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生物技术的现状8篇

时间:2023-09-21 16:34:52

生物技术的现状

生物技术的现状篇1

关键词:生物基聚酯;PLA纤维;PTT纤维;生物基PET纤维;PHBV

中图分类号:TQ342+.2 文献标识码:A

(1)生物聚酯共混纺粘非织造布产品

采用不同生物高分子的共混纺丝成网产品,如:PLA/ PHB,组分比80/20,产品克重25 ~ 80 g/m2;PLA/PBAT,组分比90/10,克重25 ~ 80 g/m2;PLA/PBS,组分比70/30,克重25 g/m2的产品已见诸市场。

(2)生物基聚酯双组分纺丝成网产品

选用不同规格或改性的PLA,纺制皮芯型纺粘产品,复合比70/30,克重15 ~ 20 g/m2。而采用PLA/PP、PLA/PE的皮芯型双组分纺粘产品,复合比80/20,克重50 g/m2,其所使用成形组件的孔密度可达2 634孔/m。此类产品在揩巾、卫生保健用品等市场被看好。

(3)生物基聚酯亚微米-纳米熔喷非织造布产品

使用PLA原料生产的纳米-亚微米熔喷非织造布已实现商业化生产,其成本效率要优于传统的静电纺产品,商业化规模生产的纤网单丝的平均直径可控制在452 ~ 660 nm范围内。

目前使用Reicofil-4 熔喷设备纺制的皮芯型PLA纤维网,成形组件的孔密度控制在2 634 ~ 4 982孔/m。纺制裂片型产品时孔密度为6 827孔/m。

(4)PLA/PHB共混纺长丝纱

德国亚堔大学纺织研究所(ITA)选择生物聚酯为原料进行了系统的纺丝成形实验。在共混纺丝实验中,使用PLA(80%)和PHB(20%)两种组分,制得的长丝纱单丝直径达20 μm。

目前PLA纺熔产品中SMS产品展现了十分好的使用性能,如优良的渗透性、高吸湿性和良好的水汽穿透性能。表

生物高分子材料的研发投入会持续增长,但尚无法替代常规的聚合物材料,这是基于经济性(成本)、人类生存与可持续发展以及日益增强的环保意识等取得的共识。鉴于生物高分子材料的特性,其率先进入旨在改善人类生存质量的领域,如卫生保健品、医用可植入制品、高端纺织品、化妆品和食品等产业正被业界普遍认可。事实上,生物聚酯纤维已在医用缝合线、组织工程、矫形修复上得到使用;亨氏(Heinz)集团、可口可乐、百事可乐等公司使用100%生物聚酯的食品和饮料包装变革也在实施当中。

随着工业生物技术向传统工业领域的渗透,聚合物与纤维工业正面临着机遇与挑战,我国的相关行业应做好准备。

(1)没有长远持续的前沿技术的研究与开发投入,将无力支撑国内化纤产业的转型升级和持续发展。目前来看,引进生物基聚合物生产技术还不太可能,国内相关的研究与开发工作应尽早起步,因为取得任何具有自主知识产权的技术成果都需要时间。

生物技术的现状篇2

关键词:生物燃气 发酵技术 反应器 沼气

中图分类号:S216 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)04(b)-0062-01

生物燃气经常说的沼气,沼气发酵是指有机物在厌氧的条件下,被沼气微生物分解代谢,最后形成以甲烷和二氧化碳为主体的混合气体,是一个生物化学过程。沼气发酵的原料是供给微发酵生物,进行正常生命活动所需的营养和能量,是不断生产沼气的物质基础。沼气的来源十分丰富,主要是农业的剩余物包括秸秆、杂草、树叶等,还有猪、牛、羊、马等家禽的粪便,工农业产品的废水废物(如豆制品的废水、酒精和糖渣),还包括大部分的水生植物,这些都是能够用来生物发酵的理想原料。

沼气发酵工艺是指从发酵原料到生产沼气的整个过程所采用的技术和方法。这个过程主要包括原料的收集和预处理,接种物的选择和富集,消化器的启动和日常操作管理及其他相应的技术措施。

1 沼气发酵中的微生物

沼气是有机物质在厌氧条件下通过大量的不同种类的微生物分解代谢产生的。凡参与把有机物质分解、发酵、代谢、转化为沼气的微生物统称为沼气微生物,也叫沼气细菌。由于有机物分解为沼气是一个非常复杂的过程,因此沼气细菌不仅仅是一种单一的细菌,而是由许多细菌组成的总称,据相关统计,沼气细菌拥有几十个属上千种之多。在沼气厌氧发酵过程中沼气细菌是最活跃的因素,他们能把各种有机物固体和处于溶解状态的复杂有机物,按照各自的营养需求进行分解转化,最终形成沼气。但是,沼气细菌把有机物分解为甲烷需要在没有氧气和没有氧化剂的环境下才能进行,同时PH值也要符合一定的条件,因此,沼气发酵又可以叫做厌氧发酵。将这些发酵细菌按其在发酵过程中扮演的不同作用,可分为分解菌和产甲烷菌两大类。

在沼气发酵过程中,各种微生物之间的关系非常复杂,甲烷的产生式各种发酵微生物相互协同、相互制约产生的。这种复杂的关系既体现在分解菌和产甲烷菌之间,同时也体现在分解菌之间和产甲烷菌之间的相互作用。其实分解菌与产甲烷菌之间的关系主要是,不产甲烷菌为产甲烷菌提供长生和产甲烷所需要的物质,产甲烷菌又为分解菌提供生化反应解除反馈抑制;分解菌为产甲烷菌提供适宜的氧化还原条件;分解菌为产甲烷菌清除有毒物质;分解菌与产甲烷菌共同维护生化环境中适宜的pH值。

产甲烷菌是在沼气发酵过程中将各种简单的有机物转化为甲烷的微生物。从1916年俄国微生物学家分离得到了世界上第一株甲烷菌开始,目前已知的甲烷菌有5个目200多个种,主要是嗜热自氧甲烷杆菌、嗜树木甲烷短杆菌、史氏甲烷短杆菌、马氏甲烷球菌、沃氏甲烷球菌、万尼氏甲烷球菌、黑海产甲烷菌、卡利亚库产甲烷菌、运动甲烷微菌等。

2 沼气发酵工艺

沼气发酵工艺包括用户和大中型的发酵工艺工程两大类。用户类的沼气发酵工艺主要是家庭型的、较小的工艺过程,主要分布在亚洲国家,比如中国的水压式沼气池和印度的哥巴士沼气池发酵系统,这些发酵系统利用的是人和动物的粪便、污水等作为原料。我国的沼气发酵工艺从20世纪90年代开始就推广,并且不同地方的特点发展成了“三结合”、“四位一体”、“五配套”等各种各样的沼气发酵系统,带动了一大批以沼气技术作为基础的生态农业发展模式,给当地人带来了客观的经济和生态价值。中国的沼气发展工艺主要是将种植、养殖和沼气发酵等工艺有机的结合到一起,这几个过程相互促、相互协助,共同发挥3个过程的最大价值,实现有物质和能量的循环利用。如主要位于我国西北部的“五配套”生态能源模式就是主要由沼气池、厕所、太阳能、暖圈、水窖、果园灌溉等5个部分组合而成的一个相互联系相互发展的一个系统。

3 沼气的利用

沼气的用途十分广泛,目前用的最多的就是将沼气转化为热能供工厂或者农场内部使用,还可以将沼气转化为电,体居民的生活提供持续的电力支持,此外还能将剩余的电用于厌氧环境的加温,有利用生成更多的沼气。此外,沼气还能作为汽车燃料,作为汽油的代替品,目前已有多个国家建立沼气燃料的加气站,为这种汽车提供加气服务。而燃料电池作为一种新型的清洁、环保、低噪音的电池正受到许多国家的青睐,已经在整个欧洲进行了试验和示范,具有很大的发展前景。

4 发展的重点和方向

关于发酵工艺工程的发展重点和方向,从国内外看主要有以下几点。

(1)发酵微生物的培育速度加快,更多的适应不同原料和工艺的环境的发酵微生物正在广泛的研究,并且这些微生物的沼气转化率非常高,能够很好的利用发酵原料,为不断的扩大沼气原料和原料利用率提供了可能。

(2)干发酵技术成为了研究的重点,干发酵的配套工艺和设备也是目前发展的配套工艺,将会有很大的作为。

(3)在沼气的后处理方面,发展提取更纯的沼气和沼气压缩技术,为沼气的扩大利用提供可能。

参考文献

[1] 刘晓风,廖银章,刘克鑫.城市有机垃圾干法厌氧发酵研究[J].太阳能学报,1995,16(2).

[2] 孙国朝,邵延杰,连莉文,等.干法厌氧发酵工艺条件的研究[J].太阳能学报,1985,6(3).

生物技术的现状篇3

王旭崔韶晖

(大连民族大学,辽宁大连116600)

【摘要】将生物技术的药物产业作为研究的对象,总结并分析了当前生物技术药物的特点。陈述了当前上市的相应产品以及发展的前景,对我国生物技术药物发展的现实情况进行了阐述与探讨,并据此提出一定的建议与对策。

关键词 生物技术药物;发展现状;对策分析;前景

生物医药产业可以被称之为技术密集型与知识密集型的产业,其同我国的民生息息相关,主要的涉及领域有中药,化学药品以及生物技术药物等诸多领域,在我国的发展中有着十分重要的地位。近年以来,我国的现代生物技术有了十分显著的发展,通过生物技术而生产处的药物也不断增加。然而,从整体上来说,我国的生物技术药物尚未取得较多的突破性的创新,在当前全球领域具有着竞争力的生物技术公司相对来说也仅仅是凤毛麟角,同世界的先进水平仍然存在着较大的差距,其中主要的原因便是人才与资金的问题,笔者在本文中主要对当前我国生物技术药物发展的现实状况进行分析,并提出相应的对策。

1我国的生物技术药物在发展的过程中所存在的问题

1.1高水平团队与专业人才的缺乏,学术创业环境并不成熟

生物技术药物的研发并不同于一般药物的研究与制造,其在生物技术上,生物与化学方面,药理方面等诸多的领域均有着较高的要求,当前我国虽然已经认识到了生物技术药物的重要性并极力对其进行研发,在较短的时间取得了较为理想的成绩,然而,从实际上来说,虽然当前我国该领域有着较为庞大的科研团队力量,并且有许多的工作者具有国外工作的经验,但实力并没有理想中的雄厚,在同其他国家的竞争之中也处于劣势。

在我国,绝大多数的生物技术是在科研院所之中进行研究的,科研人员也大多是使用国家的资源来进行研究,存在着体制上的约束,导致了在许多时候缺乏冒险的精神以及创业的激情,许多科研成果明明已经研究出来,然而,却不进行实际应用,不投入市场来获得经济上的效益,并且,科研院所在进行相关研究时并不具备着市场的导向,这也使得许多的研究项目在实际的市场之中得不到有效的应用,绝大部分的有那就产品在获得专利后便被束之高阁,不再过问。

1.2并不具备着较多的实力雄厚的企业,融资较为困难

同其他的发达国家相比,我国生物技术药物方面的上市公司在总体上的规模比较小,由于资金有限,在对产品进行研发时也存在着较大的制约,无法吸引到具有着高水平与能力的人才,循环下去也就限制了企业的创新能力,并且,我国在研发的环节中仍然处在仿制的阶段之中,缺少核心的技术,也就无法较好的提高企业产品的竞争能力。

与此同时,生物技术药物在研发的过程中需要较长的时间、较高的投资以及较大的风险,这些要求也导致了只有拥有着雄厚财力与人才的公司才能够实现,风险投资一般都只是注重短期的资本,希望能够将投资的风险降到最低。对于生物技术药物的公司来说,其在进行研究时很难较快地为风险投资提供回报,这也使得风险投资并不会将这一行业当做主要投资的目标,而当前我国尚未建立起科学合理的同生物技术药物这一领域的特点比较适应的融资体系。这也极大地限制了我国生物技术药物领域企业的进一步发展。

1.3产品的更新换代比较缓慢

我国的绝大多数生物技术药物企业主要生产干扰素系列的产品、促红细胞生成素的产品、肿瘤坏死因子系列的产品等,大部分企业缺乏着具有自身知识产权的核心产品,许多种类有着较多的厂家,导致了同质化竞争的空前严重。产品的更新较慢也导致了企业竞争力的降低,也就导致了人才的流失与资金的缺乏,久之便形成了一个制约企业发展的循环体系。

1.4产品的价格较高导致患者无法承受

生物技术的药物在制作时有着较为复杂的流程,且对于技术也有着较大的要求,这也使得许多的企业会具有着垄断的性质,导致了在临床之中此类药品有着十分昂贵的价格。举例来说,应用于治疗HER2过度表达的转移性乳腺癌的曲妥珠单抗每一只的售价便能够达到20000元以上,六只为一个疗程,这也就是说,一个疗程单单这一种药物的治疗费用便能够达到120000元以上。这些生物技术的药物在价格上要远远超过了正常家庭所能承担的费用,患者在进行治疗时也往往不会考虑这类药物,即使其有着显著理想的治疗效果。

2相关建议与对策

2.1加强转化的研究,鼓励学术性创业

虽然当前我国在生物技术领域特别是其中的基础研究方面取得了一定的成果,然而,在目前整体的实际市场经营之中,许多的医药研制企业的实力并不能仅仅使用文献的数量来进行衡量,大部分学术文献都将有那研究精力放在了基础的研究之上,其同市场的实际应用之间仍然存在着十分遥远的距离。转化研究思想便是将当前基础的研究成果以及思维理念转化成为具体的生物药物产品,将早期的基础研究同临床的实践进行连接,涵盖目标的确认和识别。

除此之外,还应大力地鼓励学术性的创业,若是仅仅有研究而不进行创业,研究的成果也只能停留在试验的阶段之上,以专利与论文的形式呈现在人民大众的面前,然而若是将研究的成果转换为能够满足广大人民群众需求的实质性商品,不仅能够方便人民群众,还能够创造出巨大的经济与社会价值,更好地发挥这一研究成果的作用。

2.2大力地创新与支持国际化的合作

生物技术药物领域属于技术要求较高的领域,因此,在对其进行发展的同时,必须要正确地判断其发展的趋势以及实际的动态情况,了解研究的具体方向并对其中的制约性因素进行分析,在研究之中应倡导勇于创新的精神,在不断地创新之中求得突破性的发展,提高企业的国际竞争能力。

由于我国生物技术药物领域的研究起步较晚,因此,在许多的方面较之于发达国家仍存在着较大的差距,这不仅仅是技术上的差距,还有经验上的差距,因此,想要促进我国的生物技术药物能够得到更好的发展,支持国际化的合作,促进同发达国家之间共同的合作与研究则显得十分必要。

2.3制定合理的发展政策,加大政府的扶持力度

我国政府应从大方向上帮助生物技术药物领域的发展制定出科学合理的发展政策,在能够确保质量的前提下加快临床中的试验与审批的流程,从整体上提高审批的效率,建立相关的制度。在此基础上,政府更应加大对这一类新兴企业扶持的力度,给予其更大的便利,使其在发展之中能够获得政策上的支持,提高企业的发展速度。

3总结

随着国家的不断发展,对生物技术药物的研究也不断地深入,我国的生物制药领域也在不断地向前发展。可以肯定的是,在我国,生物制药物在未来的药物市场中必将会有着广阔的前景并在其中扮演着重要的角色。对此,我们应加强对于这一产业的研究,提高学术同商业之间的嵌合,使得这一技术能够真正意义上地为广大人民群众服务,提高患者临床的治疗效果,创造出巨大的经济效益与社会价值。

参考文献

[1]孟祥海,高山行,舒成利.生物技术药物发展现状及我国的对策研究[J].中国软科学,1002-9753(2014)04-0014-11.

[2]在中国打造世界领先的创新型生物技术药物产业[R].中国外商投资企业协会研制和开发行业委员会与美国全球生物技术工业组织,2013.

[3]梁成罡,王军志.我国治疗性“生物仿制药”发展对策与思考[J].中国新药杂志,2012,21(8):851-856.

[4]吴伟光,仇焕广,黄季焜.全球生物乙醇发展现状、可能影响与我国的对策分析[J].科技与经济,1002-9753(2009)03-0023-08.

生物技术的现状篇4

关键词:微生物诱导;矿物沉淀;自修复;耐久性 

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.073 

1 微生物诱导修复的研究现状 

微生物诱导碳酸钙沉淀的形成一般由两种方法:(1)一种是厌氧微生物的酶化反应,即厌氧微生物新陈代谢活动能够产生一种尿素酶,通过外界不断的提供营养液(尿素和钙离子),这种催化酶能够将尿素水解为氨和二氧化碳,随着生成物的不断增加,溶液中的pH值会不断的升高,当碳酸根离子遇到钙离子时,就可以引起钙离子以碳酸钙的形式沉积。同时微生物细胞附近也为下一步碳酸钙的沉积提供成核的地点;(2)另一种是好氧微生物的呼吸作用自我修复,即通过将微生物、营养液、水泥浆等同时搅拌成混凝土结构,在混凝土裂缝没有形成以前,微生物处于休眠状态。一旦裂缝形成,混凝土结构中进入水和空气后,微生物就会进行有氧呼吸作用,将氧气转化为二氧化碳,二氧化碳与混凝土结构的钙离子结合,最后生成碳酸钙沉积物。 

1.1 厌氧微生物诱导沉淀的研究现状 

(1)诱导沉淀的成分及性能的研究。Ramakrishnan等通过对厌氧微生物诱导后的产物进行(SEM)电镜扫描和X射线衍射(XRD)分析得出沉积物为方解石。同时对修复后的试件进行抗酸、抗碱、冻融循环和干缩循环试验,得出的数据显示试件的耐久性得到了显著的加强。 

黄琰等将巴斯德芽孢杆菌培养基与无菌培养基的进行对比试验来处理石英砂,通过X-射线衍射分析和扫描电镜分析得出,通过有菌培养液处理后的石英砂表面有方解石晶体生成,同时在方解石晶体表面附着有巴斯德芽孢杆菌。 

(2)温度、PH、溶液浓度、缓冲溶液等对微生物诱导沉积物的影响。Tittelboom K V等通过对混凝土结构抗渗的研究,得出了缓冲溶液硅胶对微生物在混凝土结构中的存活起着关键作用,缓冲溶液硅胶的存在可以使得微生物适应高碱性环境,从而可以有效的提高修复材料的耐久性能。通过超声检测得出,微生物修复后的混凝土结构超声检测的声时明显低于无微生物混凝土结构检测声时。热量分析也证实了缓冲溶剂硅胶的存在对微生物的存活起着重要作用。 

Navneet Chahal等的室内研究表明,细菌改性硅灰混凝土抗压强度的提高是因为活性细菌催化作用下产生的沉淀,进入了混凝土的裂纹和空洞里。通过不同浓度有菌试验和无菌试验,5%硅灰含量和10%硅灰含量对比试验及耦合试验得出,28天标准养护的抗压强度,10%硅灰+ 105 cells/ml菌体浓度的抗压强度提高最多38.1Mpa(无菌试验5%硅灰含量混凝土抗压强度为28Mpa)。通过X射线分析和扫描电镜观察,添加硅灰的含菌体混凝土抗渗透性效果显著。 

黄琰等通过单因素影响的试验方法分别通过钙离子浓度、温度和外添加剂镍离子含量对诱导产物的产量作了研究。单因素试验分别得出当钙离子浓度为0.0252mol/L、温度为30℃时,方解石产量最高。同时,镍离子含量的多少与方解石产量成反比。 

1.2 好氧微生物诱导沉淀的研究现状 

对好氧微生物自修复研究比较全面的荷兰代尔夫特大学的Henk M. Jonkers对微生物的存活率、强度增长进行了研究。 

Jonkers等从碱性土壤中提取球形芽孢杆菌(耐碱菌种),将培养过的菌种与乳酸钙营养液和混凝土共同浇注,通过MPN观察,该菌种在浇筑完成第9天细菌存活量为1.6×106/cm3、第22天细菌存活量为0.35×106/cm3、第42天细菌存活量为0.25×106/cm3、四个月后细菌存活量为0.5×103/cm3。通过与无菌构件比较,混凝土构件的抗压强度下降了10%,通过MIP分析可以得出在调整细菌用量的基础上,裂缝产生7天后,微生物能对混凝土裂缝进行修复,而28天后随着微生物数量的减少,产生的碳酸钙的量也逐渐减少,再次产生裂缝后,修复效果不理想。 

2 微生物修复技术进一步研究所要解决的问题 

2.1 培养基、微生物、缓冲溶液等和水泥基的兼容性 

微生物含量的多少直接影响裂缝的修复效果。很多研究表明,微生物含量过多会影响混凝土结构性能,而微生物过少,在需要修复的部位不存在微生物或者微生物含量过少,就会最终影响裂缝的修复。同理,如果在需要修复的部位营养液不足,也会对裂缝修复产生影响。缓冲溶液可以有效的控制微生物作用环境的PH,因此缓冲溶液的多少对微生物的存活量等有较大的影响。 

2.2 微生物混合溶液对混凝土耐久性的进一步研究 

厌氧微生物作用下混凝土的耐久性主要是以矿物沉积为研究方向,这方面所做的试验工作比较多。好氧微生物作用下混凝土的耐久性研究较少,好氧微生物通过呼吸作用产生二氧化碳,会与混凝土中的Ca(OH)2结合,因而降低了混凝土中的碱性,这对钢筋的保护作用是不利的,但微生物在混凝土结构内部的呼吸作用又可以消耗内部的氧气和部分水分,这对保护钢筋又是有利的,这就需要对好氧自修复混凝土的耐久性,特别是对钢筋的保护作用作进一步的研究,已达到对钢筋保护的最佳方案。 

3 微生物修复技术应用的展望 

大量的实验研究表明,微生物诱导碳酸钙沉积物可以成功的应用在修复混凝土表面裂纹上。大量的矿物沉积是由于微生物的诱导后产生的,因此与传统意义上的高分子补漏相比能够更有益于环境的保护。厌氧微生物修复技术实验室研究阶段技术已经比较成熟,应用到工程上不仅要确定成分的最优比,而且还要考虑经济效益。混凝土结构需要有较长的使用年限,在混凝土服役期间,如果好氧微生物的自修复技术能够成功的应用到工程上,这对混凝土结构修复技术有着重要的意义,因为这不仅可以实现旧建筑物的自我修复,又可以实现新建建筑物的智能修复,因此好氧微生物的自修复的应用有着广阔的应用前景。   本文由wWw.DyLw.NeT提供,第一论 文 网专业教育教学论文和以及服务,欢迎光临dYlw.nET

参考文献: 

[1]Willem De Muynck, Nele De Belie,Willy Verstraete. Microbial carbonate precipitation in construction materials: A review[J]. Ecological Engineering. 2010,36:118-136 

[2]袁雄洲,孙伟,陈惠苏.水泥基材料裂缝微生物修复技术的研究与进展[J].硅酸盐学报,2009,37(01):160-170. 

生物技术的现状篇5

关键字:垃圾渗滤液;生物处理技术; 厌氧-好氧组合法

中图分类号:R124文献标识码: A

一.目前垃圾渗滤液生物处理技术的研究现状

1.渗滤液的来源,组成及特点

垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水。它主要来源于降水,地下水的反渗,细胞生物反应产生的水,以及垃圾自身的水分和垃圾在进行填埋后,由微生物的厌氧分解产生的水分。

垃圾渗滤液水质复杂,目前被确认的有机污染物有150多种,其中致癌物以及辅助致癌物达5种。还有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物,磷酸酯,酚类化合物和苯胺类化合物等。其中浓度最高的化合物比城市污水的浓度还要高出很多,比如BOD、COD。此外,垃圾渗滤液还含有十多种金属离子,其中有些浓度很高,这个会严重影响生物处理过程的进程,并对其产生抑制作用。总之,当这些污染物达到一定的规模时,影响的不仅是环境,更重要的是会严重影响居民的生活和身体健康。

影响垃圾渗滤液的因素很多,其中包括水分供给情况、垃圾性质、填埋场表面情况、填埋场底部情况等。正所谓有因必有果,其带来的影响也是多种多样的,比如水质波动大、成分复杂、金属离子含量高、污染物浓度高、持续时间长、流量小且不均匀。它的成分很复杂,一般来说,降雨量对其有更深的影响,降雨量越大,垃圾渗滤液也越大,且随着季节、气象等因素的变化而变化。

2.研究现状

目前的垃圾渗滤液生物处理技术主要有好氧处理,厌氧处理,和好氧厌氧结合处理三种方法。

好氧处理

好氧处理工艺是利用微生物在好氧条件下的代谢作用,以废水中的有机物作为原料进行新陈代谢,合成生命物质,同时将污染物进行降解或还原的过程。好氧处理的处理方法主要有活性污泥、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘法、MBR及SBR处理工艺等。目前最新的活性污泥法是低氧-好氧活性污泥法及间歇式活性污泥法,它们是经过改进的活性污泥法,具有高校性,低费时的特点。众多的垃圾处理数据表明,活性污泥法是最有效的垃圾渗滤液处理方法,体积小,有机负荷高。相比之下,曝气稳定塘这种垃圾渗滤液的处理方法占地面积大,体积大,且有机负荷低,降解进度较慢,但是由于其工程简单,在土地资源丰富,土地价格低的地区,比如青藏高原,云贵高原,曝气稳定塘不失为一种最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。国外早在80年代就有人运用稳定塘技术建立处理厂,并成功处理了垃圾渗滤液。实践表明,如果非得选择一种最好,最实用的处理办法,活性污泥法仍为上选。

厌氧处理

厌氧生物处理有许多优点,最主要的是能耗少,操作简单,运行费用低等。因此也是垃圾处理者比较喜爱的垃圾渗滤液处理方法。厌氧生物处理的运用可谓历史悠久了,至少也有几百年的历史。近年来随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的不断发展,使垃圾渗滤液生物处理技术在理论和实践上有了迅猛发展,大量新的厌氧处理工艺相继出现,它们相比于传统工艺的处理方法,具有水力停留时间短,有机负荷高等特点,特别是在处理高浓度(BOD5≥2000mg/L)有机废水方面取得了良好效果。如其BOD5/P只需为4000∶1,虽然渗滤液中P的含量通常少于1mg/L,但仍能满足微生物对P的要求。用普通的厌氧硝化,35℃、负荷为1kgCOD/(m3・d)、停留时间10d,渗滤液中COD去除率可达90%。

厌氧与好氧相结合的处理技术

其一,厌氧―好氧生物氧化工艺。

经各种工艺组合的试验得出如下结论:对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧-好氧处理工艺既经济合理,处理效率又高,COD和BOD5去除率分别达86.8%和97.2%。

其二,厌氧-氧化沟-兼性塘工艺。

当进水COD较高时,出水水质良好;一旦COD降低,特别是冬季低温少雨,COD降低到不利于生化处理时,就会导致出水水质中各种水质成分含量均偏高,从而难以达到标准要求。若是启用絮凝沉淀系统,效果能好一点,但是仍达不到理想状态。

其三,厌氧―气浮―好氧工艺。

将上流式厌氧污泥床反应器和生物接触氧化法相结合的处理工艺,前半段上流式厌氧污泥床反应器为厌氧装置,后半段生物接触氧化法为好氧装置。在厌氧段完成处理后再加入气浮工艺,就可处理渗滤液变化幅度大的问题,从而提高渗滤液处理能力。

其他生物处理技术

生物炭处理技术:A.Imai等采用生物活性炭流动床(BACFB)技术处理垃圾渗滤液。当HRT为96h,COD去除率将达到58%,活性炭可吸附部分小分子有机物和微生物的代谢产物。这种方法可去除70%的腐殖质。

土地处理法:此法处理渗滤液是将渗滤液收集起来,通过喷灌使之回流到填埋场。循环填埋场的渗滤液由于增加垃圾湿度,从而提高了生物活性,加速甲烷生产和废物分解,从而达到处理渗滤液的目的。

硝化和反硝化处理:生活垃圾填埋场的渗滤液中,含有高浓度的有机污染物和氨氮。为使有机物和氨氮同时去除,垃圾填埋场在填埋垃圾时可采用混凝剂用铁盐和高分子聚合物的反硝化-硝化的工艺。

二、存在的问题

随着科技的进步,各个学科取得突破性进展,各种垃圾渗滤液处理技术取得良好效果,但仍然存在很多的问题。比如说好氧工艺的活性污泥法和生物转盘工程投资大、运行管理费用高,处理效果受温度影响较大;厌氧处理技术特别适合高浓度的有机废水,但它的停留时间长,且对温度的要求高,去污率很低;厌氧-好氧工艺生物处理渗滤液较好,但渗滤液处理厂的修建投资大,运行管理费用高,而且随着填埋场的关闭,最终使水处理设施报废。所以,要使垃圾渗滤液生物处理技术应用前景广阔,许多问题还有待深入研究。

因为垃圾渗滤液的水质不稳定,如果我们在处理时只采用那些单纯使用生物处理技术,那么对于解决技术达标问题是很难的。所以我们应该在技术上、经济上寻找可行的工艺方案,可以将不同的工艺搭配协调使用。

此外可以从开源的角度去研究,这也是最有效的一种办法,我们可以开展减少渗滤液产生量填埋技术的研究,在工业制造上尽量采用无毒的材料,加之先进的生产工艺,减少渗滤液的产生量。

结语:

实践证明, 厌氧法具有有机负荷高、低耗能、低污泥产率、且对无机营养元素含量要求较低等特点,它比较适合用来处理有机物浓度高、磷含量低、可生化性差的垃圾渗滤液。它可以用来处理大量的有机污染物,因此, 厌氧法可以作为垃圾渗滤液的核心处理单元。

与厌氧法相比, 好氧处理耗能高, 且 COD 浓度越高, 好氧法耗能越多; 好氧处理可以将大量的有机物转化成污泥, 但它也有自己的缺点和局限性,那就是的污泥处理和处置的费用远高于低耗能的厌氧法; 而且好氧处理因为处理时污泥的生长量大,相对应的对无机营养元素的需求高,因此处理含磷浓度较低的垃圾渗滤液时需要投加必要的磷, 这样也就增加了运行费用。

综上所述,将好氧处理和厌氧处理结合无疑是最好的垃圾渗滤液处理方法。它既经济合理, 处理效率又高。此外,要进一步提高科学技术的发展以及其在垃圾处理上的应用,变废为宝,为环保做贡献,也为资源利用做贡献。

参考文献:

[ 1] 刘可.城市垃圾渗滤液的特性分析及厌氧处理试验研究.硕

西安建筑科技大学.2006.

[2] 蒋海涛.周恭明.高延耀.城市垃圾填埋场垃圾渗滤液的性质特

生物技术的现状篇6

关键词 生物絮团技术;对虾养殖;发展现状;影响因素

中图分类号 S966.12 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)06-0248-03

中国是世界上最大的对虾生产国,近年来对虾疾病的发生程度有不断增强的趋势,对虾养殖业面临瓶颈。因此,寻找一种新型的健康生态养殖技术已迫在眉睫。近年来,国内外学者在零水交换的基础上,发展出一种以多种微生物共生平衡体,采用生物调控方式,解决水质问题,提高对虾养殖成功率,增加水产养殖效益,提升水产品安全问题。由此,诞生了新型水产养殖新技术――生物絮团技术(biofloc technology,BFT)。本文浅析了生物絮团技术的发展背景和发展史,同时概述生物絮团系统的形成和稳定的限制因素,探讨了该技术在对虾中的应用。最后,对该技术面临的问题作了分析并提出了需要发展的方向。

1 生物絮团技术的发展概述

1.1 传统水产养殖的瓶颈

我国是世界主要的养虾大国,近十几年来我国对虾养殖业迅猛发展,但是随着养殖规模的扩大和集约化程度的提高,受环境污染、水资源短缺、土地等限制因素的影响,养殖成本逐年上升,严重制约了对虾养殖的可持续发展。开放式的水系统中要得到高产,是以提高放养密度、增加配合饲料投喂量为前提的,在集约化养殖系统内,饲料中70%~80% 的营养物质以残饵及代谢产物的形式在水中积累,产生大量的氨氮、亚硝酸盐,导致水质恶化及环境的污染。而氮磷的富集可使水体富营养化,致使动物缺氧和产生有毒物质。近年来,对虾水产病害的暴发也给传统养虾业造成重创,如白斑综合征病毒(WSSV)、传染性皮下及造血组织坏死病毒(IVVNV)、早期死亡综合症(EMS)、桃拉综合症病毒(TSV)、肠胞虫等,但至今仍未找到有效防控措施。

1.2 零水交换养殖模式的诞生

针对当前对虾养殖所存在的问题,高效、清洁、健康对虾养殖需要从由粗放式向集约化、开放式向封闭式、大排放向循环水的模式发展,提出了零水交换养殖。零水交换是指在养殖过程中,不与系统外界进行水交换,养殖系统内的水体进行循环使用,以切断流行病原的传播,并为未被利用的饲料中营养物质的循环再利用提供条件。零水交换系统中,有益微生物和单细胞藻类可为对虾提供必要的营养要素和代谢所需氧气,也可以降解养殖系统内的残饵和有害生物代谢物,对虾、有益微生物和外源饵料三者相物互作用,形成和谐共生的生态体系[1-4]。

1.3 生物絮团的结构

研究报道表明,生物絮团是以菌胶团细菌、丝状细菌为核心,依靠其分泌的产物,将水体中悬浮的细菌、微藻和残饵、粪便等颗粒有机物絮凝在一起自然形成絮团状聚合物,生物絮团养殖系统也因此而得名。因不同的饲料、养殖品种、充气方式、管理模式以及环境因子,生物絮团的生化组成和物理特性也常有较大差异。生物絮团形状不均一,其比表面积通常可以达到20~100 cm2/mL,这极大地促进了絮团颗粒的物质和能量的交换,生物絮团本身就是一个微生态系统,是水体中嵌入的许多个富营养的微环境。这种结构会吸引大量的原生动物、轮虫、线虫等水生动物来摄食,生物絮团独特的微生物群落结构给对虾养殖产生积极的影响。生物絮团中能观察到各种类型的微藻,呈包裹在生物絮团中或者单个独立存在,可供对虾摄食。硅藻还有相对高水平的必需氨基酸二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA),这些硅藻可以显著地促进对虾的生长,而絮团颗粒大于5 μm对对虾生长促进作用更显著。

1.4 生物絮团技术的发展

生物絮团技术的提出和发展为零水交换对虾养殖系统的全面实践应用提供了技术支撑和解决方案,是今后我国对虾养殖业的重要发展方向。生物絮团技术的原型是由法国太平洋中心海洋开发研究所在20世纪70年代提出的,并之后将该技术实施于斑节对虾(Penaeus monodon)、墨吉对虾(Fenneropenaeus merguiensis)、南美白对虾(Litopenaeus vannamei)等对虾的养殖研究。Steve Serfling开发活性微生物悬浮系统(简称“微生物汤”)用来养殖罗非鱼(Tilapia nilotica),年产量达到1 500 t,每天仅换1%的水。法国及以色列的科学家提出了“异养性食物网”的概念,这些都是生物絮团系统理念的雏形。20世纪90年代后,由于受水资源限制、环境问题和土地成本等因素的限制,以色列和美国分别在罗非鱼和南美白对虾封闭式养殖中集中地开展了生物絮团技术的应用研究,这些研究工作为以后生物絮团技术的发展奠定了基础。近年的研究显示,生物絮团技术在对虾养殖中起到显著的水质净化和提升免疫防御的作用,生物絮团可被对虾摄食利用并转化自身的营养物质,提升了饲料的蛋白利用率。Kuhn等利用罗非鱼的养殖废水和红糖培养出生物絮团,并制成饲料投喂南美白对虾,实验组生长优于对照组。这些研究成果和实践经验极大地推动了生物絮团技术的发展。

1.5 生物絮团技术的应用原理

生物絮团技术表明上是一种反常的做法――发展并提倡有机物和微生物群落在水体中积累。但这些微生物大多是有益微生物,在水体中发挥着重要的生态功能,一方面通过吸收转化水体中的氮磷代谢物,保持水质平衡;另一方面生物絮团自身可为对虾提供生物饵料,实现营养物质的循环利用。水产养殖中可应用的益生菌有数十种,其中芽孢杆菌是最为典型的益生菌,对环境适应力极强,代谢产物无毒,可降低水体中的亚硝酸盐和氨氮含量;并可将水体中的有机物转化为自身营养,降低水体中的COD;这些益生菌进入对虾肠道后,可提升对虾的免疫防御;由其产生消化酶能促进对虾的消化能力,提高饲料利用率。在集约化养殖系统中,大量人工饲料的持续投入为微生物的生长繁殖提供了丰富的营养基质,微生物群落得以大量增殖,而保持水体中所有有机颗粒和生物絮团呈悬浮活性状态,是生物絮团养殖系统得以良好运行的关键。

2 生物絮团的主要影响因素

2.1 水温

生物絮团受温度影响很大,温度直接影响水生动物机体的代谢、生长和存活,对毒害物质的敏感性及耐受性,寄生虫和疾病的感染均受温度影响[1-4]。温度还可通过影响盐度、溶氧等其他环境因子对水生动物间接产生影响。生物絮团由微生物等组成,其日常代谢活动也须在适宜温度范围内进行[1-4]。Krishna等发现,当水温处于30~35 ℃时,絮团中的细菌产生过多的多糖,导致絮团膨胀裂解;Wilen等发现在温度较低(4 ℃)的情况下,生物絮团的解絮凝作用比较高的温度(18~20℃)更易发生。田相利等发现,中国对虾(Fennero-penaeus chinensiss)在18~31 ℃时摄食量随温度升高迅速增加,而超过31 ℃后其摄食量明显下降,生长速率也受到抑制;杨章武等发现,31 ℃下,南美白对虾幼体活力最佳,生理行为最稳定。因此,25~31 ℃时,不仅有助于生物絮团的形成和稳定,也有利于对虾的摄食和生长[1-4]。Krishna 等发现,在较高温度(30~35 ℃)下,活性污泥的体积指数较大,且会产生大量胞外多糖。此外,Diego等发现,在零水交换系统中,水温对对虾本身的免疫和抗氧化作用有一定的影响。因此,适宜的养殖水温是形成良好生物絮团的一个必要条件。

2.2 pH值

水体pH值对维持生物絮团系统功能也很重要,不管是对虾所处的养殖水体,还是生物絮团内部的微环境水体,均需要一个适宜的pH值范围。一般情况下,对虾在pH值为7.8~9.2的水环境中生长较为适宜[1-4]。集约化养殖通常会产生大量的异养细菌,加上对虾本身的呼吸代谢产物可引起pH值急剧下降,不但影响养殖对虾的生长存活,还会抑制细菌微生态功能的发挥。微生物生态功能的失衡会导致氨氮、亚硝酸盐的积累,并引起水质的恶化,最终严重影响养殖对虾的摄食、生长和存活。因此,在生物絮团养殖对虾过程中,应该结合对虾的适应pH值范围,将养殖水体的pH值控制在弱碱性是比较理想的。

2.3 溶氧

溶氧是影响水产养殖最重要的因素之一,养殖水体中溶氧含量的高低,直接影响生物絮团中生物群落的组成结构。生物絮团中的异养细菌属于好氧菌,其生长繁殖需要充足的氧气供应,任何厌氧状态的出现不但会对其正常生长繁殖产生重要的影响,而且还会促进厌氧菌的繁殖[1-4]。另外,在较高的溶氧条件下,生物絮团结构趋向更加紧凑和稳定,其作用活性更加强大,但并没有证据证明溶氧高低与絮团粒径大小之间存在直接的相关性。另外,水产养殖动物的生长特性及其耐药性,很大程度上也取决于水体中溶氧的高低。因此,在养殖系统中需要设置充分的增氧设备,适当的增氧可满足生物呼吸需求;还能促使生物絮团悬浮和二氧化碳挥发[1-4]。除此之外,曝气也是增加溶氧的手段,曝气可以促进底层水体和表层水体间的充分混合,达到养殖水体各层面溶氧的均一性,合理的曝气装置还可以达到控制絮团老化的目的[1-4]。溶氧的多少不仅影响生物体的新陈代谢,还影响生物絮团的结构,因此,控制水体中的溶氧对健康养虾至关重要。

2.4 碳源

异养细菌在生物絮团中发挥关键性的作用,其生长、繁殖需要充分的碳源供给。生产实践中,碳源有若干类:第一类为单糖或较易被分解的含糖化合物,如葡萄糖、果糖、蔗糖、糖蜜等含糖化合物;第二类的碳源难以或者不能直接被异养菌利用,但会随着时间推移而被异养菌缓慢降解和吸收,如木薯粉、小麦粉、玉米粉、稻壳、竹子等。第三类碳源称为发酵碳源,把小麦秸秆、麦麸、花生粕、豆粕、稻壳等按照一定的比例投加到发酵罐中,接上特定菌种经发酵后,将发酵液用作碳源,投放到水体用于生物絮团的培养。

有机碳源的选择在很大程度上决定生物絮团的组成,这决定聚合物的数量和类型,另外还有就是有机碳源的成本也是实践中选取的决定性因素。因此,在选取有机碳源的时候,往往选取其他产业的副产物。Ekasari等用糖蜜、木薯淀粉、木薯淀粉―副产物和米糠4种碳源研究生物絮团中南美白对虾的存活和生长特性,发现木薯淀粉―副产物具有最高的存活率,而生长速率和蛋白转化率为木薯淀粉为碳源的生物絮团系统中最高。除了选择合适的碳源之外,最佳碳源量的添加量也尤为重要。高磊发现,以蔗糖为碳源时,碳源添加量为日饲料投喂量的75%时,南美白对虾(养殖密度150 尾/m2,体长1.3±0.1 cm)生长的最佳。邓应能也得到了类似的结果:南美白对虾封在闭养殖试验中,蔗糖添加量为日饲料投喂量的77%为最好,生物絮团稳定性最佳。Hari等则表明,碳源添加量与饲料投喂量以及饲料中蛋白含氮量相关,以公式形式表现为:碳源添加量=饲料投喂量×饲料蛋白含氮量×50%/0.05。因此,最适碳源以及最佳碳源添加量需要根据具体的生产条件而做出最佳的组合。

2.5 C/N比

C/N比是指在养殖水体内,总有机碳与总溶解氮的比值。Bakar等指出C/N比在15左右时,能很好地稳定生物絮团系统。C/N比10时,养殖系统中的无机氮被异养微生物利用,氨可以被消耗。Avrimelech认为,可用C/N比来调控异养微生物生长,C/N比达到10以上,异养微生物可以稳定生长与繁殖[1-4]。在生物絮团构建过程中,合理的 C/N比是控制有毒氮类浓度的有效途径,提高C/N比到12~15,将会有利于异养菌同化氨氮过程。提高C/N比的方法主要有2种:一是往养殖水体中添加有机碳源,另一种是降低配合饲料中蛋白含量。一般情况下,要使C/N比达到10以上,配合饲料中碳源是远远不够的,需要人为添加碳源。

3 生物絮团技术在对虾养殖中的应用

3.1 调控水质

生物絮团对养殖水环境的有害物质的清洁作用,主要是通过吸收、利用和转化养殖水环境中的氮元素,可以说是对氮元素的循环利用过程,通过自养微生物硝化作用、异养微生物的氨化等过程迅速吸收养殖水体中的氨氮、亚硝酸盐等物质,合成细菌自身蛋白物质,从而达到少换水或者说零换水的目的。这样,大大减少了传统养殖的大排放水,极大减少了水资源的浪费和交叉污染。当通过人工合理添加碳源使养殖水体中的C/N比≈10时,可使水体中异养微生物大量生长繁殖形成生物絮团,可明显降低水体中的亚硝酸盐、氨氮、COD。Zhou等在研究益生菌在南美白对虾幼虾养殖过程中的水质调控作用时取得了良好效果[1-4]。Crab等通过生物絮团技术清理养殖水体中的氮素,获得良好水产产量。Wang等研究发现,当生物絮团中的C/N比达到15时,能显著降低养殖水体中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐的浓度。Avnimelech研究表明,微生物改善了水质,提高了控制无机氮功能的预知性、有效性和可靠性。

3.2 生物防治,减少病害

生物絮团养殖系统是一个独立的小型微环境,减少了池塘和外界水体的交换,最大程度上降低了外界病原菌通过排换水交叉感染的可能性。在生物絮团系统中,异养细菌数目通常可达到107~108个/mL,甚至可高达1012个/mL 。这些高密度的有益菌不仅可以有效抑制有害病原菌的生长繁殖,而且可以分泌一些抑菌因子(如细菌素、铁载体、蛋白酶等)抑制致病微生物的生长。Defoirdt等发现可以通过信号分子来控制有益菌表达、分泌毒力因子,从而降低了对虾被致病菌感染的几率[1-4]。Zhao等研究表明,接种芽孢杆菌的生物絮团能显著地降低对虾养殖水体中的弧菌数量。同时,生物絮团中微生物特殊成分PHB也激起了学者们的研究兴趣。Thanardkit等研究发现,给南美白对虾投喂多糖可以显著的增加对虾血细胞数目和血浆的溶菌酶活力,生物絮团和它附带的微生物群落对南美白对虾消化酶活力有促进作用。Ferreira从生物絮团中分离细菌,发现革兰氏阳性的芽孢杆菌对南美白对虾健康生长和维护是非常重要的,可以作为益生菌或是在集约化养殖系统中用于生物防治。

3.3 促生长

投放到水体中的饲料蛋白物质,小部分被对虾利用,大部分沉积池底,既浪费饲料蛋白,又增加养殖成本。研究人员分别利用N15及C13标记絮团物,发现这些微生物絮团物的确可以被对虾摄食利用,并且蛋白利用率高达65%,远远超过传统非集约化对虾养殖池塘的25%[1-4]。因此,在集约化对虾养殖系统来说,投喂低蛋白含量饲料,同时投加适宜比例的碳源,与投喂高蛋白饲料有同样的养殖效果,且污染小。生物絮团形成后,可被对虾摄食利用并转化自身蛋白质,饵料反复被利用,使饲料粗蛋白降低24%~31%,降低了生产成本,饵料系数从2.2降为2.0。生物絮团还含有多种生物活性成分,包括PHB、类胡萝卜素、多糖类、叶绿素、植物甾醇等,能促进对虾的生长。其中的PHB,生物絮团干物质中含量接近16%,可以促进对虾的存活和生长。另一方面,生物絮团作为生态饵料,可以进入养殖动物的食物链,促进投入饲料营养物质的循环利用,从而提高饲料利用率。Xu and Pan研究认为,生物絮团可能会以某种方式增强对虾消化酶活性或者促进消化酶的分。Verschuere等发现,絮团中的有益菌能促使对虾肠道菌群平衡,从而提高了饲料利用率。Cardona通过在普通水中投饵、生物絮团系统中投饵以及生物絮团中不投饵3种养殖模式研究了蓝对虾(Litopenaeus stylirostris)的生长情况,结果发现生物絮团系统中对虾的生物量是普通水中的4.4倍,生物絮团技术明显促进了对虾生长。

3.4 增强免疫力

在生物絮团形成过程中,其中的益生菌可增强对虾免疫力,这是生物絮团系统的又一个重要特性,学者Crab等发现对虾摄食絮团中的细菌后,能增强对虾的免疫力,推测絮团中的细菌分泌了某种胞外免疫刺激物,被对虾摄食后,促进了免疫防御能力。研究表明,生物絮团中的益生菌促进对虾免疫能力的作用机理,可能是这类细菌进入对虾肠道后通过代谢物或表面抗原刺激对虾的免疫系统,同时其与有害菌竞争营养和附着位点,保护对虾免受病原菌的侵染,进而增强非特异性免疫[1-4]。Zhou等研究也发现将益生菌应用到南美白对虾养殖能显著改善对虾的存活率。Kim等发现生物絮团对对虾的免疫调节还受到絮团浓度的影响,合适的浓度能促进对虾免疫调节基因的表达,同时增强溶菌酶活性,提高细胞抗氧化性能。Ekasari等研究表明,生物絮团系统中添加适当的碳源能改善对虾提高酚氧化酶和呼吸爆发的活性,提高对虾的免疫能力,当对虾感染传染性肌肉坏死病毒(IMNV)时,死亡率明显低于对照组。

4 面临的问题展望

生物絮团技术以其独特的原位微生物水处理技术理念,在水质调控、生态营养、生物防控等方面显示出了巨大的发展前景。尤其是生物絮团技术的应用,不仅减轻了对水资源的消耗,而且提高了对虾养殖的经济效益和食品安全性,为新的生态健康对虾养殖注入了新的血液。

生物絮团技术发展迅速,不断得到大家的认可,但是要进入广泛的生产应用仍有一段距离,而且也存在一定的局限性。如,Esparza-Leal将南美白对虾虾苗饲养42 d,结果显示对虾在清水中的最终平均体重和特定生长率(SGR)均高于生物絮团中,一些基础研究需要继续探索。

首先,生物絮团微生物群落结构以及活性的调控还不完全明确。生物絮团结构复杂,其中微生物多样性和组成需深入研究,微生物群落的动态变化和活性稳定等方面的研究有待完善。其次,该新兴的水产技术缺乏完整的操作性技术指导。不同的水质和环境以及不同的养殖品种,对生物絮团的形成和维护是有不同的要求的,所需技术含量较高,在实践生产中难以得到推广,因此需要细化成册。第三,生物

絮团养殖系统养殖生物的局限性。目前该项技术只在对虾、罗非鱼、鲫鱼、鲶鱼等适应较高浑浊度的水体的物种中得到应用,能否推广其他水生动物的养殖,是有待开发的课题。第四,生物絮团的控制和维护繁琐。生物絮团中的微生物也面临老化问题,老化絮团会沉积并促使厌氧菌生长,如何方便移除老化细菌以及防止生物絮团老化也有待深入研究。

5 参考文献

[1] 陈亮亮,董宏标,李卓佳,等.生物絮团技术在对虾养殖中的应用及展望[J].海洋科学,2014,38(8):103-109.

[2] 张许光.生物絮团技术在凡纳滨对虾工厂化养殖中的应用与研究[D].青岛:中国海洋大学,2012.

生物技术的现状篇7

【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

生物技术的现状篇8

【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

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