導語：如何才能寫好一篇可降解塑料的優點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞]聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯、淀粉基塑料

中圖分類號：TQ320.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0274-01

傳統塑料主要來自石化資源，因其不易降解和回收利用，給環境造成極大污染，并造成對石化資源的嚴重浪費，尋找非石油基環境友好的材料迫在眉睫，生物可降解塑料是解決這個問題的有效途徑。目前研究最廣泛的可降解塑料有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯、淀粉基可降解塑料等。

一、聚乳酸（PLA）生物可降解材料

聚乳酸（PLA）是以乳酸為原料制備的高分子材料，具有無毒、無刺激性、強度高、易加工成型和生物相容性好等特點，制品在使用后可完全降解。按單體不同，PLA分為PLLA、PDLA和PDLLA。當前國內外PLA生產企業主要以生產不同規格的PLLA為主。PLLA單獨使用具有熔點低、結晶慢、耐熱性差等缺點，通過與PDLA共混，可形成立構復合體，改善成核、結晶速度，提高材料耐熱性。PLA可用于一次性飯盒以及其他各種食品、飲料外包裝材料；可用于纖維和非織造物等，包括服裝、建筑、農業、林業、造紙、醫用等領域。

聚乳酸是以乳酸單體為原料經過聚合等工藝制備得到的高分子聚合物，制備方法分為一步法和兩步法，一步法難以制備得到高分子量的聚合物，基本無應用價值，目前國內外廠家主要通過兩步法工藝生產聚乳酸。兩步法工藝需經歷中間體丙交酯階段。

聚乳酸主要生產企業：

二、聚丁二酸丁二醇酯 （PBS）生物降解塑料

PBS是以丁二酸與丁二醇為原料制備得到的高分子材料，具有良好的生物相容性和生物可吸收性，易被自然界的多種微生物或動植物體內的酶分解代謝，是典型的可完全生物降解材料。但PBS的加工溫度較低、黏度低、熔體強度差，難以采用吹塑和流延的方式進行加工。另外PBS制品往往呈一定脆性，應用受限。PbS主要用于包裝、餐具、容器、一次性醫療用品、農業、生物醫用高分子材料等領域。

PBS的聚合前體主要原料為丁二酸；丁二酸的生產主要是通過石化法合成， 目前丁二酸的生物制造技術是國際競爭熱點， PBS（聚丁二酸丁二醇酯）是以丁二酸與丁二醇為原料經過聚合制備得到的高分子聚合物。

PBS主要生產企業：

三、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯（PBAT）生物可降解材料

PBAT是對苯二甲酸丁二酯和己二酸丁二酯的共聚酯。作為一種新型的生物可降解共聚酯，PBAT兼具了芳香族聚酯和脂肪族聚酯的優點，既具有很好的熱性能、機械性能，又具有生物可降解性和加工性，可以用它與脂肪族聚酯 PLA 等共混，來改善脂肪族聚酯的機械和力學性能。PBAT的加工性能與LDPE非常相似，可用LDPE的加工設備吹膜。PBAT主要用作農用地膜、垃圾袋、保鮮膜、堆肥袋、淋膜和餐盒、餐盤、杯子等。

PBAT主要生產企業：

四、淀粉基可降解塑料

淀粉基生物降解塑料是淀粉經過改性、接枝反應后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產品，具有生產成本低、投資少、使用方便、可生物降解的特點。淀粉基熱塑復合材料不僅具備一般高分子材料所共有的基本特性，而且具有完全可降解性，可替代當前廣泛使用的塑料材料。

淀粉基生物降解塑料已有3O年的研發歷史，具有研發歷史久、技術成熟、產業化規模大、市場占有率高、價格較低的特點。淀粉基生物降解材料主要用作包裝材料、防震材料、垃圾袋、地膜、保鮮膜、食品容器、一次性餐具、玩具等。

淀粉基可降解塑料主要生產企業：

五、總結

目前各種生物可降解材料前景較好，但市場開拓、產品成熟度、產品性能開拓、產品應用等方面，需要時間開拓；當前石油價格低、石油基塑料產品價格優勢明顯，生物可降解材料同石油基材料競爭，目前還不具備條件；生物可降解材料的發展，還需要政府政策、稅收優惠、市場等方面的支持；隨著國內外對環保的要求越來越高，可降解材料的相關政策將會越來越好；同時隨著可降解材料生產技術的提升，可降解材料的成本將越來越低。

參考文獻

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[關鍵詞]綠色；包裝材料；可降解塑料包裝材料；可食性包裝材料；紙質包裝材料

中圖分類號：TB484 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）30-0071-01

隨著環境污染的日益嚴重，綠色、低碳、環保、節能、安全等要素已成為全球關注的焦點，人們對包裝材料對環境產生的影響也越來越重視，綠色包裝材料正受到了越來越多的重視和推廣。人們對綠色包裝材料的認識和要求也從原先單純的減少固體廢棄物及其對環境的污染，逐步擴大為考慮在整個包裝生命周期全過程中對環境的影響，更加注重減排、節能、低碳、降耗、生態、安全，注重廢棄物的可自行降解、可循環再利用及可持續發展。目前我國研究和應用最多的綠色包裝材料就是可降解包裝材料，可食性包b材料和紙質包裝材料。

1、綠色包裝材料的內涵及分類

綠色包裝材料是指材料在全生命周期內對自然環境和人類健康不造成危害，并且后期能實現回收再使用或可自行降解從而不污染會環境，有效地降低不可再生資源的消耗，具有綠色的特性的包裝材料。根據應用及發展現狀可以將其按照可降解塑料包裝材料、可食性包裝材料和紙質包裝材料劃分。

1.1、可降解塑料包裝材料

目前主要的可降解塑料包裝材料有淀粉基可降解包裝材料、聚乳酸基可降解塑料、水溶性薄膜及其他可降解材料等。

淀粉基可降解塑料是淀粉經過改性、接枝反應后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產品。淀粉是綠色植物進行光合作用得到的產物，對環境不會造成污染，是一種純綠色無污染可再生資源。

聚乳酸（PLA）是一種新型的生物降解材料，是由各種可再生天然資源中的淀粉、纖維素、多糖等碳水化合物經過水解、發酵、純化、聚合而制得的一種環境友好型樹脂，其原料來源廣泛，可再生。

水溶性塑料包裝薄膜主要原料是低醇解度的聚乙烯醇（PVA），主要利用其成膜性、水溶性及降解性的特點。PVA薄膜材料可100%生物降解，屬于綠色包裝材料。

1.2、可食性包裝材料

可食性包裝材料是以可食性生物大分子物質及其衍生物為主要基質，輔以可食性增塑劑，經過混合、加熱、加壓、涂布和擠出等工藝，使各成膜劑分子相互作用，干燥后形成的一種具有一定工程性質和選擇透過性的薄膜?？墒承园b材料廣泛應用于如保鮮膜、包裝薄膜、食品包裝、糕點包裝、調味包裝等，是一種無廢棄物的資源型包裝材料，可使資源得到最大限度的利用，同時具有環保特性，成為未來食品包裝的發展趨勢之一。

1.3、紙質包裝材料

在主要的幾種包裝材料中，紙質包裝材料占有非常大的比重。雖然按照生命周期理論紙質包裝材料的來源和生產過程不環保，但紙質包裝原材料來源于可再生的草木及植物莖稈，且紙質包裝材料價格低廉、廢棄后易回收利用、易自然降解等一系列綠色環保特性的優點，總體來看，紙質包裝材料的綠色環保性能是非常好的，常見的紙質包裝材料有蜂窩紙板、紙漿模塑制品等。

2、我國綠色包裝材料發展現狀

我國綠色包裝材料產業起步較晚，從上世紀八十年代中期開始生產和使用綠色包裝材料和制品，其中最典型的是紙漿模塑和蜂窩紙板制品。與美國、日本等國相比較，我國綠色包裝材料產業相對落后，且產業結構不合理。

我國綠色包裝材料的研發還處于起步階段，因此環境破壞和資源浪費比較嚴重，不利于我國包裝產業健康快速發展。另外，我國包裝材料生產加工技術和設備相對落后，在生產加工過程中，造成了環境污染和資源浪費的情況。此外，我國包裝材料回收再利用技術也相對落后，資源的浪費以及環境的污染較為嚴重。

3、綠色包裝材料的發展對策

3.1、研發以質輕、環保和可回收重復使用為目標的材料，注重生產過程技術發展

在未來材料研發中，應當注重質量輕便、簡單實用的新包裝材料的研發。質輕有助于降低運輸成本，方便回收重復使用。面對日益嚴重的環境污染，環保是未來包裝材料所應當具備的特點。可回收重復使用，則能夠滿足當今社會可持續發展的理念，降低不可再生資源的使用量，更好地保護我國的自然資源。

包裝材料對環境影響不應僅僅局限在其使用后對環境產生的影響，而應該是在材料的全生命周期內。為了包裝材料在全生命周期內達到綠色標準，應重視發展包裝材料生產過程中的技術環節，減少生產過程中對環境造成的不利影響。

3.2、國家宏觀調控，產業政策支持

國家應進一步加大環保產業的扶持力度，支持包裝行業積極開發新產品和采用新技術，促進循環經濟和綠色環保包裝產業發展。設立國家基金作為研發資金支持，范圍包括具有國際領先水平或填補國內空白的項目、保障人身健康安全及符合環境保護要求的新型環保包裝材料項目、包裝減量化和節能化項目、包裝廢棄物處理和利用項目等符合國家宏觀政策、環境保護和循環經濟政策的項目。

3.3、建立綠色包裝評價體系

建立中國的綠色環保包裝評價體系，涉及到包裝產品的制造、使用、回收和廢棄的整個過程。從可持續發展的戰略高度出發，建立一個包括國家立法、部門監管、行業協調、企業實施、科研機構支持、公眾廣泛參與等多方面內容，并能夠有效運行的綠色環保包裝體系。

3.4、加強環保部門監督管理，完善相關法律法規，建立綠色環保包裝運行機制

環保部門可以通過監督管理以及鼓勵措施等方法，來促進綠色包裝材料實際運用到產品包裝中去。如可以對采用能耗大、污染大的包裝材料的企業給予法律或經濟手段的懲罰，而對采用綠色、低碳包裝材料的企業，則給予資金或技術上獎勵。

包裝物的取材、用量以及制造過程中的廢氣、污水排放和包裝廢棄物的回收、再利用和再生利用等都要依靠法律、制度和其他行政的、經濟的措施和手段來實現。因此要完善相關法律法規，加強法規建設，建立綠色環保包裝運行機制。

3.5、加強各領域合作、技術交流，明確研發方向

綠色包裝材料的研發不僅涉及各個行業，也要依賴各大院校甚至全球合作的力量，因此應該加強各個行業之間、企業與院校之間甚至國內與國外之間的合作和技術交流。此外，還應制定綠色包裝材料在未來5到10年內的研發計劃，提出未來包裝材料研發方向和目標，使我國綠色包裝材料研發、生產、應用達到世界先進水平。

4、結語

綜上可知，綠色包裝材料的研制和開發，在一定程度上緩解了包裝廢棄物對生態環境的污染。我國在綠色包裝材料的研究和應用上仍然存在著較多不足，產業相對落后，結構不合理。今后的研究重點將是對現有的綠色包裝材料進行改進、優化提高生產工藝、降低成本和研發新型綠色包裝材料。

只有從對環境無污染、可降解可回收、不影響人類身體健康等方面出發，才能夠更好地實現包裝材料的“綠色”。相信隨著我國對綠色包裝材料越來越多的重視，以及人們環保意識地不斷提高，綠色包裝材料的使用必將得到更好的提高。

參考文獻

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關鍵詞:PHA PHB

隨著科技的發展和社會的進步,世界各國對環境保護日益重視,處理廢棄塑料垃圾這一課題已得到廣泛關注。“白色垃圾”已成為棘手問題?？山到馑芰铣蔀榱巳祟惿a生活的需求。

目前研究和開發的可降解塑料主要有生物降解塑料,光降解塑料和光/生物雙降解塑料。“生物降解塑料(biodegradab leplastics)”是指可在細菌、霉菌、藻類等自然界的微生物作用下降解的塑料。

根據制造方法的不同,生物降解塑料可分為“微生物合成系”,“化學合成系”和“利用天然高分子系”。化學合成系是用化學方法合成生物降解塑料,主要有聚乳酸,聚己內酯和聚乙烯醇等。利用天然高分子系主要是利用淀粉和纖維素等天然高分子。

微生物合成系主要是指自然界中許多微生物在生長受限制的情況下,在體內積聚的作為能源和碳源物質的一類熱塑性聚酯,聚羥基烷酸酯（polyhydroxyalkanoic acids,簡稱PHA）。

PHA可被多種微生物完全降解為CO2和H2O,是理想的生物降解材料。其性能與聚丙烯類似,能拉絲、壓膜、注塑等。除可被生物降解外,還具有生物相容性,光學活性,壓電性,抗潮性,低透氣性等其他性能,可廣泛應用于工農業和醫學等領域。

目前已經發現的PHA至少有125種不同的單體結構,并且還在不斷地發掘出新的單體;大多數微生物產生的PHA中的R為甲基即聚β-羥基丁酸酯(poly3-hydroxybutyrate,簡稱PHB)。PHB是發現最早,分布最廣,研究最多的一種PHA。目前已經初步進入商品化生產階段。

1、PHB的研究狀況

由于PHB具有人類需要的多種優良特性,因此PHB的應用和價值也越來越大,其遠景已得到國際社會的廣泛認可,成為國際開發熱點。1925年,法國人Lemoigne首次從巨大芽抱桿菌(Baeillusme qatherium)細胞中發現PHB。并于1927年將它首次從細胞中分離提取出來,標志著關于PHB研究的開始。50年代早期對其溶解性及分子量進行了研究,60年代報道了X-射線結晶圖像。1962年,W.R.Grace&Co.提出了生產、提純PHB的第一份專利。1982年英國帝國化學公司(簡稱ICI,現名Zeneca Bioproducts Business)以葡萄糖為原料,應用真氧產堿桿菌(Alealigenes eutrophus)生產pHB,將其商業化,命名為Bi op ol,細胞內PHB的含量為40%～80%,優惠價格為16$/kg,年產數千噸。國際上除ICI外,美國、德國、韓國、奧地利等國都在廣泛開展這類研究。主要集中于形成規?；a和降低成本及二次開發應用研究。

近些年來與PHB合成有關的微生物、生物化學、分子生物學以及PHB的物理化學性質的研究急劇增加,為其開發利用提供了理論依據。英國,韓國,日本處于領先地位。

2、PHB的生產菌株

微生物發酵生產是獲得PHB的主要途徑。聚β-羥基丁酸酯的生產工藝分發酵和后處理（提純）兩部分。PHB發酵流程:菌種搖瓶培養種子罐主罐。發酵在技術上又分兩步進行,第一階段主要生產菌體;第二階段主要積累PHB。PHB后處理流程為:

發酵液預處理固液分離細胞PHB提取PHB純化PHB

目前已經發現的能產生PHB的原核微生物包括光能和化能自養及異養型,有60個屬以上。如:養產堿桿菌、肥大產堿桿菌、固氮菌屬、巨大芽孢桿菌、極端嗜鹽菌、球形紅桿菌以及紅色紅球菌等等,其中真養產堿桿菌是研究最多的PHB生產菌種。隨著基因工程技術在PHB研發中的應用,轉基因大腸桿菌目前也成為PHB生產的重要工程菌種。

3、PHB的檢測提純方法

PHB的檢測方法主要有染色法、氣相色譜檢測法、分光光度法、重量測定法和1H-NMR檢測法。其中最常用的是染色法、分光光度檢測法和氣相色譜檢測法。

染色法分為蘇丹黑染色法和尼羅紅染色法兩種。其中蘇丹黑染色法使用較多。尼羅紅染色對PHB專一性較強,可使PHB與其他非PHB脂類化合物區分開。

重量分析法最早是由M.lemofgne創立的。他將細胞干燥后,用氯仿抽提,通過重量改變來測定PHB。此法誤差較大,后來又將此法加以改進,先將細胞冷凍真空干燥或用丙酮充分洗滌,再用氯仿或二氯甲烷抽提PHB,再加入己烷或乙醚使聚合物沉淀,分離后干燥稱重測定PHB含量。

氣相色譜法是一種較新、較準確的PHB測定方法。該法的最大優點在于不需要將細胞內PHB高度純化即可檢測其PHB含量。這對于研究及生產都十分重要。但氣相色譜法需要高純度的PHB標準樣品,還需要有價格昂貴的氣相色譜儀。

分光光度法是利用次氯酸鹽將細胞消化后,通過分光光度法測定PHB所造成的濁度來測定PHB含量,也可以利用熱濃硫酸將細胞中PHB轉化為丁烯酸,通過波長235nm處的光吸收來檢測PHB的含量。

目前文獻報道的從微生物細胞中分離提取PHB的方法包括有機溶劑萃取法、化學試劑法、機械破碎法和酶法。許旭萍等對球衣菌進行6種破壁方法進行研究,發現采用NaClO或SDS-NaClO混合處理提取PHB,都能夠得到較高的提取率,但氣相色譜分析結果顯示后者提取獲得的PHB純度較高。而采用超聲波處理、凍融法、氨法或表面活性劑法等破壁提取PHB,都難以得到較高的提取率。

參考文獻

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關鍵詞:生物技術環境污染應用

引言

改革開放以來,我國的經濟建設取得了領舉世矚目的成就,人民的物質生活也得到了空前的滿足,但是經濟建設的高速發展也帶來了環境的持續惡化。環境問題目前已經成為一個全世界都關注的課題,嚴重制約著全球經濟發展新局面的到來,在我國環境問題則表現的更為嚴重,對經濟結構調整和可持續發展有非常大的影響。近年來我國對污染治理投入了大量的人力和財力,已經取得了一定的階段性成果,但是總體來看,目前的污染問題還十分嚴重,需要加大對其治理的力度。生物技術是指利用自然界中廣泛存在的生物體以及其組成器官和組織,去研發新工藝或者新產品的一種技術應用體系,而環境生物技術就是指可以應用到環境污染治理中的工藝或者技術。在現代社會中,生物技術的應用范圍非常廣泛,作為其重要組成部分的環境生物技術在污染治理過程中有非常重要的地位,無論是在污水處理、廢氣處理和固體廢物處理的過程中都有非常重要的作用。隨著科技的發展,環境生物技術的發展和革新速度也非?？?酶工程和基因工程等都是生物技術發展革新的結果。

1環境生物技術的發展概況及特點

生態系統遭到破壞是造成當前各種污染產生的主要原因之一,而環境生物技術對生態系統的構建有非常好的作用。從微生物學的觀點來看,構成生態系統最基本的要素就是自然界中各種生物體,生態系統需要通過內物質的循環去保持平衡,而當前的生態系統遭到了非常嚴重的破壞,進而就造成了水污染、空氣污染以及固體垃圾污染等各種我們能夠看到的污染現象出現。當前的環境生物技術主要就是利用微生物自身的代謝功能去進行各種污染的治理,近年來隨著微生物技術的不斷進步和發展,也有越來越多的諸如酶工程、基因工程以及環境修復工程等新工藝和新技術的出現,并且在環境污染治理中發揮著越來越重要的作用。環境生物技術不僅僅只被用在污染治理之中,在健康產業、環境監測以及醫藥產業等等方面也有非常重要的應用價值。在世界范圍內,發達的資本主義國家都非常看好環境生物技術的發展前景,也非常重視生物環境技術產業的構建和發展,以此可見在不久的將來環境生物技術必定會有更好的發展。環境生物技術之所以在世界上受到如此青睞,主要是因為其本身有諸多的優點,在環境污染治理中的效果也明顯優于其他技術。傳統的物理或者化學技術處理污染的過程比較繁瑣,且一次性的處理量非常有限,投資相對來說也顯得更高,最重要的是還會造成二次污染,而環境生物技術與之相比則有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應條件溫和以及無二次污染等許多的優點。此外,環境生物技術可以利用修復技術去凈化環境,使得受到污染的資源能夠再次有被使用的價值,這是其他傳統技術和方法無法比擬的一項巨大優勢。

2環境生物技術在環境保護中的應用

2.1污水的生物凈化

水為生命之源,水污染給人們的日常生活和身體健康所帶來的危害是非常大的,因此,水污染的治理在我國一直被重點強調。相關的研究資料顯示,造成水污染的污染因子具有多樣性和復雜性的特點,有機磷、重金屬、氰化物以及各種酚類物質等等都是造成水污染的重要污染因子,傳統的治污技術很難處理污水中這些有害的物質,而利用生物技術則比較容易實現。當前,通常采用固定化酶和固定化細胞的技術進行污水的處理,這兩種技術都是通過微生物自身的生命活動,利用生物體的新陳代謝過程去祛除或者轉化污水中的有毒物質。無論是固定化酶還是固定化細胞的技術都屬于微生物技術的范疇之內,都是環境生物技術在污染處理中應用的直接體現。

2.2污染土壤的生物修復

土壤的污染是近幾年來被重點關注的一種污染形式,因為我們所食用的糧食和蔬菜都來源于土壤,我們的生活更是片刻都不能離開土壤,因此必須要解決土壤污染的問題。相關的研究數據表明重金屬是造成土壤污染最重要的污染因子,對于土壤中重金屬的處理一直以來都是一個難題,當前主要采用微生物的修復技術。土壤修復技術的原理是利用生物本身吸收和代謝的生命體活動去改變重金屬的化學形態,使其化學特性固定,從而降低其在土壤中的移動性,最終達到對受污染土壤中重金屬的凈化和消減。通過上述生物技術處理過的土壤,不僅能夠大大降低或者清除重金屬的污染,還能在一定程度上提高土壤中有機質的含量,通過微生物活動改善土壤生態結構,防止水土流失。

2.3白色污染的消除

白色污染是當前表現非常突出的一種污染現象,其污染源就是我們日常生活中的廢棄塑料袋,還有就是很難被化解的農用地膜,據統計我國每年所產生的塑料垃圾有數百萬噸之巨,廣泛分布于河溝和土壤之中。許多人可能認為塑料垃圾只會有礙觀瞻,卻不是什么有毒有害的物質,實則不然,塑料垃圾會造成嚴重的水污染、土壤污染以及空氣污染。生物可降解塑料袋的研發已經成為全世界都關注的一個課題,當前也已經有許多環保袋產品問世,這些生物可降解塑料袋的制作就需要用到環境生物技術。當前利用環境生物技術可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農膜的優勢微生物、構建高效降解菌,還可以分離克隆降解基因并將該基因導入某一土壤微生物中,從而使得兩者同時發揮出更大的作用,加速塑料袋垃圾的降解。

結語

綜上所述,環境生物技術在污染治理工程中的應用非常廣泛,同時在環境修復工程中的應用也很廣泛,從目前的實際應用情況來看環境生物技術非常有效。然而,由于我國在經濟發展的過程中長期以來對環境問題有所忽略,所以盡管現在的污染治理取得了一定的成就,但是所面臨的形勢依然不容樂觀,需要進一步加強環境生物技術的開發和應用。在實際的污染治理過程中,許多環境生物技術的雖然有很好的效果,但是由于其成本和適用性等條件的限制,還不能被全面推廣應用,這就要求環境生物技術要不斷的進行革新與進步,使其能夠在環境工程中發揮更大的作用。

參考文獻

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1 綠色包裝材料及研究方向

國內外相關理論研究認為，綠色包裝材料也被稱為環境和諧材料，是指原材料的選擇、生產、加工、使用和處置，回收和再利用的整個生命周期，對人類健康和環境不造成污染，減少能源消耗，包裝廢棄物可以在自然中迅速降解或回收利用，不影響生態環境。此外，綠色包裝材料的來源是比較廣泛的，回收率高，易于回收和再利用的生態綠色材料和綠色包裝產品。綠色包裝材料作為包裝行業最有價值的環保材料，在性質上有共同的包裝材料的共同屬性 ，應該有獨特的綠色環保，環境特點，經濟特點，有關能源資源，回收和減少性能。本文從概念和抽象的材料知識和實踐的角度，從可持續發展和環境保護的綠色環保材料的實例分析。著眼于綠色包裝材料的特點和具體應用的優勢。目前，在包裝行業的四大支柱材料，紙包裝材料的優勢是可以自然分解，金屬包裝材料易于回收和再利用；玻璃包裝材料，易于再造，在塑料包裝材料，雖然它具有許多優秀的和易于包裝的特點，但由于大量的一次性塑料垃圾，很難回收和降解，嚴重的“白色污染”，給環境帶來了巨大的負擔，解決問題，促進和發展新的綠色紙包裝材料，綠色植物纖維材料，降解綠色塑料包裝材料，可以食用綠色包裝材料我包裝行業的發展趨勢。

2 綠色包裝材料類型及要求

綠色包裝材料作為環保行業最具環保價值的材料，一方面擁有普通包裝材料的特性，同時還應具各綠色包裝材料生態上的適應性。如綠色包裝的原材料其本身應不含有有毒的化學元素或有害的細菌，來源方式多元化、方便加工生產使用、成本相對較低性價比高、生產過程能源消耗小等；保障了資源能源的合理利用，生產加工過程中不會污染環境，不排放有害廢棄物質；包裝材料不會產生對人體健康和生物多樣化有危害的物質；可保證原材料的持續生產和可再生利用資源化，不產生不可降解垃圾以及增加環境承重；包裝材料使用后可重復再利用。綠色包裝材料正處于研究和發展過程中，隨著科技的快速發展，綠色包裝材料將進一步完善和豐富，不斷滿足商品包裝的多樣性需求。按照綠色環保要求，將其廢棄后以下幾大類。

第一，可回收處理再造包裝材料，主要包括紙張、蜂窩紙板、紙漿模塑材料等，其材料本身具有質量輕、價格低廉、綠色環保，易加工等特點；玻璃材料易回；金屬材料易再造；高分子纖維材料易降解、高分子復合材料等。這些材料在設計和應用中也各具特色、風格各異。第二，可自然分解腐化、自然回歸的材料主要有：紙張、紙板、紙漿模塑材料等紙質包裝材料，可生物降解包裝材料、光降解包裝材料、水降解包裝材料等各種生物合成材料?？墒承圆牧稀⑸锛胺律牧?，利用竹材的結構和造型進行的一種仿生設計，既美觀又環保。第三，可焚燒回收不污染大氣的包裝材料，這一類型的包裝材料所用原料豐富多樣，可以采用先進的技術和加工生產和研發工藝，從而生產出所需的新型綠色包裝材料，如可生物降解塑料材料等。另外還可生產出純凈無污染的高分子材料和復合型材料，雖不能再復用再生，但經焚燒或衛生填埋處理后不會產生對生態環境和人體健康造成危害的物質，

綜上所述，綠色包裝材料的不斷研發以及性能的改進，已經得到全面的推廣和使用，使得不可降解或不可回收利用的包裝材料的使用度大大降低了，在很大程度上減少了對環境污染，維持了生態平衡及可持續發展。不管是從環境保護的角度，還是從包裝設計角度來說都具有十分重要意義。雖然當下綠色包裝材料還存在著很多有待我們探究和解決的問題，但我們堅信，隨著環境科學、生物科技的發展，有利于環境可持續發展的綠色包裝材料種類將更加豐富和多元化。

3 綠色紙質包裝材料的應用分析

根據綠色材料的相關理論研究表明，在四大主要包裝材料中，紙質包裝材料在世界商品包裝材料中占有非常大的比重。據相關資料統計，紙質包裝材料占所有包裝材料的40%以上。紙質材料在綠色環保方面具有其他材料不可比擬的優越性，符合當下可持續發展的設計理念。由于紙質包裝材料它的價格低廉、利于環保、易回收利用、易自然降解等一系列綠色環保特性的優點，越來越引起人們的重視，再加上不斷有新的綠色新型紙質包裝材的出現，為綠色環保材料的研究提供了更廣闊的發展前景。

3.1 紙質包裝材料的特性綠色化

工業實踐中，紙質包裝材料之所以能受到如此廣泛的應用，是源于紙質材料本身具有不可替代的綠色環保的屬性。歸納總結有如下幾點：第一，價格低廉、經濟節約紙質包裝材料具有來源廣泛、原材料品種多樣，生產和制作成本低，易大批生產等特點。以包裝箱設計為例，用木材做成木箱與將木材加工做成紙質箱相比，紙箱的用料不到木箱的1/7，即節約木材砍伐量，同時也降低了運費和成本。第二，防護性好，紙質包裝材料與其他包裝材料相比較，紙質材料的緩沖性能很好，具有相對適當的耐磨性、耐沖擊性、牢固度等優點。紙箱結構的設計緊密，具有防光性和擋塵性；再加上新設計技術的不斷采用、新品種的不斷研發，紙箱在強度、韌度、防潮性能、防油脂能力等方面，具有其他材料無法比擬的優勢。

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【關鍵詞】低碳；禮品；包裝設計；設計理念；材料

中圖分類號：J524.2 文獻標志碼：A 文章編號：1007-0125（2015）04-0184-02

一、低碳禮品包裝設計概述

經過粗放型經濟的肆意破壞，人類生活的自然環境已經承受了過多的負荷，過去幾十年間，消失的植被面積達到了數億公頃，提取化纖的石油也只剩下幾十年的儲量以供開采。如果不加以遏制植被的破壞速度，將導致人類生活環境的進一步惡化，極端天氣頻頻出現。采用低碳禮品包裝是緩解這一問題的手段之一，同時也是禮品包裝的發展方向，在達到美觀效果的同時宣傳了環保理念、引領新的禮儀時尚。

（一）低碳禮品包裝設計歷史。禮品包裝有千年的歷史，東西方對于禮品包裝都有各自不同的風格，中國春秋戰國時代就已十分注重禮品包裝，常常采用十分名貴的包裝材料對商品進行烘托修飾，甚至發生了“買櫝還珠”這樣的歷史趣事。發展到現代，工業經濟、商品經濟高速發展，商家為了追求更高的利潤，往往在包裝上大下功夫，包裝華麗而內容貧瘠的商品屢見不鮮，嚴重侵害了消費者的利益且對環境造成了巨大的負擔。人們于是開始尋求一種融合平衡美觀、適度、創意、溫情等等不同元素的設計理念，繼而就研發設計出了低碳理念下的包裝風格。

（二）設計原則。低碳包裝設計要求符合國際的3R+1D原則，即保證包裝是輕包裝、可回收利用、可重復使用且使用材料可降解。3R+1D原則可以說從材料層面對包裝設計進行了規定。另外，包裝設計還要把握審美原則和適度原則，保證包裝設計能夠凸顯商品的賣點和吸引力，且符合受眾的審美習慣和年齡、社會階層。

二、設計材料分析

一個包裝樣本，能夠體現低碳元素的是其材料部分，低碳包裝可選擇的材料是非常豐富的，包括可降解材料、可食用材料、可重復利用材料和原生材料等等。采用可降解材料的包裝在其喪失使用效能之后，被丟棄后可在短時間內被微生物降解為有機物質，為土質增添營養或者用于再生產，不會使環境產生負擔。原生材料是使用自然界現有的材料雕琢美化后作為包裝，比如貝殼雕刻美化后可以當作項鏈、戒指的包裝盒，木料經加工雕刻成為木盒，木屑可用于造紙、建筑吸水等，巖石磨薄鑲嵌是很好的古董包裝盒，可食用材料常作為快餐食品的包裝材料，同時具備可降解材料的優秀品質，在無限的創意中，為食品提供優良的包裝。參考3D+1R原則，常用的設計材料具體有：

（一）紙。紙在包裝設計中的運用非常廣泛。包裝用紙分為再生紙和原漿紙，原漿紙價格比再生紙略高且環保程度不如再生紙，但原漿紙可以制作高品質的材料，顯圖效果也比再生紙強。包裝設計要根據客戶需求和產品效果綜合考慮選用紙的類別，當然，從實用和環保角度，還是建議用再生紙作為包裝設計材料。

（二）竹木。竹子和樹木因其硬度、韌性、輕便、容易加工、取材便捷等優點，在包裝設計中常備作為原材料，另外，竹木包裝因其古樸、民族的特色也常常被一些設計師、客戶青睞而選用。

（三）玻璃。目前玻璃制作技術非常成熟，鋼化玻璃等玻璃類別已經讓自身脫離了易碎這個標簽，玻璃包裝往往顯得華貴優雅，加以染色技術，又有琉璃的古樸之感，常常為高檔商品所選用。同時玻璃作為一次成型的包裝材料，也可以重復利用，例如可口可樂公司的汽水瓶，就是重復利用的一個典范。

（四）金屬。金屬因其高延展性、高韌性、可回收、豐富的類別和合金的多種復合可能被包裝設計師所青睞，設計師往往可以通過金屬材料制作出精美絕倫的包裝藝術品。另外，金屬包裝產品的實用性能也很高，例如口香糖常用鍍膜紙作為包裝，以保證產品的干燥，貴重物品也常用金屬進行包裝，能起到防水防火防盜的作用。

（五）蔬菜。蔬菜中淀粉含量高以及纖維含量高的作物根據其特殊性往往可以當作包裝材料。例如面粉和雞蛋可以做成油炸食品的盒子，加工過后的蔬菜葉子可以用來包裹餅子等有餡料的食品，馬鈴薯粉制作馬鈴薯制品的包裝盒也常有新奇的生活藝術效果。

三、印刷油墨

印刷所使用的油墨也關乎產品包裝是否低碳，如果油墨材料不夠環保，那材料即便可降解，也會使環境產生負擔。目前常用的三種油墨有：

（一）水性油墨。水性油墨是采用水作為溶劑而得名，不會對人體產生傷害。同時水性油墨成本低廉，且印刷成品的顏色靚麗美觀，且干燥效率比有機溶液的油墨效率高，常被食品、藥品生產廠商運用，有著世界級的安全水準。

（二）植物種子油墨。采用較為廣泛的是大豆油墨，由豆油、樹脂、蠟質、顏料等材料，按照一定比例調配加工而成，對環境0負擔，也無揮發性有機物質污染空氣，不會對呼吸系統造成負擔。新型的植物種子油墨還有亞麻種子油墨，這種油墨在性能上均優于大豆油墨，成為美、日、韓等國的印刷新寵兒。

（三）蔬菜油墨。蔬菜油墨的優勢在于顏料源自純天然，不含任何添加劑，甚至可以達到可食用的標準，一般也常與可食用的包裝材料配合使用，同時這種油墨像蛋糕著色一樣采用噴槍，更富創造力和想象力。

四、從設計結構方面提升禮品包裝的低碳品質

（一）為包裝“瘦身”。與中國傳統的華貴繁復的包裝結構不同，低碳理念下的包裝結構設計遵循的準則是簡約、小巧、實用，甚至達到“零包裝”的程度。零包裝不是指沒有包裝，而是包裝簡約到與產品渾然一體，不會像傳統包裝一樣喧賓奪主，為產品增加過多的不必要的附加成本。但在瘦身模式下的包裝設計，其創意和藝術性的體現就更加困難，這對于包裝設計師有著更高的要求。

（二）摒棄粘合劑。對于包裝材料的連接設計，絲綢、布藝制品可以采用縫紉的手法將材料連接在一起；硬質的材料現也多參考古代的“楔”手法，將材料拼接起來，例如木盒的仿古設計，既有歷史韻味，又有現代的低碳理念；對于可降解塑料等不適宜以上兩種方法的材料，則應當一次成型或者采用熱熔手法將不同部分連接在一期，減少粘合劑的運用；對于紙板等材料，可以使用金屬條裝訂，一方面保證了連接的穩固性，另一方面金屬條和紙板都能回收再利用，符合低碳的理念。

（三）禮品包裝結構要在遵循禮品本身及禮品品牌的基礎上創新。過度包裝往往會造成浪費，甚至會喧賓奪主掩蓋禮品本身的立意。例如送一只古意盎然的毛筆，用一個高級檀木雕花盒子做外殼，內襯繡著精工蘇繡的上好的雪緞和羽絨，這樣的一個禮品，乍一看非常有檔次，但毛筆的高雅風骨就被包裝沖淡了許多。

四、結語

低碳包裝還需要更多的創新來迎合紛繁復雜的產品設計需求，低碳是一種理念而不是一個固化的思維模式，要不斷推陳出新，摒棄對自然環境、對身體健康有害的包裝材料和印刷材料。低碳理念的全球化并不是一蹴而就的，但只要設計師群體有一個低碳的理念，常出品符合客戶需求和產品特色的低碳設計，低碳型的禮品包裝必然會成為一個長久的潮流趨勢。

參考文獻：

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近幾年來，國民經濟快速發展造成的區域環境污染越來越嚴重。為降低環境污染，特別是從源頭上杜絕污染源，我國實行了多項治理“白色污染”的措施，如規定從2008年6月1日起，各大超市的塑料袋改為有償購買。塑料袋是造成“白色污染”的重要原因之一，被掩埋的垃圾需要上百年才能夠得以分解再利用，對于自然界的循環來說是極大的危害，對人類的生存環境是極大的考驗。除了中國外，世界各國都面臨環境污染的危機和挑戰，如何維護各場所的環境衛生，改善日益嚴重的“白色污染”，尋求塑料的代替品，在滿足人們的日常生活方便的同時，又能保護環境，已經成為一個迫切需要解決的重要問題，值得各個國家和地區關注和研究[1]。

在研究治理“白色污染”的過程中，聚-β-羥丁酸（PHB）逐漸受到人們的關注，并在農業、環境、醫藥等多個領域具有廣闊的應用。PHB是微生物在營養不平衡的條件下貯存的內源性生物高分子聚合物，不僅具有良好的生物降解性、生物組織相容性和光學活性，還具有與化學合成塑料相似的性質[2]。20世紀70年代，英國ICI公司利用真養產堿桿菌進行發酵生產，商品名為“BIOPOL”，但由于當時生產成本偏高，PHB的應用范圍受到極大的限制。目前，PHB的生產以微生物發酵生產為主。許多種屬的微生物都可以積累PHB，菌種質量也是制約PHB能否進一步發展的重要因素之一[3-4]。當前原料成本和提取成本偏高，影響聚羥基烷酸酯的大規模工業化應用，因而研究和生產活動中亟需一種成本廉價、簡便易行的分離提取方法。

1 產生PHB的主要微生物

有許多菌株都能產生PHB，但適用于工業生產的菌株須具備以下優點：生長繁殖的速率高，細胞內積累多聚物的濃度高，合成多聚物的速率快，能夠高效利用廉價的碳源。

研究表明，能合成PHB的種屬很多，如產堿桿菌屬、固氮菌屬、假單胞菌屬、生絲微菌屬、嗜鹽桿菌屬和甲基桿菌屬等。國內外一些領域使用的PHB生產菌種也有基因工程菌，如產堿桿菌、固氮菌和假單胞菌。利用菌株生產PHB的過程中，能作為碳源的有脂肪酸、糖類、碳氫化合物、脂肪醇等，不同均屬用不同的碳源產生不同的PHB，其對底物的要求、所合成PHB的結構、產率甚至合成機制均有很大差別[5]。

2PHB的提取方法

在利用菌株提取PHB的后期生產工藝中，提取價格較高。影響PHB提取過程的因素有很多，如提取方法、PHB純度、提取率等，同時也影響生產成本。

2.1直接成型法

直接成型法在高溫高壓的條件下使細胞破裂，PHB交聯聚合，并與細胞殘渣互相混熔，共同成型，當發酵過程中PHB達到細胞干重的50%后，可以很方便地得到經壓制成膜的產物[6]。利用該方法得到的產物具有較好的可塑性，可以進一步用于工業加工。

2.2溶劑提取法

PHB是積累于細胞內不溶于水而溶于一些有機溶劑的大分子聚酯，因而可利用PHB溶于特定溶劑的方法，采取溶劑提取法生產PHB。國際上這方面的研究開展較早，許多工藝方法都已申請專利。溶劑提取法簡便易行，提取率高，很多研究領域至今都在采用該方法。

應用于溶劑提取法的有機溶劑較多，如氯仿、亞甲基氯、一氯乙烷等氯代烴共沸物。由于PHB僅溶于為數不多的一些有機溶劑中，且溶解度較低，故溶液顯得很黏稠，從而使PHB的提取液與雜質的分離變得很困難。為了易于分離，就必須加大溶劑的用量，一方面造成溶劑回收問題，另一方面也會帶來溶劑損失問題[7-9]。即使溶劑回收率很高，但大量的溶劑會提升生產成本，也會造成環境的污染。總體來說，利用溶劑提取法需要使用大量溶劑，盡管能回收再利用，但是仍會對環境造成污染。

2.3化學試劑法

化學試劑法是利用氧化劑、表面活性劑或螯合劑等化學物質的作用，將細胞中的雜質轉化成可溶于水的成分，從而去除雜質。細胞壁是機械破碎的主要障礙，堿性條件下細胞壁的強度變弱。因此，使用化學試劑預處理能降低細胞壁強度，可減少操作壓力；在機械破碎前，調節pH值并加入化學試劑提取PHB的效果更加理想[3-4]。

2.3.1表面活性劑法[10]。即在水相條件下應用表面活性劑處理細胞，使細胞破裂，釋放產物。如果要求提高提取產物的純度，則加入絡合劑或消化劑。表面活性劑種類繁多，作用廣泛，用其提取PHB的研究較為廣泛。

2.3.2次氯酸鈉破除細胞壁分離法。利用次氯酸鈉來分離提取物質是目前化學試劑法中報道最多的一種方法[11]。該方法在應用時受到一些限制，因為生產工藝中需用到次氯酸鈉，該物質的氧化性較強，對PHB有劇烈的降解作用。隨著研究的不斷深入，學者發現通過控制次氯酸鈉的作用條件，可以降低次氯酸鈉對PHB的降解作用。

次氯酸鈉破除細胞壁分離法的過程中，為防止提取物受到過多的損壞，須加入溶劑保護提取物。Hahn et al研究表明，pH值為10的條件下，將等體積的氯仿和次氯酸鈉加入到細胞中，作用90 min，離心取氯仿相，得到的產物純度高，分子量大。李偉等[10]利用Alcaligenes eutrophus提取PHB，產物純度可達97%，提取率82%，分子量為310 kg/mol。

2.4物理方法

從細菌中提取PHB須經過細胞破壁，通常采用高壓均質或高速珠研磨。一般PHB顆粒的粒徑為1 μm左右，小于細胞顆粒的粒徑[6]。因此，將干細胞粉碎后，形成極細的顆粒，再利用粒徑的差異在液相或氣相中分離、獲取產物。Nod對Alcaligenes eutrophus和重組E.coli分別進行研究：超聲波破胞，懸液進入旋流除砂器，4 Pa下高壓分離，取上層噴霧干燥，獲得產物，純度均高于95%，產率90%。

2.5酶法

應用酶消化細胞物質，從而釋放出產物。由于單一的酶不能消化全部的細胞物質，產物的純度也不是很高，因而經常采用復合酶類并添加緩沖劑和表面活性劑。通過嚴格控制作用條件，可取得較好的效果[4]。

2.6基因工程方法

應用基因工程的原理和方法，在細菌體內克隆外源自溶基因，使菌體自溶，釋放PHB顆粒。

3小結

PHB具有不可替代的生物相容性和生物可降解性，同時還具有光學活性、壓電性、抗潮性、低透氣性等特點，是世界上公認最理想的可完全降解的生物塑料新型材料。該文介紹各種分離提取PHB的方法，是為了降低PHB后期生產的提取成本，可為其廣泛使用奠定一定的理論基礎。研究PHB的提取方法技術含量高，符合現代社會的發展要求，隨著研究的深入、材料性能的提高和公眾環保意識的增強，PHB的應用將越來越廣泛。

4參考文獻

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關鍵詞：生物工程 環境 保護

中圖分類號：X506 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）005-109-02

生物工程，這門新興的綜合性應用學科于上世紀70年代初興起，是以生物化學、微生物學、遺傳學和細胞學等為代表的生物學的理論和技術為基礎，結合機械、電子、計算機、化工等現代工程技術，創造出具有特別功能的“工程菌”或“工程細胞株”，以產生有用的代謝產物或發揮其特別生理功能。包括基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程和生物反應器等內容。

生物工程用于環境有悠久的歷史。但現代生物工程和環境工程的結合，于20世紀80年代誕生在歐美地區，形成了環境生物工程，它涉及的學科領域眾多，通過利用生物體或生物體某些組成部分或機能，建立降低或消除污染物產生的工藝流程，或者能高效凈化環境污染，同時又生產有用物質的工程技術。利用生物工程處理污染物的最大特點是，處理產物都是水、二氧化碳、氮氣等無毒、無害的物質；可以有效避免二次污染，是一種安全而徹底的方法。

1 生物工程技術減少污染物排放

利用生物工程技術，研制具有特別功能的“工程菌”或“工程細胞株”，并用于生產流程中，減少污染物排放、甚至零排放。例如，生物農藥具有安全、無毒、不污染環境等特點；生物質能源的利用能有效降低污染物排放；高催化效率“工程菌”提高化學反應速度，減少生產過程能源、原料的消耗；這些對于保護生態環境都具有重要意義。

2 生物工程在環境監測的應用

監測環境污染是環境保護工作中的一個重要環節，除了應用化學或儀器分析進行測定外，生物監測也日益成為重要的監測手段。可以利用指示生物、基因工程技術改造過的微生物、分子生物學技術、生物芯片技術、生物傳感器等技術監測環境污染。如水葫蘆監測水域中的砷；用細菌總數及糞便污染指示菌（大腸埃希氏菌、克霉伯氏菌等）監測水質；用鼠傷寒少門氏菌檢驗物質致突變性與致癌性。近年來，研究較多的有聚合酶式反應技術（PCR技術）、生物傳感器、核酸探針、酶聯免疫吸附技術（ELISA）、生物熒光方法等生物高新技術也應用于環境監測。PCR 技術可用于土壤、沉積物、水樣等環境標本的細胞檢測。生物傳感技術可用來測定水體中的BOD、酚、NO3、有機磷，還可以用來分析大氣中的CO2、SO2、NOx的含量及濃度等。Andreas等報道了將檢測汞的傳感器菌株用于測定土壤中汞的生物有效性；Charlesp等用多孔滲透膜、固定化硝化細菌和氧電極組成微生物傳感器，用此傳感器測定樣品中的亞硝酸鹽含量，可間接測定空氣中NOx的濃度，其檢出限為1*10-8mol/L。今后，生物工程技術由于其快速、靈敏、特異性強的特性，將在環境監測中廣泛應用。

3 生物工程在廢水處理中的應用

廢水中所含的污染物質是多種多樣的，需要幾種方法組成一個多層次處理系統。物理方法一般適用于預處理，化學方法容易產生二次污染；利用生物工程措施凈化廢水則是利用生物的新陳代謝作用，對廢水中的污染物質進行轉化和穩定，將廢水中污染物轉化為無毒、無害、穩定的物質。

固定化微生物技術。這是生物工程領域的新技術，利用基因工程技術將一些具有特異性的優勢菌種不斷得到改造或創造，將這些具有脫色菌、脫氮、脫磷等高效專性菌進行固定化后，菌體密度提高，極大提高了處理工業廢水和分解難生物降解的有機物質的效率，具有明顯優勢。

生物反應器技術。在活性污泥中加入既有固定載體又有流動載體，既有好氧又有厭氧固定膜的反應器，大大增加反應體系中的生物量和生物類群，運用發酵工程原理，最高水平地發揮微生物降解污染物的生物活性。此法可提高生物處理的效率，節約大量的人力，簡化操作程序。

生物強化處理技術。通過向廢水中加入優勢菌種或通過基因工程技術產生的“超級工程茵”，形成高效生物膜，以去除有害物質。常見的方法有：高濃度活性污泥法、生物-鐵法、生物活性炭法。

隨著污染日益嚴重、環境標準的不斷提高、科學技術的進步，利用生物工程技術開發了不少處理廢水的新工藝和技術。如升流式厭氧污泥床（USAB）生物處理技術、厭氧折流板反應器（ABR）生物處理技術、間歇式活性污泥法（SBA）生物處理技術、吸附-降解（AB）生物處理技術等。

4 生物工程技術在固體廢棄物處理中的應用

固體垃圾處理的常用方法有：堆肥、填埋、焚燒。堆肥法和填埋法利用了生物學原理，通過“無害化、資源化、減量化”措施處理的廢棄物，可作為肥料使用，實現廢物資源的二次利用。國內張玲、凌云、孫立明、王建香等研究人員都研究了復合微生物菌劑在堆肥和填埋處理中的應用，并取得很好效果。國外有研究人員用蚯蚓床處理有機垃圾和糞便。蚯蚓床處理可以將廢棄物轉變為無臭味、肥效高的蚯蚓糞土，蚯蚓本身也是很好的醫藥原料和優良飼料，效果顯著。

生物工程技術對于消除白色污染亦有重要意義，主要表現在以下幾個方面：（1）利用基因工程技術可以篩選優勢微生物、構建高效降解菌，并通過發酵工程技術大量培養，達到降解白色污染物的目的。（2）利用基因工程技術將能編碼降解蛋白的基因導入某一土壤微生物（如：根瘤菌）中，使兩者同時發揮各自的作用，迅速降解塑料等白色污染物。（3）通過基因工程方法，利用微生物生產可降解塑料。

5 生物工程在大氣污染治理中的應用

廢氣的生物處理和空氣凈化主要是指利用微生物吸附分解有機物能力和降解惡臭物質與有機廢物的方法，主要方法有生物洗滌、生物過濾、生物吸附法等。這些方法具有成本低、效率高、消耗低、安全性好和無二次污染等優點，比傳統廢氣處理方法優勢明顯。此外，還可通過減少生產過程的污染物排放，從源頭上減少污染物。酸雨的主要原因是燃煤產生的高濃度SO2，可以通過微生物脫硫技術減少SO2的排放。

6 生物工程在土壤污染治理的應用

土壤污染主要包括重金屬污染、農藥殘留、土壤板結等方面。我國土壤重金屬污染物主要來源于工業廢渣、污水灌溉、生活垃圾等。土壤是人類生存的基礎，我們既要保證18億畝耕地紅線，又要保證土壤的質量，生產健康的食品。

重金屬難以降解，是土壤污染的重要污染源且對人體健康危害極大。重金屬污染土壤生物修復技術包括植物修復和微生物修復。生物修復的主要原理是利用或通過基因工程技術改造微生物、動物和植物等生物的功能，將重金屬吸附或轉化為無毒產物。主要通過以下兩種方法實現對重金屬的凈化：（1）通過生物作用，改變重金屬在土壤中的化學形態，降低其移動性和生物可利用性；（2）通過生物吸收、代謝，削減、凈化與固定重金屬。

另外，農業生產中，80%以上的農藥會殘留在土壤之中，其中的磷、氯代烴等是造成污染的主要物質。運用現代微生物技術可以將這些有害物質分解為H2O和CO2等無毒無害或毒性較小的其他物質，不會對環境造成破壞。

7 結語

綜上所述，生物工程已經在環保領域得到了廣泛應用，并產生了重要的作用和深遠的影響。隨著現代生物學技術的迅猛發展和相關工程技術的提高，生物工程在環保領域中必將發揮更積極的作用，擔當更重要的角色，帶動整個環保事業邁入新發展。

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篇9

從最初的人工叫醒到現在的借助外來介質，叫醒產品逐漸走進了大家的視野，種類多樣的叫醒工具在人們生活當中扮演了不可或缺的角色。當今越來越快的生活節奏對人們的睡眠質量也提出了更高的要求，大多數人為了避免自然醒導致起晚，就會選擇一款適合自己的叫醒產品。本文通過對叫醒產品發展歷史的解讀，對現有市場上不同叫醒產品的分析，力圖探究未來叫醒產品的發展趨勢，為叫醒產品的創新發展提供技術支持。

二、不同叫醒產品及其特點分析

叫醒產品，顧名思義，就是把人們從睡夢中叫醒的產品，主要是以人或者實物作為載體通過聲音、振動或者其他信號按照用戶預先設定的時間發揮叫醒功能。古往今來，叫醒產品可以說是分門別類，根據其發揮叫醒功能時是否需要以人為介質可以分為以下兩類：人為叫醒和以物為介質的叫醒方式。其中通過實物為介質實現叫醒的方式隨著時代的發展涌現出了多個種類：普通鬧鐘、手C（附帶鬧時功能）、手環和其他綜合類叫醒產品（例如可以實現叫醒功能的枕頭、被子等）。

在還沒有發明叫醒功能的產品之前就只能通過人為來實現。古時候，有許多人是靠著替人叫早來謀生的（如圖1），他們靠著用棍子敲門窗，拿豆子砸窗戶，或者搖鈴鐺來叫醒雇主，在確定雇主已經起床，并在窗口示意，叫醒人才算完成工作。而這種方式需要實施叫醒的人保持清醒以滿足在規定的時間點叫醒熟睡的人，但顯而易見，此種方式會在一定程度上導致浪費人力，并且也很有可能會因為部分原因導致錯過時間點。而隨著這種職業的漸漸消失，又出現了“膀胱叫醒法”，人們在睡前會喝大量的水，然后早上被尿憋醒，但顯而易見這會影響人們的身體健康。

現在緊張的生活狀態已經讓每個人都焦頭爛額，選擇一款合適的且不依賴于別人而是通過外界實物來實現叫醒的產品是很重要的。

鬧鐘是帶有鬧時裝置的鐘，既能指示時間，又能在人們預定的時刻發出音響信號。據了解，世界上最早的鬧鐘（如圖2）誕生于 18 世紀，當時的鬧鐘并不是依靠鬧鈴來叫醒人的，而是靠蠟燭發光，讓光線刺激人的眼睛。當用戶設置的時間到了的時候，鬧鐘的彈簧裝載機制將會被觸發，釋放出打火石閘點亮蠟燭。隨著新技術的引用，出現了早期的金屬機械式鬧鐘（如圖3），它是在當時鐘表的基礎上，添加了定時音響的功能。這和現在一些普通鬧鐘（如圖4）的原理是一樣的，只是現在的鬧鐘在外觀造型設計方面更加人性化，符合大眾的審美。但是，只是通過聲音來實現叫醒的方式存在不可避免的缺點，用戶沒聽見鬧鈴聲音或者聽到聲音后關閉繼續睡覺的情況屢見不鮮，而且還會影響到身邊不需要被叫醒的人。

除了普通鬧鐘之外，現在市場上出現了越來越多的多功能叫醒產品，這主要是實現了叫醒產品與其他類型產品的結合，其不僅可以實現叫醒，還可以作為人們生活中一些其他必需品存在。如圖5的多功能智能鬧鐘枕頭，當設定的“鬧鐘”響時，枕頭可發出噪音、彩燈閃爍并震動，直到用戶的頭離開枕頭。多功能枕頭的出現，讓用戶被叫醒變得更加容易實現。多功能叫醒產品的出現，滿足了人們對于高質量生活的追求，但是這些產品實現叫醒功能的信號形式依舊不能實現“一對一”叫醒，即在對特定用戶實現叫醒功能的同時依舊會影響到周圍不需要被叫醒的人。

手機也可以歸結為現代多功能鬧鐘的一種，但因其用戶的廣泛性而單獨分為一類。手機附帶的鬧時功能（如圖6）在人們的生活中也起了越來越重要的作用。它的叫醒方式和普通鬧鐘一樣，都是通過聲音或震動叫醒。正是因為這種和普通鬧鐘相似的簡單的叫醒方式，它的弊端也就顯而易見。

智能手環（如圖7）附帶的鬧時功能主要是通過振動實現的，一般通過聲音實現叫醒功能的鬧鐘形式在叫醒特定用戶的同時，也會影響到其身旁不需要被叫醒的人；那么相比較而言，智能手環的鬧時功能作用范圍就相對縮小，基本實現了從“一對多”向“一對一”的轉變，但是突然的振動難免會對正在熟睡的人造成生理和心理上的不適感。

三、基于TRIZ理論的叫醒產品發展分析

TRIZ理論提供了一套很好的解決問題的工具，并提出產品或技術的創新都有其規律性，而叫醒產品作為當今社會人們平時不可或缺的生活用品，也遵循著相應的進化模式和創新原理。縱觀叫醒產品的發展歷史，其主要是依附于叫醒產品的功能、原理、關閉鬧時功能的方式以及產品材料等領域的發展。

從叫醒產品的功能來看，逐漸由“單一”變得更加“多元化”。1787年美國人李維?赫特金斯制造出了第一個鬧鐘，這個鬧鐘只會在每天早晨4點響，這是李維?赫特金斯每天起床的時間。因此最初的叫醒產品就是為了發揮叫醒功能而被發明的。而現在單一發揮叫醒功能的產品已然不多見，基本都是多功能的，如手機，以及有叫醒功能的被子、枕頭等。叫醒產品功能的發展趨勢符合TRIZ理論的合并原理和多用性原理，將不同系統組合到一個系統，使其發揮多種功能，滿足人們的不同需求。

就原理方面來說，叫醒產品的發展從最初的人工叫醒到現在的借助外來物質實現叫醒，且實現叫醒的信號形式不再局限于聲音，通過振動（如手環）、機械運動來實現叫醒的產品已屢見不鮮。如圖8所示的一款叫醒產品，內置了一個能夠360度瘋狂轉動的電動馬達裝置，并將假手臂固定于裝置上，當鬧鐘設定時間到時，裝置不僅會嗡嗡作響，連假手臂也會瘋狂轉動，抽打用戶的臉部。“物叫醒”的模式逐漸取代了以“人”為介質的叫醒方式，叫醒產品的進化路線如圖9。

關閉叫醒產品鬧時功能的方式已經不再僅僅局限于手動按動關閉。一直以來的叫醒產品，如鬧鐘，都是通過鈴聲來實現叫醒的，也需要隨手按動來實現關閉。這樣帶來的問題是在人們處于深睡眠狀態（大腦皮層細胞處于充分休息狀態，有助于消除疲勞、恢復精力，但是處于這個時期的我們很難被叫醒）的情況下，有可能出現沒聽見鬧鈴聲音或者聽到聲音后關閉繼續睡覺的情況。隨著當代設計的突飛猛進，鬧鐘的叫醒形式也越來越豐富，同時關閉鬧時功能的方式也越來越多。如圖10，為Ruggie的智能叫醒產品，其內部安裝一款壓力傳感器，當在規定時間響起時，用戶必須雙腳站在設備上超過3秒鐘觸發內部的傳感器，它才能安靜下來。不同新型叫醒產品的出現，多種鬧時功能的實現，讓用戶短時間內被叫醒顯得更容易實現。

從叫醒產品的材料來看，從單一的金屬材質逐漸演化為多種新材料的綜合應用。鬧鐘出現后，它的本身能夠大大解放人力的優點讓它的迅速普及成為了可能。最初鬧鐘的外殼材質都是金屬，既不易加工又顯得笨重。之后隨著各種新材料的不斷出現，金屬材質鬧鐘的不易攜帶性讓其被塑料、玻璃、橡膠以及其他一些復合材料逐漸取代。新材料的大量應用也促使打破了原先采用指針指示時間的固有模式，現在的鬧鐘更多體現的是科技感和設計感。早前的鬧鐘是具有鬧時功能的立式機械表，在外觀設計上都大同小異，而現在的鬧鐘雖然也可以指示時間，但是采用的方式卻很少是指針形式，電子指示時間形式表現更加廣泛。就外觀來說，其造型設計也隨時間指示形式的變化而更富時尚感。現在金屬材質的鬧鐘可能更多的是作為一種復古的裝飾品存在。在叫醒產品的整個發展過程中體現了TRIZ理論的分離原理、分割原理和局部質量等原理的應用，使得復雜的機械表發展成了當今多樣的電子類鬧鐘（如圖11），而且整體更加輕便。

可見TRIZ理論在叫醒產品的發展過程中起了非常重要的指導作用，表1為TRIZ理論的40條發明原理在叫醒產品的發展中的主要應用。

四、叫醒產品的發展趨勢預測

一般的叫醒形式都是通過聲音傳播，但這明顯會影響到周圍不需要被叫醒的人。因此未來的叫醒產品可能會從叫醒產品的原理入手，通過尋求新的叫醒信號傳播形式來實現。骨傳導是當今社會發展已經相對成熟的一種新技術，它利用的就是人體骨骼傳播聲音的原理，最大的優點是它不通過外耳，所以能夠有效防止環境噪聲的干擾，能夠和空氣傳導結合形成獨特的聽覺環境。通過將骨傳導的原理運用到叫醒產品的設計上，以此來實現溫柔地叫醒功能，并且“一對一”叫醒的實現就會真正成為可能。

當代人們對于生活質量的要求越來越高，融合多功能且個性化的產品更能吸引消費者的注意。因此對于未來的叫醒產品，也會一直以多功能設計為主，將其與平時生活中不可缺少的生活用品進行結合，使其在能夠滿足基本叫醒功能的基礎上，還可以滿足用戶其他方面的需求。實現一物多用，為用戶提供了便利的同時也增加了趣味性。

當今社會，環保設計成為一大發展趨勢，正符合TRIZ理論40條發明原理中的變害為利的原理和拋棄與再生原理。因此就未來叫醒產品的材質方面來講，會在不影響其基本強度、功能等要求，并且滿足基本加工成型要求的基礎上，更多地采用可回收、可降解的綠色環保材料，如光降解塑料，生物降解塑料等這些容易加工又節省能源，且不會對環境造成污染的新型材料。

叫醒產品發展趨勢如表2所示。

五、Y論

篇10

【關鍵詞】環境污染 生物技術 應用 前景

中圖分類號：Q933

1我國生態環境的現狀

我國生態環境污染日趨嚴重，如 “三廢”污染、水體污染、土壤污染、廢棄塑料和農用地膜污染、農用化肥和農藥污染等，造成水資源嚴重短缺，土地荒漠化日益加劇，森林覆蓋率劇減，草場嚴重退化。生態環境的惡化，時刻威脅著人們的生命財產安全，疾病發病率也迅速提高。因此，必須積極發展高新技術，如現代環保生物技術等，采用防治結合的方式，解決當前的環境危機，維護生態平衡，已迫在眉睫。

2環境生物技術簡介

生物技術是建立在生命科學的基礎上，通過直接或間接的方式利用生物或生物有機體的特定部分或某些功能，建立降低或消除污染物的生產工藝或能夠高效凈化環境污染，同時又能生產有用物質的工程技術。主要包括基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程、染色體工程、生化工程等。生物技術在環保領域發揮著越來越重要的作用，正衍生出一門新興的學科與技術，即我們所說的“環境生物技術”，亦稱“環境生物工程”。其特點如下：

2.1 實現對污染物的循環利用

對垃圾廢棄物的降解生成的產物或副產物，一般都可重新利用。這樣，可把污染降到最小程度，不僅可解決長期污染的問題，還實現了對固廢的循環利用。

2.2安全可靠、效果明顯

利用發酵工程技術治理，產生的物質基本屬于穩定無害的物質，常見的包括CO2、水、氮氣、甲烷等。并且，多數都是一步到位，無二次污染。因此，該技術既安全、徹底又高效。

2.3簡化流程，節約成本

生物技術是建立在酶促反應基礎上的生物化學過程。酶作為生物催化劑，實質是一種活性蛋白質。一般在常溫常壓或近乎中性的條件下即可發生反應。因此，絕大部分生物治理對環境條件要求不高，并可就地實施。

3.環境生物技術在三廢處理中的應用

3.1在廢水處理方面的應用

廢水中含有許多有毒有害物質，比如，酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇、蛋白質等。廢水生化處理經近百年的發展，現已形成了許多新工藝、新技術。通過生物技術治理廢水，主要借助微生物的降解作用完成。它分為耗氧降解技術與厭氧降解技術兩種。耗氧降解技術又分為：活性污泥法與生物膜法。目前，采用較多的是固定化酶與固定化細胞技術，它屬于酶工程技術。固定化酶又稱為水不溶性酶，是通過物理吸附法或化學鍵合法，導致水溶性酶和固態的不溶性載體結合起來，從而使酶不再溶于水。微生物細胞猶如一個天然的固定化酶反應器。微生物細胞的固定可采用制備固定化酶的方式。對于污水中的多種污染物，均可通過固定化酶或固定化細胞進行治理。國內外有很多這方面的成功案例。

3.2在廢氣凈化方面的應用

廢氣是近年來重要的污染源之一。如何利用生物技術高效凈化廢氣也成為重要的研究課題。目前采用的方法包括生物過濾、生物洗滌、生物吸附和植物修復法等。常用的生物反應器有生物凈氣塔、滲濾器和生物濾池等。根據微生物在廢氣處理過程中的具體形式，分為兩大類：生物吸附法與生物過濾法。前者可治理含胺、酚和乙醛等氣體，后者可降解惡臭性廢氣。植物修復技術是把太陽能作為動力，依靠植物的同化作用達到凈化氣體的目的。它屬于一種綠色技術?，F在，全球都有很多成功處理廢氣的案例。美國利用微生物作用來凈化工業惡臭氣體，效果明顯，且還不會出現二次異臭。德國與荷蘭利用生物膜過濾技術可除掉超過90%的硫化氫。我國相關學者也在此方面取得了不錯的成果。比如，利用生物膜填料塔處理橡膠再生脫硫過程中產生的低濃度的有機廢氣，經試驗表明，該方法是可行的，若相關條件控制適度，凈化效果顯著，凈化率可超過90%。相比原有的廢氣處理方法，生物技術法有著很多優勢：節約成本、效果好、安全可靠、沒有二次污染等。

3.3在處理固廢方面的應用

工農業生產、城市建設與日常生活都會產生很多固體廢棄物。傳統固體廢棄物的處理方式，不僅浪費資源能源，還會污染環境。利用生物技術處理城市生活垃圾和農業廢棄物，不但可以把這些廢棄物變為優質的有機肥料，實現廢物的資源化，更有利于生態環境的良性循環。常見的處理方式包括衛生填埋、堆肥和發酵制沼氣等。

4.環境生物技術在環境污染修復中的應用

4.1污染土壤的生物修復

隨著農業的發展，各種化學殺蟲劑、農藥被大量使用。而這些農藥很多都會殘留在土壤中，。尤其是那些極難降解的農藥給生態環境造成難以估量的損害。通過相關生物技術處理，可以把這些污染物質進行有效分解，生成水與CO2。不僅不會造成對環境的破壞，還能防止出現二次污染。但是是分解周期較長，不符合農業生產的需求。重金屬屬于土壤污染中重要的污染物。重金屬污染的生物治理機制是：借助生物作用（酶促反應）導致重金屬的化學形態改變，將其固定在土壤中，或減輕其毒性。這樣，可有效制約重金屬在土壤中的移動。通過生物的吸收、代謝作用后，會進一步固定重金屬或減小其毒性，從而凈化土壤。此外，生物修復污染土壤的過程中，還能提高土壤有機物的數量，調動相關微生物的活性，從而優化土壤生態結構。同時，還能強化對土壤的固定作用，避免土壤受到風蝕、水蝕的破壞，預防水土流失。

4.2.水體生物自然凈化技術

環境生物技術中通過植物吸收達到凈化水體與土壤的方法被稱為生物自然凈化技術。分為生物塘與人工濕地兩種。前者把太陽能作為初始能源，利用塘中植物的同化作用將水中的污染物吸收掉，從而凈化水體。生物塘中可栽植的高效凈化植物有水葫蘆、蘆葦、水萵苣等。同時，還應構建集組合曝氣、水生植物、水產養殖一體化復合生態系統，進而提高生物塘的處理能力。后者是通過自然生態系統中的物理、化學、生物等作用達到對水體的凈化作用。由于人工濕地處理系統出水水質較好，可用于飲用水源的處理，并且所需成本也比常規處理方法要低。

4.3白色污染的治理

采用生物技術治理可從兩方面入手，一是篩選具有降解塑料與農用薄膜的微生物，形成高效降解菌。二是分離克隆出帶有降解功能的基因，再將其植入到特定的土壤微生物內，如根瘤菌。這樣，既能發揮兩者各自作用，還有利于加快對塑料垃圾的降解速度。此外，還應重點對預防白色垃圾技術進行攻關與研發。個別微生物可以生成一些高分子化合物，類似于塑料，被稱為聚酯。為進一步節約成本、提高產量，人們正致力于通過DNA重組技術，試圖改造某些微生物。比如，當前一個重點研究課題就是通過微生物發酵生產聚-β羥基烷酸（PHAs），相關研究人員正試圖形成自溶性PHAs生產菌種。通過把PHAs重組菌發酵后，積累數量眾多的PHAs，再添加一些信號物質，從而生成裂解蛋白，然后細胞壁被破壞，PHAs析出。即簡化PHAs的提取流程，達到節約成本的目的。

4.4降解廢水中微量油脂

含油廢水屬于一種量大面廣的污染源。廢水中的少量油脂并不能通過原有的物理或化學方法處理掉。上海交大生命科學技術學院和日本日立化成公司合作，從5種活性污泥或土壤中馴化分離出六種菌，分析了它們在低溫條件下對低濃度植物類油脂的實際降解能力。不同菌的降解能力都各不相同，其中，發現兩種菌的除油效果很好，除油率高達92.80% 和95.49%，相關特性還有待進一步研究。

4.5化學農藥污染的消除

經統計資料顯示，每合成一噸農原藥需消耗3-4噸化工原料，多余的原料作為未反應物或中間副產物隨水排出，每年數百家農藥廠排出的廢水上億噸，危害極大。中科院成都生物所經過反復試驗，終于找到了解決處理農藥（樂果）廢水的方法。他們將高效微生物菌種用于SBR設備處理有機農藥廢水，效果顯著，使有機磷轉化率達96-99%，其技術指標達到了相關排放標準。一般情況下施用的農藥化肥約有80%的殘留，特別是難降解的氯代烴類農藥，給生態系統帶來了極大的滯留危害，必須依賴基因工程構建的高效菌種來進行處理。但要想徹底消除化學農藥的污染，還必須全面推廣生物農藥。生物農藥是指由生物體產生的具有防治病蟲害和除草功能的一大類物質的總稱，大多是生物體的代謝產物，主要有微生物殺蟲劑、農用抗生素制劑和微生物除草劑等。

5.環境生物技術在環境監測方面的應用

應用在環境監測領域的生物技術主要有以下幾種：①監測水質，利用細菌的數量、某些糞便指示菌（大腸埃希氏菌、克霉伯氏菌）等②檢測物質致突變性和致癌性，通常使用鼠傷寒少門氏菌來檢驗。③通過發光細菌對環境中的毒物進行檢測，速度較快。④根據對水中藻類的生長情況測定，對水質進行監測或檢測某些物質的毒性。近年來，國際上在這一領域的重點研究對象包括PCR技術（應用聚合酶式反應技術）、核酸探針、生物傳感器等。PCR技術可用于當前還無法培養的微生物檢測，一般適用于對土壤、水樣、沉積物等環境標本的細胞檢測。

隨著今后技術的不斷完善，對于水質的檢測，核酸探針與PCR技術極有可能取代現在的常規微生物檢測方式。此外，生物酶法具有良好的發展潛力，它適用于快速檢測與現場測定。生物傳感器具體有酶傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器，通過酶、微生物、抗原、抗體等生物材料作為分子識別元件，從而把外部對其理化特性的影響轉化為電磁信號。它可用于對特定污染物的快速檢測，并且操作簡便、結果精確。

5環境生物技術現狀及前景展望

5.1現狀

環境生物技術雖有諸多優點，并能有效解決各種污染問題。但實際應用中依然存在種種局限：

①反應速度較慢，并且需要大型的反應器，需占用過多的土地面積。

②對于原水水質有著十分嚴格的標準，不然，不利于微生物的生長。

③運行過程中會發生一些問題，如污泥膨脹或流失，余下的污泥也不易處理。

④通常的微生物也極難解決人工合成物，尤其是難生物降解的污染物。

⑤實驗室有可能泄漏某些活的有害菌體。大規模的微生物應用會給生態環境帶來潛在的風險。

5.2發展前景

5.2.1各種新工藝新方法不斷涌現

比如，國內有關專家利用高效反應器治理印染廢水時，結合三種新技術，以提高生物處理效率。即在厭氧流化床中加入高效的脫色菌，通過聚集-交膠固定法，把脫色菌固定到活性污泥中。再在反應器中加入磁粉以構成穩恒弱磁場，從而對微生物產生正的磁生物效應以加快生化反應速率。此外，還有利用基因工程克隆生物生長基因控制植物生長、構建高效的細菌來治理各種污染問題，以及利用遺傳工程處理農業固廢中難降解的五碳糖等等新技術。

5.2.2綜合利用

為了避免微生物降解污染物后形成二次污染，同時，讓資源得到充分利用，生物治理技術也更趨向綜合性利用，如利用降解后形成的微生物菌體、微生物體內酶、有關代謝產物、或其產生的能源。當前，“沼氣田”發電是比較成熟的生物技術，投資少、成本低、使用管理方便，正受到很多國家的推崇。英國有的污水處理廠采用乳酸細菌降解農用工業垃圾生成乳酸。

5.2.3和其它現代科技有效結合

近年來，現代科技的發展特別是IT技術的快速發展，促使生物治理技術取得了極大的進步。生物處理工藝正實現自動化控制，并且，生物技術方面正積極開展數學模擬研究。據有關報道顯示，目前已研制出電子計算機輔助系統。該系統分為分析程序與處理程序，進一步降低了廢水處理廠設計方面的難度。隨著自控技術的發展，連續性運行的大型氧化溝也隨之產生。

5.2.4重點研究極端微生物與超級工程菌

極端微生物是指在一般生物無法生存的條件下能生存的生物。比如在高溫、高酸、高堿、高壓、高鹽、低溫等極端條件。這類微生物具有特殊的生理機制，有很高的環保應用價值。Whyte等經研究了解到，冷微生物菌株可以使石油烴、十二烷、正十六烷、甲苯、萘等發生礦化。隨著技術的進步，對現有微生物的有效改造，不斷研發出新的具有特殊功能的微生物。通過質粒工程技術，把分別降解芳烴、多環芳烴等的質粒接合到降解酯烴的細菌體內，形成一種“超級菌”。這種細菌在治理石油污染方面有著很好的應用前景，可以把60%的烴分解。同時，相比一般菌種，其幾小時就能達到一般菌種凈化一年左右的效果。

5.2.5轉變觀念，從治理轉向預防

目前，隨著環境問題的日益突出，世界各國都意識到環境保護的重要性。生物技術的發展也會從單純地治理過渡到防治結合，以預防為主，最終實現清潔生產。比如，生產微生物農藥、源于微生物體又能生物降解的表面活性劑等。今后還可應用于諸多領域，如洗滌劑制造、油類回收處理、感光乳劑穩定、植物病害防控、細胞破碎、微生物的快速測定等方面。目前，正嘗試通過基因工程技術把PHBV基因植入某些植物體內，實現從植物體內獲取塑料，從而解決嚴重的塑料污染難題。

5.3.展望

隨著全球環境的日劇惡化，使人類的生存和發展遭到了一場前所未有的挑戰，迫使人們進行一場‘環境革命’來振救人類自己。這場環境革命的意義就像18世紀的工業革命一樣重大，而且需要更深入和徹底。在這場革命中，借助現代生物工程技術解決環境問題，縱然有其巨大的發展潛力與優勢，也還存在諸多局限與不足，所以，面對環境危機日益惡化之勢，不僅要建立健全相應的環境規劃、法規、資金投入等生物技術良性應用環境，鼓勵、資助研發更新更高效的環境生物技術，并使之得到產業化與商品化發展，還要把生物技術和其它各種相關技術有效地結合起來，才能切實有效解決當前困擾世界各國的生存危機的問題。

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