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關鍵詞:轉基因;檢測技術;標準物質
中圖分類號:S188 文獻標識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2014.03.003
轉基因技術在提高作物抗性、增加糧食產量、改善農產品品質以及減少農藥使用與污染等方面正深刻改變著現代農業。據統計,2012年全球轉基因作物種植面積已達1.7億hm2,超過全球耕地面積的10%,共計60個國家和地區累計審批1 045項轉基因作物用于食品、飼料和環境釋放,涉及25個物種、196個轉化事件[1]。伴隨轉基因作物種植面積的激增,關于轉基因生物及其產品成分對人類健康和生態環境影響的關注度也與日俱增。
目前國際上在轉基因檢測與標識管理方面已形成部分共識性文件、評價原則及檢測標準,但因不同國家和地區的國情與政策導向不同,轉基因產品在標簽的閾值范圍、標識方式等管理制度上還存在較大差異[2-4]。不同的標識制度直接關系到轉基因產品的進出口檢驗、國際貿易互認等諸多問題,加之公眾對轉基因食品越來越關注,轉基因檢測技術近年來得到了快速發展和廣泛應用。筆者就轉基因檢測技術及相關標準物質研究現狀進行概述。
1 轉基因檢測技術概況
轉基因檢測的對象主要是外源插入基因的核酸序列或其蛋白表達產物。針對蛋白的檢測,因其抗體制備成本較高,并且由于外源基因的低水平和時空特異性表達、蛋白的不穩定性,以及多種干擾免疫應答物質的存在,使蛋白檢測的應用范圍受到一定程度的限制。針對核酸的檢測方法靈敏度高、適用范圍廣,是當前轉基因檢測的主流方法。按目的轉基因檢測可分成3個層次:一是通過檢測通用的遺傳元件來初步篩查樣品中是否含有轉基因成分;二是針對轉化事件的指定特征進行品系特異性鑒定;三是定量分析轉基因成分所占比重。
1.1 針對核酸的檢測技術
聚合酶鏈式擴增技術(Polymerase chain reaction, PCR)是目前應用最廣泛的轉基因檢測方法,具有高度特異性和靈敏度,可用于定性或定量分析[5]。PCR法按檢測對象可分為元件特異性(如p35S、tNOS)[6]、基因特異性(如cry1Ab,cp4-epsps)[7]、構建特異性[8]和品系特異性4種[9-11]。在標準PCR方法基礎上還存在多種改良方法,多重PCR、巢式PCR、半巢式PCR在降低成本、提高通量和靈敏度方面具備優勢[12]。反向PCR(Inverse PCR)[13],熱不對稱PCR(Thermal asymmetric interlaced PCR, TAIL-PCR)[14]和連接介導PCR(Ligation mediated PCR, LM-PCR)[15-16]在側翼序列擴增和鑒定方面應用廣泛。
定量PCR(Quantitative PCR, qPCR)是目前最有效的轉基因定量檢測方法,包括競爭定量PCR[17]和實時熒光定量PCR法[18-19],其中后者利用熒光標記可實時監控擴增過程,根據待測物初始濃度與Ct(Threshold Cycle)值成正比原理,可精確定量靶標DNA。實時熒光定量PCR具有自動化和高精度等優點,但實驗成本較高,對操作人員有技術要求,一般需要種間特異、低拷貝的內標準基因或標準物質作為參照。
環介導恒溫擴增技術(Loop mediated isothermal amplification, LAMP)是由Notomi等人于2000年建立的一種全新的鏈置換擴增法(Strand displacement amplification, SDA)[20]。該方法針對靶基因的6個區域設計4條特異引物,利用鏈置換DNA聚合酶在恒溫條件下完成復雜的擴增過程,產生階梯狀電泳條帶,反應結果還可以通過擴增副產物焦磷酸鎂沉淀或特定熒光染料來判斷。LAMP法對儀器依賴度低,具有高效、靈敏、直觀的特點,但易出現假陽性,在轉基因檢測中有一定應用[21-24]。
基于核酸的檢測方法還包括核酸印記法(Southern blot)、基因芯片法(Microarray)和生物傳感器法(Biosensor)。核酸印記雜交能夠精確區分高度同源序列,但對樣品純度要求較高,操作流程繁雜。基因芯片法能夠一次性對多種DNA序列進行定性、定量分析,具有高通量和自動化的特點[25]。生物傳感器法依賴靈敏的電化學技術,通過固定在傳感器表面的特異探針與靶標DNA結合后產生的電信號來檢測,是一種高靈敏度的檢測方法[26]。
此外,越來越多的新技術正不斷的應用于轉基因檢測領域,包括NASBA擴增技術(Nucleic acid sequence based amplification)[27]、超分支滾環擴增技術(Hyper-branched rolling cycle amplification, HRCA)[28]、焦磷酸測序技術(Pyro-sequencing)[29]、高通量測序技術(High-throughput sequencing)[30]、毛細管電泳技術(Capillary electrophoresis, CE)[31]、高效液相色譜(High performance liquid chromatography, HPLC)[32]、近紅外光譜技術(Near infrared spectroscopy, NIS)[33]和生物條形碼技術[34]等。
1.2 針對蛋白質的檢測技術
基于蛋白的檢測方法主要是以抗原抗體互作的免疫學理論為基礎,通過檢測外源基因表達的蛋白產物進行測定,主要包括蛋白質印跡法(Western blot)、酶聯免疫吸附法(Enzyme linked immuno-sorbent assay, ELISA)和側向流動免疫測定法(Lateral flow devices, LFD)[35]。
蛋白質印跡法是檢測復雜混合物異蛋白的有力工具,它將電泳的高分離能力、抗體特異性和酶的高效催化結合起來,靈敏度可達1~5 ng[36]。ELISA法通過可溶性的抗原或抗體在固相載體上發生免疫反應后,借助比色或熒光反應鑒定目標蛋白,檢測靈敏度通常可達0.1%[37-38]。LFD法是廣泛使用的試紙條檢測法,該方法將特異抗體交聯到顯色劑和硝化纖維素試紙上,通過觀察控制線和檢測線的顏色變化來判斷檢測結果[39]。該方法樣品前處理簡便快捷,無需特殊儀器,但靈敏度較低,主要應用于田間快檢和現場初篩抽查。
1.3 轉基因檢測數據庫
轉基因檢測相關數據庫主要有GMDD(GMO Detection method database)[40]、GMO Compass、CERA、BCH以及ABF等。其中GMDD數據庫整合了外源插入基因及其旁側序列、檢測方法、引物序列、協同驗證信息、內參基因及有證參照物質等信息,共涉及155種商業化轉基因作物品系,是比較全面的轉基因檢測方法數據庫。其他數據庫主要收錄了轉基因相關的技術信息、品系特征、風險評估、產品標識管理和商業化現狀等信息。
2 轉基因檢測標準物質現狀
2.1 標準物質的定義
國際標準化組織(ISO)對標準物質(Reference material, RM)的定義是:具有一種或多種足夠均勻和很好確定了的特性值,用以校準儀器設備,評價測量方法或給材料賦值的材料或物質[41]。標準物質作為實物形式的計量標準,可以是純的或混合的氣體、液體或固體,穩定性、均勻性、準確性和量值溯源性是其基本屬性。標準物質按級別一般可分為基準標準物質(Primary reference material, PRM)、有證標準物質(Certified reference material, CRM)和工作級標準物質(Secondary reference material, CRM)。我國將標準物質分為一級標準物質(國家級)和二級標準物質(部門級)[42]。
2.2 我國標準物質的管理
我國最早的標準物質可追溯到1952年的第一批冶金國家標準樣品,之后1988年國家標準總局批準成立了全國實物標準委員會,負責標準樣品的規范化管理;1996年,國家質量監督檢驗檢疫局批準成立了國際標準樣品委員會(ISO/REMCO)中國委員會,負責與國際接軌并根據工作需要成立了冶金、有色金屬、環保、農藥、氣體化學品、無損探傷、酒類等7個分會及多個專業技術工作組[43]。目前,我國的標準物質管理由國家質檢總局計量司負責,國家質檢總局委托中國計量測試學會組織各行業專家成立全國標準物質管理委員會,制定工作導則與技術規范,并負責標準物質的行政審批和評審考核等工作。
2.3 轉基因檢測標準物質分類
轉基因檢測標準物質(Reference material for GMO detection)屬于生物標準物質,是具有一種或多種足夠均勻并很好確定了相關的特性值,在轉基因檢測中用以校準測量裝置、評價測量方法或給材料賦值的一種材料或物質[44]。目前轉基因檢測標準物質主要有基體標準物質和DNA標準物質兩類,其中后者又可分為質粒DNA、基因組DNA和擴增子DNA3種。由于不同的穩定性、準確度和制備工藝,不同的轉基因標準物質在實際應用中各有利弊,其中基體標準物質和質粒DNA標準物質應用范圍最廣。
基質標準物質是由植物種子或器官研磨加工后混合而成,主要通過重量法進行制備。制備過程一般利用精磨手段來減小顆粒體積差異從而提高均勻性,但此過程又不可避免的會造成DNA降解,目前歐盟開發的冷凍研磨和干樣混合技術能有效地解決此問題。此外,植物特異性、組織倍性和親本特性也是影響基質標準物質均勻性和準確性的重要因素[45-46]。例如,種子的胚、胚乳和果皮的倍性不同,即各組織的DNA含量不同,若制備過程中使用的組織所占比例不同,必然會影響最終結果。質粒標準物質是包含待測目的基因和內標基因的重組質粒分子,可作為標準陽性物質替代物,也可根據分子量換算計算拷貝數,在定量PCR檢測中應用廣泛[47]。質粒標準物質的量值用DNA質量和轉化因子(Conversion factor, CF)表示,并需要通過多家實驗室的聯合實驗來定值。
比較而言,基質標準物質制備成本高,工藝復雜,而質粒標準物質具有廉價、易富集、使用方便和均勻性好等特點,尤其是在陽性物質難以獲得的情況下,質粒標準物質具有絕對優勢[48]。
2.4 轉基因檢測標準物質研發現狀
目前生產轉基因檢測標準物質的機構主要有歐盟聯合研究中心下屬的標準物質與測量研究所(Institute for Reference Materials and Measurements, IRMM),美國的油脂化學家學會(American Oil Chemists Society, AOCS)和日本農林水產省下屬的食品綜合研究所。
IRMM自1997年以來,根據歐盟標簽制度規定的閾值,陸續研發了質量比從0到100%不等的轉基因陽性標準物質,其中包括玉米、大豆、馬鈴薯、甜菜和棉花在內的有證標準物質20余種。AOCS主要生產純品形式的標準物質,包括油菜、棉花、水稻、大豆和玉米等農作物。日本食品綜合研究所與NIPPON公司合作研發轉基因標準物質,但產品只在國內使用,不對外銷售,目前已制備3種基體標準物質(GTS40-3-2、MON810和GA21)和2類質粒標準物質(大豆和玉米)。目前市場上可售的有證標準物質主要由IRMM和AOCS生產,基體標準物質居多,質粒標準物質較少。
我國轉基因標準物質研究相對滯后,農業部已于2011年開展重大專項攻關,建立了包括玉米、水稻、小麥、棉花和大豆在內的基體、質粒和基因組DNA標準物質研制體系,并取得了階段性成果。此外,上海交通大學[49]、中國計量科學研究院[50-51]、中國檢驗檢疫科學研究院[52]等多家單位也陸續開展了轉基因標準物質的研制工作。
3 展 望
隨著世界人口增長與糧食短缺的矛盾日益加劇,轉基因技術在農業領域的研發和應用前景一片光明。新一代商業化轉基因作物性狀正趨向多樣化、復雜化,轉基因食用安全問題也正逐步成為公眾熱議的焦點,這使得建立快速、精準、高通量的轉基因檢測體系成為必然趨勢。其中,標準物質作為分析測量的物質基礎和質量管理工具,其制備技術和應用程度能夠直接反應檢測技術體系的水平。因此,大力發展符合國情的、科學可靠的轉基因檢測技術與標準物質,掌握核心技術,搶占領域高地,不僅關乎國家利益,而且對維護轉基因產業的良性發展以及保障人類健康都具有十分重要的意義。
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生物質能是人類用火以來,最早直接應用的能源。隨著人類文明的發展,生物質能的應用研究開發幾經波折,最終人們深刻認識到,石油、煤、天然氣等化石能源的有限性,同時無節制地使用化石能源,大量增加CO2、粉塵、SO2等廢棄物的排放,污染了環境,給人類賴以生存的星球,造成十分嚴重的后果。而使用大自然饋贈的生物質能源,幾乎不產生污染,資源可再生而不會枯竭,同時起著保護和改善生態環境的重要作用,是理想的可再生能源之一。生物質能的應用技術開發,旨在把森林砍伐和木材加工剩余物以及農林剩余物如秸桿、麥草等原料通過物理或化學化工的加工方法,使之成為高品位的能源,提高使用熱效率,減少化石能源使用量,保護環境,走可持續發展的道路。
七十年代,由于中東戰爭引發的能源危機以來,生物質的開發利用研究,進一步引起了人們的重視。美國、瑞典、奧地利、加拿大、日本、英國、新西蘭等發達國家,以及印度、菲律賓巴西等發展國家都分別修定了各自的能源,投入大量的人力和資金從事生物質能的研究開發。
我國生物質能研究開發工作,起步較晚。隨著經濟的發展,開始重視生物質能利用研究工作,從八十年代起,將生物質能研究開發列入國家攻關計劃,并投入大量的財力和人力。已經建立起一支專業研究開發隊伍,并取得了一批高水平的研究成果,初步形成了我國的生物質能產業。
2、生物質能應用技術的研究開發現狀
2.1國外研究開發簡介
在發達國家中,生物質能研究開發工作主要集中于氣化、液化、熱解、固化和直接燃燒等方面。
生物質能氣化是在高溫條件下,利用部份氧化法,使有機物轉化成可燃氣體的過程。產生的氣體可直接作為燃料,用于發動機、鍋爐、民用爐灶等場合。氣化技術應用在二戰期間達到高峰。隨著人們對生物質能源開發利用的關注,對氣化技術應用研究重又引起人們的重視。目前研究主要用途是利用氣化發電和合成甲醇以及產生蒸汽。奧地利成功地推行建立燃燒木材剩余物的區域供電計劃,目前已有容量為1000~2000kw的80~90個區域供熱站,年供應10×109MJ能量。加拿大有12個實驗室和大學開展了生物質的氣化技術研究。1998年8月了由Freel,BarryA.申請的生物質循環流化床快速熱解技術和設備。瑞典和丹麥正在實行利用生物質進行熱電聯產的計劃,使生物質能在提供高品位電能的同時滿足供熱的要求。1999年,瑞典地區供熱和熱電聯產所消耗的能源中,26是生物質。
美國在利用生物質能方面,處于世界領先地位,據報道,目前美國有350多座生物質發電站,主要分布在紙漿、紙產品加工廠和其它林產品加工廠,這些工廠大都位于郊區。裝機容量達7000MW,提供了大約66000個工作崗位,根據有關科學家預測,到2010年,生物質發電將達到13000MW裝機容量,屆時有4000000英畝的能源農作物和生物質剩余物用作氣化發電的原料,同時,可按排170000個以上的就業人員,對繁榮鄉村經濟起到積極的推動作用。
流化床氣化技術由于具有床內氣固接觸均勻、反應面積大、反應溫度均勻、單位截面積氣化強度大。反應溫度較固定床低等優點,從1975年以來一直是科學家們關注的熱點。包括循環流化床、加壓流化床和常規流化床。印度Anna大學新能源和可再生能源中心最近開發研究用流化床氣化農業剩余物如稻殼、甘蔗渣等,建立了一個中試規模的流化床系統,氣體用于柴油發電機發電。1995年美國Hawaii大學和Vermont大學在國家能源部的資助下開展了流化床氣化發電的工作。Hawaii大學建立了處理生物質量為100T/d的工化壓力氣化系統,1997年已經完成了設計,建造和試運行達到預定生產能力。Vermont大學建立了氣化工業裝置,其生產能力達200T/d,發電能力為50MW。目前已進入正常運行階段。
生物質的直接燃燒和固化成型技術的研究開發,主要著重于專用燃燒設備的設計和生物質成型物的應用。目前,已開發的技術有:林產品加工廠的廢料(如造紙廠的樹皮、家具廠的邊角料等)的專用燃燒蒸汽鍋爐,國外造紙廠幾乎都有專門的設備,用來處理廢棄物。由于生物質形狀各異,堆積密度小較松散,給運輸和貯存以及使用帶來了較大困難,影響生物質的使用。因此,從四十年代開始了生物質的成型技術研究開發。現已成功開發的成型技術按成型物形狀分主要有三大類:以日本為代表開發的螺旋擠壓生產棒狀成型物技術,歐洲各國開發的活塞式擠壓制得園柱塊狀成型技術,以及美國開發研究的內壓滾筒顆粒狀成型技術和設備。美國顆粒成型燃料年產量達80萬噸。
成型燃料應用于二個方面:其一:進一步炭化加工制成木炭棒或木炭塊,作為民用燒栲木炭或工業用木炭原料;其次是作為燃料直接燃燒,用于家庭或曖房取曖用燃料。日本、美國、加拿大等國家,開發了專用爐灶。在北美有50萬戶以上家庭使用這種專用爐灶作為取曖爐。
將生物質能進行正常化學加工,制取液體燃料如乙醇、甲醇、液化油等;是一個熱門的研究領域。利用生物發酵或酸水解技術,在一定條件下,將生物質轉化加工成乙醇,供汽車和其它工業使用。加拿大用木質原料生產的乙醇上產量為17萬噸。比利時每年用甘蔗為原料,制取乙醇量達3.2萬噸以上,美國每年用農林生物質和玉米為原料大約生產450萬噸乙醇,計劃到2010年,可再生的生物質可提供約5300萬噸乙醇。
生物質能的另一種液化轉換技術,是將生物質經粉碎預處理后在反應設備中,添加催化劑或無催化劑,經化學反應轉化成液化油。美國、新西蘭、日本、德國、加拿大國家都先后開展了研究開發工作,液化油的發熱量達3.5×104KJ/kg左右,用木質原料液化的得率為絕干原料的50以上。歐盟組織資助了三個項目,以生物質為原料,利用快速熱解技術制取液化油,已經完成100kg/hr的試驗規模,并擬進一步擴大至生產應用。該技術制得的液化油得率達70,液化油低熱值為1.7×104KJ/kg。
生物質能催化氣化研究,旨在降低氣化反應活化能,改變生物質熱處理過程,分解氣化副產物焦油成為小分子的可燃氣體,增加煤氣產量,提高氣體熱解;同時降低氣化溫度,提高氣化速度和調整生物質氣體組成,以便進一步加工制取甲醇或合成氨。歐美等發達國家科研人員在催化氣化方面已經作了大量的研究開發,研究范圍涉及到催化劑的選擇,氣化條件的優化和氣化反應裝置的適應性等方面,并且已經在工業生產裝置中得到了應用。
2.2國內研究開發
我國生物質能的應用技術研究,從八十年代以來一直受到政府和科技人員的重視。主要在氣化、固化、熱解和液化開展研究開發工作。
生物質氣化技術的研究在我國發展較快,應用于集中供氣、供熱、發電方面。中國林科院林產化學工業研究所,從八十年代開始研究開發了集中供熱、供氣的上吸式氣化爐,并且先后在黑龍江、福建得到工業化應用,氣化爐的最大生產能力達6.3×106kJ/hr。建成了用枝椏材削片處理,氣化制取民用煤氣,供居民使用的氣化系統。最近在江蘇省又研究開發以稻草、麥草為原料,應用內循環流化床氣化系統,產生接近中熱值的煤氣,供鄉鎮居民使用的集中供氣系統,氣體熱值約8000KJ/NM3。氣化熱效率達70/以上。山東省能源研究所研究開發了下吸式氣化爐。主要用于秸桿等農業廢棄物的氣化。在農村居民集中居住地區得到較好的推廣應用,并已形成產業化規模。廣州能源所開發的以木屑和木粉為原料,應用外循環流化床氣化技術,制取木煤氣作為干燥熱源和發電,并已完成發電能力為180KW的氣化發電系統。另外北京農機院、浙江大學等單位也先后開展了生物質氣化技術的研究開發工作。
我國生物質的固化技術在八十年代中期開始,現已達到工業化規模生產。目前國內有數十家工廠,用木屑為原料生產棒狀成型物木炭。螺旋擠壓成型機有單頭和雙頭二種,單頭機生產能力為120Kg/hr,雙頭機生產能力達200Kg/hr。1990年中國林科院林化所與江蘇省東海糧機廠合作,研究開發生產了單頭和雙頭二種型號的棒狀成型機,1998年又與江蘇正昌集團合作,共同開發了內壓滾筒式顆粒成型機,機器生產能力為250~300kg/hr,生產的顆粒成型燃料尤其適用于家庭或暖房取暖使用。南京市平亞取暖器材有限公司,從美國引進適用于家庭使用的取暖爐,通過國內消化吸收,現已形成生產規模。
生物發酵制氣技術,在我國已經形成工業化,技術亦趨成熟,利用的原料主要是動物糞便和高濃度的有機廢水。在上海亦已建成沼氣集中供氣系統。
沈陽農業大學從國外引進一套流化床快速熱解試驗裝置,研究開發液化油的技術,和利用發酵技術制取乙醇試驗。另外,中國林科院林化所進行了生物質催化氣化技術研究。華東理工大學還開展了生物質酸水解制取乙醇的試驗研究,但尚未達到工業化生產。
3、我國生物質能應用技術的展望
生物質能是一個重要的能源,預計到下世紀,世界能源消費的40來自生物質能,我國農村能源的70是生物質,我國有豐富的生物質能資源,僅農村秸桿每年總量達6億多噸。隨著經濟的發展,人們生活水平的提高,環境保護意識的加強,對生物質能的合理、高效開發利用,必然愈來愈受到人們的重視。因此,科學地利用生物質能,加強其應用技術的研究,具有十分重要的意義。
目前,我國已有一批長期從事生物質轉換技術研究開發的科技人員,已經初步形成具有中國特色的生物質能研究開發體系,對生物質轉化利用技術從理論上和實踐上進行了廣泛的研究,完成一批具有較高水平的研究成果,部分技術已形成產業化,為今后進一步研究開發,打下了良好的基礎。
從國外生物質能利用技術的研究開發現狀結合我國現有技術水平和實際情況來看,本人認為我國生物質能應用技術將主要在以下幾方面發展。
3.1高效直接燃燒技術和設備
我國有12億多人口,絕大多數居住在廣大的鄉村和小城鎮。其生活用能的主要方式仍然是直接燃燒。剩余物秸桿、稻草松散型物料,是農村居民的主要能源,開發研究高效的燃燒爐,提高使用熱效率,仍將是應予解決的重要問題。鄉鎮企業的快速興起,不僅帶動農村經濟的發展,而且加速化石能源,尤其是煤的消費,因此開發改造鄉鎮企業用煤設備(如鍋爐等),用生物質替代燃煤在今后的研究開發中應占有一席之地。把松散的農林剩余物進行粉碎分級處理后,加工成型為定型的燃料,結合專用技術和設備的開發,在我國將會有較大的市場前景,家庭和曖房取曖用的顆粒成型燃料,推廣應用工作,將會是生物質成型燃料的研究開發之熱點。
淮北中潤歷時近7年、投入近2億元研發成功的纖維素生物質同步水解技術,可同步將植物中所有的有機組分全部轉化為小分子有機物。該技術不僅在全球率先實現了木質素的徹底水解,同時,反應具備很高的選擇性。同步水解產物只有兩種有機物:小分子芳烴和小分子有機酸。
小分子芳烴用途廣、用量大,例如甲苯、對二甲苯、間三甲苯、均四甲苯等,當前基本來自石油。
同步水解得到的小分子有機酸產物,以乳酸為主,乙醇酸和甲酸為輔,還有少量其他有機酸。乳酸和乙醇酸是制備生物降解塑料的主要單體,甲酸是氫氣的載體。“863”驗收成果顯示,1噸植物水解可以得到1噸的有機物,其中小分子芳烴的產量超過20%,最高可超過30%,乳酸的產率約為35%,乙醇酸約10%,甲酸約10%。
以植物為原料生產甲苯類產物,對比石化精煉工藝的生產流程,淮北中潤同步水解精煉技術生產流程步驟更少。即當兩者都達到優化狀態時,植物原料的甲苯類產物生產成本有望低于石化路線。
當前全球的植物精煉技術處于第一代技術的產業化和第二代技術的研發中試階段。第一代技術使用可食用的糖、淀粉和動植物油脂為原料,制備化學品或液體燃料,其最大弊端是與人爭糧;第二代技術以植物為原料,其主要缺點在于產品單一,有機物產率很低。一代和二代技術從本質上看,都不具備市場競爭能力,需要各國政府的補貼扶持。
2006年,國際科學家推測幾十年后將出現第三代技術,即植物所有組分全部轉化為產品,不需要組分分離,類似石油化工精煉生產工藝,植物中的聚合物以最低成本全部解聚為小分子有機物,且目標產品的選擇性很高,可以同時制備液體運輸燃料和化工產品,并且新工藝可以整合到現有的石化精煉生產工藝中。如今,這一推測被淮北中潤生物能源技術開發有限公司提前實現。
關鍵詞:養牛場;沼氣發電;并網發電
中圖分類號:TK6 文獻標識碼:A
沼氣發電技術是集環保和節能于一體的能源綜合利用技術,利用工業、農業或城鎮生活中的大量有機廢棄物,經厭氧發酵處理產生的沼氣,驅動沼氣發電機組發電,并可充分將發電機組的余熱用于沼氣生產等工藝,綜合能源利用效率達80%以上。沼氣發電技術不但消耗了大量廢棄物、保護了環境、減少了溫室氣體的排放,而且產生了大量的熱能和電能,符合能源循環利用的理念,同時也帶來巨大的經濟和社會效益。
沼氣的主要成份有CH4、CO2及少量的H2S、CO、H2、N2、NH3、O2氣等。CH4一般占總體積的55%~70%,CO2占總體積的30%~40%,其它氣體含量一般不超過總體積的2%。沼氣的成份決定于發酵原料、發酵條件、發酵階段等多種因素。影響厭氧發酵產生沼氣的因素主要有原料配比、厭氧碳氮比、反應溫度、pH值等。一般情況下,原料碳氮比20~30、溫度30℃~45℃、pH值6.8~7.5是厭氧發酵反應產沼氣的適宜條件。
1 項目概況
沼氣發電項目位于遼寧省沈陽市法庫縣,項目對奶牛養殖場牲畜糞便進行處理,并利用其產生的沼氣進行發電,余熱資源充分利用,供給廠區的沼氣發生工藝和生活用熱水。項目的建成對優化區域能源結構、改善當地環境、發展循環經濟、建設節約型社會具有重要意義。
本項目奶牛場飼養規模為50000頭奶牛,牛糞收集半徑為5km~10km。根據奶牛糞便排
量相關資料,平均每頭牛每天產糞量為30kg/頭?d,固體物含量18%,糞便收集率90%,每噸牛糞料液平均每天產氣45m3。
牛糞料液:
50000×30×90%=1350t/d;
產沼氣量為:1350×45=60750m3/d;
平均每小時產氣量:60750/24= 2530m3/h。
通過糞便收集車,對項目周邊范圍內的數十個分散式奶牛養殖基地進行糞便收集。將收集的牛糞料液和項目廠區內的生活污水一同混入水解沉砂池,經過1~3天的水力停留,去除糞便料液中的雜物,然后將料液抽入反應罐,隨著發酵反應的進行,依次經過水解酸化階段、產氫產乙酸階段和產甲烷階段,產生的沼氣經過生物脫硫塔去除其中的H2S,達到燃氣內燃氣發動機燃燒的進氣要求。沼氣經過干式儲氣柜進入到燃氣發電機組,輸出電力實現上網售電,同時產生的余熱可供厭氧發酵反應和廠區生活用熱。在后發酵罐完成最終的厭氧反應產沼氣的過程后,發酵污泥通過固液分離裝置得到沼渣和沼液,可以用于農作物肥料、改善土壤營養結構和制成高附加值的牲畜飼料。
2 技術方案
2.1 能源方案
燃氣內燃機發電機以其發電效率高、運行安全穩定、操作靈活便捷等優勢,在近年來的燃氣發電領域占到越來越大的市場份額。通過國內外相關產品的對比分析、綜合考慮,采用美國通用GE-Jenbacher JMS420GS-B.L內燃發電機,單臺發電功率1415kW。
項目平均產沼氣2530m3/h,J420燃氣發電機組進氣量為672m3/h,為保證沼氣的充分利用,結合機組自身的運行方式和特點,確定利用4臺JMS420GS-B.L發電機組并聯運行,總發電功率5660kW。在機組停機或檢修的情況下,利用沼氣鍋爐產生蒸汽供廠區內的生活生產需要。此外系統還配置火炬,在沼氣燃燒設備不能正常運行時,將產生的沼氣通過點燃的方式進行處理。
在沼氣燃燒發生過程中產生大量的余熱,包括沼氣燃燒的煙氣排放和機組本身散熱冷卻帶出的熱量。煙氣溫度高達400℃以上,高溫循環缸套水溫度在90℃以上,為了充分利用這部分熱量,項目采用余熱鍋爐、板式換熱器和相關泵組等回收裝置,產生蒸汽和熱水用于加熱沼氣厭氧發生罐和為廠區提供生活熱水,提高能源的綜合利用率。
2.2 設備配置
在沼氣發電能源站內,設備配置主要包括燃氣發電機組、余熱蒸汽鍋爐、沼氣鍋爐以及水工循環系統,各個設備之間通過通信協議和程序進行運行控制和操作管理,實現整個能源站的供能可靠穩定。表1為沼氣發電能源站的主要設備參數表。
2.3 電力運行
國家和地方積極鼓勵和倡導可再生能源發電上網,相繼出臺了一些指導性政策和激勵性措施,例如《國家電網關于做好分布式能源并網服務工作意見》、《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》、《國家發展改革委員會可再生能源電價附加補助資金說明》和《國家電監會關于可再生能源電價補貼和配額交易方案的通知》等。一方面促進了國家電網的供需平衡,調整電力產業結構和分配;另一方面通過大力開發利用可再生能源,建設環境友好型、資源節約型社會,實現資源環境的可持續發展。
燃氣發電機組為0.38kV低壓電力輸出,通過升壓變壓器將輸出電壓升至10.5kV,與周邊市政電網的電壓一致,同時電力輸出的頻率、周期、相位、相序等參數要與市政電網完全同期一致,偏差值在電力部門和相關標準的規定范圍內。通過并網同期設備、同期開關斷路、同期保護、電能計量等措施,保證能源站上網售電的安全穩定可靠。依據國家相關的可再生能源發電上網補貼政策,商議協調政府、財政、電力等部門,確定最終的上網售電價格為0.6元/kWh。
3 效益分析
3.1 經濟效益
考慮到機組的停機檢修和維護保養,燃氣發電機組年運行時間8000小時,能源站總發電裝機容量5660kW,年沼氣發電量4528萬kWh,按照并網上網電價補貼0.6元/kWh,則年發電直接創造經濟效益2717萬元。此外,沼氣發電能源站充分利用煙氣和缸套循環冷卻水的余熱資源,年產184℃、1.0MPa蒸汽27200t和60℃熱水60230t,供廠區沼氣發生工藝和生活用熱水。
3.2 環境效益
沼氣是一種清潔可再生的能源,燃燒后CO2排放量是同樣發電量火力電廠CO2排放量的40%,幾乎不產生SO2、粉塵顆粒物等大氣污染物。項目年發電和余熱綜合利用能量,折合成標準煤22383t,減少CO2排放量35900t,減少SO2排放量190t,減少粉塵排放量224t,對于區域性大氣環境質量改善和保護具有重要作用。
3.3 社會效益
綠色循環生態農牧業是以物質循環和能量轉化規律為依據,以科學技術為支撐,以經濟、生態和社會效益有機統一為目標的良性循環的新型綜合系統。根據生態循環再利用、再生產的循環鏈原理發展農牧業,不僅可以凈化生活氛圍,解決能源環境問題,而且還可以有效轉化利用廢棄物,促進行業的良性循環,實現社會可持續發展。
參考文獻
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【關鍵詞】小學科學;物質科學;信息技術;魅力
基礎教育課程改革綱要中提出要大力推進信息技術在教學過程中的應用,促進信息技術與學科課程的整合,小學科學課也不例外。我們知道小學科學課中,物質科學領域比起生命科學領域和地球與空間領域要容易上,因為物質科學的實驗大部分都能于課堂上開展,而且即堂便有實驗現象或實驗數據呈現,是學生很感興趣的課型。既然能即時開展實驗,那么信息技術的輔助作用應該不大了吧?未然。在物質科學領域的一些實驗及一些教學環節中,有了信息技術的鼎力相助,將會使物質科學的課堂魅力更加無限。
1.信息技術使物質科學課堂導入魅力化
小學科學課的導入如果把問題直接拋出,學生往往缺乏參與的熱情。物質科學領域中的很多課無疑可以用小實驗來引入,例如“浮力”一課,可以把一個乒乓球涂成鐵球的顏色,問學生把這個球扔入水中會怎樣?大部分學生猜會下沉,最后的實驗結果卻出乎學生的意料之外。但是物質科學領域中,仍有一些課型是沒有或者不宜用小實驗來引入的,這時借助多媒體來導入,比起把問題直接拋出或者看書本的導入圖將會有效得多。
能讓學生看的我們就要盡量做到不讓學生聽。只要我們用心準備多媒體資源,就會使我們物質科學領域的課堂導入更加有效,使學生感覺到物質科學課堂的魅力。
2.借助信息技術使實驗現象完美化
物質科學領域科學課上的某些實驗,我們會受到實驗器材的精密度的限制,只能得到一個接近的實驗效果,而得不到書本上文字或圖片所呈現的理想實驗效果。這時如果我們只把目光停留在文字和圖片的講解上,學生們的學習興趣將受到影響。對比起圖片和文字,看視頻的效果會更好。此時如果能讓學生看到多媒體中理想的實驗效果,學生們會更加感興趣,科學課的學習效果就更加好。
如在教學粵教科技版小學科學四年級“光”一課時,讓學生通過“造彩虹”實驗來探究光的色散活動,學生們通過三棱鏡來做實驗也好或者通過一盆水來制造彩虹也好,實驗現象都是幾種顏色,沒有出現七種顏色,此時再讓他們看視頻,他們都驚喜地看到了色散出來的七色光,十分高興。色散實驗過后,我們還需要讓學生探究七色光合起來就是白光。我自制了手拉風車,在風車頂部貼上彩色打印的七色圓盤,學生們高興地拉動風車,看到七色圓盤變成了灰色了。學生們正疑惑怎么不是白色的呢?我再出示自己利用馬達制作的教具,學生們看到七色圓盤在馬達的帶動下高速轉動,雖然還不是純白色,但比之前手拉風車的實驗效果要更接近白色。最后我播放視頻,讓學生看到理想的實驗效果,學生們驚訝于七色光真的就合成了白光了。
通過豐富多彩、生動形象的實驗視頻,學生們積極地投入其中,認真觀看、聆聽和思考視頻中的內容,從而優化了物質科學領域的實驗教學效果,也讓學生感到實驗更加有魅力。
3.借助信息技術使實驗數據的理解有效化
在小學物質科學領域的教學中,好些實驗是需要記錄實驗數據的。數據是對事物、現象進行定性、定量分析的基礎,它能使學生的條例更清楚,結果更精確。因此有效地引導學生理解實驗數據是科學教學中很重要的一環,而巧妙地使用信息技術,將會使得這個環節更有效地開展。
此外,某些實驗記錄,還可以借用多媒體Excel軟件,把它轉換成統計圖,進而引導學生進行觀察、分析、推理和概括,如測量一杯水溫度的變化的實驗記錄就可以采用這種方法。
4.巧用多媒體破解物質科學的教學難點
利用信息技術的模擬功能及一些技術,能解釋抽象的物質科學原理,提供感性認識,能很好地破解教學難點,提高物質科學課堂的教學效果。
如在教學“慣性”這個內容時,對于物體保持原來靜止的狀態,學生比較容易理解,因為我們可以做個實驗――用一個無蓋的杯子,在杯口上面搭一張光滑的紙板或撲克拍,紙牌上托一個小球,手指快速地彈走紙牌,發現原來靜止的小球向下落入杯中。對于物體保持原來運動的狀態,學生就比較難理解了。如站在船尾的人,船在開動著,如果人向上跳,人會掉落水中嗎?學生很多都猜會掉落水中。但這個實驗在課堂內也無法進行。剛好廣東省科學館有這個模型的實驗,我參觀時用手機了錄制下來,教學時播放給學生看,學生精彩地看到雖然船在運動,但是彈起的小球是落回了原處。
總之,信息技術以其色彩鮮艷的圖像、動畫、音像效果和靈活多變的特點深深吸引著學生。只要我們巧妙使用,把信息技術與小學物質科學領域的教學有機、有效地整合并運用得當,必將進一步提高小學物質科學領域的教學效果,讓學生感受到物質科學的魅力無限。
【參考文獻】
關鍵詞:救必應;苷類物質;提取工藝;長梗冬青苷;紫丁香苷
DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2013.12.023
中圖分類號:R283.5 文獻標識碼:A 文章編號:1005-5304(2013)12-0061-03
中藥救必應為冬青科常綠喬木植物鐵冬青Ilex rotunda Thunb.的干燥樹皮,具清熱解毒、利濕止痛之功效,可用于暑濕發熱、咽喉腫痛、濕熱瀉痢、脘腹脹痛、風濕痹痛、濕疹、瘡
癤、跌打損傷[1]。藥理研究認為,救必應的乙醇提取部位具有較強的抑菌和抗炎作用[2],對應激性高血壓大鼠有降壓和減慢心率的作用[3];正丁醇提取物具有抗心律失常、抗心肌缺血[4]、降壓和減慢心率的作用[5]。救必應富含苷類化學成分,曾從中分離得到長梗冬青苷、紫丁香苷、芥子醛葡萄糖苷、丁香樹脂醇4’-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、丁香樹脂醇4’,4’’-二-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、3β-[(α-L-吡喃阿拉伯糖基)氧]-19α-羥基齊墩果-12-烯-28-羧酸28-O-β-D-吡喃葡萄糖酯、咖啡酸4-O-β-D-吡喃葡萄糖苷、香草酸4-O-β-D-吡喃葡萄糖苷等多個苷類化合物,以及芥子醛、丁香醛、3-乙酰齊墩果酸、硬脂酸、木栓酮、3-羥基齊墩果烷、十九烷酸等非苷類結構的化合物[6-7]。其中,長梗冬青苷、紫丁香苷是其中2個主要化學成分[8-9],在2010年版《中華人民共和國藥典》救必藥材中的含量限定為不得低于4.5%和1.0%[1]。本研究以這2個化合物的轉移程度為指標,進行救必應中總苷類物質提取工藝的優化,并通過對提取物的測定而評判提取工藝的科學性。
1 儀器與試藥
Agilent 1200型高效液相色譜儀,包括G1329A自動控溫的自動進樣器、G1311A四元泵、G1315B DAD檢測器、G1316A柱溫箱、Agilent Chemstation色譜工作站;電熱恒溫水浴鍋(上海醫療器械五廠);KQ-100E超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);FW135型中草藥粉碎機(天津市泰斯特儀器有限公司);LD5-10離心機(北京金立離心機有限公司)。
救必應藥材,購自廣州采芝堂藥業有限公司,經廣州市藥品檢驗所劉柏英主任藥師鑒定,為冬青科植物鐵冬青Ilex rotunda Thunb.的干燥樹皮,樣品編號20111016。長梗冬青苷等對照品均為自制,其中長梗冬青苷純度為99.6%、紫丁香苷純度為96.0%[9-10]。甲醇、乙腈為色譜純(德國Merck公司),水為重蒸水,其他試劑均為分析純。
2 方法與結果
2.1 色譜條件
Shiseido UG120C18色譜柱(4.6 mm×150 mm,5 ?m);流動相為乙腈(A)-水(B)(V/V)梯度洗脫,梯度程序為:0-10 min, 10%A;10-20 min,10%40%A;20-30 min,40%A;檢測波長:210 nm;流速:1.0 mL/min;柱溫:30 ℃。
2.2 對照品溶液的制備
取對照品適量,精密稱定,加50%色譜純甲醇分別制成每1 mL含長梗冬青苷(Ⅴ)1.020 mg、紫丁香苷(Ⅱ)0.415 0 mg的溶液,以及一定濃度的丁香樹脂醇4’,4’’-二-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(Ⅰ)、芥子醛葡萄糖苷(Ⅲ)、丁香樹脂醇4’-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(Ⅳ)對照品溶液,0.45 m微孔濾膜濾過。
2.3 供試品溶液的制備
取救必應藥材粉末(過三號篩)約0.10 g,精密稱定,置具塞錐形瓶中,精密加入50%甲醇25 mL,密塞,稱定質量,超聲處理30 min,放冷,再稱定質量,用50%甲醇補足減失的質量,搖勻,濾過,取續濾液,即得。
2.4 測定方法
分別精密吸取長梗冬青苷和紫丁香苷對照品溶液與供試品溶液各10 ?L,注入高效液相色譜儀,測定,即得。
2.5 最佳提取工藝的確定
2.5.1 提取方法的選擇 稱取救必應藥材粉末5.0 g。第1份樣品中加入10倍量70%乙醇室溫浸漬2次,每次6 h;第2份樣品中加入10倍量70%乙醇超聲處理2次,每次30 min;第3份樣品中加入10倍量70%乙醇加熱回流2次,每次60 min。各樣品溶液過濾,吸取1.0 mL續濾液,加甲醇定容至5 mL,過微孔濾膜(0.45 ?m),進樣測定,采用外標法計算長梗冬青苷和紫丁香苷從藥材中轉移出來的提取得率,結果見表1。結果表明,與室溫浸漬法和超聲處理法相比,加熱回流的提取方法可以獲得較多的長梗冬青苷和紫丁香苷。
2.5.2 正交試驗 采用加熱回流提取法,固定提取次數為2次,考察可能影響提取效果的3個因素:乙醇濃度(A)、提取時間(B)、溶劑用量(C),按L9(34)表設計正交試驗(見表2)。稱取救必應藥材粉末10.0 g,共9份,按表3進行試驗。加熱回流,趁熱過濾,續濾液冷卻至室溫后定容,過微孔濾膜(0.45 ?m),進樣測定,計算長梗冬青苷和紫丁香苷從藥材中的提取得率。試驗結果見表3,方差分析見表4。
方差分析結果顯示,因素A和因素B對長梗冬青苷的提取得率具有顯著影響(P0.1);3個因素對紫丁香苷的提取得率均無顯著影響(P>0.1)。因此,對于總苷類物質的提取,可以長梗冬青苷的提取因素為主。由表3可以看出,最佳工藝為A2B3C2:加入12倍量50%乙醇提取2次,每次加熱回流90 min。
2.5.3 提取次數的考察 以A2B3C2工藝參數為準,稱取10.0 g救必應藥材,連續回流提取5次,每次加12倍量50%乙醇,加熱回流90 min,趁熱濾過。續濾液均放至室溫后,定容,過微孔濾膜(0.45 ?m),進樣測定,計算長梗冬青苷和紫丁香苷從藥材中的提取得率和每次提取的相對得率,結果見表5。結果顯示,只要提取2次,長梗冬青苷和紫丁香苷的累計提取得率就可以達到87.21%和91.60%,滿足基本提取完全的要求,適合進行工業化生產;如果提取3次,則兩者的提取率可達到94.42%和97.14%,達到近乎徹底提取程度,適合進行實驗室的少量提取。
2.6 總苷類物質的提取
救必應1.0 kg,以50%乙醇12 L浸泡過夜后提取3次,每次加熱回流90 min,濾過。減壓濃縮濾液至干,得到總苷類提取物195 g,得率為19.5%。經測定,每克該提取物中含有292 mg長梗冬青苷和59.5 mg紫丁香苷。計算長梗冬青苷和紫丁香苷從救必應中的提取率分別為5.69%和1.16%。
2.7 總苷類物質的高效液相色譜分析
取該救必應總苷類物質提取物1 g,以色譜純甲醇50 mL溶解,6000 r/min離心10 min。上清液過0.45 ?m微孔濾膜,進樣測定,并以上述5個苷類化合物的對照品溶液進行色譜峰對照。結果見圖1。
3 討論
本試驗結果表明,與室溫浸漬法和超聲處理法相比,加熱回流的提取方法可以獲得較多的長梗冬青苷和紫丁香苷。最佳工藝為加入12倍量50%乙醇提取2次,每次加熱回流90 min。
采用優化后的提取工藝,對1.0 kg救必應進行了實驗室提取,得到195 g總苷類提取物,每1 g提取物中含292 mg長梗冬青苷和59.5 mg紫丁香苷,從救必應中實現了長梗冬青苷和紫丁香苷5.69%和1.16%的提取率。
圖1結果顯示,總苷類提取物中含有長梗冬青苷等5個苷類化學成分。其中,紫丁香苷和長梗冬青苷分別具有最快和最慢的出峰時間,說明紫丁香苷和長梗冬青苷具有最大和最小的極性。因此,以這2個苷類化合物的得率來評判總苷類物質的提取率是切實可行的。
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關鍵詞:紡織品;有害物質;常用檢測技術;紡織工業;檢測設備;化學試劑 文獻標識碼:A
中圖分類號:TS101 文章編號:1009-2374(2017)05-0118-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.057
1 紡織品中有害物質的常用檢測技術
1.1 甲醛檢測
(1)主要的試驗檢測儀器包括有燒瓶、電子天秤、容量瓶、量筒以及移液管、水浴振蕩器等,2號玻璃漏斗式濾器,22PC可見分光光度計;(2)主要試驗原理是放試樣到水浴鍋中,保證其溫度在40℃,一定的時間過后,萃取其液用乙酰丙酮顯色,412nm的波長下,對顯色液的甲醛吸光度實現分光光度計測定,和有關甲醛的標準曲線進行對照,科學算出紡織品樣品中的甲醛具體含量;(3)具體的試驗檢測流程如下:首先稱取到1g的試驗樣品,用250mL的具塞三角瓶將1g的試驗樣品放入其中,加入100mL的水之后保證蓋子蓋好,同時進行震蕩萃取,將萃取好的使用過濾器進行過濾,放入另外一個三角瓶中。然后吸取5mL的納氏試劑以及5mL的過濾液到同一個試管中,進而放試管到水浴鍋中,讓其進行顯色,顯完色之后對其進行取出,保證其在常溫下冷卻,要特別注意的是在此過程中要注意避開光。再者使用相同體積5mL蒸餾水以及乙酰丙酮進行空白對照,對其吸光度的測定,可以應用10mm吸光池,實現對分光光度計412nm波長的測定。
1.2 重金屬檢測
(1)針對重金屬的檢測,其材料設備主要包括有氯化鈉、硫酸鎳、尿素、冰乙酸、檸檬酸鈉、無水乙醇、磷酸、紡織品樣品;(2)在抽取紡織品的試樣的過程中,要注意選取具有代表性的紡織品,剪到25mm2左右大小,還有將其混勻,稱取4克作為實驗試樣,將它們放到150mL的三角燒瓶中。并在放有4克試樣的三角燒瓶中滴入40mL的酸性汗液,檢測過程中要保證全面的浸濕纖維,要保證其在超聲波中10min后進行振蕩萃取,靜置、過濾樣液等待試樣;分別取兩份8mL樣液,其中一份放在25mL比色管中,并加入2.5mL曲拉通溶液以及0.4mL環己二酮二肟溶液,將其搖勻放置五分鐘,而另外一份,對其單單加入0.4mL的曲拉通溶液以及水,以此作為空白參比溶液;(3)根據有關數據計算出所檢測紡織品中的鎳含量。
1.3 化合物檢測
(1)氣相色譜法主要是在實際工作中,應用物質的沸點以及分離極性和吸附性能來分離混合物,它主要是應用氣體作為其主要的流動相,由于氣相樣品的傳輸速度非常快,所以移動和固定相可以瞬間達到平衡之間的樣品和固定相可以使用大量的材料,所以氣相色譜法有速度快、分離效率高等特點;(2)對氣相色譜頻譜檢測的應用分析在現階段已經在很多領域得到了應用發展,是分析許多有機化合物的常規監測的必要工具。氣相色譜的應用分析靈敏度以及速度都非常高,并且檢測限低、應用范圍廣,與此同時其在設備價格以及試驗成本上都有一定的經濟性;(3)液相色譜-質譜聯用技術的應用有著較高的靈敏度,而且在實際工作中可以按照實際情況選擇離子源的不同,根據不同的試驗條件如APPI、ESI、APCI、離子肼等。液相色譜-質譜聯用技術的應用發展還可以解決揮發性化合物的測定,對極性化合物的測定,熱不穩定化合物的測定、高分子量化合物的測定。
1.4 不同檢測方法結果比較
本文通過三種不同的檢測方法對內衣和再加工纖維的檢測結果做了對比試驗,具體結果如表1所示:
從表1可以看出,紡織品的儀器檢出值和國標的檢出值是非常接近的,這主要說明了本次紡織品儀器的檢出數據是真實有效的。
2 提高紡織品檢驗技術的途徑
2.1 完善檢測技術標準體系
就目前我國紡織業的檢測技術標準來看,要按照各個國家不同的經濟現狀以及歷史文化發展背景,以我國的實際出發,和一些發達國家的紡織品檢測找出一個協商平衡點。為了使得我國的紡織品檢測標準在國際上獲得一定的認可,進一步推進我國的紡織品建議向著國際化發展,我們就必須要現檢測工作以及檢測標準和世界的接軌,建立完善的紡織品檢測機構、制定一個科學的檢測標準體系等工作,由于其需要一定的技術以及資金的支持,而就目前我國的實力單獨完成仍存在一定的困難,所以我們應該和一些發達國家有實力的機構合作進行,進一步建立健全我國紡織品檢測標準以及紡織品檢測機構,提升自身紡織品檢測能力。
關鍵詞 麻瘋樹;生物質能源;扦插;育苗
中圖分類號 S792.99;ST23.1+32 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2016)10-0141-02
High Efficient Cutting Seedlings Technology of Jatropha curcas(A Biomass Energy Tree)
YU De-cai 1 WU Jun 2 *
(1 Agriculture and Animal Husbandry Bureau of Ningnan County in Sichuan Province,Ningnan Sichuan 615400; 2 Life Science College of Sichuan University)
Abstract Jatropha curcas is one of the most potential biomass energy tree species.Establish efficienting cutting seedlings technology will be able to prepare lots of seedlings keeping good plant traits during the production.The cutting seedlings made by this technology have these characters with great roots,high survival rate and fast growth after transplanted.This paper introduced the cutting seedling technolody of Jatropha curcas for references.
Key words Jatropha curcas;biomass energy;cutting;seedlings
麻瘋樹適應性強,耐干旱瘠薄,環境友好,種子含油量高、品質好,是目前最有發展潛力的生物質能源樹種之一[1-2]。其產業的發展得到了國際上一些政府、國際組織、研究機構和企業的廣泛關注和重視。其生物燃料生產的主要原料是種子油[3-4],因此規模化種植麻瘋樹是相關生物質能源產業發展的關鍵環節之一,而提供大量、優質種苗是規模化種植的基礎。
扦插育苗是從植物母體上切取莖、根和葉的一部分,在適宜的環境條件下促使成為獨立的新植株的育苗方法,是一種無性繁殖育苗,相比播種育苗繁殖,扦插育苗具有保持母株優良遺傳特性、苗木生長更迅速、結實性較早等特點,是經濟林木、果樹和用材林木良種繁育的主要育苗方法[5]。不同基質、外源激素及扦插時間會對扦插育苗產生一定影響[6]。相對其他麻瘋樹育苗技術[7-8],本研究利用麻瘋樹枝條無性繁殖特點,同時針對麻瘋樹的生理特點,通過預處理中麻瘋樹枝條切口先形成愈傷組織,再扦插于特殊配制的營養土中促進根的形成,這種方法有利于枝條基部大量根的快速形成,扦插苗移栽成活率高達99%。因此,利用該技術可以規模化培育出品質優良的保持母株遺傳特性的麻瘋樹苗木,為相關農戶、公司及科研組織提供所需麻瘋樹苗木。
1 扦插枝條的選擇
根據母株遺傳特性或種植需求,采集進行扦插育苗的麻瘋樹枝條。采集母株樹齡2年以上、樹葉已自然脫落的麻瘋樹枝條,枝條直徑為2~4 cm,無病蟲害及物理損傷。
2 枝條預處理
麻瘋樹枝條依次進行修剪、浸泡、愈傷化。對枝條的修剪方法為:剪切枝條,使其長度保持在20~30 cm;扦插枝條兩端修剪成約45°斜面(圖1),這樣有利于枝條入土端形成較大的發根面,而另一端有利于利水,避免在其平面積水,引起腐爛。對枝條的浸泡方法為:將枝條兩端修剪好后,放置在空氣中約30 min,使流出的液體自行干燥,不需要采用高錳酸鉀等溶液進行消毒;枝條浸泡部位為將插入營養土的一端,浸泡所用溶液為吲哚丁酸溶液,所用吲哚丁酸溶液濃度為5~10 mg/kg,浸泡時間為3~5 h;對浸泡后枝條的愈傷化方法為:按50株一捆,28~30 ℃處理3~5 h后,每捆枝條用塑料薄膜包好欲扦插端,26~28 ℃下避光放置3~5 d,中途每12 h打開薄膜5 min,該處理可以促進愈傷組織形成。
3 營養土的配制及裝填
營養土配制使用的原料是椰糠、砂粒和腐熟牲畜糞便,砂粒粒徑為0.1~1.0 mm,原料的使用比例是椰糠∶砂粒∶腐熟牲畜糞便=1∶1∶1。配制好營養土之后,將營養土填入底部帶小孔的營養缽,營養缽大小為直徑10 cm、高15 cm。本發明中配制的營養土裝填的營養缽保持了透氣、疏松、持水性能好,肥效溫和、營養適合麻瘋樹苗生長的特點。
4 枝條扦插
以枝條切口處愈傷形成與否作為判斷依據,適時將麻瘋樹枝條扦插到營養缽里。待有愈傷組織在切開處形成即可以用于扦插(圖2),此時扦插的成活率可達99%,相對沒有愈傷形成時扦插大大提高了成活率。扦插時枝條插入營養土深度7~10 cm,并保持枝條上有3~6個腋芽暴露在空氣中(圖3)。
5 扦插苗管理
將扦插好的營養缽放置在利水、陽光充足的地方,環境溫度為25~35 ℃,開始用遮陽網遮擋10 d,之后去除遮陽網;不同生長期,澆水方式不同,在扦插完成后,前5 d采用早上澆水1次,之后在移栽前早晚各澆水1次。
6 適時移栽
根據扦插枝條根的生長情況判斷移栽時期,當根生長到一定量時可將營養土包住,可輕松將扦插苗提出營養缽,根在營養土外表面可見時,即可進行移栽(圖4)。在適宜種植的環境下,此時移栽存活率可高達99%,而且生長快,通常在移栽后12個月內能開花結果2~4次。移栽時,連同營養缽一起運輸,去掉營養缽進行帶土種植。
7 參考文獻
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關鍵詞:數字化網絡視頻技術;非物質文化遺產;保護技術
中圖分類號:G122 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 14-0000-01
被各個群體、團體或者個人所認為的文化遺產的各種實踐、表演、表現形式、知識體系和各種技能等有關聯的工具、實物、工藝產品以及文化產所等被稱之為非物質文化遺產(intangible cultural heritage),這是聯合國教科文組織給非物質文化遺產所下的定義[1]。隨著非物質文化遺產名錄的創立,非物質文化遺產的保護越來越重要。
一、非物質文化遺產的概述
(一)非物質文化遺產的概述
我國有著上下午千年的歷史和56個民族文化,我國的非物質文化遺產十分豐富,有戲曲、古琴藝術、長調民歌、臉譜、云錦、陶瓷、宣紙等,目前已經被列入世界非物質文化引產名錄的有昆曲、古琴藝術、中醫針灸、中國書法、中國剪紙、端午節等,還有羌年、黎族的傳統紡染織繡技藝、活字印刷術等這些急需保護的已經被錄入世界名錄的非物質文化遺產等[2]。
(二)非物質文化遺產的保護現狀及問題
但是由于受到信息化技術和不斷提高的生活水平的影響,人們的生產生活方式發生了翻天覆地的改變,興起了各式各樣的文娛活動,這些生活方式的改變嚴重破壞了這些非物質文化遺產,不少非物質文化遺產已經到了瀕臨滅絕的境地。因此,非物質文化遺產的保護亟不可待。
二、非物質文化遺產的保護技術
(一)數字化多媒體技術
數字化多媒體是將視覺、聽覺等各種感覺媒體進行組合,把聲音、圖像、文字、數據、視頻等有機的結合起來的一種多媒體。多媒體技術具有多樣化、集成化和交互性等特點,數字化多媒體技術具有數字化、全動態、全視頻的播放、創作以及編輯等的信息功能和控制、傳輸等視頻傳輸功能,把數字化多媒體技術充分的應用到非物質文化遺產的保護當中,能夠使非物質文化遺產得到有效的保護,有利于非物質文化遺產的傳承。多媒體技術中的數字化信息處理功能能夠將非物質文化遺產保存下來;多媒體技術中的虛擬信息處理功能能夠復活已經瀕臨消失的非物質文化遺產;多媒體技術中的圖像、聲音、文字和數字等的信息轉化技術為非物質文化遺產的傳承提供了平臺和條件。
(二)錄像拍攝
數字化多媒體技術囊括了聲音、圖像、文字、數據等各要素。以往的非物質文化遺產的保護方式只限于對非物質文化遺產進行拍照、采訪、記錄和收藏等層面上,導致非物質文化遺產的各方面信息相互獨立,照片和文字記錄等經過時間的洗禮之后容易丟失,導致非物質文化遺產無法完整和系統的保存下來。通過多媒體技術中的錄像拍攝技術,能夠把物品的形態、結構、制作工藝步驟、文字信息等全程錄入下來,將非物質文化遺產的所有信息更具體生動的展現出來。
(三)網絡視頻技術
數字化多媒體網絡視頻技術對非物質文化遺產的保護技術,就是銅鼓先進的掃描和數字攝影錄像等在網絡上建立非物質文化遺產的三維模擬圖,該項技術還可以對這些圖像進行快速有效的處理。網絡視頻技術除了將非物質文化遺產的物品、制作工藝流程等通過視頻技術的方式將其展現出來之外,網絡視頻技術對非物質文化遺產的保護技術方面,還包括了數字化的虛擬博物館技術、虛擬文物的修復技術、復原演變技術、物品的圖案技術和工藝品技術的設計流程系統技術、數字化的故事編排技術以及講述技術,以戲曲和民族舞等為代表的舞蹈編排技術和聲音驅動技術。比如,某大學對楚文化編鐘舞蹈的保護,該校以多媒體技術為基礎,在網絡視頻技術的支撐下,通過舞蹈的編排和聲音的驅動技術將編鐘音頻與日本的獅子舞中的動作視頻相結合起來[3]。
青陽腔融合青陽縣的民歌、九華山的佛俗說唱等民間藝術,是我國非物質文化遺產之一。但是現已受到嚴重的破壞急需保護。某校為了保護青陽腔,在學校建立了以網絡技術、多媒體技術和數字化技術等集為一體的青陽腔吸取藝術實踐教學基地。在這個基地中,他們通過網絡視頻技術對青陽腔的表現形式進行了錄制,并通過網絡視頻技術將青陽腔的發源、青陽腔的資料、青陽腔的唱法以及青陽腔的開發利用聯系起來,構建了一個以網絡視頻技術為基礎的青陽腔戲曲藝術陳列館。通過網絡視頻技術將青陽腔這一戲曲藝術重現展現在陳列館中,一方面,通過網絡視頻技術將青陽腔的所有有關資料記錄了下來,另一方面,利用網絡視頻技術也能夠推動青陽腔的傳承與發展,通過網絡視頻技術將青陽腔保護起來。
網絡視頻技術是對非物質文化遺產的保護和搶救的一種重要方法,是進行非物質文化遺產的溝通、交流和傳承的重要平臺和載體,網絡視頻技術是創建保護非物質文化遺產信息化平臺的重要組成部分。
三、結語
非物質文化遺產作為歷史和文化發展與演變的積淀,中國又是一直發展至今的著名文明古國,中國的非物質文化遺產形式多樣、內容豐富,非物質文化遺產還是民族精神和文化的傳承。通過網絡視頻技術將非物質文化遺產的所有數據信息記錄下來,并通過網絡視頻進行推廣和宣傳,是進行非物質文化遺產保護的必要手段。
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