水处理生物学论文范文

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水处理生物学论文

篇1

Abstract:The construction and practice of teaching team is one part of the university reform and one of the important measures to carry out the quality engineering and teaching reform. This paper deals with the construction concept, connotation, specific characteristics and target of the teaching team of the biology of water and wastewater treatment and experiment. And in particular it discusses the specific characteristics and target of the teaching team construction of the biology of water and wastewater treatment and experiment in the aspects of the experiment reform of the biology of water and wastewater treatment and improvement of teaching quality.

关键词:教学团队;质量工程;教学改革;水处理生物学及其实验

Key words:teaching team;quality engineering;teaching reform;biology of water and wastewater treatment and experiment

中图分类号:G642.4 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)32-0088-03

0 引言

在国家教学质量与教学改革工程建设中,教学团队建设是其重要的组成部分[1]。水处理生物学及其实验教学团队建设是为了适应市政工程、环境工程专业教学发展的需要及社会发展的需要,深化课程体系建设、教学思想体系、教学内容改革,提高教学队伍整体水平和质量、提高学生创新人才培养能力及工程素质,完善教学条件、完善和更新教学方法和教学手段、规范教学管理的一项综合性整体建设。水处理生物学及其实验教学团队是2011年安徽建筑大学评选出的教学团队,2015年成长为省级教学团队。教学团队由具有不同年龄和职称层次的教师队伍组成,拥有教授2人,副教授2人,讲师3人,其中硕士生导师2人。在教学方面,教学团队已打造了一批具有丰富教学经验和较高职业素养的教师队伍。教学团队成员都具有受专业教育的背景,大多数团队成员是从全国著名高校的农林科、理工科等各专业科室中选的,都精通生物学和水污染理论与控制,并且对于专业教学都各有特长。他们中间以博士、硕士为主,拥有系统的业务知识,组成了特色鲜明的教学团队。

1 水处理生物学及其实验教学团队的建设理念

1.1 教学团队建设形式

水处理生物学及其实验教学团队的建设首先要解决构建一支什么形式的团队。按师资力量、相关的课程规模及近期建设目标等因素,可以把团队分为狭义的教学团队和广义的教学团队[2]。其中狭义教学团队又可分为针对单一课程教学而组建的教学团队和基于专业课及相关专业课组建的课程群教学团队。单一课程教学团队主要围绕某一课程开展教学课程,课程群教学团队所从事的教学活动侧重课程内容之间的关联性以及课程间的配合。广义的教学团队则是围绕若干较为核心的单一课程教学团队的建设,组建由单一课程教学团队和课程群教学团队构建起来的较完整的专业课程体系而形成的大团队。广义的教学团队小则至少是本科教学中某个年级的课程教学团队,大到可以是包括相关专业研究生教学的课程体系团队。

鉴于市政工程、给排水工程专业教学的特殊性,水处理生物学及其实验教学团队属于狭义的教学团队,但因“水处理生物学”及其实验是相关专业的专业基础骨干课程,应该按照“从大处着眼,从小处切入”的原则进行课程建设。“从大处着眼”就是根据课程所涉专业的教育目标,结合课程的特点及其内在联系,把生物化学、环境生物学、环境生物技术、环境毒理学、水处理生物学及其实验等多门存在逻辑性和内在一致性的课程,整合成系列课程进行一揽子建设,组建课程群教学团队;“从小处切入”就是要将单一课程教学团队建设好,为课程群教学团队的可持续发展发挥作用。

1.2 教学团队建设方式思考

建设教学团队的过程需要不断积累和探索[3]。水处理生物学与实验教学团队的建设首先应当审定相关专业的总体培养目标;其次需要监督目标的落实,以确保其各层级之间相互配合与协作;最后以此为依托重点开展水处理生物学及其实验教学团队教师梯队的构建和培养。

从小的细节入手,每一个单一课程教学团队的建设都要落到实处[4]。在实际的建设过程中,单一课程教学团队建设要在充实内涵的基础上注重外延衔接。内涵建设指针对某一门课程的教学目标及教学要求进行教学规划,充分发挥教师丰富扎实的专业知识、强烈的创新意识和创新精神。外延衔接指在明确该课程与其他课程群之间关系基础上,与其它课程的教学积极主动去联系,融洽共存,进而实现团队层面上的局部与整体的统一。

2 水处理生物学及其实验教学团队的建设内涵

2.1 加强课程建设和教学改革,拓展教学团队成长平台

课程建设要着眼于全局,根据专业教育目标和整套课程体系规划去设计主体教学方案,贯穿基础课、专业基础课和专业课,使课程与课程之间进一步整合,在专业理论中融入更多应用型案例,确保单科教学与整个课程体系相协调[5]。比如在制定《水处理生物学》课程教学内容时,应该考虑该课程与前导课程《生物化学》及后续课程《水质工程学》的联系,加强应用实例的教学内容。

理论教学方法科学,教学手段先进,采用现代教学模式提高教学效果。理论教学 “以多媒体为主、板书为辅、师生现场操作”的思路进行课堂讲学,运用先进的多媒体教学手段来改进传统教学模式。重视实验教学方式和内容的改革,注重趣味性、工程性和创新性。市政工程、给排水工程专业的大学生尤其需要重视实验教学。实验教学实施原则是重在参与、重在过程、重在实验报告、重在知道,学到东西比实验结果重要得多。教学中除注重实验引导外,还要注重学生自主开发实验作品的能力,激发学生的实验兴趣和创作热情,提高实验教学水平和教学效果。

教学团队成员要积极申报和建设各级精品课程、MOOC课程。通过课程建设,完善课程的网上学习资源和网上答疑渠道,不断提升课程建设水平,力争获得标志性教学成果。水处理生物学及其实验教学团队近3年来取得相关教学工作积累和经验:主持完成省、校级教学质量工程项目5项,目前在研省、校级教学质量工程项目3项,发表相关教学研究论文10余篇。

2.2 加强师资队伍培养,提升团队教师素质

加强教师队伍建设,尤其对青年教师的培养。本着“质量立校,科研强校”的思想,按照“内培外引,优化结构,打造专兼结合双师教学团队”的人才队伍建设思路,通过在职学历教育、访学交流、新技术培训、职业资格培训、企业实践锻炼和坚持开展“传、帮、带”活动、教学竞赛活动、师德师风教育等方式,大力加强师资培养,教师队伍的学历结构、职称结构得到充分优化,专业素质、教学水平、实践能力得到不断提高,建成一支师德好、素质高、业务精的师资队伍,为课程教学融入新鲜血液。

2.3 重视科研工作,提高人才培养质量

教学团队建设的重要方面是要重视科研工作,教师学术水平得以提高、教学水平得以进步的基础是需要教学与科研间的互动。将科研项目与教学相结合,为有能力的学生提供科研项目有关的学习资料,积极让学生参与科研项目的研究和系统的研发,培养学生的文献查阅能力、论文报告能力及论文写作能力。教学团队成员有几个科研方向,诸如水处理微生物学、水处理生物生态学、水处理藻类学等,鼓励教师结合书本知识把科研新知识及时传授出来,让学生领略科技发展的魅力,鼓励学生发奋学习。良好的教学科研互动,尤其是青年教师在受到学生的钦佩和爱戴气氛中增强了自信心和工作动力。水处理生物学及其实验教学团队近几年来一直从事水处理生物学研究工作,具有相关研究工作积累和经验:主持完成安徽省十五科技攻关项目“微缺氧悬浮污泥层单级脱氮污水处理设备”、安徽省教育厅自然科学基金项目“新农村建设实用污水处理技术研究”的科研工作,均取得了较为系统的研究成果;目前教学团队成员主持在研2项国家自然科学基金青年基金“活性污泥法除磷过程中胞内储存物质的红外光谱解析与应用”、“sphingomonas sp. SJ-1对三苯甲烷类染料降解脱色的机制研究”;1项国家科技支撑计划子课题“铝合金聚氨酯外墙保温装饰一体化系统防潮、防霉、防水机理”;1 项安徽高校省级自然科学研究重点项目“污水处理厂尾水中有机氯的活性炭吸附及其机理”。2008-2015年教学团队成员多人参加了国家水体污染控制与治理科技重大专项“巢湖流域城镇污水处理功能提升及污泥处理技术与示范”等的科研工作,主要承担与水处理生物学有关部分的工作。教学团队成员近3年发表相关领域的科学论文30余篇,SCI、EI检索10篇。

3 水处理生物学及其实验教学团队建设的特殊性――实验教学改革

3.1 实验教学改革内容

实验教学建设是水处理生物学及其实验教学团队建设的一个重要方面。根据人才培养的目标,从学生素质培养和锻炼的角度出发,应该从实验教学内容、方法以及功能等各方面对相关体系进行全面的深化改革。水处理生物学及其实验教学团队不仅能够充分发挥集体协作的优越性,而且在实验教学中更加注重实验的综合性和实践性的改革,以达到探索综合型、设计型实验教学的新方法新内容的目标[6-8]。

综合型实验教学,实际上就是以学生独立操作为主、教师辅导为辅、实验过程包含数个实验关键点的实验教学模式。综合水处理生物学实验内容、方法、手段,培养全面思考以及解决水处理生物学问题的思维方式,运用综合分析问题、解决问题的方法和手段,掌握水处理生物学综合知识,以达到培养综合运用水处理生物学知识的能力和素质的目的。设计型实验教学,即学生根据实验指导教师提供的可选择题目自由选择感兴趣的课题、运用所学的理论知识和实验技能独立设计研究方案、确定研究路线并完成整个实验过程以达到实验目标的实验教学模式。

综合型和设计型的实验教学不仅反映了教学形式的多变性,而且体现了实验教学的内在本质。在筛选及判定综合型和设计型实验过程中,教师应认识和理解水处理生物学实验教学的内在规律;在进行综合型和设计型实验过程中,学生不仅增强多方位考虑问题的大局意识,而且通过水处理生物学研究方案设计以及水处理生物学实验过程中的设备和仪器调试和操作,学生的创新意识、主观能动性均得到提高。

3.2 实验教学改革实践

设置综合型实验。对于市政工程、给排水工程专业的学生来说,选用细菌总数、总大肠菌群2个指标作为综合性实验的内容是比较合适的。因为细菌总数、总大肠菌群是自来水厂2个重要的出水卫生学指标,熟练掌握这2个实验对今后从事水务工作的同学来讲是必不可少的。该实验将若干个微生物基础实验串联在一起,几乎运用到了微生物实验所有的基础操作技能,同学们之间也需要相互配合才能完成,这既增长了学生的实验操作技能,也培养了同学之间团队协作精神。

设置设计型实验。对于市政工程、给排水工程专业的学生来讲,由于很多学生毕业后都将从事水污染控制与理论工作,所以有关污水生物处理机理研究是其未来工作的重点。为此,我们设计了不同的实验以提高学生的技术水平:在综合型实验基础上,诸如“设计一个从污水处理构筑物中分离降解某种污染物的细菌纯种的实验方案”题目,要求学生学会从特定实验材料中分离降解某种污染物的细菌。为了培养学生解决问题的能力,实验中我们将学生分成几个小组,让学生自己查找资料、设计方案、准备药品和仪器,并完成实验。在这期间,教师只负责实验的指导和检查。通过此类实验,提高了学生查阅文献、应用文献的能力,最终达到驾驭文献的目的,由此增强了学生的成就感,大大提高了学生进行水处理生物学实验的兴趣。

4 水处理生物学及其实验教学团队建设的根本目标――提高人才培养质量

倡导团队中的成员与学生沟通,成为他们的知心朋友。深入同学中间,去了解同学生活、理解同学的喜怒哀乐,为同学们排解学习疑难,增进师生间的友谊,引导学生健康愉快学习生活。

倡导团队成员博学多才。大学教育不能够仅是讲授书本知识,需要把与书本知识相关的知识融入到教学过程中。人人知道“大肠杆菌”,在讲授大肠杆菌相关内容时,适时穿插一些水处理之外的内容,如大多数大肠杆菌是条件致病菌,主要附生在人或动物的肠道里,一般不致病,消除学生对其的畏惧心理;生物知识对水处理很重要,其实与我们的生活也息息相关,酸奶、奶酪、酒、食品添加剂(味精、酱油等)、豆腐乳、臭豆腐等均与微生物有关。借助好学生的好奇心,这样既活跃课堂教学气氛,又能够增强课堂教学效果,丰富学生的知识面。

水处理生物学及其实验教学团队的建设是长期的,每一位成员都以团队建设为己任,都在为团队争光;每一位成员都在用人格的正能量督促自己、影响学生,教与学相长,达到提高人才培养质量的根本目标。

参考文献:

[1]周峰,华春,陈全战,等.植物生理与分子生物学教学团队的建设与实践[J].江苏教育学院学报(自然科学),2011,27(2):68-69,73.

[2]汪红.外语专业教学团队的建设理念和构建模式[J].北京第二外国语学院学报,2009(2):29-32.

[3]刘凤春,陈希有,王林,等.高校教学团队建设的理论与实践[J].电气电子教学学报,2011,33(1):5-8,56.

[4]王全胜.高校教学团队的组建及运行保障[J].甘肃联合大学学报(社会科学版),2009,25(5):108-111.

[5]Bing G. Study on the engineering practice course education teaching reform [J]. Procedia Engineering, 2011, 15: 4224-4227.

[6]Paine L W, Fang Y P. Reform as hybrid model of teaching and teacher development in China [J]. International Journal of Educational Research, 2006, 45(4-5): 279-289.

篇2

环境工程微生物学是环境工程专业学生必修的专业基础课程,是一门实践性很强的应用学科。实验课是环境工程微生物教学的重要组成部分,它是培养和训练学生的实验操作能力、独立分析问题、解决问题能力的重要环节。环境微生物的一些基本技术如无菌操作、培养基制备、消毒与灭菌、微生物的培养分离计数等在环境污染处理的应用领域中应用十分广泛。随着生物工程技术的发展,现代生物技术如基因重组、pcr技术也在环境工程得到应用。近年来我国高等教育规模急剧扩张,教学实践资源日趋紧张。如何改革环境工程微生物学实验的内容及授课方式,一直是大学环境类课程建设的重要内容。近年来,我们对环境工程微生物的实验教学进行了改革探索,目的是进一步提高环境工程微生物学实验教学效率,培养具备理论知识扎实、动手能力强的大学毕业生。

1 改革实验课程的设置

我们将过去独立、互不相关的微生物实验改为一连续的探索性的大实验,开设了一门“环境工程微生物综合训练”的独立课程。课程放置在学期结束时的实践周中进行,集中对学生进行微生物的培养、分离、鉴定和污水处理应用的基本操作的训练过程,这样强化了对学生基本技能和动手能力的培养。综合训练的主要内容包括:首先在制备各类培养的基础上,采取不同的环境样品中进行接种、培养,通过菌落和个体形态观察,纯化细菌、放线菌或霉菌和酵母菌,然后学生以自己分离、纯化的菌种为材料继续进行以后的实验,在对细菌形态观察、革兰氏染色和菌体大小测定基础上,最后做细菌的生理生化试验,对细菌做出初步鉴定,并将分离出来的细菌用于生活污水的处理上。环境工程微生物综合训练的主要实验内容和所涉及的知识点见表1。改革后的综合训练使原来孤立、不连续的实验形成一个连续的整体。在微生物的菌种的培养和分离,纯种的计数和鉴定等方面强化了学生的实验技能。各种基本操作技能在微生物综合训练中多次操作,反复应用,能大大提高学生的微生物技能的综合应用能力。

验证操作性实验相对较多,设计性、综合性实验相对较少是目前实验课程教学中的突出问题,这对培养实用型人才极为不利,也不利于调动学生的学习兴趣和积极性。我们将一些应用性、综合性和学生感兴趣的实验课题,作为选作实验,供感兴趣的学生通过查阅相关资料,综合运用不同实验技术,设计实验方案,通过教师指导和小组讨论确定方案并加以实施。实验后综合分析实验结果,撰写科创论文。比如,“微生物诱导腐蚀”的选作实验,主要是研究研究厌氧微生物对金属腐蚀过程,使同学们扩大对微生物环境作用的了解,增强学生的学习兴趣和实践动手能力。这样,既能提高学生对实验的兴趣,又能促使他们将所学的理论知识应用起来,从而加深对环境工程微生物课堂教学内容的理解。(如表1)

2 重视视频实验教学的应用

微生物个体微小,学生对它的感性认识不多,这使得许多有关微生物的概念变得抽象、难以理解。在实验教学中,有目的的引入了视频实验等多媒体教学的方法,可以增加实验教学的直观性和趣味性,并在一定程度上弥补实验教学经费紧张等问题。我们不仅制作了环境工程微生物的多媒体课件,而且采用视频教学短片,向学生展示基本的实验操作,以及相关实验技术的发展及其在生产或科研中的应用。这些改革以视频的形式向学生展示实验的基本过程,具有较强的直观性,通过屏幕清晰形象准确地展现每一个步骤,使学生掌握实验操作技能的关键所在加深了学生对使微生物的实验规程和操作技巧理解,如无菌操作技术、微生物的分离和培养技术、消毒灭菌技术、斜面、液体、平板接种培养方法等。采用多媒体进行实验教学,具有形象、生动、信息量大的优点,结合教师在实验过程中的讲授和示范,有利于学生在脑海里建立每一种实验操作的标准和规范。因此应该加强多媒体在环境微生物学实验教学中的应用。

3 强调实验前的准备工作

传统的实验课程教学方法是由实验教师帮助学生完成很大一部分准备工作,学生只是按教师的讲解和实验手册的步骤进行操作。我们在微生物综合训练中,改变实验课中讲解过多的现象,只是重点讲述实验成功的关键并事先提出思考题,让学生们带着问题去进行实验,让学生通过实验归纳出结论,从而理解和验证微生物学的基本原理。教师在实验中起指导作用,着重培养学生的动手能力。由于综合实验涉及的内容很多,所以我们要求学生先复习以前学过的知识并写出实验计划(包括实验目的、原理、仪器、材料、步骤),然后在课堂上对实验计划进行讨论,讨论后学生再进行修改,最后由教师审定。审定合格后,学生方可开始进行实验,这是可以提高学生的实验培训的主动性。实验从实验材料的准备到每一步实验都由学生自己动手,教师只起检查和辅导示范作用。让学生明白每个实验步骤操作的好坏对后续实验的进行有直接的影响,培养学生整体的实验观念和细心的操作习惯。由于是学生自己进行实验的准备工作,可以加深对实验的目的、原理、方法、步骤的了解,实验效果很好。

4 改革实验课程的考核形式

综合训练的考核是既是课程设置的要求,也是对学生实验技能学习的一种督促和检查。在微生物综合

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训练中,我们将学生4~5人分为一小组,同一组的每位学生既有分工又有合作,每位学生都独立进行无菌操作、接种培养等工作。在材料的准备和实验完成的整个过程中,任何一个步骤的失误都将直接影响最终结果,因此我们要求每位学生规范操作,仔细观察,及时记录,培养严谨的科学态度和独立操作能力,老师对每位学生的操作和实验结果都做出客观的评价。将综合训练考核分为预习、操作、实验报告三部分记分。在实验过程中,进行现场指导,当场考核,不仅要看实验报告,更要依据预习、现场实验操作和实验结果综合考核。在操作考核中既有单独的个人操作考核,也有分组的操作考核。实验报告要实事求是,严格杜绝相互抄袭现象。要求学生在实验报告中对实验过程和结果进行详细记录和分析,养成一个善于分析问题和总结问题的好习惯。实验报告中的分析与讨论是很重要的内容,我们鼓励学生在分析讨论中自由地写出自己对实验的理解,比如哪些操作步骤没有做好,或者在实验过程中容易出现什么问题,如何避免等,还可以提出对实验设计修改的建议。通过对实验问题和结果的分析、讨论,可加强学生对理论知识的理解,大大提高学生分析问题和解决问题的能力。

通过这些改革措施,使学生能够认识到实验课的重要性,同时也提高了实验课的地位和学生的积极性,教学质量有较大的提高,为环境工程专业后续课程教学的展开和将来毕业论文的顺利完成打下基础。

5 培养工程实践观念

我校是具有电力特色的地方性高等学校,环境工程专业是从电厂化学专业基础上衍生和发展起来的。我校环境工程专业的课程设置强调重工程、重实践的专业特色。环境工程微生物学需培养学生分析和解决环境工程问题的思维模式,要使学生了解微生物在环境污染物治理中的作用原理,而不是仅仅停留在微生物学本身基本的实验操作上。我们在微生物综合训练课程设计别注意结合工程应用问题,充分围绕教学队伍的科研课题及实习单位的生产展开,注重培养学生的工程实践能力。我们根据本专业教师承担的科研项目,通过课题的形式,组织一些对环境工程微生物感兴趣的学生,参加到教师的科研项目中。一些老师在设计新的污水处理工艺时,经常会有很多项目指标需要测试,只要合适,我们也将样品拿来让学生在实验教学中做。这样就培养了学生从工程角度思考和解决实际问题的能力。

篇3

1 畜禽粪便恶臭处理

养殖业是农业的重要组成部分,养殖业的发展直接丰富了人们的餐桌。然而另一方面,与日俱增的畜禽排泄物的无害化集约化处理又成了一道困扰我们的难题,其中就包括了畜禽排泄物的无臭处理。数据表明,与人的污物排放量对比,畜禽养殖排放的粪便和污水量平均是人的十倍至几十倍[1],因此,实现畜禽污物的高效除臭,是新型微生物除臭剂开发的重点方向之一。

籍景淑比较了不同类型的除臭剂对猪粪的除臭效果并研究其对动物生理的影响,针对性的分析了乙酰氧肟酸、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和啤酒酵母对猪粪中NH3的清除效果及清除机理,发现复合菌剂联合乙酰氧肟酸作用,对猪粪NH3清除的效果更加显著[2]。曾晰菀以兔粪、马粪、菌渣、稻草牛粪堆腐物、腐熟猪粪五种材料为筛选对象,得到3株耐高温菌,形成复合菌剂添加到猪粪堆肥中,经检测该菌剂在猪粪腐熟过程中可有效降低NH3的生成[3]。刘鸫将枯草芽孢杆菌、活性炭和茶渣组成的复方除臭剂,发现按照2%的添加量进行猪饲料添加,不仅能够显著降低粪便臭味化合物的散逸量,还能显著提高饲料内纤维物质的表观消化率。近几年也不乏针对畜禽养殖过程恶臭处理的除臭剂专利,贵州大学文明等发明了一种可对畜禽B殖场开展有效恶臭处理的复合型微生物除臭剂,包含了嗜酸乳杆菌、短小芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、荧光假单胞菌、沼泽红假单胞菌、班图酒香酵母菌、平常假丝酵母菌、扩张青霉、米根霉、绿色木霉、细黄链霉菌和灰色链霉菌。吕津东发明了由乳酸菌、芽孢杆菌和酵母菌组成的微生物除臭剂,可广泛用于畜禽粪尿除臭。

2 固体垃圾恶臭处理

现代社会城市化的进程越快,城市产生的固体垃圾越多,面对堆积如山的固体废弃物,最传统的垃圾填埋法无疑会产生强烈的恶臭,因此利用微生物除臭剂开展城市固体垃圾堆放和处理过程中的除臭,也是今后微生物除臭剂极具潜力的应用方向之一。

崔玉雪2011年报道,从垃圾填埋场的污泥和垃圾渗滤液中分离得到7株具有较好环境适应性的菌株,经鉴定分别属于产碱杆菌属、芽抱杆菌属、无色菌属、显核菌属及溶藻菌属,并开发成为复合除臭菌剂,该除臭菌剂的效果与EM菌剂相比,对NH3的消除效果更佳。

湖南省微生物研究所许丽娟等发明了一种有效消除城市生活垃圾填埋场、垃圾中转站异味的微生物除臭剂,实验得到除臭微生物混合发酵的稳定工艺,可大幅降低生产成本。宜宾万华生物姜德油发明的微生物环保剂将沼泽红假单孢菌、枯草芽孢菌、德氏乳酸杆菌以中草药提取液作为发酵基质,发酵工艺简单,使用操作简便,除臭灭蝇效果显著,较好的解决了垃圾填埋场、垃圾中转站及化粪池的蚊蝇和恶臭问题。

3 污水集中处理

城市生活、农业、养殖、工业等都会源源不断产生废水、污水,现代污水的处理过程中必备除臭阶段,以污水处理设备中最常见的生物滤塔为例,污水净化的同时或在下游实现脱臭,对减少污水的二次污染意义重大。

田顺从污水处理厂污泥中筛选分离到一株具有高效蛋白降解特性的功能菌枯草芽孢杆菌,并经过配比试验与嗜酸乳杆菌制成复合除臭菌剂,表现出良好的除臭性能。2011年葛洁对除臭生物滴滤塔的工艺进行优化研究,实验确定了适于生物滴滤塔特性的净化H2S混合菌种及改性陶粒填料。北京工业大学刘春敬研究生物滴滤塔中优势微生物固定化微球对H2S的降解作用。张钊彬针对污水处理厂恶臭问题提出利用化学-生物联合除臭法解决污水处理厂对环境的二次污染问题,采用化学试剂喷雾结合生物滴滤塔处理恶臭气体,可达到兼顾降低生物处理部分原料成本和化学处理部分运行成本的目的。

4 景区环境维护

旅游业的兴旺带来了我国新的经济增长点,而景区剧增的游客量却导致了游客粪便处理问题日渐棘手,处理不善引起的恶臭不仅影响游客心情也严重影响景区的环境。目前有不少研究者也从景区生态环境建设方面着手进行景区厕所除臭剂的研究。

唐微微报道了针对景区生态厕所的除臭剂的开发及应用研究,获得植物乳杆菌、东方伊萨酵母、干酪乳杆菌、公牛链霉菌等六株除臭性能较好的菌株。按合适配比开发出除臭菌剂结合10%木屑添加,除臭效果检测四个指标均比市售的EM菌液略胜;中国科学院成都生物研究所闫志英等发明的复合生物制剂包含乳杆菌、嗜热链球菌和橘皮提取液,可直接用于公厕除臭;上海澄思源生物科技朱恩灿等发明了由光合细菌、酵母菌、乳酸菌复合菌群和香精、乙酸、乳酸组成的混合除臭剂,直接喷洒至厕所即可达到吸收臭气、抑制臭味物质产生的目的。

另外,除了喷洒微生物菌液直接进行恶臭处理,微生物除臭菌剂的效果优劣还与其添加的填料直接相关,填料对除臭效力的影响主要来自于物理吸附作用以及为除臭微生物提供附着载体。文献大量报道的填料有沸石粉、硅藻土、膨润土、泥炭土、生物活性炭、锯末、煤粒、陶粒等,而最近一些研究发现,聚氨酯泡沫塑料表面多孔,表面积大,并且微生物只在填料的孔中生长,不易造成填料堵塞,因此适合制作成生物反应器的填料,利于促进生物反应器净化效率提高并降低运行成本。孙绍堂等发明了一种微溶性矿物质材料焙烧形成的惰性填料,其特点是在填料微孔结构和孔隙表面包覆营养膜,使其具有为微生物缓释补充营养物质的功能,使生物填料的性能具有可控性和自培育性,降低成本,解决传统生物填料的微生物优势菌群培育问题及营养供给问题。

对具有有效面积更大、孔隙多、交换能力强等特点的新型填料的发掘还在不断进展之中,材料的吸附性能、通气性能、保水性能、能否为微生物的生长提供营养源,都是研究者需要重点考虑的方向。

综上,新型除臭微生物的发现为新型微生物除臭剂的开发提供了基础,另一方面,也可以依靠分子生物学的手段对微生物进行定向改造,创造出更符合实际需求的工程菌株。由于分子改造的周期较长、成本较高,越来越多的研究则侧重于将微生物的转化与除臭剂中填充剂的理化作用相结合,形成多种作用机制联合的复合型微生物除臭剂。未来,随着微生物处理能力的提高、单位体积填料有效面积的增加、以及合理的操作参数的确定,复合型除臭制剂必将在恶臭问题治理过程发挥更加强大的作用。

【参考文献】

[1]崔玉雪.(2011).用于填埋场臭气控制的微生物除臭剂开发与除臭机理研究. [硕士学位论文]华东师范大学.

篇4

论文摘要:随着经济的快速发展以及人们生活水平的不断提高,城市环境已经成为人们评价一个城市发展程度的重要指标。城市废水处理――这一影城市下游环境的重要工程,其实施效果对于我国环境有着重要的影响。文中就城市废水处理新技术进行了简要的分析。

可持续发展路线的实施,增加了我国各级政府对环境保护的认识和治理力度。城市污水处理,作为一个城市发展程度的重要标志,其实施效果已经成为了评价城市发展程度的重要指标。城市污水处理的效果不仅仅关系到城市所在地周边的环境保护,更关系到下游城市人们的身体健康以及经济发展。加快城市污水处理建设,加快城市污水处理新技术的应用,促进城市和谐发展以及可持续发展路线的实施,是目前我国城市污水处理相关部门的首要任务。

1.我国城市污水处理现状分析

目前我国城市污水处理的面临着重要的考验,现有污水处理系统已经不能满足日益增加的城市污水量。而工业废水、日常生活排放污水在城市内部的流向对流经城市的河流以及浅层地下水也都有着不同程度的污染。这也使得我国多数城市水源受到污染,加大了城市生活用水处理的费用,加剧了我国城市废水污染程度。近年来为了加快我国可持续发展战略目标的实施、促进我国水资源优化、保护环境,我国很多城市已经开始了对城市内污水流向的治理,减少污水在城市内流向对浅层地下水的污染。同时大力应用新的废水处理技术,加快污水处理建设,为我国可持续发展路线的实施打下坚实的基础。

2.城市污水处理新技术分析

2.1曝气生物滤池技术分析

曝气生物滤池是一种经过改良的新一代上向流曝气生物滤池。它既可以用于污水的二级处理,也可以用于处理出水需要回用等其它要求的污水深度处理,并且能够达到很高的排放水质标准。由于曝气生物滤池工艺将滤池和生化反应器结合起来,因此不再需要沉淀池;占地面积小,是常规工艺的1/4~1/5,节省大量征地和地基处理费用;池容小,土建工程量比其它工艺少20%~40%;全部模块化结构,改扩建容易,工期短;上部出水为清水,滤头不易堵塞,检修和更换容易。无需放空滤池中滤料;可对厂区进行全封闭,无臭味污染,视觉和景观效果好;不需要单独的反冲冼水和反冲洗水泵,降低了设备投资和运行费用;穿孔管曝气,节省设备投资和维护费,效率高。而膜式曝气头通常在运行两年后开始丧失其效率;自动化程度高,操作人员少;低温运行稳定,受温度影响很小;由于其具有连续的物理过滤能力,一旦生物反应发生问题,滤池仍可去除绝大部分的悬浮物;而且仅需要几天即可恢复生物处理能力,而活性污泥法需要几个星期才能恢复;由于其具有的众多有点,我国已经在2002年在广东南海新建了一座设计流量为50000m3/d的新型曝气生物滤池污水处理厂,从近6年的处理运行情况来看,运行稳定,处理效果好,是投资较少的一种新技术应用典型。

2.2天然有机化学污水处理技术的分析

天然有机化学在污水处理方面的优势已经被人们认可,也使得其在污水处理中的发展前景越来越好。化学混凝与生物法共同作用污水处理法已经成为了天然有机化学污水处理发展的新方向。该工艺能有效去除水中的颗粒物、磷和氮,使出水水质达到一定的水平。有些国家把化学混凝法加生物处理作为主要的处理方法对城市生活污水进行处理,如挪威、瑞典、丹麦,其70%的污水都用混凝法+生物处理。其它一些国家如美国和香港用一种叫做化学强化一级处理法,该法比化学混凝法需要的混凝剂量更少,但足以去除大部分磷同时大大加快沉降速度。

世界上最常用的混凝剂为铝盐和铁盐,也有一定数量的有机聚合物作混凝剂或助凝剂。水和污水中的污染物去除是通过已知的机械原理即破坏胶体的稳定性而混凝,或者是化学药剂与固体水解产物共同沉降来完成。混凝法的效率是受混凝剂的物理及化学特性、进水及工艺条件等因素的影响。

污水处理无疑是要花钱的。问题是要找到一种不仅投资少而且长期运行费用低的最经济最有效的方法。根据欧洲污水处理经验,要去除95%的BOD和90%以上的磷并且脱除85%氮,则化学强化一级处理+生物处理是最经济有效的。化学处理法特别是在工业污水比例大、污水水质日/年变化大时更显其最经济有效。在快速发展的工业化城市,企业排放的污染物会影响甚至破坏传统的生物处理过程,而化学处理法在这方面具有许多的先进性,能处理很多不同的污水,能承受很大的冲击负荷。对实际污水处理工程而言,首先用化学法进行污水处理研究,不仅能承受冲击负荷,将污水处理到一定的程度,还可以了解污水的组成和变化情况,为较易受污水冲击负荷、毒性物质影响的生物处理提供保护。种种优势预示了天然有机化学污水处理的良好发展前景。

2.3污水生物处理方法分析

生物污水处理是用生物学的方法处理污水的总称,是现代污水处理应用中最广泛的方法之一。主要借助微生物的分解作用把污水中有机物转化为简单的无机物,使污水得到净化。按对氧气需求情况可分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理系利用厌氧微生物把有机物转化为有机酸,甲烷菌再把有机酸分解为甲烷、二氧化碳和氢等,如厌氧塘、化粪池、污泥的厌气消化和厌氧生物反应器等。好氧生物处理系采用机械曝气或自然曝气(如藻类光合作用产氧等)为污水中好氧微生物提供活动能源,促进好氧微生物的分解活动,使污水得到净化,如活性污泥、生物滤池、生物转盘、污水灌溉、氧化塘的功能。污水生物处理效果好,费用低,技术较简单,应用比较简单。当简单的沉淀和化学处理不能保证达到足够的净化程度时,就要用生物的方法作进一步处理。生物处理中要特别注意掌握净化污水的微生物的基本特点,满足其要求条件;污水中BOD与COD比值要大于0.3。温度影响较大,冬季一般效果较差。

3.加快分流制排水管网的推进,促进污水处理的实施

我国原有城市排水管网多位合流制排水管网,其是通过在城市中铺设一套排水管网用来排泄污水和径流雨水。这样的排水管网导致后期在进行污水处理时加大了处理量,增加了污水处理费用。而目前较为先进的分流制排水管网,是在城市中设两套独立的排水管网,分别排泄污水和径流雨水。这就使得在后期进行污水处理过程中,可以不对径流雨水进行处理,只针对污水进行处理,大大降低了污水处理费用。铺设分流制排水管网的费用与合流制排水管网污水处理费用相比,分流制虽然一次性投入较大,但是综合比较可以发现,其在管网运行多年后,总体费用只占合流制管网污水处理的42.7%。因此,加快我国老城区合流制管网改革,在建设新城区时积极采用分流制排水管网设计是污水处理发展的必然方向。

结论

城市污水处理新技术的不断涌现,为城市污水处理提供了更过的选择空间。同时也使得我国污水处理技术正在向着国际化的标准迈进。通过新技术的应用及人们对日常生活中无磷清洁用品的广泛使用,减少有害污水的产生,为我国环境保护打下坚实的基础。

参考文献

[1]李笑雯.城市废水处理技术[M].化学工业出版社,2006,7.

[2]梁国庆.城市污水处理生物技术分析[J].农业技术,2007,8.

[3]杨欣.居民生活污水的处理[J].化工信息,2007,8.

篇5

科技创新活动的必要性。研究的重心放在高中的生物课外延伸,更注重学生在活动中科学态度和科学方法应用的基本素养的养成,活动过程注意思维分析的科学性和在力所能及的科学技术手段的运用和创新。

例如观察植物时,师生一起给校园的植物挂牌,观察校园松鼠种群时,收集有关知识保护动物的文献,制作了宣传牌大大提高同学们环保意识,对校园生态环境进行观察、分析和评价等等。例如,在讨论有关环境保护问题时,有学生希望对“哪些植物能够吸收人工湖污水中的有害物质”等问题进行探讨,就引起了对人工湖水污染原因、污水处理等问题的关注。同学以永春地区的湖水、池塘水、河水的污染情况为题,进行了水源取样,对水源地的污染源进行了调查,并初步推测污染物的性质和种类。在实验设计和准备完成后,在课余时间里分组进行实验,记录实验数据。实验一段时间以后,将收集到的数据进行分析,获得人工湖水污染物的具体信息。开展了《永春县人工湖水质研究》的研究性课题,并已经完成借题。现在已筹备购制皮划艇,进行水葫芦的综合治理的研究。

根据高中生物教材知识内容进行研究性教学活动(部分):设计一个实验证明唾液淀粉酶是蛋白质;设计测定光合作用速率的仪器;设计实验探究土壤微生物对土壤农药污染是否有净化作用;对环境污染的研究,酸雨的危害(种子萌发/花粉管萌发/蛙的发育的影响;永春芦柑的品牌保护;黄龙病的防治研究;溪畔行道树种植树种的可行性报告;植物激素的生理作用等等。实验过程中,手、脑的结合可使学生在掌握知识、方法、技能的同时也得到发展,尤其是态度、意识、能力的培养,即获得了综合性、协调性的发展。成功的实验不一定是得到了正确结果,更重要的是参与和体验了探究过程。

2、生物科技创新活动的开展与评定

2.1培养学生实事求是的科学精神和实事求是的根本准则。设计并完成一个实验最根本的目的不是得到一个结果,而是真正掌握并运用自己所学到的知识。所学到的就一定比得到标准答案要多得多。所以在实验安排中往往会故意做些变化,那些坚持实事求是,相信自己的同学才能得出正确的结果。规范科学探究的过程。

2.2指导学生撰写科技论文。中学生科学研究的函盖面很广,研究的形式也多样化,其论文的写作都要做到主题鲜明,重点突出,着重阐述对社会的发展有意义的、有创造性的见解或发明。行文要思路清晰,论证严密、前后贯通。语言表达要准确、简明。

2.3对学生的科技创新活动项目和撰写科技论文进行评价,选择优秀作品参加各种活动与竞赛。

3、生物科技创新活动的实践成效

3.1发现并培养了一批具有创新能力的人才:2012年我校王宇正同学在青少年创新大赛获得省级一等奖,2012年生物奥赛获得市级以上奖励11人次,其中获得省级二、三等奖各一人,我校参加2013年第十一届全国中学生水科技发明比赛暨斯德哥尔摩青少年水奖中国地区选拔赛,有两项目获得总结赛二等奖。

3.2增强了学生的论文写作能力和口头表达能力:每学年学生撰写的科技小论文多篇,创新大赛要经过公开展览、技能测试、封闭答辩提高了口头表达能力。

3.3增强了学生学习生物学的兴趣、学习能力:参加的选手经实践活动和学习,综合科学素养提高了,分析问题和解决问题的能力得到锻炼,视野有所开拓,具备较好创新思维能力,成为各个教学班生物科的领头羊。2011年完成永春县教育科学规划研究性课题《学生创新与实践能力培养的实践》。生物科技活动以生物实验、探究活动和理论探源为主要内容和形式,特别强调活动在中学生物教学基础上的适用性,有利于帮助教师和学生通过这些活动进行进一步的科学探究,为学生中广大的生物科技活动爱好者提供可操作的实验范例。

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【论文摘要】:《环境工程微生物学》课程是环境工程专业的主要专业基础课之一。本人经过近两年的教学实践,认为应注重以下几个方面:(1)加强绪论部分的教学,(2)加大新知识和新技术的传授,(3)激发学生学习兴趣,(4)加强实验教学。做到以上几点,将极大地提高该课程的教学水平,培养出该领域的优秀人才。

微生物技术是现代高技术之一,对经济建设与社会进步有着深远的影响,它以低耗高效、副产物和副作用小、安全性好,而在解决生态和环境问题等方面发挥着越来越重要的作用。在现代技术的交叉渗透过程中,将微生物技术的基本原理应用到环境工程中,为微生物技术从实验室走向解决环境问题提供了理论基础。在解决目前人类所遇到的人口、能源、废物处理等环境问题中发挥了重要的作用,并显示了可观的经济效益和社会效益。因此,国内许多院校的环境工程专业开设了《环境工程微生物学》课程,并将课程的重点放在了介绍微生物的生态与微生物在解决环境问题的应用上。但同时《环境工程微生物学》在内容与研究方法上和环境工程的其它课程又有较大的差别,所以该课程的教学有它的独特性。

我校水资源与环境学院自开始招环境工程本科生以来,一直把《环境工程微生物学》作为环境工程专业的主要专业基础课之一。目前,我有幸成为这门课程的主讲老师。如何对待该课程的教学? 如何使环境工程专业微生物学教学紧跟学科发展步伐,使学生在系统学习和掌握微生物学基础理论知识的同时,进一步理解防治环境污染、改善与提高环境质量的微生物学原理、技术和方法? 经过近两年的教学工作,感受颇多,特将我对讲授这门课的一些体会总结如下,请批评指正。

1 加强绪论部分的教学

有些人认为绪论没有什么具体内容,在教学上可有可无,有些老师往往是让学生们自学绪论部分。但实际上绪论是一门课程的序曲,又是一门课程的缩影和向导。在绪论的讲授中,授课教师应该介绍微生物的发现及其与人类和环境之间的关系,让学生认识到微生物对于我们人类和环境的重要性;介绍微生物学的奠基、发展历史、现状及发展方向,让学生了解微生物学是在解决实际问题,是在认识自然和改造自然的过程中得到发展的;介绍显微镜的发明者列文虎克、青霉素的发现者弗莱明等为微生物学做出杰出贡献的科学家,启迪学生为科学献身的精神[1];介绍环境工程微生物学当前的研究热点和难点,激发学生的求知欲望。同时,在课程的讲授过程中要多联系生活和实践,努力使抽象深奥的内容变得具体简单。例如,在讲授微生物发酵时,联系酸奶的制作,告诉学生各厂家生产的酸奶呈现不同的风味就是因为不同厂家选用的菌种不同,因而发酵产物不同所致,使学生深刻了解了发酵的不同类型。

2 更新教学内容,加大新知识和新技术的传授

环境微生物学作为一门新兴的边缘学科,随着生物学、微生物学及环境科学的发展而不断呈现出新的内容。特别是日新月异的分子生物学技术已渗透到生物科学和技术的各个领域,尤其是与微生物学关系密切,这更加促进了微生物在环境工程中的应用。为了紧跟时代和学科发展的步伐,培养高质量人才,教师需及时更新自己的知识结构,跟踪学科前沿发展变化的动态,将新的知识和新技术及时增加到教学中来,让学生熟悉和掌握学科前沿性的理论知识和操作技术,为他们将来深入开展研究打下良好的基础。例如,可以讲解有关DNA重组技术、基因扩增技术、DNA测序技术等高新技术在环境工程中的应用现状和发展前景[2,3],为学生将来开展创新性研究工作奠定理论基础。同时还可以把一些和日常生活关系密切的知识,例如ADIS的传播及预防,SARS、禽流感的爆发与环境污染的关系等等,以科普形式介绍给学生,既活跃了课堂气氛,又拓宽了学生的知识面,调动了学生的学习兴趣,激发学生对科学研究的责任感和奉献精神。另外,把一些有争议的问题引入教学中,也可以开拓学生的专业视野,激发学生智力活动的积极性,培养学生的科研动机,帮助学生认识发现真理的过程,培养其攀登科学高峰的信心和勇气。

3 改革教学模式,激发学生学习兴趣

学习动机是一种内驱力,学习兴趣是学习的最佳动力。只有在充分激发学生的兴趣,调动他们的想象力和参与能力的情况下才能最大限度地发挥效力。环境微生物学研究的对象是人们在通常情况下看不见的微小生物,其教学内容是一些微观的、抽象的、阐述性的内容,并且涉及到遗传学、生理学、生物化学、分子生物学等诸多前沿学科,具有较强的广度与深度。如果不能及时调动学生的学习积极性,那么这些繁杂的内容就会使学生感到味如嚼蜡,毫无兴趣,直接影响学生的理解,最终导致学习效率低下,学习效果不佳。如果激发了学生对课程的学习兴趣,就会增加学生课后查找、阅读参考资料的主动性,这对学生后续内容的学习也是一种鞭策和鼓励。

学生在学习该课程之前,主要学习了数学、物理和基础化学等课程,专业课程学习尚未展开,所以学生对环境工程专业学习微生物目的缺乏认识,在他们思想上有一种根深蒂固的想法,即解决环境问题必须用物理化学的方法。针对这种情况,就需要将工程实践中一些有影响的或与学生生活比较贴近的实例,如:一般的城市二级污水处理厂、城市垃圾资源化系统等内容引入课堂,让学生明白微生物在处理环境问题中有着广泛的应用,从而激发他们的学习热情。

还有,《环境工程微生物学》的前几个章节主要讲述微生物的形态、结构及生化过程,具有概念多、微生物种类多且形态多变的特点,而且由于微生物形体小,无法从日常生活中得到直观的印象,学生普遍感到“看不见,摸不着”。针对这种情况,应当采用多媒体教学的手段,利用一些典型微生物的图片或三维动画形式,描述其形态与生长发育过程,这样既方便讲解又生动活泼,利于学生理解,增加学生学习兴趣,提高教学效果。同时,还要鼓励学生自己动手采集微生物,利用实验室开放时间,自己去观察体会,并通过查资料,关注学科进展,采取互动形式,增加学生从课外获得相关知识的能力。

4 加强实验教学

微生物学是来源于实验的科学,所以我们应着重加强实验教学。环境工程微生物学实验是一门原理性、概念性、实践性、操作性难度较大的课程。比如显微镜技术、制片和染色技术、培养基的制备技术、无菌操作技术、纯种分离培养技术、菌种保藏技术、大气及水中微生物监测技术等。这些都需要特殊的设备和独立的训练,如果没有足够的课时及仪器支持,掌握其中的操作技术是很困难的。环境工程微生物学实验课前期准备工作是一项比较复杂、精细和繁琐的工作,工作量大,连续性强,即使是微小的疏忽也可能造成实验的失败。在做实验准备的过程中必须认真、细致才能保证实验课的顺利进行,这就对实验室老师的素质和教学态度提出严峻的考验。

还有,实验操作过程是培养学生独立工作能力最好的过程。实验中,我们应该采取学生独立思考、自己动手、大胆探索,教师积极引导、注重启发的实验教学模式,充分发挥学生在实验中的积极性和主动性。如在做“细菌革兰氏染色”实验时,我们要求每个学生至少完成3个不同类别典型细菌的正确鉴别染色片,从挑取菌种、涂片、固定、染色、调试显微镜,直到观察到染色的微生物形态,鉴别出正确的菌种为止,整个过程完全由学生自己操作,而且实验的每一步都要非常认真仔细,稍不注意就得不到正确结果[4]。实验中,学生对涂片后固定细菌时的温度高低、洗片环节、酒精脱色的时间等精心分析,反复实验摸索,并在教师的启发下,找出问题症结,直到得出满意的结果为止。实验过程中,我们还应对学生操作时的习惯性问题和错误作重点提示和讲解,并在学生操作过程中及时指导纠正动作,严格要求学生独立完成。

实验课的讲授过程中,我们还应尽可能地开一些综合性地实验。综合实验是一个以学生为主体、学生与教师互动的教学过程,其特点是学生独立自主进行实验的设计、组织、实施和管理。演示性、验证性实验多,而综合性、设计性实验少是过去实验教学中存在的问题,学生对实验过程印象不深,理论掌握不牢,动手能力不强,不利于培养学生的创新能力。为此,我们针对学生比较感兴趣的实验课题,如水、室内空气、土壤和食品中的微生物种类、数量、分布等应用于实验教学,学生通过查阅资料,设计实验方案,由指导老师指导和小组讨论,确定实验方案,提高了学生的分析问题和解决问题的能力,这样激发了学习兴趣,巩固了理论知识和实验技术,也培养了学生的综合运用能力。

微生物学博大精深,微生物在处理环境问题时的优势越来越明显。作为环境工程专业的重要基础课之一,《环境工程微生物学》在学科体系中的地位也越来越重要。如何使环境工程专业的微生物教学进行得更合理,如何使环境工程专业的学生具备较高的微生物学综合素质,相信通过对教学经验的不断总结和改革,通过主讲老师地不断学习提高,最终能够使《环境工程微生物学》的教学工作适应时展要求,为培养具有综合素质的环境科学人才做出贡献。

参考文献

[1] 周德庆.微生物学教程(第二版).北京:高等教育出版社,2002.

[2] 张洪勋,王晓谊,齐鸿雁.微生物生态学研究方法进展[J].生态学报,2003,23(5): 988-993.

篇7

关键词: 农村环境 , 环境综合整治,农村污水,处理新技术

Abstract: the rural urbanization development is rapid, and rural water pollution situation of the growing to rural areas has the water, land and other natural environment have a serious effect. For building new socialist rural areas, and improve the quality of life in rural area, the rural sewage disposal is urgently needed. This paper is the rural sewage treatment to discuss new technology, for the rural comprehensive environment water pollution treatment to provide the reference.

Keywords: rural environment, comprehensive environment, rural sewage, deal with new technology

中图分类号:G812.42文献标识码:A 文章编号:

前言:

目前,我国共有300多万个村庄,56万个行政村,4万多个建制镇和乡集镇,农村地区的户籍人口近10 亿。农村环境的好坏,不仅直接关系到农业生产、农村经济发展和人民生活质量的提高,而且关系到农业的可持续发展。但是,近年来,随着农业、农村经济的快速发展、人口的不断发展、资源利用的日益扩大、小城镇建设步伐的加快,乡镇工业、农村生活垃圾、污水、畜禽养殖、农作物秸秆等农业废物造成的环境污染与生态破坏也逐渐加剧,农村环境形势已不容乐观,农村环境问题已成为一项亟待解决的突出而又艰巨的任务。

由于农村地区人口多、村庄分布散、经济力薄弱,加上长期公共财政对农村投入不足,使得农村生活环境长期处于较差水平,更加忽视了农村污水处理问题。在过去,污水经过水渠、河道、涝池,会在天然水体自净过程下达到无害效果,可是在社会速发展的今天,农村污水的成分已经变得复杂,天然的水渠、河道、涝池已经不能完全将污水无害,反而被污染。如果不采取新的处理办法,那后果不堪设想。所以农村污水处理迫在眉睫,但是我国农村条件千差万别,发展状况参差不齐,社会结构错综复杂,村庄治理的起点不同,标准有高有低,发展有快有慢,总体规模大,以目前的国情和国力,不可同步推进污水处理建设,将所有村庄、所有项目都一次性完成,因此必须因地制宜,根据当地实际情况采取具体办法,逐步实施污水处理工程,使农村污水得到良好的处理。我们要探索污染治理方法,推动农村环境综合整治,在农村污水处理新技术方面大有可为。

一、农村污水的概念及其特点

农村污水是指农村地区居民在生活和生产过程中形成的污水。具体范围包括生产污水和生活污水两个方面。农村生活污水是指居民生活过程中厕所排放的污水、洗浴、洗衣服和厨房污水等。农村生产污水是指畜禽养殖业、水产养殖业、 农产品加工等产生的高浓度有机废水。

农村污水的主要特点包括:(1)农村污水主要为生活污水和以农产品为原料的加工污水的混合体,基本上不含重金属和有毒有害物质,含有一定量的氮和磷,可生化性好,但水质水量变化较大; ( 2)农村地区人口居住分散,大部分没有排水管网,污水集中收集处理难度较大。

二、农村污水处理的新技术及应用

1. 蚯蚓生态滤池污水处理技术

这项技术是污染控制与资源化研究国家重点实验室、南京大学环境工程系辉等人提出的,适用于 50户~ 300户的集中型农户的污水处理系统,现已经在太湖流域农村建立了示范工程。该示范工程将农户现有的化粪池改造后,或直接加以利用,用强化沟替代农户的沟渠或排污管,出水进蚯蚓生态滤池。该技术运用到农村生活污水的处理中,建设成本、运行成本和管理成本低,不需专业技术维护,占地面积小,可推广性强,适用于广大农村地区。目前,在环太湖、云贵、河南、安徽等地都得到了广泛应用。滤池主要由布水装置、生态滤床和排水装置三部分组成。生态滤床从下层依次往上是:大石头(鹅卵石,直径 4 cm~ 7 cm) ,小石头(直径 1 cm~3 cm ),沙子和土壤层,此层也可以是蚓粪层,是蚯蚓活动的主要场所,土壤上面可以种植一些植物。根据工程运行的实际情况来看,此系统很适合于处理农村生活污水。

2.高效藻类稳定塘处理技术

美国加州大学伯克利分校的Oswald提出并发展的高效藻类塘,是对传统稳定塘的改进,其充分利用菌藻共生关系,对污染物进行处理。正因其最大限度地利用了藻类产生的氧气,塘内的一级降解动力学常数值比较大,故称之为高效藻类塘。高效藻类塘的优点:较传统的稳定塘停留时间短,占地面积小;建设容易, 维护简便,基建投资少。若高效藻类塘后接的是高等水生生物塘,则其中的水生生物不但可以除藻,降低出水的SS,而且能进一步去除水中的氮磷,同时收割的高等水生植物可以作为优良的饲料和肥料。缺点:它受环境因素影响明显,温度影响生物的组成、营养物的需求、新陈代谢的特点和反应速率;pH影响生物的适应能力、离子输送和新陈代谢的速率;水体对光的吸收特性取决于4个方面:水体特性、腐殖质、藻类和非生物性的悬浮物;气温过高或较低时,藻类的生长受到抑制,从而影响处理效果。国内的陈鹏和许春华对高效藻类塘进行中试研究,表明高效藻类塘COD去除率75%,BOD去除率60%左右,氨氮去除率高达91.6%,总磷平均去除率为50%左右,该技术适合在阳光充沛、气候温暖的地区推广。

3.“ FILTER”(菲儿脱)污水处理系统

澳大利亚科学和工业研究组织( CSIRO)的专家于近几年提出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统”,称之为“菲儿脱”高效、持续性污水灌溉新技术,主要是利用污水进行农作物灌溉,通过灌溉土地处理后,再用地下暗管将其汇集和排出。澳大利亚CSIRO与中国水利水电科学院和天津市水利科学研究所合作,在天津市武清县建立试验区, 灌溉小麦。试验表明:总磷去除率97%~99%, 总氮的去除率达82%~ 86%,BOD的去除率为93%,COD的去除率为75%~86%。

4.日本农村污水处理系统

日本农村污水处理协会研究了一系列适合于农村城镇中应用的污水处理设备。设计了JARUS模式的15种不同型号的污水处理装置,主要采用物理、化学与生物措施相结合的处理过程,取得了很好效果。这15种不同型号的处理装置可分为两大类。一类采用生物膜法,污水通过塑料制成的滤层,上面附有微生物。通过生物膜后可使污水中的BOD下降到20mg/L以下,SS下降到50mg/L以下,总氮含量在20mg/L以下。另一类为采用浮游生物法,是通过漂浮在污水中的微生物氧化作用,可使BOD下降到10mg/L以下, SS下降到15mg/L~50mg/L, COD下降到50mg/L以下,总氮下降到10mg/L~15mg/L以下,总磷下降到1.0mg/L以下。该污水处理装置体积小、成本低、操作运行简单, 适用于农村。一般每1000人建立一个污水处理厂,最大处理量10000人左右的污水,处理后的污水水质稳定,大多灌溉水稻或果园,或将其排入灌排渠道,稀释后再灌溉农作物。

5.生态厕所技术

生态厕所最早见于日本,是在座便器下方建造一个长方形池,池内填充锯木屑作为载体,并辅以较小的动力搅拌,借助于好氧微生物的放热发酵,将排泄物转化为无臭味的气体(水和CO2)和较干燥的有机肥。生态厕所不需要用水,节约了大量的水资源;厕所内无臭味,不需要淘厕所;有机肥回用部分解决了化肥施用过多的问题,减少了对水体的污染。

6.活化器生态处理技术

活化器生态系统最早出现在美国、加拿大、英国、澳大利亚等国家,用于工业和生活污水的处理。其技术基础是活化技术,利用动植物和细菌同时对污水进行处理。其处理过程为:污水进入封闭在地下的无氧箱,空气由底孔吹入,在氨氮和细菌的作用下分解为硝化物;然后进入生物综合池,池中的藻类、单细胞有机体等一系列丰富的生物混合体,将对水中的营养物继续分解;最后流经湿地,通过植物根系作用及沙石的过滤,硝化物在此转变为氮气,污水得到净化。该系统基本上是一模拟自然的过程,在河滩、池塘和沼泽等湿地间实现废物循环再利用,有占地少、费用低、美观耐用等特点。

7.“生物+生态”处理及综合利用技术

东南大学李先宁等人,针对低成本处理、高氮磷去除要求, 在江苏省宜兴市大浦镇沿太湖农村生活污水处理示范区14个村,具有明显的冬冷夏热气候特征等条件下,采用生物和生态相结合的处理方式,以开发和研究“厌氧”、“跌水充氧接触氧化”、“人工湿地技术”3项污水处理核心技术为中心,结合7项辅助技术,把污水处理与农村村落微环境生态修复、生态堤岸净化、农田灌溉回用和景观用水需求等进行了有机的结合,把在示范区复杂条件下研发的针对性较强的各单项技术,根据不同实际条件进行优化组合与系统化,形成适合河网区农村生活污水和初期地表径流的“生物+生态”处理及综合利用技术的集成系统。该系统操作简便,能耗低,而且厌氧、接触氧化和人工湿地都是较为成熟的技术,出水效果也较好,适合在有一定高度差的南方农村使用。组合工艺中接触氧化池最佳停留时间为18.7h,对分散的农村生活污水有较好的处理效果。在实验水质下,COD、TP、TN的平均去除效率可达60.4%、73.5%、83.9%,出水平均浓度为37.88mg/L、0.36mg/L、5.28mg/L,均能达到或优于城镇污水处理厂污染物排放的一级A类标准。

三、展望

按照当前的发展趋势,我国城市生活污水处理能力将得到大幅度提高,与此相比,小城镇和农村地区的生活污水处理尚处于起步阶段,处理能力十分有限。鉴于农村地区生活污水处理对当前国家减排战略、新农村建设及改善农村地区水环境质量等的重要意义,预计下阶段小城镇和农村污水处理将成为下阶段我国环境治理工作的重点。尽管在推行上还存在着一些问题,但是从我国城镇污水处理领域的发展以及日本、美国等发达国家的经验来看,农村地区污水处理是未来我国污水处理发展的重要领域。

四、结语

我国广大农村与大中城市相比具备发展生态工程的独特条件,可充分发挥自身优势,充分利用现有的农田灌排渠道以及小城镇附近的废地、荒地、废塘、洼地或沼泽地、滩涂等来发展各种生态处理系统。在污水处理上应因地制宜地将处理与利用相结合,实现污水的无害化和资源化,进而实现水体的良性循环和水资源的可持续发展。农村污水生态处理系统的广阔发展,对改善农村水环境、保护农村的生态环境、建设社会主义新农村具有重要意义。

五、参考文献

[1] 孔繁翔. 环境生物学[M]. 北京:高等教育出版社,2000。

[2] 王君丽, 刘春光, 斯东林,等. 我国农村污水处理与资源化存在问题及对策[D].农村污水处理及资源化利用学术研讨会论文集. 天津: 中国农业生态环境保护协会, 2008, 10.

[3]张克强. 农村污水处理技术 [M ]. 北京: 中国农业科技术出版社, 2006 .

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多层次实践教学体系的建设与创新

理论教学和实践教学是人才培养的两个重要环节,在教学内容和功能上是互为补充和融合、相互协调和衔接的。实践教学是学生通过实验、课堂讨论、课程设计、见习、社会实践、课外演练、毕业论文、实习等一系列实践环节的教学来应用理论知识解决实际问题的过程。因此,实践教学是理论联系实际的“切入点”,是理论过渡到实际的桥梁。根据“实践教学一条线”的建设和改革思路,形成了由基本操作实验、专业基础课程实验、专业综合实验、课程见习、社会实践、课程设计、课外开放实验、毕业论文实践、实习多层次构成的实践教学体系。近年来,嘉应学院的环境工程专业在建立应用型人才培养体系方面做了积极的探索。目前,嘉应学院的环境工程专业已初步建立了多模块、多层次的实践教学体系,该体系由实验教学、专业实习、科研训练3个模块组成,包含基本训练、提高型训练、研究创新型训练3个层次。实验教学模块由基础型、综合型、设计型实验组成,重在培养学生基本实验技能、方法和手段,使学生的科学思维能力和创新意识得到初步训练;专业实习模块由认知实习、课程实习、课程设计、社会实践、生产实习等组成,强化学生的社会实践感性认识,培养学生分析和解决实际问题的能力;科研训练模块由创新实践、课外开放科技活动、参加教师科研项目或工程项目、毕业论文(设计)等组成,使学生得到科研训练,提高学生的创新意识和科研能力。

为了制订完善的专业培养方案,我们组织环境工程专业有关人员逐年修改制订完善的专业培养方案。科学安排各模块的实验教学时数,其中基本训练实验包括物理实验、无机实验、分析实验、物理化学实验;专业基础实验包括化工原理实验、仪器分析实验、CAD实验、电子电工实验、测量学实验;专业实验包括:环境工程微生物学实验、环境监测实验、水污染控制工程实验、大气污染控制工程实验、环境工程综合实验。设计,强化学生设计能力的训练。随着我国社会经济的高速发展,随之而来的环境问题越来越复杂,对环境工程师的要求越来越高,不仅需要较深的理论基础,而且需要较强的实践能力。但目前环境工程专业的实验教学主要以满足课程的基本要求为目的,以单一实验为主,很少开展现场实验和集成实验,缺少学生自主设计实验,陈旧的实验教学难于培养高素质的环境工程创新人才和高级的专业人才。嘉应学院环境工程专业的实验教学在结合实验室的建设、改进更新了部分实验内容,加大了综合性、设计性实验项目的比例。

专业实习教学环节是指专业性较强的实践活动,主要包括:认知实习、课程实习、课程设计、社会实践、生产实习等组成,它是本科教育的重要组成部分,是培养创新人才不可缺少的基本环节。认知实习、课程实习、课程设计、社会实践的主要目的和任务是:开阔视野,增长见识,培养专业学习兴趣,激发求知,创新的欲望。我们探索了一条走出去,请进来,以高新技术企业为依托,以学校实践基地为补充的实习模式。几年来,在学校的重视和支持下,建设了废水处理工程实验分室、大气污染控制工程实验分室、环境微生物实验分室、环境工程综合实验分室、环境监测实验分室等,拥有高效液相色谱、气相色谱、紫外、红外、原子吸收等先进的大型仪器设备。建立了环境废水处理实践基地,已建成包括H/O、A/O、A2/O、SBR、BAF、离子交换、生物滤塔、臭氧-生物活性炭深度处理、光化学氧化、自由沉淀、过滤、混凝、UASB厌氧生物处理、气浮等十多套反映现代城市水处理技术的工艺装置,为学生的认知实习、课程设计提供强有力的保障。生产实习是学生接触社会,增长才干的重要窗口,我们采取以分散为主,集中为辅,严格实习过程质量监控体系的教学模式,以3~5人为一组,深入实习单位基层岗位,自主完成实习任务,指导教师则通过完善实习过程监控体系,保证实习质量。选择实习条件较好,能满足环境工程本科学生实习教学要求的环保行政主管部门、环境监测站、设计施工单位、污水处理厂等作为实习教学基地,在校外建立了10多个实习基地。

利用现有的化学实验中心和环境专业实验室,重视实验室开放,学院设立大学生创新基金。加强对学生创新能力的培养,积极发动和组织学生申报校级学生学术基金项目、实验室开放项目及院级大学生创新基金。学生学术基金项目、实验室开放项目、大学生创新基金一经立项,便为参与项目的学生专门开放实验室。对部分参加“挑战杯”的学生可以自己拟定实验方案,经辅导老师审批,实验室提供实验条件,由学生独立完成。要想使学生得到各种能力的综合培养和实际训练,必须结合教学开展科研,将教学与科研实践相结合,以科研促进教学、培养应用型人才。将科研引入教学过程,使教学与科研紧密结合,就如何查阅文献资料、如何确定科研方法、如何进行科研设计、如何撰写科研论文等进行指导,让学生初步了解科研的整个过程和方法,为以后毕业论文(设计)的完成、和毕业后胜任工作打下坚实的基础,达到提高教学质量、推进素质教育、培养应用型人才的目的。针对工程专业的特点,突出实践性,注重工程师基本素质训练,吸收学生参与教师的科研,加强工程师基本训练。几年来,环境课题组共承担了来源于生产实践的省、厅(市)、校级立项的科研项目16项,科研总经费261.6万元,由于科研项目来自生产实际又能与所学的理论相结合,而所获得的成果又应用到实际中去,具有较强的针对性,所以引起学生的兴趣,这就调动了学生的积极性和创造性,所有科研项目均吸收学生参与,使学生在校期间就受到严格的科学研究实践的锻炼,培养学生的基本实验操作技能和独立进行科研实验的能力,培养学生严谨的科学素养、实事求是的工作作风和科学研究的方法,增强动手能力,提高综合素质。

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关键词:微生物 镉 筛选 鉴定

中图分类号:X825 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)07(b)-0137-02

随着工农业的发展,采矿、冶炼、电镀等行业向环境中排放了大量的重金属离子,引起环境和生态恶化,其中镉是污染程度最严重的重金属之一。据统计,在过去半个世纪里,全球排放到环境中的镉达到22000[1]。中国受到镉污染的耕地分布在11个省市的25个地区,约为1.3万hm2。每年约有1200万t粮食因污染而损失,其中镉米就达到5万t以上,蔬菜镉超标率为11.6%[2]。重金属污染严重危害着我国粮食生产和食品安全。

重金属污染治理的方法中,传统的物理化学方法具有成本高、易产生二次污染等特点,生物法不仅可以降低处理的成本,还具有较好的经济、环境效益,以成为目前的研究热点。自然界中耐重金属微生物大量存在,往往可从受重金属污染的环境中筛选出优势菌种。

1 材料与设计

1.1 样品

样品1:采自内江市某电镀厂边缘的土壤。

样品2:采自某生活污水处理厂的活性污泥。

1.2 主要仪器

主要仪器:BT224S型电子分析天平;LRH-150F型生化培养箱;YXQ-LS-50 SLL立式压力蒸汽灭菌器;SW-CJ型超净工作台;摇床。

1.3 培养基

牛肉膏蛋白胨固体培养基:牛肉膏0.5 g、蛋白胨1.0 g、0.5 g NaCl、琼脂15 g、去离子水定容至100 ml,调节pH为7.2~7.4。

豆芽汁葡萄糖培养基:黄豆芽10 g、葡萄糖5 g、琼脂1.5~2.0 g,去离子水定容至100 ml,自然pH。

1.4 方法

(1)选择最适培养浓度。

称取5 g土壤鲜样加到15 ml灭菌水中,置于摇床振荡10 min。吸取悬浮液0.1 ml、无菌水0.9 ml加入无菌试管中,此时菌悬液浓度为10-1。以浓度为10-1菌悬液为基准液,采用逐步稀释法,配制浓度分别为10-2、10-3、10-4、10-5、10-6的菌悬液;吸取不同浓度的菌悬液各0.1 ml于相应的培养基中,涂布均匀,置于培养箱中28 ℃培养48 h后,观察培养基中微生物的生长状况,选取生长单菌落数量合适的相应浓度作为最适培养浓度。

按上述方法制备污泥悬浮液,并选取最适培养浓度[3]。

(2)菌株的分离。

取最适培养浓度悬浮液涂布于Cd(Ⅱ)浓度为43.8 mg/L的牛肉蛋白胨培养基上,至于恒温培养箱中培养,48 h后观察平板上的菌落,挑取单个菌落进行划线培养,重复三次以上,直到在显微镜下观察为纯菌[4]。

(3)菌株的驯化。

将纯化后长势最好的单菌落转接到Cd(Ⅱ)浓度为43.8 mg/L、87.6 mg/L、219 mg/L的牛肉蛋白胨培养基上,培养3 d后,选取在219 mg/L中长势最好的单菌落继续转接到Cd(Ⅱ)浓度为328.5 mg/L、438 mg/L、547.5 mg/L的牛肉蛋白胨培养基上,培养3 d。

(4)抗性菌株的鉴定。

①个体形态特征:采用革兰氏染色法染色,镜检观察其个体形态特征。

②群体形态特征:将菌株接种于牛肉蛋白胨固体培养基,28 ℃培养2 d,观察单菌落特征。

2 结果与分析

2.1 菌株的分离

土壤及污泥悬浮液经浓度梯度为10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6平板培养分析后,均选取浓度为10-5的悬浮液为最适培养浓度。在该浓度下培养微生物并纯化培养,从土壤中分离出抗性菌3株,编号A1、A2、A3,从活性污泥中分离出抗性菌两株,编号B1、B2。

2.2 菌株的驯化

当培养基中Cd(Ⅱ)浓度为43.8 mg/L、87.6 mg/L时,菌株A1、A2、A3均生长良好,Cd(Ⅱ)浓度继续增大,A2、A3相继被淘汰,A1表现出明显优势,仍然生长良好。Cd(Ⅱ)浓度为547.5 mg/L时,A1生长受到抑制,Cd(Ⅱ)浓度继续增大,A无法正常生长。B1、B2的驯化过程中,Cd(Ⅱ)浓度增加至219 mg/L时,B2无法正常生长,加大Cd(Ⅱ)浓度,得B1最高耐Cd(Ⅱ)浓度为438 mg/L。

2.3 菌株的鉴定

A1、B1经试验鉴定如表1所示。

由表1鉴定操作初步推断A1为革兰氏阴性短杆菌,B2为黄杆菌。

3 结论

采用微生物分离纯化技术,从受重金属污染土壤及活性污泥中各分离出对Cd(Ⅱ)具有高抗性的菌株A1、B1,A1最高耐Cd(Ⅱ)浓度在547.5 mg/L左右、B1最高耐Cd(Ⅱ)浓度在438 mg/L左右,A1菌株的耐性要高于B1菌株。经初步鉴定,A1为革兰氏阴性短杆菌,B1为黄杆菌。

通过对菌株A1、B1的形态学的观察,为菌株A1、B1的分类鉴定奠定了基础。

参考文献

[1] 孙铁珩,李培军,周启星.土壤污染形成机理与修复技术[M].北京:科学出版社,2005.

[2] 胡振琪.重金属污染土壤的粘土矿物与菌根稳定化修复技术[M].北京:地质出版社,2006.

[3] 刘彧.污泥中耐镉微生物的筛选与鉴定[D].西南大学硕士学位论文,2007

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关键词:生物学;科研实验室;有毒有害物质;生物安全

中图分类号:G647 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)44-0009-03

一、引言

生物学科研实验室是指与生物学研究相关的并专属用于研究生做科学研究的实验室,涉及医学、动物学、植物学、微生物学等多门学科[1-5]。它不仅是培养学生观察能力、科研能力与创新能力的实践教育场所[6],更是创新人才的培养基地和科学技术的发源地[7]。中国科学院院士冯端曾经指出,“实验室是培养创新人才的摇篮,是现代大学的心脏[8]”。科研实验室运行状况的优劣直接关系到这一专业的科研水平和学校的综合实力。

由于生物学科研实验室存在多种生物活性材料有毒有害物质,并且在研究过程中还常会产生大量生物垃圾的特点,所以对其进行安全控制和科学管理具有至关重要的意义。

二、生物学科研实验室的特点

生物学科研实验室具有与其他实验室共同的特性:精密仪器集中、技术含量高、操作管理人员水平参差不齐[9];同时由于生物学研究的高度专业性,又具有自己的特征:(1)有毒有害物质集中(包括易燃易爆试剂、易制毒试剂、剧毒药品、致癌化合物);(2)生物活性材料复杂(包括致病细菌、致病病毒、实验细胞菌株、转基因材料、实验动物)。由此可见对生物科研实验室进行科学管理的必要性和重要性。

三、生物学科研实验室管理策略

目前,按照实验室人数分,国内的生物学科研实验室可以分成以下三种模式,详见图1。

以下三种规模的生物学科研实验室,少则一间多则几十间,但是不管哪种模式的科研实验室,如不进行科学的管理,都有可能成为交叉污染之源。这不仅会影响小区域的环境,甚至会波及到该区域以外的较大区域甚至是周边的土壤、水源等,产生严重的后果。目前已发表的文章多是针对学校或学院公共实验室或本科教学实验室的管理,而针对于研究生科研实验室管理的文章却论述很少。本人近十年来先后在国家重点实验室和农业部生物工程实训中心教学示范平台从事生物科研实验室管理及大型仪器共享平台管理的一线工作,现结合单位实际和个人工作体会,就生物科研实验室的安全管理谈一点建议与大家共勉。

1.实验室功能区域的划分。由于生物科研实验室有其特殊的性质,所以实验室的建设必须经过专业人员进行特殊的设计(包括气体过滤、污水处理)才可以投入使用。对于硬件条件措施,在不同的高校和科研院所往往不尽相同,本文不进行深入讨论,这里我们要重点讨论的是实验室内部的区域划分。生物学科研实验室一般由生物培养区、试剂存放区、实验操作区和污染区等组成。实验室功能区域的划分能够强化空间的利用率,同时避免或减少交叉污染,方便开展实验。生物培养区是实验核心区,通常包含实验动物、植物和微生物的培养,一般必须以满足生物的正常生长为最基本条件;试剂存放区中的试剂必须分类存放在试剂柜中,适宜安放在室内空气流通性较好的地方,对于剧毒和特殊管制的试剂必须专人专管并存放在特定区域;实验操作区主要是研究人员开展研究工作的区域,往往是多种生物体和仪器、试剂汇聚的集合,必须保障操作台的条件能够安全顺利的开展实验;而污染区在生物实验室中一般为电泳和病原菌处理区,一般在此区域要对危险性做出明确提示,并严格按照生物安全的要求处理废弃物的存放,避免对相关人员的人身和环境产生二次危害。

2.落实实验室成员主体责任。实验室是每个研究生开展科研活动并完成学业的重要场所,也是所有研究人员组成的一个紧密集体。实验室的正常运转离不开实验室中每个学生的积极参与,因此让实验室中的每个成员具有明确的权利和义务是保障实验室健康运行的基础。首先,实验室的每个学生都应该拥有对实验室的参与权、建议权,同时还必须完成实验室负责人和管理人员对其安排的合理任务。其次,对于实验室功能区域和工作台的管理必须落实到特定人员,不可进行模糊化的笼统管理。同时,还要通过定期检查、监督确保制度落实。为了保证实验室管理的责任能够具体落实在每位学生身上,制度制定时必须考虑到现实可行性,任务分配时要注重公平合理。制定管理措施时要明确,制度是为了让实验室更流畅高效的运行,让每个在实验室中的学生能够安全、顺心的完成实验,同时还能够体会到合作互助所带来的乐趣。切不可为了管理而管理,最终让制度流于形式,实验室趋于混乱。

3.实验试剂材料订购。现在很多生物学实验室在研究中都涉及到了分子生物学等最新的研究技术,通常所购买的相关试剂和材料价格非常昂贵,所以制定合理的试剂材料订购制度对于科研经费的高效利用非常重要。实验室应该建立一个统一的订购平台,可以使用软件系统或者自己建立数据库,固定周期集中采购,同时要对试剂的品牌、价格、公司、原产厂家以及实验室可用量做到心中有数。通过智能化的动态管理节约开支、减少浪费。

4.实验室垃圾的安全处理。生物实验室由于其研究对象是活体生物,而且常常会接触到许多对人体有害的病原菌,因此对于生物垃圾的处理是实验室安全中一个非常重要的环节。生物垃圾一般分为普通垃圾和有毒有害垃圾。对于普通垃圾,包装分类后按照日常垃圾处理要求即可处理;而对于有毒有害垃圾,必须依据其危害和毒性严格按照相关要求进行专门处理或交相关专业公司进行处理。常见有毒有害垃圾的处理方式具体包含:(1)对于病原菌及其他有活性的质粒、菌类及肿瘤细胞培养废弃物如液体培养基/斜面培养基及提取物,必须进过高压灭活后才可以排放。(2)含有有毒物质的电泳凝胶及被污染的手套应该存放在专用收纳的容器里,交给学校相关部门统一处理。(3)对于有毒的试剂及药品容器及其废液,应将其倒废液桶收集,然后交给学院相关部门,对于有毒有害的空试剂瓶,应对试剂瓶清洗干净后并将标签除去,才可作为普通垃圾处理。(4)对于实验动物尸体不能随便丢弃,必须进行无害化处理后统一交给学校专门机构进行处置。

5.实验室技术培训和数据保存。生物学实验室作为一个专业技术集成化比较高的研究机构,特定的实验室中总有不少多年来形成的专门技术。为了使进入到实验室中的新成员能够快速了解、掌握相关仪器和技术的使用方法,必须对其进行专门的技术培训。培训内容除涵盖相关仪器、技术的操作方法以外,还应该使新成员了解实验室中相关的规章制度,方便大家遵照执行,同时有利于新成员更快融入研究团队,提升整个实验室的运行效率。具体培训工作可以由实验室中专业技术人员或者高年级的研究生担任,这样做不仅可以增强培训工作的针对性,也有利于新成员对整个实验室的了解。培训结束后,应当进修针对性的考核并颁发相关实验室准入资格证,督促新成员对培训工作的重视,从而有利于整个实验室科研工作的顺利开展。

随着实验室的不断运行,积累的科研材料、数据和成果也越来越多,对于这些资料的积累、保存是科研工作不断顺利向前推进的重要保障,是整个实验室别需要重视和关注的一环。我国的很多生物学科研实验室,由于早期的研究基础较弱,研究方向不固定,很多时候研究资料往往随着学术论文的发表和研究生的毕业就丢失了,形成了很大的浪费。因此对实验室中积累的科研资料要建立一个有效妥善的保存方式,使所有资料数据都做到有据可查,保管妥当。特别是对实验记录,应该建立规范完善的管理系统,每个实验室尽量统一实验记录本,研究生在特定时间段对实验记录要复印并上交导师,毕业后要对实验记录本原件全部上交,由实验室专门保存。随着技术的发展,现在也有一些实验室采用了电子实验记录系统,对这些新的电子记录数据应当做到定期数据备份,建立多个拷贝,避免由于硬件原因丢失数据。

6.建立实验室文化。科研实验室成员一般由在某一时期内具有特定研究方向的研究人员和研究生组成,作为一群高级人才组成的研究团队,实验室文化是不可或缺的一个组成部分。实验室文化顾名思义就是沿着实验室建设发展的脉络而形成的一种特殊文化[10]。实验室文化建设是属一种综合性的激励,它更强调人的精神力量作为行动、行为的动力源泉[11]。良好的实验室文化对实验室成员以及实验室的整体行为具有导向作用[12]。科研实验室的日常活动一般有小组学生学术报告、专家学术讲座和实验室游玩聚会活动。小组学生学术报告一般由学生汇报文献阅读和研究最新进展,这应该是实验室一项常规活动,实验室成员不仅可以通过汇报的方式增进学术交流,而且对于锻炼学生的学术演讲能力也是一个很好的平台。专家学术讲座可以让大家对最新的学术动态有一个了解,同时也加强了不同实验室之间的学术交流,对于锻炼学生的思考和提问能力也是一个很好的帮助。在紧张的实验之余,组织一些游玩活动对于放松大家的身心,增强实验室的凝聚力也很有必要。

实验室作为一个大集体,不同的成员对于管理制度的执行肯定会存在差异,甚至会有因为违反相关制度而造成严重后果的事情发生;同时不同学生的研究能力和学术水平也良莠不齐,因而制订合理可行的奖惩制度对于保障实验室的正常运行具有重要的作用。奖励和惩罚制度必须建立在一定的现实基础之上,制度制定中要广泛征求各实验室成员的意见,确保参与权,注重可行性,一旦形成最终制度,必须严格执行。

四、结语

随着我国经济的持续发展,国家对科技投入力度不断加大,高校科研实验室也相应逐年增多[13]。生命科学作为21世纪重要的科学发展领域,生物学科研实验室在推动其发展中起着不可或缺的作用。建立科学合理的实验室管理制度,重视制度的可操作性和执行力,是推动生物学研究不断向前发展的重要保障。在实验室管理中,要注意生物学科研实验室的特点,以维护生物安全为底线,做到以人为本,努力将科学化的管理贯穿于科学研究之中。同时,要注重培育实验室文化,充分发挥每个研究人员的特长和学术研究潜能,为促进我国生命科学研究的持续健康发展,培养综合能力强的高水平生物学创新型人才贡献力量。

参考文献:

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[2]周黎,谷大丰,李五一.高校生物学实验室安全管理探索[J].实验室研究与探索,2010,29(9):175-178.

[3]潘勋,张淑平,赵庆双.高校生物学实验室废弃物安全管理的几点建议[J].实验技术与管理,2004,21(4):115-118.

[4]杨怡姝,沈思嗣,王小利,等.大学生物学实验室的生物安全问题探讨[J].实验技术与管理,2011,28(5):188-190.

[5]朱道立.基础生物学实验室建设的几点思考[J].实验室研究与探索,2003,22(6):125-126.

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[7]冯端.实验室是培养创新人才的摇篮――从卡文迪什实验室看实验室的作用[J].实验室研究与探索,2008,27(10):1-5.

[8]朱杰,张艺馨,蒋尔鹏,等.基础医学科研实验室管理模式改革初探[J].高校医学教学研究(电子版),2015,5(1):24-26.

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[11]茹少峰,宫胜,李文斌.建立实验教学团队合作机制培养创新型人才[J].实验技术与管理,2010,27(6):5-6.