可降解塑料原理大全11篇

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篇（1）

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）07-0210-02

由于傳統(tǒng)塑料材料的機(jī)械強(qiáng)度與韌性?xún)?yōu)良，傳統(tǒng)塑料材料被廣泛應(yīng)用于包裝材料，但是對(duì)石油基材料的過(guò)度使用，導(dǎo)致一次性消耗的自然資源過(guò)多，這使環(huán)境惡化。處理石油基包裝材料的主要方法――填埋、焚燒造成了對(duì)居民的困擾。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，可降解材料應(yīng)運(yùn)而生，針對(duì)資源短缺、環(huán)境污染的問(wèn)題，可降解材料的特點(diǎn)是原料綠色無(wú)污染，降解之后的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境影響污染較小，甚至無(wú)污染。

1 可降解材料的概述

可降解材料是在生產(chǎn)過(guò)程中加入添加劑，使其本身在一定時(shí)間內(nèi)能維持普通塑料的正常功能，超過(guò)一定時(shí)間或被廢棄后，在光或微生物或其他因素的作用下，進(jìn)行自身降解而后消失的材料。可降解材料可以減少一次性的難降解塑料在焚燒時(shí)對(duì)環(huán)境造成的危害，緩解填埋一次性難降解材料造成的人地矛盾。可降解材料從降解方式進(jìn)行分類(lèi)，可以分為光降解材料、生物降解材料以及其他降解材料。

1.1 光降解材料

光降解材料是一類(lèi)添加光敏劑或引入特殊鍵的光敏基團(tuán)，在太陽(yáng)光的參與下，自身能進(jìn)行對(duì)自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞的材料。

一類(lèi)光降解材料的作用原理是聚合物在吸收太陽(yáng)光后，光增敏基團(tuán)被激活，使聚合物產(chǎn)生有雙鍵等易于被降解的雜質(zhì)，進(jìn)一步發(fā)生氧化反應(yīng)，最后降解為二氧化碳和水。例如：將一氧化碳為光敏單體與烯烴類(lèi)單體聚合得到的如含有羰基結(jié)構(gòu)的聚乙烯、聚氯乙烯等的光降解聚合物與同類(lèi)樹(shù)脂混合，可得到一種光降解材料；另一類(lèi)光降解材料的原理是聚合物在生產(chǎn)時(shí)加入少量光敏劑，光敏劑在光照的條件下，促使聚合物產(chǎn)生自由基，加快自身的降解速率。光敏劑具有在光降解材料使用期內(nèi)抗氧化的作用且能幫助維持光降解材料的正常使用，但在光降解材料使用期過(guò)后，又能促進(jìn)其吸收光能進(jìn)行自我分解的雙重作用。含有光敏劑的光降解材料可分為含有過(guò)度的金屬化合物如金屬氧化物、有機(jī)金屬化合物等的光降解材料和含有如蒽醌、嵌二萘等具有敏化烯烴塑料的多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔锏墓饨到獠牧稀?/p>

影響光降解的因素有聚合物結(jié)構(gòu)（如含有羰基等）、光敏劑的添加、光波長(zhǎng)、大氣條件。光降解材料的缺陷有：第一，光降解的引發(fā)劑大多是對(duì)人體有害，因此不能應(yīng)用于食品級(jí)，醫(yī)療級(jí)塑料；第二，大部分光降解材料不能被完全降解，這可能使其對(duì)環(huán)境的危害更大，第三，光降解材料應(yīng)用范圍較狹窄（地域狹窄），但可大面積應(yīng)用于農(nóng)田。

1.2 生物降解材料

由于光降解材料的局限，以及廣泛的生物來(lái)源，目前的研究熱點(diǎn)更多地放在生物降解材料上，相對(duì)于光降解材料，生物降解材料的原料來(lái)源更加綠色，降解的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染性也更加小。生物可降解材料是一類(lèi)在酶或微生物的作用下，使維持自身結(jié)構(gòu)的分子鏈逐漸斷裂，形成對(duì)環(huán)境無(wú)害的小分子化合物的材料。

生物降解的方式有生物的物理、化學(xué)作用和酶的直接作用。根據(jù)來(lái)源的不同可以分為微生物降解型的生物材料、合成高分子型的生物降解材料、天然高分子型的生物降解材料。微生物降解材料是以有機(jī)物為碳源，微生物進(jìn)行發(fā)酵轉(zhuǎn)化為高分子聚酯，利用這種高分子聚酯制作為塑料的材料。合成高分子型的生物降解材料是利用化學(xué)方法合成在自然界中與原本存在的利于降解的高分子化合物。天然高分子型的生物降解材料是在合成時(shí)以淀粉、纖維素、木質(zhì)素等多糖化合物為原料，在必要的條件下加入生物降解添加劑或經(jīng)氧化、改性而加工制成的塑料。其中，淀粉基構(gòu)成的可降解材料和PLA構(gòu)成的可降解材料是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，PHB作為可降解材料也有較為廣泛的應(yīng)用。

淀粉通過(guò)植物光合作用而形成的，易得，降解后仍以二氧化碳和水的形式回歸到生態(tài)環(huán)境中，是完全無(wú)污染的非常優(yōu)良的生物降解材料。針對(duì)淀粉作為原料來(lái)源的淀粉基塑料是目前可降解材料領(lǐng)域研究的一大熱點(diǎn)。淀粉基塑料研究的階段主要有三個(gè)：第一階段是少量淀粉加入到傳統(tǒng)塑料中來(lái)達(dá)到可降解的目的；第二階段是增加淀粉含量和淀粉與其中組分的連接；第三階段是將淀粉經(jīng)過(guò)處理，形成完全由淀粉組成的塑料。對(duì)淀粉進(jìn)行改性，使其能夠進(jìn)行生物降解或能溶于水是研究的熱點(diǎn)話題，如PVA與淀粉的混合物的研發(fā)。淀粉基塑料還有需降低成本、提高機(jī)械強(qiáng)度，以及提高給降解材料的降解周期控制等研究空間存在。目前研究最為成功的是將淀粉和高分子材料進(jìn)行共混得到性能良好的可降解材料。

PLA（聚乳酸）是多糖經(jīng)過(guò)降解發(fā)酵制得、純化、聚合而成的環(huán)境友好型樹(shù)脂。PLA是由乳酸分子在一定條件下脫水縮合而成。PLA在土壤掩埋條件下，在溫度、氧氣、弱堿性的共同作用下，6～12個(gè)月降解為乳酸，最終經(jīng)微生物代謝，形成二氧化碳和水。PLA因其優(yōu)良的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度，被廣泛應(yīng)用于新興功能型醫(yī)用高分子材料如醫(yī)用手術(shù)縫合線、骨科用固定材料等。

PHB（聚β-羥基丁酸酯）是細(xì)菌體內(nèi)碳源和能源的以顆粒狀儲(chǔ)存的酯類(lèi)積累物。PHB對(duì)氣體有阻擋性，能用于未添加抗氧化劑的食品的包裝袋；PHB有良好的生物相容性，可用于手術(shù)縫合線、骨折固定材料；因PHB能夠降解，可用于與農(nóng)藥或貴重藥品的包埋處理。因?yàn)镻HB用細(xì)菌發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)，所以PHB的生產(chǎn)重點(diǎn)放在基因工程等技術(shù)。針對(duì)其易結(jié)晶、較脆、降解速度較慢的缺點(diǎn)，如何通過(guò)物理或化學(xué)的方法改善PHB的性能成為研究的重點(diǎn)對(duì)象。

1.3 其他降解材料

PVA（聚乙烯醇）因具有可控性――控制其醇解度和聚合度來(lái)把握PVA的溶解時(shí)間，成膜性、物理強(qiáng)度好――完全可以滿(mǎn)足制做塑料的條件、毒性低、可達(dá)到100%降解、降解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)危害等優(yōu)點(diǎn)，成為能夠替代當(dāng)今塑料的重點(diǎn)材料。PVA的原材料，PVA樹(shù)脂分子鏈上的醋酸乙烯酯基體積較大，該基團(tuán)的存在使得分子鏈上的羥基之間不易形成氫鍵，也一定程度上阻止了大分子之間的相互靠近，而PVA分子鏈上的羥基能和水分子之間形成氫鍵，這使PVA具有良好的水溶性，優(yōu)異的水溶性有利于材料的降解。但是，單一的PVA材料機(jī)械強(qiáng)度難以滿(mǎn)足使用要求。目前，淀粉/PVA共混體系能夠滿(mǎn)足塑料的正常使用，但是隨著時(shí)間的加長(zhǎng)，其力學(xué)性能下降得很快，說(shuō)明其基本能滿(mǎn)足可降解材料的條件。若要提高淀粉/PVA的耐水性，則可對(duì)淀粉/PVA共混體系進(jìn)行甲基化改性、交聯(lián)處理、加入納米二氧化硅或加入檸檬酸和石油砂。但是PVA的生產(chǎn)工藝主要為流延法――首先將原料組分配好，后和水流延涂布到不銹鋼輥上，再進(jìn)行刮、剝離、收卷等工藝，因此，存在效率低和費(fèi)用大的缺陷。PVA還需解決如何使高溫水溶膜遇低溫水完全不溶以及均勻及透明等問(wèn)題。

光/生物雙降解是一類(lèi)加入一定量的光敏劑、促氧化劑等的在光和生物的共同作用下進(jìn)行降解的聚烯烴材料。第一，有研究表明，生物降解以光降解為基礎(chǔ)，對(duì)此，因其現(xiàn)已用于地膜、餐盒，這表現(xiàn)出了這種兼具兩種降解方式的的技術(shù)先進(jìn)性和實(shí)效性；第二，光/生物雙降解材料降解較快，約60天能被完全降解。

2 發(fā)展前景及展望

大部分的可降解材料存在機(jī)械強(qiáng)度較小和韌性較弱以及降解的控制性較弱的缺c，因此，第一，可以多開(kāi)發(fā)復(fù)合型可降解塑料，避免了單一原料造成的力學(xué)性能缺陷著重點(diǎn)放在開(kāi)發(fā)應(yīng)用范圍廣，原料易得、價(jià)格低廉的產(chǎn)品；第二，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝擴(kuò)大生產(chǎn)來(lái)促進(jìn)可降解材料為我們實(shí)際生活所用。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和科技的飛速發(fā)展，可降解材料逐步取代石油基材料是必然趨勢(shì)，如何充分發(fā)揮可降解材料的融傳統(tǒng)包裝材料的功能和特性和可降解，回歸大自然的優(yōu)點(diǎn)，成為各國(guó)研發(fā)的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

篇（2）

B. 煉鋼 一氧化碳、棕色煙塵

C. 氨氧化法制硝酸 二氧化硫、三氧化硫

D. 接觸法制硫酸 一氧化碳、黑色煙塵

2. 硅酸鹽工業(yè)的一般特點(diǎn)是（ ）

①以含硅物質(zhì)作為原料 ②主要產(chǎn)物是硅酸鹽 ③反應(yīng)條件是高溫 ④反應(yīng)原理是復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化

A. ①③ B. ②③ C. ①②③④ D. ③④

3. 下列關(guān)于金屬保護(hù)的說(shuō)法，正確的是（ ）

A. 在鐵制品表面涂上搪瓷可以防腐，若搪瓷層破損后仍能起防止生銹的作用

B. 鍍鋅鐵制品表面的鋅層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用

C. 鋼鐵制造的暖氣管外常涂有一層瀝青，這是一種改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法

D. 輪船外殼水線以下常裝有一些鋅塊，這是利用了犧牲陰極的陽(yáng)極保護(hù)法

4. 最近研制的一種可降解塑料，代號(hào)為3HB，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為[H―O―CH―C―OH][CH3] [n] [O]，具有良好的生物適應(yīng)性，能在自然界中自行降解，下列說(shuō)法中正確的是（ ）

A. 可降解塑料3HB，在自然界中通過(guò)水解反應(yīng)降解為該聚合物的單體

B. 該聚合物的單體中含有的官能團(tuán)僅有醛基

C. 1 mol該單體分別與鈉、碳酸氫鈉溶液完全反應(yīng)時(shí)，消耗鈉和碳酸氫鈉的物質(zhì)的量之比為1∶2

D. 由單體生成降解塑料3HB的反應(yīng)為加聚反應(yīng)

[鐵礦（Fe2O3）][高溫尾氣

（CO2+H2O）][CH4][合成氣（CO+H2）][合成其

他產(chǎn)品][Fe][還原

反應(yīng)室][燃燒室][混合氣（CH4+O2，其體積比為1∶2）][催化

反應(yīng)室] 5. 豎爐冶鐵工藝流程如圖，使天然氣產(chǎn)生部分氧化，并在特殊的燃燒器中使天然氣燃燒：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g），催化反應(yīng)室發(fā)生的反應(yīng)為：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g） [Δ]H1=+216 kJ?mol-1；CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g） [Δ]H2=+260 kJ?mol-1（不考慮其他平衡），下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 增大催化反應(yīng)室的壓強(qiáng)，甲烷的轉(zhuǎn)化率增大

B. 催化室需維持在550～750℃，目的僅是提高CH4轉(zhuǎn)化的速率

C. 設(shè)置燃燒室的主要目的是產(chǎn)生CO2和水蒸氣作原料氣與甲烷反應(yīng)

D. 若催化反應(yīng)室中，達(dá)到平衡時(shí)，容器中n（CH4）=a mol，n（CO）=b mol，n（H2）=c mol，則通入催化反應(yīng)室的CH4的物質(zhì)的量為[a+b+c4]

6. 下列說(shuō)法中正確的是（ ）

A. 天然纖維就是纖維素

B. 合成纖維的主要原料是石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品

C. 化學(xué)纖維的原料不能是天然纖維

D. 生產(chǎn)合成纖維的過(guò)程中發(fā)生的是物理變化

7. 下圖表示某些化工生產(chǎn)的流程（有的反應(yīng)條件和產(chǎn)物已略去）。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出下列物質(zhì)的名稱(chēng)：E ，H ，K ；

（2）流程中所涉及的化學(xué)工業(yè) （寫(xiě)出兩個(gè)即可）；

（3）反應(yīng)I需在500℃進(jìn)行，主要原因是 ，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，反應(yīng)Ⅱ的條件是 ；

（4）工業(yè)上，析出K后，再向母液中繼續(xù)通入E，并加入細(xì)小食鹽顆料，其目的是 ；

8. 氯化亞銅（CuCl）是有機(jī)合成工業(yè)中應(yīng)用較廣泛的催化劑，它是白色粉末，微溶于水，不溶于乙醇，在空氣中會(huì)被迅速氧化。從酸性電鍍廢液（主要含Cu2+、Fe3+）中制備氯化亞銅的工藝流程圖如下：

[調(diào)節(jié)pH、溫度

過(guò)濾][酸浸（pH≈4）

蒸發(fā)、過(guò)濾][電鍍廢液][電鍍污泥][濾液][鐵粉][高濃度硫

酸銅溶液][氯化鈉][濾液][CuCl晶體] [堿

過(guò)濾]

金屬離子含量與pH、CuCl產(chǎn)率與混合液的pH的關(guān)系圖：

[1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0][95

90

85

80

75][pH][1 2 3 4 5 6 7 8 9][10][CuCl][Cu2+][Fe3+][產(chǎn)率%][的濃度][（g?L-1）][Cu2+的濃度][Fe3+的濃度][CuCl產(chǎn)率]

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）電鍍污泥的主要成分是 （寫(xiě)化學(xué)式）；

（2）酸浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是 ；

篇（3）

李壯：曾經(jīng)有文獻(xiàn)做過(guò)這樣的調(diào)查報(bào)道，“從1852年英國(guó)誕生第一座沖水公廁開(kāi)始，水沖廁所逐漸在世界范圍內(nèi)普及。水沖式廁所對(duì)改善人類(lèi)的生活環(huán)境，防止糞源性疾病的流行起到了重要作用。但水沖式廁所也是污染環(huán)境的一個(gè)主要根源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每人每天大約上廁所6～8次，一年大約2500次。成年人每人每年平均產(chǎn)生糞尿約550l，其中糞便約50l尿約500l，COD約30kg糞尿中所含的養(yǎng)份以氮、磷、鉀為主。含氮4.5kg磷0.8kg鉀1.8kg這些養(yǎng)份80％以上存在于尿中水沖式廁所每次需用6-13自來(lái)水沖洗，即用99％的清潔水沖洗1％的糞便，產(chǎn)生100％的生活污水。據(jù)測(cè)算，沖廁用水約占生活用水量的20％全國(guó)城鎮(zhèn)人口每年沖廁用水不低于50億噸相當(dāng)于25座中型城市的年供水量。生活污水中人體糞便是地表水富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。據(jù)中國(guó)科學(xué)院地理與湖泊研究所的調(diào)查和研究認(rèn)為：太湖流域各種途徑對(duì)太湖水體磷的貢獻(xiàn)率依次為：人體(糞便)排磷43 57％，洗衣排磷16.1％，畜禽排磷12.51％，農(nóng)業(yè)(化肥流失)排磷11.89％，工業(yè)(污染)排磷7.41％，水產(chǎn)養(yǎng)殖排磷5.30％，其它排磷3.22％。在江河湖海中有70％的氮也來(lái)源于生活污水。”

根據(jù)2008年度的環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)報(bào)道的數(shù)據(jù)，當(dāng)年全國(guó)的廢水排放總量為571.7億噸，其中工業(yè)廢水排放量占廢水排放總量的42.3％，生活污水排放量占廢水排放總量的比例高達(dá)57.7％。全國(guó)廢水中化學(xué)需氧量排放量為1320.7萬(wàn)噸，其中生活污水化學(xué)需氧量排放量占化學(xué)需氧量占排放總量的65.4％；全國(guó)廢水中氨氮排放量127.0萬(wàn)噸，生活污水氨氮占到氨氮排放總量的76.6％。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)年全國(guó)共有1692座城市污水處理廠，全年共處理廢水237.3億噸。其中，生活污水202.9億噸，占到總處理水量的85.5％，其中僅城鎮(zhèn)生活污水處理率就達(dá)到57.4％。我國(guó)的遼河、海河、淮河、長(zhǎng)江、黃河、松花江和珠江七大流域的污水治理設(shè)施的年運(yùn)行費(fèi)用在351.6億元，城市生活污水處理率為57.0％。

在國(guó)家的“十二五”環(huán)境保護(hù)規(guī)劃中，主要著力削減化學(xué)需氧量和氨氮排放量，規(guī)劃將化學(xué)需氧量排放總量由2010年的2551.7(萬(wàn)噸)降低到2015年的2347.6(萬(wàn)噸)；氨氮排放總量由2010年的264.4(萬(wàn)噸)降低到2015年的238(萬(wàn)噸)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，國(guó)家還啟動(dòng)了建國(guó)以來(lái)投資最大的水污染治理科技項(xiàng)目，總經(jīng)費(fèi)概算三百多億元的水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)(水專(zhuān)項(xiàng))。

從以上數(shù)據(jù)我們可以得知，一方面，人類(lèi)糞便處理造成了大量寶貴的水資源的浪費(fèi)，污染了環(huán)境，人們不得不投入大量的資金建設(shè)污水收集與處理系統(tǒng)；另一方面，巨量化肥的使用不僅降低了土壤質(zhì)量，而且進(jìn)一步污染了地下水及河流。我們很早就意識(shí)到：如果能將糞便單獨(dú)收集、集中處理就可以變廢為寶，從源頭上解決糞便污染，大大降低生活污水中的化學(xué)需氧量和氨氮排放量。而且，從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展來(lái)講，具有實(shí)施的可能性。進(jìn)一步延伸，還有可能同時(shí)解決餐廚垃圾對(duì)環(huán)境的污染。

但是，由于沖水馬桶在世界各個(gè)城市及富裕地區(qū)的普及，城市居民打開(kāi)水龍頭就能得到自來(lái)水，如廁之后一按按鈕馬桶就會(huì)出水，將排泄物沖走；很少有人關(guān)心這些自來(lái)水是從哪里來(lái)的，以及那些排泄物進(jìn)入下水道之后去了哪里。要改變?nèi)藗兊摹胺奖恪毕到y(tǒng)，非常困難。然而，來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的一則消息為解決“將糞便單獨(dú)收集、集中處理、變廢為寶，從源頭上解決糞便污染”，這一難題找到了突破口。

記者：您所講的突破口是什么?

李壯：2011年11月15日，云南省盈江縣委副書(shū)記在微博上發(fā)帖稱(chēng)盈江地震災(zāi)區(qū)盞西鎮(zhèn)中心寄宿制小學(xué)是一所山區(qū)小學(xué)，共有師生1000多人，全校卻只有男女各七個(gè)蹲位的小廁所。每到早操結(jié)束或課間休息時(shí)，廁所都非常擁擠，要排長(zhǎng)長(zhǎng)的“方便隊(duì)”。該小學(xué)一老師說(shuō)，“……大部分學(xué)生都去這個(gè)廁所方便，課間休息15分鐘，一直都很擠，學(xué)生們需要排隊(duì)如廁。確實(shí)有個(gè)別學(xué)生靠每天少喝水來(lái)減少去排隊(duì)。”“老師們采取了調(diào)劑措施，學(xué)生上課后，老師講完課程或者抽空去上廁所……”該縣委副書(shū)記呼吁：“孩子們希望能有一個(gè)大廁所，希望有能力的人們能幫助解決這個(gè)難題!”

因?yàn)槲业耐陼r(shí)代是在陜北度過(guò)的，曾經(jīng)在農(nóng)村城鎮(zhèn)的學(xué)校就讀，所以對(duì)微博上的這條消息感同身受。目前我國(guó)許多農(nóng)村城鎮(zhèn)學(xué)校仍然以使用旱廁為主，衛(wèi)生條件差，夏天蚊蛆四串，蒼蠅亂飛，臭氣熏天，即便如此，相當(dāng)多的農(nóng)村城鎮(zhèn)學(xué)校仍然由于蹲位少，存在如廁困難的問(wèn)題。

我們本著因地制宜、就地取材的原則，提出了簡(jiǎn)潔而有效地“零污染、零感染、零廢棄物排放，變廢為寶”解決方案。

盡管目前的方案比較實(shí)用，還可以解決沒(méi)有衛(wèi)生間的家庭在室內(nèi)大小便的問(wèn)題。但還比較簡(jiǎn)陋。然而，對(duì)于沒(méi)有水沖廁所，甚至旱廁也不夠的農(nóng)村城鎮(zhèn)來(lái)說(shuō)具有必要性和可行性。并可以在使用過(guò)程中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，為全面推廣提供經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。成為“由農(nóng)村包圍城市”，向全人類(lèi)推廣“零污染、零感染、零廢棄物排放，變廢為寶”如廁方式的突破口。

記者：您是研究應(yīng)用化學(xué)和電分析化學(xué)專(zhuān)業(yè)的，不僅是電分析國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究員.博士生導(dǎo)師，而且還曾在德國(guó)著名的Jena分子生物技術(shù)研究所分子細(xì)胞和電子顯微學(xué)實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任客座科學(xué)家。是什么力量促使您關(guān)注到“如廁”這一看似不起眼的問(wèn)題的?

李壯：這些年來(lái)，我主要從事DNA與蛋白質(zhì)相互作用、掃描探針顯微學(xué)及納米化學(xué)領(lǐng)域的研究工作，曾經(jīng)提出了利用原子力顯微鏡制作基礎(chǔ)因組DNA高分辨物理圖的概念，改進(jìn)和發(fā)展了DNA、單鏈DNA及DNA／限制性?xún)?nèi)切酶EcoRI在DNA質(zhì)粒pBR 322上酶切點(diǎn)和星號(hào)活力高分辨物理圖，成功獲得了人類(lèi)基因組130kb-190kb BAC DNA克隆分子展開(kāi)形貌圖，為發(fā)展快速、精

確、簡(jiǎn)便的用于解決大規(guī)模DNA測(cè)序中排序與組裝困難的高分辨物理圖提供了可能。近年又負(fù)責(zé)973項(xiàng)目“納米材料與納米技術(shù)在水污染物檢測(cè)與治理中的應(yīng)用基礎(chǔ)研究“課題“基于納米材料與納米技術(shù)發(fā)展高效、快速、智能檢測(cè)表征系統(tǒng)的新原理、新方法”作為一名科學(xué)家，研究工作不能局限在書(shū)齋和實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)該放眼到外界更廣闊的天地里。

我們從事科學(xué)研究目的是為人類(lèi)提供更好的生活、生存環(huán)境，解決國(guó)家、人民切身相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。我童年時(shí)期在陜北的生活經(jīng)歷給我留下了非常深刻的印象，所以我了解農(nóng)村城鎮(zhèn)學(xué)校、家庭如廁難這一實(shí)際問(wèn)題。有人曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，人不吃飯可以堅(jiān)持生存一個(gè)月，不喝水能夠維持生存一個(gè)星期。但是，人不大小便能夠堅(jiān)持多長(zhǎng)時(shí)間?如廁問(wèn)題看上去簡(jiǎn)單，實(shí)際上是人類(lèi)最基本、最重要的生命活動(dòng)內(nèi)容之一。目前水沖廁所雖然方便，但后果是浪費(fèi)了資源，污染了環(huán)境。人們不得不花大力氣治理。

記者：您能給我們具體介紹一下您所研究的解決污染源頭.改善如廁環(huán)境的方案以及這一方案的特點(diǎn)嗎?

李壯：要在農(nóng)村城鎮(zhèn)學(xué)校推廣必須考慮經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，我所提的方案特點(diǎn)是“零污染、零感染、零廢棄物排放變廢為寶”，而且簡(jiǎn)便易行。

具體到方案本身，因?yàn)殛P(guān)系到如廁問(wèn)題，其實(shí)本方案可以按照大便和小便的步驟來(lái)區(qū)別劃分。1.小便：步驟：A.將飲料瓶用剪刀剪成塑料杯作為支撐物。B.將一次性不透明可降解塑料袋放入塑料杯，可降解塑料袋袋口粘有封口膠帶或扎口絲。C.將小便便入可降解塑料袋后，用粘在袋口的封口膠帶或扎口絲將裝有尿液的塑料袋密封。D.將密封的裝有尿液的塑料袋從支撐的塑料杯中取出，放到指定的地方集中處理。E.將支撐的塑料杯歸還或放到指定位置以便重復(fù)使用。如果希望能夠進(jìn)一步降低費(fèi)用，用口徑較大的帶蓋的飲料瓶也可以。小便后，將瓶中尿液倒入指定的尿液收集桶，空瓶蓋蓋后可重復(fù)使用。(當(dāng)然，為了避免交叉感染，最好每個(gè)人用自己的尿瓶)。而且經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)木毩?xí)這一方法也可適用于女性。

2.大便：步驟：A.將塑料便盆(淘寶價(jià)格5元／個(gè))作為支撐物。B.將一次性不透明可降解塑料袋放入塑料便盆，可降解塑料袋袋口粘有封口膠帶或扎口絲。C.將大便便入可降解塑料袋后，用粘在袋口的封口膠帶或扎口絲將裝有大便及手紙的塑料袋密封。D.將密封的裝有大便及手紙的塑料袋從支撐的塑料便盆中取出，放到指定的地方集中處理。E.將塑料便盆歸還或放到指定位置以便重復(fù)使用。

3.使用場(chǎng)所：本方案無(wú)需構(gòu)建特殊建筑，只要能將男女分開(kāi)，各自擁有隱秘空間即可。甚至下課后可以在教室或禮堂用布或不透明塑料布拉成隔離空間，分別供男女當(dāng)廁所用，大小便后將密封在塑料袋中的大小便放到指定的地方，將布或不透明塑料布撤離之后，教室或禮堂即又可正常使用。此外還可采用更簡(jiǎn)單的辦法：下課后將教室分為男教室和女教室，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)分別用作男廁所和女廁所，規(guī)定的時(shí)間結(jié)束后恢復(fù)原教室。其實(shí)在任何地方拉個(gè)簾子形成隱秘空間，都可以方便，將簾子撤掉又可還原原來(lái)空間，但是如果有條件還是建議建造專(zhuān)門(mén)使用地方。

4.集中處理：A.在大小便的場(chǎng)所或指定其他地方放至少帶有兩個(gè)容器的車(chē)(或手推車(chē))用于分別收集小便和大便，容器中放大的較結(jié)實(shí)的塑料袋，當(dāng)快收集滿(mǎn)時(shí)，將袋口密封進(jìn)一步保證沒(méi)有臭氣泄露。B.將密封的塑料袋中的大小便運(yùn)到指定的地方堆肥還田，或制造有機(jī)化肥，制造沼氣或制備生物燃料。小便還可以賣(mài)給生物公司提取尿激酶等。

由于本方案采取將大小便密封在一次性不透明可降解塑料袋中，解決了臭味問(wèn)題，也解決了蚊蛆蒼蠅寄生蟲(chóng)及交叉感染問(wèn)題。但要求教育使用者必須習(xí)慣將塑料袋口封閉，嚴(yán)格管理。

原則上本方案可用于解決任何多人同時(shí)如廁、可以解決沒(méi)有衛(wèi)生間的家庭在室內(nèi)大小便的問(wèn)題。由此擴(kuò)展，原則上本方案可以解決人類(lèi)的如廁問(wèn)題。當(dāng)然，在技術(shù)和加工制造及管理方面需要根據(jù)實(shí)際情況相應(yīng)地改進(jìn)和發(fā)展。要全面推廣，必須進(jìn)一步研究和發(fā)展完善更方便的全自動(dòng)技術(shù)。

篇（4）

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。近年來(lái)雖采取了大量控制措施，但環(huán)境質(zhì)量下降的趨勢(shì)仍在繼續(xù)。

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(lèi)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。

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。科技的發(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。

目前生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中主要是利用微生物。生物技術(shù)已是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項(xiàng)技術(shù)，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染環(huán)境的修復(fù)等環(huán)境保護(hù)的各個(gè)方面，發(fā)揮著極為重要的作用。應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)處理污染物時(shí)，最終產(chǎn)物大都是無(wú)毒無(wú)害的、穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水和氮?dú)狻＠蒙锓椒ㄌ幚砦廴疚锿ǔＤ芤徊降轿唬苊饬宋廴疚锏亩啻无D(zhuǎn)移。

利用環(huán)境生物技術(shù)可治理用其他方法難以處理的環(huán)境介質(zhì)，即用生物修復(fù)技術(shù)凈化環(huán)境，使受污染的寶貴資源如水資源（包括地面水和地下水）、土壤等得以重新利用，同時(shí)還可進(jìn)一步強(qiáng)化環(huán)境的自?xún)裟芰Α?/p>

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【1】。

4.現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

4.1污水的生物凈化

污水中的有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜，包括各種酚類(lèi)、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無(wú)毒物質(zhì)，使污水得到凈化。當(dāng)今固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是酶工程技術(shù)。

4.2污染土壤的生物修復(fù)

重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復(fù)是利用生物（主要是微生物、植物）作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是：通過(guò)生物作用（如酶促反應(yīng)）改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，通過(guò)生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復(fù)過(guò)程可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，這將有助于土壤的固定，遏制風(fēng)蝕、水蝕等作用，防止水土流失。

4.3白色污染的消除

廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解，估計(jì)是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計(jì)我國(guó)土壤、溝河中塑料垃圾有百萬(wàn)噸左右。塑料在土壤中殘存會(huì)引起農(nóng)作物減產(chǎn)，若再連續(xù)使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無(wú)收，可見(jiàn)數(shù)量巨大的塑料垃圾嚴(yán)重影響著生態(tài)和環(huán)境，研究和開(kāi)發(fā)生物可降解塑料已迫在眉睫【2】。利用生物工程技術(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸铮ㄈ纾焊鼍┲校箖烧咄瑫r(shí)發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時(shí)，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。

4.4化學(xué)農(nóng)藥污染的消除

一般情況下，使用的化學(xué)殺蟲(chóng)劑約80%會(huì)殘留在土壤中，特別是氯代烴類(lèi)農(nóng)藥是最難分解的，經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)造成滯留毒害作用。因此多年來(lái)人們一直在尋找更為安全有效的辦法，而利用微生物降解農(nóng)藥已成為消除農(nóng)藥對(duì)環(huán)境污染的一個(gè)重要方面【3】。能降解農(nóng)藥的微生物，有的是通過(guò)礦化作用將農(nóng)藥逐漸分解成終產(chǎn)物CO2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會(huì)帶來(lái)副作用；有的是通過(guò)共代謝作用，將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝的中間產(chǎn)物，從而從環(huán)境中消除殘留農(nóng)藥，這種途徑的降解結(jié)果比較復(fù)雜，有正面效應(yīng)也有負(fù)面效應(yīng)。

5.結(jié)語(yǔ)

著名的天文學(xué)家和生物學(xué)家，佛瑞得霍意耳（Fred Hoyle）先生曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，還未解決的主要問(wèn)題的答案應(yīng)該由基本的假設(shè)來(lái)得到，而且同時(shí)也必須依靠經(jīng)過(guò)反復(fù)嘗試和檢驗(yàn)的科學(xué)工具及方法。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(mǎn)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)

篇（5）

中圖分類(lèi)號(hào)：TS721 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-0432（2010）-11-0039-1

0 概述

專(zhuān)家分析，隨著中國(guó)加入WTO，對(duì)一次性塑料的淘汰步伐將大大加快，由此促進(jìn)塑料替代品研究開(kāi)發(fā)的興起。植物纖維制品從研制思想上完全突破了用降解法解決“白色污染”的框框，從根本做起，采用全天然的麥秸、稻草、稻谷殼、玉米桿等多種植物纖維型無(wú)污染廢棄物為原料，將全天然材料配制成可食用的粘結(jié)劑，將上述全天然廢棄物原料壓制粘結(jié)而成。其產(chǎn)品具有無(wú)毒、無(wú)味、強(qiáng)度高、可在-26℃至100℃條件下正常使用、成本低（與紙漿模塑容器相比）、拋到野外后3月內(nèi)可全部被土壤吸收、粉碎后可用做家畜飼料、生產(chǎn)過(guò)程不產(chǎn)生任何污染等特點(diǎn)。由此可見(jiàn)，開(kāi)發(fā)研制秸稈育苗缽是社會(huì)的需要，是解決塑料對(duì)環(huán)境污染的一個(gè)重要途徑和手段。

1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)育苗缽的原料主要以普通塑料為主，可降解塑料次之，秸稈為主體原料的育苗缽生產(chǎn)相對(duì)很少。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的以秸稈為原料的育苗缽主要有：紙制育苗缽、新型無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)育苗缽、秸稈貯水育苗缽、多元營(yíng)養(yǎng)育苗缽等。主要制取方法有以下幾種：

1.1 滕翠青等采用稻草纖維為增強(qiáng)材料，以淀粉為基體，研制出一次性秸稈纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

采用土埋法研究了該復(fù)合材料的可降解性能。將該復(fù)合材料模壓成花盆,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該復(fù)合材料具有優(yōu)良的可降解性能。陳海榮等對(duì)用稻草、木屑制成的育苗缽進(jìn)行了甜瓜育苗研究，結(jié)果表明，采用該育苗缽進(jìn)行甜瓜育苗是可行的，其中以口徑7cm的最為合適，能培養(yǎng)出壯苗；在濕度較高的情況下，缽體能在15-25天的時(shí)間內(nèi)被甜瓜根系穿透，埋土30天后缽體開(kāi)始被降解。

1.2 彭祚登等對(duì)以小麥秸稈為主要原料制成的秸稈容器進(jìn)行了育苗試驗(yàn)

研究表明：該容器易分解和腐爛，分解的快慢與基質(zhì)中的水分狀況有密切的關(guān)系；容器的透氣、透水性好，但保水性能較差；容器易破碎；容器可以促進(jìn)苗木側(cè)根形成根團(tuán)，但苗木的主根很容易穿透容器的底部。試驗(yàn)的秸稈容器適合培育幼苗期側(cè)根發(fā)達(dá)、主根細(xì)弱的植物．對(duì)于主根發(fā)達(dá)且生長(zhǎng)迅速的植物不適宜。

1.3 沈明衛(wèi)、郝飛麟等對(duì)水葫蘆制作溫室栽培育苗缽的可行性作了研究

試驗(yàn)雖然取得初步的成功，但是發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題也很多，例如：干燥所需要的消耗的功率較大；耐水性不令人滿(mǎn)意等。

1.4 彭祚登、劉彥明、楊會(huì)英等對(duì)秸稈育苗缽的技術(shù)特性作了部分研究

其研究結(jié)果為：秸稈育苗缽可以促進(jìn)苗木側(cè)根形成根團(tuán)，但是苗木的主根卻很容易穿透容器底部；秸稈育苗缽?fù)笟狻⑼杆院茫Ｋ阅茌^差，溫度越高，缽內(nèi)基質(zhì)水分散失速度越快，溫度大于35℃時(shí)，缽內(nèi)水分急劇散失；秸稈育苗缽就有可分解性；濕度是影響秸稈育苗缽分解的重要因子；秸稈育苗缽的容易分解性對(duì)于培育1年生以上、生長(zhǎng)速度較快的苗木以及育苗時(shí)間較長(zhǎng)的苗木不利。

1.5 楊青、沈新原等選用廢紙、廢棉等為原料制取育苗缽

該試驗(yàn)采用真空吸附網(wǎng)模成型法制取育苗缽。成型原理為：以不銹鋼網(wǎng)模作為過(guò)濾介質(zhì)，在其一側(cè)造成一定程度的負(fù)壓（真空），而使廢紙漿中的水排出，實(shí)現(xiàn)纖維和水的固液分離，從而使纖維附著在網(wǎng)模表面，形成與網(wǎng)模形狀一致的缽體，經(jīng)脫模、烘干，即得育苗缽。

2 國(guó)外研究現(xiàn)狀

我國(guó)育苗缽以塑料為主，而國(guó)外則以降解塑料和紙質(zhì)育苗缽為主。利用秸稈制取育苗缽的研究很少。

國(guó)外使用的紙制苗缽，主要由中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家生產(chǎn)和提供。紙制苗缽由于前期造漿過(guò)程中多采用化學(xué)處理法，不僅會(huì)排放出含有腐蝕性的強(qiáng)堿黑液，而且還排放有害的廢渣、廢氣，“三廢”的污染嚴(yán)重。目前，紙制苗缽的價(jià)格過(guò)高，在國(guó)內(nèi)很少使用。從德國(guó)的一些用戶(hù)信息反饋，這種苗缽還有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即容易受潮變形，難以在育苗自動(dòng)生產(chǎn)線上使用。

據(jù)資料顯示，北美地區(qū)幾年內(nèi)有8家生產(chǎn)農(nóng)作物秸稈育苗缽的廠家倒閉。通過(guò)這些失敗的例子，我們可以吸取農(nóng)作物秸稈制取育苗缽的失敗的原因和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。首先對(duì)原料的收購(gòu)、收集、貯存、利用率和實(shí)際成本等缺乏了解。一般遺棄在農(nóng)田的秸稈是其強(qiáng)度最好的部分，在運(yùn)到工廠的過(guò)程中帶回大量塵土、臟物和垃圾，在貯存中必須控制蟲(chóng)害和含水率。其次，工廠的規(guī)模小，難以達(dá)到盈利的目的。秸稈制取的育苗缽的價(jià)格高于傳統(tǒng)的塑料育苗缽。小型秸稈育苗缽廠由于原料成本一般較高，加之小廠在承受技術(shù)、安全和銷(xiāo)售等管理費(fèi)用方面的能力處于劣勢(shì)，它們初期投資小的優(yōu)勢(shì)很快會(huì)被生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)所抵消。

3 結(jié)語(yǔ)

按照可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，以循環(huán)經(jīng)濟(jì)行為原則構(gòu)建環(huán)保產(chǎn)業(yè)體系，以發(fā)展環(huán)保科技促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善，以對(duì)環(huán)境改善的要求促進(jìn)環(huán)保科技的發(fā)展。這是環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。而新興的植物纖維材料，是對(duì)廢棄物的循環(huán)利用，順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展潮流，只要將植物纖維工程材料替代塑料發(fā)泡容器技術(shù)全面地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)，以此為起點(diǎn)，面對(duì)市場(chǎng)的強(qiáng)烈需求，不斷擴(kuò)大植物纖維材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，我們完全可以相信，植物纖維材料必將像塑料的使用范疇一樣具有廣闊的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

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[3] 郭佩玉.秸稈綜合利用的重大發(fā)展[J].飼料工業(yè), 1992,13,(12):20-24.

篇（6）

在當(dāng)今的社會(huì)中，人們?nèi)粘Ｉ钪械睦諠u增多。有些垃圾是不能回收利用的，那么這些垃圾又怎樣處理呢？現(xiàn)在，我就想出了一個(gè)“垃圾處理器”，讓我來(lái)講解講解吧！

垃圾處理器的外形龐大，是由一種不反光的玻璃和一個(gè)連接器組成的。人們可以把垃圾先倒到傳送帶里，傳送帶則會(huì)將垃圾運(yùn)送到玻璃球中。太陽(yáng)的反光會(huì)使垃圾變得惡臭，有垃圾處理器則不用擔(dān)心。它是采用一種摸起來(lái)像可降解塑料一樣的材質(zhì)的玻璃，卻反光，而且玻璃球內(nèi)部將會(huì)噴出一種茉莉花精油和水合成的噴霧。而且，整個(gè)垃圾處理器外面也會(huì)有類(lèi)似的噴霧噴出，雖然處理器是無(wú)需人工的，但為了避免臭味累積，也安裝了噴霧。

接下來(lái)，垃圾在玻璃球中將會(huì)產(chǎn)生翻天覆地的變化。首先，玻璃球會(huì)自動(dòng)把垃圾分類(lèi)，可回收為一類(lèi)，不可回收為一類(lèi)，廢電池為另一類(lèi)。然后，不可回收的垃圾將會(huì)利用一種特殊的原理將它分解成一小粒一小粒，然后用一些泥土混雜在一起，利用一種高科技的高溫加熱，從出口出來(lái)的便是肥沃的營(yíng)養(yǎng)土了，可用來(lái)種植物，而且效果會(huì)比一般的泥土好很多。接下來(lái)，可回收的垃圾，將會(huì)利用一種化學(xué)原理迅速降解，然后用一種特殊的膠質(zhì)物質(zhì)連接，就是一塊一塊明亮的玻璃，可用于家居專(zhuān)用。再就是廢電池的處理了，廢電池將會(huì)被特殊的金屬物質(zhì)加，并改換成無(wú)貢的堿性電池，這樣，再以后電池用完，就可隨生活垃圾處理了。人們每天倒垃圾，還能免費(fèi)得到營(yíng)養(yǎng)土，玻璃和堿性電池，既環(huán)保又省錢(qián)。

這就是我想象中的垃圾處理器，雖然它暫時(shí)還沒(méi)有問(wèn)世，但我相信，十年，二十年，五十年……我們總有一天會(huì)把它變成真的，造福人類(lèi)的美好生活。

篇（7）

關(guān)鍵詞：廣州市；固體廢物；二次污染

1廣州市固體廢物污染現(xiàn)狀

1.1廣州市工業(yè)廢物污染現(xiàn)狀

近年來(lái)，廣州市工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的固體廢物急劇增加，組成成份日趨復(fù)雜。2005年全市固體廢物產(chǎn)生總量達(dá)2334萬(wàn)噸，其中一般工業(yè)固體廢物就占有1400萬(wàn)噸，該市固體廢物的處理處置總量雖接近1000萬(wàn)噸，但現(xiàn)有的固體廢物處理處置設(shè)施數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足廢物處置需求，設(shè)施建設(shè)普遍簡(jiǎn)陋，達(dá)不到“無(wú)害化”的標(biāo)準(zhǔn)，二次污染嚴(yán)重。

1.2廣州市城市生活垃圾污染現(xiàn)狀

目前廣州市平均日產(chǎn)垃圾6300噸。生活垃圾，主要在位于黃埔區(qū)的大田山垃圾填埋場(chǎng)集中處理。但由于各種原因，這些生活垃圾在處理過(guò)程中又給當(dāng)?shù)氐木用袢罕娫斐闪溯^為突出的二次污染。尤為令人吃驚的是，已開(kāi)場(chǎng)10多年、并計(jì)劃將于年內(nèi)關(guān)閉的大田山垃圾填埋場(chǎng)，其污水處理系統(tǒng)至今還處于調(diào)試階段，大量未經(jīng)任何處理的污水直接排放到河涌里。

1.3廣州市有毒化學(xué)固體廢物污染現(xiàn)狀

目前廣州市每年的危險(xiǎn)固體廢物產(chǎn)量約為2萬(wàn)噸，廢舊電子電器12萬(wàn)噸，廢塑料包裝物和農(nóng)用薄膜32萬(wàn)噸。其中醫(yī)療廢物進(jìn)行集中處理處置的只有廣東生活環(huán)境無(wú)害化處理中心等3家，醫(yī)療廢物集中安全處置達(dá)標(biāo)率只有40%；大量的危險(xiǎn)廢物被不規(guī)范焚燒或傾入沒(méi)有采取防滲措施的生活垃圾填埋場(chǎng)，甚至直接排入環(huán)境中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

1.4廣州市白色污染現(xiàn)狀

廣州市目前使用的是EPS(俗稱(chēng)白色)泡沫塑料快餐具，其年消耗量在20億～30億只，大量棄擲的泡沫塑料快餐具形成“白色污染”。21世紀(jì)廣州市的白色垃圾有300多萬(wàn)噸。由于EPS泡沫塑料消耗的是無(wú)法再生的石油資源，用作發(fā)泡劑的氟利昂是對(duì)地球大氣臭氧層造成不可逆轉(zhuǎn)破壞的“元兇”，它埋在地里會(huì)使土壤劣化，焚燒處理又會(huì)產(chǎn)生10余種有毒氣體污染空氣，故而成為災(zāi)難性的“白色污染”。它已同汽車(chē)尾氣、有磷洗滌劑一起被列為我國(guó)環(huán)保治理的三大重點(diǎn)。因?yàn)榘咨枰倌暌陨蠒r(shí)間才可以在自然界自然降解，所以解決它的污染問(wèn)題被稱(chēng)做百年難題。

2廣州市固體廢物污染治理對(duì)策

2.1工業(yè)固體廢物污染的治理對(duì)策

(1)冶金廢渣的治理對(duì)策。

①高爐渣：高爐渣的產(chǎn)量隨冶煉技術(shù)及礦石的品位不同而變化。高爐渣屬于硅酸鹽材料。它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，并具有抗磨、吸水等特點(diǎn)，可供廣泛應(yīng)有，國(guó)內(nèi)對(duì)高爐渣的應(yīng)用都很重視，美、英、法、日本等國(guó)高爐渣的利用率已達(dá)100%，甚至出現(xiàn)了很多專(zhuān)營(yíng)高爐渣商品的公司和工廠。我國(guó)高爐渣的利用率已達(dá)85%以上。為了適應(yīng)不同的用途，高爐渣可分別被加工成水渣、礦渣碎石和膨脹礦渣等幾類(lèi)主要產(chǎn)品。

②鋼渣：鋼渣是煉鋼過(guò)程中排出的固體廢物，包括轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣等。煉鋼過(guò)程中的排渣工藝，不僅影響到煉鋼技術(shù)的發(fā)展，也與鋼渣的綜合利用密切相關(guān)。目前，煉鋼過(guò)程的排渣處理工藝大體可分為如下四種：冷棄法；熱潑碎石工藝；鋼渣水淬工藝；風(fēng)淬法。

(2)化工固體廢物的治理對(duì)策。

①對(duì)硫鐵礦燒渣，應(yīng)根據(jù)其含鐵量的不同確定其用途，鐵含量高的應(yīng)回爐煉鐵；低鐵、高硅酸鹽的硫鐵礦燒渣宜做水泥配料。

②鉻渣可代替石灰石作煉鐵熔劑。在冶煉過(guò)程中鉻成為金屬進(jìn)入鐵組分中，可徹底消除六價(jià)鉻浸出的危害；根據(jù)鉻渣在高溫下能還原成低價(jià)態(tài)無(wú)毒鉻的原理，可將鉻渣摻入煤中用于發(fā)電、用鉻渣作玻璃著色劑或鈣鎂磷肥和鑄石。還可利用碳對(duì)鉻渣進(jìn)行干法還原除毒；用電解法處理鉻酸、生產(chǎn)鉻鹽精、回收原理含鉻硫酸氫鈉等。

③燒堿鹽泥可采用抽濾、沉淀過(guò)濾法進(jìn)行處理，或用于制氧化鎂等；含汞鹽泥可用次氯酸鈉氧化法、氯化-硫化-熔燒法進(jìn)行處理，并回收金屬汞。

④電石渣可制水泥或代替石灰作各種建筑材料、筑路材料等，還可用來(lái)生產(chǎn)氯酸鉀等化工產(chǎn)品。

⑤其它化工廢物，如，磷渣可燒制磷酸；甲醇廢觸媒可生產(chǎn)鋅-銅復(fù)合微肥；溶劑廠母液可生產(chǎn)二甲基甲酰胺等；染料廢渣制硫酸銅等產(chǎn)品；膠片廠的廢膠片和廢液可回收銀。

2.2生活垃圾污染的治理對(duì)策

(1)填埋法。

①垃圾填埋場(chǎng)的選址。選址時(shí)遵循的原則是：遠(yuǎn)離生活區(qū)和水源地；避開(kāi)上風(fēng)口和水源地上游；自然地理?xiàng)l件不適宜飄浮擴(kuò)散和滲漏。

②對(duì)填埋場(chǎng)需要進(jìn)行嚴(yán)格的防滲漏處理，以免垃圾中的有害物在雨水或地表徑流的沖刷下隨水滲漏，污染地下水和相鄰?fù)寥馈?/p>

③垃圾場(chǎng)表面覆土和排氣管網(wǎng)設(shè)置。

(2)堆肥法.

堆肥生產(chǎn)的主要工藝過(guò)程是：生活垃圾-分類(lèi)-破碎-發(fā)酵-烘干-磨粉-配料-造粒-干燥-包裝-出廠。如果是生產(chǎn)一般堆肥，則在發(fā)酵工藝完成后，即可直接使用；如果生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥，則在配料工藝需要添加一定配比的化肥。有機(jī)復(fù)合肥的有效肥力是一般堆肥的4～5倍。目前廣州市的固體污染只有少量是用的堆肥法處理。

(3)焚燒法。

廣州市現(xiàn)在有1座大型垃圾焚燒廠——李坑垃圾焚燒廠。李坑生活垃圾焚燒發(fā)電廠一期是廣州市重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一，項(xiàng)目總投資7.25億元。投入運(yùn)行的一期工程設(shè)計(jì)日處理垃圾1040噸，占目前廣州市日產(chǎn)生活垃圾量的約1/7；該廠年發(fā)電1.3億度，能滿(mǎn)足10萬(wàn)戶(hù)家庭生活所需，是符合廣州特點(diǎn)，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的垃圾焚燒發(fā)電廠。利用垃圾發(fā)電、“變廢為寶”是李坑生活垃圾焚燒發(fā)電廠有別于垃圾填埋場(chǎng)的一大亮點(diǎn)。該項(xiàng)目還是國(guó)內(nèi)第一個(gè)采用中溫次高壓參數(shù)的焚燒發(fā)電廠，通過(guò)提高蒸汽溫度和壓力有效提高蒸汽回收效率，使發(fā)電量增加20%以上。此外，與垃圾填埋場(chǎng)需大量占用土地不同，該廠在設(shè)計(jì)原則上盡可能節(jié)約用地，目前一期用地僅為3.2萬(wàn)平方米，是興豐垃圾填埋場(chǎng)的1/10。

2.3白色污染處理方法

①實(shí)行垃圾分類(lèi)，以利回收利用。清潔的廢塑料制品可重復(fù)使用、造粒、煉油、制漆、作建材等。而從垃圾場(chǎng)重新分揀廢塑料制品，則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且塑料的利用價(jià)值也很低。所以一定要在廢塑料制品進(jìn)入垃圾流之前將其分類(lèi)回收上來(lái)。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家大都走回收利用的路子。我國(guó)城鎮(zhèn)盡快推行垃圾分類(lèi)棄置已勢(shì)在必行。

②依靠科技進(jìn)步，發(fā)展可降解塑料。美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已研制成功以植物淀粉為主要原料的可降解塑料，大大縮短了其可降解周期。廣州市新型塑料的研制也取得了重大進(jìn)展，已經(jīng)和正在開(kāi)發(fā)出以淀粉、秸稈纖維、天然草漿等材料制成的“綠色”替代品。

③加強(qiáng)立法，強(qiáng)化管理，盡量減少或控制使用不可降解塑料的生活用品。以法規(guī)的形式明確生產(chǎn)者、各級(jí)銷(xiāo)售者和消費(fèi)者回收利用的義務(wù)。目前美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已明令禁止使用一次性塑料快餐餐具。廣州市也為此專(zhuān)門(mén)制定了地方性法規(guī)，扼制“白色污染”的污染源。

2.4廣州市垃圾二次污染的防治措施

(1)填埋場(chǎng)場(chǎng)底防滲。

為防止垃圾滲濾液污染地下水，必須在填埋場(chǎng)底采取有效的防滲措施。以前垃圾填埋場(chǎng)底部都鋪放一層防滲材料，主要有黏土、瀝青、塑料膜等合成橡膠等。近幾年國(guó)外開(kāi)始采用人工合成防滲層，有的采用雙防滲層，效果明顯好于前者。垂直防滲可采用帷幕灌漿、不透水布等。各填埋場(chǎng)可根據(jù)具體工程和水文地質(zhì)情況，采取相應(yīng)的防滲措施。

(2)滲濾液的收集處理。

垃圾滲濾液的處理方法包括生物、物化及土地處理法。生物處理法包括好氧處理、厭氧處理和厭氧-好氧處理。物化法主要有化學(xué)混凝沉淀、電解氧化、活性炭吸附、密度分離、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、膜滲析、汽提、濕式氧化等多種方法。和生物法相比，物化法受水質(zhì)水量影響小，出水水質(zhì)穩(wěn)定，尤其對(duì)BOD/COD較低而難以生物處理的垃圾滲濾液有較好的處理效果。由于物化法處理費(fèi)用較高，一般用于滲濾液預(yù)處理或深度處理。滲濾液的土地處理包括慢速滲濾系統(tǒng)(SR)、快速滲濾系統(tǒng)(RI)、表面漫流快速滲濾處理系統(tǒng)(ARI)等多種土地處理系統(tǒng)。土地處理主要通過(guò)土壤顆粒的過(guò)濾，離子交換吸附和沉淀等作用去除滲濾液中懸浮顆粒和溶解成分。通過(guò)土壤中微生物作用使?jié)B濾液中有機(jī)物和氮發(fā)生轉(zhuǎn)化，通過(guò)蒸發(fā)作用減少滲濾液量。

(3)填埋氣的處理和回收利用。

①填埋氣的收集。由于大部分沼氣在填埋場(chǎng)填埋過(guò)程中就已形成，所以沼氣采集應(yīng)在填埋過(guò)程中就開(kāi)始實(shí)施。在荷蘭，對(duì)正在使用的垃圾場(chǎng)，主要采用立式或水平式收集技術(shù)。立式采氣系統(tǒng)是在垃圾場(chǎng)的填埋過(guò)程逐步建造成的，其方法是在填埋場(chǎng)內(nèi)均勻分布豎立大口徑鋼管，在每個(gè)鋼管外砌筑豎井，當(dāng)填埋厚度達(dá)到2～5米時(shí)，將鋼管向上抽一部分，并繼續(xù)砌筑，直到填埋場(chǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)高度，然后將鋼管移走。

②填埋氣的凈化。溶劑吸收法是目前較為成熟的沼氣凈化方法，如采用雙塔式溶劑吸收法提純垃圾沼氣，設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、操作簡(jiǎn)便，凈化效果好。

篇（8）

關(guān)鍵詞：二氧化碳的產(chǎn)生 危害 控制

二氧化碳的產(chǎn)生

（1）凡是有機(jī)物（包括動(dòng)植物）在分解、發(fā)酵、腐爛、變質(zhì)的過(guò)程中都可釋放出CO2。

（2）石油、石蠟、煤炭、天然氣燃燒過(guò)程中，也要釋放出CO2。

（3）石油、煤炭在生產(chǎn)化工產(chǎn)品過(guò)程中，也會(huì)釋放出CO2。

（4）所有糞便、腐植酸在發(fā)酵，熟化的過(guò)程中也能釋放出CO2。

（5）所有動(dòng)物在呼吸過(guò)程中，都要吸氧氣吐出CO2。

（6）所有綠色植物都吸收CO2釋放出氧氣，進(jìn)行光會(huì)作用。CO2氣體，就是這樣，在自然生態(tài)平衡中，進(jìn)行無(wú)聲無(wú)息的循環(huán)。

CO2通常情況下，是一種氣體，每時(shí)每刻都存在于空氣中，供綠色植物自由自在地進(jìn)行著呼吸（光合作用）。為人類(lèi)創(chuàng)造著財(cái)富。

二氧化碳的危害

大氣溫室效應(yīng)是指大氣物質(zhì)對(duì)近地氣層的增溫作用，其增溫原理即隨著大氣中CO2等增溫物質(zhì)的增多，使得能夠更多地阻擋地面和近地氣層向宇宙空間的長(zhǎng)波輻射能量支出，從而使地球氣候變暖。其可能的積極作用是使部分干旱區(qū)雨量增多，高緯度農(nóng)業(yè)區(qū)熱量狀況改善，但更主要的是負(fù)面影響，就是亞熱帶和溫帶的旱、澇災(zāi)害發(fā)生頻繁，以及冰山熔化，海平面上升，沿海三角洲被淹沒(méi)。因此，減少大氣增溫物質(zhì)的排放量是人類(lèi)刻不容緩的義務(wù)。

溫室效應(yīng)是怎么來(lái)的？我們能做什么？ 溫室效應(yīng)主要是由于現(xiàn)代化工業(yè)社會(huì)過(guò)多燃燒煤炭、石油和天然氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入大氣造成的。 二氧化碳?xì)怏w具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結(jié)果是形成一種無(wú)形的玻璃罩，使太陽(yáng)輻射到地球上的熱量無(wú)法向外層空間發(fā)散，其結(jié)果是地球表面變熱起來(lái)。因此，二氧化碳也被稱(chēng)為溫室氣體。 人類(lèi)活動(dòng)和大自然還排放其他溫室氣體，它們是：氯氟烴（CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物氣體、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陸地上的森林，尤其是熱帶雨林。

二氧化碳的防治對(duì)策

（1）全面禁用氟氯碳化物

實(shí)際上全球正在朝此方向推動(dòng)努力，是以此案最具實(shí)現(xiàn)可能性。倘若此案能夠?qū)崿F(xiàn)，對(duì)于二五年為止的地球溫暖化，根據(jù)估計(jì)可以發(fā)揮3%左右的抑制效果。

（2）保護(hù)森林的對(duì)策方案

今日以熱帶雨林為生的全球森林，正在遭到人為持續(xù)不斷的急劇破壞。有效的因應(yīng)對(duì)策，便是趕快停止這種毫無(wú)節(jié)制的森林破壞，另一方面實(shí)施大規(guī)模的造林工作，努力促進(jìn)森林再生。目前由于森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳，根據(jù)估計(jì)每年約在1～2gt.碳量左右。倘若各國(guó)認(rèn)真推動(dòng)節(jié)制砍伐與森林再生計(jì)劃，到了二五年，可能會(huì)使整個(gè)生物圈每年吸收相當(dāng)于0.7gt.碳量的二氧化碳。具結(jié)果得以降低7%左右的溫室效應(yīng)。

（3）汽車(chē)使用燃料狀況的改善

日本汽車(chē)在此方面已獲技術(shù)提升，大幅改善昔日那種耗油狀況。但在美國(guó)等地，或許是因油藏豐富，對(duì)于省油設(shè)計(jì)方面，至今未見(jiàn)有何明顯改善跡象，仍舊維持過(guò)度耗油的狀況。因此，該地區(qū)生產(chǎn)的汽車(chē)在改善燃油設(shè)計(jì)方面，具有充分發(fā)揮的余地。由于此項(xiàng)努力所導(dǎo)致的化石燃料消費(fèi)削減，估計(jì)到了二五年，可使溫室效應(yīng)降低5%左右。

（4）改善其他各種場(chǎng)合的能源使用效率

是要改善其他各種場(chǎng)合的能源使用效率。今日人類(lèi)生活，到處都在大量使用能源，其中尤以住宅和辦公室的冷暖氣設(shè)備為最。因此，對(duì)于提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，這對(duì)二五年為止的地球溫暖化，預(yù)計(jì)可以達(dá)到8%左右的抑制效果。

（5）對(duì)石化燃料的生產(chǎn)與消費(fèi)，依比例課稅

如此一來(lái)，或許可以促使生產(chǎn)廠商及消費(fèi)者在使用能源時(shí)有所警惕，避免作出無(wú)謂的浪費(fèi)。而其稅金收入，則可用于森林保護(hù)和替代能源的開(kāi)發(fā)方面。 任何化石燃料一經(jīng)燃燒，就會(huì)排放出二氧化碳來(lái)。惟其排放量會(huì)因化石燃料種類(lèi)而有不同。由于天然瓦斯的主要成分為甲烷，故其二氧化碳排放量要比煤碳、石油為低。同樣是要產(chǎn)生一千卡的熱量，煤碳必須排放相當(dāng)于0.098公克碳量的二氧化碳；這在石油則為0.085公克；若是換成天然瓦斯只需排放0.056公克即可。

（6）鼓勵(lì)使用天然瓦斯作為當(dāng)前的主要能源

因?yàn)樘烊煌咚馆^少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯，此案則是希望更進(jìn)一步推廣這種運(yùn)動(dòng)。惟其抑制溫暖化的效果并不太大，頂多只有1%的程度左右。

（7）汽機(jī)車(chē)的排氣限制

由于汽機(jī)車(chē)的排氣中，含有大量的氮氧化物與一氧化碳，因此希望減少其排放量。這種作法雖然無(wú)法達(dá)到直接削減二氧化碳的目的，但卻能夠產(chǎn)生抑制臭氧和甲烷等其他溫室效應(yīng)氣體的效果。預(yù)計(jì)將對(duì)二五年為止的溫暖化，分擔(dān)2%左右的抑制效果。

（8）鼓勵(lì)使用太陽(yáng)能

譬如推動(dòng)所謂「陽(yáng)光計(jì)劃之類(lèi)。這方面的努力能使化石燃料用量相對(duì)減少，因此對(duì)于降低溫室效應(yīng)具備直接效果。不過(guò)，就算積極推動(dòng)此項(xiàng)方案，對(duì)于二五年為止的溫暖化，只具4%左右的抑制效果。其效果似乎未如人們的期待。

（9）開(kāi)發(fā)替代能源

利用生物能源(Biomass Energy)作為新的干凈能源。亦即利用植物經(jīng)由光合作用制造出來(lái)的有機(jī)物充當(dāng)燃料，藉以取代石油等既有的高污染性能源。

（10）二氧化碳的掩埋。

據(jù)科學(xué)家最近稱(chēng)，為了解決全球變暖，拯救地球。人們不得不把大量的二氧化碳直接注入地下。所以在未來(lái)50-60年之間將二氧化碳埋入地下的方式可能會(huì)作為一種減少溫室效應(yīng)的最有力的措施而被采用。

（11）二氧化碳合成可降解塑料

我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)兩年的難苦研究，今天在這項(xiàng)技術(shù)上取得了重大突破。使用已開(kāi)發(fā)的催化劑的催化效率超過(guò)世界最高水平的兩倍，納米技術(shù)的應(yīng)用使每克催化劑能夠催化合成140-180克塑料，每噸塑料所用的催化劑成本僅200元左右。且制成的新塑料中二氧化碳的含量達(dá)43%。成本為0.9萬(wàn)元/噸，是目前市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品的價(jià)格的三分之一至四分之一。不久前，中國(guó)科學(xué)院專(zhuān)家組對(duì)這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了驗(yàn)收。認(rèn)為該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了高效催化二氧化碳制備可降解塑料，成本低，可年產(chǎn)3000噸以上，已具備實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的條件。

結(jié)語(yǔ)

二氧化碳的研究已成為當(dāng)今科學(xué)界的熱點(diǎn)，各國(guó)均投入大量資金、人力、物力。我國(guó)將在今后五年內(nèi)投入7000萬(wàn)元用于研究生態(tài)對(duì)二氧化碳的作用，為破解全球關(guān)注的“二氧化碳失蹤之謎” 和“全球變曖之謎” 作出貢獻(xiàn)。人類(lèi)不但要征服自然，改造自然，而且還有義務(wù)保護(hù)自然。

參考文獻(xiàn)：

篇（9）

中圖分類(lèi)號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 02-0010-02

隨著當(dāng)即社會(huì)的發(fā)展，觸屏技術(shù)應(yīng)用增長(zhǎng)迅速，當(dāng)今觸屏技術(shù)激烈的競(jìng)爭(zhēng)、推動(dòng)著技術(shù)發(fā)展。現(xiàn)代觸屏技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始普及，使我們的社會(huì)生活有了進(jìn)一不的提高，方便了人們的工作，提高了人們對(duì)電子觸屏的興趣，促使觸屏技術(shù)在以后的發(fā)展中占主導(dǎo)地位。觸摸屏在我國(guó)的應(yīng)用范圍非常廣闊，主要有公共信息的查詢(xún)，如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門(mén)的業(yè)務(wù)查詢(xún)；城市街頭的信息查詢(xún)；此外還可廣泛應(yīng)用于領(lǐng)導(dǎo)辦公、工業(yè)控制、軍事指揮、電子游戲、點(diǎn)歌點(diǎn)菜、多媒體教學(xué)、房地產(chǎn)預(yù)售等。觸摸屏還會(huì)走入家庭，隨著城市向信息化方向發(fā)展和電腦網(wǎng)絡(luò)在日常生活中的滲透，信息查詢(xún)都會(huì)以觸摸屏――顯示內(nèi)容可觸摸的形式出現(xiàn)。

一、觸摸技術(shù)的應(yīng)用原理

觸摸屏是一個(gè)使多媒體信息或控制改頭換面的設(shè)備，它賦予多媒體系統(tǒng)以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們和我國(guó)率先使用觸摸屏的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們已經(jīng)清楚的知道，觸摸屏對(duì)于各種應(yīng)用領(lǐng)域的電腦已經(jīng)不再是可有可無(wú)的東西，而是必不可少的設(shè)備。它極大的簡(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)的使用，即使是對(duì)計(jì)算機(jī)一無(wú)所知的人，也照樣能夠信手拈來(lái)，使計(jì)算機(jī)展現(xiàn)出更大的魅力。解決了公共信息市場(chǎng)上計(jì)算機(jī)所無(wú)法解決的問(wèn)題。

觸摸屏的主要三大種類(lèi)是：電阻技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏。每一類(lèi)觸摸屏都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，要了解那種觸摸屏適用于那種場(chǎng)合，關(guān)鍵就在于要懂得每一類(lèi)觸摸屏技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)。電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏，這是一種多層的復(fù)合薄膜，它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層，表面圖有一層透明氧化金屬（ITO氧化銦，透明的導(dǎo)電電阻）導(dǎo)電層，上面在蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層 、它的內(nèi)表面也涂有一層ITO涂層、在他們之間有許多細(xì)小的（小于1/1000英寸）的透明隔離點(diǎn)把兩層導(dǎo)電層隔開(kāi)絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層在觸摸點(diǎn)位置就有了接觸，控制器偵測(cè)到這一接觸并計(jì)算出（X，Y）的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。這就是電阻技術(shù)觸摸屏的最基本的原理。

二、觸屏技術(shù)的應(yīng)用

（一）現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

（1）污水的生物凈化

污水中的有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜，包括各種酚類(lèi)、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無(wú)毒物質(zhì)，使污水得到凈化。當(dāng)今固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是酶工程技術(shù)。固定化酶又稱(chēng)水不溶性酶，是通過(guò)物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(tài)的不溶性載體相結(jié)合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細(xì)胞是一個(gè)天然的固定化酶反應(yīng)器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細(xì)胞固定，即是可催化一系列生化反應(yīng)的固定化細(xì)胞。運(yùn)用固定化酶和固定化細(xì)胞可以高效處理廢水中的有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)金屬毒物等，此方面國(guó)內(nèi)外成功的例子很多，如德國(guó)將能降解對(duì)硫磷等9種農(nóng)藥的酶，以共介結(jié)合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對(duì)硫磷廢水，去除率達(dá)95%以上；近幾年我國(guó)在應(yīng)用固定化細(xì)胞技術(shù)降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉方面取得較大進(jìn)展，對(duì)于含100mg/L廢水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母細(xì)胞降解含酚廢水也已實(shí)際應(yīng)用于廢水處理。

（2）白色污染的消除

廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解，估計(jì)是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計(jì)我國(guó)土壤、溝河中塑料垃圾有百萬(wàn)噸左右。塑料在土壤中殘存會(huì)引起農(nóng)作物減產(chǎn)，若再連續(xù)使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無(wú)收，可見(jiàn)數(shù)量巨大的塑料垃圾嚴(yán)重影響著生態(tài)和環(huán)境，研究和開(kāi)發(fā)生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸镏校箖烧咄瑫r(shí)發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時(shí)，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。

有些微生物能產(chǎn)生與塑料類(lèi)似的高分子化合物即聚酯，這些聚酯是微生物內(nèi)源性貯藏物質(zhì)，可以用發(fā)酵方法進(jìn)行生產(chǎn)，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點(diǎn)、高彈性、不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)而在醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域有極好的應(yīng)用前景。為了降低成本、提高產(chǎn)量，人們正在用重組DNA技術(shù)對(duì)相關(guān)的微生物進(jìn)行改造，此方面目前一個(gè)研究熱點(diǎn)是采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)聚-β羥基烷酸，研究人員正設(shè)法構(gòu)建出自溶性PHAs生產(chǎn)菌種，即將PHAs重組菌進(jìn)行發(fā)酵，在積累大量的PHAs后，加入信號(hào)物質(zhì)，使裂解蛋白產(chǎn)生，細(xì)胞壁破壞，PHAs析出，以簡(jiǎn)化胞內(nèi)產(chǎn)物PHAs的提取過(guò)程，降低提取成本。

（二）液晶觸摸屏控制中的可編程邏輯

對(duì)于觸摸技術(shù)的類(lèi)型、顯示器的類(lèi)型和顯示器制造商，液晶顯示器的接口往往是不同的。對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)人員而言，常常難以在其產(chǎn)品線上選擇一個(gè)顯示控制器芯片以適應(yīng)所有不同的顯示器。越來(lái)越多從事設(shè)計(jì)配有觸摸屏液晶面板的人機(jī)界面（HMI）系統(tǒng)集成的設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向使用可編程邏輯器件，以實(shí)現(xiàn)他們所需的靈活性。現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）技術(shù)使得系統(tǒng)架構(gòu)師一次就能夠確定人機(jī)界面控制器的架構(gòu)，同時(shí)能夠擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品系列，可采用不同的微控制器、CPU，液晶面板以滿(mǎn)足各種應(yīng)用。FPGA技術(shù)還可以很容易實(shí)現(xiàn)高性能的矢量圖形，以及用單芯片與現(xiàn)實(shí)世界接口。

萊迪思的LCD-Pro是專(zhuān)門(mén)為基于FPGA的高級(jí)觸摸屏視頻圖形控制器而設(shè)計(jì)的，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供單個(gè)人機(jī)界面結(jié)構(gòu)，加速產(chǎn)品的上市，并大大節(jié)省了開(kāi)發(fā)成本。與現(xiàn)有的IP配合在一起，LCD-Pro簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員能夠更快的推出新產(chǎn)品，從而適應(yīng)新興市場(chǎng)的要求，而不需要重新設(shè)計(jì)平臺(tái)。

表面聲波技術(shù)使用超音波穿透觸控屏幕面板。觸碰面板時(shí)，部分聲波將被吸收。對(duì)超音波造成的變化會(huì)換算出觸控事件發(fā)生的位置，然后該信息會(huì)傳送至控制器進(jìn)行處理。

表面聲波的優(yōu)點(diǎn)是：因?yàn)槠涫褂眉儾ＡЫY(jié)構(gòu)，與電阻式、電容式技術(shù)相比，表面聲波技術(shù)可提供絕佳的影像清晰度、解析度及較高的透光性。

表面聲波的缺點(diǎn)有：這項(xiàng)技術(shù)原先是針對(duì)較小尺寸熒幕所設(shè)計(jì)，所以不便應(yīng)用于超過(guò)30寸的熒幕尺寸。由于該技術(shù)無(wú)法加以封裝，容易受到表面臟污及水分的破壞，因此不適用于許多工業(yè)及商業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品。表面臟污會(huì)導(dǎo)致屏幕上產(chǎn)生暗點(diǎn)，需要定期清潔感應(yīng)器及不定期進(jìn)行調(diào)校。基于技術(shù)本身的運(yùn)作方式，使其同時(shí)也難以避免受到不必要的干擾，如外部聲音的干擾。

利用觸摸屏技術(shù)，用戶(hù)只要用手指輕輕地指碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)操作，從而使人機(jī)交互更為直截了當(dāng)，這種技術(shù)極大方便了那些不懂電腦操作的用戶(hù)。這種人機(jī)交互方式，賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈達(dá).基于PLC、觸摸屏的四級(jí)傳送帶順序控制系統(tǒng).蘭州工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)2009，（01）：23-25.

[2]楊躍宗，裴艷芳.觸摸屏與PLC在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2009，（05）：52-53.

篇（10）

2現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)

現(xiàn)代生物技術(shù)是以DNA分子技術(shù)為基礎(chǔ)，包括微生物工程，細(xì)胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技術(shù)的總稱(chēng)。現(xiàn)代生物技術(shù)不僅在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著重要作用，而且也隨著日益突出的環(huán)境問(wèn)題在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要的作用。自20世紀(jì)80年代以來(lái)生物技術(shù)作為一種高新技術(shù)，已普遍受到世界各國(guó)和民間研究機(jī)構(gòu)的高度重視，發(fā)展十分迅猛。與傳統(tǒng)方法比較，生物治理方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。

（1）生物技術(shù)處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染減輕到最小程度，這樣既做到一勞永逸，不留下長(zhǎng)期污染問(wèn)題,同時(shí)也對(duì)垃圾廢棄物進(jìn)行了資源化利用。

（2）利用發(fā)酵工程技術(shù)處理污染物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無(wú)毒無(wú)害的穩(wěn)定物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄闅怏w等，常常是一步到位，避免污染物的多次轉(zhuǎn)移而造成重復(fù)污染，因此生物技術(shù)是一種既安全又徹底消除污染的手段。

（3）生物技術(shù)是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的生物化學(xué)過(guò)程，而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì)，其反應(yīng)過(guò)程是在常溫常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的，所以大多數(shù)生物治理技術(shù)可以就地實(shí)施，而且不影響其他作業(yè)的正常進(jìn)行，與常常需要高溫高壓的化工過(guò)程比較，反應(yīng)條件大大簡(jiǎn)化，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、效果好、過(guò)程穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

所以，當(dāng)今生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質(zhì)的無(wú)害化處理等各個(gè)方面。

3現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

3.1污水的生物凈化

污水中的有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜，包括各種酚類(lèi)、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無(wú)毒物質(zhì)，使污水得到凈化。當(dāng)今固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是酶工程技術(shù)。固定化酶又稱(chēng)水不溶性酶，是通過(guò)物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(tài)的不溶性載體相結(jié)合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細(xì)胞是一個(gè)天然的固定化酶反應(yīng)器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細(xì)胞固定，即是可催化一系列生化反應(yīng)的固定化細(xì)胞。運(yùn)用固定化酶和固定化細(xì)胞可以高效處理廢水中的有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)金屬毒物等，此方面國(guó)內(nèi)外成功的例子很多，如德國(guó)將能降解對(duì)硫磷等9種農(nóng)藥的酶，以共介結(jié)合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對(duì)硫磷廢水，去除率達(dá)95%以上；近幾年我國(guó)在應(yīng)用固定化細(xì)胞技術(shù)降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進(jìn)展，對(duì)于含100mg/L廢水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母細(xì)胞降解含酚廢水也已實(shí)際應(yīng)用于廢水處理。

3.2污染土壤的生物修復(fù)

重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復(fù)是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過(guò)生物作用(如酶促反應(yīng))改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，通過(guò)生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復(fù)過(guò)程可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，這將有助于土壤的固定，遏制風(fēng)蝕、水蝕等作用，防止水土流失。

3.3白色污染的消除

廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解，估計(jì)是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計(jì)我國(guó)土壤、溝河中塑料垃圾有百萬(wàn)噸左右。塑料在土壤中殘存會(huì)引起農(nóng)作物減產(chǎn)，若再連續(xù)使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無(wú)收，可見(jiàn)數(shù)量巨大的塑料垃圾嚴(yán)重影響著生態(tài)和環(huán)境，研究和開(kāi)發(fā)生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸?如：根瘤菌)中，使兩者同時(shí)發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時(shí)，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。

有些微生物能產(chǎn)生與塑料類(lèi)似的高分子化合物即聚酯，這些聚酯是微生物內(nèi)源性貯藏物質(zhì)，可以用發(fā)酵方法進(jìn)行生產(chǎn)，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點(diǎn)、高彈性、不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)而在醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域有極好的應(yīng)用前景。為了降低成本、提高產(chǎn)量，人們正在用重組DNA技術(shù)對(duì)相關(guān)的微生物進(jìn)行改造，此方面目前一個(gè)研究熱點(diǎn)是采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)聚-β羥基烷酸(PHAs)，研究人員正設(shè)法構(gòu)建出自溶性PHAs生產(chǎn)菌種，即將PHAs重組菌進(jìn)行發(fā)酵，在積累大量的PHAs后，加入信號(hào)物質(zhì)，使裂解蛋白產(chǎn)生，細(xì)胞壁破壞，PHAs析出，以簡(jiǎn)化胞內(nèi)產(chǎn)物PHAs的提取過(guò)程，降低提取成本。

3.4化學(xué)農(nóng)藥污染的消除

一般情況下，使用的化學(xué)殺蟲(chóng)劑約80%會(huì)殘留在土壤中，特別是氯代烴類(lèi)農(nóng)藥是最難分解的，經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)造成滯留毒害作用。因此多年來(lái)人們一直在尋找更為安全有效的辦法，而利用微生物降解農(nóng)藥已成為消除農(nóng)藥對(duì)環(huán)境污染的一個(gè)重要方面。能降解農(nóng)藥的微生物，有的是通過(guò)礦化作用將農(nóng)藥逐漸分解成終產(chǎn)物CO2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會(huì)帶來(lái)副作用；有的是通過(guò)共代謝作用，將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝的中間產(chǎn)物，從而從環(huán)境中消除殘留農(nóng)藥，這種途徑的降解結(jié)果比較復(fù)雜，有正面效應(yīng)也有負(fù)面效應(yīng)。為了避免負(fù)面效應(yīng)，就需要用基因工程的方法對(duì)已知有降解農(nóng)藥作用的微生物進(jìn)行改造，改變其生化反應(yīng)途徑，以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學(xué)農(nóng)藥的污染，最好全面推廣生物農(nóng)藥。

所謂生物農(nóng)藥是指由生物體產(chǎn)生的具有防止病蟲(chóng)害和除雜草等功能的一大類(lèi)物質(zhì)總稱(chēng)，它們多是生物體的代謝產(chǎn)物，主要包括微生物殺蟲(chóng)劑、農(nóng)用抗生素制劑和微生物除草劑等。其中微生物殺蟲(chóng)劑得到了最廣泛的研究，主要包括病毒殺蟲(chóng)劑、細(xì)菌殺蟲(chóng)劑、真菌殺蟲(chóng)劑、放線菌殺蟲(chóng)劑等。長(zhǎng)期以來(lái)并沒(méi)有得到廣泛的使用。現(xiàn)在人們正在利用重組DNA技術(shù)克服其缺點(diǎn)來(lái)提高殺蟲(chóng)效果，例如目前病毒殺蟲(chóng)劑的一個(gè)研究熱點(diǎn)是桿狀病毒基因工程的改造，人們正在研究將外源毒蛋白基因如編碼神經(jīng)毒素的基因克隆到桿狀病毒中以增強(qiáng)桿狀病毒的毒性；將能干擾害蟲(chóng)正常生活周期的基因如編碼保幼激素酯酶的基因插入到桿狀病毒基因組中，形成重組桿狀病毒并使其表達(dá)出相關(guān)激素,以破壞害蟲(chóng)的激素平衡，干擾其正常的代謝和發(fā)育從而達(dá)到殺死害蟲(chóng)的目的。

參考文獻(xiàn)

1孔繁翔.環(huán)境生物學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2000

2陳堅(jiān).環(huán)境生物技術(shù)[J]，生物工程進(jìn)展，2001(5)

篇（11）

The Present Situation and Tendency of Sludge Front

Treatment Technology

WeiZhen Shen

(Beijing Machinery and Electricity Institute, Hi-tech Co.Ltd., Beijing 100027,China)

The main development direction for the sludge treatment is tending to disposal of resources and energy utilization in the world in recent years. Therefore, such as anaerobic digestion and aerobic fermentation technology and other traditional mainstream technology has been vigorously sought. Meanwhile, the techniques of sludge pyrolysis to produce oil fuel and sorbents, and composting to be used in soil are studyed. The paper puts forward that the present situation and tendency of sludge front treatment technology of domestic and overseas, and discussed its developing trend.

中圖分類(lèi)號(hào)：TU992文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已出臺(tái)了較完善的污泥處理處置與資源化政策法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，相關(guān)技術(shù)和設(shè)備也趨于成熟，以在污泥無(wú)害化處理處置的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最大程度的資源化再利用作為總體思路和技術(shù)路線，逐步形成了以污泥厭氧消化、好氧發(fā)酵、干化、焚燒、土地利用為主流技術(shù)，并不斷研發(fā)污泥制油、生產(chǎn)活性炭、研制動(dòng)物飼料等前沿技術(shù)的污泥處理處置市場(chǎng)。

雖然近年來(lái)我國(guó)污泥領(lǐng)域發(fā)展較快，各項(xiàng)技術(shù)和專(zhuān)用設(shè)備有了較大進(jìn)展，主流技術(shù)、前沿技術(shù)同步發(fā)展的污泥處理處置市場(chǎng)也正在形成。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)污泥處理處置率仍然低下，技術(shù)和設(shè)備水平仍然落后，污泥處理處置總體思路和技術(shù)路線也不夠明晰，相關(guān)的法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不夠完善，總之我國(guó)污泥處理處置市場(chǎng)還有很長(zhǎng)的一段路要走。由于國(guó)情不同，各國(guó)采用處理方式和技術(shù)也各不相同，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外目前前沿技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1、國(guó)內(nèi)外污泥處理處置與資源化前沿技術(shù)進(jìn)展

1.1 污泥制油能源利用技術(shù)

污泥中的有機(jī)質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為燃油，能有效控制重金屬的排放，可回收利用易儲(chǔ)藏的液體燃油，可獲得較高的油品收率，提供700 kWh/t 的凈能量，破壞有機(jī)氯化物的生成，具有污泥處理與能源利用的雙重性質(zhì)。污泥制油技術(shù)分為兩種方法：污泥熱解制油技術(shù)和污泥直接熱化學(xué)液化法。

1.1.1污泥熱解制油技術(shù)

污泥熱解制油是利用污泥中有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在常壓（或高壓）和缺氧的條件下加熱污泥至高溫，借助污泥中所含的硅酸鋁和重金屬（尤其是銅）的催化作用將污泥中的脂類(lèi)和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化成碳?xì)浠衔铮捎诟绅s和熱分解作用使污泥最終轉(zhuǎn)化為價(jià)值較高的燃料油、反應(yīng)水、不凝性氣體（NNG）和炭。

熱解生成的油收率與污泥中的有機(jī)物含量直接相關(guān)，通常生污泥最高（占44%），其次為剩余污泥（35%），消化污泥最低（25%）。發(fā)熱量可達(dá)到29~42.1 MJ/kg，與石油提煉廠生產(chǎn)出來(lái)的石油低級(jí)餾出液相似，可以直接用于柴油機(jī)車(chē)和發(fā)電。但熱解油黏度高、氣味差。熱解油的大部分脂肪酸可轉(zhuǎn)化為酯類(lèi)，酯化后其黏度低約4倍，熱值可提高9%，氣味得到很大改善。不凝氣熱值2~9MJ/kg，污泥炭熱值約10MJ/kg，熱解前的污泥干燥、反應(yīng)器加熱可利用產(chǎn)品中低級(jí)燃料（燃料氣、炭）的燃燒來(lái)提供能量，實(shí)現(xiàn)能源循環(huán)。污泥熱解制油過(guò)程如圖1。

污泥熱解制油過(guò)程示意圖

污泥熱解工藝最初是Bayer等人在1978年提出， 1986年，澳大利亞的Perth和Sydney兩個(gè)城市建起污泥熱解制油的第二代試驗(yàn)廠，為大規(guī)模污泥低溫生物油化技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供了大量的數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。1999年8月，世界上第一套污泥低溫?zé)峤庵朴凸I(yè)化工藝裝置——Enersludge在澳大利亞成功試運(yùn)行，處理規(guī)模（按干污泥計(jì)）為25t/d，每噸污泥可產(chǎn)出200~300L與柴油類(lèi)似的燃料及約半噸的燒結(jié)炭，并申請(qǐng)為專(zhuān)利。

1.1.2污泥直接熱化學(xué)液化制油技術(shù)

鑒于污泥低溫?zé)峤庵朴托枰獙?duì)脫水污泥進(jìn)行干燥而耗能巨大，因此英、美、日對(duì)污泥直接熱化學(xué)液化法研究較多。污泥直接熱化學(xué)液化制油是將經(jīng)過(guò)機(jī)械脫水的污泥（含水率約70%~80%），在250~340℃、5~15MPa條件下，并以碳酸鈉作為催化劑，污泥中有近50%的有機(jī)物能通過(guò)加水分解、縮合、脫氫、環(huán)化等一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化為油狀物，得到的重油產(chǎn)物用萃取劑進(jìn)行分離收集。重油產(chǎn)品的組成和性質(zhì)取決于催化劑的裝填與反應(yīng)溫度。反應(yīng)過(guò)程可得到熱值約為33MJ/kg的液體燃料，收率可達(dá)50%左右（以干燥有機(jī)物為基準(zhǔn)），同時(shí)產(chǎn)生大量不凝性氣體和固體殘?jiān)；竟に嚵鞒虉D如圖2所示。

污泥直接熱化學(xué)液化制油技術(shù)的設(shè)備可分為間歇式反應(yīng)裝置和連續(xù)式反應(yīng)裝置兩類(lèi)。間歇式反應(yīng)中，污泥脫水至含水率70%~80%即可滿(mǎn)足相關(guān)反應(yīng)要求，向高壓釜中加入液化催化劑Na2CO3后，高壓釜經(jīng)過(guò)排氣后沖入氮?dú)庵了鑹毫ΓS后升溫。隨著溫度的增加，工作壓力隨之增加。然后通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥釋放高壓來(lái)使工作壓力保持恒定，反應(yīng)產(chǎn)生氣體被氣體儲(chǔ)罐收集。連續(xù)設(shè)備的運(yùn)用不僅在工藝上可以得到更大的改進(jìn)，在運(yùn)行費(fèi)用上也會(huì)大大降低，推進(jìn)該技術(shù)的應(yīng)用。

目前直接熱化學(xué)法處理污泥的典型工藝包括：美國(guó) PERC工藝，LBL工藝，日本資源環(huán)境技術(shù)綜合研究所的液化工藝，荷蘭 Shell 公司的 HTU工藝等。

根據(jù)國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，目前的投資成本與運(yùn)行維護(hù)成本均比較高，同時(shí)，涉及的操作條件比較復(fù)雜，需要考慮諸多的因素如反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、觸媒種類(lèi)、觸媒添加量、反應(yīng)壓力等。此外，油化處理效率也與污泥種類(lèi)性質(zhì)等有關(guān)。

污泥直接熱化學(xué)液化制油的基本流程圖

1.2 污泥建材利用技術(shù)

污泥建材利用主要包括利用污泥及其焚燒產(chǎn)物制磚、輕質(zhì)陶粒、生態(tài)水泥、制纖維板、熔融微晶玻璃等。

總的來(lái)說(shuō)，污泥的多項(xiàng)建材利用技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)用前景良好。其中，建筑磚塊、輕質(zhì)材料以及水泥材料等技術(shù)，已經(jīng)在日本、德國(guó)等國(guó)家開(kāi)始進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用或者在計(jì)劃大規(guī)模生產(chǎn)再利用。其中日本在這方面走在了前面，已經(jīng)有許多成功運(yùn)行的工程實(shí)例，據(jù)統(tǒng)計(jì)到2002年末，日本污泥有效利用率高達(dá)63%，其中建材利用的比例為40%。在我國(guó)，污泥用于建材資源化利用是一種有效的污泥減量化及資源化手段，在北京、重慶及上海等地均進(jìn)行過(guò)相應(yīng)的生產(chǎn)性研究。總的來(lái)說(shuō)，大多還處于研究及嘗試的階段。

1.2.1污泥制磚

脫水污泥主要由Fe2O3、Al2O3、SiO2、CaO、MgO等粘土礦物質(zhì)成分組成，其性質(zhì)近似粘土，具有可塑性、燒結(jié)性、耐熱性和吸附性，并且污泥中含有大量灰分和鋁鹽或鐵鹽等混凝劑成分，可以作為建筑材料中的添加劑，為其制磚創(chuàng)造條件。比較常見(jiàn)的污泥制磚技術(shù)主要有兩種：

①污泥焚燒灰制磚

該方法是將污泥焚燒灰添加適量輔料（如粘土、粉煤灰、煤矸石等）成型燒結(jié)制磚。污泥焚燒灰中的SiO2含量較低，因此在利用污泥焚燒灰制磚時(shí)，需添加適量的黏土與硅砂，從而提高SiO2含量。一般較為適宜的質(zhì)量配比為焚燒灰：黏土：硅砂=1:1:（0.3~0.4）。污泥焚燒灰制造流程如下圖3.

②干化污泥直接制磚

該法是直接將干燥的城市污泥破碎后與粘土等輔料成型燒結(jié)制磚，同時(shí)可以利用污泥中潛在熱值。干化污泥用于直接制磚時(shí)，應(yīng)對(duì)污泥中的成分進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使其成分與制磚黏土的化學(xué)成分相當(dāng)。當(dāng)污泥與黏土按質(zhì)量比1:10配料時(shí)，污泥磚可以達(dá)到普通紅磚的強(qiáng)度。此污泥磚的制造方式受坯體中有機(jī)揮發(fā)分含量的限制，當(dāng)有機(jī)揮發(fā)物達(dá)到一定限度會(huì)導(dǎo)致燒結(jié)開(kāi)裂，從而影響磚塊的質(zhì)量，污泥摻加比例較低。因此，從黏土磚限制要求來(lái)看，生污泥較難成為一種適宜的污泥建材方法。干化污泥制磚工藝流程圖見(jiàn)圖4。

污泥焚燒灰制磚工藝流程

污泥干化后制磚工藝流程

污泥的摻量比例、成型壓力和焚燒溫度是決定磚抗壓強(qiáng)度、吸水率、熱導(dǎo)率、抗折強(qiáng)度等性能的關(guān)鍵性因素。當(dāng)污泥摻量為0~200 g/ kg 時(shí)， 隨著污泥摻量的增加，污泥磚的抗壓強(qiáng)度明顯降低，吸水率隨之增大。成型磚坯密實(shí)度下降，在焙燒過(guò)程，污泥中重金屬熔融固化，有機(jī)物揮發(fā)，所形成的氣孔和孔洞降低了磚體抗壓強(qiáng)度及。當(dāng)污泥摻量低于100 g/ kg 時(shí)，污泥磚性能符合國(guó)家《燒結(jié)普通磚》標(biāo)準(zhǔn)( GB 5101- 2003) 要求。當(dāng)成型壓力為20~60 MPa時(shí)， 隨成型壓力的增大，污泥磚的抗壓強(qiáng)度逐漸升高，吸水率逐漸減小。當(dāng)燒結(jié)溫度為900~1100℃時(shí)，隨著溫度的升高，污泥磚的抗壓強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，吸水率逐漸降低，當(dāng)燒結(jié)溫度高于1050℃時(shí)，磚的抗壓強(qiáng)度和均已達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)保溫時(shí)間超過(guò)1.5 h 時(shí)，隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，污泥磚的降低，吸水率也相應(yīng)增大。

美國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家都在該領(lǐng)域進(jìn)行了較多的研究，對(duì)污泥制磚工藝、污泥制磚的影響因素、污泥磚塊產(chǎn)品的性質(zhì)等方面取得階段性研究成果。其中，日本的污泥焚燒灰制磚技術(shù)，走在世界前列，受到越來(lái)越多的重視。目前已經(jīng)有8座完整規(guī)模的廠用100%的污泥焚燒灰制磚。制成的磚塊被廣泛用于公共設(shè)施。德國(guó)對(duì)于污水污泥的建材利用才剛剛起步，沒(méi)有任何長(zhǎng)期工業(yè)上的實(shí)踐，正借鑒日本的經(jīng)驗(yàn)，并與日本開(kāi)展合作研究項(xiàng)目。

在我國(guó)，有關(guān)利用污泥焚燒灰制磚的報(bào)道很少，而利用干污泥直接制磚卻有較多的文獻(xiàn)說(shuō)明。如中石化勝利油田規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院、南京制革廠等研究機(jī)構(gòu)、高等院校和國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)干污泥直接制磚進(jìn)行了試驗(yàn)研究，但缺乏實(shí)際的工程應(yīng)用，所以在今后的研究中還要結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行投資、收益的估算并大膽借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)污泥前處理及混合焙燒等成套工藝及配套設(shè)備，才能將污泥的制磚利用付諸實(shí)際。

1.2.2污泥制陶粒

污泥陶粒是污泥經(jīng)加工制粒或粉磨成球后燒脹而成的一種人造輕陶粒，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱、耐久性好、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)。污泥制陶粒主要工藝流程如下圖5。

污泥陶粒生產(chǎn)工藝流程圖

濕污泥與預(yù)先干化好的干污泥一起進(jìn)入污泥混合機(jī)，經(jīng)混合、均勻化后形成顆粒，完成均化過(guò)程后，送至干化器進(jìn)行干燥。污泥干化器主要分為直接加熱和間接加熱。為了防止污泥在干化過(guò)程中結(jié)成大塊，一般采用旋轉(zhuǎn)干化器。干化器的熱風(fēng)進(jìn)口溫度為800~850℃，排氣溫度為200~250℃。污泥經(jīng)干燥后從含水率80%左右下降到5%左右。干化器的排氣進(jìn)入脫臭爐，爐溫控制在650℃左右，使排氣中的惡臭成分全部分解，以防產(chǎn)生二次污染。部分燃耗是在理論空氣比約0.25以下燃燒，使污泥中的有機(jī)成分降解，大部分成為氣體排出，另一部分以固定碳的形式殘留。部分燃燒爐內(nèi)的溫度控制在700~750℃。燃燒的排氣中含有許多未燃成分，送至排氣燃燒爐再次燃燒，產(chǎn)生的熱風(fēng)可作為污泥干化的熱源。部分燃燒后的污泥中的固定碳為10%~20%，熱值為1256~7536kJ/kg。燒結(jié)是制陶粒的最后一道工序，燒結(jié)陶粒的強(qiáng)度和相對(duì)密度與燒結(jié)溫度以及產(chǎn)品中殘留碳含量有關(guān)。殘留碳的含量與陶粒的強(qiáng)度成反比，殘留碳的含量越多，強(qiáng)度越低。燒結(jié)溫度在1000~1100℃之間為宜，超出此溫度范圍陶粒強(qiáng)度會(huì)降低。陶粒的相對(duì)密度隨燒結(jié)溫度升高而減少，在上述溫度范圍內(nèi)，其相對(duì)密度為1.6~1.9，燒結(jié)時(shí)間一般為2~3min。

歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)利用各類(lèi)污泥制陶瓷產(chǎn)品的可行性做了研究，并對(duì)制成的樣品進(jìn)行了吸水率、多孔性、線性收縮和橫向斷裂強(qiáng)度等物理性能和浸出液的測(cè)試。我國(guó)多個(gè)企事業(yè)機(jī)構(gòu)都對(duì)污泥制備陶粒技術(shù)進(jìn)行了研究，比如同濟(jì)大學(xué)的研究人員對(duì)蘇州河底泥為主要原料燒制陶粒的工藝參數(shù)進(jìn)行了分析，以及廣州華穗輕質(zhì)陶粒制品廠采用城市污水處理廠污泥替代河道淤泥或部分粘土燒制輕質(zhì)陶粒，并獲得成功。

1.2.3污泥制水泥

污泥的化學(xué)特性與水泥生產(chǎn)所用的原料基本相似，垃圾焚燒灰的化學(xué)成分中一般有80%以上的礦物質(zhì)是水泥熟料的基本成分。因此利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理污泥來(lái)制造水泥，不僅具有焚燒法的減容減量化特征，且燃燒后的殘?jiān)蔀樗嗍炝系囊徊糠郑恍枰獙?duì)焚燒灰進(jìn)行填埋處置，是一種兩全其美的生產(chǎn)途徑。利用污泥做生產(chǎn)水泥的原料有三種方式：一是直接用脫水污泥；二是干化污泥；三是污泥焚燒灰。不管是采用哪種方式，關(guān)鍵是污泥中所含的無(wú)機(jī)成分必須符合生產(chǎn)水泥的要求。除CaO含量較低、SiO2含量較高外，污泥焚燒灰的其它成分含量與硅酸鹽水泥含量相當(dāng)，因此，污泥焚燒灰加入一定量的石灰或石灰石，經(jīng)煅燒即可制成硅酸鹽水泥。污泥水泥性質(zhì)與污泥的比例、煅燒溫度、煅燒時(shí)間和養(yǎng)護(hù)條件相關(guān)。與普通硅酸鹽水泥相比，在顆粒度、相對(duì)密度、波索來(lái)反應(yīng)性能等方面基本相似，而在穩(wěn)固性、膨脹密度、固化時(shí)間方面較好。

世界上發(fā)達(dá)國(guó)家利用水泥窯處理廢棄物生產(chǎn)生態(tài)水泥已有20余年的歷史，擁有成熟的經(jīng)驗(yàn)。1996年4月瑞士的HCBRekingen水泥廠成為世界上第一家具有利用廢料的環(huán)境管理系統(tǒng)的水泥廠，并得到ISO14001國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。在歐洲水泥生產(chǎn)者聯(lián)合會(huì)所屬的水泥廠中每年焚燒處理100萬(wàn)t有害廢物。日本40多家水泥企業(yè)，其中50%以上工廠均處理各種廢棄物。雖然我國(guó)同濟(jì)大學(xué)、上海水泥廠等也做了利用污泥代替粘土生產(chǎn)水泥的嘗試，但總體來(lái)說(shuō)，利用垃圾焚燒灰、市政污泥等廢棄物來(lái)生產(chǎn)水泥尚屬起步階段。

1.2.4污泥制纖維板

污泥中含有大量有機(jī)成分，利用其中的粗蛋白與球蛋白（酶）能溶解于水及烯酸、稀堿、中性鹽水溶液的性質(zhì)，在堿性條件下加熱、加壓后發(fā)生蛋白質(zhì)變性，制成污泥樹(shù)脂（又稱(chēng)蛋白膠），使之與漂白、脫脂處理的廢纖維壓制成板材，即為污泥生化纖維板。污泥制纖維板的工藝流程圖見(jiàn)圖6。

污泥制纖維板的工藝流程圖

污泥樹(shù)脂調(diào)制是將脫水至含水率85%~90%的污泥與藥品混合，裝入反應(yīng)器攪拌均勻，然后通入蒸汽加熱至90℃保持20min后，再加入石灰，在90℃條件下反應(yīng)40min即可。為使其具有較好的凝膠性、預(yù)壓成型時(shí)容易脫水，可在調(diào)制中投加堿液、甲醛及混凝劑（如三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁或聚合氯化鋁），還可加硫酸銅以提高除臭效果和加水玻璃以增加樹(shù)脂的粘滯度及耐水性，使成品經(jīng)久耐用。

國(guó)內(nèi)外已有人嘗試用污泥來(lái)制纖維板，但制造過(guò)程和成品仍有一些氣味，需要脫臭，強(qiáng)度也有待提高。

1.3活性污泥制取活性炭

由于污泥中含有大量有機(jī)物，在一定的高溫下以污泥為原料通過(guò)改性可以制得含碳吸附劑。根據(jù)污泥碳化機(jī)理，污泥吸附劑一般分為直接活化和熱解碳化后再活化兩種。其中，熱解碳化后再活化最為常用，主要包括熱解碳化和活化兩個(gè)步驟。碳化是把原料熱解為碳渣，活化是關(guān)鍵步驟，是根據(jù)要求把碳化物變?yōu)樗枰亩嗫捉Y(jié)構(gòu)物質(zhì)。目前活化方法有兩類(lèi)：物理活化和化學(xué)活化。相對(duì)于物理活化，化學(xué)活化需要較低的溫度，活化產(chǎn)率高，通過(guò)選擇合適的活化劑控制反應(yīng)條件可制得高比表面積活性炭。但化學(xué)活化對(duì)設(shè)備腐蝕性大，污染環(huán)境，其制得的活性炭中殘留化學(xué)藥品活化劑，應(yīng)用受到限制。污泥吸附劑生產(chǎn)工藝流程如下圖7。

針對(duì)不同的污泥和所制吸附劑的不同用途，可相應(yīng)采用不同的制備方法，而不同的制備方法所得到的吸附劑性能差別很大。影響吸附劑性能的主要因素有：活化藥劑的種類(lèi)、濃度、熱解時(shí)間、熱解溫度和活化溫度等。活性炭微孔的形成和發(fā)展與原材料的孔結(jié)構(gòu)、活化劑的種類(lèi)、活化溫度、活化時(shí)間、活化劑流量、催化劑種類(lèi)、催化反應(yīng)速度等諸多因素有關(guān)。

污泥制備吸附劑工藝流程

近年來(lái)，美國(guó)、日本、法國(guó)、中國(guó)、西班牙、新加坡等國(guó)家的研究者對(duì)污泥改性制備吸附劑技術(shù)進(jìn)行了較多的研究。近年來(lái)，研究的重點(diǎn)是污泥熱解方法及工藝的優(yōu)化、吸附劑制備中間過(guò)程和方法的改進(jìn)、活化藥劑的選擇等方面。

1.4污泥中蛋白質(zhì)利用技術(shù)

1.4.1制造動(dòng)物飼料

污泥中粗蛋白占28.7%~40.9%，灰分占26.4%~46.0%，纖維素占26.6%~44.0%，脂肪酸占0~3.7%。其中，70%的粗蛋白以氨基酸形式存在，包括蛋氨酸、胱氨酸、蘇氨酸等。污泥蛋白中幾乎含有家畜所需的所有氨基酸，且各種氨基酸之間相對(duì)平衡，是一種非常好的飼料蛋白來(lái)源。

但是，活性污泥作動(dòng)物詞料還存在一些問(wèn)題，主要包括毒性方面和非毒性方面的問(wèn)題。毒性方面的問(wèn)題主要有：①病原菌的污染問(wèn)題。②活性污泥飼料組織學(xué)和病理學(xué)研究：飼喂污泥蛋白質(zhì)飼料，動(dòng)物肺、肝、腎、心臟和內(nèi)臟等組織有何異常。③污泥重金屬毒性物質(zhì)動(dòng)物發(fā)生元素積累問(wèn)題。非毒性方面的問(wèn)題主要有：①化學(xué)組成，商業(yè)價(jià)值低。②與傳統(tǒng)動(dòng)物飼料相比，污泥蛋白質(zhì)飼料的適口性差、消化性低、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不足，近來(lái)的研究系采用化學(xué)或酶處理活性污泥以提高其蛋白質(zhì)消化率。③污泥干燥的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。但即使如此，用污泥作飼料將是變廢為寶的一項(xiàng)重要舉措，值得深入的研究。

1.4.2制造蛋白質(zhì)滅火器

目前國(guó)內(nèi)滅火劑主要有NaHCO3、NaCl干粉滅火劑、蛋白滅火劑等種類(lèi)。其中，蛋白類(lèi)泡沫滅火劑以其可靠性大、安全系數(shù)高、生物降解性強(qiáng)等優(yōu)良的性能一直占據(jù)著泡沫滅火劑市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。但由于國(guó)內(nèi)飼料蛋白源匱乏導(dǎo)致其價(jià)格較高，因此，利用污泥水解蛋白質(zhì)制備蛋白質(zhì)泡沫滅火劑具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

武漢市科技局等單位進(jìn)行了利用剩余活性污泥水解制備蛋白質(zhì)泡沫滅火劑，并取得一定研究成果，李亞?wèn)|等研究人員還申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利。但總體來(lái)說(shuō)，目前該項(xiàng)技術(shù)研究還少見(jiàn)報(bào)道。

1.4.3污泥中蛋白質(zhì)提取技術(shù)

無(wú)論是將污泥蛋白用作動(dòng)物飼料，還是用于蛋白質(zhì)滅火器，都需要依靠蛋白質(zhì)提取技術(shù)，蛋白質(zhì)提取工藝流程圖見(jiàn)圖8。

蛋白質(zhì)提取工藝流程圖

(1)溶胞技術(shù)

提取蛋白質(zhì)首先要對(duì)污泥進(jìn)行溶胞處理。通常的溶胞方法包括物理、化學(xué)、生物以及多種方法聯(lián)合等方法。

①物理法

物理溶胞主要是利用機(jī)械剪切力破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁，實(shí)現(xiàn)污泥細(xì)胞的溶解。物理法主要有以下幾種：

高壓噴射法是利用高壓泵將污泥循環(huán)噴射到一個(gè)固定的碰撞盤(pán)上，通過(guò)該過(guò)程產(chǎn)生的機(jī)械力來(lái)破壞污泥內(nèi)微生物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，使得胞內(nèi)物質(zhì)被釋放出來(lái)，從而顯著提高污泥中蛋白質(zhì)的含量，促進(jìn)水解的進(jìn)行。然而，高壓噴射法處理污泥過(guò)程的機(jī)械能損失較大，所以該方法在實(shí)際的工程應(yīng)用中難以推廣。

超聲波法是利用20KHz到10MHz波段范圍內(nèi)的超聲波破壞微生物細(xì)胞的細(xì)胞壁，使得細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)質(zhì)釋放出來(lái)，從而促進(jìn)污泥水解和消化的進(jìn)行。該技術(shù)具有無(wú)污染、能量密度高、分解速度快等特點(diǎn)，但在細(xì)胞破碎后固體碎屑的水解方面卻不如添加堿和加熱法。同時(shí)超聲波的作用受到液體溫度、粘度、表面張力等參數(shù)和超聲波發(fā)生設(shè)備的影響，在短時(shí)間內(nèi)難以投入大規(guī)模工程化應(yīng)用。此外，超聲波法設(shè)備投資巨大、能耗高，也是這一技術(shù)不能迅速推廣的主要原因。

水解法的溫度范圍一般為40~180℃，污泥固體有機(jī)物在水解過(guò)程中經(jīng)歷兩個(gè)過(guò)程：首先是微生物絮體的離散和解體，細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)被釋放并溶解。其次是溶解性有機(jī)物不斷水解，脂肪水解成甘油和脂肪酸；碳水化合物水解成小分子的多糖和單糖；蛋白質(zhì)水解成多肽、二肽和氨基酸；氨基酸進(jìn)一步水解成低分子有機(jī)酸、氨及二氧化碳。與機(jī)械破碎、超聲和化學(xué)預(yù)處理等手段相比，熱水解的優(yōu)點(diǎn)在于在實(shí)現(xiàn)細(xì)胞破碎、釋放胞內(nèi)有機(jī)物的同時(shí)將大分子有機(jī)物水解。

②化學(xué)法

化學(xué)法主要有以下幾種：

加堿處理法就是在常溫條件下，通過(guò)加NaOH、KOH或Ca(OH)2等堿性物質(zhì)，其作用是在抑制細(xì)胞活性的同時(shí)，溶解細(xì)胞壁，釋放蛋白等細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)。

加酸處理法就是用酸處理污泥，由于污泥微生物的胞外聚合物中含有一些兩性物質(zhì)，這些兩性物質(zhì)在酸性條件下會(huì)溶解，轉(zhuǎn)化為溶解性物質(zhì)，從而對(duì)污泥的絮體結(jié)構(gòu)有一定破壞作用，從而達(dá)到溶胞效果。

臭氧氧化污泥的過(guò)程包括：對(duì)微生物的破壁、溶解和對(duì)有機(jī)物的礦化三個(gè)階段。臭氧首先作用于污泥細(xì)胞的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，促使細(xì)胞死亡溶解；細(xì)胞溶解后胞內(nèi)的蛋白質(zhì)、核酸和多糖等物質(zhì)被釋放出來(lái)；臭氧進(jìn)一步氧化大分子有機(jī)物質(zhì)，使其變?yōu)樾》肿游镔|(zhì)或者直接轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退?/p>

③生物法

生物酶技術(shù)是指向污泥中投加能夠分泌胞外酶的細(xì)菌，或直接投加溶菌酶等酶制劑（抗菌素）水解細(xì)菌的細(xì)胞壁，以此達(dá)到溶胞的目的。但是，同時(shí)這些細(xì)菌或酶還可以將不易生物降解的大分子有機(jī)物分解為小分子物質(zhì)，隨著溶菌酶量的增加，污泥中蛋白質(zhì)和多糖濃度隨之降低。

④多種方法聯(lián)合

此外，多種方法聯(lián)合的方式也逐漸得到重視，包括熱酸法、熱堿法和微波+過(guò)氧化氫法等，可以更好的實(shí)現(xiàn)污泥溶胞提取蛋白質(zhì)效果。

(2)蛋白質(zhì)的分離技術(shù)

污泥溶胞液是多糖，蛋白質(zhì)和脂肪等有機(jī)物以及重金屬等多種物質(zhì)組成的混合溶液，需要將目標(biāo)蛋白質(zhì)從其中分離純化出來(lái)，從而滿(mǎn)足污泥蛋白在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，主要是通過(guò)溶胞液的濃縮和濃縮液的結(jié)晶來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

傳統(tǒng)濃縮法主要有減壓蒸餾法和泡沫法分離蛋白質(zhì)。減壓蒸餾法借助真空泵來(lái)降低系統(tǒng)內(nèi)的壓力，便可以在低溫下對(duì)溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，適用于那些在常壓蒸餾時(shí)未達(dá)沸點(diǎn)即已受熱分解、氧化或聚合的物質(zhì)。泡沫分離蛋白質(zhì)是利用蛋白質(zhì)的表面活性對(duì)其進(jìn)行分離的一種方法，分離過(guò)程中的條件溫和，對(duì)蛋白質(zhì)的活性影響較小，成本較小，且能耗較低，而且對(duì)蛋白質(zhì)的生物活性沒(méi)有明顯影響。但當(dāng)溶液中含有組分活性相近的物質(zhì)時(shí)，分離效果較差。另外，對(duì)于較高濃度的溶液，分離效率便會(huì)降低，分離效果較差。近年來(lái)隨著膜工業(yè)的發(fā)展，膜分離法也開(kāi)始漸漸興起，微濾、超濾、反滲透和電除鹽是目前最為常用的四種技術(shù)。

蛋白質(zhì)結(jié)晶方法主要有沉淀法，傳統(tǒng)沉淀法包括鹽析沉淀法、有機(jī)沉淀分離法、等電點(diǎn)分離法等。鹽析沉淀是蛋白質(zhì)提純工藝中最早采用，至今仍為廣泛應(yīng)用的方法。其原理是在高濃度蛋白溶液中，隨著鹽濃度的逐漸增加，蛋白質(zhì)水化膜被破壞，其溶解度下降而從溶液中沉淀出來(lái)。有機(jī)沉淀劑法是向蛋白質(zhì)溶液中加入乙醇、丙酮等水溶性有機(jī)溶劑，降低水的活度。隨著有機(jī)溶劑濃度的增大，水對(duì)蛋白質(zhì)分子表面荷電基團(tuán)或親水基團(tuán)的水化程度降低，溶液的介電常數(shù)下降，蛋白質(zhì)分子間的靜電引力增大，從而使蛋白質(zhì)凝聚和沉淀。等電點(diǎn)沉淀法是通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH值，削弱或破壞分子表面的雙電層及水化膜，分子間引力增加，使兩性電解質(zhì)的溶解度下降而沉淀析出。

1.5污泥制生物可降解塑料

生物可降解塑料是指在自然界如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培水及其所含元素的礦化無(wú)機(jī)鹽以及新的生物質(zhì)的塑料。按原材料不同分類(lèi)，目前生物降解塑料主要有以下幾種：聚羥基烷酸酯(PHA)、聚己內(nèi)酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）及其共聚物、聚乳酸（PLA）、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇（PVA）類(lèi)生物降解塑料、二氧化碳共聚物、聚-β-羥基丁酸酯(PHB)等。生物降解塑料可以依靠生物的生命代謝活動(dòng)來(lái)合成，目前國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在菌種篩選和培育、反應(yīng)機(jī)理、操作工藝、反應(yīng)器類(lèi)型、反應(yīng)條件和合成物的提取技術(shù)方面。

PHA是目前研究較多的生物可降解塑料類(lèi)型，以之為例，能夠合成PHA的細(xì)菌種類(lèi)很多，包括光能利用菌、古細(xì)菌、革蘭氏陽(yáng)性、革蘭氏陰性菌、好氧菌和厭氧菌，共計(jì)65個(gè)屬，300多種。其中研究較多的有芽孢桿菌屬(Bacillus)、產(chǎn)堿桿菌屬(Alcaligenes)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、固氮菌屬(Azotobacter)、紅螺菌屬(Rhodospiriclum)和放線菌屬（Actinomyces）等。PHA在細(xì)菌體內(nèi)合成經(jīng)歷三個(gè)步驟：第一步，各種底物經(jīng)代謝進(jìn)入三羧酸循環(huán)，生成乙酰輔酶COA；第二步，乙酰輔酶COA經(jīng)各代謝途徑形成各種前體，再由不同酶轉(zhuǎn)化為(R)-3-羥基脂酰輔酶A；第三步，(R)-3-羥基脂酰輔酶A，再由PHA合酶聚合成為PHA。由于合成的PHA存在于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，因此需要將細(xì)胞破碎，才能提取出PHA顆粒從而實(shí)現(xiàn)其進(jìn)一步的利用。目前PHA的提取方法很多，主要有有機(jī)溶劑提取、氯酸鹽提取法、酶法提取、堿法提取、機(jī)械破碎法等。

生物可降解塑料前景誘人，但仍有一些技術(shù)問(wèn)題需解決：①降解塑料制品機(jī)械強(qiáng)度不夠，需要通過(guò)與其他聚合物單體共混來(lái)使生物降解塑料的某一方面品質(zhì)得到提升，但是綜合性能卻有不足，這就需要通過(guò)技術(shù)攻關(guān)加以解決；②生產(chǎn)成本需進(jìn)一步降低；③以污泥為原料的生物可降解塑料的附加值較低，需要通過(guò)技術(shù)的提高使其得到進(jìn)一步提高。