可降解塑料原理大全11篇

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中圖分類號：TQ464 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0210-02

由于傳統塑料材料的機械強度與韌性優良，傳統塑料材料被廣泛應用于包裝材料，但是對石油基材料的過度使用，導致一次性消耗的自然資源過多，這使環境惡化。處理石油基包裝材料的主要方法――填埋、焚燒造成了對居民的困擾。隨著人們環保意識的不斷加強，可降解材料應運而生，針對資源短缺、環境污染的問題，可降解材料的特點是原料綠色無污染，降解之后的產物對環境影響污染較小，甚至無污染。

1 可降解材料的概述

可降解材料是在生產過程中加入添加劑，使其本身在一定時間內能維持普通塑料的正常功能，超過一定時間或被廢棄后，在光或微生物或其他因素的作用下，進行自身降解而后消失的材料?？山到獠牧峡梢詼p少一次性的難降解塑料在焚燒時對環境造成的危害，緩解填埋一次性難降解材料造成的人地矛盾?？山到獠牧蠌慕到夥绞竭M行分類，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

光降解材料是一類添加光敏劑或引入特殊鍵的光敏基團，在太陽光的參與下，自身能進行對自身結構進行破壞的材料。

一類光降解材料的作用原理是聚合物在吸收太陽光后，光增敏基團被激活，使聚合物產生有雙鍵等易于被降解的雜質，進一步發生氧化反應，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單體聚合得到的如含有羰基結構的聚乙烯、聚氯乙烯等的光降解聚合物與同類樹脂混合，可得到一種光降解材料；另一類光降解材料的原理是聚合物在生產時加入少量光敏劑，光敏劑在光照的條件下，促使聚合物產生自由基，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后，又能促進其吸收光能進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度的金屬化合物如金屬氧化物、有機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芳香族碳氫化合物的光降解材料。

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

1.2 生物降解材料

由于光降解材料的局限，以及廣泛的生物來源，目前的研究熱點更多地放在生物降解材料上，相對于光降解材料，生物降解材料的原料來源更加綠色，降解的產物對環境的污染性也更加小。生物可降解材料是一類在酶或微生物的作用下，使維持自身結構的分子鏈逐漸斷裂，形成對環境無害的小分子化合物的材料。

生物降解的方式有生物的物理、化學作用和酶的直接作用。根據來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物為碳源，微生物進行發酵轉化為高分子聚酯，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以淀粉、纖維素、木質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氧化、改性而加工制成的塑料。其中，淀粉基構成的可降解材料和PLA構成的可降解材料是當今研究的熱點，PHB作為可降解材料也有較為廣泛的應用。

淀粉通過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環境中，是完全無污染的非常優良的生物降解材料。針對淀粉作為原料來源的淀粉基塑料是目前可降解材料領域研究的一大熱點。淀粉基塑料研究的階段主要有三個：第一階段是少量淀粉加入到傳統塑料中來達到可降解的目的；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過處理，形成完全由淀粉組成的塑料。對淀粉進行改性，使其能夠進行生物降解或能溶于水是研究的熱點話題，如PVA與淀粉的混合物的研發。淀粉基塑料還有需降低成本、提高機械強度，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行共混得到性能良好的可降解材料。

PLA（聚乳酸）是多糖經過降解發酵制得、純化、聚合而成的環境友好型樹脂。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個月降解為乳酸，最終經微生物代謝，形成二氧化碳和水。PLA因其優良的生物相容性和機械強度，被廣泛應用于新興功能型醫用高分子材料如醫用手術縫合線、骨科用固定材料等。

PHB（聚β-羥基丁酸酯）是細菌體內碳源和能源的以顆粒狀儲存的酯類積累物。PHB對氣體有阻擋性，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，可用于手術縫合線、骨折固定材料；因PHB能夠降解，可用于與農藥或貴重藥品的包埋處理。因為PHB用細菌發酵法進行生產，所以PHB的生產重點放在基因工程等技術。針對其易結晶、較脆、降解速度較慢的缺點，如何通過物理或化學的方法改善PHB的性能成為研究的重點對象。

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把握PVA的溶解時間，成膜性、物理強度好――完全可以滿足制做塑料的條件、毒性低、可達到100%降解、降解產物對環境無危害等優點，成為能夠替代當今塑料的重點材料。PVA的原材料，PVA樹脂分子鏈上的醋酸乙烯酯基體積較大，該基團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，優異的水溶性有利于材料的降解。但是，單一的PVA材料機械強度難以滿足使用要求。目前，淀粉/PVA共混體系能夠滿足塑料的正常使用，但是隨著時間的加長，其力學性能下降得很快，說明其基本能滿足可降解材料的條件。若要提高淀粉/PVA的耐水性，則可對淀粉/PVA共混體系進行甲基化改性、交聯處理、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，再進行刮、剝離、收卷等工藝，因此，存在效率低和費用大的缺陷。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題。

光/生物雙降解是一類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，對此，因其現已用于地膜、餐盒，這表現出了這種兼具兩種降解方式的的技術先進性和實效性；第二，光/生物雙降解材料降解較快，約60天能被完全降解。

2 發展前景及展望

大部分的可降解材料存在機械強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，可以多開發復合型可降解塑料，避免了單一原料造成的力學性能缺陷著重點放在開發應用范圍廣，原料易得、價格低廉的產品；第二，簡化生產工藝擴大生產來促進可降解材料為我們實際生活所用。

3 結語

隨著人們環保意識的增強和科技的飛速發展，可降解材料逐步取代石油基材料是必然趨勢，如何充分發揮可降解材料的融傳統包裝材料的功能和特性和可降解，回歸大自然的優點，成為各國研發的重點。

參考文獻

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. 硅酸鹽工業的一般特點是（ ）

①以含硅物質作為原料 ②主要產物是硅酸鹽 ③反應條件是高溫 ④反應原理是復雜的物理變化和化學變化

A. ①③ B. ②③ C. ①②③④ D. ③④

3. 下列關于金屬保護的說法，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部結構的方法

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極保護法

4. 最近研制的一種可降解塑料，代號為3HB，結構簡式為[H―O―CH―C―OH][CH3] [n] [O]，具有良好的生物適應性，能在自然界中自行降解，下列說法中正確的是（ ）

A. 可降解塑料3HB，在自然界中通過水解反應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僅有醛基

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

D. 由單體生成降解塑料3HB的反應為加聚反應

[鐵礦（Fe2O3）][高溫尾氣

（CO2+H2O）][CH4][合成氣（CO+H2）][合成其

他產品][Fe][還原

反應室][燃燒室][混合氣（CH4+O2，其體積比為1∶2）][催化

反應室] 5. 豎爐冶鐵工藝流程如圖，使天然氣產生部分氧化，并在特殊的燃燒器中使天然氣燃燒：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g），催化反應室發生的反應為：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），下列說法正確的是（ ）

A. 增大催化反應室的壓強，甲烷的轉化率增大

B. 催化室需維持在550～750℃，目的僅是提高CH4轉化的速率

C. 設置燃燒室的主要目的是產生CO2和水蒸氣作原料氣與甲烷反應

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

6. 下列說法中正確的是（ ）

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、煤和農副產品

C. 化學纖維的原料不能是天然纖維

D. 生產合成纖維的過程中發生的是物理變化

7. 下圖表示某些化工生產的流程（有的反應條件和產物已略去）。

請回答下列問題：

（1）寫出下列物質的名稱：E ，H ，K ；

（2）流程中所涉及的化學工業 （寫出兩個即可）；

（3）反應I需在500℃進行，主要原因是 ，實際工業生產中，反應Ⅱ的條件是 ；

（4）工業上，析出K后，再向母液中繼續通入E，并加入細小食鹽顆料，其目的是 ；

8. 氯化亞銅（CuCl）是有機合成工業中應用較廣泛的催化劑，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：

[調節pH、溫度

過濾][酸浸（pH≈4）

蒸發、過濾][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

過濾]

金屬離子含量與pH、CuCl產率與混合液的pH的關系圖：

[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+][產率%][的濃度][（g?L-1）][Cu2+的濃度][Fe3+的濃度][CuCl產率]

請回答下列問題：

（1）電鍍污泥的主要成分是 （寫化學式）；

（2）酸浸時發生反應的離子方程式是 ；

篇（3）

李壯：曾經有文獻做過這樣的調查報道，“從1852年英國誕生第一座沖水公廁開始，水沖廁所逐漸在世界范圍內普及。水沖式廁所對改善人類的生活環境，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境的一個主要根源。據統計，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生糞尿約550l，其中糞便約50l尿約500l，COD約30kg糞尿中所含的養份以氮、磷、鉀為主。含氮4.5kg磷0.8kg鉀1.8kg這些養份80％以上存在于尿中水沖式廁所每次需用6-13自來水沖洗，即用99％的清潔水沖洗1％的糞便，產生100％的生活污水。據測算，沖廁用水約占生活用水量的20％全國城鎮人口每年沖廁用水不低于50億噸相當于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養化的主要原因。據中國科學院地理與湖泊研究所的調查和研究認為：太湖流域各種途徑對太湖水體磷的貢獻率依次為：人體(糞便)排磷43 57％，洗衣排磷16.1％，畜禽排磷12.51％，農業(化肥流失)排磷11.89％，工業(污染)排磷7.41％，水產養殖排磷5.30％，其它排磷3.22％。在江河湖海中有70％的氮也來源于生活污水?！?/p>

根據2008年度的環境統計年報報道的數據，當年全國的廢水排放總量為571.7億噸，其中工業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57.7％。全國廢水中化學需氧量排放量為1320.7萬噸，其中生活污水化學需氧量排放量占化學需氧量占排放總量的65.4％；全國廢水中氨氮排放量127.0萬噸，生活污水氨氮占到氨氮排放總量的76.6％。

據統計，當年全國共有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％，其中僅城鎮生活污水處理率就達到57.4％。我國的遼河、海河、淮河、長江、黃河、松花江和珠江七大流域的污水治理設施的年運行費用在351.6億元，城市生活污水處理率為57.0％。

在國家的“十二五”環境保護規劃中，主要著力削減化學需氧量和氨氮排放量，規劃將化學需氧量排放總量由2010年的2551.7(萬噸)降低到2015年的2347.6(萬噸)；氨氮排放總量由2010年的264.4(萬噸)降低到2015年的238(萬噸)。為了實現這一目標，國家還啟動了建國以來投資最大的水污染治理科技項目，總經費概算三百多億元的水體污染控制與治理科技重大專項(水專項)。

從以上數據我們可以得知，一方面，人類糞便處理造成了大量寶貴的水資源的浪費，污染了環境，人們不得不投入大量的資金建設污水收集與處理系統；另一方面，巨量化肥的使用不僅降低了土壤質量，而且進一步污染了地下水及河流。我們很早就意識到：如果能將糞便單獨收集、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需氧量和氨氮排放量。而且，從現有技術發展來講，具有實施的可能性。進一步延伸，還有可能同時解決餐廚垃圾對環境的污染。

但是，由于沖水馬桶在世界各個城市及富裕地區的普及，城市居民打開水龍頭就能得到自來水，如廁之后一按按鈕馬桶就會出水，將排泄物沖走；很少有人關心這些自來水是從哪里來的，以及那些排泄物進入下水道之后去了哪里。要改變人們的“方便”系統，非常困難。然而，來自互聯網的一則消息為解決“將糞便單獨收集、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記在微博上發帖稱盈江地震災區盞西鎮中心寄宿制小學是一所山區小學，共有師生1000多人，全校卻只有男女各七個蹲位的小廁所。每到早操結束或課間休息時，廁所都非常擁擠，要排長長的“方便隊”。該小學一老師說，“……大部分學生都去這個廁所方便，課間休息15分鐘，一直都很擠，學生們需要排隊如廁。確實有個別學生靠每天少喝水來減少去排隊?！薄袄蠋焸儾扇×苏{劑措施，學生上課后，老師講完課程或者抽空去上廁所……”該縣委副書記呼吁：“孩子們希望能有一個大廁所，希望有能力的人們能幫助解決這個難題!”

因為我的童年時代是在陜北度過的，曾經在農村城鎮的學校就讀，所以對微博上的這條消息感同身受。目前我國許多農村城鎮學校仍然以使用旱廁為主，衛生條件差，夏天蚊蛆四串，蒼蠅亂飛，臭氣熏天，即便如此，相當多的農村城鎮學校仍然由于蹲位少，存在如廁困難的問題。

我們本著因地制宜、就地取材的原則，提出了簡潔而有效地“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用，還可以解決沒有衛生間的家庭在室內大小便的問題。但還比較簡陋。然而，對于沒有水沖廁所，甚至旱廁也不夠的農村城鎮來說具有必要性和可行性。并可以在使用過程中進一步發現問題、解決問題，為全面推廣提供經驗教訓。成為“由農村包圍城市”，向全人類推廣“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：您是研究應用化學和電分析化學專業的，不僅是電分析國家重點實驗室的研究員.博士生導師，而且還曾在德國著名的Jena分子生物技術研究所分子細胞和電子顯微學實驗室擔任客座科學家。是什么力量促使您關注到“如廁”這一看似不起眼的問題的?

李壯：這些年來，我主要從事DNA與蛋白質相互作用、掃描探針顯微學及納米化學領域的研究工作，曾經提出了利用原子力顯微鏡制作基礎因組DNA高分辨物理圖的概念，改進和發展了DNA、單鏈DNA及DNA／限制性內切酶EcoRI在DNA質粒pBR 322上酶切點和星號活力高分辨物理圖，成功獲得了人類基因組130kb-190kb BAC DNA克隆分子展開形貌圖，為發展快速、精

確、簡便的用于解決大規模DNA測序中排序與組裝困難的高分辨物理圖提供了可能。近年又負責973項目“納米材料與納米技術在水污染物檢測與治理中的應用基礎研究“課題“基于納米材料與納米技術發展高效、快速、智能檢測表征系統的新原理、新方法”作為一名科學家，研究工作不能局限在書齋和實驗室，應該放眼到外界更廣闊的天地里。

我們從事科學研究目的是為人類提供更好的生活、生存環境，解決國家、人民切身相關的實際問題。我童年時期在陜北的生活經歷給我留下了非常深刻的印象，所以我了解農村城鎮學校、家庭如廁難這一實際問題。有人曾經說過，人不吃飯可以堅持生存一個月，不喝水能夠維持生存一個星期。但是，人不大小便能夠堅持多長時間?如廁問題看上去簡單，實際上是人類最基本、最重要的生命活動內容之一。目前水沖廁所雖然方便，但后果是浪費了資源，污染了環境。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.改善如廁環境的方案以及這一方案的特點嗎?

李壯：要在農村城鎮學校推廣必須考慮經濟性和實用性，我所提的方案特點是“零污染、零感染、零廢棄物排放變廢為寶”，而且簡便易行。

具體到方案本身，因為關系到如廁問題，其實本方案可以按照大便和小便的步驟來區別劃分。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使用。如果希望能夠進一步降低費用，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，空瓶蓋蓋后可重復使用。(當然，為了避免交叉感染，最好每個人用自己的尿瓶)。而且經過適當的練習這一方法也可適用于女性。

2.大便：步驟：A.將塑料便盆(淘寶價格5元／個)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使用。

3.使用場所：本方案無需構建特殊建筑，只要能將男女分開，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。此外還可采用更簡單的辦法：下課后將教室分為男教室和女教室，在規定的時間內分別用作男廁所和女廁所，規定的時間結束后恢復原教室。其實在任何地方拉個簾子形成隱秘空間，都可以方便，將簾子撤掉又可還原原來空間，但是如果有條件還是建議建造專門使用地方。

4.集中處理：A.在大小便的場所或指定其他地方放至少帶有兩個容器的車(或手推車)用于分別收集小便和大便，容器中放大的較結實的塑料袋，當快收集滿時，將袋口密封進一步保證沒有臭氣泄露。B.將密封的塑料袋中的大小便運到指定的地方堆肥還田，或制造有機化肥，制造沼氣或制備生物燃料。小便還可以賣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，解決了臭味問題，也解決了蚊蛆蒼蠅寄生蟲及交叉感染問題。但要求教育使用者必須習慣將塑料袋口封閉，嚴格管理。

原則上本方案可用于解決任何多人同時如廁、可以解決沒有衛生間的家庭在室內大小便的問題。由此擴展，原則上本方案可以解決人類的如廁問題。當然，在技術和加工制造及管理方面需要根據實際情況相應地改進和發展。要全面推廣，必須進一步研究和發展完善更方便的全自動技術。

篇（4）

引言

1.1環境保護已成為當前國際關系、經貿合作中的一個極為重要的問題，也日益嚴重地影響著我國國民經濟的可持續發展。在我國過去幾十年的經濟發展中，由于忽視了發展中的環境保護，目前環境狀況十分嚴峻。近年來雖采取了大量控制措施，但環境質量下降的趨勢仍在繼續。

2.1現代生物技術是應用現代生物科學以及某些工程原理，如酶工程，基因工程，微生物工程等，利用生命體（從微生物到高級動物）及其組成（含器官，組織，細胞，細胞器，基因）來發展新產品或新工藝的一種技術體系。一般認為，生物技術包括基因工程，細胞工程，酶工程和發酵工程四個方面。

2.2生物技術直接關系到與人民生活，衛生，健康密切相關的醫藥衛生，食品工業，化學工業，農業的發展。可以在糧食危機，能源危機，環境污染中發揮巨大的作用，并且還可以從基因的角度治愈人類的遺傳病。因此，現代生物技術已經被世界各國列為重點項目。

3.現代生物技術的特點

生物是構成生態系統的要素，生態系統內物質循環主要是依靠生物過程來完成的。科技的發展也充分證明生物技術是環境保護的理想武器，這一技術在解決環境問題過程中所顯示的獨特功能和顯著優越性充分體現在它是一個純生態過程。生物技術在處理環境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應條件溫和以及無二次污染等顯著優點，受到了高度重視。

目前生物技術應用于環境保護中主要是利用微生物。生物技術已是環境保護中應用最廣的、最為重要的單項技術，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質的降解、清潔可再生能源的開發、廢物資源化、環境監測、污染環境的修復等環境保護的各個方面，發揮著極為重要的作用。應用環境生物技術處理污染物時，最終產物大都是無毒無害的、穩定的物質，如二氧化碳、水和氮氣。利用生物方法處理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次轉移。

利用環境生物技術可治理用其他方法難以處理的環境介質，即用生物修復技術凈化環境，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，同時還可進一步強化環境的自凈能力。

環境生物技術不僅單純適用于環境污染治理，如今已相當廣泛地應用于環境監測，尤其是以生物傳感器為核心的環境生物監測技術，可在線在位迅速地提供環境質量參數，成為環境質量預報和報警中的重要組成部分【1】。

4.現代生物技術在環境保護中的應用

4.1污水的生物凈化

污水中的有毒物質的成分十分復雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質，使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術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胞技術是酶工程技術。

4.2污染土壤的生物修復

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：通過生物作用（如酶促反應）改變重金屬在土壤中的化學形態，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量，激發微生物的活性，由此可以改善土壤的生態結構，這將有助于土壤的固定，遏制風蝕、水蝕等作用，防止水土流失。

4.3白色污染的消除

廢棄塑料和農用地膜經久不化解，估計是形成環境污染的重要成分。據估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會引起農作物減產，若再連續使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無收，可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境，研究和開發生物可降解塑料已迫在眉睫【2】。利用生物工程技術一方面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，另一方面可以分離克隆降解基因并將該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，將塑料和農膜迅速降解。同時，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發、生產和應用。

4.4化學農藥污染的消除

一般情況下，使用的化學殺蟲劑約80%會殘留在土壤中，特別是氯代烴類農藥是最難分解的，經生態系統造成滯留毒害作用。因此多年來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藥已成為消除農藥對環境污染的一個重要方面【3】。能降解農藥的微生物，有的是通過礦化作用將農藥逐漸分解成終產物CO2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會帶來副作用；有的是通過共代謝作用，將農藥轉化為可代謝的中間產物，從而從環境中消除殘留農藥，這種途徑的降解結果比較復雜，有正面效應也有負面效應。

5.結語

著名的天文學家和生物學家，佛瑞得霍意耳（Fred Hoyle）先生曾經說過，還未解決的主要問題的答案應該由基本的假設來得到，而且同時也必須依靠經過反復嘗試和檢驗的科學工具及方法。隨著處理技術的不斷發展，生物方法所能處理或修復的對象也在時刻不停地改變。為了使生物技術能滿足新的發展需要。我們必須真正進行探索，并且可能以過去未曾想象到的方式來使用生物或是它們的衍生物。

參考文獻

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中圖分類號：TS721 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2010）-11-0039-1

0 概述

專家分析，隨著中國加入WTO，對一次性塑料的淘汰步伐將大大加快，由此促進塑料替代品研究開發的興起。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污染廢棄物為原料，將全天然材料配制成可食用的粘結劑，將上述全天然廢棄物原料壓制粘結而成。其產品具有無毒、無味、強度高、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月內可全部被土壤吸收、粉碎后可用做家畜飼料、生產過程不產生任何污染等特點。由此可見，開發研制秸稈育苗缽是社會的需要，是解決塑料對環境污染的一個重要途徑和手段。

1 國內研究現狀

目前國內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相對很少。目前市場上銷售的以秸稈為原料的育苗缽主要有：紙制育苗缽、新型無菌營養育苗缽、秸稈貯水育苗缽、多元營養育苗缽等。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材料，以淀粉為基體，研制出一次性秸稈纖維增強復合材料

采用土埋法研究了該復合材料的可降解性能。將該復合材料模壓成花盆,結果發現該復合材料具有優良的可降解性能。陳海榮等對用稻草、木屑制成的育苗缽進行了甜瓜育苗研究，結果表明，采用該育苗缽進行甜瓜育苗是可行的，其中以口徑7cm的最為合適，能培養出壯苗；在濕度較高的情況下，缽體能在15-25天的時間內被甜瓜根系穿透，埋土30天后缽體開始被降解。

1.2 彭祚登等對以小麥秸稈為主要原料制成的秸稈容器進行了育苗試驗

研究表明：該容器易分解和腐爛，分解的快慢與基質中的水分狀況有密切的關系；容器的透氣、透水性好，但保水性能較差；容器易破碎；容器可以促進苗木側根形成根團，但苗木的主根很容易穿透容器的底部。試驗的秸稈容器適合培育幼苗期側根發達、主根細弱的植物．對于主根發達且生長迅速的植物不適宜。

1.3 沈明衛、郝飛麟等對水葫蘆制作溫室栽培育苗缽的可行性作了研究

試驗雖然取得初步的成功，但是發現的問題也很多，例如：干燥所需要的消耗的功率較大；耐水性不令人滿意等。

1.4 彭祚登、劉彥明、楊會英等對秸稈育苗缽的技術特性作了部分研究

其研究結果為：秸稈育苗缽可以促進苗木側根形成根團，但是苗木的主根卻很容易穿透容器底部；秸稈育苗缽透氣、透水性好，但保水性能較差，溫度越高，缽內基質水分散失速度越快，溫度大于35℃時，缽內水分急劇散失；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于培育1年生以上、生長速度較快的苗木以及育苗時間較長的苗木不利。

1.5 楊青、沈新原等選用廢紙、廢棉等為原料制取育苗缽

該試驗采用真空吸附網模成型法制取育苗缽。成型原理為：以不銹鋼網模作為過濾介質，在其一側造成一定程度的負壓（真空），而使廢紙漿中的水排出，實現纖維和水的固液分離，從而使纖維附著在網模表面，形成與網模形狀一致的缽體，經脫模、烘干，即得育苗缽。

2 國外研究現狀

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

國外使用的紙制苗缽，主要由中國等發展中國家生產和提供。紙制苗缽由于前期造漿過程中多采用化學處理法，不僅會排放出含有腐蝕性的強堿黑液，而且還排放有害的廢渣、廢氣，“三廢”的污染嚴重。目前，紙制苗缽的價格過高，在國內很少使用。從德國的一些用戶信息反饋，這種苗缽還有一個致命的弱點，即容易受潮變形，難以在育苗自動生產線上使用。

據資料顯示，北美地區幾年內有8家生產農作物秸稈育苗缽的廠家倒閉。通過這些失敗的例子，我們可以吸取農作物秸稈制取育苗缽的失敗的原因和經驗教訓。首先對原料的收購、收集、貯存、利用率和實際成本等缺乏了解。一般遺棄在農田的秸稈是其強度最好的部分，在運到工廠的過程中帶回大量塵土、臟物和垃圾，在貯存中必須控制蟲害和含水率。其次，工廠的規模小，難以達到盈利的目的。秸稈制取的育苗缽的價格高于傳統的塑料育苗缽。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、安全和銷售等管理費用方面的能力處于劣勢，它們初期投資小的優勢很快會被生產現實所抵消。

3 結語

按照可持續發展戰略的要求，以循環經濟行為原則構建環保產業體系，以發展環?？萍即龠M生態環境的改善，以對環境改善的要求促進環?？萍嫉陌l展。這是環保產業的發展目標。而新興的植物纖維材料，是對廢棄物的循環利用，順應了時代的發展潮流，只要將植物纖維工程材料替代塑料發泡容器技術全面地轉化為生產技術，以此為起點，面對市場的強烈需求，不斷擴大植物纖維材料在各個領域的應用范圍，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前景。

參考文獻

[1] 范學鳳.秸稈新用途[J].農村實用科技,1998,(9),25.

[2] 郭康權,趙東,等.植物材料壓縮成型時粒子的變形及結合形式[J].農業工程學報,1995,11,(1):138-143.

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

篇（6）

在當今的社會中，人們日常生活中的垃圾日漸增多。有些垃圾是不能回收利用的，那么這些垃圾又怎樣處理呢？現在，我就想出了一個“垃圾處理器”，讓我來講解講解吧！

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，傳送帶則會將垃圾運送到玻璃球中。太陽的反光會使垃圾變得惡臭，有垃圾處理器則不用擔心。它是采用一種摸起來像可降解塑料一樣的材質的玻璃，卻反光，而且玻璃球內部將會噴出一種茉莉花精油和水合成的噴霧。而且，整個垃圾處理器外面也會有類似的噴霧噴出，雖然處理器是無需人工的，但為了避免臭味累積，也安裝了噴霧。

接下來，垃圾在玻璃球中將會產生翻天覆地的變化。首先，玻璃球會自動把垃圾分類，可回收為一類，不可回收為一類，廢電池為另一類。然后，不可回收的垃圾將會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，從出口出來的便是肥沃的營養土了，可用來種植物，而且效果會比一般的泥土好很多。接下來，可回收的垃圾，將會利用一種化學原理迅速降解，然后用一種特殊的膠質物質連接，就是一塊一塊明亮的玻璃，可用于家居專用。再就是廢電池的處理了，廢電池將會被特殊的金屬物質加，并改換成無貢的堿性電池，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，還能免費得到營養土，玻璃和堿性電池，既環保又省錢。

這就是我想象中的垃圾處理器，雖然它暫時還沒有問世，但我相信，十年，二十年，五十年……我們總有一天會把它變成真的，造福人類的美好生活。

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關鍵詞：廣州市；固體廢物；二次污染

1廣州市固體廢物污染現狀

1.1廣州市工業廢物污染現狀

近年來，廣州市工業生產產生的固體廢物急劇增加，組成成份日趨復雜。2005年全市固體廢物產生總量達2334萬噸，其中一般工業固體廢物就占有1400萬噸，該市固體廢物的處理處置總量雖接近1000萬噸，但現有的固體廢物處理處置設施數量上遠遠不能滿足廢物處置需求，設施建設普遍簡陋，達不到“無害化”的標準，二次污染嚴重。

1.2廣州市城市生活垃圾污染現狀

目前廣州市平均日產垃圾6300噸。生活垃圾，主要在位于黃埔區的大田山垃圾填埋場集中處理。但由于各種原因，這些生活垃圾在處理過程中又給當地的居民群眾造成了較為突出的二次污染。尤為令人吃驚的是，已開場10多年、并計劃將于年內關閉的大田山垃圾填埋場，其污水處理系統至今還處于調試階段，大量未經任何處理的污水直接排放到河涌里。

1.3廣州市有毒化學固體廢物污染現狀

目前廣州市每年的危險固體廢物產量約為2萬噸，廢舊電子電器12萬噸，廢塑料包裝物和農用薄膜32萬噸。其中醫療廢物進行集中處理處置的只有廣東生活環境無害化處理中心等3家，醫療廢物集中安全處置達標率只有40%；大量的危險廢物被不規范焚燒或傾入沒有采取防滲措施的生活垃圾填埋場，甚至直接排入環境中，造成嚴重的環境污染。

1.4廣州市白色污染現狀

廣州市目前使用的是EPS(俗稱白色)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世紀廣州市的白色垃圾有300多萬噸。由于EPS泡沫塑料消耗的是無法再生的石油資源，用作發泡劑的氟利昂是對地球大氣臭氧層造成不可逆轉破壞的“元兇”，它埋在地里會使土壤劣化，焚燒處理又會產生10余種有毒氣體污染空氣，故而成為災難性的“白色污染”。它已同汽車尾氣、有磷洗滌劑一起被列為我國環保治理的三大重點。因為白色垃圾需要百年以上時間才可以在自然界自然降解，所以解決它的污染問題被稱做百年難題。

2廣州市固體廢物污染治理對策

2.1工業固體廢物污染的治理對策

(1)冶金廢渣的治理對策。

①高爐渣：高爐渣的產量隨冶煉技術及礦石的品位不同而變化。高爐渣屬于硅酸鹽材料。它化學性質穩定，并具有抗磨、吸水等特點，可供廣泛應有，國內對高爐渣的應用都很重視，美、英、法、日本等國高爐渣的利用率已達100%，甚至出現了很多專營高爐渣商品的公司和工廠。我國高爐渣的利用率已達85%以上。為了適應不同的用途，高爐渣可分別被加工成水渣、礦渣碎石和膨脹礦渣等幾類主要產品。

②鋼渣：鋼渣是煉鋼過程中排出的固體廢物，包括轉爐渣、電爐渣等。煉鋼過程中的排渣工藝，不僅影響到煉鋼技術的發展，也與鋼渣的綜合利用密切相關。目前，煉鋼過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；風淬法。

(2)化工固體廢物的治理對策。

①對硫鐵礦燒渣，應根據其含鐵量的不同確定其用途，鐵含量高的應回爐煉鐵；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。在冶煉過程中鉻成為金屬進入鐵組分中，可徹底消除六價鉻浸出的危害；根據鉻渣在高溫下能還原成低價態無毒鉻的原理，可將鉻渣摻入煤中用于發電、用鉻渣作玻璃著色劑或鈣鎂磷肥和鑄石。還可利用碳對鉻渣進行干法還原除毒；用電解法處理鉻酸、生產鉻鹽精、回收原理含鉻硫酸氫鈉等。

③燒堿鹽泥可采用抽濾、沉淀過濾法進行處理，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，還可用來生產氯酸鉀等化工產品。

⑤其它化工廢物，如，磷渣可燒制磷酸；甲醇廢觸媒可生產鋅-銅復合微肥；溶劑廠母液可生產二甲基甲酰胺等；染料廢渣制硫酸銅等產品；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策

(1)填埋法。

①垃圾填埋場的選址。選址時遵循的原則是：遠離生活區和水源地；避開上風口和水源地上游；自然地理條件不適宜飄浮擴散和滲漏。

②對填埋場需要進行嚴格的防滲漏處理，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，污染地下水和相鄰土壤。

③垃圾場表面覆土和排氣管網設置。

(2)堆肥法.

堆肥生產的主要工藝過程是：生活垃圾-分類-破碎-發酵-烘干-磨粉-配料-造粒-干燥-包裝-出廠。如果是生產一般堆肥，則在發酵工藝完成后，即可直接使用；如果生產有機復合肥，則在配料工藝需要添加一定配比的化肥。有機復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電廠一期是廣州市重點工程項目之一，項目總投資7.25億元。投入運行的一期工程設計日處理垃圾1040噸，占目前廣州市日產生活垃圾量的約1/7；該廠年發電1.3億度，能滿足10萬戶家庭生活所需，是符合廣州特點，達到國內領先水平的垃圾焚燒發電廠。利用垃圾發電、“變廢為寶”是李坑生活垃圾焚燒發電廠有別于垃圾填埋場的一大亮點。該項目還是國內第一個采用中溫次高壓參數的焚燒發電廠，通過提高蒸汽溫度和壓力有效提高蒸汽回收效率，使發電量增加20%以上。此外，與垃圾填埋場需大量占用土地不同，該廠在設計原則上盡可能節約用地，目前一期用地僅為3.2萬平方米，是興豐垃圾填埋場的1/10。

2.3白色污染處理方法

①實行垃圾分類，以利回收利用。清潔的廢塑料制品可重復使用、造粒、煉油、制漆、作建材等。而從垃圾場重新分揀廢塑料制品，則費時費力，且塑料的利用價值也很低。所以一定要在廢塑料制品進入垃圾流之前將其分類回收上來。目前，發達國家大都走回收利用的路子。我國城鎮盡快推行垃圾分類棄置已勢在必行。

②依靠科技進步，發展可降解塑料。美國、日本等發達國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展，已經和正在開發出以淀粉、秸稈纖維、天然草漿等材料制成的“綠色”替代品。

③加強立法，強化管理，盡量減少或控制使用不可降解塑料的生活用品。以法規的形式明確生產者、各級銷售者和消費者回收利用的義務。目前美國、日本等發達國家已明令禁止使用一次性塑料快餐餐具。廣州市也為此專門制定了地方性法規，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)填埋場場底防滲。

為防止垃圾滲濾液污染地下水，必須在填埋場底采取有效的防滲措施。以前垃圾填埋場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。近幾年國外開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。各填埋場可根據具體工程和水文地質情況，采取相應的防滲措施。

(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。物化法主要有化學混凝沉淀、電解氧化、活性炭吸附、密度分離、化學氧化、化學還原、膜滲析、汽提、濕式氧化等多種方法。和生物法相比，物化法受水質水量影響小，出水水質穩定，尤其對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。由于物化法處理費用較高，一般用于滲濾液預處理或深度處理。滲濾液的土地處理包括慢速滲濾系統(SR)、快速滲濾系統(RI)、表面漫流快速滲濾處理系統(ARI)等多種土地處理系統。土地處理主要通過土壤顆粒的過濾，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。通過土壤中微生物作用使滲濾液中有機物和氮發生轉化，通過蒸發作用減少滲濾液量。

(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填埋過程中就已形成，所以沼氣采集應在填埋過程中就開始實施。在荷蘭，對正在使用的垃圾場，主要采用立式或水平式收集技術。立式采氣系統是在垃圾場的填埋過程逐步建造成的，其方法是在填埋場內均勻分布豎立大口徑鋼管，在每個鋼管外砌筑豎井，當填埋厚度達到2～5米時，將鋼管向上抽一部分，并繼續砌筑，直到填埋場達到設計高度，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，設備簡單、成本低、操作簡便，凈化效果好。

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關鍵詞：二氧化碳的產生 危害 控制

二氧化碳的產生

（1）凡是有機物（包括動植物）在分解、發酵、腐爛、變質的過程中都可釋放出CO2。

（2）石油、石蠟、煤炭、天然氣燃燒過程中，也要釋放出CO2。

（3）石油、煤炭在生產化工產品過程中，也會釋放出CO2。

（4）所有糞便、腐植酸在發酵，熟化的過程中也能釋放出CO2。

（5）所有動物在呼吸過程中，都要吸氧氣吐出CO2。

（6）所有綠色植物都吸收CO2釋放出氧氣，進行光會作用。CO2氣體，就是這樣，在自然生態平衡中，進行無聲無息的循環。

CO2通常情況下，是一種氣體，每時每刻都存在于空氣中，供綠色植物自由自在地進行著呼吸（光合作用）。為人類創造著財富。

二氧化碳的危害

大氣溫室效應是指大氣物質對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雨量增多，高緯度農業區熱量狀況改善，但更主要的是負面影響，就是亞熱帶和溫帶的旱、澇災害發生頻繁，以及冰山熔化，海平面上升，沿海三角洲被淹沒。因此，減少大氣增溫物質的排放量是人類刻不容緩的義務。

溫室效應是怎么來的？我們能做什么？ 溫室效應主要是由于現代化工業社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。 二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發散，其結果是地球表面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。 人類活動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。

二氧化碳的防治對策

（1）全面禁用氟氯碳化物

實際上全球正在朝此方向推動努力，是以此案最具實現可能性。倘若此案能夠實現，對于二五年為止的地球溫暖化，根據估計可以發揮3%左右的抑制效果。

（2）保護森林的對策方案

今日以熱帶雨林為生的全球森林，正在遭到人為持續不斷的急劇破壞。有效的因應對策，便是趕快停止這種毫無節制的森林破壞，另一方面實施大規模的造林工作，努力促進森林再生。目前由于森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳，根據估計每年約在1～2gt.碳量左右。倘若各國認真推動節制砍伐與森林再生計劃，到了二五年，可能會使整個生物圈每年吸收相當于0.7gt.碳量的二氧化碳。具結果得以降低7%左右的溫室效應。

（3）汽車使用燃料狀況的改善

日本汽車在此方面已獲技術提升，大幅改善昔日那種耗油狀況。但在美國等地，或許是因油藏豐富，對于省油設計方面，至今未見有何明顯改善跡象，仍舊維持過度耗油的狀況。因此，該地區生產的汽車在改善燃油設計方面，具有充分發揮的余地。由于此項努力所導致的化石燃料消費削減，估計到了二五年，可使溫室效應降低5%左右。

（4）改善其他各種場合的能源使用效率

是要改善其他各種場合的能源使用效率。今日人類生活，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備為最。因此，對于提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，這對二五年為止的地球溫暖化，預計可以達到8%左右的抑制效果。

（5）對石化燃料的生產與消費，依比例課稅

如此一來，或許可以促使生產廠商及消費者在使用能源時有所警惕，避免作出無謂的浪費。而其稅金收入，則可用于森林保護和替代能源的開發方面。 任何化石燃料一經燃燒，就會排放出二氧化碳來。惟其排放量會因化石燃料種類而有不同。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。同樣是要產生一千卡的熱量，煤碳必須排放相當于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）鼓勵使用天然瓦斯作為當前的主要能源

因為天然瓦斯較少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯，此案則是希望更進一步推廣這種運動。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）汽機車的排氣限制

由于汽機車的排氣中，含有大量的氮氧化物與一氧化碳，因此希望減少其排放量。這種作法雖然無法達到直接削減二氧化碳的目的，但卻能夠產生抑制臭氧和甲烷等其他溫室效應氣體的效果。預計將對二五年為止的溫暖化，分擔2%左右的抑制效果。

（8）鼓勵使用太陽能

譬如推動所謂「陽光計劃之類。這方面的努力能使化石燃料用量相對減少，因此對于降低溫室效應具備直接效果。不過，就算積極推動此項方案，對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）開發替代能源

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

（10）二氧化碳的掩埋。

據科學家最近稱，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50-60年之間將二氧化碳埋入地下的方式可能會作為一種減少溫室效應的最有力的措施而被采用。

（11）二氧化碳合成可降解塑料

我國科學家經過兩年的難苦研究，今天在這項技術上取得了重大突破。使用已開發的催化劑的催化效率超過世界最高水平的兩倍，納米技術的應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43%。成本為0.9萬元/噸，是目前市場同類產品的價格的三分之一至四分之一。不久前，中國科學院專家組對這個項目進行了驗收。認為該項目實現了高效催化二氧化碳制備可降解塑料，成本低，可年產3000噸以上，已具備實現工業化的條件。

結語

二氧化碳的研究已成為當今科學界的熱點，各國均投入大量資金、人力、物力。我國將在今后五年內投入7000萬元用于研究生態對二氧化碳的作用，為破解全球關注的“二氧化碳失蹤之謎” 和“全球變曖之謎” 作出貢獻。人類不但要征服自然，改造自然，而且還有義務保護自然。

參考文獻：

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中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 02-0010-02

隨著當即社會的發展，觸屏技術應用增長迅速，當今觸屏技術激烈的競爭、推動著技術發展?，F代觸屏技術的應用已經開始普及，使我們的社會生活有了進一不的提高，方便了人們的工作，提高了人們對電子觸屏的興趣，促使觸屏技術在以后的發展中占主導地位。觸摸屏在我國的應用范圍非常廣闊，主要有公共信息的查詢，如電信局、稅務局、銀行、電力等部門的業務查詢；城市街頭的信息查詢；此外還可廣泛應用于領導辦公、工業控制、軍事指揮、電子游戲、點歌點菜、多媒體教學、房地產預售等。觸摸屏還會走入家庭，隨著城市向信息化方向發展和電腦網絡在日常生活中的滲透，信息查詢都會以觸摸屏――顯示內容可觸摸的形式出現。

一、觸摸技術的應用原理

觸摸屏是一個使多媒體信息或控制改頭換面的設備，它賦予多媒體系統以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。發達國家的系統設計師們和我國率先使用觸摸屏的系統設計師們已經清楚的知道，觸摸屏對于各種應用領域的電腦已經不再是可有可無的東西，而是必不可少的設備。它極大的簡化了計算機的使用，即使是對計算機一無所知的人，也照樣能夠信手拈來，使計算機展現出更大的魅力。解決了公共信息市場上計算機所無法解決的問題。

觸摸屏的主要三大種類是：電阻技術觸摸屏、表面聲波技術觸摸屏、電容技術觸摸屏。每一類觸摸屏都有其各自的優缺點，要了解那種觸摸屏適用于那種場合，關鍵就在于要懂得每一類觸摸屏技術的工作原理和特點。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，透明的導電電阻）導電層，上面在蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層 、它的內表面也涂有一層ITO涂層、在他們之間有許多細小的（小于1/1000英寸）的透明隔離點把兩層導電層隔開絕緣。當手指觸摸屏幕時，兩層導電層在觸摸點位置就有了接觸，控制器偵測到這一接觸并計算出（X，Y）的位置，再根據模擬鼠標的方式運作。這就是電阻技術觸摸屏的最基本的原理。

二、觸屏技術的應用

（一）現代生物技術在環境保護中的應用

（1）污水的生物凈化

污水中的有毒物質的成分十分復雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質，使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術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胞技術是酶工程技術。固定化酶又稱水不溶性酶，是通過物理吸附法或化學鍵合法使水溶性酶和固態的不溶性載體相結合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細胞是一個天然的固定化酶反應器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細胞固定，即是可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、無機金屬毒物等，此方面國內外成功的例子很多，如德國將能降解對硫磷等9種農藥的酶，以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對硫磷廢水，去除率達95%以上；近幾年我國在應用固定化細胞技術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展，對于含100mg/L廢水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用于廢水處理。

（2）白色污染的消除

廢棄塑料和農用地膜經久不化解，估計是形成環境污染的重要成分。據估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會引起農作物減產，若再連續使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無收，可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境，研究和開發生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術一方面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，另一方面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，使兩者同時發揮各自的作用，將塑料和農膜迅速降解。同時，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發、生產和應用。

有些微生物能產生與塑料類似的高分子化合物即聚酯，這些聚酯是微生物內源性貯藏物質，可以用發酵方法進行生產，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點、高彈性、不含有毒物質等優點而在醫學等許多領域有極好的應用前景。為了降低成本、提高產量，人們正在用重組DNA技術對相關的微生物進行改造，此方面目前一個研究熱點是采用微生物發酵法生產聚-β羥基烷酸，研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種，即將PHAs重組菌進行發酵，在積累大量的PHAs后，加入信號物質，使裂解蛋白產生，細胞壁破壞，PHAs析出，以簡化胞內產物PHAs的提取過程，降低提取成本。

（二）液晶觸摸屏控制中的可編程邏輯

對于觸摸技術的類型、顯示器的類型和顯示器制造商，液晶顯示器的接口往往是不同的。對設備的設計人員而言，常常難以在其產品線上選擇一個顯示控制器芯片以適應所有不同的顯示器。越來越多從事設計配有觸摸屏液晶面板的人機界面（HMI）系統集成的設計人員轉向使用可編程邏輯器件，以實現他們所需的靈活性?，F場可編程門陣列（FPGA）技術使得系統架構師一次就能夠確定人機界面控制器的架構，同時能夠擴展到整個產品系列，可采用不同的微控制器、CPU，液晶面板以滿足各種應用。FPGA技術還可以很容易實現高性能的矢量圖形，以及用單芯片與現實世界接口。

萊迪思的LCD-Pro是專門為基于FPGA的高級觸摸屏視頻圖形控制器而設計的，為系統設計者提供單個人機界面結構，加速產品的上市，并大大節省了開發成本。與現有的IP配合在一起，LCD-Pro簡化了設計，設計人員能夠更快的推出新產品，從而適應新興市場的要求，而不需要重新設計平臺。

表面聲波技術使用超音波穿透觸控屏幕面板。觸碰面板時，部分聲波將被吸收。對超音波造成的變化會換算出觸控事件發生的位置，然后該信息會傳送至控制器進行處理。

表面聲波的優點是：因為其使用純玻璃結構，與電阻式、電容式技術相比，表面聲波技術可提供絕佳的影像清晰度、解析度及較高的透光性。

表面聲波的缺點有：這項技術原先是針對較小尺寸熒幕所設計，所以不便應用于超過30寸的熒幕尺寸。由于該技術無法加以封裝，容易受到表面臟污及水分的破壞，因此不適用于許多工業及商業應用產品。表面臟污會導致屏幕上產生暗點，需要定期清潔感應器及不定期進行調校?；诩夹g本身的運作方式，使其同時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，用戶只要用手指輕輕地指碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作，從而使人機交互更為直截了當，這種技術極大方便了那些不懂電腦操作的用戶。這種人機交互方式，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備。

參考文獻：

[1]賈達.基于PLC、觸摸屏的四級傳送帶順序控制系統.蘭州工業高等?？茖W校學報2009，（01）：23-25.

[2]楊躍宗，裴艷芳.觸摸屏與PLC在供水系統中的應用[J].淮北職業技術學院學報2009，（05）：52-53.

篇（10）

2現代生物技術與環境保護

現代生物技術是以DNA分子技術為基礎，包括微生物工程，細胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技術的總稱?，F代生物技術不僅在農作物改良、醫藥研究、食品工程方面發揮著重要作用，而且也隨著日益突出的環境問題在治理污染、環境生物監測等方面發揮著重要的作用。自20世紀80年代以來生物技術作為一種高新技術，已普遍受到世界各國和民間研究機構的高度重視，發展十分迅猛。與傳統方法比較，生物治理方法具有許多優點。

（1）生物技術處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結構，降解的產物以及副產物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人類活動產生的環境污染減輕到最小程度，這樣既做到一勞永逸，不留下長期污染問題,同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。

（2）利用發酵工程技術處理污染物質，最終轉化產物大都是無毒無害的穩定物質，如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等，常常是一步到位，避免污染物的多次轉移而造成重復污染，因此生物技術是一種既安全又徹底消除污染的手段。

（3）生物技術是以酶促反應為基礎的生物化學過程，而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質，其反應過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的，所以大多數生物治理技術可以就地實施，而且不影響其他作業的正常進行，與常常需要高溫高壓的化工過程比較，反應條件大大簡化，具有設備簡單、成本低廉、效果好、過程穩定、操作簡便等優點。

所以，當今生物技術已廣泛應用于環境監測、工業清潔生產、工業廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質的無害化處理等各個方面。

3現代生物技術在環境保護中的應用

3.1污水的生物凈化

污水中的有毒物質的成分十分復雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質，使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術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胞技術是酶工程技術。固定化酶又稱水不溶性酶，是通過物理吸附法或化學鍵合法使水溶性酶和固態的不溶性載體相結合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細胞是一個天然的固定化酶反應器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細胞固定，即是可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、無機金屬毒物等，此方面國內外成功的例子很多，如德國將能降解對硫磷等9種農藥的酶，以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對硫磷廢水，去除率達95%以上；近幾年我國在應用固定化細胞技術降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進展，對于含100mg/L廢水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用于廢水處理。

3.2污染土壤的生物修復

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:通過生物作用(如酶促反應)改變重金屬在土壤中的化學形態，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量，激發微生物的活性，由此可以改善土壤的生態結構，這將有助于土壤的固定，遏制風蝕、水蝕等作用，防止水土流失。

3.3白色污染的消除

廢棄塑料和農用地膜經久不化解，估計是形成環境污染的重要成分。據估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會引起農作物減產，若再連續使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無收，可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境，研究和開發生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術一方面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，另一方面可以分離克隆降解基因并將該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，將塑料和農膜迅速降解。同時，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發、生產和應用。

有些微生物能產生與塑料類似的高分子化合物即聚酯，這些聚酯是微生物內源性貯藏物質，可以用發酵方法進行生產，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點、高彈性、不含有毒物質等優點而在醫學等許多領域有極好的應用前景。為了降低成本、提高產量，人們正在用重組DNA技術對相關的微生物進行改造，此方面目前一個研究熱點是采用微生物發酵法生產聚-β羥基烷酸(PHAs)，研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種，即將PHAs重組菌進行發酵，在積累大量的PHAs后，加入信號物質，使裂解蛋白產生，細胞壁破壞，PHAs析出，以簡化胞內產物PHAs的提取過程，降低提取成本。

3.4化學農藥污染的消除

一般情況下，使用的化學殺蟲劑約80%會殘留在土壤中，特別是氯代烴類農藥是最難分解的，經生態系統造成滯留毒害作用。因此多年來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藥已成為消除農藥對環境污染的一個重要方面。能降解農藥的微生物，有的是通過礦化作用將農藥逐漸分解成終產物CO2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會帶來副作用；有的是通過共代謝作用，將農藥轉化為可代謝的中間產物，從而從環境中消除殘留農藥，這種途徑的降解結果比較復雜，有正面效應也有負面效應。為了避免負面效應，就需要用基因工程的方法對已知有降解農藥作用的微生物進行改造，改變其生化反應途徑，以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學農藥的污染，最好全面推廣生物農藥。

所謂生物農藥是指由生物體產生的具有防止病蟲害和除雜草等功能的一大類物質總稱，它們多是生物體的代謝產物，主要包括微生物殺蟲劑、農用抗生素制劑和微生物除草劑等。其中微生物殺蟲劑得到了最廣泛的研究，主要包括病毒殺蟲劑、細菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑、放線菌殺蟲劑等。長期以來并沒有得到廣泛的使用。現在人們正在利用重組DNA技術克服其缺點來提高殺蟲效果，例如目前病毒殺蟲劑的一個研究熱點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毒素的基因克隆到桿狀病毒中以增強桿狀病毒的毒性；將能干擾害蟲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出相關激素,以破壞害蟲的激素平衡，干擾其正常的代謝和發育從而達到殺死害蟲的目的。

參考文獻

1孔繁翔.環境生物學[M].北京:高等教育出版社,2000

2陳堅.環境生物技術[J]，生物工程進展，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.

中圖分類號：TU992文獻標識碼： A

經過幾十年的發展，歐美、日本等發達國家已出臺了較完善的污泥處理處置與資源化政策法規及標準規范，相關技術和設備也趨于成熟，以在污泥無害化處理處置的基礎上實現最大程度的資源化再利用作為總體思路和技術路線，逐步形成了以污泥厭氧消化、好氧發酵、干化、焚燒、土地利用為主流技術，并不斷研發污泥制油、生產活性炭、研制動物飼料等前沿技術的污泥處理處置市場。

雖然近年來我國污泥領域發展較快，各項技術和專用設備有了較大進展，主流技術、前沿技術同步發展的污泥處理處置市場也正在形成。但與發達國家相比，我國污泥處理處置率仍然低下，技術和設備水平仍然落后，污泥處理處置總體思路和技術路線也不夠明晰，相關的法律法規及標準規范不夠完善，總之我國污泥處理處置市場還有很長的一段路要走。由于國情不同，各國采用處理方式和技術也各不相同，本文對國內外目前前沿技術發展現狀進行綜述。

1、國內外污泥處理處置與資源化前沿技術進展

1.1 污泥制油能源利用技術

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

1.1.1污泥熱解制油技術

污泥熱解制油是利用污泥中有機物的熱不穩定性，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和蛋白質轉化成碳氫化合物，由于干餾和熱分解作用使污泥最終轉化為價值較高的燃料油、反應水、不凝性氣體（NNG）和炭。

熱解生成的油收率與污泥中的有機物含量直接相關，通常生污泥最高（占44%），其次為剩余污泥（35%），消化污泥最低（25%）。發熱量可達到29~42.1 MJ/kg，與石油提煉廠生產出來的石油低級餾出液相似，可以直接用于柴油機車和發電。但熱解油黏度高、氣味差。熱解油的大部分脂肪酸可轉化為酯類，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、反應器加熱可利用產品中低級燃料（燃料氣、炭）的燃燒來提供能量，實現能源循環。污泥熱解制油過程如圖1。

污泥熱解制油過程示意圖

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兩個城市建起污泥熱解制油的第二代試驗廠，為大規模污泥低溫生物油化技術的進一步開發提供了大量的數據和實踐經驗。1999年8月，世界上第一套污泥低溫熱解制油工業化工藝裝置——Enersludge在澳大利亞成功試運行，處理規模（按干污泥計）為25t/d，每噸污泥可產出200~300L與柴油類似的燃料及約半噸的燒結炭，并申請為專利。

1.1.2污泥直接熱化學液化制油技術

鑒于污泥低溫熱解制油需要對脫水污泥進行干燥而耗能巨大，因此英、美、日對污泥直接熱化學液化法研究較多。污泥直接熱化學液化制油是將經過機械脫水的污泥（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%的有機物能通過加水分解、縮合、脫氫、環化等一系列反應轉化為油狀物，得到的重油產物用萃取劑進行分離收集。重油產品的組成和性質取決于催化劑的裝填與反應溫度。反應過程可得到熱值約為33MJ/kg的液體燃料，收率可達50%左右（以干燥有機物為基準），同時產生大量不凝性氣體和固體殘渣?；竟に嚵鞒虉D如圖2所示。

污泥直接熱化學液化制油技術的設備可分為間歇式反應裝置和連續式反應裝置兩類。間歇式反應中，污泥脫水至含水率70%~80%即可滿足相關反應要求，向高壓釜中加入液化催化劑Na2CO3后，高壓釜經過排氣后沖入氮氣至所需壓力，隨后升溫。隨著溫度的增加，工作壓力隨之增加。然后通過壓力調節閥釋放高壓來使工作壓力保持恒定，反應產生氣體被氣體儲罐收集。連續設備的運用不僅在工藝上可以得到更大的改進，在運行費用上也會大大降低，推進該技術的應用。

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

根據國外的經驗，目前的投資成本與運行維護成本均比較高，同時，涉及的操作條件比較復雜，需要考慮諸多的因素如反應溫度、反應時間、觸媒種類、觸媒添加量、反應壓力等。此外，油化處理效率也與污泥種類性質等有關。

污泥直接熱化學液化制油的基本流程圖

1.2 污泥建材利用技術

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

總的來說，污泥的多項建材利用技術已經成熟，應用前景良好。其中，建筑磚塊、輕質材料以及水泥材料等技術，已經在日本、德國等國家開始進行規模化生產應用或者在計劃大規模生產再利用。其中日本在這方面走在了前面，已經有許多成功運行的工程實例，據統計到2002年末，日本污泥有效利用率高達63%，其中建材利用的比例為40%。在我國，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行過相應的生產性研究?？偟膩碚f，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等粘土礦物質成分組成，其性質近似粘土，具有可塑性、燒結性、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，為其制磚創造條件。比較常見的污泥制磚技術主要有兩種：

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，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制磚，同時可以利用污泥中潛在熱值。干化污泥用于直接制磚時，應對污泥中的成分進行適當的調節，使其成分與制磚黏土的化學成分相當。當污泥與黏土按質量比1:10配料時，污泥磚可以達到普通紅磚的強度。此污泥磚的制造方式受坯體中有機揮發分含量的限制，當有機揮發物達到一定限度會導致燒結開裂，從而影響磚塊的質量，污泥摻加比例較低。因此，從黏土磚限制要求來看，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度、吸水率、熱導率、抗折強度等性能的關鍵性因素。當污泥摻量為0~200 g/ kg 時， 隨著污泥摻量的增加，污泥磚的抗壓強度明顯降低，吸水率隨之增大。成型磚坯密實度下降，在焙燒過程，污泥中重金屬熔融固化，有機物揮發，所形成的氣孔和孔洞降低了磚體抗壓強度及。當污泥摻量低于100 g/ kg 時，污泥磚性能符合國家《燒結普通磚》標準( GB 5101- 2003) 要求。當成型壓力為20~60 MPa時， 隨成型壓力的增大，污泥磚的抗壓強度逐漸升高，吸水率逐漸減小。當燒結溫度為900~1100℃時，隨著溫度的升高，污泥磚的抗壓強度逐漸增強，吸水率逐漸降低，當燒結溫度高于1050℃時，磚的抗壓強度和均已達到了標準要求。當保溫時間超過1.5 h 時，隨著保溫時間的延長，污泥磚的降低，吸水率也相應增大。

美國、英國等發達國家都在該領域進行了較多的研究，對污泥制磚工藝、污泥制磚的影響因素、污泥磚塊產品的性質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，走在世界前列，受到越來越多的重視。目前已經有8座完整規模的廠用100%的污泥焚燒灰制磚。制成的磚塊被廣泛用于公共設施。德國對于污水污泥的建材利用才剛剛起步，沒有任何長期工業上的實踐，正借鑒日本的經驗，并與日本開展合作研究項目。

在我國，有關利用污泥焚燒灰制磚的報道很少，而利用干污泥直接制磚卻有較多的文獻說明。如中石化勝利油田規劃設計研究院、同濟大學環境科學與工程學院、南京制革廠等研究機構、高等院校和國內企業對干污泥直接制磚進行了試驗研究，但缺乏實際的工程應用，所以在今后的研究中還要結合經濟效益進行投資、收益的估算并大膽借鑒國外經驗，開發污泥前處理及混合焙燒等成套工藝及配套設備，才能將污泥的制磚利用付諸實際。

1.2.2污泥制陶粒

污泥陶粒是污泥經加工制?；蚍勰コ汕蚝鬅浂傻囊环N人造輕陶粒，具有輕質高強、保溫隔熱、耐久性好、抗震性好等優點。污泥制陶粒主要工藝流程如下圖5。

污泥陶粒生產工藝流程圖

濕污泥與預先干化好的干污泥一起進入污泥混合機，經混合、均勻化后形成顆粒，完成均化過程后，送至干化器進行干燥。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程中結成大塊，一般采用旋轉干化器。干化器的熱風進口溫度為800~850℃，排氣溫度為200~250℃。污泥經干燥后從含水率80%左右下降到5%左右。干化器的排氣進入脫臭爐，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，產生的熱風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。燒結是制陶粒的最后一道工序，燒結陶粒的強度和相對密度與燒結溫度以及產品中殘留碳含量有關。殘留碳的含量與陶粒的強度成反比，殘留碳的含量越多，強度越低。燒結溫度在1000~1100℃之間為宜，超出此溫度范圍陶粒強度會降低。陶粒的相對密度隨燒結溫度升高而減少，在上述溫度范圍內，其相對密度為1.6~1.9，燒結時間一般為2~3min。

歐美、日本等發達國家對利用各類污泥制陶瓷產品的可行性做了研究，并對制成的樣品進行了吸水率、多孔性、線性收縮和橫向斷裂強度等物理性能和浸出液的測試。我國多個企事業機構都對污泥制備陶粒技術進行了研究，比如同濟大學的研究人員對蘇州河底泥為主要原料燒制陶粒的工藝參數進行了分析，以及廣州華穗輕質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陶粒，并獲得成功。

1.2.3污泥制水泥

污泥的化學特性與水泥生產所用的原料基本相似，垃圾焚燒灰的化學成分中一般有80%以上的礦物質是水泥熟料的基本成分。因此利用水泥回轉窯處理污泥來制造水泥，不僅具有焚燒法的減容減量化特征，且燃燒后的殘渣成為水泥熟料的一部分，不需要對焚燒灰進行填埋處置，是一種兩全其美的生產途徑。利用污泥做生產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，關鍵是污泥中所含的無機成分必須符合生產水泥的要求。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，因此，污泥焚燒灰加入一定量的石灰或石灰石，經煅燒即可制成硅酸鹽水泥。污泥水泥性質與污泥的比例、煅燒溫度、煅燒時間和養護條件相關。與普通硅酸鹽水泥相比，在顆粒度、相對密度、波索來反應性能等方面基本相似，而在穩固性、膨脹密度、固化時間方面較好。

世界上發達國家利用水泥窯處理廢棄物生產生態水泥已有20余年的歷史，擁有成熟的經驗。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境管理系統的水泥廠，并得到ISO14001國際標準的認證。在歐洲水泥生產者聯合會所屬的水泥廠中每年焚燒處理100萬t有害廢物。日本40多家水泥企業，其中50%以上工廠均處理各種廢棄物。雖然我國同濟大學、上海水泥廠等也做了利用污泥代替粘土生產水泥的嘗試，但總體來說，利用垃圾焚燒灰、市政污泥等廢棄物來生產水泥尚屬起步階段。

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，在堿性條件下加熱、加壓后發生蛋白質變性，制成污泥樹脂（又稱蛋白膠），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圖6。

污泥制纖維板的工藝流程圖

污泥樹脂調制是將脫水至含水率85%~90%的污泥與藥品混合，裝入反應器攪拌均勻，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40min即可。為使其具有較好的凝膠性、預壓成型時容易脫水，可在調制中投加堿液、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脂的粘滯度及耐水性，使成品經久耐用。

國內外已有人嘗試用污泥來制纖維板，但制造過程和成品仍有一些氣味，需要脫臭，強度也有待提高。

1.3活性污泥制取活性炭

由于污泥中含有大量有機物，在一定的高溫下以污泥為原料通過改性可以制得含碳吸附劑。根據污泥碳化機理，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步驟。碳化是把原料熱解為碳渣，活化是關鍵步驟，是根據要求把碳化物變為所需要的多孔結構物質。目前活化方法有兩類：物理活化和化學活化。相對于物理活化，化學活化需要較低的溫度，活化產率高，通過選擇合適的活化劑控制反應條件可制得高比表面積活性炭。但化學活化對設備腐蝕性大，污染環境，其制得的活性炭中殘留化學藥品活化劑，應用受到限制。污泥吸附劑生產工藝流程如下圖7。

針對不同的污泥和所制吸附劑的不同用途，可相應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、濃度、熱解時間、熱解溫度和活化溫度等?；钚蕴课⒖椎男纬珊桶l展與原材料的孔結構、活化劑的種類、活化溫度、活化時間、活化劑流量、催化劑種類、催化反應速度等諸多因素有關。

污泥制備吸附劑工藝流程

近年來，美國、日本、法國、中國、西班牙、新加坡等國家的研究者對污泥改性制備吸附劑技術進行了較多的研究。近年來，研究的重點是污泥熱解方法及工藝的優化、吸附劑制備中間過程和方法的改進、活化藥劑的選擇等方面。

1.4污泥中蛋白質利用技術

1.4.1制造動物飼料

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平衡，是一種非常好的飼料蛋白來源。

但是，活性污泥作動物詞料還存在一些問題，主要包括毒性方面和非毒性方面的問題。毒性方面的問題主要有：①病原菌的污染問題。②活性污泥飼料組織學和病理學研究：飼喂污泥蛋白質飼料，動物肺、肝、腎、心臟和內臟等組織有何異常。③污泥重金屬毒性物質動物發生元素積累問題。非毒性方面的問題主要有：①化學組成，商業價值低。②與傳統動物飼料相比，污泥蛋白質飼料的適口性差、消化性低、營養價值不足，近來的研究系采用化學或酶處理活性污泥以提高其蛋白質消化率。③污泥干燥的經濟性問題。但即使如此，用污泥作飼料將是變廢為寶的一項重要舉措，值得深入的研究。

1.4.2制造蛋白質滅火器

目前國內滅火劑主要有NaHCO3、NaCl干粉滅火劑、蛋白滅火劑等種類。其中，蛋白類泡沫滅火劑以其可靠性大、安全系數高、生物降解性強等優良的性能一直占據著泡沫滅火劑市場的主導地位。但由于國內飼料蛋白源匱乏導致其價格較高，因此，利用污泥水解蛋白質制備蛋白質泡沫滅火劑具有一定現實意義。

武漢市科技局等單位進行了利用剩余活性污泥水解制備蛋白質泡沫滅火劑，并取得一定研究成果，李亞東等研究人員還申請了發明專利。但總體來說，目前該項技術研究還少見報道。

1.4.3污泥中蛋白質提取技術

無論是將污泥蛋白用作動物飼料，還是用于蛋白質滅火器，都需要依靠蛋白質提取技術，蛋白質提取工藝流程圖見圖8。

蛋白質提取工藝流程圖

(1)溶胞技術

提取蛋白質首先要對污泥進行溶胞處理。通常的溶胞方法包括物理、化學、生物以及多種方法聯合等方法。

①物理法

物理溶胞主要是利用機械剪切力破壞細菌的細胞壁，實現污泥細胞的溶解。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噴射到一個固定的碰撞盤上，通過該過程產生的機械力來破壞污泥內微生物細胞的結構，使得胞內物質被釋放出來，從而顯著提高污泥中蛋白質的含量，促進水解的進行。然而，高壓噴射法處理污泥過程的機械能損失較大，所以該方法在實際的工程應用中難以推廣。

超聲波法是利用20KHz到10MHz波段范圍內的超聲波破壞微生物細胞的細胞壁，使得細胞內的有機質釋放出來，從而促進污泥水解和消化的進行。該技術具有無污染、能量密度高、分解速度快等特點，但在細胞破碎后固體碎屑的水解方面卻不如添加堿和加熱法。同時超聲波的作用受到液體溫度、粘度、表面張力等參數和超聲波發生設備的影響，在短時間內難以投入大規模工程化應用。此外，超聲波法設備投資巨大、能耗高，也是這一技術不能迅速推廣的主要原因。

水解法的溫度范圍一般為40~180℃，污泥固體有機物在水解過程中經歷兩個過程：首先是微生物絮體的離散和解體，細胞內的有機物質被釋放并溶解。其次是溶解性有機物不斷水解，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；蛋白質水解成多肽、二肽和氨基酸；氨基酸進一步水解成低分子有機酸、氨及二氧化碳。與機械破碎、超聲和化學預處理等手段相比，熱水解的優點在于在實現細胞破碎、釋放胞內有機物的同時將大分子有機物水解。

②化學法

化學法主要有以下幾種：

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

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，這些兩性物質在酸性條件下會溶解，轉化為溶解性物質，從而對污泥的絮體結構有一定破壞作用，從而達到溶胞效果。

臭氧氧化污泥的過程包括：對微生物的破壁、溶解和對有機物的礦化三個階段。臭氧首先作用于污泥細胞的細胞壁和細胞膜，促使細胞死亡溶解；細胞溶解后胞內的蛋白質、核酸和多糖等物質被釋放出來；臭氧進一步氧化大分子有機物質，使其變為小分子物質或者直接轉變為二氧化碳和水。

③生物法

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

④多種方法聯合

此外，多種方法聯合的方式也逐漸得到重視，包括熱酸法、熱堿法和微波+過氧化氫法等，可以更好的實現污泥溶胞提取蛋白質效果。

(2)蛋白質的分離技術

污泥溶胞液是多糖，蛋白質和脂肪等有機物以及重金屬等多種物質組成的混合溶液，需要將目標蛋白質從其中分離純化出來，從而滿足污泥蛋白在其他領域的應用，主要是通過溶胞液的濃縮和濃縮液的結晶來實現的。

傳統濃縮法主要有減壓蒸餾法和泡沫法分離蛋白質。減壓蒸餾法借助真空泵來降低系統內的壓力，便可以在低溫下對溶液進行蒸發濃縮，適用于那些在常壓蒸餾時未達沸點即已受熱分解、氧化或聚合的物質。泡沫分離蛋白質是利用蛋白質的表面活性對其進行分離的一種方法，分離過程中的條件溫和，對蛋白質的活性影響較小，成本較小，且能耗較低，而且對蛋白質的生物活性沒有明顯影響。但當溶液中含有組分活性相近的物質時，分離效果較差。另外，對于較高濃度的溶液，分離效率便會降低，分離效果較差。近年來隨著膜工業的發展，膜分離法也開始漸漸興起，微濾、超濾、反滲透和電除鹽是目前最為常用的四種技術。

蛋白質結晶方法主要有沉淀法，傳統沉淀法包括鹽析沉淀法、有機沉淀分離法、等電點分離法等。鹽析沉淀是蛋白質提純工藝中最早采用，至今仍為廣泛應用的方法。其原理是在高濃度蛋白溶液中，隨著鹽濃度的逐漸增加，蛋白質水化膜被破壞，其溶解度下降而從溶液中沉淀出來。有機沉淀劑法是向蛋白質溶液中加入乙醇、丙酮等水溶性有機溶劑，降低水的活度。隨著有機溶劑濃度的增大，水對蛋白質分子表面荷電基團或親水基團的水化程度降低，溶液的介電常數下降，蛋白質分子間的靜電引力增大，從而使蛋白質凝聚和沉淀。等電點沉淀法是通過調節溶液的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機鹽以及新的生物質的塑料。按原材料不同分類，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來合成，目前國內外的研究主要集中在菌種篩選和培育、反應機理、操作工藝、反應器類型、反應條件和合成物的提取技術方面。

PHA是目前研究較多的生物可降解塑料類型，以之為例，能夠合成PHA的細菌種類很多，包括光能利用菌、古細菌、革蘭氏陽性、革蘭氏陰性菌、好氧菌和厭氧菌，共計65個屬，300多種。其中研究較多的有芽孢桿菌屬(Bacillus)、產堿桿菌屬(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在細菌體內合成經歷三個步驟：第一步，各種底物經代謝進入三羧酸循環，生成乙酰輔酶COA；第二步，乙酰輔酶COA經各代謝途徑形成各種前體，再由不同酶轉化為(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存在于細菌細胞內，因此需要將細胞破碎，才能提取出PHA顆粒從而實現其進一步的利用。目前PHA的提取方法很多，主要有有機溶劑提取、氯酸鹽提取法、酶法提取、堿法提取、機械破碎法等。

生物可降解塑料前景誘人，但仍有一些技術問題需解決：①降解塑料制品機械強度不夠，需要通過與其他聚合物單體共混來使生物降解塑料的某一方面品質得到提升，但是綜合性能卻有不足，這就需要通過技術攻關加以解決；②生產成本需進一步降低；③以污泥為原料的生物可降解塑料的附加值較低，需要通過技術的提高使其得到進一步提高。