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關(guān)鍵詞：濕法冶金 生物技術(shù) 研究 生物冶金

中圖分類號(hào)：TF1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）04（a）-0097-02

在過去的一段時(shí)間內(nèi)，大多數(shù)冶金技術(shù)主要被用于開發(fā)品位較高的礦產(chǎn)資源，從而使得一部分品位較低的礦產(chǎn)資源遭到了浪費(fèi)。但是，隨著礦產(chǎn)資源的減少，人們逐漸意識(shí)到了低品位礦產(chǎn)資源開發(fā)的重要性。因此，濕法冶金技術(shù)以其回收效率高的特點(diǎn)引起了人們的廣泛關(guān)注，尤其是基于生物技術(shù)的濕法冶金技術(shù)，更是得到了廣泛的應(yīng)用。所以，生物技術(shù)在濕法冶金中的應(yīng)用情況以及基于生物技術(shù)的濕法冶金的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展，就成為了本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 生物技術(shù)在濕法冶金中的應(yīng)用

1.1 濕法冶金工藝概述

濕法冶金其實(shí)是利用化學(xué)方法進(jìn)行金屬提煉的工藝。具體來說，就是使礦石浸泡在水溶液里，然后利用分離、提純和富集技術(shù)，來進(jìn)行稀有金屬及金、銀、銅等金屬的提煉。在冶金行業(yè)中，濕法冶金是黃金及有色貴金屬的主要冶煉工藝之一。就現(xiàn)階段而言，濕法冶金主要使用的技術(shù)有兩種，一種是加壓濕法冶金，而另一種是生物冶金。相比較而言，生物冶金在金屬礦的加工和回收方面的效果更好，所以得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2 生物冶金

生物冶金是將微生物作用與濕法冶金技術(shù)相結(jié)合的新型冶金工藝。早于1983年，生物冶金這個(gè)名稱就在細(xì)菌浸出國際會(huì)議上被提出。根據(jù)生物冶金技術(shù)在金屬回收過程中的作用，可將該技術(shù)分為3類，分別是生物吸附、生物累積和生物浸出。1947年，人們首次發(fā)現(xiàn)了氧化亞鐵硫桿菌能將鐵離子氧化。而直到1958年，美國的肯尼柯銅礦公司才在該方面取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，進(jìn)而將生物技術(shù)引進(jìn)到冶金行業(yè)中。到了今天，生物冶金技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于各種金屬礦物質(zhì)的冶煉當(dāng)中，并得到了人們的廣泛關(guān)注。一方面，這是由于使用該技術(shù)有利于進(jìn)行低品位的礦產(chǎn)資源的開發(fā)和回收。另一方面，使用該技術(shù)進(jìn)行金屬礦物質(zhì)的提煉，對(duì)環(huán)境的危害較小，且具有投資成本低和能耗低等多種優(yōu)點(diǎn)。而在我國，早于1996年就建設(shè)了全國最大的微生物氧化提金連續(xù)半工業(yè)試驗(yàn)基地。到了現(xiàn)今，微生物濕法冶金技術(shù)也在我國的多個(gè)地區(qū)的冶金企業(yè)被投入使用。所以，生物冶金技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)在國內(nèi)外取得了一定的進(jìn)展[1]。

2 基于生物技術(shù)的濕法冶金的應(yīng)用現(xiàn)狀

基于生物技術(shù)的濕法冶金技術(shù)中，微生物濕法冶金技術(shù)是關(guān)注度最高和應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)。早于20世紀(jì)50年代，該技術(shù)就在銅、鈾貧礦的預(yù)處理方面取得了一定的應(yīng)用效果。就現(xiàn)階段而言，該技術(shù)包含了微生物浸出技術(shù)和微生物浮選技術(shù)。而相比較而言，微生物浸出技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而微生物浮選技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)階段。具體來說，微生物浸出技術(shù)通過將礦石浸泡在適合微生物生長代謝的酸性溶液中，從而將礦石中的有價(jià)金屬溶解出來，進(jìn)而加以回收和利用。所以，該技術(shù)在低品位礦石的冶煉中得到了廣泛的應(yīng)用，是一種多學(xué)科交叉型的新技術(shù)。

2.1 在硫化礦冶煉中的應(yīng)用

我國被開采的銅礦中，有一大部分屬于硫化礦。但是受到選礦技術(shù)和成本的限制，開采出來的礦石主要是低品礦石。而微生物濕法冶金技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的提高這些礦石的利用率，從而使企業(yè)獲得更大的開采利潤。在進(jìn)行硫化礦石冶煉時(shí)，該技術(shù)使用的微生物為以硫化礦為能源基質(zhì)的微生物。這些微生物主要由氧化鐵硫桿菌組成，可以將重金屬從礦石溶液中有效的溶解出來。在進(jìn)行銅的提取時(shí)，微生物濕法冶金工藝主要采用生物堆浸技術(shù)來進(jìn)行銅的生物氧化，從而獲得陰極銅。而在銅的冶煉方面，采用微生物濕法冶金技術(shù)獲取的銅的純度可以達(dá)到99.9%以上。就目前而言，我國采用該技術(shù)進(jìn)行銅的濕法冶金已經(jīng)頗具規(guī)模，并已成功的運(yùn)用在冶金工業(yè)生產(chǎn)中[2]。

2.2 在金礦石冶煉中的應(yīng)用

金元素相對(duì)來說較為穩(wěn)定，所以存在于硫化物和各種硅酸鹽中的金顆粒難以被提煉，而這些礦石也被稱之為難處理的金礦石。在金礦石的冶煉過程中，微生物濕法冶金技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)顯著。早于1964年，法國人就利用微生物浸取了紅土礦的金。而70年代，蘇聯(lián)人則利用了黑曲霉菌進(jìn)行了金的提取。而如今，世界上已經(jīng)有許多企業(yè)利用微生物技術(shù)進(jìn)行了金礦石的預(yù)處理，從而獲得了較高的利潤。相較于銅來說，微生物濕法冶金技術(shù)主要用于難處理的金礦石的冶煉，并且在浸出率方面也沒有銅的效果好。實(shí)際上，利用細(xì)菌氧化提煉金的微生物浸出技術(shù)的浸出率只有92%左右[3]。

2.3 在其他礦石冶煉中的應(yīng)用

微生物濕法冶煉技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，可用于多種礦石的冶煉。在進(jìn)行鈾礦石的冶煉時(shí)，該技術(shù)主要利用細(xì)菌將與鈾礦物共生的黃鐵礦氧化，從而進(jìn)行鈾的回收。而且使用生物冶煉技術(shù)進(jìn)行鈾礦石的冶煉也有悠久的歷史，并在該領(lǐng)域取得了迅速的發(fā)展。而在進(jìn)行磷礦石的冶煉時(shí)，該技術(shù)主要用于將無效態(tài)的礦物磷轉(zhuǎn)化為速效磷和有效磷。并且在進(jìn)行天然磷礦粉的處理時(shí)，利用溶磷微生物可以取得較好的效果。而我國的磷礦資源十分豐富，所以使該技術(shù)在磷礦冶煉領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。再者，在鐵礦石處理方面，利用該技術(shù)進(jìn)行鐵礦的脫磷，也可以取得較好的應(yīng)用效果。相比物理脫磷法和化學(xué)脫磷法，采用該技術(shù)不但具有成本低的優(yōu)勢(shì)，還能減少礦石在脫磷過程中的損耗。另外，微生物濕法冶煉技術(shù)還能用于其他多種礦石的冶煉，并且可以取得較好金屬提取的效果[4]。

3 基于生物技術(shù)的濕法冶金的發(fā)展

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求只會(huì)越來越大。但是，隨著礦產(chǎn)資源的大量開發(fā)，高品位的礦產(chǎn)資源只會(huì)越來越少。在這種情況下，低品位礦產(chǎn)資源已經(jīng)不允許被浪費(fèi)。所以，誰掌握了開發(fā)和利用低品位礦產(chǎn)資源的方法，就能取得可持續(xù)的發(fā)展空間。而基于生物技術(shù)的濕法冶金工藝在這方面有著顯著的優(yōu)勢(shì)，首先，該技術(shù)的能耗低，且勞動(dòng)需求和成本均不高。其次，該技術(shù)的設(shè)備簡單，資金占有量小。再者，該技術(shù)的使用范圍廣，可用于多種類的金屬物質(zhì)提取。另外，該技術(shù)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害小，有利于進(jìn)行環(huán)境的保護(hù)。所以，由于這些優(yōu)勢(shì)的存在，該技術(shù)在未來會(huì)取得一定的發(fā)展。但是與此同時(shí)，該技術(shù)也具有生產(chǎn)周期長和微生物環(huán)境適應(yīng)性差等缺點(diǎn)。所以，想要使該技術(shù)取得進(jìn)一步的發(fā)展，就需要不斷進(jìn)行該技術(shù)的研究和創(chuàng)新，從根本上解決該技術(shù)存在的問題?？傊瑸榱耸够谏锛夹g(shù)的濕法冶金工藝得到進(jìn)一步的推廣，冶金行業(yè)的相關(guān)人員還應(yīng)該進(jìn)一步進(jìn)行該技術(shù)的研究[5]。

4 結(jié)語

總而言之，冶金工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)之一，在國內(nèi)外都擁有一定的工業(yè)地位。所以，促進(jìn)冶金工業(yè)的發(fā)展，可以進(jìn)一步推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而微生物濕法冶金技術(shù)在礦產(chǎn)資源開發(fā)上的應(yīng)用效果，使冶金行業(yè)的工作效率得到一個(gè)階段的上升。所以，加大生物濕法冶金工藝的改革，使該項(xiàng)技術(shù)得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用，成為了冶金行業(yè)需要關(guān)注的重點(diǎn)問題。因此，本文對(duì)基于生物技術(shù)的濕法冶金工藝進(jìn)行的研究，對(duì)于促進(jìn)冶金行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；林木育種；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：S722 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20151131028

吉林省位于我國東北地位，四季變化較為明顯，1a中林木真正生長的季節(jié)主要為春季、夏季，秋季的生長逐漸減緩，冬季基本停止生長，為加快林木生長，滿足社會(huì)對(duì)林木的需求，應(yīng)利用先進(jìn)生物技術(shù)培育林木，促進(jìn)林木生長，通過改變林木基因，培育出更為優(yōu)良的林木，增強(qiáng)林木的抗病能力，實(shí)現(xiàn)林木高產(chǎn)。

1生物技術(shù)的內(nèi)涵

所謂的生物技術(shù)主要是指在生物體系的基礎(chǔ)上，應(yīng)用更多的先進(jìn)工程技術(shù)和生物技術(shù)，通過技術(shù)人員的操作，滿足人們的生產(chǎn)生活需要。就是利用先進(jìn)技術(shù)提升社會(huì)發(fā)展水平。現(xiàn)階段生物技術(shù)被廣泛應(yīng)用于林木育種工程中，并得以推廣，尤其是通過基因工程完成林木育種，使得林木生長更快，成活率更高，還有助于提升林木的抗病能力，增強(qiáng)其抗功能。

2將生物技術(shù)應(yīng)用于吉林四平林木育種中的主要原因

生物技術(shù)屬于新興學(xué)科，其涉及面很廣。生物技術(shù)一直到20世紀(jì)初才被提出，但隨著科技發(fā)展，相關(guān)人員對(duì)細(xì)胞進(jìn)行了研究，證明了生物技術(shù)的科學(xué)性。在細(xì)胞工程建立以后，研究人員也將研究重點(diǎn)放在了組織培養(yǎng)上。隨著時(shí)間推移，生物組織培養(yǎng)也趨于成熟，使得植物繁殖速度不斷加快，更實(shí)現(xiàn)了無病毒苗培養(yǎng)。一直到20世紀(jì)70年代，生物基因技術(shù)得以迅速發(fā)展，這樣的技術(shù)也為生物育種奠定了良好基礎(chǔ)。使用生物技術(shù)培育林木具有很多優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾方面：以往的育種方式只是在雜交的基礎(chǔ)上對(duì)品種進(jìn)行改良，而生物技術(shù)介入以后，育種主要是對(duì)生物基因進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)生物改造，這樣就能很好的解決改造效果差問題；以往的育種方式經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化，育種方向無法確定，生物技術(shù)的使用卻改變了這種情況，確定了林木改造方向，更保證了生物質(zhì)量；生物技術(shù)的應(yīng)用不僅擴(kuò)大了育種范圍，還有效減少了雜交障礙，為林木生長提供更廣闊的空間[1]。

3生物技術(shù)在林木育種中的應(yīng)用

3.1利用生物技術(shù)培植林木細(xì)胞

林木的生長離不開細(xì)胞，主要原因在于細(xì)胞具有良好的發(fā)育能力，在滿足林木生長的條件下，一個(gè)完好的林木細(xì)胞就能成為一顆植株。所謂的林木細(xì)胞工廠就是在實(shí)現(xiàn)細(xì)胞全能的基礎(chǔ)上，操作細(xì)胞遺傳，從而改造林木品種。這種方法通常只對(duì)即將滅絕的或品種較為稀少的珍貴植物進(jìn)行改造。在改良植物品種時(shí)，所使用的備種植物都應(yīng)具有優(yōu)良性狀，其性能應(yīng)足夠強(qiáng)大，只要將該植株的根莖葉應(yīng)用于培養(yǎng)就能完成無性繁殖。四平市相關(guān)部門利用這一技術(shù)，成功的培育了100多個(gè)林木品種。所培育的植株性能較強(qiáng)，完成能夠抵御東北4季變化的氣候，具有極強(qiáng)的生命力。

3.2利用生物技術(shù)培養(yǎng)單倍體

隨著科技的進(jìn)步，人工培養(yǎng)單倍體的方式、種類也很多，在這些方式中，誘導(dǎo)單倍體方法的應(yīng)用范圍最廣。它主要的誘導(dǎo)對(duì)象是未成熟的植株花粉，在誘導(dǎo)時(shí)，重點(diǎn)是改變其配子結(jié)構(gòu)，將雄核方向作為發(fā)展重點(diǎn)，最終將其安放在胚胎中完成培育，這樣單倍體植被就能被誘導(dǎo)出來，這也是現(xiàn)階段最常用的一種方法[2]。由于林木的生長周期很長，需要經(jīng)歷數(shù)10a時(shí)間，要獲得純種林種，以往的培育方式需要變動(dòng)的地方會(huì)很多，困難也很多。但隨著生物及時(shí)的應(yīng)用，完全能夠解決這些問題，能夠在斷時(shí)間內(nèi)培育出多種基因的樹木。經(jīng)過長期試驗(yàn)，我國在單倍體上的研究已經(jīng)取得很好效果，培育出30多中花粉植物。

3.3利用生物技術(shù)促進(jìn)林木體細(xì)胞變異

自然界中的體細(xì)胞變異主要是將植物基因進(jìn)行重組，改變其突變方式，但其花費(fèi)時(shí)間較多，且不利益經(jīng)濟(jì)效益增長。在生物技術(shù)應(yīng)用以后，發(fā)現(xiàn)在培育植物組織時(shí)，基因變異會(huì)受到理化因子影響，對(duì)理化因子進(jìn)行加強(qiáng)以后發(fā)現(xiàn)能夠有效提升脫分化和再分化，進(jìn)而獲得新植株[3]。將其應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，它能夠促進(jìn)植物變異，并獲得新型優(yōu)良樹種。現(xiàn)代社會(huì)是生物技術(shù)社會(huì)，生物技術(shù)培育林木中發(fā)揮了重要作用。通過以上研究得知，利用生物技術(shù)極大的促進(jìn)了四平林木新品種的培育，尤其是對(duì)細(xì)胞、基因等方面的改變更是促進(jìn)了林木生長，為社會(huì)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]李坤霞.生物技術(shù)在林木遺傳育種中的實(shí)際應(yīng)用研究[J].生物技術(shù)世界，2013（05）：46.

[2]陳罡，張素清，馬冬菁等.現(xiàn)代生物技術(shù)在遼寧林業(yè)研究中的應(yīng)用前景[J].遼寧林業(yè)科技，2014（03）：61-63.

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【關(guān)鍵詞】生物催化技術(shù)發(fā)展化學(xué)制藥研究

生物催化是指通過酶或生物有機(jī)體的催化作用實(shí)現(xiàn)生物的化學(xué)轉(zhuǎn)化，故又被稱為生物轉(zhuǎn)化。隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，生物催化逐漸進(jìn)入人們的生產(chǎn)生活，從根本上改善了人們的經(jīng)濟(jì)效益、能源消耗和原料來源，對(duì)環(huán)境保護(hù)也作出了積極貢獻(xiàn)。生物催化技術(shù)是生物技術(shù)改革中的第三次浪潮，成為歷年來生物技術(shù)中的標(biāo)志性技術(shù)。

1.生物催化技術(shù)及其發(fā)展

（1）生物催化技術(shù)。經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）指出，生物酶催化技術(shù)是目前工業(yè)發(fā)展中最有利于可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)。生物催化技術(shù)主要涉及到化學(xué)領(lǐng)域和生物學(xué)領(lǐng)域，在醫(yī)藥化工領(lǐng)域中可通過酶或微生物的催化作用實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生物的轉(zhuǎn)化。生物催化技術(shù)在很大程度上促使衍生物往多樣性方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)修飾及簡單分子化合物庫的新建，產(chǎn)物在經(jīng)過生物催化后能夠延伸出現(xiàn)的生理活動(dòng)物質(zhì)。

先導(dǎo)化合物在生物催化作用下具有一定的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①可能反應(yīng)的產(chǎn)物范圍大；②在反應(yīng)過程中無需進(jìn)行脫保護(hù)和基團(tuán)保護(hù)，一步便可完成相關(guān)反應(yīng)；⑧實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的定向立體選擇和區(qū)域選擇；④生物催化的反應(yīng)條件溫和，利于穩(wěn)定復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)；⑤在均一和溫和的反應(yīng)條件下可獲取反應(yīng)的重現(xiàn)性及實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的自動(dòng)化；⑥由于酶具有固定化特性，故在生產(chǎn)過程中可反復(fù)循環(huán)使用催化劑。

（2）生物催化技術(shù)的發(fā)展。生物催化技術(shù)的提出是源于科學(xué)家對(duì)活體細(xì)胞成分的認(rèn)識(shí)，一部分的專家和學(xué)者認(rèn)為某些細(xì)胞成分可用于特定條件下的化學(xué)轉(zhuǎn)化。例如苯甲醛從植物中提取后與氫氰酸結(jié)合可制成（R）一苯乙醇腈，半合成抗生素的生產(chǎn)則依靠G酞基轉(zhuǎn)移酶的幫助。1980年后，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，蛋白質(zhì)工程技術(shù)得到空前的發(fā)展，使得酶的底物范圍大大增加，實(shí)現(xiàn)了常見合成中間物的生物合成。在此科技背景之下，生物催化技術(shù)逐漸被運(yùn)用于精細(xì)化化學(xué)和藥物中間體生產(chǎn)領(lǐng)域。

（3）隨著近年來基因合成、生物信息學(xué)、蛋白質(zhì)工程和序列分析等觀念的進(jìn)步及電腦建模和生物學(xué)工具的更新，越來越多的專家學(xué)者在分子生物學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)分子進(jìn)行快速進(jìn)化處理，極大的改善了原有的生物催化劑。生物催化劑經(jīng)過改造后可穩(wěn)定處：T-60℃的有機(jī)溶液中，在接受新的底物時(shí)可自動(dòng)催化新的生物反應(yīng)。

2.化學(xué)制藥中的生物催化技術(shù)研究

在生物催化技術(shù)的發(fā)展背景之下，酶和微生物反應(yīng)成為生物學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)。許多長期研究微生物和酶的專家學(xué)者開始著手于有機(jī)合成的研究，促使生物催化技術(shù)逐漸發(fā)展成為一項(xiàng)不對(duì)稱合成的生物技術(shù)。

（1）西他列汀游離堿。美國的Codexis公司和德國的Merck公司通過酶做催化劑實(shí)現(xiàn)西他列汀游離堿的生產(chǎn)。他們較早發(fā)現(xiàn)R構(gòu)型選擇性轉(zhuǎn)氨酶的分子結(jié)構(gòu)類似于西他列汀酮，其中一些分子質(zhì)量較小的可阻斷甲基酮并具有一定活性。而后Codexis公司對(duì)轉(zhuǎn)氨-酶進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了一種催化加氫路線的構(gòu)建，且在生產(chǎn)過程中并不產(chǎn)生S豐勾型西他列汀酮。由于該生物技術(shù)具有一步到位的優(yōu)點(diǎn)，故設(shè)備的生產(chǎn)能力和分子的反應(yīng)能力得到有效提高，且在一定程度上降低了廢棄物品的產(chǎn)出。

（2）阿伐他汀（立普妥）。6-氰3和5一二羥基乙酸叔丁酯是阿伐他汀（立普妥）生產(chǎn)過程中需要的活性中間體，美國Codexis公司通過生物催化實(shí)現(xiàn)此種活性中間體的生產(chǎn)。Codexis公司以分子重組為基礎(chǔ)，采用了最先進(jìn)的直接優(yōu)化技術(shù)，開發(fā)了具有穩(wěn)定性、選擇性和活性的3種酶。前手性氯酮在2種優(yōu)化酶手性選擇性的催化作用下發(fā)生氫化反應(yīng)，生成純手性的氯乙醇。

（3）普瑞巴林。美國的Pfizer公司通過生物催化的方式實(shí)現(xiàn)普瑞巴林的生產(chǎn)?；诘鞍踪|(zhì)工程技術(shù)進(jìn)行改造的水解酶問世后，運(yùn)用該水解酶會(huì)對(duì)S-2-羧乙基-3氰基-5-甲基乙酸的鉀鹽進(jìn)行選擇性水解，在溫和條件下物質(zhì)發(fā)生一系列水解反應(yīng)，最終得到普瑞巴林。-2-羧乙基-3氰基-5-甲基乙酸在脂肪酶的選擇性水解下產(chǎn)出-2-羧乙基-3氰基-5-甲基乙酸的鉀鹽，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行化學(xué)合成，實(shí)現(xiàn)普瑞巴林的制備，可獲取40%的最終收率，通過對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物的檢測(cè)可得其ee值為99.7%。

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微生物采油技術(shù)引起了微生物學(xué)界、石油工業(yè)界、石油地質(zhì)界和地球

關(guān)鍵詞：微生物采油、技術(shù)發(fā)展、機(jī)理、特點(diǎn)、方向

一、引言

微生物原油采收率技術(shù)，就是利用微生物在油藏中的活動(dòng)、代謝作用及代謝物作用于油藏殘余油，對(duì)原油、巖石、水界面性質(zhì)的作用，改變?cè)偷牧鲃?dòng)性，促進(jìn)低滲透帶的滲透率，提高采收率的高新生物技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，是注入的微生物菌種能否在地層條件下生長繁殖，微生物代謝產(chǎn)物能否有效地改善原油流動(dòng)性質(zhì)，還有液固界面性質(zhì)。

二、微生物增加石油采收率的概述

微生物提高采收率的各種技術(shù)的總稱是MEOR。凡是與微生物有關(guān)的采油技術(shù)均屬于MEOR。國內(nèi)外微生物提高采收率方式大致有兩種。一類是地面法,在地面建立發(fā)酵反應(yīng)罐，為微生物提供必須的營養(yǎng)物質(zhì)，通過微生物代謝作用產(chǎn)生生物產(chǎn)物(主要是生物表面活性劑和生物聚合物)，將生物產(chǎn)物注入地層從而達(dá)到提高采收率的目的。另一類是地下法(油層法) ,指直接將微生物注入到油層，使其在油層中產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物，只要供給微生物足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)速度就會(huì)大于被微生物降解的速度。

三、微生物提高石油采收率的特點(diǎn)

（一）、微生物以水為生長介質(zhì)，以質(zhì)量較次的糖蜜作為營養(yǎng)，實(shí)施方便，可從注水管線或油套環(huán)形空間將菌液直接注入地層，不需對(duì)管線進(jìn)行改造和添加專用注入設(shè)備；

（二）、由于微生物在油藏中可隨地下流體自主移動(dòng)，作用范圍比聚合物驅(qū)大，注入井后不必加壓，不損傷油層，無污染，提高采收率顯著。

（三）、以吞吐方式可對(duì)單井進(jìn)行微生物處理，解決邊遠(yuǎn)井、枯竭井的生產(chǎn)問題，提高孤立井產(chǎn)量和邊遠(yuǎn)油田采收率；

（四）、微生物可解決油井生產(chǎn)中多種問題，如降粘、防蠟、解堵、調(diào)剖，最后提高采收率的代謝產(chǎn)物在油層內(nèi)產(chǎn)生，利用率高，且易于生物降解，具有良好的生態(tài)特性。

四、微生物采油新技術(shù)的機(jī)理

（一）、油田化學(xué)劑與微生物采油技術(shù)

在油田開發(fā)的各個(gè)階段都會(huì)使用不同性質(zhì)的化學(xué)劑。當(dāng)大量化學(xué)劑進(jìn)入油藏后，將發(fā)生物理變化和化學(xué)變化，對(duì)微生物采油過程可能產(chǎn)生不同的影響?；瘜W(xué)劑既可引起微生物生存環(huán)境的改變，又可改變生物的生理（呼吸作用、蛋白質(zhì)、核酸及影響微生物生長的大分子物質(zhì)的合成）以及影響微生物細(xì)胞壁的功能，因此影響微生物的生長，降低采收率。

（二）、微生物驅(qū)油的機(jī)理

微生物提高原油采收率作用涉及到復(fù)雜的生物、化學(xué)和物理過程，除了具有化學(xué)驅(qū)提高原油采收率的機(jī)理外，微生物生命活動(dòng)本身也具有提高采收率機(jī)理。雖然目前的研究不斷深入，但仍然無法對(duì)微生物采油技術(shù)各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行量化描述，據(jù)分析，主要包括以下幾個(gè)方面：

1、原油乳化機(jī)理

微生物的代謝產(chǎn)物表面活性劑、有機(jī)酸及其它有機(jī)溶劑，能降低巖石一油一水系統(tǒng)的界面張力，形成油一水乳狀液（水包油），并可以改變巖石表面潤濕性、降低原油相對(duì)滲透率和粘度，使不可動(dòng)原油隨注入水一起流動(dòng)。有機(jī)酸能溶解巖石基質(zhì)，提高孔隙度和滲透率，增加原油的流動(dòng)性，并與鈣質(zhì)巖石產(chǎn)生二氧化碳，提高滲透率。其它溶劑能溶解孔隙中的原油，降低原油粘度。

2、微生物調(diào)剖增油機(jī)理

微生物代謝生成的生物聚合物與菌體一起形成微生物堵塞，堵塞高滲透層，調(diào)整吸水剖面，增大水驅(qū)掃油效率，降低水油比，起到宏觀和微觀的調(diào)剖作用，可以有選擇地進(jìn)行封堵，改變水的流向，達(dá)到提高采收率的效果。在較大多孔隙中，微生物易增殖，生長繁殖的菌體和代謝物與重金屬形成沉淀物，具有高效堵塞作用。

3、生物氣增油機(jī)理

代謝產(chǎn)生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等氣體，可以提高地層壓力，并有效地融入原油中，形成氣泡膜，降低原油粘度，并使原油膨脹，帶動(dòng)原油流動(dòng)，還可以溶解巖石，擠出原油，提高滲透率。

4、中間代謝產(chǎn)物的作用

微生物及中間代謝產(chǎn)物如酶等，可以將石油中長鏈飽和烴分解為短鏈烴，降低原油的粘度，并可裂解石蠟，減少石蠟沉積，增加原油的流動(dòng)性。脫硫脫氮細(xì)菌使原油中的硫、氮脫出，降低油水界面張力，改善原油的流動(dòng)性。

5、界面效應(yīng)

微生物粘附到巖石表面上而生成沉積膜，改善巖石孔隙壁面的表面性質(zhì)，使巖石表面附著的油膜更容易脫落，并有利于細(xì)菌在孔隙中成活與延伸，擴(kuò)大驅(qū)油面積，提高采收率。

（三）、理論研究

二十世紀(jì)八十年代，國外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的數(shù)學(xué)模型并開展了相應(yīng)的數(shù)值模擬研究。Zhang模型優(yōu)于Islam模型在于可描述微生物在地層中的活動(dòng)，卻難于現(xiàn)場(chǎng)模擬。Chang模型是三維三相五組分，能描述微生物在地層中的行為，不能描述在油藏中的增產(chǎn)機(jī)理。并且物理模擬研究基本上是應(yīng)用化學(xué)驅(qū)的物理模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)過程。微生物驅(qū)油模型的核心是巖心管部分，其長度影響微生物的生長繁殖。應(yīng)建立大型巖心模型，使微生物充分繁殖，便于分析研究微生物的驅(qū)油效果。

五、MEOR營養(yǎng)液的配制和菌種的篩擇

（一）、菌種的篩擇

菌種篩選是微生物采油技術(shù)的關(guān)鍵。菌種篩選主要向兩方面發(fā)展，一是提高菌種耐溫性，以適合更廣的油藏范圍；二是提供部分無機(jī)營養(yǎng)物，希望以原油為碳源，降低注入營養(yǎng)成本。微生物采油技術(shù)采用的細(xì)菌按來源可以分為兩類：一是天然細(xì)菌，以油田環(huán)境為主，包括油田污水、采出油泥沙、地下巖心、長期被原油污染的土壤，淺海油井附近的水和土壤等。主要目的是利用它們某些方面的特性，如嗜鹽性、耐溫性等。另外，由于內(nèi)源微生物驅(qū)油直接應(yīng)用地層中的細(xì)菌，菌種類復(fù)雜，屬于一種獨(dú)立的選擇方式。二是人工培植的工程細(xì)菌，可以通過紫外線照射、全DNA轉(zhuǎn)化、添加生長因子、反復(fù)馴化等手段，提高天然細(xì)菌在某一方面的特性，如耐高溫、耐鹽性、富產(chǎn)表面活性劑、富產(chǎn)氣體等，從而培養(yǎng)出新的細(xì)菌。用于MEOR的微生物可以是好氧菌、厭氧菌，也可以是兼性厭氧菌。在MEOR實(shí)施的過程中，可以單獨(dú)使用某一菌種，但為了發(fā)揮微生物的協(xié)同作用，更多的是使用配伍性較好的混合菌種。在選擇的過程中應(yīng)遵循的原則必須適應(yīng)油藏的環(huán)境條件。

（二）、營養(yǎng)液的配制

營養(yǎng)液的配制主要根據(jù)選用的菌種、地層條件和工程的目的來確定。 菌種不同, 通常所需要的營養(yǎng)物質(zhì)也不一樣, 微生物一般都需要含磷化合物、含氮化合物、含碳化合物、硫、各種微量金屬元素、氫等地層中可能缺乏這些營養(yǎng)物質(zhì)中的一種或幾種。因此, 營養(yǎng)液的組分主要包括地層中缺乏的營養(yǎng)物質(zhì)。

六、微生物采油技術(shù)的前景

（一）、井筒技術(shù)目的是為了更好的保護(hù)微生物，能起到一定的防蠟效果，工藝簡單，適合大規(guī)模的應(yīng)用。與此同時(shí)，應(yīng)篩選代謝物質(zhì)能起到較強(qiáng)液化作用的菌種最為適宜。

（二）、單井吞吐，它的作用對(duì)象是近井的地下層，需要菌種在地下層完成新陳代謝，篩選的微生物的類型應(yīng)以厭氧及兼性厭氧為主，同時(shí)要求具備耐溫性，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要補(bǔ)充營養(yǎng)劑，然后關(guān)井相對(duì)的時(shí)間。

（三）、好氧微生物驅(qū)，其又被稱為空氣輔助型微生物驅(qū)。在有氧條件下，該菌種的代謝加快，向地下層排放空氣的同時(shí)菌種會(huì)消耗掉一定程度的氧氣，并將石油中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行氧化。

七、源微生物的采油工藝

國內(nèi)油田已進(jìn)人高含水開發(fā)期，是采用內(nèi)源微生物驅(qū)油還是采用外源微生物驅(qū)油，要根據(jù)具體油藏內(nèi)的微生物群落進(jìn)行分析。若具體油藏中內(nèi)存在有益微生物驅(qū)油的微生物群落，宜采用內(nèi)源微生物驅(qū)油工藝，我國國內(nèi)致力于運(yùn)用最新微生物采油技術(shù)。

八、結(jié)語

結(jié)合上面的論述，我國的采油油田，使用微生物技術(shù)采油的都取得了很好的效果。微生物采油也確實(shí)發(fā)揮出了技術(shù)先進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，這種技術(shù)的發(fā)展必將引領(lǐng)我國的石油行業(yè)走向輝煌。

參考文獻(xiàn)：

篇5

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；農(nóng)業(yè)水污染治理存在問題；原因

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.218

0 引言

目前我國用水較多的產(chǎn)業(yè)就是農(nóng)業(yè)用水，由于水資源的農(nóng)業(yè)利用和糧食問題緊密的聯(lián)合在一起，糧食也是人們生活中不可或缺的，這給水資源的控制和調(diào)節(jié)又增加了難度。我國水資源的現(xiàn)狀是分布不均等，北方的水資源較少而南方較多，所以形成了北方干旱地區(qū)居多，南方潮濕的特點(diǎn)，在水資源的開發(fā)問題上，常見的都是對(duì)地下水資源的開發(fā)利用，長時(shí)間的開發(fā)地下水資源，使我國的供水資源逐漸單一，還導(dǎo)致了地面污染等嚴(yán)重的問題。如今農(nóng)業(yè)上的污染使得水資源的污染越來越嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的對(duì)環(huán)境的污染如對(duì)水資源以及土地的污染，以及使用農(nóng)業(yè)化學(xué)物品對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)物的污染，如食品的安全，健康問題。比較嚴(yán)重的屬于對(duì)水的污染。大氣污染的形式主要還是農(nóng)業(yè)活動(dòng)中使用的化肥，經(jīng)過揮發(fā)，進(jìn)入到大氣層中，流動(dòng)性的污染大氣層。而水污染主要是一些農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在設(shè)置排水設(shè)施的過程中，隨意的對(duì)當(dāng)?shù)氐暮恿髋欧盼廴疚锼鶎?dǎo)致的水資源污染，隨著中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)水資源的緊缺狀況的日益重視，中國的水污染在控制方面已經(jīng)逐步在改善。生物技術(shù)作為一項(xiàng)新型的科技研究成果，在農(nóng)業(yè)污水治理的問題上主要表現(xiàn)形式為通過植物的內(nèi)部反應(yīng)器來進(jìn)行污水的凈化處理，但是由于我國在生物技術(shù)的開發(fā)上還存在進(jìn)步的空間，所以生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)污染治理中還是需要不斷探索的。

1 生物技術(shù)

生物技術(shù)的主要目的是生產(chǎn)有益的物質(zhì)，對(duì)動(dòng)物來說，就是使動(dòng)物在生理活動(dòng)過程中生產(chǎn)出對(duì)自身對(duì)周圍有積極作用的物質(zhì)，相同的，對(duì)植物來說，就是使植物在生命活動(dòng)的過程中，產(chǎn)出對(duì)植物自身和環(huán)境有益的物質(zhì)，將這一技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)水污染的治理上可以有效的對(duì)已經(jīng)污染的水資源進(jìn)行補(bǔ)救。生物技術(shù)的主要研究領(lǐng)域是生物的細(xì)胞和基因，生物的一系列生理結(jié)構(gòu)特征可以和水資源污染相互合作，例如它具有吸附性，降解性等。生物技術(shù)是當(dāng)前科技飛速發(fā)展的新型技術(shù)，還處在不斷探索的階段，所以在它廣泛應(yīng)用之前上還需要解決一些問題，包括農(nóng)業(yè)污水處理的利用。

2 目前我國農(nóng)業(yè)水資源污染狀況

2.1 化肥的大量不合理使用

中國的農(nóng)業(yè)發(fā)展時(shí)期，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者一味的追求生產(chǎn)量，對(duì)土地使用大量的化肥，而化肥使用超標(biāo)，會(huì)使得土壤中的水分營養(yǎng)價(jià)值嚴(yán)重下跌，也進(jìn)一步污染了地下水。中國在化肥的使用上已經(jīng)超過了其他的任何國家，位居全球第一，而在利用化肥上，又不斷下滑，導(dǎo)致化肥不但不能合理有效的發(fā)揮其作用，還污染了周邊的河流湖泊。導(dǎo)致此類問題主要原因有三種，其一是化肥在生產(chǎn)的時(shí)候其化學(xué)元素組成不合理，其二是缺乏專業(yè)的操作人員。眾所周知，上世紀(jì)90年代，中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的文化水平普遍偏低，而施用化肥又是一項(xiàng)技術(shù)性的工作，大部分對(duì)化肥技術(shù)認(rèn)識(shí)不夠的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者濫用，誤用的方法導(dǎo)致化肥的不合理利用，最后一個(gè)因素是我國在化肥生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)上不夠完善，導(dǎo)致化肥的益處不能被農(nóng)作物完整的利用，而弊端卻發(fā)揮了主要作用，引起河流的嚴(yán)重污染。

2.2 農(nóng)藥的使用引起污染嚴(yán)重

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥的使用是保護(hù)農(nóng)作物的基本措施，農(nóng)藥投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以避免農(nóng)作物受到害蟲的侵蝕，保障農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。但是，農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中一度出現(xiàn)過量的使用現(xiàn)狀，帶去了環(huán)境污染的問題，對(duì)生態(tài)平衡造成了威脅，也使健康問題得不到保障。隨著這一現(xiàn)象的加劇，人們也越來越關(guān)注農(nóng)藥的使用問題，在對(duì)水域的研究調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，河流水域每20個(gè)其中至少就有一種農(nóng)藥，地下水域中的調(diào)查結(jié)果也是如此。由于農(nóng)藥不易揮發(fā)，特別容易保留，所以在進(jìn)入土壤中后，加劇著對(duì)水域的破壞。這些被污染的水域一旦經(jīng)過水域傳輸系統(tǒng)被人飲用，有些農(nóng)藥中所含的致癌物質(zhì)將會(huì)嚴(yán)重危害人們的生命健康。

2.3 養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)污染物的排放

中國傳統(tǒng)的施肥途徑是利用人和動(dòng)物的排泄物進(jìn)行施肥，但是20世紀(jì)40年代以來，化肥的生產(chǎn)導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)施肥的轉(zhuǎn)型，從傳統(tǒng)的施肥模式轉(zhuǎn)向了化肥使用的新時(shí)代，隨著化肥使用的廣泛，人們逐漸忽略了傳統(tǒng)的施肥模式，人和動(dòng)物的排泄物不能利用，這些本來有用的有機(jī)物因不能應(yīng)用于農(nóng)業(yè)而排放到大氣中逐漸加劇了大氣污染和水污染。隨著養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，有機(jī)物的排放量也在不斷地增多，況且這些排放物中所含的某些化學(xué)元素也會(huì)影響到人類的健康，這成了我國水污染治理的有一個(gè)極具考驗(yàn)的問題。

3 生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)水污染治理中的現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)水污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀必須要采取有效的應(yīng)對(duì)措施，這不僅是農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，我國地大物博，人口眾多，無疑要加大在農(nóng)業(yè)發(fā)展方面的速度，但是農(nóng)業(yè)水污染嚴(yán)重幾乎是一場(chǎng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的災(zāi)難，所以為了求得農(nóng)業(yè)的優(yōu)質(zhì)發(fā)展，在水污染治理這一問題上必須進(jìn)行有力的研究，應(yīng)用最新研究的生物技術(shù)將農(nóng)業(yè)發(fā)展和水污染治理有效的進(jìn)行融合是國家農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的新目標(biāo)，生物科技雖然在農(nóng)業(yè)的發(fā)展問題上存在很大的上升空間，這需要我國的生物科研人員加大研究力度，更深入的探索研究，爭取在有效的利用上打開新的局面，為我國的人民安全和經(jīng)濟(jì)l展做出貢獻(xiàn)。

4 生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)水污染治理中存在的問題及原因

4.1 生物技術(shù)的推廣不廣泛

在科技飛速發(fā)展的時(shí)代，我國雖然地大物博，但是人口眾多，農(nóng)業(yè)活動(dòng)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)收益普遍低下，這一局限性導(dǎo)致我國國民對(duì)生物技術(shù)的認(rèn)識(shí)不夠，所以生物技術(shù)在推廣的時(shí)候出現(xiàn)了問題。造成這一問題的一方面是各教育機(jī)構(gòu)在進(jìn)行生物技術(shù)的應(yīng)用推廣上沒有較強(qiáng)的責(zé)任感，導(dǎo)致教育工作不能將理論和實(shí)踐有效的結(jié)合，教育力度不大，生物技術(shù)的相關(guān)知識(shí)得不到普及，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題。另外一方面就是關(guān)于農(nóng)業(yè)水污染應(yīng)用于生物科技的一些工作人員在從業(yè)的時(shí)候傾向與所學(xué)內(nèi)容吻合的崗位，人才大量流失使得生物技術(shù)的研發(fā)力度一直停留在初級(jí)階段，環(huán)境污染日益嚴(yán)重，人們的健康問題有受到了威脅。生物技術(shù)中，一些專業(yè)性不強(qiáng)的操作人員會(huì)對(duì)生物技術(shù)的使用造成阻礙，也會(huì)由于認(rèn)識(shí)不足而導(dǎo)致各方面工作不能合理有效的開展，針對(duì)這一現(xiàn)象應(yīng)該采取加大研究人員的專業(yè)性，所有進(jìn)行生物技術(shù)研究的工作人員必須具備專業(yè)的知識(shí)和豐富的操作技術(shù)，保障制度的完整規(guī)范性。

4.2 農(nóng)藥不能分解的弊端

食物鏈的完整是生態(tài)平衡的主要表現(xiàn)形式，在食物鏈的結(jié)構(gòu)中，無論哪一個(gè)生物的生存被破壞，整個(gè)食物鏈就會(huì)受到影響，生態(tài)平衡就會(huì)存在威脅。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，農(nóng)藥的大量使用就是破壞食物鏈的一種方式，這種方式通過殺害某一種生物來破壞生態(tài)平衡。例如農(nóng)藥可以殺滅雜草，但是會(huì)影響家禽類和樹木的數(shù)量，有時(shí)候還會(huì)導(dǎo)致其他生物的死亡。傳統(tǒng)的農(nóng)藥毒性較強(qiáng)，因此農(nóng)藥的逐步發(fā)展和完善過程中，逐漸走向易于分解的階段，農(nóng)藥的毒性強(qiáng)使得在開展農(nóng)藥的生物技術(shù)研究上顯得尤為重要。當(dāng)前我國在生物技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)藥的一些領(lǐng)域上已經(jīng)取得了較好的成效，但是農(nóng)藥中的生物在分解的處理的過程中，活動(dòng)區(qū)域比較廣泛，這微生物技術(shù)的研究增加了難度，目前這一技術(shù)正受到過程繁雜，投入成本高的困難，所以在生物技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)藥的方向上應(yīng)該先致力于研究出可以分解農(nóng)藥中有害微生物的領(lǐng)域。在此控制污染嚴(yán)重的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行進(jìn)一步利用生物技術(shù)，對(duì)各個(gè)河流湖泊的水污染程度進(jìn)行測(cè)量，一旦農(nóng)藥的污染程度超標(biāo)，立即采取凈化措施，爭取做到水資源安全，良性的利用。

4.3 生物技術(shù)的治理缺乏規(guī)劃機(jī)制

我國社會(huì)目前處于轉(zhuǎn)型的階段，城鎮(zhèn)化的步伐不斷在加快，對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)，環(huán)境等都提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，我國當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要遍及在城鎮(zhèn)和農(nóng)村，所以水污染的工作也將從這兩方面進(jìn)行開展，但是由于我國農(nóng)村的水污染分布區(qū)域比較小而且松散，城鎮(zhèn)的水污染區(qū)域密集，所以需要對(duì)水污染的治理措施做出合理的規(guī)劃。就當(dāng)前我國治理水污染的階段還停留在治理上，并沒有對(duì)水污染采取檢測(cè)，維修的措施。對(duì)家庭生活用水，養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)排水的污染處理上，我國采取的措施主要是利用沼氣池，但是這在農(nóng)村污水治理上存在著問題，這也是農(nóng)村污水排放的分散導(dǎo)致的，因?yàn)檎託獬氐脑O(shè)立成本較高，占地面積又大，所以對(duì)于農(nóng)村污水處理來說，存在問題也是無可避免的。城鎮(zhèn)的人口密集，污染也密集，可以應(yīng)用經(jīng)過特殊處理的活性泥進(jìn)行處理，不過總體來說，城鎮(zhèn)和農(nóng)村的污水處理措施還是比較落后的。所以在生物技術(shù)的應(yīng)用上應(yīng)該加強(qiáng)處理者和污染地交流，在被污染的地區(qū)建立科研站，實(shí)時(shí)實(shí)地的進(jìn)行考察，研發(fā)，確保生物技術(shù)的治理機(jī)制能夠有目標(biāo)性的持續(xù)深入。對(duì)高校在專業(yè)知識(shí)的普及上提供大的支持力度，實(shí)施監(jiān)控機(jī)制，通過不斷的推廣，做到生物技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的發(fā)掘。

4.4 生物技術(shù)應(yīng)用不夠產(chǎn)業(yè)化

雖然我國加大了在生物科技研究上的力度，但是目前我國的生物技術(shù)還處在發(fā)展的階段，有待探索。生物技術(shù)至今還是缺少平臺(tái)，我們應(yīng)該明白，生物技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)水污染的問題上不僅需要高素質(zhì)的人才，還需要積累了大量經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員，所以，在崗前的指導(dǎo)培訓(xùn)上也應(yīng)該加大力度。生物技術(shù)不夠產(chǎn)業(yè)化的主要原因還是缺乏強(qiáng)大的推動(dòng)作用，對(duì)此制定方案需從三個(gè)方面考慮：第一是對(duì)生物技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)水污染的前景進(jìn)行預(yù)測(cè)，這對(duì)生態(tài)平衡的合理循環(huán)和發(fā)展有著很重要的歷史意義。第二是對(duì)農(nóng)業(yè)水污染采用生物技術(shù)的崗位定義不夠明確，所以在社會(huì)的發(fā)展下，處理好個(gè)人與單位的關(guān)系問題，服務(wù)問題，財(cái)富問題，促進(jìn)該問題進(jìn)行合理的解決。第三是生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)污水治理中的重大作用進(jìn)行全面的認(rèn)識(shí)，明確生物技術(shù)治理環(huán)境污染問題不僅是治理區(qū)域環(huán)境，是對(duì)個(gè)人的健康安全問題，生態(tài)的平衡問題，以及人類的發(fā)展存亡問題都有重要的戰(zhàn)略性意義。在此過程中，需要做到的是促使市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)參與進(jìn)來，對(duì)集專業(yè)能力和實(shí)踐能力的綜合型人才進(jìn)行篩選，實(shí)現(xiàn)生物技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)水污染的創(chuàng)新。

4.5 生物技術(shù)的資金計(jì)劃不合理

農(nóng)業(yè)污水治理工作正常無誤的運(yùn)行需要足夠的資金儲(chǔ)備，進(jìn)行實(shí)地考察，細(xì)致分析，合理計(jì)劃，開展工程等等流程，但是面對(duì)實(shí)際狀況中存在的一系列問題還需要一定的支持力度和工作人員的積極配合，當(dāng)前我國在農(nóng)業(yè)水污染應(yīng)用生物技術(shù)的治理上，缺少團(tuán)隊(duì)的合作，加上各大企業(yè)不能為工作人員提供先進(jìn)的研究設(shè)施，導(dǎo)致工作成效和預(yù)期成效大相徑庭。主要原因還是與此相關(guān)的公司比較少，多數(shù)企業(yè)在支持力度上不夠，所以生物技術(shù)的開展主要還是以小型規(guī)模為主，解決這一現(xiàn)狀還是需要各大企業(yè)對(duì)生物技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)水污染進(jìn)行全面的了解，明白這項(xiàng)工作的必要性，完善資金的流動(dòng)模式，創(chuàng)造企業(yè)和國家的共同可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語

我國當(dāng)前的形式是，經(jīng)濟(jì)處速發(fā)展的階段，人口眾多，在環(huán)境污染日益嚴(yán)重，水資源緊缺的當(dāng)下，農(nóng)業(yè)水污染應(yīng)用生物技術(shù)雖然有很多的阻礙因素，但這是必須跨越的一步，生物技g是一項(xiàng)新型的科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展存在很大的進(jìn)步空間，在生物技術(shù)的應(yīng)用上應(yīng)該以傳統(tǒng)的生物技術(shù)為基礎(chǔ)，加大探索的力度，不斷地深入研究，爭取解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所造成的環(huán)境污染問題，凈化大氣層和水資源，為我國重回碧海藍(lán)天，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，人類生生不息做出重要的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉成家.農(nóng)業(yè)水污染治理環(huán)節(jié)中的生物技術(shù)應(yīng)用問題研究[D].浙江農(nóng)林大學(xué)，2014.

[2]鄧小云.農(nóng)業(yè)面源污染防治法律制度研究[D].中國海洋大學(xué)，2012.

[3]李俊杰，李亞嬋，梁歆i.生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)水污染治理中存在的問題及原因分析[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2016（08）：60.

[4]李.工程措施與非工程措施在水污染治理中的作用研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2013.

篇6

【摘 要】高中生物教師只有具備了堅(jiān)實(shí)的生物學(xué)知識(shí)、熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能、正確的態(tài)度及恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略等能力，才能對(duì)選修Ⅰ的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有較全面的把握，并設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。本文對(duì)此進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞 生物教師；生物技術(shù)實(shí)踐；教學(xué)能力；現(xiàn)狀；研究

“生物技術(shù)實(shí)踐”是高中生物選修課程中的一個(gè)模塊，其內(nèi)容突出了生物學(xué)的專業(yè)性與生物科學(xué)思維的整體性。旨在使學(xué)生在生物必修課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上更為全面的了解生物科學(xué)技術(shù)的相關(guān)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作。高中生物教師只有具備了堅(jiān)實(shí)的生物學(xué)知識(shí)、熟練的實(shí)驗(yàn)操作技能、正確的態(tài)度及恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略等能力，才能對(duì)選修Ⅰ的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有較全面的把握，并設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案。

一、研究的構(gòu)想與問卷編制

為了展開生物教師“生物技術(shù)實(shí)踐”教學(xué)能力的現(xiàn)狀探究，首先很有必要對(duì)于研究過程有合理的構(gòu)想。研究過程可以從兩個(gè)方面展開，一方面可以針對(duì)學(xué)生展開調(diào)查研究，從學(xué)生的角度能夠一定程度反饋出生物教師對(duì)于生物科學(xué)技術(shù)及其相關(guān)知識(shí)的掌握程度，另一方面也能夠很直觀的反饋出教師在課堂教學(xué)中可能存在的一些問題與疏漏。學(xué)生作為教學(xué)的接受者對(duì)于教學(xué)的知識(shí)背景、施教能力等有著最直接的感知，因此，針對(duì)學(xué)生展開相關(guān)研究是很有必要的。另一方面的研究過程會(huì)直接針對(duì)教師本人，可以通過對(duì)于知識(shí)層面的考察來核實(shí)生物教師關(guān)于生物科學(xué)技術(shù)以及這個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)的了解程度，也可以通過一些相關(guān)測(cè)試考察教師的基本教學(xué)理念以及教學(xué)設(shè)計(jì)能力。

在基本確立了研究實(shí)施過程后可以展開調(diào)查問卷的編制，在編制問卷時(shí)要注意問題的設(shè)置要具備很好的研究相關(guān)性，問題應(yīng)當(dāng)在科學(xué)合理的同時(shí)也能夠嚴(yán)謹(jǐn)客觀，這樣才能夠更好的起到研究調(diào)查作用。調(diào)查問卷分為兩份。

問卷1是針對(duì)學(xué)生的調(diào)查問卷，學(xué)生根據(jù)具體選項(xiàng)給生物教師展開評(píng)分，10分為滿分，教師水平越高得分越高；問卷2為針對(duì)教師自身的調(diào)查問卷，教師需要根據(jù)調(diào)查內(nèi)容如實(shí)回答相關(guān)問題，這些問題將會(huì)真實(shí)反映出教師對(duì)專業(yè)知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能的掌握程度以及相關(guān)教學(xué)態(tài)度。

二、研究的展開與結(jié)果分析

本次研究調(diào)查對(duì)象為某市某區(qū)所有普通高中的理科學(xué)生以及這些高中的生物教師，會(huì)給他們統(tǒng)一發(fā)放調(diào)查問卷，并且回收所有問卷。之后會(huì)統(tǒng)一展開問卷的數(shù)據(jù)整理與分析。

調(diào)查結(jié)果歸結(jié)如下：

問卷1：學(xué)生調(diào)查問卷（滿分10分）

在學(xué)生提出的意見與建議中，最常被學(xué)生提及的是希望教師在課堂教學(xué)中加入更多的實(shí)驗(yàn)過程，演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生自己的實(shí)驗(yàn)探究都很有必要增加。另一個(gè)問題則是希望教師的教學(xué)模式更為多元，能夠讓生物課程的講授更生動(dòng)有趣。

問卷2：教師自評(píng)問卷（根據(jù)實(shí)際情況如實(shí)填寫）

在教師提出的意見及建議中則是很大程度針對(duì)校方。很多教師都客觀指出學(xué)校在生物實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)條件上的局限性，這確實(shí)也很大程度影響了“生物技術(shù)實(shí)踐”課程的良好展開。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以有的分析如下：從學(xué)生的調(diào)查結(jié)果中可以看出，首先教師對(duì)于“生物技術(shù)實(shí)踐”這部分選修課程的教學(xué)十分缺乏重視，這是教師首先需要有所改進(jìn)的；其次，很多教師在教學(xué)模式的多樣性上都做的不夠，這也是造成很多學(xué)生在教學(xué)建議中會(huì)期望教師增加實(shí)驗(yàn)課程，并且讓課堂教學(xué)更為生動(dòng)有趣的原因。針對(duì)教師的問卷調(diào)查結(jié)果和學(xué)生問卷是有一定吻合的，都能夠反饋出教師對(duì)于選修課程的缺乏重視，教學(xué)模式的單一以及教師專業(yè)知識(shí)及實(shí)驗(yàn)技能掌握程度的缺乏。這些調(diào)查結(jié)果是有著很重要的實(shí)踐意義的，能夠給后續(xù)的教學(xué)過程展開提供很多參考與指引。

三、提高高中生物教師“生物技術(shù)實(shí)踐”教學(xué)能力的應(yīng)對(duì)策略

本次的問卷調(diào)查有著很重要的實(shí)踐意義，針對(duì)本次調(diào)查在提高高中生物教師“生物技術(shù)實(shí)踐”教學(xué)能力的應(yīng)對(duì)策略可以歸結(jié)為如下幾個(gè)方面：從教師層面來看，教師們很有必要加強(qiáng)自身專業(yè)素養(yǎng)及施教能力建設(shè)，應(yīng)當(dāng)不斷豐富與完善自己的知識(shí)體系，讓自己對(duì)于生物科學(xué)技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)操作技能上都有更大程度的提升；從教學(xué)層面來看，教師很有必要在教學(xué)方式以及教學(xué)理念上做出革新。首先要提升對(duì)于重要選修課程的重視程度，其次要讓課堂教學(xué)模式更為多元，這些都將會(huì)為高效課堂的構(gòu)建提供良好基礎(chǔ)。從學(xué)校層面來看，教師們提出的問題是能夠很大程度反饋出很多實(shí)際現(xiàn)狀的，校方應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)生物實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)，應(yīng)當(dāng)給教師提供更好的教學(xué)條件，給學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)氛圍，只有教師和校方共同努力才能夠推進(jìn)“生物技術(shù)實(shí)踐”教學(xué)質(zhì)量的提升。

“生物技術(shù)實(shí)踐”是高中生物課程中非常重要的選修內(nèi)容，然而，針對(duì)這部分內(nèi)容的教學(xué)卻沒有很好的得到落實(shí)，這其中既有著教師自身在專業(yè)素養(yǎng)及施教能力上的疏漏，也有著教師教學(xué)理念與教學(xué)模式上的偏差。教師們應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性的對(duì)于教學(xué)過程做出改善與革新，這樣才能夠讓“生物技術(shù)實(shí)踐”課程的教學(xué)更好的得以落實(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1]喬春艷.高中生物教師的反思性教學(xué)研究[D].上海師范大學(xué)，2012

篇7

【關(guān)鍵詞】高中生物 技術(shù)素養(yǎng) 現(xiàn)狀 培養(yǎng) 實(shí)踐

目前，我國教育已經(jīng)開始實(shí)施新課程標(biāo)準(zhǔn)。在高中生物課堂中，教師們已經(jīng)逐漸開始結(jié)合國家新課程標(biāo)準(zhǔn)“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、科學(xué)探究”的核心概念，研究一些新的策略來提高課堂教學(xué)效果。

一、技術(shù)素養(yǎng)的界定

技術(shù)革新了人類的行動(dòng)方式，它不僅僅是計(jì)算機(jī)和使用計(jì)算機(jī)的知識(shí)，還包括新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)等內(nèi)容，其中，解決問題的能力和批判性思維，也可歸為技術(shù)行列。而技術(shù)素養(yǎng)，它涉及從不一樣的角度來看待人類的行為、力量以及技術(shù)等。1994年10月，美國一個(gè)名為《面向全體美國人的技術(shù)――技術(shù)學(xué)習(xí)的基本原理和結(jié)構(gòu)》的報(bào)告將技術(shù)素養(yǎng)定義為“使用、管理和理解技術(shù)的能力”。具有技術(shù)素養(yǎng)的人能夠很好地解決問題，能夠深刻理解技術(shù)與系統(tǒng)的關(guān)系，并且具有良好的創(chuàng)造性思維。

二、高中生物課堂的教學(xué)現(xiàn)狀

在我國高中生物的教學(xué)中，許多教師都會(huì)在上課前事先準(zhǔn)備好要提出的問題，在教學(xué)中，學(xué)生只能夠回答教師事先準(zhǔn)備的問題，長此以往，學(xué)生會(huì)漸漸失去自主思考的能力，缺乏創(chuàng)造性和創(chuàng)新性。如今，課堂評(píng)價(jià)開始重視學(xué)生的參與度，但是，許多教師在課堂中設(shè)置問題的目的只是在于加強(qiáng)學(xué)生的參與度，而不是激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，導(dǎo)致課堂表面上看起來非?；钴S，但實(shí)際上卻并沒有起到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的作用。

生物是一門科學(xué)，它的發(fā)展需要不斷地創(chuàng)新。科學(xué)家們要不斷突破自己，從固有的知識(shí)中突破出來，才能夠做到創(chuàng)新，才能夠提出新的見解，從而不斷創(chuàng)新科學(xué)，推動(dòng)科學(xué)的進(jìn)步。教師在教學(xué)時(shí)如果只是一味地讓學(xué)生按照自己定制的路線進(jìn)行學(xué)習(xí)，那么學(xué)生將無法進(jìn)行獨(dú)立思考。激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維才是教學(xué)的重要任務(wù)。

三、高中生物技術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)的現(xiàn)狀調(diào)查

為了深入了解高中生的生物技術(shù)素養(yǎng)，筆者根據(jù)高中生對(duì)于技術(shù)素養(yǎng)的理解，采取問卷調(diào)查、采訪等方式進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示，大部分高中生都對(duì)技術(shù)相對(duì)較為了解，但是許多高中生并不認(rèn)為技術(shù)就是指與計(jì)算機(jī)相關(guān)的技術(shù)。比如對(duì)于生物中的“克隆”知識(shí)，大部分高中生都有著正確的理解，但是，對(duì)于“細(xì)胞工程”等內(nèi)容，了解的人就相對(duì)較少?？傮w來看，高中生對(duì)于生物技術(shù)知識(shí)的了解并不全面，只局限于日常教學(xué)的范圍，對(duì)于一些重要的術(shù)語或概念都不甚了解，甚至可能存在誤解。許多高中生也不能將所學(xué)的技術(shù)知識(shí)進(jìn)行靈活的運(yùn)用和遷移。

調(diào)查顯示，許多高中生都可以使用一些比較常見的工具，具備一定的基礎(chǔ)操作能力，能夠依據(jù)需要來進(jìn)行選擇和使用技術(shù)，但是，在獨(dú)立進(jìn)行操作的能力上依舊存在不足。

高中生的生物技術(shù)素養(yǎng)也存在著一些問題，其現(xiàn)狀并不能讓人滿意，許多高中生對(duì)于生物技術(shù)知識(shí)的掌握僅僅只是停留在理解的層次，操作和使用能力欠缺，生物技術(shù)知識(shí)的結(jié)構(gòu)也不夠完整。

四、高中生物技術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)踐

（一）將生物知識(shí)作為載體

如今，在高中生物教學(xué)中，技術(shù)素養(yǎng)的培養(yǎng)并不成熟，存在許多問題，教師可以結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)和高中生的特點(diǎn)，制定合適的策略，深入開展教學(xué)。

高中生對(duì)于技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)較為重視，并且在這方面具有較好的學(xué)習(xí)態(tài)度，但是高中生處在一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)十分艱巨的時(shí)期，高考的壓力消耗著高中生的全部時(shí)間和精力，導(dǎo)致他們對(duì)于技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)顯得力不從心。因此，將生物知識(shí)作為載體，把技術(shù)素養(yǎng)滲透到日常的生物教學(xué)中，能夠有效地達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)的目的。

（二）與綜合實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合

與實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，能夠?qū)⑺刭|(zhì)教育落到實(shí)處，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，能夠體現(xiàn)出新的教育教學(xué)觀念。綜合實(shí)踐活動(dòng)能夠讓學(xué)生親身參與到實(shí)踐中，學(xué)習(xí)到科學(xué)的研究方法，以此增強(qiáng)自身對(duì)于科學(xué)的探究能力。加強(qiáng)高中生對(duì)于課堂所學(xué)知識(shí)的理解和認(rèn)知，將其與實(shí)際生活聯(lián)系起來，而不僅僅只是學(xué)習(xí)生物理論。

開設(shè)綜合實(shí)踐活動(dòng)能夠促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成積極學(xué)習(xí)的態(tài)度和習(xí)慣，也能夠讓教師突破傳統(tǒng)的教學(xué)束縛，突破課本的局限，在實(shí)踐中體驗(yàn)技術(shù)，從而形成一種正確的科學(xué)態(tài)度。

例如，教師可以組織學(xué)生進(jìn)入社區(qū)，了解活動(dòng)社區(qū)的服務(wù)信息，制定出適合的活動(dòng)主題，讓學(xué)生自行選擇，并將此計(jì)入學(xué)分評(píng)定。教師可以選擇與生物有關(guān)的活動(dòng)，比如農(nóng)藥正確使用方法的宣傳、如何正確保護(hù)水資源、如何正確進(jìn)行廢物利用等。多種多樣的活動(dòng)不僅能夠引起學(xué)生的興趣，還能夠讓學(xué)生親身參與進(jìn)來，加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，鍛煉學(xué)生解決問題的能力、社會(huì)交往能力以及自我教育能力。

五、結(jié)語

在我國的高中生物技術(shù)素養(yǎng)的培養(yǎng)中，雖然依舊存在著不足之處，學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)水平也并未達(dá)標(biāo)，但是只要采用合適的教學(xué)方法，將理論與實(shí)踐結(jié)合起來，重視學(xué)生的實(shí)踐性，最終能夠達(dá)到提高高中生生物技術(shù)素養(yǎng)的目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡曉雪.鄉(xiāng)鎮(zhèn)普通高中生物學(xué)教學(xué)中實(shí)施STS教育之研究[D].揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2014.

篇8

1　現(xiàn)狀分析

目前，我校的大氣污染控制工程課時(shí)為32個(gè)學(xué)時(shí)。該學(xué)時(shí)的設(shè)置是需要學(xué)生在老師的帶領(lǐng)下，利用課余時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)充學(xué)習(xí)，然而，大氣污染控制工程的很多內(nèi)容學(xué)生理解起來也有些抽象，會(huì)感覺枯燥，知識(shí)點(diǎn)難于掌握等，不像傳統(tǒng)專業(yè)學(xué)科水污染控制工程、固體廢棄物處理等課程一樣容易理解，導(dǎo)致學(xué)生的自主積極性不高，這為該課程的理解帶來很大的障礙。

這些問題的出現(xiàn)，主要是原因還是教與學(xué)的不結(jié)合，如何解決這些問題，需要對(duì)大氣污染控制工程課程教學(xué)改革進(jìn)行積極的探討。

2　教學(xué)改革探討

2.1課程體系完善

大氣污染控制工程是一個(gè)多學(xué)科知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用的交叉科學(xué)，該課程需要從整體上考慮它的體系建設(shè)。與物理、機(jī)械、力學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、化工原理、流體力學(xué)等基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程聯(lián)系密切，如何在大氣污染控制工程的教學(xué)中自然的將低年級(jí)時(shí)候?qū)W到的知識(shí)靈活貫通，同時(shí)也把其它專業(yè)課，例如，水污染控制工程、固體廢棄物處置等專業(yè)課程有機(jī)的結(jié)合，相互協(xié)調(diào)進(jìn)行教學(xué)。二是本課程內(nèi)部之間的聯(lián)系。許多大氣污染問題是一個(gè)既有顆粒污染、氣態(tài)污染，還有污染類別的區(qū)分，同時(shí)還涉及污染排放標(biāo)準(zhǔn)的問題，如何在不同的處理設(shè)備尋找共同點(diǎn)，需要主講課程的老師建立清晰、完善的課程體系。

2.2激發(fā)學(xué)生的自主意識(shí)

大氣污染控制工程是一門工科課程，加強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)能起到事半功倍的作用。在教學(xué)過程中，注重通過工程范例圖像資料和理論教學(xué)的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的感知能力，也就是提升了他們的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了自主意識(shí)。同時(shí)通過邀請(qǐng)校外工程技術(shù)專家、客座教授、總工等校外企業(yè)資源，聯(lián)合校企進(jìn)行教學(xué)，從根本上增強(qiáng)學(xué)生對(duì)該課程的理解能力和動(dòng)手能力。

2.3教學(xué)形式多樣化

由于大氣污染控制的裝置一般都是工程或者設(shè)備，在課堂教學(xué)中位該充分運(yùn)用多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段，制作內(nèi)容全面、表現(xiàn)方法先進(jìn)的多媒體課件。同時(shí)為避免枯燥的工科學(xué)習(xí)氛圍，課堂中應(yīng)更多的嘗試互動(dòng)式的教學(xué)方法，在課堂上有意識(shí)地引入了互動(dòng)式教學(xué)，通過教師提問，學(xué)生回答，教師答疑等形式，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言，引導(dǎo)學(xué)生課堂互動(dòng)，在活躍課堂氣氛的同時(shí)，也能增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際分析問題的能力。

2.4理論與實(shí)踐相結(jié)合

大氣污染控制工程是一門工科科學(xué)，它的掌握離不開實(shí)踐工程的結(jié)合。為使學(xué)生更好地掌握大氣污染控制工程的概念、原理和工程學(xué)方法，在該課程學(xué)習(xí)之前，為學(xué)生安排3個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)踐實(shí)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)工業(yè)企業(yè)中的大氣污染源排放及大氣污染控制設(shè)施有一定的感性認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化對(duì)大氣污染控制工程課程的認(rèn)同感。同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，通過在現(xiàn)場(chǎng)的感知和一些尚未解決的問題分析，提出創(chuàng)新性的方案，極大的激發(fā)該課程的“教”與“學(xué)”實(shí)現(xiàn)兩者的極大效益。

2.5突出生物技術(shù)特色

生物技術(shù)被譽(yù)為21世紀(jì)的新興科學(xué)，工程類的進(jìn)展與生物技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。大氣污染控制工程也是這樣的一類學(xué)科。在大氣污染控制中應(yīng)當(dāng)突出我校的生物技術(shù)特色，進(jìn)行內(nèi)容和體系的建設(shè)。比如在介紹生物法控制VOCS污染一節(jié)中，生物洗滌塔、生物滴濾塔、生物過濾塔的原理、工藝、模型進(jìn)行設(shè)計(jì)內(nèi)容，應(yīng)該說利用生物技術(shù)來進(jìn)行大氣污染控制，是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)低廉、技術(shù)主流的方向。

2.6開展雙語教學(xué)

現(xiàn)代教學(xué)的趨勢(shì)是與國際化接軌，雙語教學(xué)的益處是多樣的，主要表現(xiàn)在既能提高學(xué)生的專業(yè)能力，又能提高學(xué)生的專業(yè)英語知識(shí)表達(dá)。這就需要依靠高素質(zhì)的教師隊(duì)伍去實(shí)現(xiàn)，課程設(shè)計(jì)之初，就應(yīng)該有明確的目標(biāo)和長遠(yuǎn)的規(guī)劃，要求主講老師既是大氣污染控制領(lǐng)域的專家，同時(shí)在學(xué)歷、資歷、知識(shí)結(jié)構(gòu)、英語水平上都有一定要求。

篇9

（河北省農(nóng)業(yè)廳，河北 石家莊 050011）

摘要：水產(chǎn)品因其蛋白質(zhì)和水分含量較高、脂肪多呈液態(tài)，在運(yùn)輸和貯藏過程中極易發(fā)生腐敗變質(zhì)。生物技術(shù)作為新興技術(shù)已應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，但在水產(chǎn)品保鮮領(lǐng)域尚處于起步階段。本文概述了酶制劑、可食涂膜、抗菌涂膜對(duì)水產(chǎn)品保鮮的研究，期望對(duì)水產(chǎn)品生物保鮮技術(shù)的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 ：水產(chǎn)品；酶制劑；可食性涂膜；抗菌性涂膜；保鮮

水產(chǎn)品具有蛋白質(zhì)含量高、脂肪含量低等特點(diǎn)，在加工、貯藏和銷售過程中很容易受到微生物的污染。所以，延長水產(chǎn)品的保鮮期限相對(duì)其他食品而言難度更大。目前，水產(chǎn)品保鮮技術(shù)主要為冷凍保鮮、化學(xué)保鮮及氣調(diào)保鮮等，但以上技術(shù)存在蛋白質(zhì)變性、營養(yǎng)成分流失和化學(xué)品殘留等問題。

生物技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)已在醫(yī)藥、化工領(lǐng)域取得長足的進(jìn)展[1]，但在食品保鮮特別是水產(chǎn)品保鮮中的研究尚處于起步階段。本文概述了酶制劑、可食涂膜及抗菌涂膜在水產(chǎn)品保鮮方面的研究進(jìn)展，并對(duì)其應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮做了展望。

1酶制劑保鮮

酶制劑技術(shù)是指利用酶的催化作用來防止或消除外界因素對(duì)水產(chǎn)品的不良影響，從而保持水產(chǎn)品的鮮度[2-3]。酶法保鮮具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是酶對(duì)底物具有嚴(yán)格的專一性，添加到成分復(fù)雜的原料中不會(huì)引起不必要的化學(xué)變化；二是酶本身無毒、無味、無嗅，且不會(huì)損害食品本身的價(jià)值；三是由于酶作用所要求的溫度、pH值等作用條件都很溫和，不會(huì)損害產(chǎn)品的質(zhì)量。采用酶法保鮮在必要時(shí)只需用簡單的加熱方法就能使酶失活，終止其反應(yīng)。目前，應(yīng)用于水產(chǎn)品保鮮的酶制劑主要有溶菌酶和葡萄糖氧化酶。

1.1溶菌酶保鮮

溶菌酶通過水解細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖β-1.4糖苷鍵導(dǎo)致細(xì)菌自溶死亡，它廣泛作用于有細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的各種細(xì)菌，具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤的功效，是一種安全的天然防腐劑。在水產(chǎn)品保鮮中溶菌酶主要是與其他保鮮劑混合使用，制成復(fù)合保鮮劑或復(fù)合保鮮液、保鮮冰來貯藏食品。

溶菌酶復(fù)合保鮮劑可有效消除外界細(xì)菌對(duì)水產(chǎn)食品的污染，起到防腐保鮮的作用。邱春江等[4]通過試驗(yàn)研究在冷藏條件下溶菌酶與Nisin制成的復(fù)合生物保鮮劑對(duì)縊蟶的保鮮效果，結(jié)果表明溶菌酶和Nisin單獨(dú)使用或混合添加與單純冷藏相比均具有明顯的保鮮效果，而將兩者混合添加的保鮮效果更佳。

1.2葡萄糖氧化酶保鮮

葡萄糖氧化酶是黑曲霉等經(jīng)過發(fā)酵后制得的高純度酶制劑。其用于水產(chǎn)品保鮮原理一是通過氧化葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖酸，降低食品表面的pH值、抑制微生物的生長；二是通過消耗氧氣催化葡萄糖氧化，從而延長食品的保質(zhì)期。葡萄糖氧化酶對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的氧化變質(zhì)可以阻止進(jìn)一步發(fā)展；在未變質(zhì)時(shí)，能防止發(fā)生[5]。

水產(chǎn)品在加工、貯藏過程中，氧氣的存在使其保鮮受到很大影響，利用葡萄糖氧化酶是一種理想的方法。馬清河[6]將用葡萄糖氧化酶浸漬處理的對(duì)蝦在冷藏和冷凍條件下研究保鮮效果，結(jié)果表明對(duì)蝦經(jīng)過保鮮劑浸漬處理后冷藏(4 ℃)120 h能保持二級(jí)鮮度，冷凍儲(chǔ)存(-18 ℃)12個(gè)月仍能保持二級(jí)鮮度。

2涂膜保鮮

可食涂膜是指以可食性生物物質(zhì)為主要基質(zhì)，同時(shí)添加可食性增塑劑，通過一定的處理工藝形成一種具有一定力學(xué)性能和選擇透過性的涂膜[7]，主要通過防止氣體、水蒸汽和芳香成分等的遷移來避免食品在貯運(yùn)過程中發(fā)生風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)等方面的變化。

可食涂膜的原料主要包括多糖、蛋白質(zhì)及類脂。多糖類凃膜具有透明度高、彈性好兼具有一定的抑菌作用，可防止細(xì)菌和真菌污染；蛋白質(zhì)膜具有很好的阻氧性，且機(jī)械性能和透明度比較理想，但受環(huán)境濕度的影響較大；脂質(zhì)涂膜主要用于阻止水分的損失[8]，但由于涂膜不能與食品表面很好地結(jié)合易造成涂膜的不均勻而失去保鮮作用。組分單一的涂膜主要用于果蔬保鮮，比如使用熱融性石蠟、巴西棕?cái)R蠟涂覆桔子、檸檬，以延緩它們的脫水失重，延長貨架壽命[9-10]

將多糖、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)按不同的比例結(jié)合在一起，通過改變組分和含量來改善膜的機(jī)械強(qiáng)度、透光性、透氣性和持水性等，從而獲得質(zhì)量優(yōu)良、使用方便、保鮮效果良好的復(fù)合膜。復(fù)合膜具有明顯的阻隔性能及一定的選擇透過性，在水產(chǎn)食品保鮮方面具有廣闊的應(yīng)用前景。B.Ouattara[11]發(fā)現(xiàn)SPI膜對(duì)蝦仁保持其品質(zhì)和延長貨架期有一定的作用；印度學(xué)者采用魚肉肌原蛋白成膜液對(duì)野鰻魚塊在冰藏條件下進(jìn)行涂膜保鮮，發(fā)現(xiàn)膜液能使魚塊保鮮期延長10 d左右；Yvonne[12]研究發(fā)現(xiàn)乙酰單甘酯與乳清分離蛋白做為大馬哈魚涂膜能使水分在三周內(nèi)散失減慢42%～65%并能使脂類氧化延緩，從而提高了保藏品質(zhì)。

3抗菌涂膜保鮮

抗菌涂膜是指在可食涂膜中添加抑菌劑，通過抑菌劑的緩釋作用來達(dá)到抑菌、保鮮效果的一種保鮮膜。國外抗菌涂膜的研究始于20世紀(jì)80年代，我國在90年代以后才開始相關(guān)的研究，目前已研制出PE/Ag納米防霉保鮮膜、PVC/TiO2納米保鮮膜等產(chǎn)品，這些涂膜抗菌性能優(yōu)良，機(jī)械強(qiáng)度比可食涂膜有了不同程度的提高[13]。

抑菌劑是影響抗菌凃膜功效的主要因素，其中抑菌劑主要包括有機(jī)抑菌劑、無機(jī)抑菌劑和天然抑菌劑三大類[14]。有機(jī)抑菌劑對(duì)微生物的抑制作用具有一定的特異性但易產(chǎn)生耐藥性；無機(jī)抗菌劑無毒、廣譜但價(jià)格較高且抑菌性較遲緩；天然抑菌劑抑菌效率高且安全無毒，但是耐熱性較差，易受到加工條件的制約。實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)腐敗微生物的種類選擇添加抑菌劑，從而達(dá)到有效抑菌。

作為抑菌劑的載體，涂膜材料與抑菌劑的生物相容性及制膜工藝對(duì)抑菌劑的功效也有一定的影響。抑菌劑通過緩釋作用從涂膜中釋放作用于食品表面，從而持久地抑制或防止腐敗微生物的生長[15]。研究表明，抑菌劑在凃膜中的擴(kuò)散越慢，保鮮膜的抗菌效果越好。

抗菌涂膜目前多用于肉制品保鮮，蘭鳳英[16]采用添加醋酸的殼聚糖對(duì)醬牛肉進(jìn)行涂膜保鮮，不僅抑制了醬牛肉中腐敗微生物的繁殖而且維持了產(chǎn)品的香味和細(xì)嫩的口感。而抗菌涂膜在水產(chǎn)保鮮應(yīng)用卻是一個(gè)新穎的研究領(lǐng)域，Sirugusa[17]等將有機(jī)酸添加到海藻酸鈉膜中對(duì)水產(chǎn)品進(jìn)行涂膜保鮮，試驗(yàn)結(jié)果表明這種抗菌膜能抑制病原菌和腐敗菌的生長；黃海所酶工程室研究人員[18]將含有溶菌酶的海藻酸鈉對(duì)羅非魚片進(jìn)行處理，通過測(cè)定貯藏期菌落總數(shù)、TVB-N值等指標(biāo)，綜合考慮鮮度指標(biāo)，結(jié)果表明抗菌涂膜可以將保鮮期延長5.5 d。

4展望

隨著人們食品安全意識(shí)的提高以及傳統(tǒng)保鮮技術(shù)存在的問題，發(fā)展生物保鮮技術(shù)是一種必然趨勢(shì)。酶制劑、抗菌涂膜等技術(shù)用于水產(chǎn)品保鮮工藝簡單、性價(jià)比較高，且生成降解物對(duì)環(huán)境無污染。筆者期望有更多的專家對(duì)其開展深入研究，使其工業(yè)化批量生產(chǎn)并早日實(shí)現(xiàn)商品化。

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篇10

關(guān)鍵詞：演進(jìn)；生物進(jìn)化：技術(shù)

技術(shù)是一種重要的社會(huì)文化現(xiàn)象，廣泛存在于人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，技術(shù)自誕生以來，就一直處于進(jìn)化發(fā)展之中，其演進(jìn)歷程是從低級(jí)向高級(jí)一步一步進(jìn)化而成的。自從達(dá)爾文提出進(jìn)化論以來，進(jìn)化思維就逐漸成為人們普遍的思維方式，并運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域之中。許多學(xué)者都把技術(shù)的發(fā)展與物種的進(jìn)化進(jìn)行過類比，力圖從技術(shù)發(fā)展與生物進(jìn)化的相似性中概括出技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律，技術(shù)世界與生物界都是開放的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其間在結(jié)構(gòu)功能、運(yùn)行機(jī)理、演化發(fā)展等方面都存在著眾多的相似性。喬治，巴薩拉首次把生物進(jìn)化論作為一種隱喻和思維方法，提出了比較完整的技術(shù)進(jìn)化論思想，從而在技術(shù)哲學(xué)中奠定了他的歷史地位。巴薩拉把進(jìn)化思維運(yùn)用到技術(shù)發(fā)展史的分析中，總體思路是富有啟發(fā)和創(chuàng)見的，對(duì)技術(shù)發(fā)展過程中，技術(shù)如何發(fā)生、如何發(fā)展、如何進(jìn)化如此等等重大問題，巴薩拉都用進(jìn)化論的思想給出了獨(dú)樹一幟的答案，巴薩拉的技術(shù)發(fā)展的進(jìn)化論模式盡管給人以極大的啟發(fā)，但在許多發(fā)面又不太成熟。例如，他的模式還顯得簡單、粗糙，只是一個(gè)宏觀的解釋模型，他只是把進(jìn)化論作為一種隱喻，一種思維方式，用進(jìn)化的思想構(gòu)造出一個(gè)簡單的思想框架，并填之以一定的技術(shù)史資料，對(duì)技術(shù)發(fā)展進(jìn)化的微觀過程卻缺乏細(xì)致的描述。從進(jìn)化論角度研究技術(shù)進(jìn)化另一位代表人物約翰?齊曼，主要從事技術(shù)系統(tǒng)與生物系統(tǒng)之間結(jié)構(gòu)相似性的深入研究，提出技術(shù)進(jìn)化是過程，常常伴有突變、停滯、閉鎖、耦合、分叉、自組織、自適應(yīng)、自相似、混沌、正反饋、路徑依賴等一系列特性，但對(duì)于技術(shù)演進(jìn)過程中的復(fù)雜性現(xiàn)象、表現(xiàn)、特征、形成條件、發(fā)生機(jī)理等沒有進(jìn)一步研究。因此，本文在前人研究的理論基礎(chǔ)上，借助其中的系統(tǒng)演化思想，以生物進(jìn)化論為背景，系統(tǒng)地分析技術(shù)演進(jìn)的方式。

1　生物進(jìn)化理論概述

達(dá)爾文在他的巨著《物種起源》里，提出了以自然選擇為中心，從遺傳、變異、適應(yīng)、生存競爭等方面揭示了生物由簡單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)、由種類較少到種類較多的進(jìn)化歷程。但生物進(jìn)化究竟采取什么方式?自古以來有兩種對(duì)立的觀點(diǎn)，一是主張漸變式，一是主張突變式，達(dá)爾文主張“自然界中無飛躍”的漸進(jìn)進(jìn)化觀，相信生物進(jìn)化是采取緩慢的漸進(jìn)方式，這就是說，一種生物進(jìn)化到另一種，要經(jīng)過長期的歷史過程，生物進(jìn)化具有連續(xù)性，有一系列的中間過渡類型。如古代馬進(jìn)化到現(xiàn)代馬，經(jīng)歷了始祖馬到中新馬、上新馬的中間過渡類型，所以說，生物進(jìn)化只能是緩慢地、點(diǎn)滴地。而突變論認(rèn)為物種是由不連續(xù)的巨大變異而驟然出現(xiàn)的，荷蘭的德弗里斯于1901年在他的著作《突變論》中明確指出：“新物種是突然出現(xiàn)。它不需要可見的準(zhǔn)備，也沒有過渡類型”。還有一些進(jìn)化論者把進(jìn)化論區(qū)分為大進(jìn)化和小進(jìn)化。小進(jìn)化指種內(nèi)、種間的微變和漸變，大進(jìn)化指物種形成和種上進(jìn)化，如被子植物、鳥類、哺乳類動(dòng)物等新類型的歷史上的出現(xiàn)，一些小進(jìn)化論者認(rèn)為，小進(jìn)化和大進(jìn)化遵循同樣的機(jī)理，沒有原則的差異，他們都必須經(jīng)過物種的演變而進(jìn)化。

那么生物進(jìn)化究竟是漸變的還是突變的?事實(shí)上，漸變式模式和突變式模式都有一定的事實(shí)依據(jù)和合理性。突變式進(jìn)化模式至少使經(jīng)典達(dá)爾文漸變論者注意到生物進(jìn)化中出現(xiàn)的顯著飛躍，而非僅僅是緩慢的微小變異的積累。但突變式進(jìn)化觀也不能代替或完全否定漸變式進(jìn)化觀，因?yàn)樯镞M(jìn)化過程中畢竟是大突變和小突變交替進(jìn)行的。因此可以說，在生命進(jìn)化的漫長歷史中，即有漸進(jìn)過程，也有飛躍過程，生物進(jìn)化既采取漸變進(jìn)化方式，又采取突變進(jìn)化方式。新種的形成既有緩慢的漸進(jìn)，也有急劇的躍進(jìn)，既有連續(xù)，也有間斷，生物進(jìn)化是漸變與突變、間斷與連續(xù)的統(tǒng)一過程。

2　基于生物進(jìn)化的技術(shù)演進(jìn)研究

如同生物進(jìn)化一樣，技術(shù)也是進(jìn)化的，由低級(jí)到高級(jí)，由簡單到復(fù)雜，緩慢進(jìn)化而來。技術(shù)演進(jìn)過程同生物進(jìn)化的過程一樣，也經(jīng)歷著類似的三種方式：漸變、突變、漸變和突變的統(tǒng)一。黃順基等(1991)將技術(shù)發(fā)展過程分為經(jīng)驗(yàn)型技術(shù)、實(shí)體型技術(shù)和知識(shí)型技術(shù)分別占主導(dǎo)地位的3個(gè)階段，各階段的代表性技術(shù)分別是：手工工具技術(shù)、動(dòng)力技術(shù)、信息技術(shù)。再細(xì)分一個(gè)層次，手工工具技術(shù)又可分為石器技術(shù)、青銅器技術(shù)和鐵器技術(shù)，動(dòng)力技術(shù)目前可分為蒸汽機(jī)技術(shù)和電力技術(shù)。通過對(duì)技術(shù)史的研究可大體上畫出3類技術(shù)的發(fā)展概況(見圖1)。圖中虛線表示這一技術(shù)水平將趨于一個(gè)定值保持下去。

在人類發(fā)展的初級(jí)階段，由于人類自身能力有限，這一階段手工工具技術(shù)占據(jù)了主導(dǎo)地位，所進(jìn)行的活動(dòng)主要是手工勞動(dòng)，自然界對(duì)人類的破壞活動(dòng)有足夠的時(shí)間進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。在18世紀(jì)人類為了尋求進(jìn)一步解放自身，開始尋找自然界的動(dòng)力，而自然界也為人類提供了豐富的能源，蒸汽機(jī)、電力技術(shù)的發(fā)展使動(dòng)力技術(shù)占據(jù)了主導(dǎo)地位，由于能源的大量開發(fā)和利用，自然環(huán)境在人們還沒有意識(shí)到可持續(xù)發(fā)展重要性的時(shí)候已受到了嚴(yán)重破壞。當(dāng)人類不再滿足于只進(jìn)行物質(zhì)、能量的交流之后，信息技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生了。信息技術(shù)不但加強(qiáng)了社會(huì)各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，也促進(jìn)了各項(xiàng)技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)和向更高水平的發(fā)展。而信息技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)于動(dòng)力技術(shù)來說要小的多，并很可能成為我們改善環(huán)境的工具。從中可以發(fā)現(xiàn)技術(shù)的演進(jìn)在各個(gè)不同階段內(nèi)是一種漸進(jìn)的演進(jìn)過程而各個(gè)不同階段間是一種突變、跳躍式的演進(jìn)。

2.1　漸進(jìn)式演進(jìn)

從歷史看，技術(shù)起源于人類直接或間接的生存需求。技術(shù)發(fā)展的過程中在受到自身自組織機(jī)制支配的同時(shí)，還受到了自然規(guī)律的制約和人類不斷變化的需求的影響，因此技術(shù)自身的發(fā)展是與人類社會(huì)和環(huán)境的發(fā)展同步的。

技術(shù)的演進(jìn)與人的體外進(jìn)化相一致，人的體外進(jìn)化指的是文化方面的進(jìn)化，包括工具、思維方式的進(jìn)化。因此，恩斯特?卡普在《技術(shù)哲學(xué)綱要》中首先提出技術(shù)投射說，即技術(shù)被設(shè)想為人類有機(jī)體的某些方面的器官投射或延伸，如錘子是拳頭的延伸，望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡是眼睛的延伸，聲納技術(shù)是耳朵的延伸，電腦是人腦的延伸，等等。人類在學(xué)會(huì)制造工具以前，首先有一個(gè)長期使用天然工具的過程，使用天然的木棒和石塊來獲取食物和防衛(wèi)自己。典型物器是砍砸器，通常用拳頭大小的礫石制成。在直立人階段，石器類型開始增多，出現(xiàn)了刮削器和尖狀器，但直立人階段的石器仍屬舊石器時(shí)期。到早期智人階段，制作石器的技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展，石器類型也較直立人階段有所增加，石器的主要類型有厚尖狀器、砍砸器、刮削器、小尖狀器和石球等，而且石器類型比較固定，其用途已有明顯的分工。晚期智人更

多地用石葉來制作工具，而且加工精細(xì)。此外還有少量的骨器和角器。晚期智人不僅能使用簡單的工具，而且還能用石頭或骨角制成矛頭，然后加在木棒上制成長矛或標(biāo)槍等復(fù)合工具。在晚期智人階段，還出現(xiàn)了陶器器皿，這時(shí)，歷史的車輪已駛進(jìn)中新石器時(shí)代。此后，又過了幾千年，才出現(xiàn)金屬工具，如銅器、鐵器等。從中我們可以發(fā)現(xiàn)手工工具技術(shù)的演進(jìn)是一個(gè)漸進(jìn)式演進(jìn)過程(見圖2)。

同樣，以蒸汽機(jī)和電動(dòng)機(jī)為代表的動(dòng)力技術(shù)時(shí)代也是一個(gè)漸進(jìn)的演進(jìn)過程。在瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)之前的1763年和1764年之間的那個(gè)冬季，當(dāng)瓦特開始修理和研究一臺(tái)紐可門蒸汽機(jī)的模型時(shí)，全世界已經(jīng)有一半的地區(qū)已使用這種機(jī)器，但紐可門蒸汽機(jī)的某些特性使瓦特懊惱，從而促使他作些補(bǔ)救、改進(jìn)措施。他制造出了超過紐可門蒸汽機(jī)的機(jī)型，并為現(xiàn)代蒸汽機(jī)的發(fā)展鋪平了道路。而第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的發(fā)明也是以兩個(gè)著名的器械：磁羅盤和蒸汽機(jī)為模型的，丹麥科學(xué)家奧斯特(Hans Christian Oersted)在1820年宣布通電流的導(dǎo)體在貼近它的四周產(chǎn)生磁效應(yīng)，并證明了一截通電流的金屬線對(duì)羅盤指針施加作用力使之偏向。而英國物理學(xué)家法拉第(Michael Farady)在獲知了這一信息后立即嘗試將指針的偏轉(zhuǎn)變成連續(xù)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，其結(jié)果就是第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生。

2.2　突變式演進(jìn)

技術(shù)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng)，與人類社會(huì)系統(tǒng)、周圍自然環(huán)境系統(tǒng)不斷進(jìn)行著物質(zhì)、能量和信息的交換；各類相關(guān)技術(shù)發(fā)展水平之間會(huì)產(chǎn)生不一致，這促使技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)入了發(fā)展的不平衡狀態(tài)；技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)部也存在著漲落力，這就是有創(chuàng)造性的技術(shù)發(fā)明，蒸汽機(jī)、計(jì)算機(jī)的發(fā)明都促使人類進(jìn)入了一個(gè)新的技術(shù)時(shí)代。因此，從生物進(jìn)化論的角度來說，技術(shù)系統(tǒng)的演進(jìn)過程又是一個(gè)突變式的演進(jìn)過程。

在瓦特發(fā)明蒸氣機(jī)之前，整個(gè)生產(chǎn)所需動(dòng)力依靠人力和畜力。伴隨蒸氣機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)，工廠不再依河或溪流而建，很多以前依賴人力與手工完成的工作自蒸氣機(jī)發(fā)明后被機(jī)械化生產(chǎn)取代。其影響涉及人類社會(huì)生活的各個(gè)方面，使人類社會(huì)發(fā)生了巨大的變革，對(duì)人類的現(xiàn)代化進(jìn)程推動(dòng)起到不可替代的作用，把人類推向了嶄新的蒸汽時(shí)代。機(jī)器的發(fā)明和使用，又進(jìn)一步促進(jìn)了與制造業(yè)有關(guān)的冶金工業(yè)和采礦工業(yè)的發(fā)展，從工業(yè)革命的發(fā)展歷程來看，工業(yè)革命的過程是發(fā)明促進(jìn)發(fā)明，從輕工業(yè)到重工業(yè)，從工作機(jī)到發(fā)動(dòng)機(jī)，互相推動(dòng)的過程，蒸汽機(jī)的發(fā)明使人類由手工工具技術(shù)時(shí)代實(shí)現(xiàn)向動(dòng)力技術(shù)時(shí)代的質(zhì)的飛躍。而電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展將人類歷史上的工業(yè)革命推向以自動(dòng)化為主要標(biāo)志的第三次工業(yè)革命。它對(duì)人類歷史發(fā)展的影響是第一次工業(yè)革命、第二次工業(yè)革命所不能相比的。目前，它與人類社會(huì)已融為一體，并日益廣泛而深入地影響著社會(huì)生活的方方面面。電子計(jì)算機(jī)是人類在20世紀(jì)里創(chuàng)造出來的最值得驕傲的工具，就它對(duì)社會(huì)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、軍事、文化教育和人類生活各方面的影響來說，其意義比任何其他技術(shù)都深遠(yuǎn)得多。而電子計(jì)算機(jī)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的核心，帶動(dòng)并產(chǎn)生一大批新型工業(yè)，使社會(huì)的第三產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來，不僅推動(dòng)了社會(huì)生活的現(xiàn)代化，還改變著人們的生活、學(xué)習(xí)、交往和思維方式，是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代到來的根本原因和基礎(chǔ)。

還有部分學(xué)者(任錦鸞、顧培亮，2002)認(rèn)為下一次技術(shù)突破將是新能源技術(shù)。煤、石油、天然氣等不可再生能源的儲(chǔ)量是有限的，而人類對(duì)能源的需求不斷增長，新能源開發(fā)和使用技術(shù)突破后很可能成為下一代動(dòng)力技術(shù)的核心。人們常將信息技術(shù)的發(fā)展稱為第三次技術(shù)革命，但它并不是對(duì)動(dòng)力技術(shù)的替代，而是一個(gè)新的技術(shù)發(fā)展分支。這一分支的出現(xiàn)是與社會(huì)整體協(xié)調(diào)發(fā)展的過程相適應(yīng)的，它創(chuàng)造了以知識(shí)型技術(shù)要素為主的技術(shù)時(shí)代。

2.3　漸變與突變的交叉統(tǒng)一

自從人類開始利用石器以來，新技術(shù)不斷替代舊技術(shù)，手工工具技術(shù)中的石器技術(shù)、青銅器技術(shù)和鐵器技術(shù)三者之間的發(fā)展幾乎是完全替代的過程，因?yàn)樗鼈兊淖饔每臻g基本相同。但在手工工具技術(shù)、動(dòng)力技術(shù)和信息技術(shù)這一層次的技術(shù)替代并不是完全的，比如一些手工工具現(xiàn)在還在使用，電力技術(shù)在將來的很長時(shí)期內(nèi)還將存在，而由于信息技術(shù)與前兩種技術(shù)的使用空間重復(fù)范圍不大，它們不但同時(shí)存在，并很可能相互促進(jìn)。尤其是在新舊技術(shù)的交叉點(diǎn)，舊技術(shù)會(huì)因固有的市場(chǎng)、資產(chǎn)等原因努力維持生存：而新技術(shù)全面發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和社會(huì)條件還不充分，不能被使用者立即接受，因此會(huì)出現(xiàn)二者交替占有市場(chǎng)的局面(見圖3)。

從圖3中我們可以看出在曲線上出現(xiàn)了振蕩，但曲線最終會(huì)走向上升的軌道，說明技術(shù)在經(jīng)歷挫折之后仍會(huì)向前發(fā)展。例如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在風(fēng)起云涌之后中間出現(xiàn)了短暫的低迷，主要原因就在于雖然信息技術(shù)本身已達(dá)到一個(gè)較高的水平，但它全面發(fā)展的市場(chǎng)還不成熟，從而約束了它的進(jìn)步。

縱觀整個(gè)人類技術(shù)發(fā)展史，而不止局限于兩種技術(shù)的替代，有時(shí)是多種技術(shù)同時(shí)存在的替代過程，例如鐵器、電動(dòng)機(jī)、計(jì)算機(jī)至今仍同時(shí)存在于我們的生活中。當(dāng)有新的技術(shù)，比如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新能源技術(shù)出現(xiàn)之后，各種技術(shù)增長的最大可能空間是不同的，也可以說是不斷擴(kuò)展的。手工工具技術(shù)一般用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)。動(dòng)力技術(shù)就擴(kuò)大到了交通、運(yùn)輸、提供動(dòng)力，信息技術(shù)更是影響了我們生活的方方面面。例如計(jì)算機(jī)開始只作為科研機(jī)構(gòu)大型計(jì)算的工具，在它逐漸成為大眾使用的工具時(shí)，它的市場(chǎng)占有率是上升的，在未來，必會(huì)有更便捷的工具替代計(jì)算機(jī)，那時(shí)它的市場(chǎng)占有率就會(huì)隨之下降。