生物質(zhì)的來源及其特點精選(九篇)

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第1篇：生物質(zhì)的來源及其特點范文

[關(guān)鍵詞] 中藥材； 連作障礙； 化感物質(zhì)篩選； 藥效辨識模式

[Abstract] This paper clarified in detail the definition， characteristics of allelopathy and its association with consecutive monoculture problem.Most of studies have indicated that it is critical to parse the formation mechanisms of consecutive monoculture problem that identification of allelochemicals and verification of its function. Here， we proposed a new approach to separate and identify the allelochemical group precisely and effectively， in which the "knock-out/in" methods of targeting ingredients in the model of medicinal effect identification and quality control were applied. This method will contribute to deep understanding plant allelopathy， and provide theoretical basis and technical support for alleviating consecutive monoculture problems simultaneously.

[Key words] Chinese medicinal material； consecutive monoculture problem； screening of allelochemicals； identification model of target components

化感作用（allelopathy）源于希D語“Allelon（相互）和“elona（忍受痛苦）”。1984年Rice[1]在《Allelopathy》第2版中對其概念進(jìn)行了補充和完善，化感作用即植物或微生物的代謝分泌物對環(huán)境中其他植物或微生物的有利或不利的作用，而對應(yīng)的代謝分泌物我們稱之為化感物質(zhì)，化感作用正是通過化感物質(zhì)的化學(xué)生態(tài)學(xué)行為而呈現(xiàn)出來的。眾所周知，探討環(huán)境與生物之間的相互作用是生態(tài)學(xué)研究的核心，更是化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的熱點問題，旨在揭示化學(xué)物質(zhì)在有機(jī)體種內(nèi)或種間以及與環(huán)境之間的媒介作用及其作用規(guī)律。因此，對化感物質(zhì)的認(rèn)識及研究有助于闡明生物體與周圍復(fù)雜環(huán)境（尤其是生物環(huán)境）之間的深層關(guān)系。但是由于化感物質(zhì)的交互作用、劑量效應(yīng)等，使得化感物質(zhì)的分離和鑒定成為研究化感作用無法回避的科學(xué)問題[2]。本文提出了基于目標(biāo)成分“敲出”的藥效辨識模式的方法用以篩選植物化感物質(zhì)，為探明化感物質(zhì)在植物有機(jī)體種內(nèi)或種間的媒介作用奠定基礎(chǔ)并提供科學(xué)依據(jù)。

1 化感物質(zhì)篩選是破解中藥材生產(chǎn)中連作障礙難題的關(guān)鍵

1.1 中藥材生產(chǎn)中連作障礙的現(xiàn)狀 連作障礙（consecutive monoculture problem）或稱重茬問題（replant problem & replant disease），是指在正常的管理措施下，同一塊地連續(xù)多年種植相同作物造成作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變劣、生育狀況變差、病蟲害頻發(fā)的現(xiàn)象[3]。這一問題廣泛存在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，而中藥材生產(chǎn)中表現(xiàn)尤為突出。據(jù)統(tǒng)計約占70%以上的根部（或根）入藥的藥用植物都存在不同程度的連作障礙，如連作地黃表現(xiàn)為植株生長不良，塊根不能正常膨大，產(chǎn)量和品質(zhì)明顯下降，甚至絕收，而且每茬收獲后須隔8～10年后方可再種[3]，人參、西洋參、三七和當(dāng)歸等連作障礙問題同樣突出[4-6]。 因此，連作障礙問題研究業(yè)已成為當(dāng)今中藥農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性課題，也是當(dāng)前藥用植物資源生態(tài)學(xué)亟待解決的重要內(nèi)容，成為國內(nèi)外同行研究的熱點[7，11-13]。

1.2 化感物質(zhì)的介導(dǎo)是藥用植物連作障礙形成的主要原因 前期研究表明，中藥材生產(chǎn)中的連作障礙問題其成因極其復(fù)雜，它涉及土壤理化性質(zhì)改變、植物體養(yǎng)分吸收受阻、根際微生物群落結(jié)構(gòu)失衡以及植物化感毒害作用等多個方面[7-10]。總之，連作條件下各因素間協(xié)同互作造成的根際微生態(tài)環(huán)境惡化是植物連作障礙形成的重要原因。而越來越多的研究提示化感物質(zhì)可能是造成植物毒害及土壤微生態(tài)環(huán)境惡化的“元兇”[14-22]。

化感物質(zhì)（allelochemicals）是指植物所產(chǎn)生的影響其他生物生長、行為和種群生物學(xué)的化學(xué)物質(zhì)，不僅包括植物間的化學(xué)作用物，也包括植物和動物間的化學(xué)作用物[23]。它主要通過植物地上部分的淋洗和揮發(fā)、根的分泌以及植物殘體的分解等途徑向生態(tài)系統(tǒng)中釋放，從而影響周圍或后茬植物的生長發(fā)育[24]。目前，已在地黃、丹參、人參等藥用植物的組織和根系分泌物中分離出苯甲酸、肉桂酸和阿魏酸等10多種化感自毒物質(zhì)，這些物質(zhì)通過影響離子吸收、水分吸收、光合作用、蛋白質(zhì)和DNA合成以及基因的表達(dá)與調(diào)控等多種途徑來影響植物生長[6-7，15]。

化感物質(zhì)不僅對其他植物甚至自身產(chǎn)生毒害作用，還很容易擴(kuò)散到環(huán)境中，改變根際土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而影響土壤環(huán)境的微生態(tài)結(jié)構(gòu)。以往對人參、西洋參、地黃、當(dāng)歸、三七等忌連作藥用植物的研究表明，植物殘茬或根系分泌物均具有不同程度的化感自毒作用，這些化感物質(zhì)或直接對后茬植物產(chǎn)生影響，或通過破壞土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)引起植物根際微生態(tài)環(huán)境惡化[16-18]。本課題組前期研究證實，太子參連作障礙的發(fā)生與化感物質(zhì)介導(dǎo)下根際微生態(tài)環(huán)境惡化相關(guān)[19]。事實上，形成藥用植物連作障礙的因素間還存在協(xié)同作用，且土壤微生物與化感作用物質(zhì)間存在著拮抗和促進(jìn)作用均已被證實，有些微生物能通過改變化感作用物質(zhì)的數(shù)量和種類來影響化感作用，反之，化感物質(zhì)也同樣能改變土壤微生物區(qū)系[15，20-23]。本課題組前期研究結(jié)果也顯示太子參連作后土壤酸化、pH降低，速效氮、鉀、磷含量降低，微量元素缺失，根際土壤真菌、放線菌、厭氣性纖維素分解菌等致病菌數(shù)量增加，細(xì)菌和好氣性自生固氮菌顯著下降[19]，最終導(dǎo)致土壤微生態(tài)環(huán)境惡化，引起太子參抗性降低、病變、畸形等癥狀。因此，精確鑒別植物化感物質(zhì)，深入研究化感作用，詳細(xì)解讀化感物質(zhì)介導(dǎo)根際微環(huán)境惡化的深層機(jī)制，對于揭示連作模式下植物-土壤-微生物系統(tǒng)復(fù)雜的生理生化過程，消減中藥材和其他作物的連作障礙問題具有重要指導(dǎo)意義。

1.3 植物化感物質(zhì)的分離鑒定成為揭示其連作障礙成因的技術(shù)難點 對化感物質(zhì)進(jìn)行提取分離及鑒定是正確、全面認(rèn)識化感現(xiàn)象的前提，亦是解讀連作障礙成因，消減連作障礙問題的關(guān)鍵所在?；诨形镔|(zhì)作用的多種途徑，常采用夾層、常溫吸附、浸提或腐解和疏水性根滲出液連續(xù)收集等方法進(jìn)行提取，后用萃取、樹脂和色譜等方法對其進(jìn)一步分離純化[25]。現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)的進(jìn)步為化感物質(zhì)的分離鑒定提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，利用氣相色譜（GC）技術(shù)、高效液相色譜（HPLC）技術(shù)和氣相-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）、液相-質(zhì)譜聯(lián)用（HPLC-MS）技術(shù)研究化感物質(zhì)取得了很大的進(jìn)展，尤其是液質(zhì)聯(lián)用與氣質(zhì)聯(lián)用兩種技術(shù)已成鑒定化感物質(zhì)的主要方法。游佩進(jìn)[26]采用HPLC-MS從連作三七土壤醇提液乙酸乙酯萃取層中鑒定出三七皂苷-G，同時他還利用 HPLC指紋圖譜比對法從三七根區(qū)土壤和根中鑒定出一個共有化合物人參皂苷-Rh1。但由于液質(zhì)聯(lián)用沒有專業(yè)的圖譜庫，分析比較困難，氣質(zhì)聯(lián)用是目前公認(rèn)的鑒定能力較強(qiáng)的方法之一[27]。張新慧等[8]采用GC-MS技術(shù)從當(dāng)歸根際土壤中獲得了包括有機(jī)酸、酮、醛、酯和烴類等在內(nèi)的17種化感物質(zhì)。宋宇加[28]采用GC-MS對種植人參后土壤3種不同極性有機(jī)溶劑提取液進(jìn)行測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，辛酸是人參產(chǎn)生的重要化感成分之一；2-甲基戊醛、2-甲基-己烯醛、7-十六烯醛、8-十五酮和十三碳酸甲酯有可能是人參所特有的化感物質(zhì)，但尚未進(jìn)一步被辨識和篩選。然而，GC-MS技術(shù)只能分析熱穩(wěn)定且能氣化的20%左右的有機(jī)物，使得其在化感物質(zhì)分離分析中的應(yīng)用大大受限[29]。

目前，化感物|的研究多為從植物中分離到的單體或幾種成分的組合在較高濃度下對受試植物的生物測試。這種評價方法不能反應(yīng)出自然界的真實情況，難以客觀體現(xiàn)植物化感作用是多種化感物質(zhì)多途徑、協(xié)同作用的特點。由此，我們認(rèn)識到探討一條既快又準(zhǔn)鎖定發(fā)揮化感作用的主要物質(zhì)，又能辨識化感物質(zhì)互作關(guān)系的新途徑，進(jìn)而篩選出目標(biāo)關(guān)鍵物，已成為解讀連作障礙成因的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和突破點。

2 目標(biāo)成分“敲出/敲入”的藥效辨識模式研究的啟示

2.1 目標(biāo)成分“敲出/敲入”的藥效辨識模式的提出 基于目標(biāo)成分“敲出/敲入”的中藥藥效物質(zhì)辨識與質(zhì)量控制模式，借鑒“基因診斷治療”策略，強(qiáng)調(diào)中藥的整體性，以中藥“譜-效”關(guān)系為切入點，提出和論證基于目標(biāo)成分敲出/敲入的中藥“譜-效”關(guān)系與“量效”關(guān)系研究模式，以目標(biāo)成分“敲出”研究辨析中藥關(guān)鍵藥效組分及其相互作用關(guān)系，可實現(xiàn)質(zhì)控指標(biāo)“找得準(zhǔn)，測得準(zhǔn)”，是藥效物質(zhì)識別與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制研究的新突破[30]。目前，已形成的較為成熟的敲出方法有薄層色譜法、液相色譜法、凝膠色譜法及超臨界萃取法等[31-36]。Kong等[37]利用薄層色譜技術(shù)從牛黃中敲出了6種單一或混合組分，進(jìn)一步抗菌實驗研究表明6種組分間存在強(qiáng)烈拮抗作用，拮抗率達(dá)81.13%。李興豐[32]、何靜[36]對中藥姜黃抗氧化藥效物質(zhì)識別與質(zhì)量控制研究亦進(jìn)一步證實“敲出”提取法是研究篩選中藥藥效成分的理想方法，驗證了基于目標(biāo)成分“敲出”策略進(jìn)行中藥關(guān)鍵藥效物質(zhì)辨識具有可行性?；凶饔檬嵌喾N化感物質(zhì)共同作用于生物體的復(fù)雜體系，與復(fù)雜方藥作用于人體的多靶點、多途徑、多效應(yīng)整合調(diào)控模式相吻合。因此，借鑒中藥藥效物質(zhì)的研究方法，對植物化感物質(zhì)（群）進(jìn)行研究切實可行。

2.2 中藥藥效辨識模式研究與化感作用的物質(zhì)基礎(chǔ)研究具有相似性 迄今，對化感物質(zhì)的研究或是從植物中得到混合物，但具體起作用的化學(xué)成分，尤其特有的化感物質(zhì)尚不明確；或是以單個化感物質(zhì)為研究對象，均忽視了化感物質(zhì)間的相互作用?！敖M分中藥”的提出，在一定程度上將中藥多成分的復(fù)雜性問題簡易化，為闡明植物化感自毒作用物質(zhì)基礎(chǔ)帶來了契機(jī)[38]。在自然狀態(tài)下，多種來源的化感物質(zhì)間形成了復(fù)雜有序的互作關(guān)系，這與中藥組分的理念相吻合。這里的“組分”是由一類理化性質(zhì)和藥理活性相似的成分按照一定比例，有機(jī)組合而成的具有完整結(jié)構(gòu)和藥理活性的單位，通過系統(tǒng)化的篩選方法，得到的可以表達(dá)中藥整體的“中藥組分”[39-40]。當(dāng)然，中藥組分理論的發(fā)展也有其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和范式，首先它應(yīng)該基于中藥整體性之上，其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)具有一定可識別性。其次，中藥組分在組分間存在著復(fù)雜的配伍配比關(guān)系。最后中藥組分應(yīng)是具有完整結(jié)構(gòu)和藥理活性的單元。而基于目標(biāo)成分的“敲出/敲入”策略恰恰吻合了方藥作用的整體性，其目標(biāo)成分的“譜-效”關(guān)系研究始終圍繞方藥整體性開展，“敲出”的目標(biāo)成分是具有完整結(jié)構(gòu)和藥理活性的單元，體現(xiàn)了中醫(yī)藥整體觀、系統(tǒng)觀的特點和優(yōu)勢。植物化感物質(zhì)“組分”應(yīng)是具有一定結(jié)構(gòu)的內(nèi)在有序整體，其研究思路主要是通過結(jié)合自毒試驗，篩選出合理的內(nèi)部組分比，進(jìn)而確定其組分結(jié)構(gòu)。因此，基于目標(biāo)成分的“敲出”策略能恰到好處地闡明中藥“組分”的物質(zhì)基礎(chǔ)，而將其用于藥用植物化感自毒作用物質(zhì)的識別與篩選是切實可行的。

2.3 目標(biāo)成分“敲出/敲入”的藥效辨識模式的研究應(yīng)用于化感物質(zhì)篩選切實可行 當(dāng)前，在中藥藥效物質(zhì)與質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等研究領(lǐng)域內(nèi)基于成分敲出/敲入的中藥藥效物質(zhì)辨識與質(zhì)量控制模式已被廣泛應(yīng)用。例如，孔維軍等[31]通過敲出策略，初步實現(xiàn)人工牛黃抗真菌關(guān)鍵藥效物質(zhì)的快速辨識；張?zhí)鹛餥41]基于組分敲出/敲入的中藥組分辨識模式，結(jié)合金銀花臨床主要功效選用生物熱力學(xué)抗菌模型和抗腸道病毒EV71的細(xì)胞病變模型為篩選模型對金銀花關(guān)鍵藥效物質(zhì)進(jìn)行辨識，又快又準(zhǔn)地確定金銀花抗菌抗病毒關(guān)鍵藥效組分――異綠原酸。

至今，連作障礙問題嚴(yán)重影響中藥藥效物質(zhì)與質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，作物連作障礙的形成及加重的原因馱傭嘌，各因素之間相互關(guān)聯(lián)、相互影響，是植物和土壤系統(tǒng)內(nèi)多種因素相互綜合作用的結(jié)果。目前的研究普遍認(rèn)為土壤理化性質(zhì)的改變、微生物種群的變化和植物化感自毒作用是導(dǎo)致藥用植物連作效應(yīng)的主要因素，其中對于化感物質(zhì)的篩選是解除植物連作障礙的關(guān)鍵[42]。通過基于目標(biāo)成分“敲出/敲入”的中藥藥效辨識模式研究方法，對植物化感物質(zhì)進(jìn)行篩選是借鑒基于成分敲出/敲入的中藥藥效物質(zhì)辨識與質(zhì)量控制模式而形成的一種新興技術(shù)，能夠為又快又準(zhǔn)地鎖定化感物質(zhì)組分、尋找主成份提供具有前瞻性、創(chuàng)新性和實用性的研究思路和方法體系。

3 展望

借助于其他學(xué)科的新理論新技術(shù)，使研究不斷深入并得以突破。基于此，明確植物化感自毒物質(zhì)種類及互作關(guān)系是進(jìn)一步揭示植物化感自毒物質(zhì)的生物合成與釋放途徑、探討環(huán)境因子對植物化感自毒作用影響的基礎(chǔ)，同時也是探明植物連作障礙成因，解讀其化感自毒作用機(jī)制的關(guān)鍵所在。而探明植物化感物質(zhì)種類首先要搞清植物忌連作如此突出是否與其含有特殊的化感物質(zhì)有關(guān)系。此外，這些化感物質(zhì)中哪些起主要作用，哪些起輔助作用，以及他們的協(xié)同關(guān)系等均不清楚，因此明確其組成、互作方式、量效關(guān)系及化學(xué)生態(tài)學(xué)行為等，對于進(jìn)一步研究連作介導(dǎo)的根際土壤環(huán)境災(zāi)變機(jī)制與控制新策略具有重要作用，對于進(jìn)一步揭示生態(tài)環(huán)境中生物體種間及種內(nèi)的復(fù)雜相互關(guān)系具有重大指導(dǎo)意義。

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第2篇：生物質(zhì)的來源及其特點范文

[關(guān)鍵詞]自然的進(jìn)化 人類文明的發(fā)展機(jī)制 資源深層化與新工業(yè)化

〔中圖分類號〕K02 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕A 〔文章編號〕 1000-7326（2007）05-0031-05

如何把握人類文明的發(fā)展規(guī)律，這依然是一個需要不斷深入探索的問題。我們必須遵循唯物史觀的基本原理，根據(jù)科學(xué)發(fā)展提供的新事實新材料，不斷深化我們對人類文明發(fā)展規(guī)律的認(rèn)識。只有這樣，我們才能更深入地認(rèn)識當(dāng)代人類發(fā)展的困境，才能更正確地把握人類未來發(fā)展的趨勢。

一、人類發(fā)展與自然發(fā)展的統(tǒng)一性

把握人類文明演進(jìn)的機(jī)制，要害在于擁有什么樣的人類觀和人類發(fā)展觀。在人類發(fā)展觀上，關(guān)鍵的問題是如何對待和處理人類與自然的關(guān)系。在悠久的思想史上，占支配地位的一直是一種“孤立的人類發(fā)展觀”。在這種人類發(fā)展觀看來，人類雖是大自然的產(chǎn)物，但人類由于具備種種優(yōu)越特性而遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于自然界，人類的發(fā)展似乎只是人類自身的事情而不再與自然的發(fā)展相關(guān)聯(lián)，自然界充其量只是人類生存與發(fā)展所需要的資源?！肮铝⒌娜祟惏l(fā)展觀”在20世紀(jì)下半葉由于生態(tài)問題的凸顯而受到?jīng)_擊，人們開始提出“人類發(fā)展與自然發(fā)展相協(xié)調(diào)”的生態(tài)倫理觀點。但這種觀點至今仍顯得蒼白無力，究其原因就在于人類發(fā)展與自然發(fā)展仍是只有外在關(guān)系的“兩張皮”，遠(yuǎn)沒有把二者內(nèi)在地統(tǒng)一起來。所以，人們一方面拒斥“人類中心主義”，另一方面則仍然只從人類自身的立場去評判自然價值及保護(hù)自然的必要性?，F(xiàn)在看來，要想真正沖破“孤立的人類發(fā)展觀”的藩籬，就必須在更廣大更深遠(yuǎn)的背景下建立人類與自然相統(tǒng)一的“大發(fā)展觀”?！按蟀l(fā)展觀”的根本特征是把人類的發(fā)展與自然的發(fā)展相統(tǒng)一，但要真正做到統(tǒng)一，就不能再把人類與自然看成兩個相互脫離的事物，必須形成把二者內(nèi)在結(jié)合起來的人類與自然相統(tǒng)一的“大自然觀”。在這個“大自然觀”看來，原來所講的自然屬于“狹義自然”或“低級自然”，人類本質(zhì)上仍是一種物質(zhì)形態(tài)，只是處在更高層次上的“高級自然”。“狹義自然”或“低級自然”與人類或“高級自然”相結(jié)合便形成了統(tǒng)一的“大自然”，把“低級自然”與“高級自然”的發(fā)展統(tǒng)一起來就形成了“大自然發(fā)展觀”或簡稱“大發(fā)展觀”。

在“大發(fā)展觀”看來，自然的進(jìn)化在本質(zhì)上是物質(zhì)形態(tài)的進(jìn)化。大自然的物質(zhì)形態(tài)進(jìn)化大體經(jīng)歷了四個階段：（1） 場與基本粒子的物理物質(zhì)；（2） 原子、分子的化學(xué)物質(zhì)；（3） 細(xì)胞、機(jī)體的生命物質(zhì)；（4） 人及其創(chuàng)造的文化。這是一個由小到大或由里到外的個體進(jìn)化歷程。各種物質(zhì)形態(tài)還都有其相應(yīng)的宏觀群體形態(tài)，如宇宙彌漫物質(zhì)（物理物質(zhì)）、各類星體（化學(xué)物質(zhì)）、生物群落或生物圈（生命物質(zhì)）和社會（人的群體）。各種物質(zhì)形態(tài)形成了大自然由低級到高級的物質(zhì)層次和臺階（圖1）。

從物質(zhì)形態(tài)進(jìn)化的歷程看，人類賴以生存和發(fā)展的地球及太陽系起初是作為一團(tuán)物理物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)群體存在，在演化的過程中逐漸形成了地球及太陽系，地球自身則又經(jīng)歷了若干演化而形成了它的宏觀結(jié)構(gòu)，從性質(zhì)上又形成了生命物質(zhì)和人類。從地球表層的宏觀物質(zhì)結(jié)構(gòu)上看，它可區(qū)分為巖石圈、土壤圈、水圈、大氣圈、生物圈、人類及其智慧圈等六個圈層。這六個物質(zhì)圈層中的前四個圈層，從物質(zhì)性質(zhì)上講都屬于物理和化學(xué)物質(zhì)圈，在它們的基礎(chǔ)上則又生成了生物圈，并進(jìn)一步生成了人類及其智慧圈。低層次的物質(zhì)圈是高層次的物質(zhì)圈賴以生成、存在和發(fā)展的基礎(chǔ)。從實質(zhì)上講，大自然的演化就是物質(zhì)形態(tài)和物質(zhì)圈層的進(jìn)化，即新的更高級的物質(zhì)形態(tài)和物質(zhì)圈層的生成。所以，大自然觀和大發(fā)展觀本質(zhì)上就是物質(zhì)形態(tài)和物質(zhì)圈層的進(jìn)化觀。人類只是一種高級的物質(zhì)形態(tài)和物質(zhì)圈層，人類的產(chǎn)生和發(fā)展都是遵照物質(zhì)形態(tài)的進(jìn)化規(guī)律而實現(xiàn)的。堅持人類與自然相統(tǒng)一的“大發(fā)展觀”，就是堅持物質(zhì)形態(tài)進(jìn)化的發(fā)展觀，這其中包含了物理進(jìn)化、化學(xué)進(jìn)化、生物進(jìn)化以及人類進(jìn)化等若干具體環(huán)節(jié)。

把人類及其發(fā)展統(tǒng)一于物質(zhì)形態(tài)進(jìn)化的大發(fā)展觀，絕不是要抹殺人類的特殊性，只是要把人類的特殊性放在大自然的統(tǒng)一發(fā)展中去審視去把握，只有這樣才能真正獲得人類與自然相統(tǒng)一的認(rèn)識，才能真正揭示人類的特殊性。事實證明，以往的那種把人類與自然相割裂的“孤立的人類觀”和“孤立的人類發(fā)展觀”，不可能真正把握人類的本質(zhì)與特征，更不可能真正揭示人類的發(fā)展規(guī)律。從大發(fā)展觀上看，人類屬于大自然演化出的一種物質(zhì)形態(tài)和物質(zhì)圈層，但人類不是普通的物質(zhì)圈層，人類與普通生物所不同的地方就在于它創(chuàng)造出一個智慧圈或文化圈，它是比其他物質(zhì)圈層都要高級的獨特圈層。所以，人類在地球（甚至在宇宙中）的誕生，其實質(zhì)就是生成了大自然的嶄新物質(zhì)圈層即智慧圈。進(jìn)一步講，人類在大自然演化歷史上的進(jìn)步意義就是實現(xiàn)了自然的質(zhì)的飛躍。人類的發(fā)展，從實質(zhì)上講也就是大自然的智慧圈的演化和發(fā)展。智慧圈是各種自然物質(zhì)（生命物質(zhì)、化學(xué)物理、物理物質(zhì)）經(jīng)由人的認(rèn)識與實踐改造而生成的，是自然物質(zhì)的質(zhì)的再生與升華。所以，人類的生存與發(fā)展及智慧圈的存在與演化就是以大自然的其他物質(zhì)層次為基礎(chǔ)的。但是，不能否認(rèn)人類所擁有的認(rèn)識與實踐能力的獨特作用尤其是創(chuàng)新作用。由此可見，大自然觀和大發(fā)展觀并沒有忽視人類存在與發(fā)展的特殊性，而是更深刻地把握了這種特殊性。

總之，“大發(fā)展觀”是人類與自然相結(jié)合的統(tǒng)一發(fā)展觀，是大自然演化觀，是物質(zhì)形態(tài)和物質(zhì)層次的進(jìn)化觀，是宇宙進(jìn)化觀。從大發(fā)展觀看來，人類的發(fā)展是大自然發(fā)展的一個特殊的高級的環(huán)節(jié)和階段，是大自然發(fā)展不可或缺的環(huán)節(jié)和階段，人類的發(fā)展將為大自然的發(fā)展發(fā)揮獨特的作用，將促使大自然實現(xiàn)更大的新飛躍。

二、人類發(fā)展的方向、特點和基本線索

從人類與自然相統(tǒng)一的大自然觀大發(fā)展觀審視人類發(fā)展的機(jī)制，將獲得許多新的認(rèn)識，這包括對人類文明的發(fā)展方向、特點及歷史線索等方面的新認(rèn)識。

首先，大發(fā)展觀表明，人類發(fā)展的方向和實質(zhì)是：不斷創(chuàng)造和開拓智慧圈。從人類自身講，人類的發(fā)展似乎只是為了滿足自身不斷增長的物質(zhì)文化需要。然而，這種人類自身不斷增長的需要本身就是一種內(nèi)在的發(fā)展機(jī)制，它促使人類不斷地能動地為滿足自身的需要而努力地創(chuàng)造和開拓智慧圈。智慧圈是文化性事物系統(tǒng)，它是自然資源（物理、化學(xué)、生物資源）經(jīng)由人類改造而形成的更高級的文化圈層。這是自然物質(zhì)自身的進(jìn)化所不能產(chǎn)生的事物。但從本質(zhì)上講，這仍是大自然普遍存在的生成論法則在發(fā)揮作用，只是增加了人的智慧創(chuàng)造的生成環(huán)節(jié)，這應(yīng)被看成大自然生成法則本身所固有的一個機(jī)制。所以，人類的發(fā)展不論其具體目標(biāo)、內(nèi)容是怎樣，歸根到底總是在創(chuàng)造和開拓文化圈，總是在對自然物質(zhì)進(jìn)行認(rèn)識和改造，否則文化圈不能拓展。人類發(fā)展的這個方向和實質(zhì)，是人類發(fā)展機(jī)制中最為重要的內(nèi)容，是決定其他環(huán)節(jié)的因素。唯物史觀認(rèn)為生產(chǎn)力的發(fā)展是人類社會發(fā)展的根本方向和決定力量。生產(chǎn)力是什么？生產(chǎn)力就是人類改造自然、創(chuàng)造和開拓智慧圈即文化圈的力量。

其次，大發(fā)展觀表明，人類發(fā)展或者說文化圈發(fā)展的特點是：循著對自然物質(zhì)層次由淺入深、由表及里地認(rèn)識與改造而不斷深化和拓展。自然科學(xué)的材料揭示了宇宙中自然物質(zhì)的進(jìn)化歷程：元宇宙場與基本粒子的物理物質(zhì)原子、分子的化學(xué)物質(zhì)細(xì)胞、機(jī)體的生命物質(zhì)擁有智慧與文化的人類。人類直接誕生在生物層面上，并直接依賴于生物圈而生存和發(fā)展。所以，對于人類而言，表層是生物層，依次向下深入是化學(xué)物質(zhì)層和物理物質(zhì)層。生命物質(zhì)雖然是處在比原子、分子的化學(xué)物質(zhì)、場與基本粒子的物理物質(zhì)更高層次上的物質(zhì)形態(tài)，但對于人類的生存時空尺度來講則是表層。對生物層的認(rèn)識，主要是指對動植物的宏觀活動及習(xí)性的認(rèn)識，尤其是它們在與人類生活的關(guān)系中顯現(xiàn)出來的特性的認(rèn)識。

從這里也可以看出，人類的生命活動首先就需要人自身對各種作為食物來源的生物環(huán)境有一個最初步的了解，這種認(rèn)識甚至在人的本能層次上就開始了，后來形成了人類早期的經(jīng)驗性認(rèn)識，只是在最后才形成了科學(xué)性認(rèn)識。人類在對生物層次的認(rèn)識與改造的同時，也對化學(xué)物質(zhì)的宏觀群體即通常的宏觀物體進(jìn)行認(rèn)識和改造（如巖石、土壤、河流等）。但這屬于從宏觀尺度上對物質(zhì)群體的認(rèn)識與改造，并未涉及化學(xué)物質(zhì)的質(zhì)的規(guī)定性層次即個體層次（原子、分子層次）的認(rèn)識與改造，對化學(xué)物質(zhì)的真正認(rèn)識與改造是在經(jīng)歷了對生物的表層認(rèn)識與改造之后才開始的。所以，人類對自然物質(zhì)由淺入深、由表及里的認(rèn)識與改造，表面上體現(xiàn)為空間尺度上的由大到小，但從本質(zhì)上講則是表現(xiàn)了由生物機(jī)體層面到原子、分子的化學(xué)物質(zhì)層面，再到場與基本粒子的物理物質(zhì)層面的不斷深化。人類創(chuàng)造和開拓的文化圈層，也是伴隨認(rèn)識與實踐的深化而不斷發(fā)展的，例如由生物文化層拓展到化學(xué)文化層，再拓展到物理文化層。文化圈層由淺入深即由低級到高級的發(fā)展表現(xiàn)為：認(rèn)識的由淺入深，對物質(zhì)認(rèn)識的日益深化，知識日益豐富、深刻，從經(jīng)驗不斷上升到理論；實踐上的由淺入深，對自然物質(zhì)改造的日益深化，各種物質(zhì)產(chǎn)品日益豐富，知識含量不斷增大。由此可見，自然物質(zhì)的進(jìn)化是由小到大或由里到外生成的，而人類對自然物質(zhì)的認(rèn)識與改造則是由大到小即由淺入深進(jìn)行的，文化圈層的拓展本質(zhì)上是人類對自然的認(rèn)識與改造的不斷深化，是對自然物質(zhì)層次的由淺入深的觸及。

再次，大發(fā)展觀還表明，人類對自然物質(zhì)層次的由淺入深的認(rèn)識與改造機(jī)制，可以成為重新審視和把握人類文明演進(jìn)歷程的鑰匙。按照由淺入深不斷深化發(fā)展的機(jī)制看，人類對自然的認(rèn)識與改造的全過程將經(jīng)歷三個大的歷史階段，這三個歷史階段是由自然的三個物質(zhì)層次決定的并與之相對應(yīng)，這就是：對生命物質(zhì)的認(rèn)識與改造時代對化學(xué)物質(zhì)的認(rèn)識與改造時代對物理物質(zhì)的認(rèn)識與改造時代。簡稱人類發(fā)展的生物文明時代、化學(xué)文明時代和物理文明時代。每個時代又可分為初級和高級兩個小階段：在初級階段，人類活動主要是對天然存在的某類物質(zhì)形態(tài)的采集和利用；而在高級階段，人類則能夠生產(chǎn)該類物質(zhì)形態(tài)。這樣一來，三個大時代共可分為六個小階段或小時代，即：天然生物時代與人工生物時代――天然化學(xué)時代與人工化學(xué)時代――天然物理時代與人工物理時代。

當(dāng)我們把這六個時代的文明演進(jìn)線索與通常講的采獵文明、農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明的人類文明歷史相對照時，就不難發(fā)現(xiàn)：采獵文明實際上就是天然生物時代（采集漁獵自然存在的動植物），農(nóng)業(yè)文明實際上就是人工生物時代（人工生產(chǎn)動植物），工業(yè)文明實際上就是天然化學(xué)時代（采掘和利用天然化學(xué)物質(zhì)）；工業(yè)文明之后，人類文明還將經(jīng)歷人工化學(xué)時代、天然物理時代、人工物理時代等三個文明形態(tài)（圖2）。待到人類文明進(jìn)入人工物理時代，就能夠創(chuàng)造各種基本粒子的物理物質(zhì)，原則上講也就是能人工創(chuàng)造質(zhì)量與能量了，實際上這也就是能夠再造宇宙了（現(xiàn)代宇宙學(xué)在理論上已允許再造宇宙），人類的使命到此為止了。

在這里，需要我們特別予以關(guān)注的是：工業(yè)文明的實質(zhì)是“天然化學(xué)時代”，即“采掘和利用天然化學(xué)物質(zhì)的時代”；工業(yè)文明之后的人類文明將進(jìn)入一個“人工化學(xué)時代”，即“人工創(chuàng)造和利用化學(xué)物質(zhì)的時代”，由于它和工業(yè)文明都屬于化學(xué)文明時代，與工業(yè)文明相對應(yīng)我們可以把它稱之為“新工業(yè)文明”或“新工業(yè)時代”。顯然，獲得這樣一種關(guān)于工業(yè)文明和未來新文明走向的深刻解釋，對于我們進(jìn)一步分析和認(rèn)識當(dāng)代工業(yè)文明的困境與新文明革命的實質(zhì)，無疑是非常重要的。

三、人類生產(chǎn)發(fā)展的本質(zhì)：從自然生產(chǎn)到人類生產(chǎn)

人類物質(zhì)生產(chǎn)的發(fā)展，本質(zhì)上是從自然生產(chǎn)向人類生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，是人類生產(chǎn)資源的逐步深層化。當(dāng)代工業(yè)危機(jī)的根本出路就在于開拓深層化的更高級生產(chǎn)方式――新工業(yè)化生產(chǎn)。

歷史表明，不同人類文明時期的主導(dǎo)資源是不同的，它們之間有著深刻的歷史聯(lián)系，它們是遵循自然物質(zhì)形態(tài)的結(jié)構(gòu)層次而分為不同層次的，人類生產(chǎn)即對資源的開發(fā)利用就是由淺入深而不斷推進(jìn)的。簡而言之就是：采獵時代――主導(dǎo)資源是天然生物，主導(dǎo)能源是人的體能；農(nóng)業(yè)時代――主導(dǎo)資源是土地和草原，主導(dǎo)能源是薪柴和畜力等生物能源；工業(yè)時代――主導(dǎo)資源是天然化學(xué)物質(zhì)即各種礦產(chǎn)，主導(dǎo)能源也是各種天然化學(xué)能源即礦物能源；顯然，未來的人類新文明即新工業(yè)時代――主導(dǎo)資源應(yīng)是元素物質(zhì)，主導(dǎo)能源應(yīng)是太陽能、核能等各種物理能源（見表1）。

主導(dǎo)資源的深化過程，實際上就是把原本屬于自然生產(chǎn)的環(huán)節(jié)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惿a(chǎn)的環(huán)節(jié)。人類文明已經(jīng)和正在發(fā)生下列四種生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。

1. 生物文明的生產(chǎn)方式。

（1）采獵生產(chǎn)――采集漁獵天然動植物的生產(chǎn)：

土地、草原自然繁殖天然動植物人工采集、漁獵采獵物廢棄物

擴(kuò)大采集、漁獵天然動植物匱乏

（2）農(nóng)牧生產(chǎn)――種植養(yǎng)殖動植物的生產(chǎn)：

土地、草原人工種植、養(yǎng)殖人工生產(chǎn)的動植物廢棄物循環(huán)利用

擴(kuò)大種植養(yǎng)殖土地、草原豐富（相對原生態(tài)農(nóng)牧業(yè)）

2. 化學(xué)文明的生產(chǎn)方式。

（3）工業(yè)化生產(chǎn)――采掘和利用天然礦物資源的生產(chǎn)：

元素物質(zhì)自然生成礦藏采掘和制造工業(yè)制品廢棄物環(huán)境污染

擴(kuò)大采掘制造礦物資源匱乏

（4）新工業(yè)化生產(chǎn)――人工創(chuàng)造和利用化學(xué)物質(zhì)的生產(chǎn)：

元素物質(zhì)深層制造人工材料及制品廢棄物深層循環(huán)利用

擴(kuò)大深層制造元素物質(zhì)豐富

由此可見，我們應(yīng)該得出這樣一個結(jié)論：人類物質(zhì)生產(chǎn)發(fā)展史就是從自然生產(chǎn)向人類生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的歷史，直到人類生產(chǎn)觸及到自然的最深層秘密，能夠“再生產(chǎn)整個自然界”（馬克思語）。

面對當(dāng)前的資源危機(jī)，出路在哪里？資源演進(jìn)的規(guī)律告訴我們，發(fā)生危機(jī)的資源只是特定形態(tài)的社會主導(dǎo)資源，而絕不是所有形態(tài)的資源，人類必須開發(fā)和利用更深層次的新資源并使之逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌闹鲗?dǎo)資源。在今天，人類則必須開拓出比天然礦物資源更深層次的新資源新能源，才能最終走出工業(yè)資源困境。

第3篇：生物質(zhì)的來源及其特點范文

關(guān)鍵詞：中藥 生產(chǎn)廢水 生物處理 有效性

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2014）04-0309-01

中藥是我國傳統(tǒng)文化中的一塊瑰寶，在我國的醫(yī)學(xué)中占據(jù)很重要的地位，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的中藥產(chǎn)業(yè)也發(fā)生了很大的進(jìn)步，隨之而來的就是我國的重要生產(chǎn)過程中排出的廢水影響非常大，不僅廢水中的成分復(fù)雜，而且濃度極高，對生態(tài)環(huán)境造成極大的威脅，因此我國一直在對中藥廢水的處理進(jìn)行研究，生物處理方式獲得了很大的青睞，大大改善了中藥生產(chǎn)過程中的廢水成分和濃度，對環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡做出了極大的貢獻(xiàn)。

一、中藥廢水的產(chǎn)生途徑

隨著我國中藥的不斷發(fā)展，中藥制劑也向著多樣化的方向發(fā)展，但是中藥生產(chǎn)的程序卻極為復(fù)雜，例如我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷闹兴幠z囊、片劑、口服液以及丸劑等，都需要使用不同的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，總的來說，中藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水來源主要有以下幾種：機(jī)械設(shè)備的清洗，生產(chǎn)工序的清洗，藥物提取的殘渣、殘汁，煙氣除塵水、生活廢水乙級鍋爐沖灰水等，其中又以藥物提取的殘渣、殘汁用水為主，不僅排出的廢水量大，而且濃度極高，嚴(yán)重影響了環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡。

二、中藥廢水的污染特點

中藥最大的一個特點就是非常天然，因此中藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水中含有豐富的天然有機(jī)物質(zhì)，主要成分有以下幾種：有機(jī)酸、生物堿、蛋白質(zhì)、唐磊、單寧以及淀粉等，具備良好的溶水性；而中藥生產(chǎn)過程中的廢水也包括不溶于水的物質(zhì)，例如植物纖維、泥沙等。有一部分的中藥在生產(chǎn)的過程中需要有機(jī)溶劑的輔助，這在一定程度上提高了廢水中物質(zhì)的濃度。

不同種類的中藥在生產(chǎn)過程中所使用的生產(chǎn)工藝不相同，廢水中物質(zhì)的含量以及廢水量也存在著較大區(qū)別，中藥生產(chǎn)過程中存在的廢水具有以下幾方面的特點：有機(jī)物質(zhì)的含量多且濃度較高，成分復(fù)雜，水質(zhì)的變化極大。

三、中藥生產(chǎn)廢水的生物處理技術(shù)

1.序批式活性污泥工藝（SBR）

近年來隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的中藥生產(chǎn)廢水的處理技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展和進(jìn)步，序批式活性污泥工藝被應(yīng)用到了中藥生產(chǎn)廢水的處理之中，大大提高了中藥生產(chǎn)廢水的處理效果。舒春曉等人根據(jù)我國中藥生產(chǎn)廢水的實際情況，也就是濃度高、成分復(fù)雜等，對序批式活性污泥工藝進(jìn)行了創(chuàng)新和完善。如果進(jìn)水口的重要生產(chǎn)廢水中的物質(zhì)含量達(dá)到以下幾個標(biāo)準(zhǔn)：BOD5的含量是120mg/L、CODCr的含量是250mg/L，而經(jīng)過序批式活性污泥工藝處理之后到達(dá)出水口位置的中藥生產(chǎn)廢水中BOD5的含量是20mg/L、CODCr的含量是49mg/L，BOD5和CODCr的處理有效率分別達(dá)到了83%和80%，取得了較為明顯的處理效果。

2.UASB

早在二十世紀(jì)七十年代，UASB就被應(yīng)用到了中藥生產(chǎn)廢水的處理之中，主要是針對中藥生產(chǎn)廢水中的污泥進(jìn)行處理，能夠縮短水力停留的時間。在UASB中有三相分離器的存在，從而不需要額外的沉淀池，在中藥生產(chǎn)廢水的處理中也就不需要填料和攪拌設(shè)備了，對中藥生產(chǎn)廢水的處理過程進(jìn)行了簡化。有的中藥生產(chǎn)企業(yè)在使用了UASB進(jìn)行中藥生產(chǎn)廢水的處理之后，排出的中藥生產(chǎn)廢水的各項指標(biāo)都符合國家的要求，保證了中藥生產(chǎn)企業(yè)的綠色化發(fā)展。UASB不僅運行簡單，而且中藥生產(chǎn)廢水的處理效果也很高，并且部分處理后的中藥生產(chǎn)廢水還能夠回收再利用。

3.水解酸

實際上，水解酸化包括水解、酸化兩個部分，需要在同一個水池中完成操作。在對中藥生產(chǎn)廢水進(jìn)行水解時，是對水中的固體物質(zhì)進(jìn)行分解，以保證能夠溶于水，將大分子的成分分解成小分子的成分，提高成分溶于水的性能；而在中藥生產(chǎn)廢水酸化的過程中，是將廢水中的碳水化合物逐漸分解成脂肪酸，以有效提高中藥生產(chǎn)廢水的生物處理效果。中藥生產(chǎn)廢水在經(jīng)過水解酸化的處理之后，符合中藥生產(chǎn)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.復(fù)合式厭氧反應(yīng)器

在中藥生產(chǎn)的過程中，由于生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，且變化多端，需要對其進(jìn)行間歇式操作，因此中藥生產(chǎn)過程中排出的廢水水質(zhì)也存在著較大的區(qū)別，有機(jī)物質(zhì)的含量極高，對所在區(qū)域地下水的安全性造成了極大的威脅。經(jīng)過反復(fù)的試驗之后，發(fā)現(xiàn)復(fù)合式厭氧反應(yīng)器對于中藥生產(chǎn)廢水中CODCr的去除率達(dá)到了90.8%，只需要在進(jìn)行簡單的砂濾之后，中藥生產(chǎn)廢水就達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的重要生產(chǎn)廢水的生物處理方法也變得多樣化，不僅向著操作簡單的方向發(fā)展，而且還大大提高了中藥生產(chǎn)廢水的處理有效性，保證了中藥生產(chǎn)廢水在經(jīng)過生物處理之后都符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，有效保護(hù)了環(huán)境，維持了所在區(qū)域的生態(tài)平衡。

參考文獻(xiàn)

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[3]李炳智.臭氧氧化處理含氯代硝基苯類廢水機(jī)理及其強(qiáng)化生物降解性的研究[D].浙江大學(xué)，2010.

第4篇：生物質(zhì)的來源及其特點范文

【關(guān)鍵詞】共代謝 難降解廢水 協(xié)同作用 有機(jī)物

一 研究背景及目的意義

1.1研究背景

近年來，隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展， 生活污水和某些生產(chǎn)廢水中出現(xiàn)了一類污染面廣、毒性大、難降解的化合物，這些化合物被廣泛應(yīng)用于人們生產(chǎn)和生活，它們在生產(chǎn)、運輸和使用過程中經(jīng)過各種途徑進(jìn)入自然環(huán)境，并長期存留和富集，對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。一般認(rèn)為，難降解性有機(jī)物具有4個基本特性，即： （1）長期殘留性。一旦排放到環(huán)境中，它們難于被分解，因此可以在水體、土壤和底泥等環(huán)境介質(zhì)中存留數(shù)年或更長的時間； （2） 生物蓄積性。難降解性有機(jī)物一般具有低水溶性、高脂溶性的特征，能夠在多數(shù)生物脂肪中發(fā)生生物蓄積； （3） 半揮發(fā)性； （4） 高毒性。有的難降解性有機(jī)物具有半揮發(fā)性，可以在大氣環(huán)境中遠(yuǎn)距離遷移，它們對人和動物一般具有毒性作用，有的可以導(dǎo)致生物體內(nèi)分泌紊亂、生殖及免疫機(jī)能失調(diào)，有的甚至引起癌癥等嚴(yán)重疾病。進(jìn)入水環(huán)境的難降解性的有機(jī)物通常與其他多種基質(zhì)混在一起，含難降解性有機(jī)物的污水處理方法很多， 通過人工強(qiáng)化的微生物作用將其轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)或徹底降解已成為近年來研究的熱點，其中通過共代謝作用來轉(zhuǎn)化或降解鹵代烯烴、鹵代炔烴、鹵代脂肪烴等難降解物質(zhì)是一種有效的新興水處理方式，目前得到了廣泛的研究，應(yīng)用前景廣闊。

1.2 課題研究目的意義

共代謝現(xiàn)象最早由Forster報道， 一般定義為：只有在初級能源物質(zhì)存在時， 才能進(jìn)行的有機(jī)化合物的生物降解過程。所謂共代謝，一般是指原本不能被代謝的物質(zhì)在外界提供碳源和能源的情況下被代謝的現(xiàn)象。其中外界提供的碳源稱為一級基質(zhì)，用于微生物細(xì)胞增長并為微生物細(xì)胞活動提供能量。被共代謝的物質(zhì)稱為二級基質(zhì)，不用于微生物細(xì)胞增長，也不能為微生物細(xì)胞活動提供能量。一級基質(zhì)有兩種來源，一是外界環(huán)境直接提供的易降解物質(zhì)，如甲醇、葡萄糖、苯酚等；二是休眠細(xì)胞體本身的組成物質(zhì)。難降解廢水常因成份與結(jié)構(gòu)復(fù)雜、含鹽量高、毒性大等特點， 導(dǎo)致其可生物降解性較差。工業(yè)廢水中含有大量人工合成污染物，其中有許多污染物按傳統(tǒng)的僅以供試化合物作為唯一碳源和能源的分析方法被認(rèn)為是難生物降解的；同樣有許多污染物質(zhì)是以單一菌種或經(jīng)過篩選的菌種作為活性微生物，而沒有將種群的協(xié)同作用考慮在內(nèi)，最終也被認(rèn)為是不能生物降解的。但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)如果加入甲醇、乙酸鹽這樣一些一級基質(zhì)就會產(chǎn)生足夠能量供難生物降解有機(jī)物生物降解，而且有許多在單一菌種作用下不能降解的物質(zhì)，通過多菌種的參與其降解率大大提高。

二 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)學(xué)者最近幾年來開始研究和探討共代謝的相關(guān)問題，鞏宗強(qiáng)、李培軍等研究比較了多環(huán)芳烴代表芘作為唯一碳源和能源的降解過程和有共代謝底物存在下芘的降解， 并研究了模擬生物泥漿法修復(fù)多環(huán)芳烴污染土壤，選擇了幾種從石油污染土壤中分離出來的真菌，研究它們對土壤內(nèi)苯并 [a]芘的降解，并研究了土壤內(nèi)共存底物：菲、芘、鄰苯二甲酸對苯并 [a]芘降解的影響，及其之間的共代謝過程；羅宇煊、張甲耀等研究了不同碳源組合方式對嗜堿木質(zhì)素降解菌產(chǎn)酶及降解麥草木質(zhì)素的降解率的影響；張錫輝、R.Bajpai等推導(dǎo)建立了一個以關(guān)鍵酶為中心的綜合性數(shù)學(xué)模型；孫先鋒、張志杰等初步研究了共代謝降解焦化廢水中難降解有機(jī)污染物的生理生化特性。付莉燕等考察了厭氧條件下活性染料活性翠藍(lán)的生物降解，發(fā)現(xiàn)以活性翠藍(lán)為單一碳源時，厭氧菌不能降解活性翠藍(lán)，而當(dāng)進(jìn)水中同時含有葡萄糖時，厭氧菌對葡萄糖和活性翠藍(lán)產(chǎn)生共代謝作用，活性翠藍(lán)被降解。

相對而言，國外學(xué)者的研究要早得多，深得多，廣得多。他們對共代謝的機(jī)理、分子學(xué)細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)、動力學(xué)模型、過程及影響因素及相關(guān)的水處理反應(yīng)器等進(jìn)行了深入廣泛的研究。Pereboom等觀察到加入丁酸或葡萄糖作為一級基質(zhì)可誘發(fā)對苯二酸和甲苯甲酸降解。Parker 等在研究高負(fù)荷厭氧處理氯酚化合物時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加有共基質(zhì)時以毒性等價因子確定的毒性減少93 % ，而無共基質(zhì)加入時減少65 %。Parker 研究高負(fù)荷厭氧處理從牛皮紙廠、漂白廠分離出的出水中氯化酚、鄰甲氧基苯酚、鄰苯二酚和香草醛的變化。當(dāng)進(jìn)水中補充了共基質(zhì)后12 個所檢出的以上物質(zhì)中有11 個去除了80 %以上。將含有甲醇和乙醇的合成蒸發(fā)冷凝液補充到反應(yīng)器進(jìn)水中， 使許多化合物的去除率提高到80 %以上。Parker 還報道在常規(guī)檢出的20 個氯化有機(jī)物中有9個在補充共基質(zhì)時有很大的去除程度。Grave 和Joyce 發(fā)現(xiàn)漂白廠廢水對產(chǎn)甲烷菌有抑制性，但當(dāng)用甲醇或乙醇作共基質(zhì)時可以提高可同化有機(jī)鹵化物的去除率。Berchtold等證實在厭氧條件下加入乙醇作共基質(zhì)可以將2 ，4 - 二硝基甲苯生物轉(zhuǎn)化為2 ，4- 二氨基甲苯，但不能進(jìn)一步厭氧降解，可在好氧反應(yīng)器中卻能降解到檢出限以下。Hendriksen等證實常規(guī)的顆粒污泥可以使五氯酚脫氯，進(jìn)水中含酚時補充葡萄糖時五氯酚的去除率為99 % ，不補充葡萄糖時五氯酚的去除率僅30 %～75 %。另他們還報道加入葡萄糖加快了氯化苯胺的脫氯速率。Carliell 等發(fā)現(xiàn)偶氮活性染料可以用未馴化的厭氧微生物還原脫色，但需要一級基質(zhì)。

三 共代謝研究前景和未來發(fā)展趨勢方向

難降解物質(zhì)的共代謝廣泛存在于自然界中，但這種過程不會持久。因為自然界中廣泛存在能代謝一級基質(zhì)但不能代謝二級基質(zhì)的微生物，它們中存在這樣一類微生物，其對一級基質(zhì)代謝速率大于具有共代謝能力的微生物對一級基質(zhì)代謝速率，因而很快在群落中取得優(yōu)勢，所以僅僅依靠自然界的微生物的共代謝作用往往達(dá)不到降解難降解物質(zhì)的目的，但通過人工強(qiáng)化的水處理構(gòu)筑物進(jìn)行處理則能充分發(fā)揮共代謝處理有機(jī)物的優(yōu)勢。目前，共代謝方式處理難降解物質(zhì)已經(jīng)試探性地應(yīng)用到了實際工程中。

第5篇：生物質(zhì)的來源及其特點范文

1.酶制劑

酶是生物體內(nèi)合成的具有特殊功能的蛋白質(zhì)。它的功能主要是催化生物體內(nèi)的生化反應(yīng)，促進(jìn)生物體的新陳代謝，對促進(jìn)生物體的生長發(fā)育有著重要作用。

飼用酶制劑主要包括兩大類：一類是外源性消化酶，包括蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。功能是補充畜禽體內(nèi)消化酶不足，提高飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的消化率；另一類是外源性降解酶，此類酶在生物體內(nèi)不能合成，而微生物能合成，此類包括纖維素酶、半纖維素酶、木聚糖、植酸酶、β-葡聚糖酶等其主要功能是降解畜禽難以消化或不能消化的食物或抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)等，以提高飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的消化利用率。

目前使用的酶制劑主要是消化酶，使用的目的是促進(jìn)飼料的消化吸收，主要用于消化功能尚不健全的仔豬，在其開食料中添加酶制劑。作為飼料添加劑使用的酶制劑主要有蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶、淀粉酶、果膠酶等單一酶制劑和混合酶制劑。

現(xiàn)在的商品酶制劑一般是經(jīng)過穩(wěn)定化處理的復(fù)合酶制劑或單一酶制劑，目的是提高飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和吸收率，以提高生產(chǎn)力，開發(fā)飼料資源，降低飼料成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。近年來，對聚糖酶的研究較多，如大麥含β-葡聚糖，小麥含阿拉伯木聚糖，這些聚糖都是抗?fàn)I養(yǎng)因子，可通過添加β-葡聚糖酶或木聚糖酶，消除其對消化和生長的負(fù)面作用。一些餅糟豆粕類飼料中的纖維素、果膠含量比重高，例如豆餅中果膠可占其干物質(zhì)質(zhì)量的14%左右，應(yīng)用果膠酶可大大提高餅糟豆粕類的飼料利用率。在畜禽日糧中適量添加植酸酶能夠明顯提高飼料中的植酸的生物學(xué)利用率，從而替代無機(jī)磷或減少無機(jī)磷在飼料中的添加量，以減少畜禽磷的排泄，降低對自然環(huán)境的污染。由于生物酶對其目的物作用的專一性，其作用效果與飼料的成分、畜禽品種、生理特點等有密切聯(lián)系，因此使用酶制劑應(yīng)根據(jù)特定的飼料組分以及特定的畜禽品種、生長階段來綜合分析判定。在使用酶制劑的過程中一定要注意，不要在高溫中處理，如蒸、煮、燙等方法，避免酶制劑在高溫中失去活性。

2.微生物制劑

微生物制劑是由一些有益的好氣性菌、厭氣菌、乳酸菌、酵母菌和霉菌類培養(yǎng)而成的活菌制劑，活菌劑是具有取代或平衡生態(tài)系統(tǒng)中一種或多種菌系功能的微生物添加劑。由于活菌劑是天然產(chǎn)品，對于合成或發(fā)酵產(chǎn)物有其獨特的優(yōu)越性，因而作用效果好，完全無殘留，不良反應(yīng)少。

活菌制劑主要菌種為乳酸桿菌、雙歧桿菌屬、鏈球菌以及某些枯草菌、酵母菌、芽孢桿菌等，活菌制劑可維持動物體腸道正常微生物區(qū)系的平衡，抑制腸道有害微生物繁殖。正常的消化道微生物區(qū)系對生物體具有營養(yǎng)、免疫、刺激生長等作用，消化道有益菌群對病原微生物的生物拮抗作用，對保證生物體的健康有重要意義。微生物制劑以對酸、堿、熱等變化抗性強(qiáng)的孢子活菌作為有效成分。除了對有害微生物生長拮抗和競爭性排斥作用外，活菌體本身還含有多種生物酶以及多種維生素，對于刺激生物體生長、降低仔畜腹瀉、脹氣以及消化不良等均有一定積極作用。

但是作為飼料添加劑的微生物活菌制劑，必須要保證其無有毒有害菌株，產(chǎn)品自身必須具有安全穩(wěn)定性，所選菌豬應(yīng)對各種影響因素有較強(qiáng)的抗性。

活菌制劑的主要作用機(jī)制是促進(jìn)生物體腸道內(nèi)有益菌群的生長和繁殖。活菌劑產(chǎn)生抗菌物質(zhì)及過氧化氫和有機(jī)酸可抑制和排斥有害菌群如大腸桿菌等生長，從而使宿主腸道內(nèi)建立起有利于機(jī)體健康和消化代謝的菌群平衡新體系；增進(jìn)腸道內(nèi)活性物質(zhì)的合成?；罹鷦┠軌虍a(chǎn)生各種消化酶如蛋白酶、淀粉酶、纖維酶等多種酶類，并能合成大量的B族維生素和維生素K以及有機(jī)酸，從而使宿主的消化代謝功能得以爭強(qiáng)，營養(yǎng)狀況得到改善；活菌制劑可以通過提高抗體水平，刺激生物體的免疫系統(tǒng)，提高動物免疫力，增強(qiáng)宿主生物的抗病力以及強(qiáng)化其免疫功能。最后，活菌劑可以減少動物腸道內(nèi)的氨及其他有害物質(zhì)的產(chǎn)生，并且可以中和大腸桿菌產(chǎn)生的毒素，有利于宿主動物內(nèi)環(huán)境的改善?；罹苿┯糜趧游铮芴岣咂渖L速度，提高飼料報酬，減少死亡率。

活菌劑最普遍的使用方法是加入飼料內(nèi)投喂，因為它在飼料內(nèi)具有一定的穩(wěn)定性。配合飼料中所調(diào)制的活菌飼料必須能保持菌活力兩至三個月；除此之外，活菌劑還必須對胃腸道內(nèi)的胃酸、膽汁、胰液等PH值的急劇變化能適應(yīng)，因此，飼料添加活菌劑以對酸、堿、熱均有抵抗力的孢子制劑最為適宜。

3.低聚糖

低聚糖又稱寡糖，是一種功能性活性物質(zhì)，由2～10個單糖通過糖苷鍵連接直鏈或支鏈的一類糖，屬于小分子水溶性碳水化合物。其不能被動物自身分泌的酶消化，但能被腸道內(nèi)的有益菌利用而不被有害菌利用，從而達(dá)到調(diào)節(jié)胃腸道微生物區(qū)系的作用，增強(qiáng)機(jī)體免疫。一般包括異麥芽糖、異麥芽三糖、異麥芽四糖、低聚果糖、半乳寡糖、甘露寡糖、木果糖、木葡寡糖、木寡糖和低聚乳糖醇等。由于這類物質(zhì)在腸道內(nèi)有著類似抗生素的作用，故又有人稱之為“化學(xué)抗生素”。

低聚糖的主要作用：通過唯一選擇性增殖雙歧桿菌等動物腸道內(nèi)的有益菌群發(fā)揮作用，形成微生態(tài)競爭優(yōu)勢；有益菌群產(chǎn)生短鏈脂肪酸―主要是乙酸和乳酸，以及一些抗菌物質(zhì)直接抑制外源性致病菌和內(nèi)源性有害菌如沙門氏菌、志賀氏菌、大腸桿菌等的生長繁殖，使宿主動物保持健康，減少疾病的發(fā)生；有益菌的繁殖可促進(jìn)吞噬細(xì)胞的活性，增強(qiáng)動物機(jī)體一系列免疫功能，提高動物的免疫力；增加動物體內(nèi)B族維生素等營養(yǎng)素的合成，促進(jìn)動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；吸附腸道內(nèi)病原菌，促進(jìn)病原菌從動物體內(nèi)排出，減少其對動物的危害。低聚糖替代抗生素，具有飼料成本低、畜產(chǎn)品無藥物殘留等特點，是一類具有發(fā)展前途的新型飼料添加劑。

4.中草藥添加劑

中草藥添加劑具有天然性、無抗藥性等諸多特點，是替代抗生素類和激素類藥物的理想飼料添加劑之一。中藥是天然的動、植物或礦物質(zhì)，本身含有促進(jìn)生長、增強(qiáng)動物體質(zhì)、提高抗病能力的作用。我國中草藥資源豐富、取用方便、有較豐富的中草藥應(yīng)用經(jīng)驗等優(yōu)點。中草藥制劑的開發(fā)在我國存在很大的潛力。

我國中草藥添加劑已研制開發(fā)出很多品種，具有消炎抑菌、增強(qiáng)免疫功能、促進(jìn)消化等功能。許多研究發(fā)現(xiàn)，中草藥制劑具有促進(jìn)生長、改善動物健康狀況、提高飼料利用率等作用。有的試驗還發(fā)現(xiàn)中草藥對肉品質(zhì)也有影響。

實際生產(chǎn)過程中，由于藥材的來源、品質(zhì)、加工工藝等差異大，有效成分變化大，有的還不清楚有效成分是什么，質(zhì)量難以控制，商品化有一定困難。此外，科學(xué)的劑量、毒副作用、與其它添加劑間協(xié)同、拮抗等問題尚未研究清楚，也給中草藥添加劑進(jìn)一步推廣造成了障礙。目前，中草藥制劑的開發(fā)大多處于初級階段，生產(chǎn)技術(shù)還不完善，所生產(chǎn)的產(chǎn)品多為粗制品，效果不穩(wěn)定，某些制劑尚存在毒副作用、配伍特性不夠明確、加工成本高等缺點。這些難題將會逐步得到解決，可以預(yù)見，中草藥添加劑在動物養(yǎng)殖生產(chǎn)中 應(yīng)用將會逐步廣泛。

第6篇：生物質(zhì)的來源及其特點范文

[中圖分類號] R931[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-7210（2008）03（c）-028-03

超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction，SFE)技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代，是一種對環(huán)境友好的新型“綠色”分離技術(shù)，具有提取率高、產(chǎn)品純度好、流程簡單、能耗低、無毒、安全、無污染、廉價和可回收等優(yōu)點，一直是分離技術(shù)中一個最活躍的領(lǐng)域。

1原理

1.1基本原理

任何物質(zhì)都有氣、液、固三種聚集態(tài)。但是，任何物質(zhì)都有一個臨界溫度(Tc)，當(dāng)其氣體的溫度超過臨界溫度后，不管加多大壓力都不能使其液化，即臨界溫度是氣體能夠液化的最高溫度。在臨界溫度時能使氣體液化的最小壓力稱為臨界壓力(Pc)。在Tc和Pc時物質(zhì)的狀態(tài)稱為臨界點，高于Tc和Pc而接近臨界點的狀態(tài)稱為超臨界狀態(tài)，這種狀態(tài)的流體被稱為超臨界流體(supercritical f1uid，SCF)，

SCF是介于氣體和液體之間的一種特殊的聚集態(tài)，不同于一般的氣體，也有別于一般液體。它具有許多特性：①擴(kuò)散系數(shù)比氣體小，但比液體高一個數(shù)量級；②黏度較小，接近氣體，比液體小2個數(shù)量級；③密度較大，類似液體，比氣體大數(shù)百倍。超臨界流體兼有液體和氣體的雙重特性，具有良好的溶解特性和傳質(zhì)特性。其擴(kuò)散系數(shù)大，黏度小，滲透性好，溶解溶質(zhì)的能力較大，而且在臨界點附近這種特性對壓力和溫度的變化非常敏感，與液體溶劑萃取相比，可以更快地完成傳質(zhì)，達(dá)到平衡，促進(jìn)高效分離過程的實現(xiàn)。

可用作超臨界流體的溶劑有乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、甲醇、乙醇、水、二氧化碳等多種物質(zhì)，目前研究較多的是CO2，超臨界CO2密度大（臨界密度0.488 g/m3），溶解能力強(qiáng)，傳質(zhì)速率高；它的臨界參數(shù)為Tc=31.06℃ ，Pc=7.39 MPa，便于在室溫和可操作的壓力(從8到20 MPa)下操作，可以防止熱解及化學(xué)危害；它又具有來源豐富，價格便宜，純度高，化學(xué)性質(zhì)不活潑，無毒和不燃燒的安全性，可回收和無污染等優(yōu)點，所以在超臨界流體技術(shù)中具有廣泛的應(yīng)用。

CO2-SFE是利用壓力和溫度對超臨界CO2溶解能力的影響而進(jìn)行的。當(dāng)二氧化碳?xì)怏w處于超臨界狀態(tài)時，其擴(kuò)散系數(shù)為液體的100倍，因此，對物料有較好的滲透性和較強(qiáng)的溶解能力，將超臨界CO2與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地依次把極性大小、沸點高低和分子量大小的成分萃取出來，并且超臨界CO2的密度和介電常數(shù)隨著密閉系統(tǒng)壓力的增加而增加，利用程序升壓可將不同的有效成分進(jìn)行分步提取。然后借助減壓、升溫的方法使超臨界CO2變成普通氣體，被萃取物質(zhì)則自動安全或基本析出，從而達(dá)到分離提純的目的，并將萃取分離兩過程合為一體，這就是CO2-SFE的基本原理。

1.2 夾帶劑

雖然通過調(diào)節(jié)壓力與溫度很方便地改變超臨界CO2溶解性能。但是，單一的超臨界CO2對某些溶解度很低、選擇性不高的物質(zhì)具有局限性，因此在純氣體溶劑中加入附加組分(即夾帶劑)得到了廣泛的研究。夾帶劑作為混合溶劑的一種，大大增加被分離組分在氣相中的溶解度，并可使溶質(zhì)的選擇性(分離因子)大大提高；它拓寬了超臨界萃取的應(yīng)用范圍，使得混合溶劑的應(yīng)用將成為超臨界萃取過程的主要發(fā)展方向，常用的夾帶劑大多為甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、氯仿等有機(jī)溶劑，此外，水、有機(jī)酸、有機(jī)堿等也可用作夾帶劑。夾帶劑的加入方式有靜態(tài)加入和動態(tài)加入兩種，以動態(tài)加入較多。

2 技術(shù)特點

CO2-SFE與傳統(tǒng)的化學(xué)法萃取相比有以下突出的優(yōu)點：①萃取和分離合二為一，當(dāng)飽含溶解物的二氧化碳超臨界流體流經(jīng)分離器時，由于壓力下降使得CO2與萃取物迅速成為兩相(氣液分離)分開，不存在物料的相變過程。超臨界CO2 提取(動態(tài))循環(huán)一開始，分離便開始進(jìn)行，不需回收溶劑，操作方便，不僅萃取效率高，而且工藝流程短、耗時少、能耗少、成本低、對環(huán)境無污染，萃取流體可循環(huán)使用，真正實現(xiàn)生產(chǎn)過程綠色化。②萃取溫度低，CO2的Tc為31.06℃，可以有效地防止熱敏性成分的氧化和逸散，完整保留生物活性，完好地保存有效成分不被破壞或發(fā)生次生化，尤其適合于那些對熱敏感性強(qiáng)、容易氧化分解的成分的提取，而且能把高沸點，低揮發(fā)度、易熱解的物質(zhì)在其沸點溫度下萃取出來。③超臨界流體CO2常態(tài)下是氣體，無毒、無害、不易燃易爆、表面張力低、沸點低，與萃取成分分離后完全沒有溶劑的殘留，有效地避免了傳統(tǒng)提取條件下溶劑毒性的殘留。同時也防止了提取過程對人體的毒害和對環(huán)境的污染，是100％ 的環(huán)境友好溶劑。④超臨界CO2流體的極性可以改變，一定溫度條件下， 只要改變壓力或加入適宜的夾帶劑即可提取不同極性的物質(zhì)，可選擇范圍廣。夾帶劑的使用大大拓寬了超臨界CO2萃取技術(shù)在中藥有效成分提取上的應(yīng)用范圍，而超臨界微乳技術(shù)的出現(xiàn)，更將其研究領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)極性、水溶性成分的萃取。

3 二氧化碳流體溶解度的經(jīng)驗規(guī)律

超臨界二氧化碳對不同物質(zhì)的溶解能力差別很大，與物質(zhì)的極性、沸點和相對分子量有密切的關(guān)系。一般經(jīng)驗規(guī)律如下：①親脂性、低沸點成分可在104 kPa以下萃取，如揮發(fā)油、烴、酯、內(nèi)酯、醚、環(huán)氧化合物等，如天然植物和果實中的香氣成分，如桉樹腦、麝香草酚、酒花中的低沸點酯類等。②強(qiáng)的極性基團(tuán)(如-OH、-COOH)的引入，使得萃取變得困難。在苯的衍生物范圍內(nèi)，具有三個羥基酚類的物質(zhì)，以及一個羧基和兩個羥基的化合物仍然可以被萃取，而那些具有一個羧基和三個以上羥基的化合物是不能被萃取的。③更強(qiáng)的極性物質(zhì)，如糖類、氨基酸類在40 MPa以下是不能被萃取的。④化合物的相對分子質(zhì)量越高，愈難萃取。相對分子質(zhì)量在200～400范圍內(nèi)的組分容易萃取，有些相對分子質(zhì)量低，易揮發(fā)成分甚至可直接用二氧化碳流體提??；相對分子質(zhì)量高的物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、樹膠和蠟等)則很難萃取。

4在天然藥物化學(xué)成分提取中的應(yīng)用

4．1生物堿提取

大多數(shù)生物堿在植物體內(nèi)以鹽的形式存在，僅有少數(shù)極性極弱的生物堿以游離態(tài)存在。而CO2-SFE很難萃取出以鹽或苷形式存在的生物堿，原料一般需要堿性試劑(如氨水、三乙胺、Ca(OH)2、Na2CO3溶液等)的堿化預(yù)處理，目的就是使結(jié)合的生物堿游離出來，增加生物堿在超臨界CO2流體中的溶解度，提高萃取效率。并需使用夾帶劑來增強(qiáng)萃取能力，對水溶性或極性強(qiáng)的尚可通過加表面活性劑的微乳體系來萃取。目前對大多數(shù)生物堿的提取CO2-SFE尚不是一種有效的方法，但基于可大大減少酸或堿性試劑的用量及具有較高的提取率，仍值得進(jìn)一步深入研究。部分生物堿的提取條件見表1。

表 1 天然藥物中生物堿的CO2-SFE提取實例

4．2香豆素和木脂素的提取

CO2- SFE萃取對于香豆素和木脂素的提取是一種非常有效的方法。通過采用多級分離或與超臨界精餾相結(jié)合可以得到有效成分含量很高的提取物。對于游離態(tài)的香豆素和木脂素一般只需用純CO2-SFE即可；對于分子量較大或極性較強(qiáng)的成分則有時要加入適當(dāng)?shù)膴A帶劑；而對于以苷的形式存在者，則幾乎不能用CO2- SFE有效提取。部分香豆素和木脂素的提取條件見表2。

表 2天然藥物中香豆素和木脂素的CO2-SFE提取實例

4．3黃酮類化合物的提取

黃酮類化合物的傳統(tǒng)提取方法中較常見的有醇提法、堿水或堿醇提取、熱水提取等。其粗產(chǎn)物的分離主要是根據(jù)其極性差異、酸性強(qiáng)弱、分子大小和特殊結(jié)構(gòu)等性質(zhì)，采用適宜的分離方法，如系統(tǒng)溶劑法、pH梯度萃取法、硼酸絡(luò)合法、鉛鹽沉淀法等。這些傳統(tǒng)的提取方法存在明顯的排污量大、有效成分損失多、提取率低、成本高等一系列缺點。目前CO2- SFE研究最多的是銀杏葉的提取，具有產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好的特點。部分香豆素和木脂素的提取條件見表3。

表 3天然藥物中黃酮的CO2-SFE提取實例

4．4醌類及其衍生物的提取

醌類及其衍生物包括苯醌、萘醌、菲醌等，多數(shù)極性較大，故用超臨界二氧化碳萃取時需要采用較高的壓力，且通常還要加入夾帶劑。部分醌類及其衍生物的提取條件見表4。

表4天然藥物中醌類及其衍生物的CO2-SFE提取實例

4．5糖及其苷類的提取

由于糖及其苷類的化合物分子量較大、羥基多、極性大，用純二氧化碳提取產(chǎn)率低，加入提攜劑或加大壓力則可提高產(chǎn)率。必要時可考慮梯度萃取。部分糖及其苷類的提取條件見表5。

表5天然藥物中糖及其苷類的CO2-SFE提取實例

4．6揮發(fā)性成分的提取

盡管揮發(fā)油所含化學(xué)成分因其來源不同而頗不一致，但因其沸點較低、分子量不大、極性小，在SFE-CO2中有良好的溶解性能，大多數(shù)都可用純二氧化碳萃取得到，所需的操作溫度一般較低，避免了其中有效成分的破壞或分解，因此不僅產(chǎn)品質(zhì)量佳而且收率也較傳統(tǒng)方法高很多，是一類最適合用SFE-CO2提取的成分。部分揮發(fā)油的提取條件見表6。

要進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用超臨界CO2萃取技術(shù)，必須加強(qiáng)基礎(chǔ)理論和化學(xué)工程方面的研究，以完善和豐富超臨界條件下各種物系的相平衡、物理化學(xué)和傳熱傳質(zhì)等數(shù)據(jù)，預(yù)測和建立起有關(guān)超臨界萃取過程的熱力學(xué)和動力學(xué)模型。工藝設(shè)計和設(shè)備制造對于超臨界CO2萃取技術(shù)的發(fā)展也是至關(guān)重要的。在超臨界CO2流體中加入表面活性劑形成超臨界微乳體系來增進(jìn)物質(zhì)的溶解性能，是一個值得注意的研究方向。

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第7篇：生物質(zhì)的來源及其特點范文

關(guān)鍵詞：景觀人工湖 富營養(yǎng)化 硝化細(xì)菌 反硝化細(xì)菌 聚磷菌

中圖分類號：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）004-135-02

近年來，我國城市建設(shè)飛速發(fā)展，城市高樓林立，加重了生活節(jié)奏日趨加快的城市人口對于水的向往、對回歸自然生態(tài)的渴求。為了滿足人們的親水需求，現(xiàn)在的景觀規(guī)劃甚至是城市規(guī)劃中水都成為了不可缺少的重要元素。人工湖的出現(xiàn)美化了人們的生活環(huán)境、為人們提供了更多的休閑場所、也在一定程度上起到了緩解城市熱島效應(yīng)的作用，可是在修建了人工湖以后由于對其疏于管理，造成湖水污染現(xiàn)象，美麗的人工湖最終變身為可怕的臭水湖，不僅不能起到美化生活的作用，反而嚴(yán)重影響了人們的生活，對于人工湖的這種現(xiàn)狀，污染治理非常必要。

1 我國城市人工湖泊污染狀況分析

伴隨著城市工業(yè)化進(jìn)程的腳步，一些城市垃圾如大量工業(yè)廢水、生活污水等有害物質(zhì)被排入城市人工湖泊中，由于多數(shù)湖泊為靜止或流動性差的緩流水體，水體的自凈能力弱，被這些有害物質(zhì)污染后，湖泊生物的多樣性會遭到嚴(yán)重破壞，造成生物多樣性的喪失及湖泊水體富營養(yǎng)化，最終造成水質(zhì)的嚴(yán)重污染。

1.1 水體富營養(yǎng)化定義

富營養(yǎng)化（eutraphication）一詞最早來源于拉丁語，中國大百科全書（環(huán)境科學(xué)卷）中對于富營養(yǎng)化的定義是這樣描述的：在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象。在自然條件下，湖泊也會從貧營養(yǎng)狀態(tài)過渡到富營養(yǎng)狀態(tài)，沉積物不斷增多，先變?yōu)檎訚?，再變?yōu)殛懙?。不過這種自然過程非常緩慢，常需幾千年甚至上萬年。而人為排放含營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水所引起的水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，可以在短時期內(nèi)出現(xiàn)。水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時，浮游生物大量繁殖，因占優(yōu)勢的浮游生物的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等。這種現(xiàn)象在江河湖泊中稱為水華，在海中則叫作赤潮。

1.2 水體富營養(yǎng)化的成因

1.2.1 自然因素

導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的自然因素包括水體自身的特點、水體的循環(huán)周期、水體所處的地理環(huán)境及其氣候環(huán)境，在這些因素的共同影響，相互作用下，水體就會逐步走向富營養(yǎng)化。

例如，淺水湖泊會比深水湖泊更容易發(fā)生富營養(yǎng)化的問題，原因就在于淺水，相同面積下的水量少，相同的光照下，溫度升高更快，光合作用更充分，當(dāng)有營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入時，相同的面積濃度也較高，這會造成藻類及其他浮游生物迅速繁殖，加快水體富營養(yǎng)化。

1.2.2 人為因素

造成富營養(yǎng)化的人為因素主要有兩方面：（1）人為的改變水體的地理特征造成水體的自身特點的改變，這些改變會影響到水體的流量、流速等。（2）人類在生產(chǎn)和生活過程中產(chǎn)生的大量廢棄物，這些廢棄物富含促使水體富營養(yǎng)化的營養(yǎng)物質(zhì)。

1.3 影響富營養(yǎng)化的主要因素

水體的富營養(yǎng)化應(yīng)該說是受到多重因素的共同作用，這些因素包括物理因素，如光照和溫度，有研究表明在一定范圍內(nèi)，藻類數(shù)量的增加與光照及溫度成正相關(guān)，而藻類生長所利用的各種必須營養(yǎng)成分，就是富營養(yǎng)化的化學(xué)因素，有學(xué)者提出在適宜的光照、溫度、pH和具備充分營養(yǎng)物質(zhì)的條件下，天然水中藻類進(jìn)行光合作用，合成本身的原生質(zhì)，其基本反應(yīng)式可寫為：

106CO2+16NO3-+HPO42-+122HO2+18H++能量+微量元素C106H263O110N16P（藻類原生質(zhì)）+138O2

藻類可以利用水中溶解的二氧化碳作為自身生長所需的碳源，理論上，水體中每生成1g藻，需要供給0.009g磷和0.063g氮。如果水中有氮和磷的化合物，藻類或其他水生生物就會大量繁殖，一旦當(dāng)藻類的繁殖量大大超出水生動物對其的需求量，那么控制富營養(yǎng)化的生物因素就失效了，大量繁殖的藻類會造成水體透明度和溶解氧的下降。磷被認(rèn)為是富營養(yǎng)化的主要限制因素，因為雖然氮也是控制富營養(yǎng)化的重要元素，但藻類往往可以通過生物固氮作用從大氣補充缺乏的氮。所以磷常被作為富營養(yǎng)化的限制因素。

2 水體污染生物治理研究進(jìn)展

種種資料顯示目前城市人工湖泊污染的關(guān)鍵在于水體富營養(yǎng)化，因此要解決人工湖泊的污染問題就必須先修復(fù)水體的富營養(yǎng)化問題。近年來對于修復(fù)水體富營養(yǎng)化問題的研究很多，而目前采取的行之有效的方法不外乎物理的、化學(xué)的和生物的這樣三大類，其中物理方法和化學(xué)方法雖然都具有明顯的成效，但是也存在著一些明顯的缺點，而生物法就克服了以上兩種方法的缺點，操作簡便，污染小，生物法可以說是目前修復(fù)水體富營養(yǎng)化問題的最佳選擇，而運用生物法去修復(fù)水體富營養(yǎng)化的研究也成為熱點。

2.1 水生植物修復(fù)技術(shù)

目前國內(nèi)外學(xué)者對植物修復(fù)富營養(yǎng)化水體進(jìn)行了諸多研究，并取得了一定的成就，篩選出了一些優(yōu)勢種?，F(xiàn)在國際上公認(rèn)的淡水水生修復(fù)植物有寬葉香蒲、蘆葦、苦草、鳳眼蓮、軟水草和狐尾草等，經(jīng)驗證明它們對水中的營養(yǎng)物質(zhì)和污染物均具有很好的吸收作用。水生植物的根系通過光合作用能增加水體內(nèi)的溶氧，減輕富營養(yǎng)化造成的水體缺氧狀態(tài)，根系在生長過程中也會吸收水中的營養(yǎng)物質(zhì)作為自己生長的養(yǎng)料，根系中的微生物還能幫助分解水中有機(jī)營養(yǎng)物，但是要控制好水生生物的數(shù)量，不能破壞水生環(huán)境的生態(tài)平衡，再者要定期打撈腐壞的根枝和凋落的葉片。

2.2 水生動物修復(fù)技術(shù)

水體的富營養(yǎng)化是因為水中藻類等浮游生物的大爆發(fā)造成的食物鏈的斷裂，通過向水中投放以藻類為食的水生生物，就能恢復(fù)食物鏈間的正常銜接，使水生生態(tài)日趨恢復(fù)，富營養(yǎng)化狀況得以緩解，但是投入水生生物的數(shù)量較難控制，數(shù)量少不足以解決問題，數(shù)量多就會造成水生生物食物缺乏帶來新的食物鏈斷裂問題，再者過多的水生生物會產(chǎn)生大量排泄物，對水體也是一種污染。

2.3 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物是生態(tài)環(huán)境中的分解者，利用大自然中廣泛存在的形形微生物自身特有的代謝活動特點，找到能夠分解水體中有機(jī)營養(yǎng)成分和有害物質(zhì)的微生物，利用這些微生物去修復(fù)受破壞的水生生態(tài)環(huán)境，甚至通過現(xiàn)有的生物技術(shù)手段來改造、構(gòu)建新的微生物物種，達(dá)到治理污染的目的。造成水體富營養(yǎng)化的最主要成份是氮和磷，所以應(yīng)用微生物修復(fù)技術(shù)主要就是去除水體中的氮和磷，眾所周知，微生物在自然界氮素循環(huán)中起著關(guān)鍵作用，這些作用包括：固氮微生物將氮氣還原為氨的固氮作用，有機(jī)氮被微生物分解形成氨的氨化作用，亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌在有氧條件下，將氨或銨鹽氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的硝化作用。在缺氧條件下，反硝化細(xì)菌還原硝酸鹽釋放分子態(tài)氮的反硝化作用，分子態(tài)氮又進(jìn)入大氣。通過這四個作用，就完成了自然界中氮素的循環(huán)維持了自然界中氮素的平衡。因此去除水體中的含氮化合物，可以通過微生物的氨化作用、硝化作用和反硝化作用使其最終變?yōu)榈獨鈦韺崿F(xiàn)。而水體中磷的去除就不能利用微生物的作用最終變成氣體被排出，通過微生物除磷原理是利用聚磷菌在好氧條件下過量吸收水中的磷化合物，在厭氧條件下釋放到水體中，從中攝取能量進(jìn)行自身的生命活動。微生物在好氧條件下吸收的磷比厭氧條件下釋放的磷多，因此水體中的磷得以去除。

3 結(jié)論

利用微生物治理污染，投入少，見效快，負(fù)面影響小，微生物修復(fù)法是目前最先進(jìn)的修復(fù)水體富營養(yǎng)化的方法，也是最熱點、最具開發(fā)前景的方法。

參考文獻(xiàn)：

第8篇：生物質(zhì)的來源及其特點范文

關(guān)鍵詞：煙草花葉??；植物；微生物；抗病毒活性物質(zhì)

中圖分類號：S432．4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0439－8114（2011）11－2174-03

Progress in Occurrence Regularity and Bio-antivirus Material of Tobamovirus

WANG Dai－bin1，2，XIN Jing1，WANG Han1，WU Wei－ling1，LI Hong1，LI Zhen－lun1

（1． College of Resource and Environment，Southwest University，Chongqing 400715，China；

2． Wanzhou Branch of Chongqing Tobacco Corperation，Chongqing 400400，China）

Abstract： The research achievements on mosaic disease of tobacco in recent years were briefly summarized from the aspects of pathogen， occurance regularity， botanical and microbial antivirus material.

Key words： mosaic disease of tobocco； plant； microorganism； antivirus material

煙草花葉病毒寄主范圍非常廣泛，可侵染36個科350多種植物，且抗逆性極強(qiáng)，在世界各煙區(qū)普遍發(fā)生，是危害煙草生產(chǎn)最主要的病害之一［1］。我國南北煙區(qū)均常有發(fā)生，尤其南方煙區(qū)受害較重，田間株發(fā)病率一般5％～20％，有的田塊高達(dá)90％～100％，早期發(fā)病的田塊損失可達(dá)50％～70％，甚至絕收［2］。煙株感染花葉病后，烤曬后顏色不均，煙葉品質(zhì)變劣、等級下降，極大地影響煙農(nóng)的經(jīng)濟(jì)效益［3］。由于病毒在植物細(xì)胞中絕對寄生，其復(fù)制所需的物質(zhì)、能量和場所完全依賴寄主，且植物沒有完整的免疫代謝系統(tǒng)，使得植物病毒病的防治較為困難，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的損失，全球每年僅煙草花葉病毒造成的損失就達(dá)1億多美元［4］。因此，對該類病害的防治歷來是農(nóng)藥研發(fā)領(lǐng)域的重點。由于化學(xué)農(nóng)藥易產(chǎn)生環(huán)境問題，而且目前還沒有一種化學(xué)藥劑能夠防治煙草花葉病，而生物來源的抗病毒活性物質(zhì)具有環(huán)境兼容性好的特點，其已逐漸成為抗病毒藥劑研制的新方向［5－11］。本文綜述了煙草花葉病發(fā)生規(guī)律及生物來源抗煙草花葉病的研究進(jìn)展，初步探討煙草花葉病環(huán)境友好的防治方法與措施。

1煙草花葉病發(fā)生規(guī)律

煙草花葉病由煙草普通花葉病毒（TMV）、黃瓜花葉病毒（CMV）或馬鈴薯Y病毒（PVY）引起［12］。煙草普通花葉病毒的主要初侵染源是混有帶毒殘體的種子和土壤、帶毒煙葉等。即使是傾倒在垃圾堆中或其他場所并隨堆肥返田的帶毒烤煙殘體都具有傳病能力［13］。煙草普通花葉病毒主要借接觸摩擦傳染。因此，當(dāng)煙田發(fā)病后，田間整枝打頂、病葉健葉相互摩擦造成的葉面微傷，以及煙田中耕除草或地下害蟲為害造成的根系微傷，都會引起再侵染，使病害進(jìn)一步擴(kuò)大蔓延。品種單一、苗床選址不科學(xué)、連作嚴(yán)重、麥煙行比不規(guī)范、衛(wèi)生栽培不到位、移栽時遭遇干旱天氣、防治不及時等是造成煙草普通花葉病發(fā)病較重的主要原因［14］。

黃瓜花葉病毒不能在干葉或病殘體內(nèi)越冬，其初侵染源主要是感病的黃瓜、西紅柿、白菜等栽培或野生寄主植物，其傳播除傷口汁液接觸摩擦外，更主要的是借蚜蟲傳播［15］。經(jīng)傷口侵入的黃瓜花葉病毒在煙草組織內(nèi)比煙草普通花葉病毒增殖和移動速度要快得多，在24 ℃條件下，通常48 h可出現(xiàn)病斑，72 h內(nèi)可發(fā)生再侵染，1周內(nèi)能形成系統(tǒng)癥狀［13］。

馬鈴薯Y病毒和黃瓜花葉病毒相似，在干葉或病殘體內(nèi)不能長期存活，病毒主要在茄科植物和某些雜草上越冬。越冬寄主上的病毒由蚜蟲傳入煙田或苗床，蚜蟲吸食1min后即可傳毒，但連續(xù)吸食植株后傳毒能力下降，甚至完全喪失［16］。

煙草花葉病的發(fā)生流行與環(huán)境、耕作措施、抗性等因素有關(guān)。若溫度過高（＞37 ℃）、過低（＜10 ℃），或光照太弱都會發(fā)生。由CMV引起的煙草花葉病，蚜蟲發(fā)生多時，發(fā)病就重。偏施氮肥，煙株生長柔嫩，較易感病。土壤瘠薄、排水不良的煙田，植株生長衰弱，發(fā)病也重。連作地較輪作地發(fā)病重［13］。煙草種間對TMV抗性有明顯差異：黃花煙、紅花煙、白花煙都容易感染普通花葉病，而心葉煙高度抗?。荒厦乐抟吧鸁焺t高度耐?。黄胀熍c心葉煙或野生煙雜交可獲得抗普通花葉病的品種。至今還未找到抗黃瓜花葉病毒的煙草品種。

2植物源抗病毒物質(zhì)在煙草花葉病防治上的應(yīng)用

植物源抗病毒物質(zhì)是從各種植物中提取的抗病毒或者鈍化病毒的物質(zhì)。日本的原征彥等最早用從綠茶或紅茶葉中萃取的單寧酸或多糖，特別是兒茶酚化合物保護(hù)作物免受TMV病毒侵染，并利用其提取物抑制病毒在作物間擴(kuò)散［17］。此后，大量的研究投入到關(guān)于植物源抗病毒物質(zhì)中，不斷涌現(xiàn)出各種植物源抗病毒物質(zhì)的研究報道，并探討了一些抗病毒物質(zhì)的抗性機(jī)理。

目前報道的主要是從中草藥中提取抗病毒物質(zhì)，一些是報道其抗病毒能力。如朱水方等［18］證明，煙草在接種TMV病毒前72 h和接種后24 h噴施連翹、大黃、板藍(lán)根提取液，療效均在90％以上，病毒濃度下降60％～70％；薛小平等［19］用瑞香狼毒（俗稱斷腸草）的水提取液噴施煙葉后10 d對煙草黃瓜花葉病的防治效果與20％病毒A可濕性粉劑相似，而且病毒濃度下降43．2％～45．9％；翟梅枝等［20］的實驗結(jié)果表明，蓮、榕樹、柿子、楊梅、水蜈蚣、葉下珠、羊蹄甲、心葉落葵薯等對TMV的抑制效果在90％以上；喻大昭等［21］分別用商陸、羊蹄和板藍(lán)根的乙醇提取物進(jìn)行了防治煙草花葉病的田間試驗，試驗結(jié)果表明商陸的乙醇提取物具有一定的治療效果。

一些研究初步證明了有的植物提取物能抑制病毒復(fù)制或者鈍化病毒。如林存鑾等［22］證明小藜和玉簪對病毒TMV有抑制復(fù)制和體外鈍化作用；侯玉霞等［23］的研究表明，紫草、月季的抽提物具有高效選擇性的抗病毒作用，它們既抑制TMV的增殖，又抑制TMV對葉綠體的破壞并促進(jìn)寄主植物光合作用；姚宇澄［24］從牛心樸子草中提取了抗病毒活性物質(zhì)吲哚里西啶生物堿；陳啟建等［25］證明從三葉鬼針草中提取的黃酮甙對TMV的抑制效果可達(dá)91．3％；沈建國等［26］研究發(fā)現(xiàn)臭椿和鴉膽子的乙醇提取物不僅能有效抑制TMV侵染，而且對TMV的增殖也有明顯抑制作用，并對煙草花葉病具有較好的防治效果。

一些研究更為詳細(xì)和清楚地證明了提取物的抗病毒機(jī)理。如陳啟建等［27］的研究表明，從新鮮大蒜中提取的揮發(fā)油與煙草花葉病毒混合后可使完整的病毒粒體斷裂且對病毒衣殼蛋白的體外聚合過程有明顯的抑制作用，而對病毒的核酸侵染力無顯著影響，噴施大蒜揮發(fā)油可顯著提高煙草體內(nèi)過氧化物酶和多酚氧化酶的活性，提高煙草的抗病性。張正坤等［28］從藥用植物鴉膽子中分離到的一種苦木苦味素類化合物――鴉膽子素D，探討了鴉膽子素D對煙草抗煙草花葉病毒的誘導(dǎo)抗性和保護(hù)作用，結(jié)果表明，鴉膽子素D能夠系統(tǒng)性地誘導(dǎo)煙草體內(nèi)POD，PPO，PAL以及SOD活性的提高；能夠抑制煙草因感染TMV造成的葉綠素含量的下降以及MDA含量的升高；誘導(dǎo)煙草產(chǎn)生新的POD和PPO的同工酶；阻止TMV造成的煙草體內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白含量的降低。鴉膽子素D能夠誘導(dǎo)煙草產(chǎn)生對TMV的抗性并對感染TMV的煙草起到保護(hù)作用。

3微生物源抗病毒物質(zhì)在煙草花葉病防治上的應(yīng)用

微生物提取物對煙草花葉病毒的抑制作用研究始于20世紀(jì)初期，1937年Johnson等的試驗結(jié)果表明，細(xì)菌和真菌的代謝物對煙草花葉病毒均有不同程度的鈍化作用。此后大量研究也證明一些微生物來源的物質(zhì)有抑制煙草花葉病的能力。當(dāng)然一些研究只證明了抑制效果，如喻大昭等［29］的研究結(jié)果表明，香菇的水提物對TMV具有一定的預(yù)防或治療效果；盧娜等［30］用平菇發(fā)酵菌絲PBS提取液防治煙草花葉病的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)黑平菇PBS緩沖液提取液對TMV抑制率最高，為66．54％，顯著好于其他7個平菇菌株；朱春玉等［31］研究了嘧肽霉素對煙草花葉病毒在不同寄主上的防效，結(jié)果表明，嘧肽霉素對不同系統(tǒng)寄主上的TMV引起的病毒病害都具有很好的防效，對TMV侵染煙草引起的煙草病毒病害的預(yù)防較為顯著，抑制率達(dá)80．4％。陳力力等［32］從神農(nóng)架國家自然保護(hù)區(qū)土樣中分離篩選到1株抗煙草花葉病毒的放線菌HNS2－2，該菌株培養(yǎng)濾液與煙草花葉病毒混合后接種在枯斑寄主曼陀羅和系統(tǒng)侵染寄主普通煙K326上，對兩寄主的枯斑抑制率分別為92．62％和61．88％；接種病毒前、后施用HNS2－2菌株培養(yǎng)濾液對兩寄主的枯斑抑制率分別為83．78％、67．26％和54．06％、42．37％。馬學(xué)萍等［33］從鈍化、預(yù)防、治療3個不同時期，在心葉煙上測試了雞油菌、蘑菇、香菇、平菇、茶樹菇、雞腿菇、真姬菇、金針菇等8種食用菌乙醇提取物水溶液對煙草花葉病毒的抑制作用，結(jié)果表明8種食用菌提取物在體外都具有鈍化病毒及抑制病毒侵染的作用，除雞油菌外，其他7種食用菌提取物對TMV有不同程度的治療作用。

一些研究初步證明了微生物源抗病毒物質(zhì)的抗病毒機(jī)理。如付鳴佳等［34］利用陰離子交換層析和凝膠層析的方法從榆黃蘑中提取出一種蛋白，經(jīng)實驗證明該蛋白對煙草花葉病毒具有較好的抗性；王偉偉等［35］的研究表明，枯草芽孢桿菌W－QX－1的堿性蛋白酶對TMV的體外鈍化作用明顯，在酶液濃度為50 mg／L時，其鈍化效果即可達(dá)到53．40％，同時該酶對TMV的初侵染和體內(nèi)復(fù)制增殖也具有一定的抑制能力，在TMV侵染前24 h施用濃度為200 mg／L堿性蛋白酶液抑制其侵染力的效果達(dá)到50．35％，而在TMV侵染后抑制其復(fù)制增殖的作用并不明顯。吳艷兵等［36］從毛頭鬼傘子實體和菌絲體初步純化出的多糖，對TMV具有較強(qiáng)的體外抑制和抗病毒侵染作用，對TMV具有明顯的體內(nèi)抑制復(fù)制效果，在TMV接種前施用可以顯著降低TMV的侵染能力。

當(dāng)然，目前的生物源抗煙草花葉病物質(zhì)的研究還處于積累階段，作用物質(zhì)和作用靶標(biāo)還很不清楚，因此其作用機(jī)理還無法闡明，還需要廣大植物保護(hù)研究者繼續(xù)努力，為實現(xiàn)安全、高效、生態(tài)地防治煙草花葉病奠定堅實的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。

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第9篇：生物質(zhì)的來源及其特點范文

關(guān)鍵詞 微生物；環(huán)境保護(hù)；作用原理；發(fā)展前景

中圖分類號 Q939.99；X505 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）12-0177-02

Abstract Modern microbial technology plays a crucial role in environmental microbial detection and governance. In this paper，the application of microorganism in the fields of air pollution control，industrial waste water treatment，pesticide residues control and environmental purification was elaborated，its action principle and development prospects in environmental protection were expounded，so as to provide references for application and development of microorganism in environmental protection.

Key words microorganism；environmental protection；action principle；development prospects

微生物是指個體難以或無法用肉眼觀察的一切微小生物的總稱，包括細(xì)菌、病毒、真菌、少數(shù)藻類以及一些小型的原生生物[1]。微生物個體微小、種類繁多，涵蓋了眾多有益和有害的生物種類，由于其體積微小、體表面積大、吸收多、轉(zhuǎn)化快、自身生長繁殖迅速，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品安全、醫(yī)藥醫(yī)學(xué)、工農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域[2]。

由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，人民生活水平快速提高，各個領(lǐng)域間的技術(shù)發(fā)展也是飛奔猛進(jìn)，人們在生產(chǎn)、生活中對化工產(chǎn)品的需求量越來越大，但是隨之而來的環(huán)境問題卻一直困擾著人們。

目前，我國的環(huán)境保護(hù)工作進(jìn)入“以環(huán)境優(yōu)化促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長”[3]的階段，而利用微生物進(jìn)行環(huán)境治理是便捷、高效、無污染的措施。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微生物技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)越來越明顯，利用微生物進(jìn)行環(huán)境治理已經(jīng)不斷深入和完善。實踐表明，微生物技術(shù)將成為環(huán)境保護(hù)的重要手段。各國都在大力研發(fā)微生物技術(shù)，今后微生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中將占據(jù)更高的市場。

1 微生物在大氣污染治理中的應(yīng)用

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，人口激增，進(jìn)而帶來的是一系列的大氣污染問題，從而引起各種危害，如臭氧層被破壞、酸雨發(fā)生越發(fā)頻繁、溫室效應(yīng)等。F主要從4個方面介紹微生物在大氣污染治理中的應(yīng)用，包括NOx的微生物凈化技術(shù)、微生物煙氣脫硫技術(shù)、微生物除臭技術(shù)、二氧化碳的微生物固定技術(shù)[4]。

1.1 NOx的微生物凈化技術(shù)

NOx的微生物凈化技術(shù)原理是利用脫氮菌在外加氮源的環(huán)境下，將大氣中有害氣體NOx還原成無害氣體N2，在進(jìn)行還原的同時，脫氮菌利用NOx作為氮源營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行自身增殖，如此循環(huán)還原，從而達(dá)到多次凈化的作用[5]。愛德荷國家工程的實驗室研究人員利用脫氮菌進(jìn)行脫氮，已經(jīng)將氮凈化率提高到99%[6]。該方法能有效去除廢氣中的NOx，因其工藝流程簡單、能源消耗低、凈化效率高、無二次污染、能進(jìn)行循環(huán)利用等優(yōu)點，可以推廣用于其他工業(yè)有害氣體的治理，從而達(dá)到有害氣體的再利用?，F(xiàn)在，各國的科學(xué)家正在研究將NOx的微生物凈化技術(shù)與細(xì)胞固定化技術(shù)相結(jié)合，從而尋找對有害氣體NOx進(jìn)行凈化的更便捷、易操作的方法。

1.2 微生物煙氣脫硫技術(shù)

現(xiàn)階段，對煙氣中的SOx、H2S的治理有2個方法：一種方法是利用化學(xué)反應(yīng)原理，將SOx、H2S轉(zhuǎn)變成H2SO4；另一種方法便是利用氧化亞鐵硫桿菌的特性，吸收大氣污染中的SOx，同時利用吸收液中的微生物使Fe2+和Fe3+進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。由于Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性，是良好的氧化劑，所以Fe3+的濃度越高，氧化性越強(qiáng)，脫硫的速度也就越快[7]。同時，反應(yīng)生成的Fe2+又可以作為氧化亞鐵硫桿菌的營養(yǎng)源物質(zhì)，轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物Fe3+，再次加快SO2的消化、吸收。研究表明，現(xiàn)在的氧化亞鐵硫桿菌的脫硫率已經(jīng)達(dá)到95%以上[8]，并且脫硫技術(shù)可以運用于煤炭中硫的去除、工業(yè)硫化氫氣體的凈化。

1.3 微生物除臭技術(shù)

由于工業(yè)氣體污染包含多種污染成分，其中還夾雜著部分固體顆粒，產(chǎn)生臭氣，故科學(xué)家研究出微生物除臭技術(shù)，用于處理工業(yè)污染引起的臭氣。微生物除臭技術(shù)[9]是先將臭氣溶于水中，然后運用微生物的體表面積大、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁可以吸附溶于水中的臭氣的特性，將臭氣分解為可溶性物質(zhì)，使工業(yè)污染中的臭氣被消除；同時，微生物利用臭氣中的成分作為自己的營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行自身的生長繁殖，增加了微生物的數(shù)量，加快除臭環(huán)節(jié)的進(jìn)行。此技術(shù)凈化效率高、成本低，是可以推行的工業(yè)除臭技術(shù)。德國、荷蘭等國家已經(jīng)開發(fā)了生物臭氣處理裝置，除臭效率可達(dá)1萬～15萬m3/h[10]。

1.4 二氧化碳的微生物固定技術(shù)

二氧化碳污染是最常見的氣體污染，可利用物理、化學(xué)技術(shù)進(jìn)行去除，但微生物的各種條件更為優(yōu)越，能在進(jìn)行污染物治理的同時實現(xiàn)自身的生長繁殖，故使用微生物進(jìn)行碳的固定，產(chǎn)生許多有利的物質(zhì)，如有機(jī)酸、多糖、維生素、氨基酸等。常見的固碳微生物有螺旋藻、小球藻、真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌等進(jìn)行固定作用，分解二氧化碳[11]。

2 微生物在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

微生物對工業(yè)廢水進(jìn)行處理的方法是利用其生化反應(yīng)，通過酶催化對工業(yè)廢水起到轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化作用，從而使工業(yè)廢水得到凈化、循環(huán)利用。微生物技術(shù)處理工業(yè)廢水主要是進(jìn)行有機(jī)物的降解、重金屬離子的處理及其他物質(zhì)的除雜。

2.1 廢水中有機(jī)物的降解

微生物降解污水中的有機(jī)物是利用微生物的新陳代謝過程中需要進(jìn)行物質(zhì)間的吸收利用，產(chǎn)生容易分解的代謝物，周而復(fù)始，使污水中的有機(jī)物被分解完全[12]。

20世紀(jì)70年代微生物絮凝劑已經(jīng)問世，其來源為微生物，來源廣泛，安全性高，是自然的新型水處理劑[13]，現(xiàn)已經(jīng)應(yīng)用于高濃度、難治理的農(nóng)藥廢水中。高效微生物的研究應(yīng)用是解決農(nóng)藥廢水實現(xiàn)高效、快捷處理的關(guān)鍵[14]，可以利用EM菌、小球綠藻、芽孢桿菌等對農(nóng)藥殘留的有機(jī)磷、硫等物質(zhì)進(jìn)行消化吸收。經(jīng)過科學(xué)家們的研究，降解率已經(jīng)從72.3%[15]升高至99.7%[16]，同時，中國科學(xué)院與中國科學(xué)院武漢病毒研究所從污泥中分離出假單細(xì)胞，其在18 h內(nèi)能將1 000 mg/L甲胺磷降解75%左右[17]。

2.2 含重金屬離子的處理

微生物治理重金屬離子主要是靠真菌，由于真菌生長速度快、菌絲綿長、附著力強(qiáng)，利用靜電吸附作用和霉菌體內(nèi)的催化轉(zhuǎn)化作用及絡(luò)合作用，使重金屬被吸附消化[18]，而且微生物的代謝產(chǎn)物可以自行分解，具有成本低、效率高的優(yōu)勢。近年來有研究表明，已經(jīng)利用微生物從廢水中分離、凈化、回收銅、汞、鉻等重金屬，多次凈化率高達(dá)99.9%[19]。

另外，1998年Kuhn[20]利用海藻酸鈉固定生支動膠菌除去溶液中95.9%的Cd2+。至此，科學(xué)家開始利用各種生物技術(shù)與現(xiàn)代科技技術(shù)相互結(jié)合，除去了廢水中99%的重金屬離子，實現(xiàn)了廢水再利用，達(dá)到了凈化水質(zhì)的效果。

2.3 廢水中其他物質(zhì)的去除

廢水中除了有機(jī)雜質(zhì)、重金屬外，還有其他有色顆粒存在。目前，對有色廢水的處理是采用微生物絮凝劑進(jìn)行脫色，該處理劑是利用生物分解性，將細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵、提取、精制而成。研究表明，它克服了無機(jī)高分子和合成有機(jī)高分子絮凝劑本身固有的缺陷，現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)了微生物絮凝劑NOC-1對發(fā)酵后的有色廢水、造紙堿性黑液等進(jìn)行脫色，發(fā)現(xiàn)其脫色效果顯著，可使廢水變?yōu)榍宄?、透明[21]。

3 微生物在環(huán)境凈化中的應(yīng)用

19世紀(jì)末，經(jīng)濟(jì)日益增長，環(huán)境問題越發(fā)嚴(yán)重，隨著微生物治理方法的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類利用微生物進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的工程開始，經(jīng)過上百年的研究，微生物已經(jīng)在治理環(huán)境中被廣泛應(yīng)用。

3.1 廢棄物的降解、轉(zhuǎn)化

微生物由于代謝類型的多樣化，幾乎能降解環(huán)境中的各種天然物質(zhì)，尤其是有機(jī)化合物。現(xiàn)在國內(nèi)外已經(jīng)普遍采用微生物技術(shù)降解轉(zhuǎn)化石油、農(nóng)藥、重金屬、多氯聯(lián)苯（PCB）等未能被利用的污染物。大量研究發(fā)現(xiàn)，采用紅色諾卡氏菌與釀酒酵母結(jié)合，能夠完全降解毒性極其穩(wěn)定的多氯聯(lián)苯[23]。日本環(huán)境科學(xué)與民間企業(yè)共同研究發(fā)現(xiàn)一種可以分解PCB的微生物，分解率可達(dá)64.5%[24]。中國科學(xué)院微生物研究所篩選出高效降解RDX的棒狀桿菌、降解TNT的芽孢桿菌，其降解率高達(dá)90%以上。故微生物是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的堅強(qiáng)后盾。

3.2 環(huán)境監(jiān)控

微生物無處不在，現(xiàn)在已經(jīng)利用微生物的特性進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控：用糞便污染指示菌（大腸桿菌、克雷伯氏菌）檢測水質(zhì)[25]；用鼠傷寒沙門氏菌檢驗物質(zhì)的突變性及致癌性[26]；用熒光細(xì)菌的靈敏性快速檢測環(huán)境中的毒物[27]。

3.3 固體廢物堆肥處理

固體廢物中水分充足，營養(yǎng)物質(zhì)充分，有大量的微生物群存在，在一定溫度下，只要有適宜的條件，微生物便會大量繁殖，并進(jìn)行生物分解，從而引發(fā)堆肥發(fā)酵，發(fā)酵后的堆肥可以為作物提供生長所需的養(yǎng)分。最近研究發(fā)現(xiàn)，白腐真菌對含苯的有毒物質(zhì)具有很強(qiáng)的耐受、降解能力，有利于進(jìn)行堆肥的處理[27]。

3.4 活性污垢處理廢水

活性污垢是指經(jīng)過人工培養(yǎng)，含有有機(jī)物和細(xì)菌的污水，經(jīng)過微生物的不斷生長代謝，產(chǎn)生絮狀、有很強(qiáng)吸附能力的微生物團(tuán)。活性污垢適用于工業(yè)廢水、造紙、合成纖維廢水等的處理，可實現(xiàn)廢水凈化與循環(huán)利用，從而提高物質(zhì)的再利用率[28]。

4 微生物在其他污染治理中的應(yīng)用

微生物除了應(yīng)用于大氣、廢水的污染治理外，還可以應(yīng)用于其他方面的治理，例如生活垃圾、農(nóng)藥、土壤等處理。生活垃圾主要是白色污染，這需要運用微生物的分解原理，對塑料袋進(jìn)行分解；農(nóng)藥殘留主要是多余的有機(jī)磷、硫，引起藻類的瘋狂增長，而導(dǎo)致赤潮、藍(lán)藻水華等危害，近年發(fā)現(xiàn)可以利用EM菌抑制藍(lán)藻的生長，同時控制水中氮的含量；土壤中微生物的利用方面，主要是利用根瘤菌起到固氮的作用，將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為植物光合作用所需的物質(zhì)，從而進(jìn)行生命的正常活動；后期，開始利用嗜熱及嗜溫細(xì)菌、硝化細(xì)菌、蛋白及果膠水解微生物、固氮微生物和纖維素分解微生物對固體廢物進(jìn)行堆肥處理，讓微生物快速分解并進(jìn)行自身的生長，從而提高土壤肥力，利于作物生長[22]。

5 微生物在環(huán)境保護(hù)中的發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)的發(fā)展，人類越來越重視環(huán)境保護(hù)，微生物環(huán)境保護(hù)的作用越來越重要，其體現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益引發(fā)企業(yè)、科學(xué)界的關(guān)注。微生物在環(huán)境保護(hù)中的發(fā)展呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。

5.1 綜合利用

為使物質(zhì)資源得到充分利用并減少能源消耗，微生物污染治理趨向綜合利用。根據(jù)各微生物的固有特性，如微生物菌體、微生物體內(nèi)酶等將生活垃圾、固體廢棄物制成沼氣池發(fā)電，產(chǎn)生能源供人類使用。當(dāng)前的微生物技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，由于其經(jīng)濟(jì)高、投資少、重利用率高的優(yōu)點，已經(jīng)成為各個發(fā)達(dá)國家青睞的城市垃圾處理途徑。目前，世界各國有200多座垃圾沼氣田處于運營階段，不僅收獲了電力資源，還獲取了肥力資源。

5.2 從治理到預(yù)防

早期工農(nóng)業(yè)因追求經(jīng)濟(jì)效益而忽略環(huán)境治理，現(xiàn)在世界各國已經(jīng)高度重視環(huán)境保護(hù)，正在研發(fā)各種環(huán)境保護(hù)技術(shù)措施，同時時刻關(guān)注重要的世界性環(huán)境問題，采取相應(yīng)的方法防患于未然。微生物環(huán)保技術(shù)是首選的環(huán)境治理方案。現(xiàn)階段各國正在研發(fā)微生物農(nóng)藥用以代替化學(xué)農(nóng)藥，從而減少化學(xué)農(nóng)藥帶來的污染，如分解快、毒性低的微生物殺蟲劑等。

5.3 完善微生物環(huán)境保護(hù)技術(shù)

目前，對微生物技術(shù)的研究都應(yīng)放在基礎(chǔ)研究與應(yīng)用相結(jié)合上，大規(guī)模推廣微生物技術(shù)，構(gòu)建生物反應(yīng)器，優(yōu)化運行條件，研究新方法，高效地進(jìn)行環(huán)境保護(hù)與污染治理。

5.4 開發(fā)微生物資源

微生物具有種類繁多、資源豐富、繁殖快、生存條件要求低的特點，根據(jù)現(xiàn)階段國際社會對微生物的重視情況，各國應(yīng)該繼續(xù)開發(fā)微生物資源，使其應(yīng)用于更多的領(lǐng)域。繼續(xù)尋找新物種，如耐熱性菌、抗耐性強(qiáng)的菌種、在特殊環(huán)境下仍可以生存的菌落，使之更多地用在環(huán)境保護(hù)上。同時，由于微生物結(jié)構(gòu)簡單，可以從分子水平對微生物進(jìn)行深入研究，運用基因工程及生物技術(shù)，讓微生物技術(shù)更好地服務(wù)于人類[29]。

6 結(jié)語

綜上所述，微生物在環(huán)境治理過程中起著重要的作用，應(yīng)該對微生物進(jìn)行更深入的研究，將其可利用率提高到最大化。目前，我國的微生物應(yīng)用已經(jīng)取得很大的成功，然而進(jìn)一步的研究仍需要科技、經(jīng)濟(jì)的持續(xù)投入。大力開展以微生物技術(shù)為主體的環(huán)境保護(hù)技術(shù)研究，將推進(jìn)微生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用，通過微生物技術(shù)的不斷發(fā)展，滿足國內(nèi)需求，并占領(lǐng)國外市場。

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