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關鍵詞:生物農藥 特點 實用技術 環境污染
生物農藥是一種利用活性生物體或是代謝產物,有針對性地在農業生產中應用,以此來實現病蟲害防治目的。生物農藥以其自身獨特的優勢,被廣泛應用在農業病蟲害防治中,相較于以往的高毒副農藥而言,病蟲害防治效果更為突出,還能夠有效降低對生態環境的污染。在當前農業生產階段中,病蟲害防治工作多數選擇噴灑農藥進行治理,而生物農藥作為一種行之有效消滅病蟲害的藥劑,想要充分發揮生物農藥作用,就需要充分考慮到生物農藥使用的影響因素,科學合理地使用生物農藥,明確生物農藥使用的重點和難點所在,有序開展病蟲害治理工作。
1 生物農藥特點
就生物農藥來看,主要可以將其分為3種:動物源農藥、植物源農藥和微生物源農藥,其中動物源農藥是指動物和代謝產物,最為典型的是赤眼蜂、食蟲瓢蟲、草蛉以及蟲類的代謝產物和毒素等;植物源農藥是指植物本身和代謝產物,包括苦參堿、煙堿、大蒜素和基因激活素等等;微生物源農藥,微生物活體和代謝產物,包括白僵菌、核型多角體病毒以及線蟲等[1]。
生物農藥較之傳統農藥而言,具有十分突出的特點,相較于人畜而言更加安全,多數的生物農藥毒副作用較小,所以很少會對使用者產生毒副作用,環境安全;傳統的殺蟲劑多數是神經毒素,而生物農藥作用機理則是多種多樣的,種類繁多,在自然界中,對病蟲害有控制作用的動植物以及微生物都可以作為生物農藥的研究對象;生物農藥容易分解,在消滅病蟲害問題的同時,可以降低對農產品的污染,提升農藥質量安全,避免人們食用帶有大量農藥殘留的食物,更加放心、安全;病毒類或者引誘劑農藥防治對象較為單一,病蟲害問題防治選擇性較強,只對防治的病蟲害問題起到作用,對于其他的花、鳥、魚并不會產生影響,很容易被分解和稀釋,回歸到大自然;生物農藥不容易產生抗藥性,在針對病蟲害防治工作中,治標又治本,一般情況下不會產生抗藥性,防治效果更為突出;生物農藥開發利用途徑較多,可以通過人工繁育或者引種的方式,將天敵昆蟲引入到病蟲害防治區域,也可以通過生物工程和基因轉化來開發更加高效的生物農藥;相較于傳統的高毒副農藥而言,生物農藥研發費用更低,對于環境的污染更小,一個化學農藥進入市場前需要耗資8 000萬美元,而生物農藥則是將近200萬美元,在科研成果登記費用方面同樣要低于化學農藥,低成本,高效益[2]。
2 生物農藥的使用技術
2.1 根據防治對象選擇生物農藥品種
就當前農業發展現狀來看,所使用的生物農藥種類較為繁多,其中主要包括殺菌劑、殺蟲劑和微生物代謝產物、抗生素殺蟲劑等等,這些生物農藥在實際應用中需要結合實際情況進行選擇。生物農藥并非是簡單地利用藥劑來殺蟲,更不是所有的病蟲害均可以有效防治,需要有針對性進行選擇,結合病蟲害實際情況,選擇合適的生物農藥,確保病蟲害防治效果。如果生物農藥選擇不合理,將直接影響到病蟲害防治效果,甚至可能造成錯過最佳的病蟲害防治時機。由此不難看出,應科學合理選購生物農藥,在實際種植過程中根據不同種類病蟲害選擇農藥,確保治理成效滿足實際要求[3]。
2.2 根據防治對象選擇用藥時間
在病蟲害防治中,生物農藥是否能夠發揮原本功效,一個關鍵性因素在于生物農藥用藥時間的選擇。用藥期間需要根據病蟲害發育期和生長進度來選擇生物農藥品種,病蟲害不同發病期對于生物藥劑的敏感程度存在明顯差異,諸如在病蟲防治工作中,由于幼蟲自身的抗藥能力較弱,最好是在害蟲幼蟲期間施藥,充分發揮生物農藥的作用,盡可能提升病蟲害防治成效,創造更大的經濟效益[4]。
2.3 根據防治對象適量用藥
在病蟲害防治中,生物農藥的用量選擇尤為關鍵,需要根據商品上的介紹來使用,控制好藥品的使用量,不能隨意地減少或者增加,任何一種情況都可能對病蟲害防治效果產生影響,需要予以高度重視。
2.4 根據防治對象選擇正確的施用方法
隨著生物農藥在病蟲害防治中的廣泛應用,生物農藥品種和生物農藥劑型種類也在逐漸增加,在實際應用中,應該充分了解和掌握生物農藥的特性,根據防治對象的特性、氣候條件和農作物長勢等等因素選擇合適的生物劑型,更為靈活地施用藥物,確保生物農藥施用效果[5]。
2.5 均勻施藥
生物農藥在實際應用中,由于自身屬于觸殺,傳導作用不突出,所以在施藥中需要充分結合防治對象特性均勻給藥,采用常量噴霧方式,盡可能讓農作物的葉片兩面均能接觸到農藥。在粉劑施用中應該盡可能地選擇在田間早晚時期,農作物上露水較大,可以幫助農作物吸收藥粉,提高生物農藥使用成效。更為重要的是,在大風天停止噴藥,主要是由于風力作用下很容易影響到農作物葉片上的藥物附著和吸收,防治藥物浪費,提升防治成效。
2.6 與化學農藥混合使用
生物農藥在施用中,應該選擇針對性更強的生物農藥,為了提升防治成效,可以將其同化學農藥混合使用,進一步擴大防治成效,提高病蟲害防治效果。將生物農藥和阿維菌素低毒副作用的化學農藥混合使用,防治效果更為突出,藥物見效更快,創造更大的經濟效益。
2.7 安全使用生物農藥
生物農藥在施用中,由于自身特性并不會對人畜身體產生毒副影響,但是如果生物農藥用量和用法不當,同樣會對人畜身體健康產生影響,嚴重情況下可能出現中毒現象。故此,在生物農藥使用中,應該提高藥物施用安全性重視程度,嚴格遵循生物農藥施用標準和要求,在保證農作物病蟲害防治成效的同時,盡可能降低生物農藥帶來的毒副作用。此外,更為重要的是,生物農藥的保管工作同樣尤為重要,生物農藥的藥效發揮最佳溫度在25 ℃~30 ℃之間,所以,做好農藥的保管工作,有助于生物農藥藥效發揮,提升防治效果。
3 結語
綜上所述,在農作物病蟲害防治中應用生物農藥,需要注意的是,根據防治對象選擇正確的生物農藥用量和用法,相較于傳統的化學農藥而言,能夠有效降低對環境的污染,獲得更為突出的防治成效,值得在病蟲害防治工作中推廣和應用。
參考文獻
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[3]郝東川,梁彪,譚德龍,等.生物農藥的使用技術及注意事項[J].農業與技術,2015,35(14):10.
關鍵詞 棚室蔬菜;根結線蟲病;無公害防治
中圖分類號 S436.3 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739(2015)15-0141-01
山東莘縣被授予“全國蔬菜生產第一縣”,是魯西北地區十分重要的瓜菜菌商品生產基地,與此同時瓜菜菌的豐產豐收也給農民帶來較高的經濟效益。近年來,根結線蟲病的發生已成為保護地蔬菜生產的重要障礙。據調查,在莘縣被害作物主要為瓜類、番茄、芹菜、韭菜等,瓜類和番茄被害最嚴重。雖然農民采取了多種辦法來解決這些問題,甚至采用高毒、高殘留農藥進行防治,但是效果不好,反而造成了部分地塊減產甚至絕收,而且還造成了環境污染,嚴重制約了設施蔬菜產業的可持續發展,同時給人們的生命安全和健康乃至生物多樣性帶來了威脅[1-2]。為此,筆者對保護地蔬菜根結線蟲病的發病特點及其防治技術進行了分析與探討。
1 發生特點
番茄、黃瓜、茄子、芹菜等30多種蔬菜容易受到蔬菜根結線蟲病的危害。蔬菜根結線蟲病主要危害部位是植株地下部的側根和須根,病變的植株地上部表現為營養不良,植株瘦弱矮小,葉片褪綠黃化,結果表現為籽小并且少,果實品質差,病害嚴重時可導致整個植株萎蔫直至死亡。
2 發生規律
根結線蟲大都生活在土壤表層中,進入冬季后,根結線蟲以卵或2齡幼蟲的形式隨病殘體遺留在土壤中越冬,依靠病土、病苗及灌溉水進行傳播。大多根結線蟲的壽命為1~3年,等到第2年春季溫度、水分等各個條件適宜時,埋藏在寄主根內的雌蟲產卵形成幼蟲,之后2齡幼蟲侵入嫩根,以嫩根組織為食,生長發育并分泌出吲哚乙酸等生長素刺激細胞膨脹形成根結,而幼蟲在根結內繼續發育、成熟,并產卵。根結線蟲最適生活溫度為25~30 ℃,在高溫高于40 ℃或低溫低于5 ℃的環境中很少活動。根結線蟲最適宜濕度在40%~70%。適宜根結線蟲活動的土地一般為地勢高燥、結構疏松、酸堿度為中性的砂壤土地。連作年限越長發病越重。
3 防治技術
3.1 農業防治
一是選擇抗病品種,實行輪作制度[3-4]。結合莘縣種植情況,通常選用高抗線蟲病的瓜菜品種。同一種線蟲一般會在同科、同屬或鄰科、鄰屬蔬菜中為害,因此可以通過采用遠緣科、屬間隔法等方法進行2~3年間隔輪作來減少土壤中根結線蟲的蟲口密度。對于輕病田可種植抗病、耐病的蔬菜品種(如大蔥、大蒜、韭菜、辣椒等),對于重病田,可與蔥蒜類輪作或禾本科作物輪作。二是減少土壤中初染蟲量。收獲后徹底清除病根、殘根和田間雜草,與此同時翻曬土壤。高溫悶棚,殺蟲效果可達95%以上,此法還可提高土壤肥力和透氣性。具體做法為冬春茬結束后,每50 m棚用生石灰150~200 kg、麥糠或麥秸、稻草500 kg,溝翻于土壤中,一般選擇6月15日至7月10日期間的某一個晴天,大水漫灌后鋪好地膜,然后閉棚。夏季高溫天氣,棚膜不拆,密閉棚室15~20 d,提高地溫到55 ℃以上,利用光照消毒土壤,殺死線蟲。在蔬菜收獲后,如果條件允許,可灌水淹地幾個月,此方法可使根結線蟲失去侵染力。三是施肥防治。增施有機肥、氮、磷、鉀基肥來增加根系發育強度和根表組織韌性,提高寄主抗性和耐性,從而抵制線蟲侵害。在棚室內施用石灰,也可起到明顯的控制和減輕病害的作用。四是移土和凍土。病害嚴重的多年老棚,可在蔬菜拉秧后將表土移出棚外后集中處理。也可在冬季嚴寒季節,將棚室土壤暴露30 d以上,凍死部分越冬蟲卵。五是培育壯苗,嫁接栽培。用沒有種過蔬菜的比較肥沃的大田土壤育苗,或購買帶營養缽的蔬菜苗,定植時必須用藥劑處理,然后利用抗病砧木培育嫁接苗。
3.2 化學防治
一是土壤消毒,用1.8%阿維菌素乳油1 mL/m2加水對苗床土表噴霧,可減少苗床期發病;種植田用1.8%阿維菌素乳油1 mL/m2,稀釋2 000倍后噴霧,再釘耙混土。試驗發現,連續使用阿維菌素后,防蟲效果逐年下降,因此該技術應與其他消毒技術交替使用。二是10%噻唑磷顆粒劑。經過多年的田間使用和監測對比發現10%噻唑磷顆粒劑是目前防治線蟲病的優良農藥。此農藥高效低毒,藥效持效期長,種植前用藥劑22.5~30.0 kg/hm2,拌細土600~750 kg/hm2,均勻撒在土表或畦面,再翻入15~20 cm耕層。也可均勻撒于種植溝或定植穴內,再淺覆土,施藥后當日即可播種或定植,防效達80%~90%。三是溝施灌根。用50%辛硫磷乳油1 000倍液,2.5%阿維菌素乳油2 000倍液,定植后每株灌根藥液300 mL,坐果初期每株灌500 mL。或發病初期可用能夠殺死蟲卵的甲殼素類物質加阿維菌素灌根,每隔45~60 d防治1次。
4 參考文獻
[1] 王樹勛.棚室蔬菜根結線蟲防治技術[J].現代農村科技,2012(16):155.
[2] 劉天英,劉美霞,趙志偉.蔬菜根結線蟲病的發生與防治[J].中國瓜菜,2011(4):55-56.
關鍵詞:新媒體時代;大學生;閱讀特點;高校圖書館;服務策略
一、新媒體時代大學生閱讀特點
1.以網絡閱讀為主。電子產品及網絡的出現,改變了人們的閱讀方式。人們不再以傳統紙質書籍的閱讀為主,而趨向于網絡閱讀。相對于紙質書籍的閱讀來說,網絡閱讀有著非常明顯的優勢:第一,網絡閱讀范圍非常廣泛,可以滿足不同讀者的需求;第二,網絡閱讀更加方便、快捷,隨時隨地都可以展開,而且想要找什么信息,只需要輸入關鍵詞就能夠找到;第三,多媒體平臺的出現,使得網絡閱讀圖片、影像更加清晰;第四,利用多媒體平臺,讀者可以就一個話題、一個觀點或者是一本書展開激烈討論,并不會受到時間、空間的限制。這些優勢的存在使得網絡閱讀成為很多人,尤其是大學生的首選。
2.快餐式閱讀深入人心。為了適應快節奏的生活,快餐式閱讀應運而生。快餐式閱讀如同快餐一樣,閱讀方式更加方便、快捷。快餐式閱讀有兩個非常明顯的特c:一是閱讀內容得到簡化,更容易理解;二是能夠通過文字、圖片,甚至聲音來展示內容,能夠使讀者從視覺、聽覺各個方面來了解內容,加深印象,便于記憶。
3.閱讀方式多元化發展。電子閱讀能夠使人們不受時間、空間限制,而且可以即時進行討論、互動,傳播信息也不再受時間與空間的限制。可以說,電子閱讀有著傳統閱讀無法替代的優勢,但是傳統閱讀的一些優勢也是電子閱讀無法替代的。電子閱讀雖然接收的信息更加多元化,但是這些信息沒有經過分類,有的時候還會夾雜著虛假信息,讀者在了解信息的同時會受到廣告的干擾,這些都是電子閱讀的不足。還有一點就是,電子閱讀不利于人們進行深層次的思考。現階段,很多人的閱讀是電子閱讀和傳統閱讀同步進行,閱讀方式更加多元化。
二、基于新媒體時代大學生閱讀特點的高校圖書館服務策略
1.構建數字圖書館。新媒體時代,高校圖書館也應該根據大學生閱讀的特點來改善自己的服務,其中之一就是構建一個更加現代化的數字圖書館。現階段,人們閱讀方式更加多元化,紙質書籍已經不能滿足人們閱讀的需求。所以,高校圖書館應該構建數字圖書館,同時,還要注意擴大數字圖書館的館藏,及時更新相關內容,吸引大學生的注意力。高校在構建數字圖書館的同時,還應該對相關信息進行加工。因為收集來的信息是雜亂無章的,這樣并不利于大學生的閱讀。為此,高校圖書館應該把相關的信息進行整理、分類,還要編制索引、摘要等,方便大學生快速找到自己感興趣的信息。高校應加強對數字圖書館的管理,提高圖書館管理技術,使其能夠滿足不同讀者的需求,方便讀者展開深度閱讀。
2.講究個性化服務。首先,圖書館應根據讀者的特點把相關信息進行分類。每個讀者感興趣的內容以及需求都是不同的,圖書館應該把數據資源進行分類,根據不同的分類標準進行分類,這樣每一個讀者都可以根據自己的興趣找到自己想要的信息。其次,圖書館根據讀者的特殊需求,提高服務質量。雖然高校圖書館面向的是大學生,但是大學生有時為了科研需求,需要尋找的信息內容更加高深,此時,普通的推薦服務無法滿足這些大學生的需求,因此,要提供更加專業化的服務。圖書館要把信息進行篩選、過濾,留下更加高級的信息,把這些高級信息進行分類,構建一個高級信息資源系統。同時,圖書館還可以構建網絡服務系統,及時了解讀者的需求,經常進行互動,從而完善服務。再次,圖書館應引導讀者選擇傳統閱讀。傳統閱讀的優勢是電子閱讀無法替代的,但是大學生更傾向于電子閱讀。為此,圖書館應該善于引導,開展相關讀書活動,推薦相關經典書籍,改善圖書館的環境,與高校教師加強合作,促進大學生接受傳統閱讀。最后,高校應選擇優秀的圖書館工作人員。對于已經入職的工作人員,高校還要定期展開培訓,根據每一個工作人員的特點,例如學歷、專業等進行定向培訓,使其能夠更好地為大學生服務。除了普通的工作人員之外,還應該選拔具有專業水平的高級工作人員,使其能夠滿足讀者更深層次的需求。
參考文獻:
關鍵詞:環境保護;環境污染;生物技術;應用
中圖分類號:X321 文獻標識碼:A
當前,我國的環境狀況令人堪憂,利用高新技術,加大對環境的保護與治理力度,是環保工作所要解決的重要課題。生物技術作為一種高新技術,生物技術以其實用性和環保性的特征,正在越來越多地被應用于環境保護工作之中,已經引起世界各國的普遍重視,并且發展比較迅速。為此,本文主要分析探討生物技術在環境保護的應用。
1生物技術的內容與特點
生物技術以現代生命科學為基礎,利用先進的科學技術為手段,通過微生物、動植物體等對物質原料進行加工,以提品來為社會服務的技術。生物技術具有以下特點:生產原料簡單,以現有的生物為對象,注重再生資源的利用;安全、可操作性比較高。常溫常壓下可以連續操作,既節約資源,又減少污染;生物技術具有其他常規技術和傳統方法所不具備的特殊功能,用于處理和解決一些比較復雜的問題。生物技術以其獨有的特點引起越來越多的關注,并被廣泛應用于各個領域。
2生物技術在環境保護中的應用現狀
生物技術應用于環境保護領域又被叫作環境生物技術,它是通過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能,建立降低或消除污染物產生的生產工藝,或者能夠高效凈化環境污染以及同時生產有用物質的人工技術系統。生物技術在環保領域中的應用主要包括直接消除環境污染和間接保護生態環境2種方式,具體采用哪種方式,具體要根據污染的方式和污染的程度來定。以下我們就生物技術在環境保護中的具體應用進行探討。
2.1 生物技術在廢水的凈化與處理中的應用
廢水生物處理技術是通過利用微生物的生命活動過程來對廢水中的污染物進行轉移和轉化,從而實現對廢水凈化和處理的一種重要方法。它具有吸附性好、沉降性好和降解能力強、生態環保等特點。目前在廢水的生物處理技術中,國內外普遍采用的工藝的主要有活性污泥法、生物膜法、生物強化技術法、自然生物處理法和厭氧生物處理法等。
2.2 生物技術在控制和廢氣凈化處理中的應用
利用生物技術控制和處理廢氣,將廢氣中的有機污染物或惡臭物質降解或轉化為無害或低害類物質,從而凈化空氣,是一項空氣污染控制的新技術。由于生物凈化技術在廢氣處理領域應用時間比較短,各項技術還不夠成熟完善,因此在大氣污染治理領域不能廣泛應用。目前相對成熟的方法主要有生物過濾、生物洗滌和生物吸附法等,所采用的生物反應器為生物凈氣塔、滲濾器和生物濾池等。
2.3 生物技術在固體廢棄物處理中的應用
固體廢棄物污染是農村和城市污染中主要的污染,通常來源于工農業生產、城市生活垃圾及污水處理的剩余污泥等。如何處理好這些固體垃圾是解決當前環境污染問題的一件十分重要的大事。當前對固體廢棄物的處理通常有物理、化學、生物等技術手段。固體廢棄物生物處理技術通過利用微生物對有機固體廢物的分解作用使其無害化可以使有機固體廢物轉化為可以再利用的資源,這是當前固化廢物資源化的最為有效的技術方法。固體廢棄物生物處理技術在目前應用比較廣泛的主要有:堆肥化、沼氣化、廢纖維素糖化、廢纖維飼料化、生物浸出等。
2.4生物技術在環境監測與評價中的應用
隨著生物技術的不斷發展,生物技術如今已經被廣泛應用于環境監測與環境評價中。當前國內外關于生物技術在環境監測方面的應用實例主要有:生物酶技術、金標免疫速測技術、PCR技術、生物發光檢測技術、生物芯片技術和生物傳感器等,其中生物芯片技術和生物傳感器應用最為廣泛。尤其是以生物傳感器為核心的環境生物監測技術,可在線在位迅速地提供環境質量參數,成為環境質量預報和報警中的重要組成部分。 生物監測和生物評價不僅是環境質量現狀監測和評價的一種手段,在環境質量的評價中,生物評價也是不可忽視的。在這方面,我國華東師大吳自榮等同志研究提出的關于上海蘇州河水質發光細菌測試和評價方法具有深遠的意義。
2.5 生物技術在環境污染修復中的應用
生物修復技術是一個比較新型的技術,近年來生物修復內涵逐漸擴大,包括真菌修復、植物修復及無機污染物的生物修復等技術。生物修復技術具有廣闊的應用前景,但也存在一定的局限性,目前生物技術修復主要運用于土壤污染的修復,其他污染的修復尚不能采用生物修復技術。因此,為了擴大生物修復技術的修復范圍,在環境污染的修復過程中我們常常將生物修復技術與其他化學或物理方法結合使用,以取得最佳效果。
在環境保護工作中,環境生物技術作為一種技術手段,具有高效性,它無論是對環境污染的治理、修復,還是環境檢測都發揮了巨大的作用,鑒于環境生物的技術的重大作用,我們應該大力發展環境生物技術,不斷提高環境生物技術水平。
3如何發展環境生物技術的若干對策
我們從當前生物技術在環境保護工作中的具體應用可以得知,生物技術在減輕或消除環境污染和生態破壞等方面具有比較深遠的前景。因此,我們應該不斷開發和應用環境生物技術,從而提高環境保護的水平。
3.1制定實施環境生物技術的發展規劃。
我們應該深刻了解我國的環境生物技術水平,從我國的實際情況出發,以國家環境保護“十一五“計劃為藍本,制定發展規劃,確定具體步驟,逐步縮小我國與世界其他國家環境生物技術發展水平的距離。
3.2加大投資,加強環境生物技術的研究
政府應該加大對環境生物技術的投入,重點支持那些意義大、效益好、見效快的環境生物技術的研究、開發和應用項目。我們應盡快把國家的、地方的、科學院的、大專院校的環境科研力量組織起來,分工協作,重點攻關,使環境生物技術,由傳統的生物技術逐漸向新興的現代生物技術轉變。
3.3加快環境生物技術人才的培養
人才的培養,對于環境保護工作至關重要。我們應該采取多種方式加快對環境生物技術人才的培養。如各個高校增設環境生物技術專業,加大環境生物技術教育;培養研究生,派技術專家出國進修,與國外合作研究等。
3.4加強環境生物技術信息交流
當今世界,信息對于技術的發展提高最為重要。我國應該借助網絡這種方便快捷的平臺,盡快建立健全我國環境生物技術信息的交流網絡,以收集交流國內外有關的圖書、報刊、專題報告、會議文集和一些內部資料,并出版專業和普及型的刊物、通訊,及時反映研究開發和應用環境生物技術的動態,普及有關知識。
4結語
生物技術以其獨特的優點在環境保護領域被廣泛應用,并取得了很好的經濟效益和社會效益。我國作為環境污染比較嚴重的國家,應該構建一個有利于生物技術在環保中應用的良好環境,大力推進生物技術在環境保護中的應用,解決我國目前日益嚴重的環境問題,并為環保市場提供高品質環境保護高技術。
參考文獻:
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應用型人才生物技術實驗教學近幾年來,隨著生物醫藥產業的迅速發展,生物技術領域的新方法、新技術不斷應用到生產企業中,這就要求醫學院校生物技術專業的學生必須不斷自我提高,具有較強的實驗能力和科研素質,適應行業的高速發展。因此,強調應用型人才對于醫學院校的生物技術專業顯得尤為重要。實驗教學是生物技術專業教學的重要組成部分,對于培養學生實驗能力、創新能力、獨立工作能力有不可替代的重要作用。近年來,對應用型生物技術人才的需求不斷增多。因此,建立應用型醫學生物技術實驗教學更加重要。
吉林醫藥學院依托基礎醫學、臨床醫學、檢驗醫學的特點與相關學科優勢,適應生物醫藥產業經濟迅速發展的需求,建立了具有醫學背景的應用型生物技術人才的培養模式。探索與實踐了應用型生物技術專業人才的實驗教學方法,重點培養學生對實驗的應用能力,取得了一些成果,更好地滿足了社會對應用型醫學生物技術人才的需求。
一、醫學生物技術專業的特點
醫學生物技術主要是由生物學、醫學等學科交叉而成的一種應用型很強的新興學科,是集醫學、生物學、藥學、實驗方法等為一體的綜合技術,這就要求學生不但具有生物學和醫學基礎知識,而且還要具有生物學和醫學的實驗技能。形成符合國家對應用型醫學生物技術人才的需求,培養具有現代生物技術和醫學背景的,滿足我國醫學生物產業發展需要的應用型生物技術高級專門人才。
二、生物技術專業實驗教學現狀
吉林醫藥學院原先是一所軍隊院校,2004年移交給地方辦學,是一所醫學類本科院校。生物技術專業是我校新辦專業,在實驗教學方面比較薄弱。在生物技術實驗室建設方面,主要存在基礎儀器設備數量不夠,而且有的儀器設備比較陳舊,缺少一些與生產實踐相結合的一些儀器設備;在教師隊伍建設方面,缺少具有醫學背景的應用型實驗教師;在實驗教學內容上,實驗內容脫離時代前沿,和生產實際結合不夠,教學模式比較單一,一般采用教師講解學生操作的教學模式;另外在實驗考核方面,還缺乏科學合理性。
三、實驗教學改革與實踐
基于以上問題和不足,我校生物技術專業以醫藥生物技術產業的發展趨勢和人才的需求為導向,制定了應用型生物技術人才的培養模式,轉變教育理念,對醫學生物技術專業實驗教學進行了改革與實踐。
1.通過更新整合資源,建立生物技術實驗教學中心
在我院實驗室原有的儀器的基礎上,進行了資源整合,又購進了PCR儀,凝膠成像系統,二氧化碳培養箱,熒光倒置顯微鏡,發酵罐,蛋白質純化系統,高效液相色譜,多功能酶標儀等先進的實驗設備。在臨床生物化學檢驗實驗室、細胞培養室的基礎上,建立了具有醫學背景的生物技術實驗教學中心。中心包括分子生物學實驗室、發酵實驗室、蛋白質純化分析室、藥物篩選實驗室,并且還做到對學生完全開放,學生可以申請畢業論文和大學生科研創新項目等。通過教學中心的建設,既促進了學科的發展,又順應了醫藥生物技術產業對人才培養的需要。
2.引進優秀實驗教師
醫學生物技術實驗課具有醫學和生物技術多學科交叉融合的特點,實踐性很強,實驗室技術人員不僅要具備扎實的醫學和生物學的基礎知識,還要有高水平的醫學和生物學相關的實驗技術。我們實驗室對人才的引進,要求具有醫學相關學科背景的碩士研究生,優先錄用具有醫學和生物技術交叉學科背景的人才。并且由科研骨干教師考核,考核期合格才能被錄用。并且新入職的實驗教師還要進行生產實訓,到醫藥生物技術公司進行系統培訓。
3.改革教學方法和實驗內容
改變傳統的實驗課的教學方法,將多媒體先進的教學手段運用到實驗課中。它可以將一些陌生、抽象的知識直觀化、形象化,激發學生主動學習的積極性。例如,對于一些抽象的實驗,如PCR實驗,可以用動畫講解整個實驗過程,將抽象的原理變得形象化,并可活躍課堂氣氛,加深學生對整個實驗過程的理解和記憶。在實驗內容上,減少一些陳舊性的實驗內容,多開設一些設計性、應用型實驗,與醫藥生物技術公司生產緊密結合,如基因工程疫苗的制備,蛋白質藥物的純化,基因工程菌的高密度發酵等綜合性實驗。
4.改革實驗考核制度
改變評分標準主要依據實驗報告的傳統實驗教學考核方式,我們制定了一套完整的實驗考核制度。在學期實驗結束后,除了考核學生對基本原理、基本操作的掌握程度外,還要考察學生綜合實驗能力和團結協作精神,對其進行量化打分。讓學生自主選擇課題,指導教師對學生的實踐動手能力、分析問題解決問題的能力、創新能力進行綜合評價。其中,實驗數據20%,實驗操作50%,解決問題的能力20%,創新能力10%。突出了應用型人才培養的實驗教學地位,轉變了學生重理論、輕實踐的觀念。
四、結束語
經過幾年的探索,我們在應用型生物技術專業人才培養模式下,在生物技術實驗教學中不斷地進行改革探索,初步建立了以培養學生的實驗動手能力、分析問題和解決問題的應用型人才培養方案。但是還存在一些問題,比如實驗室的開放管理,大學生實驗創新平臺建設方面還不夠完善,醫學生物技術實驗教學改革是一項長期而艱巨的工作,要想培養社會需要的應用型醫學生物技術人才,需要我們不斷地去探索與嘗試。
參考文獻:
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關鍵詞生物技術專業;實踐教學;改革
2002年經重慶市教委批準,重慶文理學院設立生物技術專業,幾年來,生物技術專業以培養德、智、體全面發展的高素質應用型人才為目標,以深化實踐教學改革、合理設置實驗課程體系、優化師資隊伍結構、改善實踐教學條件為措施進行專業建設,使生物技術實踐教學的軟硬件條件得到了較大改善。在實驗設置和內容方面也進行了一系列的改革,構建了“以專業實驗技術為龍頭、基礎實驗技術為基礎、模塊實驗技術為補充”新的實踐教學體系。
1生物技術專業實踐教學體系建設的原則
長期以來,國內各高校的生物技術專業因成立背景不同,辦學特色不同,在實踐教學各個環節設置方面各有偏重。近些年來情況有了一些變化,隨著生物技術產業對人才要求的不斷提高,各校交流的加強,對生物技術專業的內涵及外延有了較為一致的認識。從2005年開始,按照“國內領先和國際先進”生物技術專業的實驗課程建設要求,結合重慶文理學院具體情況,對生物技術專業實踐教學進行了改革,在課程優化目標方面,主要考慮以下3個方面:
(1)就業市場對人才的要求。生物技術是一種高新技術,可以應用于農業、工業、食品、醫藥、微生物等領域,市場需求范圍廣。這要求以通才教育為基礎,培養厚基礎、高素質、能力強的應用型人才,形成核心競爭力。唯有如此,才能使學生在就業市場上展現出較強的競爭優勢。因此,應該培養基礎扎實、知識面廣、技術過硬的應用型人才。
(2)結合學科理論和實踐的發展趨勢。生物技術是生命科學中發展最為活躍的領域,高新技術不斷被發現,為生物學以及其他學科的發展提供了重要的理論依據和研究手段。同時,生物技術也是一門實踐性很強的學科,要求學生具有較為扎實的生物科學基本理論、基本知識和較系統的生物技術理論與實驗技能,了解生物技術領域的前沿和發展動態,具有較強的創新意識與實踐能力。因此,應將最新生物技術科研成果和學術前沿發展趨勢引入到教學當中,使學生了解和掌握最新的生物技術,并提高其解決科學難題的能力。
(3)學生自主意識和主觀能動性。生物技術實驗教學是重要的實踐教學環節,它不僅僅是對理論的驗證,還是培養學生動手能力、應變能力、創新能力及科學思維的重要手段[1]。生物技術實驗教學的改革與探索,重在發揮學生在實驗教學中的主體地位,充分尊重學生的興趣和特長,重視學生的個性發展,促使學生養成自我約束、主動學習、不斷進步的優良學風[2]。實驗課堂應改變由教師“抱著學生走”的實驗方式,以學生為中心,在實驗中留給學生較多的獨立思考的空間,有利于學生拓寬思路,使學生產生壓力,并將壓力轉變為動力,最終提高學生的動手能力和分析能力。
綜合以上各個方面,高等教育應當以學生的個人發展為出發點,形成專業的培養目標,并圍繞這一目標進行課程建設和改革。為了實現這一目標,要求學生通過對基礎知識體系的學習,形成自我學習的能力。
2生物技術專業實驗建設的框架
生物技術是生命科學的前沿和尖端學科,發展日新月異,新技術、新設備、新成果層出不窮,只有不斷更新知識,才能緊跟前沿[3]。生物技術專業無論是設備投入還是實驗耗材相對較高,要求高校必須加大投入,才能確保實驗教學的質量,而加強實驗教學的關鍵是要有一個功能齊全、設備先進的實驗室[4]。
首先,圍繞專業培養目標,以實踐性教學環節為中心,對專業人才知識和技能結構進行整體分析和設計,使課程實驗、課程設計、生產實習、畢業設計等主要實踐教學環節形成4大模塊,使這些模塊既分工明確、各有側重,又相互聯系,有機地組成一個不可分割、相互滲透的整體。與理論教學相互配合,以基本技能為基礎,專業技能為重點,突出知識的聯系性和綜合性特點,注重技術應用和創新能力的培養,構建相對完善的具有專業特色的實踐教學體系。
其次,結合學科優勢,打造創新性綜合實驗體系。綜合實驗體系除貫穿基本技能訓練體系以外,根據重慶文理學院的專業特色,開設一些具顯示度的、切合實驗室規模的、包含完整生物制藥環節的綜合性大實驗。充分培養學生的綜合實驗技能,并與課程理論體系配套,為學生提供初步技能實訓的機會。實驗規模的生產裝置與布局反映了現代生物技術的特點,并充分利用重慶文理學院現有的生物教學中心技術優勢,在實驗內涵上體現多學科的交叉與應用,反映科研、生產、工藝一體化研究的思想。
最后,依托重慶文理學院建設重點學科的背景,創建柔性技能型實踐平臺。生物技術專業實驗室的建設體現了教學與科研的充分結合。利用學科資源,校級重點實驗室、重慶市生物工程中心都直接參與本科實踐教學。開設植物組織培養、水產動物良種選育、基因工程、酶工程4個方面的設計型、研究型開放實驗,供學生選做。學生依據自身的個性特點可選擇感興趣的實驗,實驗的內容也根據學科的發展不斷調整、提煉最新的研究成果,體現出整個實驗系統適應學科發展及個性培養的柔性。通過研究設計型實驗環節,讓學生體會生物材料的多樣性,感受現代生物技術在科學研究和生產實踐中的應用,對專業有一個更全面和深刻的認識。
3構建多層次的實踐教學體系
實驗教學體系是生物技術實踐教學體系的重要部分。實驗教學體系建設包括實驗教學內容、實驗教學方法和手段、實驗教學隊伍和實驗室裝備等的建設。其中教學內容是實驗教學的基本依據,是學生獲得實驗技能的根本[5]。實踐教學內容與體系是圍繞著生物技術專業的培養目標制定和建立的,注重學生動手能力、創新能力、實踐能力的培養。設立基礎實驗技術系列、專業實驗技術系列和模塊實驗技術系列3大類別實驗課程,明確本專業基本技能點、專業技能點和行業綜合技能點要求。以實驗技能性質分類為主線,整合實驗課程,使學生明確每項技能的訓練目標。
基礎實驗技術系列涵蓋生物學和實驗技術的核心,是學生必須掌握的基本訓練環節,這一層次也稱為基礎核心實驗。專業技術實驗系列涵蓋生物技術大實驗以及發酵工程、植物組織培養、生物技術制藥等方面的設計研究型實驗,實驗內容提前公布,學生可以結合自己的興趣進行選擇,專業技術實驗系列中學生可部分或全部完成從實驗方案設計、實驗準備直至實驗結果獲取的全過程,培養學生的綜合實驗能力。在學生進行上述2個層次專業實驗技能訓練的同時,對一部分較為優秀的同學安排創新實驗環節的訓練,創新實驗反映學科發展方向及研究熱點并帶有探索性,參加創新實驗的學生可以提前進入實驗室,并可以免修部分相關的綜合實驗。
實踐教學體系的實施從2005年開始,學院對教學計劃及實驗室管理模式也進行相應的調整。在教學計劃方面,集中時間安排綜合性實驗,并建立了互動的實驗教學信息化平臺,開發出集管理、預習、信息反饋為一體的實驗管理信息系統,掛在校園網上供學生實驗選題、預習、實驗室準備、管理之用等。
4實驗教學改革的實施效果
實踐教學的改革是個永恒的主題,生物技術專業在近幾年的改革實踐中雖然已取得明顯的成效。
首先,實驗課教學更趨合理。實驗教學改革實施過程中,實驗教學內容的改革主要遵循創新性、系統性、連貫性、綜合性的原則,從直觀性、驗證性和鞏固性實驗向創新能力培養的實驗過渡的原則。在實驗內容的選擇上,適當減少驗證性實驗內容,增加定量分析試驗和大實驗,引入學生自主性實驗。在實驗內容的順序安排上由淺到深,相互滲透,循序漸進。實驗內容調整后的特點實驗內容更加符合生物技術專業需求,內容的分布更趨合理,實驗內容的改革有利于學生實驗能力、實驗效果的提高和創新精神的培養,使學生可以掌握更多的實驗技術和方法。
其次,培養了學生的科學素養和創新意識。專業技術實驗和創新實驗環節得到了大大加強,綜合性實驗由原來的2個增加至10個。開設創新性開放實驗機制,有興趣的學生隨時都可以申請開放實驗項目,進入實驗室進行實驗研究。使學生從被動學習逐步轉向主動學習,從被動接受教學到主動去探索尋求科學實踐知識。許多學生不滿足于實驗、實習課程的學習,自發組織各種科技興趣小組,在老師的指導下,從大二開始就介入教師的科研項目,結合教師的科研項目開展課外科技立項活動。通過這種訓練方式,學生的動手能力、綜合問題的分析能力得到了有效的提高。
再次,將科技前沿融入到實驗教學環節。通過大綱的制定、教材的編寫以及課程的合理安排,明確了教學思路,學生易于接受、反映良好。通過理論教學和實踐教學的有機結合,豐富了課堂教學內容,加深了學生對生物技術理論課程知識的系統理解,提高了學習積極性,激發了求知欲和探索精神,培養了創新思維方法和能力,為他們將來從事科研工作、開發利用資源生產生化產品提供了思路、奠定了理論基礎。同時,還將科學發展的前沿和熱點滲透到本科實驗教學中,部分實驗內容直接來源于最新的科研成果,提高自身素質和教學水平。
最后,增強了學生專業學習積極性和主動性。本科學生到科研實驗室后,從課題的選擇到實驗的設計等過程都以學生為主,教師僅做必要的指導,在進行課題研究的時候,專業理論在課題研究中得到應用,讓學生專業學習不再枯燥與抽象,特別是課題研究一步步取得進展,解決了一個個難題,讓學生獲得成功感,學生學習的效能感得到了加強,這些都促使學生學生學習方式從“要我學”到“我要學”,從被動接受到主動探索新知的轉變[6]。
5參考文獻
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關鍵詞:農業種植;生物技術;合理運用
中圖分類號:S188 文獻標識碼:A DOI:10.11974/nyyjs.20161132009
前言
在當前的農業發展模式下,技術的影響作用日益顯著,將生物技術合理運用于農業種植領域,可以利用新技術的優勢,加速農業現代化;也可以使生物技術成果服務于社會生產,彰顯技術的力量。所以,現實中相關部門就必須要做好生物技術的推廣工作,使其能夠為農業種植做出更大貢獻。
1 農業種植中生物技術的合理運用
1.1 重要意義
農業種植中合理運用生物技術的意義體現為以下3點:此舉可以強化作物抵御病蟲害的能力。病蟲害是影響作物產量的關鍵因素,生物技術在農業種植中的合理運用,可以起到強化作物抵御病蟲害能力的作用,能夠有效減輕病蟲害的影響,對于保證作物產量具有重要的現實意義;此舉有助于防止糧食危機的出現。生物技術的合理運用能夠彌補種植模式的不足,起到增產作用。所以,生物技術在糧食增產方面的優勢是經過實踐驗證的,可有效防止糧食危機的發生,這一點對于我國這樣的人口大國具有重要意義;此舉可以優化作物質量。食品安全問題的頻頻發生,使得人們對于農產品的質量愈加關注。生物技術應用于農業種植領域,有助于農產品質量的優化。目前,市面上出現的轉基因大豆以及嫁接水果都極受歡迎,這一點就足以說明生物技術的應用價值。
1.2 應用思路
1.2.1 轉基因技術
此項技術的實質是通過人為干預,來進行DNA的體外剪切及重新拼接,進而實現基因重組。據此來講,轉基因最大的優勢就在于其能夠結合實際需要進行基因提取,可切實保證新基因與需要相一致。所以,此項技術在農業種植領域有著極大的應用潛力。在具體應用的過程中,需要格外注意生物檢測環節,并規范執行檢測流程。一般來講,檢測的基本步驟為:對生物體中的細胞實施單獨培養;借助技術手段將它們轉變為完整個體;對完成轉化的個體實施檢測。現階段,轉基因技術已經在農業種植領域得到了一定的應用,相關實踐也證明了其確有增產及優化作物質量的作用。此種技術在農業種植領域中的應用,實際就是借助人為干預實現優良基因向作物的轉移,通過此種方式達到增產目的和改善作物質量的目的。
1.2.2 組織培養技術
簡單來講,組織培養就是一種基于全能性細胞、借助人工誘導來實現組織無菌發育的技術,經過培養,作物組織能夠成長為完整植株。所以,此項技術在農業種植領域的應用,可以起到加快作物繁殖、培育良種等積極作用。另外,此項技術在減輕病毒威脅方面也有一定的效果,既能夠增強作物的經濟優勢,又可以同時兼顧環保。在應用此項技術的實踐中,應注意如下幾點:應保證相關的環境條件合乎要求,做到溫度適宜、濕度恰當;保證化學條件滿足要求,其中主要包括pH值以及滲透壓等;由于實施培養時作物內的多酚氧化酶會被激活,引起作物褐變,進而影響到接種外植體培養,具體操作過程中應注意采取一定的措施來控制褐變;為了獲得無菌材料,建議采用分化培養基(誘導亦可)實施初代培養。
1.2.3 生物農藥技術
在傳統種植模式下,為了減輕病蟲害對作物生長的影響,人們經常借助化學方法來配制農藥。這種方法雖然防治病蟲害效果較好,但卻容易給作物安全埋下隱患,降低作物質量。而生物農藥技術則是指借助生物技術來進行農藥配制,由于此種農藥成分以生物在新陳代謝過程中的產物為主,其一般不會對作物造成污染,可消除噴灑農藥的負面影響。與以往使用的農藥相比,生物農藥在防治病蟲害方面的作用并不遜色,同時其還具有環保優勢,對于發展綠色農業很有益處。但是,此種農藥由于成分來源特殊、價格昂貴,推廣應用存在一定的阻礙。考慮到微生物具有容易控制且能夠規模化生產的特點,現實中可以通過把源于生物組織的藥物成分基因移植到微生物中的做法,來解決生物農藥應用成本過高的問題。
2 結語
總體來看,生物技術在農業種植領域的合理運用,不僅有助于強化作物抵御病蟲害的能力,還可以起到增產及優化作物質量的作用,對于農業發展有著巨大影響。所以,現實中應正視生物技術對農業生產效率的貢獻,加大生物技術的推廣應用力度。
參考文獻
Abstract: In the teaching of undergraduate institutions, as the characteristics of "Food Biotechnology" course and student knowledge restrictions, there are higher requirements on teaching methods and content. Combined with the practical teaching, this paper explored the importance of historical science, multimedia teaching methods and scientific research for the course in order to break the traditional mode of teaching, exploring a teaching method that is conducive to teaching and helpful to improve the efficiency of student learning.
關鍵詞:《食品生物技術》課程;科學史料;多媒體教學;科學研究
Key words: "Food Biotechnology" course; science materials; multimedia teaching; scientific research
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)03-0218-01
0引言
《食品生物技術》是高等學校食品方向學生的一門專業基礎課,是針對學生畢業后在食品企業可能從事的主要工作崗位的技術要求,而且鑒于生物技術在食品工業的應用現狀和未來幾年的應用發展趨勢而開設的學科。
《食品生物技術》課程的教授以“生物技術相關理論”為主線、以培養能力為中心、以解析為基礎,要求學生掌握基本的生物技術知識及其在食品工業中應用的基本原理和方法,同時輔助開設一些簡單實驗。
但是教學對象在接受這門知識的過程中,往往會受到以前的教學方法、學習習慣、思維方式和知識面的限制。老師在講解新知識的過程中也感覺壓力過大,很多東西是在以前微生物學、生物化學等學科知識上的升華,學生理解起來有一定困難,而且也給教學效果帶來一定程度的影響。本文就《食品生物技術》教學中的實用方法進行探討。
1重視科學史料在教學中的作用
科學史料在食品生物技術教學中具有重要的作用,可以讓學生感受科學知識發現過程的艱辛和漫長,可以讓學生體驗科學方法與科學態度,可以培養學生實驗設計與科學探究能力,同時也可以訓練學生科學推理能力和對對概念的歸納理解能力[1]。
例如在講解生物技術的理論基礎時,對于DNA雙螺旋結構的提出和中心法則的確立,向學生講述Franklin和Wilkins所作的基礎工作,然后強調Watson和Crick尤其是Crick的前瞻性理論假設,通過這段歷史向學生傳遞科學試驗與資料查閱總結的雙重重要性。
2重視多媒體等教學手段的應用
多媒體教學可以直觀、形象、生動地展示教學內容,提高學生學習效率。傳統的食品生物技術教學模式是以板書、掛圖為主要教學媒體,按照發酵工程、細胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質工程等知識點逐條講授,由于教學形式單調,教學內容理論性較強,學生面對靜態呆板的課本和板書,面對繁多的概念、原理和方法,難免覺得枯燥乏味,授課效率較低,限制了教師教學水平和學生思維能力的發揮。
尤其基因工程,學生基礎薄弱,記憶困難,而CAI可使這一局面大大得到改善,因為CAI利用大量動畫、視頻及其他多媒體技術進行詳細講解,可以打破條件的限制,靜止的文本可以按指定的軌跡運動,靜態的圖可以像動畫一樣移動,可以像流水般呈現一幅幅變幻的圖像,色彩可以變化,速度可以控制,動態的事物比靜態的事物更能引起學生的注意,更能調動學生的興趣,從而激發學生的學習興趣,提高學習效率[2]。
多媒體教學可以突出重點、突破難點,提高教學效率。依據食品生物技術學科特點,按照教學大綱的要求,結合教師的授課思路,制作了具有本地特色的食品生物技術CAI課件,力求做到簡捷、生動、重點突出,并加入圖像、聲音、動畫和錄像,適當采用超級鏈接,使授課內容更符合學生的思維;同時可用多種方式展現知識層次,如用不同顏色、不同字體,突出重點內容,并區分需要理解的內容和只需了解的內容。
CAI教學可使許多復雜問題簡單化、抽象問題具體化[3]。比如基因工程是教學中的難點內容,用傳統教學法講授基因工師在黑板上邊寫邊講或使用靜止的圖片講解,學象,很難理解,而使用多媒體教學,將基因工程的演示出來,并輔以錄像,學生一看就懂,而且容易記教學有助于突破教學難點,講清重點,加深理解,增強記憶,提高教學效率。
3以科研促進教學,彰顯課程特色
食品生物技術不僅涉及到基因和分子等方面的內容,也涉及到轉基因食品與食品加工等應用方面的內容,因此將老師本人以及本校的科研融入到教學中,是提高學生素質教育的重要途徑之一[4]。如將本人所從事研究的食品安全檢測技術納入到生物技術在轉基因食品安全與檢測的應用中,讓學生進一步的了解基因擴增與檢測的原理。
并且在教學過程中將科研課題研究與學生的教學實踐相結合,開展大學生創新實踐活動。這種以科研促教學,不僅能使學生接觸到本學科的前沿,而且能提高大家的學習興趣,并引領學生參與教師的科研項目之中,使學生參加課外科研活動形成風氣,為進一步提高學生畢業論文質量也起到積極的推動作用。
實踐證明,科學史料的講解能激發學生的學習興趣,培養學生正確的科學方法與科學態度;多媒體教學具有形象性、多樣性、新穎性、趣味性、直觀性、豐富性等特點,它能使學生真正成為學習的主體,變被動學習為主動學習;科學研究能使學生接觸到本學科的前沿,提高學習興趣,彰顯生物技術的特點。
參考文獻:
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[2]陳珊.《食品生物技術》課程多媒體教學再思考[J].中國校外教育.2007,2:130.
【關鍵詞】環境生物技術;治理應用;固體廢棄物處理
一、引言
環境生物技術是21世紀國際生物技術的一大熱點,兼有基礎科學和應用科學的特點,在環境污染治理中,主要利用微生物、少部分利用植物作為污染控制的生物,是環境保護中應用最廣的、最為重要的單項技術,其處理污染物通常能一步到位,最終產物大都是無毒無害、穩定的物質。在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質的降解、清潔可再生能源的開發、廢物資源化、環境監測、環境污染的修復和重污染工業企業的清潔生產等各個方面,環境生物技術都發揮著極為重要的作用。
隨著細胞融合、基因工程、分子生物等技術的發展,環境生物技術得到了進一步的開發,研究領域不斷擴大,已成為一種經濟效益和環境效益俱佳的解決環境污染問題的有效手段之一。同時,隨著人們環境意識和生態概念的不斷加強,市場對生物技術、生物產品的需要明顯增多,政府也更加重視生物技術的發展,環境生物技術本身也將更加成熟。
二、環境生物技術
在廢氣及大氣污染治理中的應用采用生物技術控制和處理廢氣,將廢氣中的有機污染物或惡臭物質降解或轉化為無害或低害類物質,從而凈化空氣,是一項空氣污染控制的新技術。目前采用的方法主要有生物過濾、生物洗滌和生物吸附法等,所采用的生物反應器為生物凈氣塔、滲濾器和生物濾池等。
生物洗滌法分為廢氣吸收和懸浮液再生兩個階段,通常由一個裝有填料的洗滌器(吸收設備)和一個裝有活性污泥或生物膜的生物反應器(再生反應器)構成廢氣從吸收設備底部進入,向上流動,與頂部噴淋向下的生物懸浮液在填料床中相互接觸,經傳質過程進入液相,再進入微生物細胞內或經微生物分泌的胞外酶作用分解,凈化后的氣體從吸收設備頂部排出。吸收了廢氣的生物懸浮液從再生反應池的底部進入,通入空氣充氧,廢氣被微生物氧化利用的過程也就是懸浮液的再生過程,再生后的懸浮液再進入吸收設備進行頂部噴淋,吸收與再生兩個過程反復進行。該方法的特點是反應條件易控制、壓降低、填料不易堵塞,但設備較多,需外加營養,成本較高,對溶解度小的化合物難以處理。
三、環境生物技術在水污染治理中的應用
環境生物技術中利用微生物的降解作用來處理水中污染物的方法,通常被稱為生化處理方法或生物降解法,以植物吸收為主來凈化土壤與水體的方法有土地生物修復、生物塘和人工濕地技術等。
(一)生化處理技術
由于生化反應的過程、條件和參與反應的微生物種類的不同,生化處理技術可簡單地分為好氧與厭氧降解兩類,兩類生化反應的基本過程如下:好氧降解:有機物+氧氣+好氧微生物/酶水+二氧化碳+無機養分+能量。厭氧降解:有機物+厭氧與兼氧微生物/酶降解的有機產物+無機養分+能量。自20世紀70年代起,就有一大批類似好氧降解的厭氧反應器被研制和開發出來,如厭氧濾池(AF)、上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧流化床(AFB)、厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)、厭氧內循環反應器(IC)、厭氧折流板式反應器(ABR)和厭氧序列式反應器(ASBR)等。厭氧技術的應用范圍已擴展到高、中、低濃度的多類有機廢水和生活污水的處理,其特點是廢水處理和能源回收相結合,但出水水質難以達到直接排放的要求。
(二)生物自然凈化技術
生物自然凈化技術體系主要包括水體生物處理系統的生物塘(厭氧塘和氧化塘)和土地處理系統的人工濕地。生物自然凈化技術投資少,運行費用低,但占地面
積大,出水水質不易控制。生物塘以太陽能為初始能源,通過在塘中種植水生植物,利用植物吸收等方式帶走污染物以凈化水體。氧化塘中除選育合適的水生植物外,還增加了曝氣,以促進水體中生物的好氧降解。傳統的生物塘占地面積大,污水停留時間長,處理效率較差。目前通過培育高效水生凈化植物(水葫蘆、蘆葦、水萵苣等),建立組合曝氣、水生植物、水產養殖為一體的復合生態系統,增強了生物塘的處理功能,促進了水體生物處理技術的發展。
四、環境生物技術在固體廢棄物處理中的應用
利用生物技術處理固體廢棄物中的城市生活垃圾和農業廢棄物,主要方法是衛生填埋、堆肥和發酵沼氣。衛生填埋是將城市生活垃圾存積在大坑或低洼地的衛生填埋場,填埋場下層應有不透水的自然隔水基質或人工隔水層,在填埋場設置排氣口和監測系統,每天填入的垃圾壓實后鋪蓋一層土壤,并通過科學管理來恢復地貌和維護生態平衡。其原理是利用微生物將垃圾中的有機物分解。垃圾通過衛生填埋還可產生沼氣。