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微生物与生物技术范文1
关键词：微藻;生物质能;脱氮除磷;耦合技术
收稿日期：2011-08-29
作者简介：傅晓娜（1988―），女,四川成都人,四川大学建筑与环境学院环境工程专业硕士研究生。
通讯作者：姚刚(1957―)，男,河南商城人,德籍华人,高级研究员,客座教授,博士生导师,主要从事环境工程各方向和环境管理方面的
研究工作。
中图分类号：X701
文献标识码：A
文章编号：1674-9944(2011)11-0100-05
1引言
水资源危机是指淡水消耗量超过可用淡水资源量的20%,而事实上,全球的淡水消耗量在1995年就已经超过20%,达到了27%~30%。我国人口众多,水资源匮乏,用水需求旺盛,但水体污染严重,尤其是氮、磷等化学物质排放到水体,引起藻类异常繁殖,造成水质富营养化问题,长期不能得到有效解决。与此同时,全球40%的人口严重缺水,水资源的可持续利用问题迫在眉睫。经过净化处理的可再生水可用作于城市和农村的非饮用水,如灌溉用水、景观用水,部分还可作为工业用水,不失为解决水资源紧张问题的新途径。因此,开发利用高效、低成本的水质深度处理技术,是解决水资源危机的重要手段之一。
早在20世纪50年代,Oswald和Gotaas就提出利用微藻处理污水的想法。近几年来,国内外对进一步发挥藻类净化污水的潜力进行了大量研究,在藻类净化污水的机理研究方面取得了很大进展［1］。与传统方法相比,利用藻类处理污水可以克服传统污水处理方法易引起的二次污染、潜在营养物质丢失、资源不能完全利用等弊端,同时能够有效去除造成水体富营养化的氮、磷等营养物质,具有广阔的应用前景。利用微藻产油作为生物柴油来源的构想,早在1980年就有相关学者提出,但并未受到重视。直到近年来因原油价格的攀升,开发再生能源的意识逐渐提高,微藻生物质能有着能源密度高、易储运、含硫低等优点,可以直接作为民用燃料和内燃机燃料,以微藻生产生物柴油的想法受到各界关注。
2微藻污水处理技术
2.1微藻对氮、磷的去除原理
中国湖泊的富营养化问题严重,巢湖、太湖、滇池等几大湖泊中氮磷含量较高,造成硅藻、蓝藻、绿藻等藻类大量繁殖,不仅会使水中溶解氧降低,而且藻类释放的藻毒素亦会影响水生生物的生长繁衍。但同时微藻可以用来去除污水中的氮、磷等营养物质,并以有机物的形式将其储存在藻细胞中［2］。微藻细胞利用二氧化碳和碳酸盐等作为碳源,通过光合作用进行自养生长,水中的氨氮、硝态氮和亚硝态氮等无机氮和各类有机氮便合成藻体氨基酸和蛋白质等必须营养物质。水中的磷可直接被藻细胞吸收,并通过多种磷酸化途径转化成ATP、磷脂等有机物（图1）。
图1微藻对氮、磷的吸收原理示意
同时,微藻的光合作用造成水体pH值升高,导致正磷酸盐和NH3•H2O分别通过形成沉淀和挥发的形式去除,从而间接去除氮磷。此外,微藻光合作用形成的高pH值,也可起到一定的消毒作用［3］。
2.2微藻对重金属的去除原理
重金属种类较多,具有微量、稳定、毒性大等特点,通过食物链在生物体内富集,不仅会危害水生生物的生长繁衍,也是造成多种人体疾病的罪魁祸首,是潜在危害性最大的水体污染物之一［4］。可通过各种水生植物和微生物,尤其是微藻细胞的生物吸附、积累、排泄、净化4个步骤来去除重金属。
微藻细胞对中重金属的吸收是包含了物理、化学、生物反应和各种机理的复杂过程。根据该过程是否消耗能量,微藻对重金属的吸收方式可分为主动和被动吸收两种方式,前者是指新陈代谢的藻类与金属之间的相互作用,重金属离子通过主动运输的方式被吸收到微藻细胞内,吸收速度慢,持续时间长,不可逆,需要细胞新陈代谢提供能量;后者则是通过物理和化学反应将重金属离子吸引到微藻细胞表面,吸附速度慢,持续时间短,可逆,不需要能量［5］。
微藻细胞壁的组成对重金属离子的吸收起决定作用。微藻的细胞壁是由多糖、蛋白质、脂质组成,因此它具有很高的黏度和较大的表面积且呈负电性。这些组成陈分包含了许多容易和重金属离子结合的基团,如羧基,酰胺基,羟基,硫代醇,硫代醚,咪唑,磷基,硫基等。其次,微藻细胞膜具有高选择性和半透性,这对生物吸附吸收重金属的效率有决定性作用。目前被广泛接受的微藻对重金属的吸收机理主要有表面络合,离子交换,氧化还原,微沉降等。
3微藻生物质能源生产技术
微藻细胞的主要化学成分是脂类、纤维素、木质素和蛋白质等,其中脂类是制备生物质燃料的主要成分。生长在海水中的绿藻,能积累大量游离的甘油以平衡环境中的盐浓度,其甘油的含量可占自身干重的50%~60%［6］。藻细胞通过光合作用将太阳能转化为生物能,通过不同的藻细胞加工方式可生产各种生物燃料。一方面,利用高温高压液化技术或超临界CO2萃取技术可获得藻细胞中的油脂,再通过酯交换技术将其转变为脂肪酸甲酯,即生物柴油;另一方面,藻细胞在无氧条件下可直接热解制备生物质油、焦炭、合成气及氢气等多种生物燃料［3］。通过微藻获得生物能源的途径(图2)。
图2微藻制油原理示意
3.1微藻培养系统
目前,常见的微藻培养系统可分为开放式和封闭式,其选择需要考虑许多因素,如微藻的生物特性、气候状况、目标产物种类与土地、人工、能源、用水、营养源等各项成本［7］。
3.1.1开放式微藻培养系统
开放式微藻培养系统是在户外利用阳光进行培养,适用于传统活性污泥法、氧化塘法与批量微藻生产的结合,培养快速生长的藻细胞和可耐受极限环境(高浓度重碳酸钠、高盐度等)的藻细胞,大致分为大型池、开放式槽体、圆形培养池及高效藻类塘跑道型培养池等4种形态。这种培养系统的优点在于能耗低、基建投入少、运行成本低,微藻产量大,缺点在于培养环境易受外界温度、天气、光照等的影响,以及其他藻种、细菌及原生动物的污染［7］,要控制这些条件以适应微藻的生长和达到污水处理的效果,操作上比较困难,且微藻的产率较低。
目前应用较广泛的开放式系统是高效藻类塘,通过“藻菌共生系统”可以同时去除污染水体中的有机物、重金属和氮磷等营养物（图3）。开放式系统在广大农村和小城镇的污水处理方面具有广阔的应用前景。在德国、法国、新西兰、以色列、南非、新加坡、印度、玻利维亚、墨西哥和巴西等国家都有高效藻类塘的应用,并取得了良好的运行效果。
图3高效氧化塘藻菌共生塘系统示意
3.1.2封闭式微藻培养系统
封闭式微藻培养系统主要指微藻光生物反应器,可用于自营、异营或混营培养,而且在户内或户外都可实施,可分为管式(垂直、水平、螺旋)、圆柱式、薄板式和聚乙烯袋式。光生物反应器可人为控制藻细胞生长条件,从而获得高产率品质稳定的藻细胞生物质,且可避免杂藻污染,后续分离纯化所花费的成本也可减少,但建设、运行成本高,规模放大难度较大缺点。
封闭式系统的微藻培养技术有活性藻系统和藻类固定化技术。前者采用人工强化培养出高浓度的藻液,然后再光生物反应器中利用污水进行藻类的继续培养的系统。该方法对有机物的降解效果好,且能有效去除颗粒污染物和氮、磷等营养物［8］。后者是通过包埋法或吸附法,将藻类细胞聚集成团或固定在载体上,其中包埋法应用较广泛。该技术具有微藻细胞浓度高、反应速度快、去除效率高、藻细胞易于收获等优点,在微藻处理污水中有广阔的应用前景。
3.1.3藻种选择
早在1978年,美国的能源部燃料发展就设立了水生生物计划(ASP)项目,专门研究微藻生物质能,包括沼气、甲烷和生物柴油,主要采用开放式微藻培养系统,在1978年到1996年将近20 年的时间里,科研人员从3 000株藻中筛选了300株高油脂含量的咸水藻种(大多是绿藻和硅藻)。20世纪80年代初美国国家可再生能源实验室(NREL)牵头并联合多个单位进行了可用于生产生物柴油的微藻的调查与筛选研究,运用现代生物技术开发出海洋工程微藻,实验室条件下脂质含量超过60%,户外生产达40%以上,每亩年产1~2.5t柴油［6］。同一时期,日本、德国和法国也在进行微藻培养的研究,主要方向是封闭式微藻光生物反应器［3］。表1列出了几种微藻的产油效率,产油效率是微藻作为生物质能源潜能的主要表征形式。
在我国,用于生物质燃料生产的微藻细胞的筛选和改良工作也取得了一定的成果。清华大学生物技术研究所通过异养转化细胞工程技术控制C/N,获得高脂含量、叶绿素消失、细胞变黄的异养小球藻细胞,其脂含量高达细胞干重的55%,是自养藻细胞的4倍。
然而高含油藻种不一定能在生活污水二级出水条件下正常生长并积累油脂,欲实现污水处理系统从处理工艺向生产工艺的转化,藻种的筛选与驯化是研究工作的前提与重点。针对水质深度净化与高价值生物质生产相耦合的目的,藻种筛选的依据应为:在生活污水二级处理出水的条件下生长速率快、氮磷去除效率高、生物质产量高以及单位微藻生物量的油脂产量高等。基于上述原则,李鑫,胡洪营等人在不同污水处理厂二级出水中筛选、分离得到了椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea YJ1)、贫营养型二型栅藻(Scenedesmus sp.LX1)等多株藻种［9,10］,它们对生活污水二级处理出水中的氮磷去除效率均在90%以上,单位藻细胞的脂质含量在33%~42%之间。
2011年11月绿色科技第11期
3.2微藻细胞的收集和油脂提取
3.2.1微藻细胞的收集和分离
污水处理中的微藻细胞的收集是实现污水系统发展微藻生物质能的重要环节,因为藻细胞非常小,本身密度与水接近,且培养液很稀,要收获一定量的藻细胞就要处理大量的液体,培养后的藻液需要浓缩100倍~1 000倍之后才能在工业上得以利用［11］。微藻的分离浓缩是高耗能过程,藻细胞分离浓缩的能耗是仅次于微藻培养的第2大成本消耗［12］。因此藻细胞的分离浓缩方式成为很多研究者的关注热点,也是实际工程中必须面对和解决的问题。
微藻收集主要的方法有自然沉降、絮凝沉降、气浮、固定化、离心分离、膜分离、过滤、浓缩、压滤等,表2列出了几种常见的微藻收集方法。
表2微藻收集方法
方法分离效果
自然沉降可去除50%~80%的藻细胞
絮凝沉降随着pH升高和无机磷酸盐沉淀,藻细胞自絮凝;但化学絮凝剂成本高,使出水盐度偏高;通过细菌产生生物絮凝剂,是目前研究热点之一;不适于体积小,生长快的藻类
气浮加明矾20~30mg/L,可去除99%的藻细胞
固定化固定化微藻团易分离,但成本高,可能发生藻细胞外泄
电解絮凝小电流(0.3kW•h/L)使藻细胞悬浮,藻细胞分离率可达到95%
过滤/离心分离效果好,但成本高
膜分离分离效果好,技术较成熟,但需注意膜污染问题
其中,絮凝沉淀/气浮、过滤离心、固定化是较常用的藻细胞分离方式,但成本较高,同时藻细胞固定化容易带来藻细胞外泄的问题。膜分离是一种有潜力的藻细胞分离收获方式,在反应器之后通过膜分离截留藻细胞以获得低氮磷含量的清水,同时通过浓藻液的回流实现反应器内藻细胞的高密度培养,可实现耦合系统对于出水水质及微藻光生物反应器中藻细胞高密度培养的要求。然而没有哪一种方法是万能的,对于价值较低的产品可以使用重力沉降的方法,或是配合絮凝进行,但对于价值较高的产品则可使用离心的方法［13］。
3.2.2微藻细胞的油脂提取
有机溶剂萃取是常用的藻细胞油脂提取方法,主要包括甲醇/氯仿法［14］、乙醚/石油醚法［15］和正己烷法［16］等。按照萃取时藻细胞的状态不同,又可分为干法萃取和湿法萃取。Lardon等人通过生命周期评价(Life cycleassessment,LCA)的方法对正己烷干法萃取和湿法萃取藻细胞油脂的效率及经济性进行了分析,表明油脂提取的能耗在生物柴油生产总能耗中占有很大比例(干法萃取和湿法萃取的能耗分别占总能耗的90%和70%),因此油脂提取技术的改进对耦合系统的经济性和可持续性具有直接影响［16］。
另外,油份提取后的藻渣还可继续利用,如用作肥料滋养农田,或进行厌氧发酵,可获得甲烷、氢气和乙醇等能源。有研究甚至认为,当单位藻细胞的油脂含量低于40%时,为了获得最大的能量收益,所有藻细胞生物质应该全部用于厌氧发酵［17］。
4进展与发展趋势
4.1国内外研发新进展
利用微藻处理污水在国内外早有应用,如德国、法国、新西兰、玻利维亚、以色列、新加坡、印度和巴西等已先后建成藻菌-共生大型氧化塘系统,用于处理一般市政废水和农村污水,比利时也有利用微藻处理养殖废水。美国早在20世纪50年代便提出利用藻类去除氮磷等营养物的概念,并基于此进行了大量研究,基于藻细胞污水处理技术有了快速的发展［18,19］。在微藻生物质能方面,国内外许多企业和机构也进行了大规模的试验,有得甚至已开始推广应用。雪佛兰(Chevrolet)公司在2006年与美国联邦研究员建立合作伙伴,共同研发微藻生物油;壳牌(Royal Dutch Shell)公司与夏威夷一家名为HR的微藻生物油公司联合成立了一家新公司,名为Cellana,在夏威夷1亿hm2的海面培养海藻,用于生产生物质燃料;埃克森美孚(Exxon Mobil)公司计划在未来5~6年投资6亿美元,用于研究与一般化石燃料兼容性良好的微藻生物燃料;日本国际贸易与工业部在1999和2000期间,资助了名为创新技术地球研究(Earth Research of Innovative Technology)的项目,用微藻来固定CO2,并初步研究光生物反应器。我国河北新奥科技发展有限公司,在内蒙古建立了一个生态微藻培养基地,面积将在2013年达到280hm2,并计划在2014年实现微藻生物油产业化;中石化与中科院于2009年开始共同实施微藻生物柴油技术系列项目,研究微藻光生物反应器;中石油和中科院也在合作研发微藻生物柴油技术。
在微藻污水处理与微藻生物质能的耦合方面,美国已经开始尝试用市政废水和煤烟厂大规模培养产油微藻,并取得了较好的物质和能量循环效果。胡洪营等人设计了利用污水资源生产微藻产油的耦合系统,以2008年的污水标准对培养微藻细胞每年生产生物柴油的潜力进行估算,得出如果全国范围内的生活污水全部采用他们设计的耦合系统进行处理与生产生物柴油,则生活污水中所含有的氮磷除去供给活性污泥微生物的生长后,剩余部分所培养的藻细胞每年生物柴油的生产潜力约为397万t［20］。
虽然微藻培养具有净化效率高、系统建造运行费用低等特点。另外,藻类在污水净化过程中产生大量的氧气,可减少水体因缺氧而形成的恶臭气味,因此用藻类处理污水在水质的改善中有广泛的应用前景。作为一种生物质能源的原料,微藻亦有许多其他原料不可比拟的优点,首先是种类繁多,便于取材;其次是藻类光合作用效率高,生长周期短;另外微藻的培养不需要占用粮食产地,并且和其他生物质能源一样,相对于化石能源,能减少或消除二氧化碳等温室气体的排放,并有可能解决海洋和湖泊的富营养化问题,环境效益高。但是要实现微藻污水处理与生物质能源生产耦合技术的产业化,仍存在一些问题有待解决。
4.2发展趋势
(1)新型藻种的选育和改良。继续筛选具有高效净化能力且营养价值高的微藻。
(2)光生物反应器的构建与规模化。将微藻光生物反应器与污水处理相结合,开发适合于可规模化运转的高效生物反应器,实现污染控制与资源化利用相结合。
(3) 固定化载体的开发。目前,包埋法固定化载体主要有天然高分子凝胶(如琼脂、海藻酸钙等)和有机合成高分子凝胶载体(如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(ACAM)等)。天然高分子对生物没有毒害,传质性能较好,但是强度较低;有机合成高分子凝胶强度较大,但其传质性能稍差,在包埋时有时可能会影响细胞活性。因此,开发复合型固定化载体,改善其性能,是藻类固定化技术研究的重要内容［21］。今后还需弄清固定化微藻的生理生化特性及其净化机制,研究固定化微藻的保存、活化方法,为批量生产奠定基础。
(4)藻类生长繁殖条件的控制。由于微藻培养和污水处理耦合系统的前期投资较大,必须满足微藻最佳的培养条件和污水处理最低的运行成本,既要选择合适的光照方式,提高光能利用率,选用合适的培养系统,达到最大的培养数量,又要考虑出水水质和环境条件对污染物的影响等。
(5)降低制油成本。高昂的生产成本是利用微藻生产生物柴油所面临的最大问题,其中藻类培养耗资巨大,而藻类的收集、分离和脂质提取又是耗能最大的环节,假设采用含油量为30%(细胞干重)的微藻来生产生物柴油,那么从培养、收集、提炼到成品,成本约为19.1元/L。而我国2008年0号柴油的价格只有6.1元/L,此价格还包含了税收、利润、运输等费用。
(6)油脂提取技术的改良。高等植物种子中的油脂大都属于中性脂,易于通过压榨的方式提取,因此提取后的油脂基本上不存在极性脂及色素。而微藻细胞小,难以采取常规的压榨方式以获取油脂,用有机溶剂来提取,油脂中不可避免地存在着色素及磷脂等极性脂,为后续提炼等过程带来了相当大的隐患。
5结语
微藻污水处理技术与微藻生物质能生产技术,可以算是一项环境友好的集成创新技术,大多还处于概念提出和试验阶段。尽管目前仍然存在上述许多亟待解决的问题,但这些问题同时也是目前的研究重点和未来的发展方向,一旦突破了这些障碍,相信在水资源和能源日趋紧张的形势下,这项工艺将迎来更广泛和良好的发展前景。
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微生物与生物技术范文2
关键词：微生物 采油技术 油田化学剂
一、引言
微生物采油技术指的是利用微生物独特的新陈代谢功能，促进油藏中残余油的流动性，从而提高采油效率和质量的一种新型的技术。微生物的新陈代谢对提高采油效率有着关键性的影响。微生物新陈代谢功能不仅受到地质环境较大的影响，而且还会受到采油过程中使用油田化学剂的影响。
微生物采油技术的原理较为复杂，就当前实验和研究的结果来看，微生物采油技术发挥作用的原理可以分为下述几个方面：一是微生物的生长改变了原油的物理性质，降低了粘性，提高了原油的流动性，从而便于石油的开采，同时，还能有效地改善石油的质量；二是微生物新陈代谢过程中会进行呼吸作用，从而产生一定数量的二氧化碳等气体，这些微生物释放的气体可以降低其粘性，增加油层的流动性；三是厌氧菌微生物可以对原油产生溶解作用，并将石油分离出来；四是微生物在新陈代谢中会产生一定数量的有机溶剂，这些有机溶剂可以让原油液化，从而提高油层的流动性，降低其粘性。
研究分析微生物采油技术的应用情况，有下面几方面的优点：①微生物采油技术的应用成本较低，而且此种技术大多使用在边际油田，对于促进石油资源的充分利用具有重要的作用；②微生物采油技术的现场操作较为简便，只需要将相关的微生物注入到油层中就可以了；③微生物采油技术目前应用的范围越来越广阔；④不会产生对原油产生污染，并且该技术可以重复使用；⑤利用微生物的分子结构，可以全面扩散到油层的各个角落；⑥微生物的来源渠道宽阔，而且可以根据油田的具体情况调配不同的微生物配方。
二、油田化学剂对微生物采油技术的影响
油田化学剂在石油开采技术中应用的较为广泛，在原油开采的多个环节均需要应用到不同类型的化学剂。比如在油田钻探、完井等环节中所运用到的化学剂与原油开采后所使用的化学剂存在较大的不同。不同类型的化学剂因为其生物属性的不同对于微生物新城代谢的影响也是截然不同的。油田化学剂对于微生物的影响主要表现：一是有的油田化学剂可以破坏微生物的分子结构，从而阻碍其新陈代谢和正常的生长，并进而促使微生物死亡；二是有的油田化学剂具有很强的渗透性，将化学物质渗透到微生物细胞的内部并与细胞内的化学物质发生强烈的化学反应，进而促使微生物丧失新陈代谢的功能，最终死亡。无论油田化学剂对于微生物有何种影响，其直接影响因素都与油田化学剂的浓度存在紧密的联系。通常来说，油田化学剂对于微生物有着直接和间接两种作用：
1.直接作用
油田化学剂的直接作用包含下述几点：
①直接作用于微生物的呼吸系统。微生物进行呼吸作用时有赖于碳水化合的参与，没有碳水化合物则微生物内部的成分无法有效地合成，而微生物的呼吸作用需要活性酶的参与，如果油田化学剂限制了活性酶的活性，也就会限制微生物的呼吸作用，从而直接影响到微生物作用的发挥。
②直接作用于微生物内部分子结构。微生物的氨基酸分子是其生长的根本，如果油田化学剂渗透进微生物内部并破坏了氨基酸合成关键的肽键，则微生物生命的源动力蛋白质无法合成，进而导致微生物的死亡。核酸是生物遗传的基础，如果油田化学剂破坏了核酸，则会影响到微生物的生长和繁殖，微生物在无法繁殖下将会很快衰老，并进而死亡。
2.间接作用
所谓油田化学剂对微生物的间接作用指的就是油田化学剂通过对微生物生长环境的影响进而影响到微生物的生长。
①油田化学剂改变微生物的内外压力，破坏其压力的平衡性，进而破坏微生物细胞正常的新陈代谢。微生物细胞具有一种叫做半透性膜的结构，这种膜能够维持微生物细胞内外部压力的平衡。若微生物细胞外面的渗透压强于内部的渗透压，则微生物细胞会大量吸收外部的水分，导致细胞的膨胀，进而引起微生物细胞的破裂；相反，若是微生物细胞外面的渗透压弱于内部的渗透压，则微生物细胞内的水分会纷纷脱离细胞，导致微生物细胞的脱水、干瘪，并进而引起微生物细胞脱水死亡。在油田开采的许多环节中，运用离子型油田化学剂可以间接改变微生物细胞所处的环境的渗透压环境，并影响微生物细胞的生长和繁殖。
②油田化学剂改变微生物环境的酸碱度。酸碱度对于微生物细胞的生长环境具有重要的作用。微生物细胞发挥最大的作用需要在特定的酸碱度下。当微生物细胞周围环境的酸碱度改变以后，有些活性酶的作用会受到抑制，有些活性酶的作用会得到加强。像碱强化聚合物会促使微生物周围酸碱度的升高，而乙酸乙酯则会降低酸碱度，不管是酸碱度的升高或者降低，都会影响到微生物细胞活性酶作用的发挥，并进一步改变微生物细胞的生长和繁殖。
三、降低油田化学剂对微生物采油技术负面影响的方法
①选择能够抵抗油田化学剂影响的微生物品种。在油田的油层中存在很多可以抵抗化学剂影响的品种，通过萃取等方法从油层中初步筛选出符合要求的微生物品种，再进行第二次精细筛选，选出更加合格的微生物品种。
②对微生物品种进行改造培养，以改变其特性。比如，可以在化学剂中进行培育，优选能够顽强存活下来的微生物品种。
四、结论
综上所述，随着当前世界性能源危机地到来以及油田开采技术的进一步发展，微生物采油技术成为了今后油田开采技术发展的一个重要方向。虽然油田化学剂对于微生物有着直接、间接的影响，但是我们相信，只要认真做好微生物品种的培育和筛选工作，就能够最大化地避免油田化学剂对微生物采油技术的阻碍。
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微生物与生物技术范文3
关键词：野生；北五味子；抚育技术
桦南县于1998年起进行野生北五味子的选种育苗工作，开展对林冠下的野生北五味子资源抚育及补植工作的研究。经过十余年的探索和实践，总结出适合本地区林冠下北五味子野生资源抚育及仿野生栽培的新技术。
1 林区北五味子野生资源抚育技术
1.1种质基地 为确保种子的品质，选择了桦南县东南部的驼腰子林场和北部的青背林场为种源基地，采集时间9月上旬到中旬。采收前确定母树，选择果穗整齐，穗大、粒大、紧凑，无病虫害的果实作为选种标准。采种后直接进行调制，精选出纯净的种子。采用层积变温进行催芽处理。播种基地安排在柳毛河苗圃进行实生苗木的培育。
1.2北五味子实生苗木的培育 采用裸地播种和保护地营养钵容器苗两种育苗形式。营养钵容器苗在保护地进行，方法是在3月末至4月初扣塑料大棚，采用
8 cm×8 cm×10 cm的塑料营养钵。营养土的配方为：农家肥、细河沙、草炭土、腐殖土或林下土按5∶10∶10∶75混拌均匀后装袋或直播，营养土拌入适量多菌灵，每个钵3～4粒种子，覆土2 cm左右。播后结合浇水喷施5%代森锰锌1000液进行杀菌，保持湿度，一般2～3 d浇一次水，当出苗50%～70%时上遮阳网，当温 度在30℃以上时要通风降温。6月中旬至雨季将幼苗带土坨转入仿野生栽培园补植，进行常规的水肥除草管理。也可在翌年的4月中旬进行定植。
1.3林冠下野生北五味子资源抚育 在林冠下北五味子野生资源及仿野生栽培基地选择以原有野生北五味子分布林地为主，野生北五味子由于树龄不一，从未进行人为修剪、整形，树势衰退，主干不明显，枝蔓缠绕，密度过大，分布不均等现象。采取疏密留稀、去弱扶壮、整形修剪、老树更新、空地补植的方法是恢复的重要手段，应采取以下措施：
1.3.1林地清理 在林分郁闭度低于0.3的林冠下及沟谷两侧、溪流两岸、林缘、灌木丛、山坡等地块，将生长过密、无利用价值的下木、藤条灌木、杂草等进行割除，同时伐除枯立木、病腐木，工具可用割灌机进行割除，割除物应整齐进行堆放或运出林外。有目的保留可供北五味子攀缘的自然架树（亚乔木、下木、灌木丛，最好为山里红、山荆子、槐木、暴马丁香等）。
1.3.2整地方法 对野生北五味子分布不均或没有着生的地块，采取先人工整地后定植的方法。整地要求：穴状整地，先揭去草皮，用整地镐刨出上口50 cm，下口45 cm，深20～25 cm，呈丘状的穴，拣净穴内的石块、树根、杂草等夹杂物。
1.3.3栽植 容器苗取出容器后，直接栽入穴中，裸根苗要保证根系舒展，做到栽正踩实，深浅适宜，不窝根不露根，栽上覆盖黑膜压实。
2 北五味子的林间管理
2.1补植苗木的管理 苗木定植后对苗木进行定干，靠近地径处选留5～6个饱满芽，尔后将上部剪掉。待苗木长到5 cm左右，选留2个枝做为主干，其余枝剪除。在穴上覆盖黑色地膜，膜上用土压实，即可阻碍杂草在穴上生长，又可减少水份蒸发，提高土温，方便抚育管理。
2.2及时除草 可采用人工割、铲除及化学防治的方法。化学防治可在萌动前喷施乙草胺+果尔，也可用草甘磷类或克无踪进行定向喷施。禾本科杂草比例较大时，可用拿扑净、精稳杀得，在整个生长期均可喷施灭草，经过试验对北五味子安全。
2.3整形修剪 新植苗在定植后三年间主要工作是整形（留2～3个主干），修剪（果枝不能相互缠绕）培养树势，使主干均达到1.5m以上，主干距地面30～40 cm处不留侧枝。及时剪除基生枝，解决与五味子争肥、争水、争营养空间的矛盾。立秋后对北五味子进行摘心，促进木质化。
2.4立架管理 林冠下发展北五味子与大田差异较大，应灵活机动，因地制宜。有攀缘活体树的可利用树木，或斜立竹杆，拉腈纶毛线引缚上架，反之可利用两树间拉铁线（10～12号均可），也可立木桩拉铁线，总之要根据林冠下实际情况而定，保证五味子主干上架。
3 林冠下北五味子病虫害防治
3.1病害主要有黑斑病，白粉病，叶班病，叶枯病，根腐病，果轴腐病，锈病等，而危害较重发病较多是黑班病，白粉病根腐病。
3.1.1叶班病属生理病害，多发生在低温高湿季节，发病时用1∶1∶300倍的波尔多液防治，用甲托与代森锰锌混合1000倍液防治效果较好。
3.1.2叶枯病，病状是叶片上有褐色病斑，防治方法可用世高、多菌灵、天达2116、甲托、波尔多液交替防治，间隔期7～10 d。
3.1.3白粉病，症状较明显，病叶病干有白粉，可用0.3～0.5波美度的石硫合剂，25%液体粉锈宁、甲托、代森锰锌等杀菌剂交替防治，间隔期7～10 d。
3.1.4根腐病，症状是根基交界处外表腐烂，露出木质及髓。病因多是积水与机械损伤，造成害虫咬伤也可产生。可用甲托、多菌灵灌根。
3.2虫害防治
3.2.1女贞细卷叶蛾为北五味子重要害虫之一，幼虫危害果实，果梗、种子该害虫每年发生两代，第一代幼虫5月下旬开始蛀果，7月中旬危害末期，第二代在7月上旬开始蛀果至8月下旬。防治方法；①落叶后清理田间、焚毁落叶，消灭虫蛹；②灯光诱杀成虫；③用菊酯类杀虫剂或5%来福灵乳油2000～3000倍喷施每隔15～20 d喷施一次，整个生育期喷2～4次，防治效果可达90%以上。
3.2.2柳扁蛾蛀食五味子的茎，可用于50%硫磷乳油1500倍液防治。
微生物与生物技术范文4
关键词：食品微生物；检验技术；未来发展
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.217
0 引言
微生物是肉眼看不见的微小生物，结构十分简单，一般情况下只有通过特殊设备才可以看到。微生物是一种非细胞生物，它包含的种类特别多，由于微生物极易存活，所以在食品加工中要严格监测加工环境，防止微生物滋生危害人体健康。食品微生物的检验技术能评价食品被微生物污染的状况，为食品安全监督和管理工作提供重要的科学依据，为了提高食品的卫生质量，保证人们的健康状况，食品微生物的检验刻不容缓。食品微生物的检验技术在我国已经成为常态，是食品安全监测中必不可少的环节，它的出现与发展为食品安全提供了保障，使消费者能够更放心的食用食品，为人们排除后顾之忧。本文旨在研究食品微生物的检验技术与未来发展，并就其现状展开深入探讨。
1 食品微生物检验技术应注意的问题
1.1 严格检验流程，树立无菌操作意识
食品微生物的检验事关食品安全，因此，为了保证消费者的生命安全，每一个食品微生物检验的过程和细节都要严格把控，防止因疏忽造成重大食品安全事故。食品微生物的检验看似是对食品中微生物含量和食品卫生的监测，其实更重要的是对进行这一操作的工作人员的严格要求。食品微生物实验室工作人员作为食品检验的主体，他们技术的高低直接影响食品的安全，因此，对工作人员的严格把关与要求是食品检测部门必须要做的事。食品微生物检验的工作人员要树立严格的无菌观念，因为工作人员一个小小的疏忽就可能使微生物有机可趁，造成食品污染。因此，在食品微生物检验过程中工作人员必须穿专用的工作服，工作前还应进行紫外线消毒，工作中的步骤也应严格执行规章制度，不得简化流程，以确保食品的卫生与质量。
1.2 保证食品检验的环境要求，记录归档
食品微生物检验必须在无菌环境中进行，因此，必须对无菌室进行严格管理，无菌室除了要保证采光好、避免潮湿以及远离污染区外，还应实行严格的登记及维修制度。工作人员在无菌室进行完微生物检验后，应将使用无菌室的时间、使用人和设备运行情况等进行记录，这样就可以最大程度降低食品安全事故的出现，因为一旦责任到人，每个人就会严格按照流程执行操作。这种记录归档的方式可以及时发现问题，以确保食品检验环境达到应有的标准。
1.3 食品微生物的检验需具备法律性质
食品微生物检验对样品的采集要求非常高，由于微生物具有存活率高、活动范围广、种类多的特点，这也就使得食品微生物的检验过程变得十分复杂。包括我国在内的世界各国都十分重视食品安全监测，食品微生物的检验技术要求较高，因此无论是检验部门还是检验人员必须要经过国家法律认可，符合国家法律规定，因为一旦脱离法律的束缚，食品安全就没有任何保障。食品微生物的检验人员必须要有职业资格证书，并且要有基本的法律意识，认识到其工作的特殊性与重要性。
2 食品微生物检验技术的发展
食品微生物检验技术的发展和应用已然成为一种趋势，越来越多的食品检验部门选择它足以见得它的优点，拥有如此庞大的群体，食品微生物检验技术的发展潜能不可估量，正所谓乘风破浪会有时，食品安全也会因为这一技术的发展而得到保障。既然食品微生物检验技术的市场前景如此广阔，那么国家和政府应该大力推广这一技术，并且出台相关政策推动支持这一技术的应用。此外，由于公民食品安全意识的不断增强，绿色食品逐渐成为人们的追求，食品微生物检验技术的运用可以完美的实现这一愿望，这一技术可以检测出食品中微生物的含量与种类，食品检验单位根据这一技术提供的数据进行安全监测，从而对食品的生产环节进行有效把关。食品微生物检验技术作为一种全新的技术已经成为我国食品安全监测单位追求的方向，只不过如何运用，怎样运用还需要在实践中不断揣摩，随着人们食品安全意识的树立与食品微生物检验技术的不断发展，未来二者的高度结合必将成为行业关注的热点。
3 小结
综上所述，在进行食品微生物检验时，工作人员既要考虑检验环境，又要保证检验流程的规范性，一切从食品安全角度出发，把消费者的切身利益放在首位，使消费者吃得安心。只有严格运行食品微生物检验技术，保证食品微生物含量在安全限度之内，食品安全才会逐渐上升到一个新的高度，我国的食品出口才会在世界各国中有强大的竞争力。
参考文献：
[1]高晴.浅谈食品微生物检验内容与检测技术[J].科技创新与应用，2012（29）.
[2]张洁梅.食品微生物检验技术的研究进展[J].现代食品科技，2005（02）.
[3]王富英.微生物检验技术实验教学存在的问题及对策[J].检验医学与临床，2009（07）.
[4]安玉枝，王锡青，姜勇.食品微生物检验技术及未来发展趋势研究[J].生物技术世界，2013（03）.
微生物与生物技术范文5
【摘要】随着医学领域新进展不断，检验科学进步也是日新月异，新的诊断，治疗技术层出不穷。为了拓宽检验科主任的知识领域，了解和掌握疑难病症的诊断方法与操作规范，提高工作水平，并对检验科新的理念、新的技术有一个全面的认识和了解。微生物的检测，无论在理论研究还是在生产实践中都具有重要的意义；在提高医药微生物学检验技术方面提出：提高检验人员的素质；搞好细菌室的质量控制工作；加强与临床的联系，做到信息畅通；尽量减少由主观及操作技能引起的误差来解决目前有些地区在这项工作中存在的问题。
【关键词】微生物检验；质量控制；临床
检验诊断的各项检验结果是支持诊断、鉴别诊断甚至是确定诊断的主要依据。检验结果的可靠性直接影响到临床医生的诊断和治疗。尽管我国医学微生物检验的技术水平和实验室管理水平取得了长足的进步但是，作为边远贫困地区来说，这项工作仍然存在许多问题，诸如：微生物标本的采集不够规范；微生物标本的保存、运送不够规范；细菌检验的质控工作还需加强；细菌检验的报告方式不够规范；细菌检验过程仍然历时较长，报告发出较晚，常不能满足临床需要；实验室与临床沟通不够等。针对这些问题的存在，必须从以下几个方面入手来解决。
1 努力提高检验人员的素质
检验是临床医学和基础医学的桥梁，检验的结果要依靠基础医学底蕴和广泛检验知识来解释，尤其与检验人员的素质更为重要。首先要提高检验人员的职业道德素质，崇高的职业道德素质是保证检验质量的前提。首先要端正态度，以病人利益高于一切为最高信条。坚持弘扬不怕脏、不怕累的工作作风。真正形成“救死扶伤”全心全意为人民服务的道德观。医学服务的对象是人，是一个比较复杂的群体。职业道德水平的高低将关系到人们的身体健康和生命安危。崇高的职业道德可以鼓舞检验工作者在实践中勇于进取，精益求精，刻苦钻研新知识，不断开展新技术。在实际工作中扫除错误的思想障碍，推动检验技术不断向前发展。其次要提高检验人员的技术，熟练精益的技术是保证检验质量的关键。检验人员必须在实际工作中用实际标本严格执行各项操作规程，反复操作，尽力避免技术误差。不断总结积累经验；不断学习使用国内外新技术；不断地改进各种检验方法；不断应用精密度高的检测仪器，加强检验质量功能。
2 搞好细菌室的质量控制工作
实验室内质量控制是核心，是提高检验质量和技术水平的基础性工作，也是做好室间质评的前提。实验前质控是所有室内质控之根本，主要包括标本的采集、运送和采集的方法及时间，临床细菌室应制定标本采集指南，以便于患者和医生实施。标本接种培养前必须首先检查是否合格，不合格的标本应要求临床重新采集后送检。对各种培养基（自配或成品）在使用之前都要抽样进行无菌试验和支持生长试验；对选择培养基还应进行选择和抑制生长试验，被抑制菌应不能生长；对生化反应所用的培养基、试剂和试纸至少应分别选阳性和阴性反应菌株各1株进行试验，以证实应有的生化反应。测定代谢产物的试剂，要防止细菌污染。在开瓶时以及使用中，每周至少要分别用一阳性和阴性菌测试1次。用于分枝杆菌鉴定的试剂在开瓶或配制以及每次使用时，均要做阳性菌对照。抗血清在开瓶时和使用中每月需分别用阳性和阴性菌做1次测试。其他试剂和纸片仅在开瓶或配制时，做1次阴性、阳性反应测试即可。另外，实验室内的各种仪器设备的运行情况，应每天进行监测，每一仪器均要有专人维护保养，仪器上要附有运行记录卡，每天由维护保养人记录温度等指标的变化情况。一旦发现问题，立即进行维修。
3 加强与临床的联系，做到信息畅通
各医院微生物实验室的检验医师应和临床医护人员一道，根据微生物检验规范的规定，研讨和制定本院微生物标本采集、保存和运送的具体要求。要广泛宣传，取得支持，认真实施。要建立健全标本验收制度，对于不合格的标本要坚决退回，说明原因，要求重送。关于标本的采集要求，要向医护人员做一些深入细致的宣教。如怀疑病人患有感染性系统性炎症反应综合征，需要采血进行培养，有相当一些医生不分析病人的发热规律，不考虑是否用过抗生素，只采1份血送检，结果常常培养阴性。这里强调的是“主动”参与对话，作为检验人员，你应是检验结果的主导者，你应知道这个结果是阳性、阴性、有价值或无价值、是否要重做或继续观察。当然，临床医生也有不懂得新的检测项目或者少用的生涩项目，这些都有需要你去主动与临床联系，向他们说明这一检验结果的价值和意义，这样做应该说明你对结果很有主见，很有信心，你主动解释，应该是你的自信心的表现，同样如此，自信心必须建立在坚实的知识面的基础上。临床医生在开化验单时应告诉实验室人员有关患者的推测性诊断，以便使试验人员能据此选择合理的检验程序和试验方法，并能指导临床正确采集恰当的标本，改变过去那种临床送什么标本、检查哪些项目全都由医生说了算的局面。当实验室开始有结果时，必须及时通知临床医生，以便让他们随时评价诊断和治疗方案。另外实验室人员对危重和疑难症患者，需要亲自去进行床边观察，参加病例讨论，接受临床医生就诊治方面的咨询；要参加感染性疾病的会诊，讨论有关诊治方面的问题，提出有效方案，尤其对检出细菌的种类和耐药情况作出说明，提出防止耐药性和医院感染的警报和措施。
4 尽量减少由主观及操作技能引起的误差
微生物限度范围定得宽，多几个、少几个菌对结果影响不大，因此操作马虎、随意，这样容易造成供试品的再次污染以及已污染菌的繁殖及死亡，从而不能真实的反映供试品的染菌情况。因此每一个检验者应明确的了解，在检验过程中的每一个环节，每个空间，每个操作，每个工具及材料，没灭菌者都是带菌者，都会对检验结果产生不确定影响，因而应牢固的建立无菌观念。
其次是操作技能中误差：一些操作者在操作不熟练，及实验条件控制不严格，细节不够注意，每次操作前的消毒处理必须彻底，不得留有死角，对实验所用器具根据材料的性质进行相应的灭菌;开启供试品包装的工具应消毒，实验用的器具应清洗干净，灭菌，放液时不得接触液面，每ml样品必须放尽，否则影响细菌记数的准确性;这些细小环节都有可能污染供试品的可能，使平皿染菌数增多，导致实验误差，所以应该对实验每个环节都要考虑，分析，根据本单位具体情况建立个系统、科学的操作规范，正确熟练的掌握无菌技术及操作规范是准确完成检验结果、得出可靠结论的基本条件。
参考文献
[1] 陈新廉.新编药物学[M].北京:人民卫生出版社，1998：276
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学生的数学学习需要现代教育技术提供必要的支持和服务
人本主义心理学家罗杰斯说过,没有人能教会任何人任何东西。这句话我们可以理解为,学习是学生主体的一种自觉行为,教师只能促进不能代替学生的学习。教师的促进作用在于分析学生学习的心理特点、思维特点及数学学科的特点,选择、运用合适的方式、方法和手段,将学习中的不自觉转化为自觉、可能转化为现实。现代教育技术以其独特的优势,能为转化提供其他媒体无法替代的支持和服务,更好地为学生的数学学习服务。
1.运用现代教育技术能激发学生学习的需要
马斯洛的需要层次理论告诉我们,只有产生了需要,才会发生真正的学习。需要产生的前提是兴趣。现代教育技术超文本集成性的优势能生动、直观、形象地再现生活中的场景,将抽象枯燥的内容以动画、图片、声音等形式呈现给学生,多种感官同时刺激学生,激发学生学习的兴趣和需要。如教学《长方形和正方形面积计算》时,我利用课件创设了“小白兔和小灰兔比菜地面积大小”的情境,在讲故事的同时直观呈现出两个面积相近的长方形,并提出问题:哪个长方形的面积大呢?这样以学生感兴趣的形式引出学习内容,激发了学生探索的需要,学生很快投入到比较面积大小、探索面积计算公式的过程中。
2.运用现代教育技术能发展学生的思维
发展思维是数学学习最显著的特点。小学生思维处于以直观形象思维为主,向抽象逻辑思维发展的阶段。而数学学科的特点是抽象性和逻辑性,这样学生思维和数学学习之间就形成“剪刀差”,这种差异需要借助媒体实现突破。现代教育技术动态模拟的优势能直观、形象地再现事物发生发展的过程,在学生思维和数学学科之间架起一座桥梁,促进学生思维的发展。
现代教育技术服务学生数学学习的误区
现代教育技术虽然能在数学学科和学生学习之间找到学习的支撑点,引发学生学习的兴趣和需要,促进学生对数学知识的理解。但现代教育技术始终只是一个辅助工具,只是教学成功的“外因”,因此运用现代教育技术,不能为使用而使用。但由于教师认识和操作上的片面,出现了运用过度泛滥、未能有效地服务学生的误区,具体表现如下几点:
1.简单照搬,忽视学生学习的差异性
现代学习理论认为,学习是基于学生已有经验和知识背景的建构过程。由于学生所处的家庭环境、文化背景及自身思维方式的不同,学生的学习不仅存在个体的差异,还存在区域上的差异。然而在实际教学中,有的教师忽视了这种差异,高举“拿来主义”的旗帜,盲目地下载现成的课件,然后根据课件流程进行备课和教学。如某教师教学《圆的面积》时,直接用从网上下载课件进行教学。由于课件原创者所在班级学生探索问题的能力较强,课件展示了多种探究计算公式的方法。这位教师教学时,这些方法学生想不到,教师只好把课件播放一遍,效果是可想而知的。这样忽视学生学习差异性地运用现代教育技术是不能有效地为学生服务的。
2.追求形式,忽视学生学习的目标性
学生的课堂学是指向一定的目标,在知识的理解、掌握及运用等方面都有明确的要求。现代教育技术作为一种手段要为目标的达成服务。因此现代教育技术运用的首要原则是实用。但有的教师往往只注重课件的美观而忽视促进目标的达成。如有教师教学《乘法的初步认识》时,用Flash创设了一个动物游戏的情境:色彩斑斓的图片、动听优美的音乐、动感十足的动画,单从制作角度来看,可谓精彩纷呈。但实际教学时,学生的注意力沉溺在课件中,无法感受动物排列中的“几个几”。结果主次不分,事与愿违。这样忽视学习目标性的运用现代教育技术显然是低效的。
3.按部就班,忽视学生学习的生成性
叶澜教授指出:“课堂应是向未知方向挺进的旅程,随时都有可能发现意外的通道和美丽的图景。”这说的就是教学生成的问题。基于学生虚体的可能教学进程的预设,肯定与学生学习实际有差异,这一差异也是教学资源。但有的教师运用现代教育技术时,对学生把握不足,预设单一,使得现代教育技术的应用是一种线性设计,课堂只能按照事先设计程序按部就班地进行。如有教师教学《认识钟表》时,以为学生一无所知地走进课堂,课件对认时针、分针、数字等一个接一个进行介绍,然而学生在生活中已积累了一些有关钟面的经验,课堂中就出现把学生拉回去一一观看的现象。这样忽视学生学习生成性的运用现代教育技术是不能提高学生学习效能的。
运用现代教育技术服务学生数学学习的策略
施拉姆曾说过:“任何媒体只要用的好,并适于学生的需要,它就会激励学生的学习。”这就需要正确认识现代教育技术的优势与不足,在科学分析学习内容和学生学习现状的基础上,扬长避短,科学合理地选择、运用现代教育技术。只有运用时做到用之有理、用之有度、用之有效,才能更好地为学生服务。
1.用之有理,合理选择运用现代教育技术的内容
现代教育技术虽然能为学生学习提供有效支撑,但再现场景、展示过程需要花费大量时间去制作课件,势必会增加教师工作的负担,有时甚至事倍功半。这需要运用现代教育技术为学生学习服务要合理选择,做到用之有理,切勿“舍近求远、舍易取繁”。如教学《分类》时,这一内容比较贴近学生的生活,在学生周围可以找到大量的学习资源,而制作课件不仅花费大量时间,也不方便学生操作,这时就没有必要使用现代教育技术。又如教学《三角形三边的关系》时,由于小棒有一定的粗度,围的时候小棒的位置容易移动,当两根小棒之和等于第三根时,学生的操作往往影响学生形成正确的认识。这时就可以利用课件演示,让学生直观地认识到“两边之和等于第三边时,是两条重合的线段,不可能围成一个三角形”。
2.用之有度,正确认识现代教育技术的地位
现代教育技术虽然是一种先进的教学手段,但仅仅是一种辅助工具。运用时,要明确其“辅助”功能,正确处理好现代教育技术与教师、学生、教材及其他媒体间的关系,做到用之有度,用不越位,以免本末倒置、喧宾夺主。如某教师教学《圆柱的认识》时,从学习内容引入、圆柱各部分的认识到底面周长与侧面的关系全部使用现代教育技术,结果教师被课件牵着走,学生缺乏思维和体验的空间,效果不尽如人意,这就是一个用之越位的例子。所以运用现代教育技术时要做到该教师讲解时要讲解,该学生自主学习时要自主学习,该与其他媒体结合使用时要与其他媒体结合等,将现代教育技术运用成支持学生学习的经典细节。
3.用之有效,科学把握现代教育技术运用的时机
