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目前已確定的微生物種數(shù)還只有10萬(wàn)種左右,但近些年來(lái)由于分離培養(yǎng)方法的改進(jìn),微生物新種的發(fā)現(xiàn)正在以很快的速度增長(zhǎng)。也許在將來(lái)的某一天,微生物的總數(shù)可能會(huì)超過(guò)目前動(dòng)、植物種數(shù)之和。
凡自然界存在的有機(jī)物,都能被微生物利用、分解。有些微生物還能利用有毒物質(zhì)如酚、氰化合物作為營(yíng)養(yǎng),同時(shí)將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化、分解為簡(jiǎn)單化合物如水、二氧化碳等。在治理環(huán)境污染中,致力于生物環(huán)保技術(shù)的專家們采用科學(xué)的分離、培養(yǎng)方法,尋找和培養(yǎng)出了用于處理各種污染物質(zhì)的微生物菌種。
生物降解的巨大潛力
迄今為止已知的環(huán)境污染物達(dá)10萬(wàn)之多,其中大量的是有機(jī)物。所有的有機(jī)污染物,可根據(jù)微生物對(duì)它們的降解性,分成可生物降解,難生物降解和不可生物降解三大類。
作為一個(gè)整體,微生物分解有機(jī)物的能力是驚人的??梢哉f(shuō),凡自然界存在的有機(jī)物,幾乎都能被微生物所分解。
半個(gè)世紀(jì)以來(lái),人工合成的有機(jī)物大量問(wèn)世,有些具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。因此,微生物一接觸這些陌生的物質(zhì),開(kāi)始時(shí)難以降解也是不足為怪的。但由于微生物具有極多樣的代謝性和很強(qiáng)的變異性。變異后的微生物一部分消亡,一部分將適應(yīng)新的環(huán)境,使那些難降解的有機(jī)物得到降解。因此,通過(guò)馴化,特選可以找到能降解這些人工合成有機(jī)物的微生物,利用它們來(lái)凈化我們的環(huán)境。
共代謝作用與生物降解性
共代謝(co-metbolism)又稱協(xié)同代謝。一些難降解的有機(jī)物,通過(guò)微生物的作用能被改變化學(xué)結(jié)構(gòu),但并不能被用作碳源和能源,它們必須從其他有機(jī)物獲取大部分或全部的碳源和能源,這樣的代謝過(guò)程謂之共代謝。也就是說(shuō),有些不能作為惟一碳源與能源被微生物降解的有機(jī)物,當(dāng)提供其他有機(jī)物作為碳源或能源時(shí),這一有機(jī)物就有可能因共代謝作用而被降解。微生物的共代謝作用可能存在以下幾種情況:
① 靠降解其他有機(jī)物提供能源或碳源;
② 與其他微生物協(xié)同作用;
③ 由其他物質(zhì)的誘導(dǎo)產(chǎn)生相應(yīng)的酶系。
共代謝作用的存在,大大增加了一些難降解物質(zhì)在環(huán)境中被生物降解的可能性。
污染物的微生物降解與轉(zhuǎn)化
從圖中可以看到,有機(jī)物被微生物攝取之后,通過(guò)代謝活動(dòng),有機(jī)物一方面被分解、穩(wěn)定,并提供微生物生命活動(dòng)中所需的能量;另一方面被轉(zhuǎn)化,合成新的原生質(zhì)(或稱細(xì)胞質(zhì))的組成部分,使微生物自身生長(zhǎng)繁殖。
微生物處理污染具有以下幾個(gè)主要特性:
(1) 具有很強(qiáng)的吸附能力。微生物進(jìn)入被污染的環(huán)境后,由于微生物形體微小,表面積大,從而可以大量吸附有機(jī)物。
(2) 具有很強(qiáng)的分解、氧化有機(jī)物的能力。被微生物吸附的大分子有機(jī)物質(zhì),在微生物細(xì)胞分泌的胞外酶的作用下,變成小分子的可溶性的有機(jī)物質(zhì),然后透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入微生物細(xì)胞,這些被吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),再由胞內(nèi)酶的作用,經(jīng)過(guò)一系列生化途徑,氧化為無(wú)機(jī)物并放出能量,這就是微生物的異化作用。與此同時(shí),微生物利用氧化過(guò)程中產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物和呼吸作用釋放的能量來(lái)合成細(xì)胞物質(zhì),這就是微生物的同化作用。在此過(guò)程中,微生物不斷生長(zhǎng)繁殖,有機(jī)物也就不斷地被氧化分解。
(3) 適用范圍廣,由于微生物具有代謝類型多樣和生長(zhǎng)繁殖快、易變異等特性,使許多種被污染的環(huán)境能用生物方法來(lái)凈化,并且進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用的潛力相當(dāng)大。
生物室內(nèi)污染治理技術(shù)是由國(guó)外科學(xué)家研制出的一項(xiàng)生物環(huán)保尖端技術(shù),是第三代生物環(huán)保技術(shù)。之所以稱它為第三代生物環(huán)保技術(shù),是源于其配方獨(dú)特,它不僅含有全譜微生物,而且針對(duì)不同的用途,在優(yōu)選、馴化的基礎(chǔ)上將各具功能的菌提取出來(lái),并有針對(duì)性地添加了酶制劑以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì),是一種生物工程的復(fù)合產(chǎn)品。它由于酶的加入,極大地提高了產(chǎn)品的性能。酶所起的兩個(gè)關(guān)鍵作用就是:1、酶本身對(duì)有機(jī)物就有極大的降解能力。2、酶還是一種能力巨大的生物化學(xué)催化劑。
當(dāng)產(chǎn)品按一定比例遇水稀釋后,生物活性被激活。產(chǎn)品經(jīng)噴霧器噴灑成的霧狀液滴,均勻地分布在污染物的表面,一方面由于特選生物菌和酶的結(jié)合,有益菌群數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),龐大的優(yōu)勢(shì)生物菌及酶會(huì)極快地降解和分解掉有機(jī)物。另一方面,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物鹽的加入,還能幫助維持處理系統(tǒng)中的微生物營(yíng)養(yǎng)平衡,使微生物一進(jìn)入治理系統(tǒng),就能有一個(gè)良好的生存環(huán)境,使其在治理系統(tǒng)中始終保持旺盛的活力。
因此,使用生物家裝污染清理劑,可以使環(huán)境中污染物的降解速度成百倍地提高。同時(shí),生物菌也會(huì)隨著食物(即有機(jī)物)的降低而逐漸減少,直到消失,不會(huì)造成任何的二次污染。
使用生物家裝污染清理劑,既可以有效降解對(duì)人體有害的有機(jī)物(甲醛、苯等),又可以起到抑菌的作用,也不會(huì)造成二次污染。所以,該類產(chǎn)品可以有效祛除新居因裝飾產(chǎn)生的苯、甲醛、氨等有害氣體和臭味,并能散發(fā)芬芳?xì)馕叮芎玫亟鉀Q了室內(nèi)空氣污染問(wèn)題,同時(shí)也可用于清潔醫(yī)院、賓館、飯店、學(xué)校等公共場(chǎng)所。
由于生物產(chǎn)品具有純綠色環(huán)保、適應(yīng)范圍廣泛、治理成本低、使用簡(jiǎn)便且無(wú)二次污染等特點(diǎn)。目前,已應(yīng)用到世界各地及各行各業(yè)。在中國(guó),也將為治理環(huán)境污染貢獻(xiàn)一份力量。
目前生物家裝污染治理產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì):
1、無(wú)任何毒副作用,絕無(wú)二次污染;
2、操作方便,無(wú)需專業(yè)工具,最終用戶只需一只噴壺即可操作;
3、單獨(dú)使用即可,無(wú)需輔助治理措施,與光線無(wú)關(guān);
4、對(duì)成品家具、墻壁、布藝制品、塑料制品等均無(wú)任何損壞;
5、對(duì)人體無(wú)害,可在已入住的居室內(nèi)使用;
6、廣譜性好,可以同時(shí)去除甲醛、甲苯、二甲苯、苯、氨以及TVOC,并能抑菌除霉,去除異味;
【關(guān)鍵詞】水生植物;污水處理;水質(zhì)改善;應(yīng)用;分析
日益嚴(yán)峻的水污染使得水體的使用功效大大降低,不僅影響水體污染當(dāng)?shù)鼐用竦陌踩嬎约吧眢w健康,還使得水資源的緊缺形勢(shì)進(jìn)一步惡化,影響了我國(guó)當(dāng)前正在實(shí)行的可持續(xù)利用資源戰(zhàn)略。當(dāng)然我國(guó)也尋求了一些較為有效的處理污染水資源的技術(shù),如較為傳統(tǒng)的生化二級(jí)處理,達(dá)到了理想的處理水污染效果,但由于使用成本過(guò)高,使得可供利用性大大降低?;诖?,提出使用生物學(xué)處理法進(jìn)行處理污水,取得了不錯(cuò)的效果。
一、以藻類為代表的低等植物在污水處理以及水質(zhì)的改善中的運(yùn)用
利用藻類處理水污染和改善水質(zhì)有著較為顯著的功效。使用藻類對(duì)被污染的水源進(jìn)行處理后產(chǎn)生的一些死藻類沉積物在進(jìn)行干燥后還能夠用來(lái)制作魚飼料,是魚飼料的良好的添加劑,還可以作為肥料加以利用。與此同時(shí),藻類在進(jìn)行污水處理中會(huì)產(chǎn)生大量的氧氣,這些氧氣能夠極大地減輕水體缺氧現(xiàn)象,并減少由于水體缺氧而出現(xiàn)的惡臭氣味,進(jìn)而起到改善水質(zhì)的作用。由此可知藻類在污水處理中具有使用成本降低、凈化效率較高的優(yōu)點(diǎn),被廣泛運(yùn)用于處理水污染現(xiàn)象和改善水質(zhì)中,取得了不錯(cuò)的效果。
1、常見(jiàn)的運(yùn)用類型
(1)固定化藻。固定化藻就是利用人工調(diào)控方式為藻類提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境條件。固定化藻通過(guò)化學(xué)或者物理方式利用載體固定藻類細(xì)胞,進(jìn)而形成較為固定的藻類高效生物反應(yīng)器系統(tǒng),使得藻類生長(zhǎng)更加迅速,具有高濃度的藻細(xì)胞,更加容易收獲,并克服了傳統(tǒng)的藻類處理系統(tǒng)處理效率不高、占地面積較大以及停留時(shí)間過(guò)于長(zhǎng)的缺陷。我國(guó)近年來(lái)研究固定化藻取得了較為顯著的成績(jī)。固定化藻的固定分為包埋法和吸附法,通常使用聚乙烯、多孔硅膠、聚丙烯酰胺、瓊脂、角叉菜聚糖以及褐藻酸鈣等載體。
(2)活性藻?;钚栽迨峭ㄟ^(guò)人工手段盡量縮短處理時(shí)間,培育濃度較高的藻類。由于活性藻良好的沉降性,容易收獲,且出水澄清,在處理水污染現(xiàn)象和改善水質(zhì)中得到了較為廣泛的運(yùn)用。
(3)藻類塘。利用藻菌共生系統(tǒng)研究氧化塘,利用藻類分解營(yíng)養(yǎng)物實(shí)現(xiàn)處理污水的目的。藻類單元在中等城鎮(zhèn)的污水綜合處理中起到了相當(dāng)重要的作用,綜合生物塘技術(shù)的運(yùn)用使得綜合處理污水成為了可能。
2、低等藻類的運(yùn)用范圍以及去除的污染物的種類
(1)運(yùn)用范圍。運(yùn)用藻類不僅可以進(jìn)行處理生活類污水,還可以進(jìn)行處理其它類型的污水,運(yùn)用范圍較為廣泛。舉例子來(lái)說(shuō)明,在德蘭士瓦以及納米比亞等多地的多家制革廠都在采用螺旋藻處理大部分的生產(chǎn)廢水;在南非的開(kāi)普敦旁邊的一個(gè)處理污水場(chǎng)利用一個(gè)充滿螺旋藻、面積約為一千平方米的水池在處理著約為一千人產(chǎn)生的生活廢水。
(2)去除的污染物的種類。藻類能夠去除污水中含有的營(yíng)養(yǎng)物如氮、磷等,同時(shí)還能夠富集并去除其它的重金屬以及有機(jī)物。藻類能夠去除營(yíng)養(yǎng)物,Wong和Tam將柵藻和小球藻分別于一級(jí)處理出水與二級(jí)處理出水中培育,結(jié)果顯示,柵藻和小球藻的長(zhǎng)勢(shì)在一級(jí)處理出水中較好,在培育約七天之后對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物的去除率達(dá)到了70%左右。Covindam在使用藻類進(jìn)行混合污水的處理時(shí)發(fā)現(xiàn),藻類不僅去除了大量的氮、磷營(yíng)養(yǎng)物,同時(shí)還去除了約為90%左右的化學(xué)需氧量(COD)以及生物需氧量(BOD);藻類能夠去除有機(jī)物。Hosetti認(rèn)為原生動(dòng)物以及單種細(xì)菌對(duì)BOD的去除效果不及單種藻類的去除效果高,當(dāng)中一些比較普通的小球藻能夠達(dá)到83%左右的BOD去除率。從Maguuire研究有機(jī)物的凈化實(shí)驗(yàn)中可以明白,纖維藻能夠于25ug/mL的三丁錫中生長(zhǎng),同時(shí)能夠?qū)θ″a進(jìn)行降解作用,能夠降解為無(wú)機(jī)錫、單丁錫以及二丁錫。林毅雄利用普通小球藻、策哈衣藻以及斜生柵藻對(duì)丙體-666有機(jī)農(nóng)藥的去除進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,當(dāng)污水中含有濃度為1mg/L的丙體-666時(shí),藻類的處理時(shí)間為0.5小時(shí)至96小時(shí),處理后丙體-666的殘留量大概為0.49至0.32ug/mL,而藻類體內(nèi)的富集量大約為34.64至33.72ug/mL。劉厚田等人的實(shí)驗(yàn)也都表明,藻類在藻菌共生系統(tǒng)中能夠單獨(dú)對(duì)偶氮染料進(jìn)行降解。從鄧星明等采用藻菌類生物膜對(duì)煉油廢水進(jìn)行凈化實(shí)驗(yàn)表明,坑行席藻對(duì)正十四烷有著較為明顯的去除效果;藻類能夠去除重金屬。王煥校和楊紅玉認(rèn)為,綠藻能夠在濃度不高于0.5mg/L的鎘溶液中有效吸收鎘,這個(gè)時(shí)候的富集系數(shù)達(dá)到最大。Soeder認(rèn)為空星藻在溫度為30攝氏度左右時(shí),僅僅需要1.5小時(shí)就可以從溶液中吸取約為90%的鉛,但吸收的鎘量較少,效率較低,在24小時(shí)于40mg/L的鎘溶液中才能吸收僅僅約為60%的鎘。在溫度為23攝氏度時(shí),經(jīng)過(guò)20個(gè)小時(shí)后能夠從含鉛為1mg/L的溶液中吸取100%的鉛。
二、以水生維管束植物為主的高等植物在污水處理以及水質(zhì)的改善中的運(yùn)用
1、常見(jiàn)的應(yīng)用方式
(1)濕地系統(tǒng)。大型水生植物在濕地系統(tǒng)中起著相當(dāng)重要的作用,降低污染負(fù)荷,吸取部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);改善生物地化循環(huán)系統(tǒng);形成一定的隔離層,防止冬季雪霜直接凍結(jié)濕地的地面;使得濕地床表面更加牢固等。
(2)綜合生物塘系統(tǒng)。將多種水生植物進(jìn)行有機(jī)組合,在污水穩(wěn)定塘的基礎(chǔ)上形成綜合生物塘。大型水生植物在這個(gè)系統(tǒng)里面仍舊占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。
2、運(yùn)用范圍
這些高等植物不僅可以處理生活廢水,還可以處理工業(yè)、生產(chǎn)廢水。吳振斌使用香蒲床和蘆葦在草毒素水體的處理中取得了良好的效果;胡煥斌選用蘆葦床對(duì)鐵礦炸藥污水進(jìn)行了處理,取得了不錯(cuò)的效果;曾健等使用浮萍、水葫蘆以及水浮蓮對(duì)高能液體廢水進(jìn)行了凈化處理,取得了很好的凈化效果。
3、在改善水質(zhì)中的應(yīng)用
高等植物的生長(zhǎng)需要氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),這些藻類對(duì)污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除與藻類細(xì)胞內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度、營(yíng)養(yǎng)物的利用度、污水中氮磷的比例以及營(yíng)養(yǎng)物的濃度有著直接性的影響作用。藻類長(zhǎng)勢(shì)較好,對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除效果也就較好。高等植物同樣也能夠去除污水中的有機(jī)物以及重金屬。有機(jī)物能夠?yàn)樵孱愄峁┥L(zhǎng)所需要的重要的碳源,藻類通過(guò)富集和降解進(jìn)行去除有機(jī)物。去除重金屬則分為吸附與轉(zhuǎn)移兩個(gè)階段。
結(jié)語(yǔ):
利用水生植物進(jìn)行污水處理以及水質(zhì)改善不僅符合我國(guó)的基本國(guó)情,同時(shí)還具有綠色、環(huán)保、投資較少、成效較高的優(yōu)勢(shì)。水生植物在處理污水中的一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及其它污染物質(zhì)時(shí)操作方法較為簡(jiǎn)便,對(duì)環(huán)境等的破壞較少,具有較高的美化環(huán)境的價(jià)值,能夠回收再利用植物資源,有較高的環(huán)境效益、生態(tài)效益以及經(jīng)濟(jì)效益,在社會(huì)中正在被越來(lái)越多的人認(rèn)可和接受,使用范圍越來(lái)越廣泛,使用可靠性較高。
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關(guān)鍵詞:污水處理;介質(zhì)截流法;優(yōu)勢(shì);應(yīng)用
Abstract: the water pollution in our country is faced with one of the main environmental problems, control the water pollution can promote the urban sewage treatment infrastructure construction and the development of relevant industries. Along with our country economy development, per capita GDP continuously improve and equalization, sewage problem also appeared gradually, nowadays is affecting people's life, sewage treatment also needs to be further improved; The government has made great efforts to support the sewage treatment industry, launched a series of policies and regulations of sewage treatment, to guide the sewage treatment industry development; Our country in biological wastewater treatment field, a lot of sewage treatment methods, including media intercepting method is emerging of wastewater treatment field of one of immobilized microorganism method, this paper discusses the advantages of river closure medium method, and its biological wastewater treatment in the field of application.
Keywords: sewage treatment; Media intercepting method; Advantages; application
中圖分類號(hào):[TU992.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào)
介質(zhì)截流法,是指具有特定功能的載體,通過(guò)特殊的孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將微生物細(xì)胞,或者酶、微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞限制在一定的空間范圍里,從而使廢水同時(shí)進(jìn)行生化反應(yīng)和分離。它是固定化微生物技術(shù)中的一種新興方法,現(xiàn)今正在被普及應(yīng)用。
一 生物污水處理領(lǐng)域中介質(zhì)截流法的優(yōu)勢(shì)
首先,具有高度的微生物活性。傳統(tǒng)的污水處理方法消耗了大量的有機(jī)碳源,產(chǎn)生了許多剩余污泥的產(chǎn)品,同時(shí)釋放出CO2到大氣中,對(duì)環(huán)境造成很大的影響。介質(zhì)截流法與傳統(tǒng)的污水處理方法相比,它有利于提高生物反應(yīng)中的微生物深度和純度,對(duì)菌種進(jìn)行高效、穩(wěn)定、強(qiáng)化的控制。同時(shí),這種技術(shù)的污泥的產(chǎn)量少,對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的固體和液體的分離有著明顯的分隔作用,有利于降解高濃度的有機(jī)物質(zhì),有效的對(duì)氮、磷進(jìn)行處理,避免在污水處理時(shí),對(duì)水體和外部環(huán)境進(jìn)行二次污染。污水處理中的微生物活性,比傳統(tǒng)的活性更為先進(jìn),有效率,從而也使得對(duì)環(huán)境的污染較少,是一種生態(tài)、節(jié)能的污水處理技術(shù)。
其次,易于固液分離。傳統(tǒng)的污水處理方法在對(duì)固液分離的技術(shù)處理具有相當(dāng)大的難度,而介質(zhì)截流法利用留有孔眼的裝置或由某種介質(zhì)組成的濾層截留廢水中的懸浮固體,使用的設(shè)備有:格柵,用以截阻大塊固體污染物;篩網(wǎng),用以截阻、去除廢水中的纖維、紙漿等較細(xì)小的懸浮物;布濾設(shè)備,用以截阻、去除廢水中的細(xì)小懸浮物;在對(duì)污水的處理時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)隔水層,分隔污水中的固體和液體,使得處理人員在進(jìn)行技術(shù)處理時(shí),能夠很好的把固體和液體分離開(kāi)來(lái),從而達(dá)到污水處理和運(yùn)作的簡(jiǎn)易、方便和快捷化[1]。
第三,可工業(yè)化操作。英國(guó)作為老牌資本主義國(guó)家,經(jīng)歷工業(yè)革命后出現(xiàn)了嚴(yán)重的“城市病”:水資源短缺、水污染導(dǎo)致水體、地質(zhì)惡化等一系列的環(huán)境問(wèn)題,政府頒布一系列政策治理環(huán)境,非常注重對(duì)水資源進(jìn)行管理,并提高用水效率和減少水體污染,英國(guó)政府相繼頒布了一些新規(guī)定,使用水許可證制度更為嚴(yán)格,并大力強(qiáng)調(diào)水資源的可持續(xù)發(fā)展。例如,按照舊規(guī)定,大多數(shù)取水許可證除非被吊銷,否則將一直有效;而按照新規(guī)定,今后將逐漸對(duì)許可證設(shè)置有效期,定期重新審核發(fā)放,以便更有效地進(jìn)行管理,靈活應(yīng)對(duì)氣候或水資源需求的變化,限制一些地區(qū)的水資源使用,以保護(hù)生物棲息地。由于環(huán)境署和工業(yè)企業(yè)努力控制污染,英國(guó)河流的清潔度正處在近年來(lái)的最好水平,終于使得環(huán)境污染得到很好的控制。美國(guó)未經(jīng)歷先污染后治理的切膚之痛,它的污水處理從成長(zhǎng)期到成熟期經(jīng)歷了20多年;而我國(guó)在改革開(kāi)放政策影響下,經(jīng)歷了英國(guó)的發(fā)展態(tài)勢(shì),現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展過(guò)程中,一些“高能耗、高污染”的企業(yè)在我國(guó)投資建廠,大大增加了我國(guó)的污水排放量,特別是一些落后的污染企業(yè),例如,釩廠,紗布廠,紙廠等高污染的工廠。我國(guó)逐漸進(jìn)入工業(yè)化后期,雖然工業(yè)的發(fā)展非常迅速,但同時(shí)也造成河海污染嚴(yán)峻,地表下沉、污水處理率低等問(wèn)題,后來(lái)痛定思痛開(kāi)始提倡對(duì)污水進(jìn)行治理。我國(guó)在污水處理的方針政策上,應(yīng)該效仿發(fā)達(dá)國(guó)家污水治理之路,提高在當(dāng)前環(huán)境形勢(shì)下的污水治理率。另外,工業(yè)污水處理費(fèi)相當(dāng)?shù)陌嘿F,我國(guó)工業(yè)處理費(fèi)僅僅只有工業(yè)供水價(jià)格的0.45倍,如果擬照國(guó)外情況類推,工業(yè)污水處理費(fèi)應(yīng)該與工業(yè)供水價(jià)格是提升1:1比例,那么平均至少還有1.53元/噸的上調(diào)空間。在污水治理中,加強(qiáng)固定化操作的研究,就是如何能得到固定化細(xì)胞的最佳活性,在固定性操作過(guò)程中有諸多因素,繁瑣的操作程序則不適應(yīng)于對(duì)工業(yè)污水的處理。通過(guò)我國(guó)科技人員的研發(fā)的介質(zhì)截流法,正好順應(yīng)我國(guó)的污水處理的強(qiáng)烈要求,其高穩(wěn)定的處理技術(shù)和廉價(jià)的處理成本,在對(duì)污水的處理技術(shù)上有著方便、快捷的優(yōu)勢(shì)。且介質(zhì)截流法在應(yīng)用上符合我國(guó)“科學(xué)發(fā)展觀”和“可持續(xù)發(fā)展觀”的方針要求,對(duì)污水的處理,起到科學(xué)、節(jié)能的作用,而且它的污水處理的循環(huán)利用率很高,對(duì)處理時(shí)費(fèi)用的節(jié)省也起到一定的作用。
第四,適于難降解有毒物質(zhì)的處理。傳統(tǒng)的污水處理,只能對(duì)污水中的簡(jiǎn)單化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分解,使水質(zhì)在一定程度上得到凈化。相對(duì)傳統(tǒng)的污水處理方法,介質(zhì)截流法對(duì)廢水中的污染物的處理具有簡(jiǎn)易化的優(yōu)點(diǎn),最重要的是它在污水處理的過(guò)程中不涉及到污水物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng),對(duì)單一菌種的排解具有很強(qiáng)的生化能力。介質(zhì)截流法是在固定化酶技術(shù)發(fā)展起來(lái)的,在對(duì)有毒物質(zhì)的處理上,有著更高的技術(shù)和處理方法,是在傳統(tǒng)的污水處理方法基礎(chǔ)上作出一定的補(bǔ)充和改進(jìn)。例如,南京晚報(bào)曾有一“高坪區(qū)污水處理廠排污口提前截流”的報(bào)訊,地下管網(wǎng)遭洪災(zāi)破壞,高坪區(qū)部分生活污水直排嘉陵江,環(huán)保部門承諾在當(dāng)月下旬截流。環(huán)保部門根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,對(duì)污水處理廠提高技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的支持。記者了解到,高坪區(qū)污水處理廠已恢復(fù)污水處理能力,排污口提前實(shí)現(xiàn)截流。當(dāng)記者再次來(lái)到高坪區(qū)清溪河河口,沿著嘉陵江一路走到柳樹林邊,發(fā)現(xiàn)原先大吐污水的排污口已沒(méi)有污水流出,先前被沖擊成小水潭的地方露出了淤泥。“排污口已經(jīng)截流好幾天了?!币幻诟浇⒉降氖忻窀嬖V記者,以前,他站在江邊的防洪大堤上就能看到泛著白色泡沫的污水直排到嘉陵江中,那種惡臭很遠(yuǎn)都能聞到。而經(jīng)過(guò)介質(zhì)截流后,這幾天都沒(méi)有聞到臭氣了,想必截流應(yīng)該很成功。希望以后污水都不再直排“母親河”。通過(guò)這個(gè)例子表明,介質(zhì)截流法是有利于降解水中的有毒物質(zhì),從而為河流附近居民的生活提供了便利,解決了生活用水和水污染的問(wèn)題。同時(shí)也為居民的身體健康提供了一定的保障[2]。
二介質(zhì)截流法在生物污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的生物懸浮處理工藝對(duì)污水的處理,會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)器中的有機(jī)物質(zhì)濃度偏低的問(wèn)題,且很難使泥水分離,對(duì)沖擊負(fù)荷的抵抗力較低,導(dǎo)致污泥的上浮的流失和膨脹,很難滿足日趨嚴(yán)格的污水處理要求。而介質(zhì)截流法,則對(duì)傳統(tǒng)的處理工藝進(jìn)行改進(jìn)和提升,有利的降解高難度的的有機(jī)物質(zhì)。近年來(lái),固定微生物污水處理技術(shù)在生物領(lǐng)域中都有很大的突破。介質(zhì)截流法就是其中的一種方法,對(duì)一般高濃度有機(jī)廢水、印染廢水、含氮廢水、難降解有機(jī)廢水、其他廢水的處理有有著一定的應(yīng)用。
首先,介質(zhì)截流法在生物處理中恢復(fù)地質(zhì)環(huán)境。工業(yè)的發(fā)展如此的迅速,與此同時(shí),水的污染也正在逐漸的擴(kuò)大,從而導(dǎo)致水地質(zhì)環(huán)境的的損害,而介質(zhì)截流法在生物處理過(guò)程中慢慢的恢復(fù)地質(zhì)環(huán)境。例如,廣東凡扣鉛鋅礦區(qū)的地理環(huán)境的恢復(fù)就有很大的效果,在依托礦區(qū)的地質(zhì)、水文條件的基礎(chǔ)上,對(duì)礦區(qū)的地下水和排水,提出了科學(xué)合理的治理方案,采用介質(zhì)截流法對(duì)礦區(qū)進(jìn)行外截內(nèi)排,使得礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境得到很大的改善,也促進(jìn)礦區(qū)礦體的解放。這說(shuō)明,介質(zhì)截流在工業(yè)污水的處理中,能夠使已經(jīng)被損害的地質(zhì)提高一定的恢復(fù)能力。
其次,陶瓷膜、中空纖維膜和聚氨酯泡沫是介質(zhì)截流法所使用的比較理想介質(zhì)載體。選擇一種合適的微生物載體,對(duì)污水處理具有很大的促進(jìn)作用。隨著人們對(duì)材料和生物的不斷研究和發(fā)展,微生物載體的研發(fā)有著很大進(jìn)步和提高,但不同的固定化微生物處理技術(shù)方法需要不同種類的載體,介質(zhì)截流法中被廣泛運(yùn)用的載體就是中空纖維膜、陶瓷膜和聚氨酯泡沫。首先來(lái)說(shuō)中空纖維膜,它具有生產(chǎn)成本低廉、比表面積大、傳質(zhì)性能高的特點(diǎn)。同時(shí),它能有效的降解高濃度苯酚、提高適應(yīng)能力,所以在介質(zhì)截流法的研究中得到很大的應(yīng)用。而陶瓷膜,在對(duì)污水處理時(shí)出現(xiàn)的堵塞、高濃度有機(jī)廢水的問(wèn)題上,有著很強(qiáng)的清洗、處理能力。而且其本身的有機(jī)物質(zhì)要高于中空纖維膜,所以它的研究對(duì)介質(zhì)截流法的應(yīng)用具有很大的意義。第三種比較理想的載體就是聚氨酯泡沫,因?yàn)槠洳粌H具有以上兩種材料的優(yōu)點(diǎn),而且對(duì)水的親近性很強(qiáng),容易附識(shí)在微生物上。這三種載體在生物領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用是生物固定化技術(shù)發(fā)展的一種趨勢(shì),當(dāng)然這也需要研發(fā)人員的努力[3]。
第三,介質(zhì)截流法必須加強(qiáng)其它方面的研究。任何一種污水處理方法都有自身的優(yōu)缺點(diǎn),不可能同時(shí)適應(yīng)于任何領(lǐng)域的污水處理,介質(zhì)截流法同樣也只是對(duì)固定的污水進(jìn)行固定的處理,雖然這種方法已經(jīng)在生物污水處理領(lǐng)域被廣泛的運(yùn)用,但是如果它的處理技術(shù)只停留在目前的水平,那么它將無(wú)法面對(duì)更高難度的的污水處理,所以我們應(yīng)該對(duì)介質(zhì)截流法進(jìn)行其它層面的研究。例如,開(kāi)展對(duì)介質(zhì)載體防污染、載體動(dòng)力學(xué)研究和新型廉價(jià)介質(zhì)載體的研發(fā)。介質(zhì)截流法能否在污水處理領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用,與載體的研究是分不開(kāi)的,開(kāi)發(fā)出延長(zhǎng)載體生命周期、高穩(wěn)定性的生物系統(tǒng)和價(jià)廉優(yōu)質(zhì)的載體材料,對(duì)介質(zhì)截流法的推廣,具有很大的影響和作用。
三 結(jié)語(yǔ)
目前,介質(zhì)截流法在污水處理領(lǐng)域得到很大程度的應(yīng)用,但是離環(huán)境的凈化還有一定的距離,這需要我們不斷的改善污水處理的方法,必須不斷升級(jí)和加強(qiáng)介質(zhì)截流法。同時(shí),污水的處理也需要全國(guó)人民樹立健康的環(huán)保的意識(shí),讓我們的家園變得更加的綠色,共同提高污水處理的運(yùn)行水平,為城市環(huán)保事業(yè)作出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
[1] 臧藝鵬,李悅,曲洋,孔范龍,郗敏.固定化微生物技術(shù)――載體截留法在污水生物處理中的研究[J]. 科技信息,2010,(7),:355-356.
關(guān)鍵詞:水產(chǎn)養(yǎng)殖;微生物;應(yīng)用
微生物在自然界當(dāng)中分布十分的廣泛,同時(shí)它也是個(gè)體最小的微生物群類,因?yàn)槲⑸镒陨淼囊恍┨攸c(diǎn),它能夠很好的應(yīng)用在水產(chǎn)養(yǎng)殖工作中,不同的微生物有不同的特點(diǎn),所以正確的使用微生物可以很好的提升養(yǎng)殖的質(zhì)量和效果。因此其也得到了十分廣泛的應(yīng)用,同時(shí)在這一過(guò)程中也得到了廣大養(yǎng)殖戶的青睞。
1 微生物飼喂水產(chǎn)動(dòng)物
微生物的內(nèi)部本身就含多種多樣的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),人們?cè)诎l(fā)展的過(guò)程中很早就已經(jīng)開(kāi)始采用各種各樣的方式將微生物作為養(yǎng)殖對(duì)象的一個(gè)非常重要的營(yíng)養(yǎng)供給物。隨著時(shí)代的發(fā)展,現(xiàn)代的微生物學(xué)和發(fā)酵工藝也使得微生物餌料可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。1967年研究人員用面包酵母喂養(yǎng)了輪蟲,獲得了很好的養(yǎng)殖效果,這樣一來(lái)也就使得輪蟲得到了大面積的飼養(yǎng),自此之后其也成為了魚類育苗前期發(fā)育的一個(gè)非常好的飼料。最近幾年國(guó)內(nèi)很多人都開(kāi)始養(yǎng)殖甲殼類和貝類等苗種生產(chǎn)方式,一般會(huì)在單細(xì)胞藻類供給中斷的時(shí)候以螺旋藻或者是淡黃作為替代物,這樣的方式雖然在某種程度上可以很好的滿足水產(chǎn)植物自身的需要,但是它卻會(huì)造成水資源的嚴(yán)重破壞。而后來(lái)出現(xiàn)的海洋酵母就很好的彌補(bǔ)了這種缺陷,所以也逐漸得到了較為廣泛的應(yīng)用。
2 微生態(tài)制劑的應(yīng)用
在1970年之前人們?cè)陬A(yù)防疾病的過(guò)程中一般都會(huì)選擇抗生素,而這種做法本身會(huì)產(chǎn)生非常不良的后果,在70年代的中后期,人們就開(kāi)始將關(guān)注的焦點(diǎn)放在了控制有害的微生物,在最近幾年,人們又逐漸將重點(diǎn)放在了保護(hù)和利用那些有價(jià)值的微生物。微生物制劑的研究和應(yīng)用在這一過(guò)程中也受到了越來(lái)越多人的關(guān)注,此外人們對(duì)其也越來(lái)越重視。微生態(tài)制劑通常就是指利用動(dòng)物體內(nèi)外比較有價(jià)值的微生物經(jīng)過(guò)一些必要的程序加工成的活菌制劑,當(dāng)前,微生態(tài)制劑已經(jīng)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在了畜牧業(yè)當(dāng)中,這樣就可以有效的增強(qiáng)動(dòng)物自身的抵抗力,同時(shí)其生長(zhǎng)的水平也會(huì)有非常顯著的提升。
當(dāng)前,微生物制劑的作用機(jī)理還不是十分的完善,當(dāng)前可以將其主要概括為以下幾點(diǎn):第一就是藥品抑制有害的微生物,同時(shí)和微生物爭(zhēng)奪養(yǎng)分和生長(zhǎng)的空間。第二是借助于控制酶的活性對(duì)微生物代謝進(jìn)行有效的調(diào)整和控制,從而也就降低了起自身的PH值。第三就是通過(guò)對(duì)免疫系統(tǒng)良性的刺激來(lái)改善吞噬細(xì)胞的活性,同時(shí)還要有效的提升其抗體的成分,這樣也就使得生物的免疫能力得到了十分顯著的改善。
3 微生物改良水質(zhì)
水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的過(guò)程中,長(zhǎng)時(shí)間的去養(yǎng)殖使得水池的底部會(huì)存積大量的餌料,這種狀況在老蝦池當(dāng)中表現(xiàn)得尤其得明顯,這些物質(zhì)如果無(wú)法得到有效的控制就有可能會(huì)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的后果甚至還會(huì)使得水質(zhì)下降,水產(chǎn)動(dòng)物會(huì)因?yàn)樗|(zhì)變差出現(xiàn)死亡的狀況,凈水微生物在這種情況下也逐漸應(yīng)用在了水產(chǎn)養(yǎng)殖當(dāng)中,這些微生物可以很好的清除水中的有害物質(zhì),凈水微生物在應(yīng)用的過(guò)程中可以在很多方面都發(fā)揮其自身的作用,一方面改善了水質(zhì),另一方面也會(huì)對(duì)單細(xì)胞藻類的繁殖提供更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。藻類生長(zhǎng)的狀況也會(huì)得到很明顯的改善。這些藻類在生長(zhǎng)的過(guò)程中可以很好的進(jìn)行光合作用,提供大量的氧氣,這樣一來(lái)也就為水產(chǎn)生物的生長(zhǎng)提供良好的條件。因?yàn)閮羲⑸镌谶@一過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)大量的繁殖,在養(yǎng)殖池內(nèi)會(huì)形成屬于自己的優(yōu)勢(shì)地位,這樣就可以減少有害物質(zhì)的生長(zhǎng)。
日本學(xué)者用沸石和火成巖砂砑吸著一種乳桿菌,用以分解蝦池底部有機(jī)淤泥,結(jié)果使有機(jī)淤泥發(fā)生量減少1/2~1/3,硫化氫減少1/3,蝦的成活率提高10%~20%。除蝦池以外,微生物同樣用于海底有機(jī)物的分解。日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)枯草菌能分解蛋白質(zhì)和碳水化合物,并且抑制海底硫化物的產(chǎn)生。用該細(xì)菌處理海底有機(jī)物,兩個(gè)月可減少有機(jī)淤泥20cm。
4 微生物在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中新的應(yīng)用
4.1 微生物防治有害藻類
養(yǎng)殖水域中的有害藻類以各種方式危害養(yǎng)殖對(duì)象;防治有害藻類的方法除了去除磷氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),施用殺藻劑和引進(jìn)魚類、貝類或漂浮被子植物等方法外,用微生物除去有害藻的方法正在研究中。病毒、細(xì)菌和真菌均有溶藻的報(bào)道,其中以細(xì)菌溶藻的報(bào)道為多。概括起來(lái),細(xì)菌對(duì)藻類生長(zhǎng)的抑制和藻細(xì)胞的溶解有以下幾種方式:(1)藻類同粘細(xì)菌直接接觸并生長(zhǎng)于其中,宿主細(xì)胞壁被溶解;(2)細(xì)菌釋放有毒物質(zhì)到環(huán)境中,非選擇性地殺傷藻類細(xì)胞;(3)藻同細(xì)菌競(jìng)爭(zhēng)有限的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而失??;(4)噬菌體同時(shí)是噬藻體,從細(xì)菌轉(zhuǎn)移到藍(lán)藻細(xì)胞中使新的宿主溶解。應(yīng)當(dāng)指出的是,細(xì)菌具有非選擇性溶藻的作用;病毒具有專一性溶藻的特點(diǎn),在細(xì)菌的協(xié)助下,病毒可以加快溶解某種藻類的速度,這一情況為我們提供了一種治理水華,定向殺死有害藻類的新途徑。
4.2 用微生物誘導(dǎo)貝類附著變態(tài)
1973年,一些研究人員發(fā)現(xiàn)海洋無(wú)脊椎動(dòng)物幼蟲的附著變態(tài)對(duì)微生物粘膜有很強(qiáng)的依賴性。研究人員自海灣扇貝幼蟲附著基表面分離到99株附著細(xì)菌,它們分別屬于9個(gè)屬。單一菌株菌膜實(shí)驗(yàn)表明,不同菌株形成的菌膜對(duì)幼蟲附著的吸引力大小不一:有的細(xì)菌促進(jìn)幼體附著,有的則起抑制作用。研究表明,某些細(xì)菌粘膜促進(jìn)扇貝幼體變態(tài)附著,某些微生物的代謝產(chǎn)物α-氨基丁酸和黑色素也能促進(jìn)扇貝幼體的變態(tài)附著。用這些細(xì)菌處理扇貝幼蟲附著基可以提高苗種的產(chǎn)量和質(zhì)量。目前用海洋細(xì)菌誘導(dǎo)牡蠣幼蟲附著變態(tài)已應(yīng)用于生產(chǎn)。
4.3 工程菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的利用
工程菌是用基因工程技術(shù)改造過(guò)的微生物的總稱。80年代后期,一些國(guó)家陸續(xù)開(kāi)始進(jìn)行構(gòu)建魚類生長(zhǎng)激素工程菌的研究工作。國(guó)家海洋局第三海洋研究所經(jīng)過(guò)幾年的努力在國(guó)際上率先克隆了三種海洋魚類的生長(zhǎng)激素基因,并成功地構(gòu)建了鱸魚生長(zhǎng)激素基因胞內(nèi)及胞外高效表達(dá)酵母工程菌。將該工程菌及其分泌的鱸魚生長(zhǎng)激素作為飼料添加劑來(lái)喂養(yǎng)魚苗,結(jié)果比對(duì)照組增重35%以上。海洋生物中存在一些抗病毒的肽類和多糖,但往往因資源有限,提取過(guò)程復(fù)雜,難以應(yīng)用于生產(chǎn)。通過(guò)基因工程技術(shù)生產(chǎn)抗病毒多肽或生產(chǎn)抗病毒多糖添加劑,可望成為解決魚蝦病毒性疾病問(wèn)題的重要途徑之一。
結(jié)束語(yǔ)
在我國(guó),科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展和壯大,同時(shí)在很多方面都有了非常好的發(fā)展,微生物技術(shù)在這一過(guò)程中也得到了十分迅速的發(fā)展,在這樣的情況下,其應(yīng)用的范圍也在不斷的拓展,最近幾年,在科研人員的共同努力下,微生物也逐漸應(yīng)用在了水產(chǎn)養(yǎng)殖上,其在應(yīng)用的過(guò)程中取得了非常好的效果。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵字】生物處理,廢水,生物技術(shù)
1.引言
1.1環(huán)境保護(hù)已成為當(dāng)前國(guó)際關(guān)系、經(jīng)貿(mào)合作中的一個(gè)極為重要的問(wèn)題,也日益嚴(yán)重地影響著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在我國(guó)過(guò)去幾十年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,由于忽視了發(fā)展中的環(huán)境保護(hù),目前環(huán)境狀況十分嚴(yán)峻。
1.2 當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)仍然保持著高度發(fā)展的態(tài)勢(shì),環(huán)境保護(hù)的壓力將進(jìn)一步加重,由人類活動(dòng)所造成的環(huán)境污染和環(huán)境質(zhì)量的惡化已成為制約我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的障礙。如何在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)控制環(huán)境污染,改善環(huán)境質(zhì)量,以實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展之目標(biāo)是我國(guó)目前亟待解決的重要問(wèn)題。
1.3現(xiàn)代生物技術(shù)不但在凈化環(huán)境,減少污染和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面發(fā)揮出重要的作用,還可以為保護(hù)人類生存環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展作出積極的貢獻(xiàn)。在環(huán)境治理中,生物技術(shù)因其投資少,處理效率高,運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。
2. 現(xiàn)代生物技術(shù)的概況
2.1現(xiàn)代生物技術(shù)是應(yīng)用現(xiàn)代生物科學(xué)以及某些工程原理,如酶工程,基因工程,微生物工程等,利用生命體(從微生物到高級(jí)動(dòng)物)及其組成(含器官,組織,細(xì)胞,細(xì)胞器,基因)來(lái)發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種技術(shù)體系。一般認(rèn)為,生物技術(shù)包括基因工程,細(xì)胞工程,酶工程和發(fā)酵工程四個(gè)方面。
2.2生物技術(shù)直接關(guān)系到與人民生活,衛(wèi)生,健康密切相關(guān)的醫(yī)藥衛(wèi)生,食品工業(yè),化學(xué)工業(yè),農(nóng)業(yè)的發(fā)展。可以在糧食危機(jī),能源危機(jī),環(huán)境污染中發(fā)揮巨大的作用,并且還可以從基因的角度治愈人類的遺傳病。因此,現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)被世界各國(guó)列為重點(diǎn)項(xiàng)目。
2.3環(huán)境生物技術(shù)是一門由現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境工程相結(jié)合的新興交叉學(xué)科。直接或間接利用完整的生物體或生物體的某些組成部分或某些機(jī)能,建立降低或消除污染物產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝,或者能夠高效凈化環(huán)境污染以及同時(shí)生產(chǎn)有用物質(zhì)的人工技術(shù)系統(tǒng),稱之為環(huán)境生物技術(shù)。
3.現(xiàn)代生物技術(shù)的特點(diǎn)
生物是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的要素,生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)主要是依靠生物過(guò)程來(lái)完成的??萍嫉陌l(fā)展也充分證明生物技術(shù)是環(huán)境保護(hù)的理想武器,這一技術(shù)在解決環(huán)境問(wèn)題過(guò)程中所顯示的獨(dú)特功能和顯著優(yōu)越性充分體現(xiàn)在它是一個(gè)純生態(tài)過(guò)程。生物技術(shù)在處理環(huán)境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應(yīng)條件溫和以及無(wú)二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn),受到了高度重視。隨著生物技術(shù)研究的進(jìn)展和人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的深入,人們已越來(lái)越意識(shí)到,現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展,為從根本上解決環(huán)境問(wèn)題提供了希望。
由于大部分有機(jī)污染物適于作為生物過(guò)程反應(yīng)物(底物),其中一些有機(jī)污染物經(jīng)生物過(guò)程處理后可轉(zhuǎn)化成沼氣、酒精、生物蛋白等有用物質(zhì),生物處理方法也常是有機(jī)廢物資源化的首選技術(shù)。用生物過(guò)程代替化學(xué)過(guò)程可以降低生產(chǎn)活動(dòng)的污染水平,有利于實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程生態(tài)化或無(wú)廢生產(chǎn),真正實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。生物處理技術(shù)除易于大規(guī)模處理外,還可利用天然水體或土壤作為污染物處理場(chǎng)所。另外,生物技術(shù)的產(chǎn)品或副產(chǎn)品基本上都是可以較快生物降解的,并且都可以作為一種營(yíng)養(yǎng)源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化學(xué)藥物、化石能源、人工合成物等,有助于把人類活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染降至最低程度。環(huán)境生物技術(shù)不僅單純適用于環(huán)境污染治理,如今已相當(dāng)廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè),尤其是以生物傳感器為核心的環(huán)境生物監(jiān)測(cè)技術(shù),可在線在位迅速地提供環(huán)境質(zhì)量參數(shù),成為環(huán)境質(zhì)量預(yù)報(bào)和報(bào)警中的重要組成部分。
4.生物技術(shù)在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用
4.1以環(huán)境污染的生物治理為主,開(kāi)展環(huán)境微生物學(xué)的基礎(chǔ),應(yīng)用基礎(chǔ)和應(yīng)用研究,為重金屬?gòu)U水,石油廢水,印染廢水,油脂廢水,農(nóng)藥廢水,生活污水等提供效果好的,成本低的生物治理技術(shù)和設(shè)備,以促進(jìn)我國(guó)的環(huán)境工程建設(shè)。
4.2微生物技術(shù)在污染控制工程中的應(yīng)用主要有活性污泥法,生物膜法,厭氧生物處理法,生物脫氮法,生物除磷法,微污染飲用源水的生物處理,水產(chǎn)養(yǎng)殖水體的生物處理,城市生活垃圾的微生物處理,污泥的微生物處理,禽畜糞便處理與資源化工程,生物修復(fù),微生物脫臭,廢棄物的微生物資源化,固定化微生物技術(shù)及其在污染控制中的應(yīng)用,綠色環(huán)保產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
4.3環(huán)境污染的生物降解主要包括好氧生物處理,厭氧生物處理;貧營(yíng)養(yǎng)環(huán)境污染生物降解;石油污染的生物降解,如甲基苯和二甲基苯的降解;芳香族化合物的生物降解;鹵代有機(jī)化合物的生物降解;有機(jī)農(nóng)藥在環(huán)境中的生物降解;危險(xiǎn)性有機(jī)污染物的生物降解以及污染環(huán)境的生物修復(fù),如地下水污染生物修復(fù)等等。
4.4然而,由于技術(shù)有限,目前我們可以使用的技術(shù)主要有:
4.4.1城市有機(jī)垃圾處理技術(shù)
將城市垃圾通過(guò)分選后綜合治理,將可腐有機(jī)垃圾生產(chǎn)成優(yōu)質(zhì)有機(jī)粉肥或有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混粒肥;將可燃有機(jī)垃圾采用氣化焚燒或生產(chǎn)成版材;無(wú)機(jī)垃圾用于填埋,處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣,粉塵集中處理,廢水凈化后再排放,防止污染環(huán)境。
4.4.2生物曝氣濾池處理生活污水及資源化利用技術(shù)?
集生物處理和過(guò)濾兩種功能于一體,出水水質(zhì)優(yōu)良,是一種高效的新型生物反應(yīng)器,極適用于生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水的處理及資源化利用。
4.4.3含油污泥高新生物處理技術(shù)
對(duì)于我國(guó)大中型油田,煉油場(chǎng),石化企業(yè)等行業(yè)中含油污泥,煉油浮渣等進(jìn)行生物治理,通過(guò)生物處理達(dá)到回收石油資源和污泥達(dá)標(biāo)排放。
5.結(jié)語(yǔ)
隨著處理技術(shù)的不斷發(fā)展,生物方法所能處理或修復(fù)的對(duì)象也在時(shí)刻不停地改變。為了使生物技術(shù)能滿足新的發(fā)展需要。我們必須真正進(jìn)行探索,并且可能以過(guò)去未曾想象到的方式來(lái)使用生物或是它們的衍生物。
參考文獻(xiàn):
[1]中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)《中國(guó)環(huán)境保護(hù)優(yōu)秀論文集》[C].中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2005
[2]夏北成.《環(huán)境污染生物降解》.化學(xué)工業(yè)出版社,2003
關(guān)鍵詞:生物技術(shù);制藥業(yè);原理
生物科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,催生了社會(huì)生產(chǎn)力的提升和人類文明的進(jìn)步,也為現(xiàn)代化制藥企業(yè)提供了基礎(chǔ)和保障。就現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展而言,無(wú)論是過(guò)去還是現(xiàn)在,生物技術(shù)都隨時(shí)為人類發(fā)展創(chuàng)造著不可估量的財(cái)富,成為人類生活中不可缺少的技術(shù)項(xiàng)目之一。尤其是近幾十年,僅僅是在醫(yī)學(xué)藥品領(lǐng)域,生物技術(shù)不斷提升藥品的質(zhì)量和效果,就為人類生命健康做出了巨大的貢獻(xiàn)。時(shí)至今日,生物制藥的迅猛發(fā)展,更是為臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展注入了強(qiáng)大的生命力,在疾病治療方面取得了極大的效果。
一、生物技術(shù)概要
生物技術(shù)作為一門綜合性、科學(xué)性都很強(qiáng)的學(xué)科,在上個(gè)世紀(jì)中期得到了人們的普遍關(guān)注。在近代社會(huì)的發(fā)展歷程中,生物技術(shù)主要是通過(guò)改變動(dòng)物和植物體內(nèi)的DNA或者是生物細(xì)胞,以先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和系統(tǒng)的生物理論為核心,對(duì)其進(jìn)行有效物質(zhì)的提取和人工的加工的過(guò)程。生物技術(shù)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步和醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展都有著重要的作用,而這種先進(jìn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用也無(wú)疑會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的醫(yī)療事業(yè)造成極大的沖擊和影響。這種影響是有著正面意義和積極的作用的,是其能夠在這種挑戰(zhàn)競(jìng)爭(zhēng)下,不斷更新技術(shù)、加強(qiáng)科技創(chuàng)新。傳統(tǒng)生物技術(shù)實(shí)際上只是一個(gè)對(duì)生物細(xì)胞進(jìn)行加工的過(guò)程,而現(xiàn)在伴隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展,生物技術(shù)的研究也出現(xiàn)了新的特點(diǎn)。開(kāi)始擴(kuò)寬其領(lǐng)域,培養(yǎng)新的物種、研究新技術(shù)、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品,而植物基因正是在這個(gè)環(huán)節(jié)中被廣泛的采用了。相關(guān)研究人員開(kāi)始把植物當(dāng)做是主要的研究對(duì)象,將植物的相關(guān)細(xì)胞進(jìn)行改造和人工加工,通過(guò)這些科學(xué)技術(shù)的運(yùn)用,來(lái)提高植物的抵抗能力和生命力,使其能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境和不斷變化的氣候。
二、生物技術(shù)制藥技術(shù)的原理
生物技術(shù)屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),也是一種新型的社會(huì)科學(xué)技術(shù)。歸根究底,其就是一種微生物技術(shù),是采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備,對(duì)微生物的生活習(xí)性、生理機(jī)制等多個(gè)方面進(jìn)行研究與分析的過(guò)程。作為生物技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用,生物制藥技術(shù)即是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和理論知識(shí),對(duì)各種微生物和微元素進(jìn)行辨析和處理,進(jìn)而提取能夠預(yù)防和治療疾病的成分,最終加工成質(zhì)量和效果更為顯著的藥品的過(guò)程。在當(dāng)前的制藥工藝中,通過(guò)不斷對(duì)各種生物技術(shù)進(jìn)行引進(jìn)和利用,就能夠更有力地保障各類病菌得到合理科學(xué)的抑制和消除。在現(xiàn)今的社會(huì)發(fā)展中,制藥技術(shù)關(guān)系著人類的健康和安全,與人類生存與發(fā)展中不可替代的一部分。隨著各種病菌的不斷變化和各種病狀的變動(dòng),傳統(tǒng)的醫(yī)療措施已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前各種病癥的需求,以基因工程、微生物技術(shù)等多個(gè)方面為基礎(chǔ)的綜合性制藥措施和原理,則逐漸成為現(xiàn)代化醫(yī)療發(fā)展的核心觀念。同時(shí),國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人民生活水平的提高,人們對(duì)各種藥物需求不斷增加,也加速了各種生物技術(shù)在藥品制作領(lǐng)域的引進(jìn)和利用。
三、生物制藥在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀
受近現(xiàn)代國(guó)情及其他因素的制約和影響,我國(guó)的生物技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用,起步晚,起點(diǎn)低,僅有短短的二十余年歷史,技術(shù)水平與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家根本無(wú)法比擬。不過(guò),自生物技術(shù)在我國(guó)開(kāi)始發(fā)展以來(lái),得益于政府的大力扶持,現(xiàn)階段的生物技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)取得了良好的成績(jī)。不過(guò),在生物制藥領(lǐng)域,相比世界先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)規(guī)模,還有很大的差距。目前,國(guó)家和地方政府都在不斷加大對(duì)生物制藥產(chǎn)業(yè)的扶持力度,將其作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)建設(shè)行業(yè)和高新技術(shù)的支柱產(chǎn)業(yè),從政策和資金等方面不斷加大投入,在基礎(chǔ)設(shè)施、配套服務(wù)業(yè)、研究開(kāi)發(fā)、服務(wù)創(chuàng)新、教育培訓(xùn)和風(fēng)險(xiǎn)投資等方面進(jìn)行發(fā)展和創(chuàng)新,為生物制藥產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展提供良好的發(fā)展環(huán)境。一些科技發(fā)達(dá)或經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū),正在不斷建立國(guó)家級(jí)生物制藥產(chǎn)業(yè)基地,并初步形成了初具規(guī)模的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)集群。對(duì)我國(guó)的生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展,這起到了很好的帶動(dòng)作用??傮w而言,中國(guó)生物制藥領(lǐng)域的前景非常廣闊,產(chǎn)業(yè)也將呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。
四、我國(guó)生物制藥的前景
1、生物制藥產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)集群式發(fā)展。
作為現(xiàn)代化的高科技產(chǎn)業(yè),生物制藥不僅需要在基礎(chǔ)設(shè)施、上下游配套產(chǎn)業(yè)等方面得到相應(yīng)的支持,還需要同教育培訓(xùn)、專業(yè)服務(wù)、技術(shù)轉(zhuǎn)移中心等相關(guān)服務(wù)進(jìn)行全方位立體組合,才能發(fā)揮最大化的優(yōu)勢(shì)和效應(yīng)。當(dāng)前,在生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展浪潮的推動(dòng)下,借助政府有力的扶持和引導(dǎo),我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)構(gòu)建出了比較完善的生物技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群。對(duì)于生物制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,這些產(chǎn)業(yè)集群使得生物制藥的整體產(chǎn)業(yè)鏈得到優(yōu)化,在生產(chǎn)效率方面得到大幅提升,具有不可忽視的重要作用。以此為基礎(chǔ),我國(guó)生物制藥產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在生物技術(shù)、人才、資金密集的區(qū)域,逐步形成了生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。其后,我國(guó)生物制藥產(chǎn)業(yè)仍會(huì)朝著這方面快速發(fā)展,政府也將會(huì)加大投資力度、重點(diǎn)建設(shè)產(chǎn)業(yè)集群區(qū),以提升產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模。
2、生物醫(yī)藥技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)。
就現(xiàn)狀而言,我國(guó)生物醫(yī)藥技術(shù)在科研方面取得的成果,顯然沒(méi)有實(shí)踐應(yīng)用所取得的成果豐碩。在科研未能大規(guī)模轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力價(jià)值的狀況下,很多社會(huì)及科學(xué)資源被浪費(fèi),生物醫(yī)學(xué)的生產(chǎn)實(shí)踐跟不上研發(fā),造成了高科技高療效醫(yī)藥生產(chǎn)的滯后,以及生物醫(yī)學(xué)整體發(fā)展水平的滯緩。因此,將生物醫(yī)藥技術(shù)從科研轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),即是科研的重要目的和最終方向。通過(guò)委托外包策略,建立技術(shù)同盟,與相應(yīng)的企業(yè)形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),使自身能夠?qū)W⒂趯iL(zhǎng)和優(yōu)勢(shì),從而降低生產(chǎn)成本、提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這一方式,既是生物醫(yī)藥技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)的要求,也將是國(guó)內(nèi)生物醫(yī)藥研究機(jī)構(gòu)與藥品制作企業(yè)互利發(fā)展的主流模式。
3、生物制藥新興技術(shù)將不斷應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
生物制藥產(chǎn)業(yè)需要持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,才能不斷解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題,并不斷滿足醫(yī)藥水平提升的要求。因此,生物制藥新興技術(shù)的發(fā)展,將會(huì)不斷應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,從而促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和社會(huì)醫(yī)療水平的提升。
五、結(jié)束語(yǔ)
作為近現(xiàn)代興起的綜合性技術(shù)學(xué)科,生物技術(shù)為我國(guó)制藥業(yè)提供了寶貴的技術(shù)資源和信息資源,并由此成為提高我國(guó)制藥業(yè)生產(chǎn)水平和生產(chǎn)工藝的主要手段和方法,以及未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要影響趨勢(shì)和重要基礎(chǔ)。隨著生物技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,其在我國(guó)制藥產(chǎn)業(yè)將得到更全面、更深入的應(yīng)用,也將為人類的身體健康和社會(huì)的文明進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。■
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】同位素;標(biāo)記;應(yīng)用
一、概述
在中子和質(zhì)子組成的原子核內(nèi),質(zhì)子數(shù)相同,中子數(shù)不同的這一類原子稱為同位素。同位素包括穩(wěn)定同位素和放射性同位素。穩(wěn)定同位素是指原子核結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不會(huì)發(fā)生衰變的同位素,如15N、18O等。放射性同位素是指原子核不穩(wěn)定會(huì)發(fā)生衰變,發(fā)出α射線或β射線或γ射線的同位素,如3H、14C、32P、35S、131I、42K等。
同位素用于追蹤物質(zhì)運(yùn)行和變化過(guò)程時(shí),叫示蹤元素,用示蹤元素標(biāo)記的化合物,其化學(xué)性質(zhì)不變。人們根據(jù)這種化合物的放射性,對(duì)生物體內(nèi)各種復(fù)雜的生理、生化過(guò)程進(jìn)行追蹤,這種科學(xué)研究方法就叫做同位素示蹤法。同位素標(biāo)記法是利用放射性同位素作為示蹤劑對(duì)研究的對(duì)象的運(yùn)行和變化規(guī)律進(jìn)行追蹤的分析法。在生物學(xué)科中,經(jīng)常利用14C、18O、15N、3H、32P和35S等同位素作為示蹤原子,來(lái)考察學(xué)生分析、判斷和推斷能力。
二、方法應(yīng)用
同位素示蹤法是利用放射性核素作為示蹤劑對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記的微量分析方法,即把放射性同位素的原子參到其他物質(zhì)中去,讓它們一起運(yùn)動(dòng)、遷移,再用放射性探測(cè)儀器進(jìn)行追蹤,就可知道放射性原子通過(guò)什么路徑,運(yùn)動(dòng)到哪里了,是怎樣分布的。用來(lái)研究細(xì)胞內(nèi)的元素或化合物的來(lái)源、組成、分布和去向等,進(jìn)而了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能、化學(xué)物質(zhì)的變化、反應(yīng)機(jī)理等。
三.放射性同位素示蹤法的特點(diǎn)
⑴靈敏度高:放射性示蹤法可測(cè)到10-14-10-18克水平,即可以從1015個(gè)非放射性原子中檢出一個(gè)放射性原子。它比目前較敏感的重量分析天平要敏感108-107倍,而迄今最準(zhǔn)確的化學(xué)分析法很難測(cè)定到10-12克水平。
⑵方法簡(jiǎn)便:放射性測(cè)定不受其它非放射性物質(zhì)的干擾,可以省略許多復(fù)雜的物質(zhì)分離步驟,體內(nèi)示蹤時(shí),可以利用某些放射性同位素釋放出穿透力強(qiáng)的r射線,在體外測(cè)量而獲得結(jié)果,這就大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)過(guò)程,做到非破壞性分析,隨著液體閃爍計(jì)數(shù)的發(fā)展,14C和3H等發(fā)射軟β射線的放射性同位素在醫(yī)學(xué)及生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
⑶定位定量準(zhǔn)確:放射性同位素示蹤法能準(zhǔn)確定量地測(cè)定代謝物質(zhì)的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)變,與某些形態(tài)學(xué)技術(shù)相結(jié)合,可以確定放射性示蹤劑在組織器官中的定量分布,并且對(duì)組織器官的定位準(zhǔn)確度可達(dá)細(xì)胞水平、亞細(xì)胞水平乃至分子水平。
⑷符合生理?xiàng)l件:在放射性同位素實(shí)驗(yàn)中,所引用的放射性標(biāo)記化合物的化學(xué)量是極微量的,它對(duì)體內(nèi)原有的相應(yīng)物質(zhì)的重量改變是微不足道的,體內(nèi)生理過(guò)程仍保持正常的平衡狀態(tài),獲得的分析結(jié)果符合生理?xiàng)l件,更能反映客觀存在的事物本質(zhì)
四、應(yīng)用分析
⑴標(biāo)記某元素,追蹤其轉(zhuǎn)移途徑。
①碳的同位素:自然界中碳元素有三種同位素,即穩(wěn)定同位素12C、13C和放射性同位素14C。14C能夠發(fā)射 B射線,因此可以用放射性14C取代化合物中它的穩(wěn)定同位素12C,并以14C作為標(biāo)記的放射性標(biāo)記化合物。例如教材中介紹了科學(xué)家用含有14C的二氧化碳來(lái)追蹤光合作用中的C原子的轉(zhuǎn)移途徑是:二氧化碳一三碳化合物一糖類
②氧的同位素:自然界中氧元素有三種同位素,即16O、17O、18O,它們都不具有放射性,因此不能通過(guò)放射性進(jìn)行追蹤。在示蹤研究中,常用18O代替化合物中的16O進(jìn)行標(biāo)記,最后通過(guò)質(zhì)譜儀測(cè)定代謝物的質(zhì)量的方法進(jìn)行確定。例如在教材中,介紹的魯賓和卡門的實(shí)驗(yàn),研究光合作用中釋放的氧到底是來(lái)自于水,還是來(lái)自于二氧化碳。他們用氧的同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2,使它們分別成為H218O和C18O2,然后進(jìn)行兩組光合作用實(shí)驗(yàn):第一組向綠色植物提供H218O和CO2,第二組向同種綠色植物提供H2O和C18O2。在相同條件下,他們對(duì)兩組光合作用釋放的氧進(jìn)行了分析,結(jié)果表明第一組釋放的氧全部是18O2,第二組釋放的氧全部是O2,從而證明了光合作用釋放的氧全部來(lái)自水。
⑵標(biāo)記特征元素,探究化合物的作用。
①磷的同位素:磷的同位素磷是一個(gè)簡(jiǎn)單的元素,除了質(zhì)量數(shù)為31的一種穩(wěn)定性同位素外,還有幾個(gè)放射性同位素,其質(zhì)量數(shù)為29、30、32、33和34;但只有質(zhì)量數(shù)為32和33的同位素存在足夠長(zhǎng)的時(shí)間可以作為示蹤物之用,32和33都可以發(fā)射負(fù)B射線。在教材中介紹了用32P標(biāo)記噬菌體的DNA,然后用被標(biāo)記的噬菌體去感染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。由于DNA中含有P元素,因而用放射性的32P取代DNA中的P,就使得DNA具有可識(shí)別性,從而和細(xì)菌的DNA相區(qū)別開(kāi)來(lái)。
②硫的同位素: 硫的同位素32S、33S、34S、35S和36S中,除35S外,其它放射性同位素的半衰期都很短,因此在放射性同位素示蹤法中,用的多是35S。教材中同樣是在介紹噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中,介紹了35S的標(biāo)記應(yīng)用。即是用35S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼來(lái)顯示其最后的存在部位。由于蛋白質(zhì)含有S 元素,而DNA中不含S元素,可以把蛋白質(zhì)和DNA區(qū)別開(kāi)來(lái)。
⑶標(biāo)記特征化合物,探究詳細(xì)生理過(guò)程,研究生物學(xué)原理。
①氫的同位素:已知?dú)溆腥N同位素,即氕、氘和氚,氕和氘是穩(wěn)定的同位素,而氚具有放射性,能夠發(fā)射負(fù)B射線,因而可以通過(guò)探測(cè)器進(jìn)行追蹤。3H標(biāo)記化合物是指用放射性3H取代化合物中的穩(wěn)定同位素氕或氘,并以3H作為標(biāo)記的放射性標(biāo)記化合物。例如,在介紹科學(xué)家在研究分泌蛋白的合成和分泌時(shí),曾經(jīng)做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):他們?cè)陔嗍蟮囊扰K腺泡細(xì)胞中注射3H標(biāo)記的亮氨酸,3min后,被標(biāo)記的氨基酸出現(xiàn)在附著有核酸體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,17min后,出現(xiàn)在高爾基體中,117min后,出現(xiàn)在靠近細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的小泡中,以及釋放到細(xì)胞外的分泌物中,這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明分泌蛋白在附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體中合成之后,是按照內(nèi)質(zhì)網(wǎng)葉高爾基體一細(xì)胞膜的方向運(yùn)輸?shù)?,從而證明了細(xì)胞內(nèi)的各種生物膜在功能上是緊密聯(lián)系的。
用3H 標(biāo)記胸腺嘧啶脫氧核苷酸,研究有絲分裂過(guò)程中染色體的變化規(guī)律。
②氮的同位素:有13N 14N 15N 等,如用15N 標(biāo)記的脫氧核苷酸研究DNA復(fù)制的特點(diǎn),證明DNA的復(fù)制為半保留復(fù)制。
除了課本中介紹的這些實(shí)驗(yàn)中涉及到同位素標(biāo)記法的應(yīng)用之外,利用N的同位素15N標(biāo)記氨基酸,研究其在動(dòng)植物體內(nèi)的轉(zhuǎn)移途徑;用42K標(biāo)記的培養(yǎng)基來(lái)研究礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸途徑等。只要我們了解其中的原理便能觸類旁通,解決學(xué)習(xí)中的困難。
參考文獻(xiàn):
[1]人教版高中生物必修I教材
[2]普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)
關(guān)鍵詞:生物質(zhì)鍋爐;超低排放;濕式電除塵器;布袋除塵器
中圖分類號(hào):TM925.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2016)18-0051-02
1 概 述
隨著2015年1月1日“史上最嚴(yán)”的新《環(huán)境保護(hù)法》的落地實(shí)施,地方政府在大氣污染方面倍感壓力巨大,紛紛出臺(tái)地方法律文件,提高工業(yè)鍋爐特別是中小鍋爐的排放標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步實(shí)行煤炭消費(fèi)總量控制,絕大部分省地級(jí)早已不允許新建燃煤小鍋爐,針對(duì)生物質(zhì)燃料具有較低灰分、幾乎不含硫分和低氮燃燒的特點(diǎn),近幾年如深圳杭州這些城市為改善環(huán)境,減少污染,一律要求轄區(qū)燃煤小鍋爐改為生物質(zhì)鍋爐,作為替代中小燃煤鍋爐實(shí)現(xiàn)清潔燃燒的必要途徑。
目前國(guó)內(nèi)對(duì)燃煤鍋爐進(jìn)行生物質(zhì)能源改造存在很多誤區(qū),最突出的就是直接將燒煤的鍋爐改燒生物質(zhì),但由于部分生物質(zhì)的燃料特性不一樣,部分鍋爐燃燒工藝不一樣,一些常規(guī)除塵如電除塵、袋式除塵、水膜除塵出現(xiàn)超標(biāo)排放問(wèn)題,導(dǎo)致減排效果不理想,無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前地方政府越來(lái)越嚴(yán)格的大氣污染物排放控制要求,如深圳等許多一線城市已經(jīng)出臺(tái)生物質(zhì)鍋爐必須≤20 mg/m3煙塵排放要求,因此如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)超低排放、達(dá)到燃?xì)忮仩t標(biāo)準(zhǔn)是生物質(zhì)鍋爐推廣應(yīng)用工作中急需解決的問(wèn)題。
2 當(dāng)前生物質(zhì)鍋爐的除塵技術(shù)缺陷
生物質(zhì)鍋爐配套除塵器應(yīng)充分考慮考慮粉塵的特性、煙氣的性質(zhì)和運(yùn)行工況等因素,如生物質(zhì)鍋爐燃燒粉塵粒徑小,質(zhì)量輕,旋風(fēng)除塵器收塵效率就非常低,有些生物質(zhì)鍋爐燃燒并不完全,煙塵都為質(zhì)量較輕的憎水性炭灰顆粒物,常用的水膜除塵器無(wú)法有效洗滌下來(lái),另外這些未完全燃燒、質(zhì)量較輕的低比電阻粉塵,采用電除塵器除塵效果也不理想,容易二次逃逸,電場(chǎng)內(nèi)部還特別容易火花引燃,這些除塵方式排放的煙塵濃度與林格曼度很不穩(wěn)定,煙色排放均超標(biāo)比較嚴(yán)重,正被逐步淘汰,所以大部分生物質(zhì)鍋爐最常用的除塵方式主要還是采用袋式除塵。
目前生物質(zhì)鍋爐布袋除塵器的缺點(diǎn)就是濾袋損壞率高,壽命有限,每年運(yùn)行維護(hù)成本較高,如一些小企業(yè)小生物質(zhì)鍋爐,平時(shí)開(kāi)開(kāi)停停,負(fù)荷忽大忽小,操作工責(zé)任心有限,經(jīng)常出現(xiàn)200 ℃左右的排煙溫度,這些小鍋爐特別容易出現(xiàn)燒袋事故,另外布袋除塵在一些特殊生物質(zhì)鍋爐并不適用,如家具行業(yè)燃木塊、鋸末鍋爐,制糖行業(yè)燃甘蔗渣鍋爐,南方燃竹屑、木屑鍋爐,還有大米加工業(yè)燃稻谷殼鍋爐等等,這種特殊的生物質(zhì)鍋爐燃料有些水分大,有的鍋爐含氧量特別高,布袋濾料容易水解或氧化,壽命極短,有些生物質(zhì)鍋爐粉塵微細(xì),且易夾帶未充分燃燒的細(xì)小塊狀物和碳化物,易發(fā)生二次燃燒,也不適合布袋除塵,有的生物質(zhì)燃料含碳黑含酸氣比較高,布袋除塵黏袋和腐蝕還是比較嚴(yán)重??偟膩?lái)說(shuō),目前盡管在布袋除塵器前普遍增設(shè)多管旋風(fēng)除塵作為保護(hù)措施,但還是完全沒(méi)有解決這些特殊生物質(zhì)鍋爐布袋除塵裝置容易破袋燒袋壽命短的難題。
3 濕式電除塵器技術(shù)方案
濕式電除塵器主要安裝于濕態(tài)飽和煙氣中作為最終精處理環(huán)保裝備,其除塵性能與燃料粉塵特性無(wú)關(guān),對(duì)細(xì)微顆粒物能有效捕集,出口粉塵濃度可以達(dá)到10 mg/m3以下,具有無(wú)二次揚(yáng)塵、除塵效率高、壓力損失小、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件,基本免維護(hù)、結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小等優(yōu)點(diǎn),近幾年濕式電除塵器在滿足超低排放、治理PM2.5方面的效果得到業(yè)內(nèi)專家一致認(rèn)可,其應(yīng)用領(lǐng)域正從電力行業(yè)向其它非電行業(yè)延伸。
濕式電除塵器應(yīng)用在生物質(zhì)鍋爐作為超凈排放裝置,前面必須增加噴淋洗滌塔,這跟布袋除塵需增設(shè)多管旋風(fēng)除塵一樣,一方面通過(guò)煙氣增濕降溫,形成濕態(tài)飽和煙氣,確保對(duì)PM2.5等細(xì)微顆粒的有效捕集,另一方面因?yàn)閲娏苎h(huán)水為草木灰堿性水質(zhì),可以實(shí)現(xiàn)廢氣中SO2、HCI等酸性污染物進(jìn)一步脫除,系統(tǒng)工藝,如圖1所示。
應(yīng)用于生物質(zhì)鍋爐尾氣處理的濕式電除塵器可以全部采用不銹鋼裝置,無(wú)需進(jìn)一步防腐處理,即使發(fā)生短時(shí)間噴淋水泵故障或鍋爐出現(xiàn)高溫明火操作時(shí),濕式電除塵器也能夠正常運(yùn)行,大大降低鍋爐操作工要求,非常適合在一些燃木屑、竹屑、甘蔗渣等無(wú)法采用布袋除塵的生物質(zhì)鍋爐除塵提效改造。
4 工程應(yīng)用
廣東韶關(guān)某啤酒公司位于市中心,供熱鍋爐由10T/H老鏈條爐直接改為燃生物質(zhì)鍋爐,由于采用舊麻石水膜除塵,煙塵排放將近200 mg/Nm3,經(jīng)常冒黑煙,周邊居民意見(jiàn)較大, 2014年環(huán)保要求大幅提高,煙塵排放要求≤30 mg/Nm3,需要進(jìn)一步提效改造,因?yàn)槔吓f鍋爐空氣過(guò)剩系數(shù)較大,工況不穩(wěn)定,煙溫經(jīng)常達(dá)到200 ℃,采用布袋除塵器不僅容易燒袋,而且折算濃度無(wú)法滿足排放要求。廠方經(jīng)過(guò)考察論證后,決定直接在原麻石除塵后面加裝濕式電除塵器,近二年運(yùn)行穩(wěn)定可靠,基本消除了水汽煙帶,測(cè)試折算濃度小于15 mg/Nm3,實(shí)現(xiàn)了煙塵超低排放。另外利用原鍋爐風(fēng)機(jī)冷卻水蓄水儲(chǔ)存,作為濕式電除塵器定時(shí)沖洗用水,產(chǎn)生的廢水流入前麻石水膜塔作為蒸發(fā)補(bǔ)充水,因此系統(tǒng)并不增加額外用水,麻石水膜塔循環(huán)沉淀池定期置換一部分灰槳作為廠區(qū)花木有機(jī)鉀肥使用,實(shí)現(xiàn)廢水零排放。應(yīng)用實(shí)例,如圖2所示。
5 結(jié) 語(yǔ)
不同生物質(zhì)鍋爐的運(yùn)行工況、燃料特性差異較大,簡(jiǎn)單采用布袋除塵器無(wú)法滿足用戶日趨嚴(yán)格的環(huán)保排放要求,特別是由于工況的不適合,有些生物質(zhì)鍋爐頻繁出現(xiàn)燒袋破袋現(xiàn)象,給用戶造成難以承受的維護(hù)成本,而濕式電除塵器作為一種先進(jìn)的煙氣治理技術(shù),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,基本免維護(hù),運(yùn)行成本低,脫除細(xì)微煙塵能力強(qiáng),同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)多污染物脫除,特別適合燃木屑、竹屑、甘蔗渣等這些特殊生物質(zhì)鍋爐的煙塵治理,在可靠性、除塵效率方面具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),隨著環(huán)保要求的不斷提高,隨著大家對(duì)濕式電除塵器不斷了解,將來(lái)肯定會(huì)在生物質(zhì)鍋爐應(yīng)用中得到進(jìn)一步的推廣。
【摘要】
目的 在骨組織工程的載體外包裹多糖生物膜(PSBM),減少種子細(xì)胞在復(fù)合載體時(shí)的外溢逃出,驗(yàn)證其在組織工程中應(yīng)用的可行性。方法 用全骨髓法獲得骨髓基質(zhì)干細(xì)胞,體外擴(kuò)增后,取第三代細(xì)胞種植于支架材料載體多孔納米磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷/殼聚糖復(fù)合支架材料(A-W-MGC/CS)上,分2 組,實(shí)驗(yàn)組載體外用多糖生物膜物理包裹,對(duì)照組不包裹多糖生物膜,觀察載體外培養(yǎng)皿上的細(xì)胞生長(zhǎng)數(shù)量;MTT檢測(cè)細(xì)胞活力;電鏡觀察載體上細(xì)胞粘附生長(zhǎng)情況。結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組培養(yǎng)板上載體外漏細(xì)胞較少,對(duì)照外漏細(xì)胞較多:MTT檢測(cè)兩組細(xì)胞活力差別無(wú)顯著性(P>0.05);電鏡觀察實(shí)驗(yàn)組載體上細(xì)胞粘附生長(zhǎng)較對(duì)照組稍優(yōu)。結(jié)論 多糖生物膜在骨組織工程中具有應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】 多糖生物膜 骨髓基質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs) 支架材料 組織工程
Abstract: Objective To pack bone tissue engineering carrier with polysaccharide biomembrane to decrease seed-cells leaking, and to authenticate the feasibility of applying polysaccharide biomembrane in bone tissue engineering. Methods Bone marrow stromal cells were derived through whole-bone-marrow method, and, after amplification in vitro, the cells of the third generation were implanted in A-W-MGC/CS. Then the cells were pided into two groups-an experimental group with carrier packed with PSBM and a control group with carrier un-packed. The number of cell growing in culture dish out of the carrier was observed,the state of cell vigor was detected with MTT, and the state of cell adhesion was observed with electron microscope. Results The number of leaking cell in the experimental group was less than that in the control group. The result of MTT detection showed that difference of cell vigor between two groups was un-significant (P<0.05). The growing state of cell in the experimental group was better than that in the control group under electron microscope. Conclusions Polysaccharide biomembrane has an applied prospect in Bone tissue engineering.
Key words:polysaccharide biomembrane; bone marrow stromal stem cell; bracket material; tissue engineering
骨組織工程的核心是在體外培養(yǎng)細(xì)胞,然后將細(xì)胞種植到具有一定結(jié)構(gòu)的三維支架上,再將這種細(xì)胞生物材料復(fù)合體植入骨缺損部位,通過(guò)生物過(guò)程使細(xì)胞長(zhǎng)入多孔支架中,即經(jīng)過(guò)細(xì)胞間相互粘附、增殖、分化,分泌細(xì)胞外基質(zhì)最終形成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的組織或器官,從而達(dá)到骨修復(fù)的目的。細(xì)胞和支架材料的相互作用又起到關(guān)鍵的作用,減少細(xì)胞復(fù)合材料又未貼附在支架材料這段時(shí)間的外漏,可以有效的減少種子細(xì)胞的損失,增加細(xì)胞與支架材料之間的作用時(shí)間,更利于細(xì)胞粘附。由中國(guó)海洋大學(xué)生命學(xué)院研制的多糖生物膜(polysaccharide biomembrane,PSBM)是一種安全無(wú)毒,具有很好生物相容性的細(xì)胞培養(yǎng)移植載體。多糖生物膜是由殼聚糖衍生物(羧甲基殼聚糖)、透明質(zhì)酸及明膠按特定比例混合制成的膜型制劑。其分子量約為2 000Da,透水率為10μL/(min·cm2)。為了提高載體內(nèi)外液體中大分子物質(zhì)的流通,我們用顯微穿刺的方法在多糖生物膜上增加孔隙(直徑約為20μm、孔間距為100~150 μm)。耿燕、王曉莉[1,2]等將其應(yīng)用于眼科的研究。本實(shí)驗(yàn)研究將多糖生物膜應(yīng)用于骨組織工程的可行性。
1 材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
2~3 月齡清潔級(jí)日本大耳白兔1 只,體重1.5 kg,由遼寧醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。
1.2 實(shí)驗(yàn)材料
多孔納米磷灰石-硅灰石生物活性璃玻陶瓷/殼聚糖復(fù)合支架材料(A-W-MGC/CS)(由四川大學(xué)無(wú)機(jī)非金屬材料系周大利教授課題組提供),多糖生物膜(中國(guó)海洋大學(xué)生命學(xué)院提供),高糖DMEM(Gibco),胎牛血清(北京華美),Hepes(北京華美),0.25%胰酶,MTT,二甲基亞砜,96孔一次性培養(yǎng)板,CO2培養(yǎng)箱,倒置相差顯微鏡,JSM-5900LV掃描電鏡。
1.3 實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1 BMSCs的分離培養(yǎng)
取1.5~2 月齡的日本大耳白兔,雌雄不限,速眠新II(0.2 mL/kg)肌注麻醉,無(wú)菌條件下于脛骨上端抽取約4 mL骨髓,在超凈工作臺(tái)上將骨髓加入無(wú)菌培養(yǎng)瓶中,再加入4 mL含10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)液(以下稱生長(zhǎng)培養(yǎng)基)充分吹打,按每瓶2 mL加入到30 cm2的培養(yǎng)瓶中,補(bǔ)充2 mL的生長(zhǎng)培養(yǎng)液,放入37 ℃、5%CO2恒溫細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。5天后首次換液,以后每3 天換液1 次,在倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞生長(zhǎng)情況。待貼壁細(xì)胞接近80%融合后,結(jié)束原代培養(yǎng)。吸去生長(zhǎng)培養(yǎng)基,用無(wú)血清DMEM洗1 次,加入0.25%胰蛋白酶1.5 mL/瓶消化3~5分鐘,并在倒置顯微鏡下觀察消化效果。當(dāng)有部分細(xì)胞脫壁、大部分細(xì)胞間隙變大時(shí)加入生長(zhǎng)培養(yǎng)基3.0 mL/瓶終止消化。細(xì)胞沉淀用生長(zhǎng)培養(yǎng)基吹打成單細(xì)胞懸液并按1∶3比例分裝傳代,以后每3 d換液1 次。
1.3.2 BMSCs復(fù)合A-W-MGC/CS及包裹多糖生物膜
將制作好的A-W-MGC/CS(12 mm×5 mm×5 mm),孔徑在100~500 μm,孔隙率為80%~90%,經(jīng)環(huán)氧乙烷消毒后放置1 個(gè)月,用前PBS沖洗3 遍,用不含胎牛血清的DMEM培養(yǎng)液浸泡置于37 ℃、5%CO2恒溫細(xì)胞培養(yǎng)箱中7 天,去掉培養(yǎng)液,在培養(yǎng)箱中自然晾干待用。將多糖生物膜修剪成5 cm×3 cm大?。ㄒ?jiàn)圖1),浸泡于0.05 M的磷酸鹽緩沖液24 小時(shí)(中間換液1 次),121℃高壓濕熱滅菌。手工將多糖生物膜從底面及側(cè)壁包裹晾干的A-W-MGC/CS復(fù)合支架材料可吸收線系好備用(見(jiàn)圖2)。取第三代BMSCs消化離心制成1×106的細(xì)胞懸液種植于實(shí)驗(yàn)組包裹有經(jīng)穿刺過(guò)的多糖生物膜的A-W-MGC/CS上,另一組細(xì)胞直接種植A-W-MGC/CS上,每組6 塊,放入24 孔培養(yǎng)板上,在37 ℃,5%CO2飽和濕度的孵箱中孵育。2 h后翻面,4 h后加入20%FBS的基礎(chǔ)培養(yǎng)液,每孔1.5 mL,培養(yǎng)7 d,隔天更換培養(yǎng)液。
1.4 檢測(cè)項(xiàng)目
1.4.1 MTT值測(cè)定增值曲線的繪制
取第三代生長(zhǎng)細(xì)胞種植于96孔培養(yǎng)板上,分2 組,實(shí)驗(yàn)組為浸泡有多糖生物膜的生長(zhǎng)培養(yǎng)液,對(duì)照組為正常生長(zhǎng)培養(yǎng)液。每板種植21 個(gè)孔,每孔接種2×103個(gè)細(xì)胞,200 μL培養(yǎng)液,每48 小時(shí)換液。每日取3 孔細(xì)胞,觀察細(xì)胞生長(zhǎng)情況,加入20 μLMTT,4 h后盡量吸棄孔內(nèi)培養(yǎng)液,加入150 μL二甲基亞砜,振蕩10 min,以490 nm為測(cè)量波長(zhǎng),以空白孔為對(duì)照,用酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀檢測(cè)各孔吸光度值【D(490)】,根據(jù)MTT值繪制細(xì)胞增殖曲線。
1.4.2 倒置顯微鏡觀察培養(yǎng)板上細(xì)胞外漏情況
24 小時(shí)后取24 孔培養(yǎng)板,在倒置顯微鏡下觀察支架材料外,培養(yǎng)板底外漏的細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)情況并細(xì)胞計(jì)數(shù),細(xì)胞實(shí)際種植數(shù)=細(xì)胞種植總數(shù)-培養(yǎng)板底部外漏細(xì)胞數(shù)。種植率=細(xì)胞實(shí)際種植數(shù)/細(xì)胞種植總數(shù)×100%。
1.4.3 電鏡觀察支架材料上細(xì)胞貼附生長(zhǎng)情況
將聯(lián)合培養(yǎng)7 d的細(xì)胞與支架復(fù)合體標(biāo)本分別取出后,PBS洗3 次后, 2.5%戊二醛常溫下固定,60%~100%的乙醇梯度脫水,乙酸異戊酯置換。臨界點(diǎn)干燥,表面噴金,JSM-5900LV掃描電鏡分析。
1.4.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
采用SPSS14.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,數(shù)據(jù)用±s表示,采用t檢驗(yàn)進(jìn)行組間比較,P<0.05時(shí)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié)果
2.1 MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)每日不同D(490)均值為數(shù)據(jù),繪制細(xì)胞增殖曲線(見(jiàn)圖3)。結(jié)果顯示:浸泡有多糖生物膜的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。(P>0.05)說(shuō)明細(xì)胞在浸泡有多糖生物膜的生長(zhǎng)培養(yǎng)基的生長(zhǎng)增殖不受影響。
2.2 倒置顯微鏡觀察培養(yǎng)板上細(xì)胞外漏結(jié)果并計(jì)數(shù)細(xì)胞數(shù)
24小時(shí)后倒置顯微鏡下觀察放有支架材料的24孔培養(yǎng)板的底面并細(xì)胞計(jì)數(shù)(見(jiàn)表1),如圖4,圖5所示,可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)組外漏細(xì)胞較少,而對(duì)照則較多。
表1 24孔培養(yǎng)板的底面細(xì)胞計(jì)數(shù)(略)
注:P<0.05,實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義
實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞實(shí)際種植數(shù)為8.8×105,種植率為88%;對(duì)照組細(xì)胞實(shí)際種植數(shù)為5.3×105,種植率為53%。
2.3 電鏡觀察支架材料上細(xì)胞貼附生長(zhǎng)情況
如圖6,圖7所示,可見(jiàn)細(xì)胞在支架材料上貼附生長(zhǎng)良好,實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞呈不則球形,分布均勻,密度較大;對(duì)照組細(xì)胞分布不均勻,密度較少。
3 討論
骨組織工程骨的體外構(gòu)建要求最大限度的保證使用的種子細(xì)胞參與成骨,減少種子細(xì)胞的流失。在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞與載體復(fù)合時(shí),細(xì)胞在載體內(nèi)的滯留與粘附是至關(guān)重要的兩個(gè)方面。細(xì)胞與支架材料表面的接觸、黏附及相互作用是組織工程學(xué)的第一步。細(xì)胞必須與材料黏附[3],才能進(jìn)行遷移、分化和增殖。這種黏附作用在材料方面與材料的組成,親/疏水性,表面能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其表面的生物特異性活性功能集團(tuán)等因素有關(guān)。為了提高細(xì)胞與支架材料間的黏附能力,對(duì)支架材料進(jìn)行必要的改性是非常必要的。近年來(lái),對(duì)各種支架材料表面的親和力,粘附作用的研究較多,大多數(shù)解決的都是細(xì)胞在載體上粘附的問(wèn)題[4-6]。而細(xì)胞在載體上的滯留時(shí)間,不僅影響到種子細(xì)胞的流失和數(shù)量,更間接影響細(xì)胞與支架材料的粘附,因此增加細(xì)胞在載體上的滯留時(shí)間,可以有效的解決這個(gè)問(wèn)題。
細(xì)胞在細(xì)胞接種至載體表面時(shí),由于重力作用,細(xì)胞在載體中下沉從孔隙中溜出而不能有效的貼附。另外支架材料的側(cè)壁有較多的空隙,細(xì)胞可以從這些空隙中溜出。因此我們用多糖生物膜采用物理包裹的方法,將支架材料從底面及側(cè)壁包裹好,可以有效減少細(xì)胞的損失。
多糖生物膜有三個(gè)特性:其一是具有可通透性,即它具有半透膜性質(zhì)(透)水率10 μL/min·cm2、分子量在2 000 Da的物質(zhì)可自由通過(guò));其二,此膜對(duì)細(xì)胞有良好的粘著力,非常適合細(xì)胞的貼壁生長(zhǎng);其三,此膜可吸收。為了提高載體內(nèi)外液體中大分子物質(zhì)的流通,我們用顯微穿刺的方法在膜上增加孔隙(直徑約為20 μm、孔間距為100~150 μm)。實(shí)驗(yàn)中,我們用MTT法,檢測(cè)多糖生物膜對(duì)BMSCs的增殖及活性的影響,發(fā)現(xiàn)此膜有很好的生物相容性,不影響細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖,無(wú)細(xì)胞毒性。MTT比色法[7,8],是一種檢測(cè)細(xì)胞存活和生長(zhǎng)的方法,可間接反映活細(xì)胞數(shù)量,也是接觸法檢測(cè)材料細(xì)胞毒性的最常用的一種方法。在一定細(xì)胞數(shù)范圍內(nèi),MTT結(jié)晶形成的量與細(xì)胞數(shù)成正比。該方法已廣泛用于一些生物活性因子的活性檢測(cè)、大規(guī)模的抗腫瘤藥物篩選、細(xì)胞毒性試驗(yàn)以及腫瘤放射敏感性測(cè)定等。
實(shí)驗(yàn)中,支架材料所在的培養(yǎng)板底外漏細(xì)胞的減少,實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞實(shí)際種植數(shù)較沒(méi)有包裹多糖生物膜的對(duì)照組高出35%,有效的減少種子細(xì)胞的損失;電鏡照片載體上細(xì)胞粘附情況,均反映了經(jīng)過(guò)多糖生物膜包裹的支架材料上,細(xì)胞較長(zhǎng)時(shí)間的滯留,可以增加細(xì)胞與支架材料的粘附,及其在上面生長(zhǎng)增殖,并驗(yàn)證了多糖生物膜在骨組織工程領(lǐng)域的作用。(此文圖1-7見(jiàn)附頁(yè)3-4)
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級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
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