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可降解塑料原理范文1
关键词：可降解；生物膜载体；水处理
中图分类号;F407.61 文献标识码：A
引言
目前，我国水处理技术的不断进步，以及国家对环保事业的日益重视，大大促进了各种新型的水处理填料的研究、开发与应用，可降解生物膜载体是其中最具潜力者之一。今后，生物膜载体的发展方向将不仅仅是提高效率、优化性能，而且也在满足环境要求、防止二次污染、高效利用能源等方面。在特定的条件下，可降解生物膜载体通过一定的时间后能被附着在其表面的细菌、霉菌、原生动物、后生动物等各类水处理微生物降解，其自身分子量逐渐变小，最终代谢成CO2和H2O，而不会产生生物膜载体残渣，从而解决了水处理填料残渣对环境的二次污染问题。因此，国内外对可降解生物膜载体在水处理中的应用的研究逐步深入。
目前，实验室研究和工程应用中的可降解生物膜载体的种类较多，各自特性有较大差异。本文着重探讨了可降解生物膜载体的基本特性，介绍了其类别和研究现状，并对可降解生物膜载体今后的研究方向进行阐释。
1 可降解生物膜载体的基本特性
首先，可降解生物膜载体应具备传统生物膜载体的基本特性：（1）比表面积大、孔隙率高并且不易堵塞。生物膜载体通常含有充足的内外表面积，可为微生物提供栖息和繁殖所需的载体表面和生存空间，维持生物膜反应器内较大生物量和生物多样性。生物膜载体上附着的生物量是随着比表面积和孔隙率的增大而增多的，而生物量的增多又可以提高反应器可承受的最大有机负荷量。（2）易流化。孙广路[1]等研究了生物膜载体在移动床生物膜反应器（MBBR）运行中的堆积现象，获得了MBBR的填料分布方程，证明了生物膜载体易流化的重要性。（3）无毒害作用。生物膜载体必须保证运行过程中不会分解出抑制微生物正常生长的有害物质。（4）价格低廉且易于取材。（5）机械强度大。生物膜载体的机械强度应能保证其在使用周期中的寿命和稳定性。
除此之外，针对传统生物膜载体使用后含有大量有毒有害物质，通常的焚烧、填埋等垃圾处理方法难于去除，使载体残渣及有害物质长期存在于自然界中，造成环境的二次污染现象，可降解生物膜填料可在一定使用期后自发地或在附着微生物产生的活性降解酶作用下降解为简单小分子物质，这些小分子物质可作为微生物的营养物质被分解吸收，从而不会导致二次污染。
2 可降解生物膜载体的分类
目前，可降解生物膜载体的研究对象主要有三类：（1）天然高分子生物膜载体；（2）聚酯类可生物降解聚合物（BDP）生物膜载体；（3）改性可降解塑料生物膜载体。
2.1 天然高分子生物膜载体
天然高分子生物膜载体的生产原料十分容易获得且价格较低廉，同时，由于其来自于自然环境，具有对微生物无毒害作用，传质性能好，可完全被生物降解等优点，但天然高分子生物膜载体也普遍存在着强度较低，寿命短的问题。近年来，研究较多的天然高分子生物膜载体有纤维素、壳聚糖、海藻酸钠等。
纤维素是植物细胞的主要成分，是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是适合生物膜附着的理想载体。赵薇等[2]对比研究了未改性、交联、交联且阳离子化纤维素生物膜载体的性能，各种环境因子对纤维素的降解，以及对生物膜生长的影响情况。研究结果证明对纤维素生物膜载体进行交联或者阳离子化，均可以降低载体降解的速度。同时，阳离子化还会促进附着的生物膜的形成和生长。李斌等[3]利用农业废弃物（玉米芯、棉花、稻壳以及稻草）为反硝化碳源滤料，对比研究了这4种天然高分子生物膜载体的静态释碳量和质量、长时间的生物脱氮效果和微生物的附着特性。结果表明：相比较下，玉米芯载体在运行初期可以溶出较多的有机物质，从而促进微生物的附着和生物膜的繁殖生长。同时，这4种天然高分子生物膜载体中玉米芯表现出的长时间的生物脱氮效果最好。
壳聚糖是一类天然的碱性多糖，其前身甲壳素在自然界中具有丰富的储量，仅次于纤维素。壳聚糖具有可生物降解性、较好的生物亲和性、易改性和易固定化等诸多有利于作为生物膜载体的特性。20世纪90年代以来，以壳聚糖为生物膜载体的微生物固定化技术得到广泛研究。肖湘竹等[4]利用壳聚糖制备固定化厌氧污泥微球，研究了上流式厌氧污泥床反应器对TNT废水的处理，TN的去除率为75.76%～94.76%，达到了良好的处理效果。
Ettayebi等[5]在研究处理含酚废水时采用了海藻酸钙珠体作为假丝酵母菌的载体，24小时COD、一元酚和多元酚去除率分别为9.7%、69.2%和55.3%，处理效果良好。同时，微生物载体可促使假丝酵母菌的最大活性期达到5个月。
2.2 聚酯类可生物降解聚合物生物膜载体
合成型聚酯类生物膜载体是最常见的可生物降解有机合成聚合物生物膜载体。该类生物膜载体主要采用植物为原料，通过发酵生产制取。其中，聚羟基脂肪酸酯（PHA）可降解生物膜载体在近20多年来得到迅速发展。
苏彤等[6]以PHA为碳源和生物膜载体，研究其去除地下水中硝酸盐的影响因素。结果表明：在一定条件下，PHA为生物膜载体能有效地去除地下水中的硝酸盐，且可以提高生物膜对pH的适应能力。董明来等[7]在构建反硝化生物膜反应器用以研究反硝化效果及生物膜上微生物的组成时，采用了一种新型的可生物降解的聚合物――聚丁二酸丁二醇酯（PBS）作为反硝化碳源和微生物附着生长的载体。研究结果表明：利用该生物膜载体构建的反应器脱氮效果显著，并且可以表现出良好的抗冲击负荷能力；并进一步研究了以PBS为碳源和生物膜载体的序批式生物膜反应器对含盐水体的异养反硝化过程。结果表明：PBS具有良好的可生物降解性和显著的去除硝态氮的能力，可以作为处理低C/N含盐废水较理想的反硝化碳源。
2.3 改性可降解塑料生物膜载体
过去的研究认为：聚烯烃类如聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）由于具有疏水性、高摩尔质量、并且缺乏能被微生物利用的官能团，因而生物降解十分困难。然而，随着研究的深入，许多研究者发现原本不可降解的聚烯烃塑料经过特定的改性处理后可以具有一定的生物降解性能，获得可生物降解塑料生物膜载体。其原理是采用一定方法在聚烯烃分子上引入易降解的基团、易断裂的化学键、易转移的基团或原子，或分子上连接或整体成分上掺合一些微生物可吞噬的成分如淀粉、壳聚糖等。
3 展望
目前，对可降解生物膜载体在水处理中的应用的研究正在逐步深入的过程中，其应用前景十分广泛，但距投入工程实践的应用中尚需一定时间，仍有许多问题亟待解决：（1）对于上述三类可降解生物膜载体的降解机理尚未被完全解释清楚；（2）如何解决载体材料的成本与生物可降解性之间的矛盾；（3）如何实现可降解生物膜载体降解速度的精确控制；（4）目前可降解生物膜载体在水处理中的应用仍局限于反硝化等某些特定的处理过程，如何拓展其在水处理其他领域应用等。
参考文献
[1] 孙广路, 李山, 孙承林. 推流式移动床生物膜反应器填料分布研究[J]. 环境工程, 2009, 27: 202-204.
[2] 赵薇, 康勇, 赵春景. 水处理用纤维素载体的降解及生物膜附着性能[J]. 环境科学学报, 2009, 29(2): 259-266.
[3] 李斌, 郝瑞霞. 固体纤维素类废物作为反硝化碳源滤料的比选[J]. 环境科学, 2013, 34(4): 1428-1434.
[4] 肖湘竹, 赵国伟, 陈梦雪. 壳聚糖固定化厌氧污泥微球的制备研究[J]. 中国西部科技, 2007, 04:1-2.
[5] Khalil Ettayebi, Faouzi Errachidi, Latifa Jamai, et al. Biodegradation of polyphenols with immobilized Candida tropicalis undermetabolic induction[J]. FEMSMicrobi-oligy Letters, 2003, 223(2): 215-219.
可降解塑料原理范文2
一、我国生态环境现状 二、现代生物技术与环境保护
现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。首先,生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。其次,利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底的手段。再次,生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理以及有毒有害物质的无害化处理等各个方面。
三、现代生物技术在环境保护中的应用
(一)污水的生物净化
污水中的有毒物质其成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。
(二)污染土壤的生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌;另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。
可降解塑料原理范文3
关键词：活性污泥 合成 PHB 实验
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（b）-0120-01
聚-β羟丁酸酯（PHB）是一种存在于许多细菌细胞质内属于类脂性质的碳源类贮藏物，不溶于水，而溶于氯仿，可用尼罗蓝或苏丹黑染色，具有贮藏能量，碳源和降低细胞内渗透压等作用，并且PHB是相容性较好的生物材料，可制成易降解的且无毒的医用塑料器皿和外科用的手术针和缝线，具有极高的实用价值。活性污泥中含有大量的微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质，这些微生物群体主要包括细菌，原生动物和藻类等，其中，细菌和原生动物是主要的二大类，且细菌一直作为活性污泥的功能中心而存在，活性污泥利用活性污泥合成PHB的实验研究的实质正是研究如何利用细菌来合成PHB。
研究表明，许多细菌，当利用不平衡营养供应物生长时，会积累大量聚羟基烷酸聚合物粒子。细菌生长利用培养基中所提供的营养物而形成同聚酯、共聚酯或其二者。另有大量的生物学实验研究表明，合成PHB的生化途径从乙酰辅酶A代谢中心途径开始分支，先后经过三步反应将乙酰辅酶A转变成PHB。这些反应分别由3-酮硫解酶、NADPH依赖的乙酰乙酰辅酶A还原酶和PHB聚合酶催化。当生长培养基中的碳源耗尽时，聚合物被胞内PHB解聚酶降解，形成D-（-）羟基丁酸，并能确信此解聚酶是一种外切型水解酶。然后D-（-）羟基丁酸经NAD专一脱氢酶氧化成乙酰乙酸，乙酰乙酸经乙酰乙酸辅酶A合成酶转化为乙酰乙酰辅酶A。因此，乙酰乙酰辅酶A是生物合成和生物降解PHB的共同中间体。值得注意的是，在从丁酸合成PHB反应过程中，脂肪酸β氧化途径的（S）-3-羟基酰基辅酶A中间体反转形成聚-3羟基丁酸（R）-3-羟基乙酰辅酶A前体。基于上述PHB的合成原理，本文笔者在实验研究过程中采用乙酸钠为碳源，来进行利活性污泥合成PHB的实验。PHB合成实验主要包括三个部分：（1）合成PHB的微生物菌种：通过对活性污泥进行好氧菌驯化来提供菌种，通过好氧动态供料法在序批式反应器（sequencing batch reactor，SBR）中对已经过良好培养的活性污泥进行为期三个月的活性污泥驯化，以富集PHB积累菌；（2）合成PHB的碳源：本实验碳源由乙酸钠提供；（3）PHB的发酵培养条件：如溶解氧浓度、PH、温度、F/M（碳源浓度）、氮浓度等。
实验开始前，分别测定活性污泥和乙酸钠的初始质量浓度，通过在实验过程中典型周期内对活性污泥合成PHB的观察，来研究活性污泥吸收乙酸钠、累积PHB以及活性污泥的生长情况，并找出驯化后活性污泥非平衡生长和PHB积累的关系。实验研究的结果表明，若瞬时投加高浓度碳源，PHB的最终合成含量较低：即在大量碳源存在（925.7 mgC/L）的情况下，活性污泥合成大分子聚合物PHB的生长形式，表现为非平衡生长，其生长主要是由于活性污泥细菌细胞内储藏PHB引起的。为了进一步地提高活性污泥中PHB的合成含量，在实验过程中，笔者通过对包括溶解氧浓度、PH、温度、F/M（碳源浓度）、氮浓度等在内的多种生长环境因素进行不同程度的调节，来观察各因素对活性污泥合成PHB的影响，以帮助确定利用活性污泥合成PHB的最佳生长条件。研究发现各因素对活性污泥合成PHB的过程均有影响，但成都各不相同，具体而言表现为：（1）随着碳源浓度升高，利用活性污泥合成PHB的量也随之逐渐增加；其中当碳源浓度为700 mgC/L时，活性污泥中PHB的合成量于9 h达到最高值970 mg/L，而当碳源浓度高于700 mgC/L时，活性污泥中PHB的合成反应超过9 h后，PHB的浓度便不再升高；（2）小范围内调节活性污泥的PH值时，发现对PHB的合成影响不大，这也说明了PHB合成过程中的代谢产物具有一定的PH酸碱度缓冲协调性；（3）当以缺氮为活性污泥中PHB合成过程的限制因子时，测量活性污泥生物量，发现活性污泥生物量的增加主要是由于PHB的新合成引起，且其他残余生物量不增加，并且在缺氮条件下，活性污泥合成PHB的量最高可占质量分数的60%以上；（4）在实验中通过设置不同的温度梯度发现，相同条件下温度为20 ℃时，PHB的合成量可达到最大，故初步确定本实验条件下活性污泥合成PHB的适宜温度为20 ℃；（5）在实验过程中，提高溶解氧浓度则明显加速了底物的吸收和PHB的储存，但是实验过程中欲继续加大溶解氧浓度时发现，过高的通气量很不利于PHB的积累，相反，若适当限制空气流量则更有利于PHB的合成，且实验表明，当将空气流量控制为78 L/h时，乙酸钠的PHB转化率可达到最大。
上述PHB合成实验最终得出好氧动态供料法驯化后的活性污泥具有较强的PHB合成能力，且活性污泥生长缓慢：其乙酸钠消耗91.4%，其中53.4%的乙酸钠被转化为PHB，仅
3.1%乙酸钠用于合成污泥活性生物量，供污泥生长。可见，经好氧菌驯化后的活性污泥在一定条件下有着很好的PHB合成能力，这不失为资源化利用活性污泥的一种有效途径。
总之，PHB作为一种生物可降解塑料，在实际生活中有着重要的应用价值，这也使得进行活性污泥合成PHB的实验研究具有重要的现实意义，同时这一研究也为以后进一步探究资源化利用活性污泥的有效途径打下了良好基础。
参考文献
[1]司红岩，向天成.聚羟基脂肪酸酯的生物合成研究进展[J].安徽农业科学，2011（10）.
[2]陈泉.重组大肠杆菌生产短链聚羟基脂肪酸酯PHB及PHBV的途径构建与代谢改造[D].山东大学，2011.
[3]谢爽，利用污水污泥和高浓度二氧化碳培养海洋微藻技术研究[D].中国海洋大学，2010.
可降解塑料原理范文4
关键词：人本主义 天人合人 万物和谐
检 索：.cn
“设计以人为本”的理念诱使我们制造更多的物品来满足自己“与时俱进”的需要，推动过度消费、加快产品更新换代，既浪费宝贵自然资源又加重环境净化能力和承载力，最终导致了各种环境问题层出不穷，人类初尝了自酿的苦果。因此必须回过头来重新审视“以人为本”设计造物活动的真正价值所在？我们应站在人类历史高度去思考设计的最终目的，并且找到一种能够支撑人类持续繁衍生息的理论武器来支持设计活动。
一、设计“以人为本”的反思
“以人为本”源于西方源远流长的人本主义思想，人文主义强调重视人的价值，认为人生来平等，将人看做万物的尺度，以人性、自由和人的利益作为价值评判的重要准则[1]。设计中“以人为本”的思想是指在设计活动中将人的利益与使用需求作为处理一切问题的出发点，以人为中心，设计的产品必须符合人特有的生理与心理因素，并且将是否以“以人为本”作为评价设计活动的准绳。
（一）设计“以人为本”的积极作用
人类制作器物以满足自己的生存与发展，设计在衔接物与人、物与物、人与人的过程中发挥着不可替代的作用。如何实现器物更好的服务于人类、从更高层次满足使用者的心理与生理需求，这是设计需要积极考虑的。设计中“以人为本”的理念符合这种需求，在造物活动中依据人的各种尺度进行设计，使器物的使用功能切合人的实际使用，从最简单的喝水到航空潜海都一直在寻求最佳的解决方案。
21世纪是科学与技术的世纪，人类在技术方面取得的进步使得各种器物的功能与表现形式有了彻底地改变，同一物品能够赋予更强大的功能。如何解决高科技产品服务于人，而不是人从属于技术将是设计面临的新问题。
（二）设计“以人为本”的负面作用
设计“以人为本”的价值理念趋向于物欲横流的市场经济，将设计看作是资本牟利的工具。它将人的需求放在了一切设计活动的中心，我们要想尽一切办法满足人的各种需求，以刺激扩大消费，创造经济效益。如轻便的塑料袋在被开发出来的时候被认为是上世纪伟大的发明，它以其独特的性能很好的满足人类购物提携的功能，极大地方便人们的日常生活。但是塑料袋的原料是石油，这种资源也是有限的；是一次性消费品，回收利用废弃塑料时，分类十分困难；塑料容易燃烧，燃烧时产生有毒气体[2]；人们丢弃的塑料袋没有统一处理，形成“白色污染”，严重影响市容市貌；塑料袋易燃并且会产生有毒气体，如果掩埋于地下，降解则要经过几百年，而且会严重损害土壤结构，使土壤板结等等一系列的危害。再如20世纪60年代美国汽车“有计划地商品废止制”单纯是为了满足人们追求时髦的心态，浪费宝贵资源加快汽车的更新换代，赢得商业噱头[3]。这样的案例比比皆是，人类的这种行为是片面的、孤立的甚至于自私的，同时造成的危害也将是无法挽回的。回过头去看我们过去所创造的文明时，发现在古老东方有着一种质朴、永恒的哲学――“天人合一”理念，如果在设计活动中引入这一理念，则能够对于当前设计中所出现的问题做出科学、合理的理论指导，并形成一种可持续、和谐的设计观念。
二、和谐的“天人合一”理念
中国古代先贤把“究天人之际”作为重要的哲学思考问题，逐渐形成了以“天人合一”为核心的人与自然和谐的天人观。
（一）“天人合一”理念的来历
在中国的哲学体系中，历来提倡人与自然之间的和谐辩证关系，即“天人合一”，这是中国哲学所追求的终极理念[4]。中国古人将天、地、人看作是宇宙最重要的三个要素，天、地、人相统一是对宇宙整体的最简单概括。中国最古老的经典《周易・系辞下》：“有天道焉、有人道焉、有地道焉，兼三才而两之。”董仲舒的《春秋繁露・立元神》：“何谓本？曰：天、地、人，万物之本也。天生之，地养之，人成之，天生之以孝悌，地养之以衣食，人成之以礼乐。三者相为手足，合成一体，不可一无也。”再者中医名著《黄帝内经》提出以一种系统、横向与纵向相结合的思想去看病，主张人体与宇宙是统一的，人体是宇宙系统中的一个小宇宙。总体来说，“天人合一”作为描述人类与自然关系的高度概括，将人与宇宙自然的关系看成是彼此相因、相互交感趋于无限的有机整体，注重观察多元结构中的差异性、秩序性，能在天时、地利、人和等诸多要素的变化过程中把握整体的和谐状态。
这一传统思维模式广泛地运用到政治、军事、农业、经济、教育等诸多领域中。凡事只要做到了天地人三者和谐，就能够“风雨时，五谷实，草木美多，六蓄蕃息，国富兵强”，就能“百事不废”[5]。而“以人为本”的思维模式就将人看成是世间万物的中心，以一种单一、分裂的观点来看待以及处理周边的事物，结果导致了目前严重的环境危机。这也是“天人合一”比“以人为本”更具有生命力、更具合理性的原因。
（二）“天人合一”理念的运用
如果在设计中践行“天人合一”观念，那么我们不再仅仅只是单纯的考虑人的主观需要，更多的是将人放入到一个大的环境中加以权衡、考量。从宏观上来看，把天地人三要素作为设计考虑的三大方向，综合各方因素，在整体上把握设计造物活动方向的正确性与适宜性，不至于设计出的器物只从单个人的需求出发而损害其它各方的利益。从微观上来说，设计中考虑到天时、地利、人和三大主要因素，便于我们在设计制造过程中紧紧围绕器物的形态、原料、色彩、加工、运输、销售、使用人群、使用情境、回收、再循环利用等进行系统的联结思考与规划，使得设计出来的器物宜人、经济、绿色、生态以及环保，用最少的资源消耗与人力的投入来获得最大的效益，真正达到事半功倍。
我们日常生活中一切的行为活动都可以依据上述原理进行思考与规划。举例来说，我们平常使用的塑料手提袋是造成白色污染的源头。通过“天人合一”的观念来综合系统分析这个问题，我们便能够见到解决这个问题的一些端倪。首先在塑料袋设计过程中，分析使用塑料袋原材料的物理与化学特性，于设计之初便充分考虑塑料袋的使用人群、使用地点、时间以及使用情境，初次使用后哪些情况下哪些人会再次使用，提高利用率。如果不会重复使用，则要考虑其回收利用或者可降解的条件（使用地区的降雨量、水土的酸碱度、湿度、日照时长、植被覆盖率等）降低其对环境的危害。将一些传统的盛物器具进行再开发设计如竹制品，使其符合当下使用潮流，减少塑料袋的使用次数。其次，依靠科技进步，开发新材料来代替塑料制品，比如开发可降解塑料，包括生物降解、光降解、生物光双降解塑料，如日本贸易工业部已将降解塑料列为位于金属材料、无机材料和高分子材料之的第4种新材料[6]。对于已经存在的污染，则要科学合理的采取应对措施，尽可能的减少污染带来的危害。第三，通过行政命令和税收政策来调控塑料袋的使用。综合目前的实际情况来看，依靠行政命令所取得的成果是有限的，需要通过调高或者降低税收的手段来激励生产厂家、商场以及消费者，做到有奖有罚。也需要公共权力机关进行环保宣传，提高人们的生态环保意识。上述三个方面综合、整体的从“天人合一”观念出发，将塑料袋的整个生命周期进行再思考与设计，较为系统的提出了解决白色污染的可行性方案。
结语
设计是人类改造和利用自然的有力武器，是人类创造健康与诗意生活的工具。设计“以人为本”的理念在某些方面满足了人类生活的需要，但是这种理念将人看成是宇宙的中心，认为人能够主宰以及役使一切自然之物已经被证明是完全错误的。因此在设计中引入“天人合一”的哲学理念不仅仅只是一种理论上创新的需要，主要是它能够对设计活动起到良好的指导作用，它就是一种心态，一种选择，一种境界，一种觉醒，一种社会的整体形态。这种理念让设计活动变得整体性、普遍联系性、可再生性，使得人类跳出了狭隘的以自我为中心的观念，更加注重设计的最终目的，更加关注所有物种共存共生的地球家园。
注释
[1] 孟昭阳：《设计以人为本的再认识》，160～162页，《重庆科技学院学报》，2012（18）。
[2] 丁小瑞、吕寅：《常用购物袋的评价与比较》，51～54页，《国际纺织导报》，2010（7）。
[3] 何人可：《工业设计史》，第三版，北京，高等教育出版社，2000-8。
[4] 顾群业、王拓：《对设计“以人为本”和“绿色设计”两个观点的反思》，48～49页，《山东工艺美术学院学报》，2008。
可降解塑料原理范文5
关键词：绿色化学 发展历程 正负效应 农业可持续发展
中图分类号：F322 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0124-02
“化学”（英语：Chemistry）是“变化的科学”，它是一门研究物质的性质、组成、结构、变化、用途、制法以及物质变化规律的自然科学。化学以实验为基础，具体研究物质的组成、结构、性质、及变化规律，这是化学变化的核心。化学与工业、农业、日常生活、医学、材料等均有十分紧密的联系，如煤、石油和天然气燃烧后产生了二氧化碳等物质。从本质上来讲，化学研究的对象涉及物质之间的相互关系，或物质和能量之间的关联。
1 化学的贡献及负面影响
化学作为自然科学的重要学科之一，其发展历程大致可分为三大阶段：古代化学时期，近代化学时期和现代化学时期。随着科技的进步，目前化学已发展有无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学与化学工程学等分支及边缘性的学科。现代化学的高速发展在特定的社会时期为社会做出了巨大贡献。化学科学给生物学、材料、化肥、农药、医药、能源、冶金带来了深远的影响。
化学科技的进步也引发了各种公害和破坏自然环境的问题。例如早期冰箱使用的“氟利昂”气体致冷剂，持续性地严重破坏臭氧层。化学工业发展的环境问题，主要是人造化学物质在自然环境下难以分解，且难以转化成无害物质，在环境中逐渐积累，破坏生态平衡。生存环境的逐渐恶化使人们意识到环境的重要性，环境污染必须要进行治理，而治理环境问题的方法则是要依靠化学方法，依靠科技进步。
2 绿色化学的提出
人类发展存在10个主要环境问题（全球变暖、大气污染、臭氧层破坏、生物多样性减少、环境公害、土地退化和沙漠化、海洋污染、淡水资源污染、森林锐减以及有毒危化学品）日益突出，都是与化学产物的污染有关。发展绿色化学有可能是解决人类可持续发展过程中遇到的人口、资源和环境挑战的重要途径。
“绿色化学”是在20世纪90年代提出的，其核心就是利用化学最经济原理和技术来防止环境污染，它从源头上避免和消除对生态环境有毒有害的原料、催化剂、溶剂和试剂，力求使化学反应是有原子经济性，实现废物的零排放。“绿色化学”也称为无害化学、环境友好化学和清洁化学，在此基础上发展起来的技术称之为绿色技术、环境友好技术和清洁生产技术。绿色化学是发展生态经济、工业及生态农业的关键，是实现农业可持续发展的重要组成部分，包括：（1）实现原料的绿色化；（2）提高反应的选择性；（3）催化剂的绿色化；（4）溶剂的绿色化。绿色化学彻底跳出了那种先发展后治理的怪圈，抛弃了发展经济以牺牲环境为代价的低级发展模式，进而采用绿色与环境友好相容的绿色发展模式，满足了现代农业、地球及人类可持续发展的绿色愿景及时代要求。
3 绿色化学的应用领域
我国学者已经对绿色化学作了系统论述。笔者认为我国绿色化学应选择5大领域进行突破，尤其是与人类生活密切相关的农业领域，以便大力促进我国绿色化学的发展，从而承担起我国在世界环境保护中所应尽的责任及义务，为全世界人民谋福利。
3.1 高效低毒农药
高效低毒农药逐步替代传统的有机农药已成为现代农药发展的趋势，是解决农药环境污染问题的关键所在。我国目前使用的农药多为高种，生产过程也有公害，使用高效低毒农药势在必行。未来，我国将建立全面详实的农药残留和环境毒理学数据库，通过分子设计技术，创制全新的生态友好型农药。
3.2 生态生物肥料
目前农作物对化肥的吸收利用率较低，而且易造成土地贫瘠化，约有一半以上的化肥随地下水流失，对环境造成污染，为了适应生态农业的发展，生态肥料的开发将是优先发展方向。该肥料可被微生物分解吸收，再把排泄物供农作物吸收利用，既具有很高的肥性，又可以改良土壤。近几年有机复合（混）肥是发展迅速，它主要是集生物肥、有机质及无机营养为一体，既发挥了生物菌的活化土壤、转化土壤养分的功能，又利用有机物质培肥土壤、改良土壤的特点。
3.3 生物物质的化学转化
生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物，如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。目前95%以上的有机化学品来自煤和石油，其生产过程带来了很大的环境负面影响。地球上的绿色植物每年产生的碳氢化合物高达300亿吨以上，能量储备相当于8万亿吨煤或800亿吨石油，而且可以在自然环境中降解，将生物物质用作化学原料和能源是绿色化学的战略目标。据此计算，生物物质中有90%的有机物可以转换为沼气，沼气燃烧产生能量。可以将秸杆制作成为饲料，用动物粪便制取沼气，沼渣用于食用菌栽培，沼液制成无公害液体肥料，从而综合利用生物物质再生资源制取沼气及其副产物，提高经济效益。
3.4 无污染可降解塑料其种类
塑料在农业生产中用作地膜，给农业生产带来迅猛发展，使农作物在任何季节均能结果，丰富了农产品供应品类，满足了人民生活多样化消费需求。然而，传统塑料属于高分子化合物，极难降解。随着使用地膜栽培年限的延长，残留地膜越积越多，“白色污染”带来的环境污染危害对农业可持续发展构成严重威胁。采用可降解塑料是使“白色垃圾”处理达到减量化、资源化和无害化最有效的办法，这种塑料能够在光和生物双重作用下协同双降解。
4 绿色化学是农业可持续发展的有效途径
随着科技的发展以及生产和生活方式的转变，世界各国都在不断探索人类社会发展的可持续途径。21世纪，一些发达国家和国际组织相继强调绿色化学及其发展理念是环境管理体系中的一个关键的环节和重要组成部分。人类必须重视环境问题与人类社会的发展协调，人类需要从工业文明的发展模式转向生态文明的模式，并逐渐最终成为可持续发展模式。
我是世界上最大的发展中国家，目前存在人口多、经济转型慢、生态环境脆弱等突出问题。纵观我国农业发展，存在的问题很多，例如：40%以上国土面积受到酸雨污染；盲目使用农药和化肥，土壤贫瘠化加剧，水体“富营养状态”，废弃塑料“白色污染”，水源及土壤重金属污染等，以上这些突出问题严重威胁我国人民生产和生活水平提高，制约着我国经济的健康发展。而要彻底治理环境污染和实现农业健康发展，根本出路就是基于社会、经济、资源与环境协调要求，依靠科技创新，重点开发高利用率无污染的生态肥料和高效低毒的生态农药，以及绿色粮储、加工以及农副产物高附加值等转化技术，才能解决社会经济增长与资源环境制约的矛盾，实现农业可持续发展。
参考文献
[1] 朱清时.绿色化学的进展[J].大学化学，1997，12（6）：7-11.
可降解塑料原理范文6
韩国有一位名叫金俊西的研究人员，在一次到沙滩游玩的时候，发现自己随身携带的手机和数码相机都没电了。周边没有可以充电的地方，但沙滩上烈日炎炎，阳光十分充足,要是能利用太阳能该有多好!这使金俊西茅塞顿开，很快他就开发出一款可以为随身小电器充电的便携式“充电树”。这种“充电树”净重3千克，高度为1米左右，若是折叠起来长度只有20厘米。它的外观时尚，灵巧轻便，非常便于携带。这种人造树的“树冠”是一块圆形的电池板，“树干”是装有电线的合金空心杆。每根杆上有3个充电接口，输出220伏的电压，可以同时为3个小电器充电。在外面旅游或野外考察时，携带一棵太阳能“充电树”，就能随时为笔记本电脑、数码相机、音乐播放器、手机等电器充电。当然，也可以把这种太阳能“充电树”放在居室阳台上，为房间里的小型家用电器提供绿色能源。
科学家设计制造的一些人造树，利用太阳能供电，完全可以作为净化城市环境的低碳路灯，在现代社会中发挥积极作用。在美国波士顿市的街头，新设计的人造树照明灯已经成为城市的新景观。这些树的“树干”和“枝叶”都由回收的可降解塑料制成，即使破损废弃后也不会污染环境。路灯的“树冠”看上去是一片片茂密的叶子，其实都是太阳能电池板，数量的多少可以根据需要进行安装。这些树白天吸收太阳能，并储存在“树根”处的电池内。到了夜晚，便为城市的街道和广场提供柔和的照明。节能环保的LED灯隐藏在透明的“树干”中并和公共电网相联，如果连续晴天，多余的电量可以输送到公共电网；如果遇到连续的阴雨天气，路灯则利用公共电网进行照明。这些“大树”还是人们休息和娱乐的场所，树下设有座椅和跷跷板。座椅和跷跷板下都装有发电装置，可以把人们坐下时挤压座椅的能量或孩子们玩耍时产生的能量转化为电能。
人造树照明灯不但可以用来照明，还能够大大减少二氧化碳的排放量。
减少大气中的二氧化碳的含量，成为遏制全球气候变暖的重要方法。美国哥伦比亚大学的研究人员克劳斯·拉克纳，早在1999年就率先提出用“人造树”吸收二氧化碳的设想。根据拉克纳的计算，每棵“人造树”每年可以吸收9万吨二氧化碳，这相当于15000辆汽车的二氧化碳排放量。经过不断探索，拉克纳于2003年系统地提出了使用“人造树”技术捕捉二氧化碳的实施方案。他设计的“人造树”工作原理很像植物的光合作用，不同的是，它只能利用化学反应将空气中的二氧化碳吸收储存，但不能像植物那样释放出氧气。这种“人造树”的顶部设有许多二氧化碳捕集器，捕集器中装有吸收二氧化碳的化学物质，单个捕集器一年能够吸收约25吨二氧化碳。科学家推算，如果能够将25万棵高90米的“人造树”安置在地球上，用来吸收大气中的二氧化碳，每年可以消除220亿吨温室气体。这样，就能使因二氧化碳剧增而导致的全球气候变暖问题得到一定程度的缓解。
近来，西班牙学者又提出的用“人造树”改造沙漠的计划，也是一项很有创意的设想。所用的“人造树”大体上和天然树差不多，高7~10米，有树根、树干和树叶。坚硬而挺直的树干，由布满孔道的聚氨酯为基本材料制成。树干中的孔道能够通过毛细作用吸收水分。树根由3条边上带孔的空心管道构成，呈三角架状，需采用高压手段将聚氨酯注入这些管道，使它渗入土壤后形成长长的聚氨酯压出带，外向延伸要达20米之远，以起到固定的作用。树顶则呈棕榈树冠的形状，有利于冷凝露水。
这种没有生命的“人造树”在寒冷的沙漠夜晚，吸收凝在表面的水分，并将其贮存在体内，到了炎热的白昼，水分缓慢地散发，可以降低周围气温，形成降雨冷空气云团。在气候有所改善的前提下，再适时栽种天然耐旱的植物。这样，沙漠就可以向绿洲演变。
