该菌种的代谢加快，向地下层排放空气的同时菌种会消耗掉一定程度的氧气，并将石油中的结构进行氧化。

七、源微生物的采油工艺

国内油田已进人高含水开发期，是采用内源微生物驱油还是采用外源微生物驱油，要根据具体油藏内的微生物群落进行分析。若具体油藏中内存在有益微生物驱油的微生物群落，宜采用内源微生物驱油工艺，我国国内致力于运用最新微生物采油技术。

八、结语

结合上面的论述，我国的采油油田，使用微生物技术采油的都取得了很好的效果。微生物采油也确实发挥出了技术先进的优势，这种技术的发展必将引领我国的石油行业走向辉煌。

参考文献：

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关键词：生物技术；农业水污染治理存在问题；原因

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.218

0 引言

目前我国用水较多的产业就是农业用水，由于水资源的农业利用和粮食问题紧密的联合在一起，粮食也是人们生活中不可或缺的，这给水资源的控制和调节又增加了难度。我国水资源的现状是分布不均等，北方的水资源较少而南方较多，所以形成了北方干旱地区居多，南方潮湿的特点，在水资源的开发问题上，常见的都是对地下水资源的开发利用，长时间的开发地下水资源，使我国的供水资源逐渐单一，还导致了地面污染等严重的问题。如今农业上的污染使得水资源的污染越来越严重，主要表现为农业生产所造成的对环境的污染如对水资源以及土地的污染，以及使用农业化学物品对农业产物的污染，如食品的安全，健康问题。比较严重的属于对水的污染。大气污染的形式主要还是农业活动中使用的化肥，经过挥发，进入到大气层中，流动性的污染大气层。而水污染主要是一些农业系统在设置排水设施的过程中，随意的对当地的河流排放污染物所导致的水资源污染，随着中国的经济发展，人们对水资源的紧缺状况的日益重视，中国的水污染在控制方面已经逐步在改善。生物技术作为一项新型的科技研究成果，在农业污水治理的问题上主要表现形式为通过植物的内部反应器来进行污水的净化处理，但是由于我国在生物技术的开发上还存在进步的空间，所以生物技术在农业污染治理中还是需要不断探索的。

1 生物技术

生物技术的主要目的是生产有益的物质，对动物来说，就是使动物在生理活动过程中生产出对自身对周围有积极作用的物质，相同的，对植物来说，就是使植物在生命活动的过程中，产出对植物自身和环境有益的物质，将这一技术应用到农业水污染的治理上可以有效的对已经污染的水资源进行补救。生物技术的主要研究领域是生物的细胞和基因，生物的一系列生理结构特征可以和水资源污染相互合作，例如它具有吸附性，降解性等。生物技术是当前科技飞速发展的新型技术，还处在不断探索的阶段，所以在它广泛应用之前上还需要解决一些问题，包括农业污水处理的利用。

2 目前我国农业水资源污染状况

2.1 化肥的大量不合理使用

中国的农业发展时期，农业生产者一味的追求生产量，对土地使用大量的化肥，而化肥使用超标，会使得土壤中的水分营养价值严重下跌，也进一步污染了地下水。中国在化肥的使用上已经超过了其他的任何国家，位居全球第一，而在利用化肥上，又不断下滑，导致化肥不但不能合理有效的发挥其作用，还污染了周边的河流湖泊。导致此类问题主要原因有三种，其一是化肥在生产的时候其化学元素组成不合理，其二是缺乏专业的操作人员。众所周知，上世纪90年代，中国农业生产者的文化水平普遍偏低，而施用化肥又是一项技术性的工作，大部分对化肥技术认识不够的农业生产者滥用，误用的方法导致化肥的不合理利用，最后一个因素是我国在化肥生产的结构上不够完善，导致化肥的益处不能被农作物完整的利用，而弊端却发挥了主要作用，引起河流的严重污染。

2.2 农药的使用引起污染严重

农业生产中，农药的使用是保护农作物的基本措施，农药投入农业生产可以避免农作物受到害虫的侵蚀，保障农作物的质量和产量。但是，农药在农业的生产中一度出现过量的使用现状，带去了环境污染的问题，对生态平衡造成了威胁，也使健康问题得不到保障。随着这一现象的加剧，人们也越来越关注农药的使用问题，在对水域的研究调查中发现，河流水域每20个其中至少就有一种农药，地下水域中的调查结果也是如此。由于农药不易挥发，特别容易保留，所以在进入土壤中后，加剧着对水域的破坏。这些被污染的水域一旦经过水域传输系统被人饮用，有些农药中所含的致癌物质将会严重危害人们的生命健康。

2.3 养殖产业污染物的排放

中国传统的施肥途径是利用人和动物的排泄物进行施肥，但是20世纪40年代以来，化肥的生产导致了农业施肥的转型，从传统的施肥模式转向了化肥使用的新时代，随着化肥使用的广泛，人们逐渐忽略了传统的施肥模式，人和动物的排泄物不能利用，这些本来有用的有机物因不能应用于农业而排放到大气中逐渐加剧了大气污染和水污染。随着养殖产业的不断壮大，有机物的排放量也在不断地增多，况且这些排放物中所含的某些化学元素也会影响到人类的健康，这成了我国水污染治理的有一个极具考验的问题。

3 生物技术在农业水污染治理中的现状

农业水污染严重的现状必须要采取有效的应对措施，这不仅是农业发展的要求也是我国经济发展的支柱，我国地大物博，人口众多，无疑要加大在农业发展方面的速度，但是农业水污染严重几乎是一场农业发展的灾难，所以为了求得农业的优质发展，在水污染治理这一问题上必须进行有力的研究，应用最新研究的生物技术将农业发展和水污染治理有效的进行融合是国家农业科技发展的新目标，生物科技虽然在农业的发展问题上存在很大的上升空间，这需要我国的生物科研人员加大研究力度，更深入的探索研究，争取在有效的利用上打开新的局面，为我国的人民安全和经济l展做出贡献。

4 生物技术在农业水污染治理中存在的问题及原因

4.1 生物技术的推广不广泛

在科技飞速发展的时代，我国虽然地大物博，但是人口众多，农业活动所产生的经济收益普遍低下，这一局限性导致我国国民对生物技术的认识不够，所以生物技术在推广的时候出现了问题。造成这一问题的一方面是各教育机构在进行生物技术的应用推广上没有较强的责任感，导致教育工作不能将理论和实践有效的结合，教育力度不大，生物技术的相关知识得不到普及，不能及时发现存在的问题。另外一方面就是关于农业水污染应用于生物科技的一些工作人员在从业的时候倾向与所学内容吻合的岗位，人才大量流失使得生物技术的研发力度一直停留在初级阶段，环境污染日益严重，人们的健康问题有受到了威胁。生物技术中，一些专业性不强的操作人员会对生物技术的使用造成阻碍，也会由于认识不足而导致各方面工作不能合理有效的开展，针对这一现象应该采取加大研究人员的专业性，所有进行生物技术研究的工作人员必须具备专业的知识和丰富的操作技术，保障制度的完整规范性。

4.2 农药不能分解的弊端

食物链的完整是生态平衡的主要表现形式，在食物链的结构中，无论哪一个生物的生存被破坏，整个食物链就会受到影响，生态平衡就会存在威胁。农业生产过程中，农药的大量使用就是破坏食物链的一种方式，这种方式通过杀害某一种生物来破坏生态平衡。例如农药可以杀灭杂草，但是会影响家禽类和树木的数量，有时候还会导致其他生物的死亡。传统的农药毒性较强，因此农药的逐步发展和完善过程中，逐渐走向易于分解的阶段，农药的毒性强使得在开展农药的生物技术研究上显得尤为重要。当前我国在生物技术应用于农药的一些领域上已经取得了较好的成效，但是农药中的生物在分解的处理的过程中，活动区域比较广泛，这微生物技术的研究增加了难度，目前这一技术正受到过程繁杂，投入成本高的困难，所以在生物技术应用于农药的方向上应该先致力于研究出可以分解农药中有害微生物的领域。在此控制污染严重的基础上，再进行进一步利用生物技术，对各个河流湖泊的水污染程度进行测量，一旦农药的污染程度超标，立即采取净化措施，争取做到水资源安全，良性的利用。

4.3 生物技术的治理缺乏规划机制

我国社会目前处于转型的阶段，城镇化的步伐不断在加快，对我国的经济，环境等都提出了严峻的考验，我国当前的农业生产主要遍及在城镇和农村，所以水污染的工作也将从这两方面进行开展，但是由于我国农村的水污染分布区域比较小而且松散，城镇的水污染区域密集，所以需要对水污染的治理措施做出合理的规划。就当前我国治理水污染的阶段还停留在治理上，并没有对水污染采取检测，维修的措施。对家庭生活用水，养殖产业排水的污染处理上，我国采取的措施主要是利用沼气池，但是这在农村污水治理上存在着问题，这也是农村污水排放的分散导致的，因为沼气池的设立成本较高，占地面积又大，所以对于农村污水处理来说，存在问题也是无可避免的。城镇的人口密集，污染也密集，可以应用经过特殊处理的活性泥进行处理，不过总体来说，城镇和农村的污水处理措施还是比较落后的。所以在生物技术的应用上应该加强处理者和污染地交流，在被污染的地区建立科研站，实时实地的进行考察，研发，确保生物技术的治理机制能够有目标性的持续深入。对高校在专业知识的普及上提供大的支持力度，实施监控机制，通过不断的推广，做到生物技术应用价值的发掘。

4.4 生物技术应用不够产业化

虽然我国加大了在生物科技研究上的力度，但是目前我国的生物技术还处在发展的阶段，有待探索。生物技术至今还是缺少平台，我们应该明白，生物技术应用于农业水污染的问题上不仅需要高素质的人才，还需要积累了大量经验的专业人员，所以，在岗前的指导培训上也应该加大力度。生物技术不够产业化的主要原因还是缺乏强大的推动作用，对此制定方案需从三个方面考虑：第一是对生物技术应用于农业水污染的前景进行预测，这对生态平衡的合理循环和发展有着很重要的历史意义。第二是对农业水污染采用生物技术的岗位定义不够明确，所以在社会的发展下，处理好个人与单位的关系问题，服务问题，财富问题，促进该问题进行合理的解决。第三是生物技术在农业污水治理中的重大作用进行全面的认识，明确生物技术治理环境污染问题不仅是治理区域环境，是对个人的健康安全问题，生态的平衡问题，以及人类的发展存亡问题都有重要的战略性意义。在此过程中，需要做到的是促使市场经济参与进来，对集专业能力和实践能力的综合型人才进行筛选，实现生物技术应用于农业水污染的创新。

4.5 生物技术的资金计划不合理

农业污水治理工作正常无误的运行需要足够的资金储备，进行实地考察，细致分析，合理计划，开展工程等等流程，但是面对实际状况中存在的一系列问题还需要一定的支持力度和工作人员的积极配合，当前我国在农业水污染应用生物技术的治理上，缺少团队的合作，加上各大企业不能为工作人员提供先进的研究设施，导致工作成效和预期成效大相径庭。主要原因还是与此相关的公司比较少，多数企业在支持力度上不够，所以生物技术的开展主要还是以小型规模为主，解决这一现状还是需要各大企业对生物技术应用于农业水污染进行全面的了解，明白这项工作的必要性，完善资金的流动模式，创造企业和国家的共同可持续发展。

5 结束语

我国当前的形式是，经济处速发展的阶段，人口众多，在环境污染日益严重，水资源紧缺的当下，农业水污染应用生物技术虽然有很多的阻碍因素，但这是必须跨越的一步，生物技g是一项新型的科学技术，它的发展存在很大的进步空间，在生物技术的应用上应该以传统的生物技术为基础，加大探索的力度，不断地深入研究，争取解决农业生产所造成的环境污染问题，净化大气层和水资源，为我国重回碧海蓝天，实现可持续发展，人类生生不息做出重要的贡献。

参考文献：

[1]刘成家.农业水污染治理环节中的生物技术应用问题研究[D].浙江农林大学，2014.

[2]邓小云.农业面源污染防治法律制度研究[D].中国海洋大学，2012.

[3]李俊杰，李亚婵，梁歆i.生物技术在农业水污染治理中存在的问题及原因分析[J].农村经济与科技，2016（08）：60.

[4]李.工程措施与非工程措施在水污染治理中的作用研究[D].西北农林科技大学，2013.

篇6

【摘 要】高中生物教师只有具备了坚实的生物学知识、熟练的实验操作技能、正确的态度及恰当的教学策略等能力，才能对选修Ⅰ的实验内容有较全面的把握，并设计出合理的实验教学方案。本文对此进行了分析研究。

关键词 生物教师；生物技术实践；教学能力；现状；研究

“生物技术实践”是高中生物选修课程中的一个模块，其内容突出了生物学的专业性与生物科学思维的整体性。旨在使学生在生物必修课程学习的基础上更为全面的了解生物科学技术的相关知识与实验操作。高中生物教师只有具备了坚实的生物学知识、熟练的实验操作技能、正确的态度及恰当的教学策略等能力，才能对选修Ⅰ的实验内容有较全面的把握，并设计出合理的实验教学方案。

一、研究的构想与问卷编制

为了展开生物教师“生物技术实践”教学能力的现状探究，首先很有必要对于研究过程有合理的构想。研究过程可以从两个方面展开，一方面可以针对学生展开调查研究，从学生的角度能够一定程度反馈出生物教师对于生物科学技术及其相关知识的掌握程度，另一方面也能够很直观的反馈出教师在课堂教学中可能存在的一些问题与疏漏。学生作为教学的接受者对于教学的知识背景、施教能力等有着最直接的感知，因此，针对学生展开相关研究是很有必要的。另一方面的研究过程会直接针对教师本人，可以通过对于知识层面的考察来核实生物教师关于生物科学技术以及这个领域的知识的了解程度，也可以通过一些相关测试考察教师的基本教学理念以及教学设计能力。

在基本确立了研究实施过程后可以展开调查问卷的编制，在编制问卷时要注意问题的设置要具备很好的研究相关性，问题应当在科学合理的同时也能够严谨客观，这样才能够更好的起到研究调查作用。调查问卷分为两份。

问卷1是针对学生的调查问卷，学生根据具体选项给生物教师展开评分，10分为满分，教师水平越高得分越高；问卷2为针对教师自身的调查问卷，教师需要根据调查内容如实回答相关问题，这些问题将会真实反映出教师对专业知识与实验技能的掌握程度以及相关教学态度。

二、研究的展开与结果分析

本次研究调查对象为某市某区所有普通高中的理科学生以及这些高中的生物教师，会给他们统一发放调查问卷，并且回收所有问卷。之后会统一展开问卷的数据整理与分析。

调查结果归结如下：

问卷1：学生调查问卷（满分10分）

在学生提出的意见与建议中，最常被学生提及的是希望教师在课堂教学中加入更多的实验过程，演示实验和学生自己的实验探究都很有必要增加。另一个问题则是希望教师的教学模式更为多元，能够让生物课程的讲授更生动有趣。

问卷2：教师自评问卷（根据实际情况如实填写）

在教师提出的意见及建议中则是很大程度针对校方。很多教师都客观指出学校在生物实验环境与实验条件上的局限性，这确实也很大程度影响了“生物技术实践”课程的良好展开。

对于实验结果可以有的分析如下：从学生的调查结果中可以看出，首先教师对于“生物技术实践”这部分选修课程的教学十分缺乏重视，这是教师首先需要有所改进的；其次，很多教师在教学模式的多样性上都做的不够，这也是造成很多学生在教学建议中会期望教师增加实验课程，并且让课堂教学更为生动有趣的原因。针对教师的问卷调查结果和学生问卷是有一定吻合的，都能够反馈出教师对于选修课程的缺乏重视，教学模式的单一以及教师专业知识及实验技能掌握程度的缺乏。这些调查结果是有着很重要的实践意义的，能够给后续的教学过程展开提供很多参考与指引。

三、提高高中生物教师“生物技术实践”教学能力的应对策略

本次的问卷调查有着很重要的实践意义，针对本次调查在提高高中生物教师“生物技术实践”教学能力的应对策略可以归结为如下几个方面：从教师层面来看，教师们很有必要加强自身专业素养及施教能力建设，应当不断丰富与完善自己的知识体系，让自己对于生物科学技术以及实验操作技能上都有更大程度的提升；从教学层面来看，教师很有必要在教学方式以及教学理念上做出革新。首先要提升对于重要选修课程的重视程度，其次要让课堂教学模式更为多元，这些都将会为高效课堂的构建提供良好基础。从学校层面来看，教师们提出的问题是能够很大程度反馈出很多实际现状的，校方应当加强生物实验环境建设，应当给教师提供更好的教学条件，给学生提供更好的学习氛围，只有教师和校方共同努力才能够推进“生物技术实践”教学质量的提升。

“生物技术实践”是高中生物课程中非常重要的选修内容，然而，针对这部分内容的教学却没有很好的得到落实，这其中既有着教师自身在专业素养及施教能力上的疏漏，也有着教师教学理念与教学模式上的偏差。教师们应当有针对性的对于教学过程做出改善与革新，这样才能够让“生物技术实践”课程的教学更好的得以落实。

参考文献

[1]乔春艳.高中生物教师的反思性教学研究[D].上海师范大学，2012

篇7

【关键词】高中生物 技术素养 现状 培养 实践

目前，我国教育已经开始实施新课程标准。在高中生物课堂中，教师们已经逐渐开始结合国家新课程标准“学会学习、科学探究”的核心概念，研究一些新的策略来提高课堂教学效果。

一、技术素养的界定

技术革新了人类的行动方式，它不仅仅是计算机和使用计算机的知识，还包括新产品的设计与开发等内容，其中，解决问题的能力和批判性思维，也可归为技术行列。而技术素养，它涉及从不一样的角度来看待人类的行为、力量以及技术等。1994年10月，美国一个名为《面向全体美国人的技术――技术学习的基本原理和结构》的报告将技术素养定义为“使用、管理和理解技术的能力”。具有技术素养的人能够很好地解决问题，能够深刻理解技术与系统的关系，并且具有良好的创造性思维。

二、高中生物课堂的教学现状

在我国高中生物的教学中，许多教师都会在上课前事先准备好要提出的问题，在教学中，学生只能够回答教师事先准备的问题，长此以往，学生会渐渐失去自主思考的能力，缺乏创造性和创新性。如今，课堂评价开始重视学生的参与度，但是，许多教师在课堂中设置问题的目的只是在于加强学生的参与度，而不是激发学生的创造性思维，导致课堂表面上看起来非常活跃，但实际上却并没有起到培养学生创新能力的作用。

生物是一门科学，它的发展需要不断地创新。科学家们要不断突破自己，从固有的知识中突破出来，才能够做到创新，才能够提出新的见解，从而不断创新科学，推动科学的进步。教师在教学时如果只是一味地让学生按照自己定制的路线进行学习，那么学生将无法进行独立思考。激发学生的创造性思维才是教学的重要任务。

三、高中生物技术素养培养的现状调查

为了深入了解高中生的生物技术素养，笔者根据高中生对于技术素养的理解，采取问卷调查、采访等方式进行了调查。调查结果显示，大部分高中生都对技术相对较为了解，但是许多高中生并不认为技术就是指与计算机相关的技术。比如对于生物中的“克隆”知识，大部分高中生都有着正确的理解，但是，对于“细胞工程”等内容，了解的人就相对较少。总体来看，高中生对于生物技术知识的了解并不全面，只局限于日常教学的范围，对于一些重要的术语或概念都不甚了解，甚至可能存在误解。许多高中生也不能将所学的技术知识进行灵活的运用和迁移。

调查显示，许多高中生都可以使用一些比较常见的工具，具备一定的基础操作能力，能够依据需要来进行选择和使用技术，但是，在独立进行操作的能力上依旧存在不足。

高中生的生物技术素养也存在着一些问题，其现状并不能让人满意，许多高中生对于生物技术知识的掌握仅仅只是停留在理解的层次，操作和使用能力欠缺，生物技术知识的结构也不够完整。

四、高中生物技术素养培养的实践

（一）将生物知识作为载体

如今，在高中生物教学中，技术素养的培养并不成熟，存在许多问题，教师可以结合新课程标准和高中生的特点，制定合适的策略，深入开展教学。

高中生对于技术知识的学习较为重视，并且在这方面具有较好的学习态度，但是高中生处在一个学习任务十分艰巨的时期，高考的压力消耗着高中生的全部时间和精力，导致他们对于技术知识的学习显得力不从心。因此，将生物知识作为载体，把技术素养渗透到日常的生物教学中，能够有效地达到培养学生技术素养的目的。

（二）与综合实践活动相结合

与实践活动相结合，能够将素质教育落到实处，能够培养学生的创造性思维，能够体现出新的教育教学观念。综合实践活动能够让学生亲身参与到实践中，学习到科学的研究方法，以此增强自身对于科学的探究能力。加强高中生对于课堂所学知识的理解和认知，将其与实际生活联系起来，而不仅仅只是学习生物理论。

开设综合实践活动能够促进学生养成积极学习的态度和习惯，也能够让教师突破传统的教学束缚，突破课本的局限，在实践中体验技术，从而形成一种正确的科学态度。

例如，教师可以组织学生进入社区，了解活动社区的服务信息，制定出适合的活动主题，让学生自行选择，并将此计入学分评定。教师可以选择与生物有关的活动，比如农药正确使用方法的宣传、如何正确保护水资源、如何正确进行废物利用等。多种多样的活动不仅能够引起学生的兴趣，还能够让学生亲身参与进来，加强学习效果，锻炼学生解决问题的能力、社会交往能力以及自我教育能力。

五、结语

在我国的高中生物技术素养的培养中，虽然依旧存在着不足之处，学生的技术素养水平也并未达标，但是只要采用合适的教学方法，将理论与实践结合起来，重视学生的实践性，最终能够达到提高高中生生物技术素养的目的。

【参考文献】

[1]胡晓雪.乡镇普通高中生物学教学中实施STS教育之研究[D].扬州：扬州大学，2014.

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1　现状分析

目前，我校的大气污染控制工程课时为32个学时。该学时的设置是需要学生在老师的带领下，利用课余时间进行补充学习，然而，大气污染控制工程的很多内容学生理解起来也有些抽象，会感觉枯燥，知识点难于掌握等，不像传统专业学科水污染控制工程、固体废弃物处理等课程一样容易理解，导致学生的自主积极性不高，这为该课程的理解带来很大的障碍。

这些问题的出现，主要是原因还是教与学的不结合，如何解决这些问题，需要对大气污染控制工程课程教学改革进行积极的探讨。

2　教学改革探讨

2.1课程体系完善

大气污染控制工程是一个多学科知识点应用的交叉科学，该课程需要从整体上考虑它的体系建设。与物理、机械、力学、无机化学、有机化学、物理化学、化工原理、流体力学等基础课程和专业基础课程联系密切，如何在大气污染控制工程的教学中自然的将低年级时候学到的知识灵活贯通，同时也把其它专业课，例如，水污染控制工程、固体废弃物处置等专业课程有机的结合，相互协调进行教学。二是本课程内部之间的联系。许多大气污染问题是一个既有颗粒污染、气态污染，还有污染类别的区分，同时还涉及污染排放标准的问题，如何在不同的处理设备寻找共同点，需要主讲课程的老师建立清晰、完善的课程体系。

2.2激发学生的自主意识

大气污染控制工程是一门工科课程，加强学生的自主学习意识能起到事半功倍的作用。在教学过程中，注重通过工程范例图像资料和理论教学的结合，培养学生的感知能力，也就是提升了他们的学习兴趣，激发了自主意识。同时通过邀请校外工程技术专家、客座教授、总工等校外企业资源，联合校企进行教学，从根本上增强学生对该课程的理解能力和动手能力。

2.3教学形式多样化

由于大气污染控制的装置一般都是工程或者设备，在课堂教学中位该充分运用多媒体等现代化教学手段，制作内容全面、表现方法先进的多媒体课件。同时为避免枯燥的工科学习氛围，课堂中应更多的尝试互动式的教学方法，在课堂上有意识地引入了互动式教学，通过教师提问，学生回答，教师答疑等形式，鼓励学生积极发言，引导学生课堂互动，在活跃课堂气氛的同时，也能增强学生的实际分析问题的能力。

2.4理论与实践相结合

大气污染控制工程是一门工科科学，它的掌握离不开实践工程的结合。为使学生更好地掌握大气污染控制工程的概念、原理和工程学方法，在该课程学习之前，为学生安排3个学时的实践实习内容，让学生对工业企业中的大气污染源排放及大气污染控制设施有一定的感性认识，强化对大气污染控制工程课程的认同感。同时也能激发学生的自主创新能力，通过在现场的感知和一些尚未解决的问题分析，提出创新性的方案，极大的激发该课程的“教”与“学”实现两者的极大效益。

2.5突出生物技术特色

生物技术被誉为21世纪的新兴科学，工程类的进展与生物技术的发展密切相关。大气污染控制工程也是这样的一类学科。在大气污染控制中应当突出我校的生物技术特色，进行内容和体系的建设。比如在介绍生物法控制VOCS污染一节中，生物洗涤塔、生物滴滤塔、生物过滤塔的原理、工艺、模型进行设计内容，应该说利用生物技术来进行大气污染控制，是当前经济低廉、技术主流的方向。

2.6开展双语教学

现代教学的趋势是与国际化接轨，双语教学的益处是多样的，主要表现在既能提高学生的专业能力，又能提高学生的专业英语知识表达。这就需要依靠高素质的教师队伍去实现，课程设计之初，就应该有明确的目标和长远的规划，要求主讲老师既是大气污染控制领域的专家，同时在学历、资历、知识结构、英语水平上都有一定要求。

篇9

（河北省农业厅，河北 石家庄 050011）

摘要：水产品因其蛋白质和水分含量较高、脂肪多呈液态，在运输和贮藏过程中极易发生腐败变质。生物技术作为新兴技术已应用于众多领域，但在水产品保鲜领域尚处于起步阶段。本文概述了酶制剂、可食涂膜、抗菌涂膜对水产品保鲜的研究，期望对水产品生物保鲜技术的进一步研究提供理论依据。

关键词 ：水产品；酶制剂；可食性涂膜；抗菌性涂膜；保鲜

水产品具有蛋白质含量高、脂肪含量低等特点，在加工、贮藏和销售过程中很容易受到微生物的污染。所以，延长水产品的保鲜期限相对其他食品而言难度更大。目前，水产品保鲜技术主要为冷冻保鲜、化学保鲜及气调保鲜等，但以上技术存在蛋白质变性、营养成分流失和化学品残留等问题。

生物技术作为一项新兴技术已在医药、化工领域取得长足的进展[1]，但在食品保鲜特别是水产品保鲜中的研究尚处于起步阶段。本文概述了酶制剂、可食涂膜及抗菌涂膜在水产品保鲜方面的研究进展，并对其应用于水产品保鲜做了展望。

1酶制剂保鲜

酶制剂技术是指利用酶的催化作用来防止或消除外界因素对水产品的不良影响，从而保持水产品的鲜度[2-3]。酶法保鲜具有以下优点：一是酶对底物具有严格的专一性，添加到成分复杂的原料中不会引起不必要的化学变化；二是酶本身无毒、无味、无嗅，且不会损害食品本身的价值；三是由于酶作用所要求的温度、pH值等作用条件都很温和，不会损害产品的质量。采用酶法保鲜在必要时只需用简单的加热方法就能使酶失活，终止其反应。目前，应用于水产品保鲜的酶制剂主要有溶菌酶和葡萄糖氧化酶。

1.1溶菌酶保鲜

溶菌酶通过水解细菌细胞壁肽聚糖β-1.4糖苷键导致细菌自溶死亡，它广泛作用于有细胞壁结构的各种细菌，具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤的功效，是一种安全的天然防腐剂。在水产品保鲜中溶菌酶主要是与其他保鲜剂混合使用，制成复合保鲜剂或复合保鲜液、保鲜冰来贮藏食品。

溶菌酶复合保鲜剂可有效消除外界细菌对水产食品的污染，起到防腐保鲜的作用。邱春江等[4]通过试验研究在冷藏条件下溶菌酶与Nisin制成的复合生物保鲜剂对缢蛏的保鲜效果，结果表明溶菌酶和Nisin单独使用或混合添加与单纯冷藏相比均具有明显的保鲜效果，而将两者混合添加的保鲜效果更佳。

1.2葡萄糖氧化酶保鲜

葡萄糖氧化酶是黑曲霉等经过发酵后制得的高纯度酶制剂。其用于水产品保鲜原理一是通过氧化葡萄糖产生葡萄糖酸，降低食品表面的pH值、抑制微生物的生长；二是通过消耗氧气催化葡萄糖氧化，从而延长食品的保质期。葡萄糖氧化酶对于已经发生的氧化变质可以阻止进一步发展；在未变质时，能防止发生[5]。

水产品在加工、贮藏过程中，氧气的存在使其保鲜受到很大影响，利用葡萄糖氧化酶是一种理想的方法。马清河[6]将用葡萄糖氧化酶浸渍处理的对虾在冷藏和冷冻条件下研究保鲜效果，结果表明对虾经过保鲜剂浸渍处理后冷藏(4 ℃)120 h能保持二级鲜度，冷冻储存(-18 ℃)12个月仍能保持二级鲜度。

2涂膜保鲜

可食涂膜是指以可食性生物物质为主要基质，同时添加可食性增塑剂，通过一定的处理工艺形成一种具有一定力学性能和选择透过性的涂膜[7]，主要通过防止气体、水蒸汽和芳香成分等的迁移来避免食品在贮运过程中发生风味、质构等方面的变化。

可食涂膜的原料主要包括多糖、蛋白质及类脂。多糖类凃膜具有透明度高、弹性好兼具有一定的抑菌作用，可防止细菌和真菌污染；蛋白质膜具有很好的阻氧性，且机械性能和透明度比较理想，但受环境湿度的影响较大；脂质涂膜主要用于阻止水分的损失[8]，但由于涂膜不能与食品表面很好地结合易造成涂膜的不均匀而失去保鲜作用。组分单一的涂膜主要用于果蔬保鲜，比如使用热融性石蜡、巴西棕搁蜡涂覆桔子、柠檬，以延缓它们的脱水失重，延长货架寿命[9-10]

将多糖、蛋白质和脂质按不同的比例结合在一起，通过改变组分和含量来改善膜的机械强度、透光性、透气性和持水性等，从而获得质量优良、使用方便、保鲜效果良好的复合膜。复合膜具有明显的阻隔性能及一定的选择透过性，在水产食品保鲜方面具有广阔的应用前景。B.Ouattara[11]发现SPI膜对虾仁保持其品质和延长货架期有一定的作用；印度学者采用鱼肉肌原蛋白成膜液对野鳗鱼块在冰藏条件下进行涂膜保鲜，发现膜液能使鱼块保鲜期延长10 d左右；Yvonne[12]研究发现乙酰单甘酯与乳清分离蛋白做为大马哈鱼涂膜能使水分在三周内散失减慢42%～65%并能使脂类氧化延缓，从而提高了保藏品质。

3抗菌涂膜保鲜

抗菌涂膜是指在可食涂膜中添加抑菌剂，通过抑菌剂的缓释作用来达到抑菌、保鲜效果的一种保鲜膜。国外抗菌涂膜的研究始于20世纪80年代，我国在90年代以后才开始相关的研究，目前已研制出PE/Ag纳米防霉保鲜膜、PVC/TiO2纳米保鲜膜等产品，这些涂膜抗菌性能优良，机械强度比可食涂膜有了不同程度的提高[13]。

抑菌剂是影响抗菌凃膜功效的主要因素，其中抑菌剂主要包括有机抑菌剂、无机抑菌剂和天然抑菌剂三大类[14]。有机抑菌剂对微生物的抑制作用具有一定的特异性但易产生耐药性；无机抗菌剂无毒、广谱但价格较高且抑菌性较迟缓；天然抑菌剂抑菌效率高且安全无毒，但是耐热性较差，易受到加工条件的制约。实际应用中可以根据腐败微生物的种类选择添加抑菌剂，从而达到有效抑菌。

作为抑菌剂的载体，涂膜材料与抑菌剂的生物相容性及制膜工艺对抑菌剂的功效也有一定的影响。抑菌剂通过缓释作用从涂膜中释放作用于食品表面，从而持久地抑制或防止腐败微生物的生长[15]。研究表明，抑菌剂在凃膜中的扩散越慢，保鲜膜的抗菌效果越好。

抗菌涂膜目前多用于肉制品保鲜，兰凤英[16]采用添加醋酸的壳聚糖对酱牛肉进行涂膜保鲜，不仅抑制了酱牛肉中腐败微生物的繁殖而且维持了产品的香味和细嫩的口感。而抗菌涂膜在水产保鲜应用却是一个新颖的研究领域，Sirugusa[17]等将有机酸添加到海藻酸钠膜中对水产品进行涂膜保鲜，试验结果表明这种抗菌膜能抑制病原菌和腐败菌的生长；黄海所酶工程室研究人员[18]将含有溶菌酶的海藻酸钠对罗非鱼片进行处理，通过测定贮藏期菌落总数、TVB-N值等指标，综合考虑鲜度指标，结果表明抗菌涂膜可以将保鲜期延长5.5 d。

4展望

随着人们食品安全意识的提高以及传统保鲜技术存在的问题，发展生物保鲜技术是一种必然趋势。酶制剂、抗菌涂膜等技术用于水产品保鲜工艺简单、性价比较高，且生成降解物对环境无污染。笔者期望有更多的专家对其开展深入研究，使其工业化批量生产并早日实现商品化。

参考文献：

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[5] 蒲海燕，刘春芬，贺稚非.酶制剂在食品中的应用概况[J].中国食品添加剂，2004(4)：203-205

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篇10

关键词：演进；生物进化：技术

技术是一种重要的社会文化现象，广泛存在于人类生活的各个领域，技术自诞生以来，就一直处于进化发展之中，其演进历程是从低级向高级一步一步进化而成的。自从达尔文提出进化论以来，进化思维就逐渐成为人们普遍的思维方式，并运用到各个领域之中。许多学者都把技术的发展与物种的进化进行过类比，力图从技术发展与生物进化的相似性中概括出技术发展的一般规律，技术世界与生物界都是开放的动态系统，其间在结构功能、运行机理、演化发展等方面都存在着众多的相似性。乔治，巴萨拉首次把生物进化论作为一种隐喻和思维方法，提出了比较完整的技术进化论思想，从而在技术哲学中奠定了他的历史地位。巴萨拉把进化思维运用到技术发展史的分析中，总体思路是富有启发和创见的，对技术发展过程中，技术如何发生、如何发展、如何进化如此等等重大问题，巴萨拉都用进化论的思想给出了独树一帜的答案，巴萨拉的技术发展的进化论模式尽管给人以极大的启发，但在许多发面又不太成熟。例如，他的模式还显得简单、粗糙，只是一个宏观的解释模型，他只是把进化论作为一种隐喻，一种思维方式，用进化的思想构造出一个简单的思想框架，并填之以一定的技术史资料，对技术发展进化的微观过程却缺乏细致的描述。从进化论角度研究技术进化另一位代表人物约翰・齐曼，主要从事技术系统与生物系统之间结构相似性的深入研究，提出技术进化是过程，常常伴有突变、停滞、闭锁、耦合、分叉、自组织、自适应、自相似、混沌、正反馈、路径依赖等一系列特性，但对于技术演进过程中的复杂性现象、表现、特征、形成条件、发生机理等没有进一步研究。因此，本文在前人研究的理论基础上，借助其中的系统演化思想，以生物进化论为背景，系统地分析技术演进的方式。

1　生物进化理论概述

达尔文在他的巨著《物种起源》里，提出了以自然选择为中心，从遗传、变异、适应、生存竞争等方面揭示了生物由简单到复杂、从低级到高级、由种类较少到种类较多的进化历程。但生物进化究竟采取什么方式?自古以来有两种对立的观点，一是主张渐变式，一是主张突变式，达尔文主张“自然界中无飞跃”的渐进进化观，相信生物进化是采取缓慢的渐进方式，这就是说，一种生物进化到另一种，要经过长期的历史过程，生物进化具有连续性，有一系列的中间过渡类型。如古代马进化到现代马，经历了始祖马到中新马、上新马的中间过渡类型，所以说，生物进化只能是缓慢地、点滴地。而突变论认为物种是由不连续的巨大变异而骤然出现的，荷兰的德弗里斯于1901年在他的著作《突变论》中明确指出：“新物种是突然出现。它不需要可见的准备，也没有过渡类型”。还有一些进化论者把进化论区分为大进化和小进化。小进化指种内、种间的微变和渐变，大进化指物种形成和种上进化，如被子植物、鸟类、哺乳类动物等新类型的历史上的出现，一些小进化论者认为，小进化和大进化遵循同样的机理，没有原则的差异，他们都必须经过物种的演变而进化。

那么生物进化究竟是渐变的还是突变的?事实上，渐变式模式和突变式模式都有一定的事实依据和合理性。突变式进化模式至少使经典达尔文渐变论者注意到生物进化中出现的显著飞跃，而非仅仅是缓慢的微小变异的积累。但突变式进化观也不能代替或完全否定渐变式进化观，因为生物进化过程中毕竟是大突变和小突变交替进行的。因此可以说，在生命进化的漫长历史中，即有渐进过程，也有飞跃过程，生物进化既采取渐变进化方式，又采取突变进化方式。新种的形成既有缓慢的渐进，也有急剧的跃进，既有连续，也有间断，生物进化是渐变与突变、间断与连续的统一过程。

2　基于生物进化的技术演进研究

如同生物进化一样，技术也是进化的，由低级到高级，由简单到复杂，缓慢进化而来。技术演进过程同生物进化的过程一样，也经历着类似的三种方式：渐变、突变、渐变和突变的统一。黄顺基等(1991)将技术发展过程分为经验型技术、实体型技术和知识型技术分别占主导地位的3个阶段，各阶段的代表性技术分别是：手工工具技术、动力技术、信息技术。再细分一个层次，手工工具技术又可分为石器技术、青铜器技术和铁器技术，动力技术目前可分为蒸汽机技术和电力技术。通过对技术史的研究可大体上画出3类技术的发展概况(见图1)。图中虚线表示这一技术水平将趋于一个定值保持下去。

在人类发展的初级阶段，由于人类自身能力有限，这一阶段手工工具技术占据了主导地位，所进行的活动主要是手工劳动，自然界对人类的破坏活动有足够的时间进行自我调节。在18世纪人类为了寻求进一步解放自身，开始寻找自然界的动力，而自然界也为人类提供了丰富的能源，蒸汽机、电力技术的发展使动力技术占据了主导地位，由于能源的大量开发和利用，自然环境在人们还没有意识到可持续发展重要性的时候已受到了严重破坏。当人类不再满足于只进行物质、能量的交流之后，信息技术便应运而生了。信息技术不但加强了社会各子系统之间的联系，也促进了各项技术之间的关联和向更高水平的发展。而信息技术对环境的影响相对于动力技术来说要小的多，并很可能成为我们改善环境的工具。从中可以发现技术的演进在各个不同阶段内是一种渐进的演进过程而各个不同阶段间是一种突变、跳跃式的演进。

2.1　渐进式演进

从历史看，技术起源于人类直接或间接的生存需求。技术发展的过程中在受到自身自组织机制支配的同时，还受到了自然规律的制约和人类不断变化的需求的影响，因此技术自身的发展是与人类社会和环境的发展同步的。

技术的演进与人的体外进化相一致，人的体外进化指的是文化方面的进化，包括工具、思维方式的进化。因此，恩斯特・卡普在《技术哲学纲要》中首先提出技术投射说，即技术被设想为人类有机体的某些方面的器官投射或延伸，如锤子是拳头的延伸，望远镜和显微镜是眼睛的延伸，声纳技术是耳朵的延伸，电脑是人脑的延伸，等等。人类在学会制造工具以前，首先有一个长期使用天然工具的过程，使用天然的木棒和石块来获取食物和防卫自己。典型物器是砍砸器，通常用拳头大小的砾石制成。在直立人阶段，石器类型开始增多，出现了刮削器和尖状器，但直立人阶段的石器仍属旧石器时期。到早期智人阶段，制作石器的技术有了进一步的发展，石器类型也较直立人阶段有所增加，石器的主要类型有厚尖状器、砍砸器、刮削器、小尖状器和石球等，而且石器类型比较固定，其用途已有明显的分工。晚期智人更

多地用石叶来制作工具，而且加工精细。此外还有少量的骨器和角器。晚期智人不仅能使用简单的工具，而且还能用石头或骨角制成矛头，然后加在木棒上制成长矛或标枪等复合工具。在晚期智人阶段，还出现了陶器器皿，这时，历史的车轮已驶进中新石器时代。此后，又过了几千年，才出现金属工具，如铜器、铁器等。从中我们可以发现手工工具技术的演进是一个渐进式演进过程(见图2)。

同样，以蒸汽机和电动机为代表的动力技术时代也是一个渐进的演进过程。在瓦特发明蒸汽机之前的1763年和1764年之间的那个冬季，当瓦特开始修理和研究一台纽可门蒸汽机的模型时，全世界已经有一半的地区已使用这种机器，但纽可门蒸汽机的某些特性使瓦特懊恼，从而促使他作些补救、改进措施。他制造出了超过纽可门蒸汽机的机型，并为现代蒸汽机的发展铺平了道路。而第一台电动机的发明也是以两个著名的器械：磁罗盘和蒸汽机为模型的，丹麦科学家奥斯特(Hans Christian Oersted)在1820年宣布通电流的导体在贴近它的四周产生磁效应，并证明了一截通电流的金属线对罗盘指针施加作用力使之偏向。而英国物理学家法拉第(Michael Farady)在获知了这一信息后立即尝试将指针的偏转变成连续旋转的运动，其结果就是第一台电动机的产生。

2.2　突变式演进

技术系统是一个开放的系统，与人类社会系统、周围自然环境系统不断进行着物质、能量和信息的交换；各类相关技术发展水平之间会产生不一致，这促使技术系统进入了发展的不平衡状态；技术系统内部也存在着涨落力，这就是有创造性的技术发明，蒸汽机、计算机的发明都促使人类进入了一个新的技术时代。因此，从生物进化论的角度来说，技术系统的演进过程又是一个突变式的演进过程。

在瓦特发明蒸气机之前，整个生产所需动力依靠人力和畜力。伴随蒸气机的发明和改进，工厂不再依河或溪流而建，很多以前依赖人力与手工完成的工作自蒸气机发明后被机械化生产取代。其影响涉及人类社会生活的各个方面，使人类社会发生了巨大的变革，对人类的现代化进程推动起到不可替代的作用，把人类推向了崭新的蒸汽时代。机器的发明和使用，又进一步促进了与制造业有关的冶金工业和采矿工业的发展，从工业革命的发展历程来看，工业革命的过程是发明促进发明，从轻工业到重工业，从工作机到发动机，互相推动的过程，蒸汽机的发明使人类由手工工具技术时代实现向动力技术时代的质的飞跃。而电子计算机的产生与发展将人类历史上的工业革命推向以自动化为主要标志的第三次工业革命。它对人类历史发展的影响是第一次工业革命、第二次工业革命所不能相比的。目前，它与人类社会已融为一体，并日益广泛而深入地影响着社会生活的方方面面。电子计算机是人类在20世纪里创造出来的最值得骄傲的工具，就它对社会生产、经济、军事、文化教育和人类生活各方面的影响来说，其意义比任何其他技术都深远得多。而电子计算机作为现代信息技术的核心，带动并产生一大批新型工业，使社会的第三产业迅速发展起来，不仅推动了社会生活的现代化，还改变着人们的生活、学习、交往和思维方式，是知识经济时代到来的根本原因和基础。

还有部分学者(任锦鸾、顾培亮，2002)认为下一次技术突破将是新能源技术。煤、石油、天然气等不可再生能源的储量是有限的，而人类对能源的需求不断增长，新能源开发和使用技术突破后很可能成为下一代动力技术的核心。人们常将信息技术的发展称为第三次技术革命，但它并不是对动力技术的替代，而是一个新的技术发展分支。这一分支的出现是与社会整体协调发展的过程相适应的，它创造了以知识型技术要素为主的技术时代。

2.3　渐变与突变的交叉统一

自从人类开始利用石器以来，新技术不断替代旧技术，手工工具技术中的石器技术、青铜器技术和铁器技术三者之间的发展几乎是完全替代的过程，因为它们的作用空间基本相同。但在手工工具技术、动力技术和信息技术这一层次的技术替代并不是完全的，比如一些手工工具现在还在使用，电力技术在将来的很长时期内还将存在，而由于信息技术与前两种技术的使用空间重复范围不大，它们不但同时存在，并很可能相互促进。尤其是在新旧技术的交叉点，旧技术会因固有的市场、资产等原因努力维持生存：而新技术全面发展的物质基础和社会条件还不充分，不能被使用者立即接受，因此会出现二者交替占有市场的局面(见图3)。

从图3中我们可以看出在曲线上出现了振荡，但曲线最终会走向上升的轨道，说明技术在经历挫折之后仍会向前发展。例如网络技术在风起云涌之后中间出现了短暂的低迷，主要原因就在于虽然信息技术本身已达到一个较高的水平，但它全面发展的市场还不成熟，从而约束了它的进步。

纵观整个人类技术发展史，而不止局限于两种技术的替代，有时是多种技术同时存在的替代过程，例如铁器、电动机、计算机至今仍同时存在于我们的生活中。当有新的技术，比如网络技术、新能源技术出现之后，各种技术增长的最大可能空间是不同的，也可以说是不断扩展的。手工工具技术一般用于工业和农业。动力技术就扩大到了交通、运输、提供动力，信息技术更是影响了我们生活的方方面面。例如计算机开始只作为科研机构大型计算的工具，在它逐渐成为大众使用的工具时，它的市场占有率是上升的，在未来，必会有更便捷的工具替代计算机，那时它的市场占有率就会随之下降。