离子注入在生物强化技术中的应用研究

离子注入在生物强化技术中的应用研究（共10篇）

篇1：离子注入在生物强化技术中的应用研究

离子注入在生物强化技术中的应用研究

生物强化技术在生物修复中显现出了强大的`生命力,其核心是高效降解微生物.离子注入技术作为微生物菌种选育的一种新方法,其发现和建立对整个环境生物工程的进一步发展具有重大现实意义.

作 者：王海 张甲耀 方呈祥 秦广雍 魏明宝 作者单位：王海,张甲耀,魏明宝(武汉大学环境生物实验室)

方呈祥(武汉大学中国典型培养物保藏中心,武汉,430072)

秦广雍(郑州大学离子束生物诱变育种研究中心,郑州,42)

刊 名：环境科学与技术 ISTIC PKU英文刊名：ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：200528(1)分类号：X172关键词：离子注入 生物强化 诱变 选育 高效降解微生物

篇2：离子注入在生物强化技术中的应用研究

应用能量30keV、剂量为5×1015N+/cm2的`离子注入对环糊精葡萄糖基转移酶产生菌进行诱变育种,得到液体发酵24h产酶高于出发株50%以上的菌株11株.5代传代试验表明诱变后得到的高产菌株产酶具有较好的传代稳定性.

作 者：王雁萍 段宇珩 许平辉 秦广雍 霍裕平WANG Yan-ping DUAN Yu-heng XU Ping-hui QIN Guang-yong HUO Yu-ping 作者单位：王雁萍,段宇珩,秦广雍,霍裕平,WANG Yan-ping,DUAN Yu-heng,QIN Guang-yong,HUO Yu-ping(郑州大学河南省离子束生物工程重点实验室,郑州,450052)

许平辉,XU Ping-hui(郑州市医药科技开发中心,郑州,450001)

篇3：离子注入在生物强化技术中的应用研究

据金属材料表面工程协会统计, 在失效的机械零部件中有约75%的比例是金属磨损造成的, 特别是冶金矿山行业的机械设备与物料、金属间磨损尤为剧烈。因此, 提高易损备件的抗耐磨性能是延长生产设备运行周期、降低维修、维护费用的有效途径之一。

1 金属表面高能离子强化注入技术简介

通过技术调研, 了解到近年来出现了工程材料表面高能离子注入强化新技术。基本原理是:在高压电场作用下, 将Ti、W、B、C等离子流高速注入到普碳钢基体表面, 从而在基体表面获得WC/Ti C等高耐磨合金化物保护层。目前国内的工业实践中大多采用以下耐磨工艺, 但各有优缺点:

(1) 采用耐磨材质基体。ZGMn13传统耐磨钢, 在强烈冲击工况下, 表面产生冲击硬化效果, 能起到很好的抗耐磨作用, 典型使用案例:装载机铲齿、润磨机衬板等, 但仅适用与冲击载荷较大的工况情况下。各类耐磨高合金钢在我公司轧钢生产线广泛使用, 也取得了较好的效果, 缺点是成本较高, 投入与耐磨效果间的经济性较差。

(2) 普碳钢的热处理强化工艺 (淬火、渗C, 渗N等) 。优点是生产率高、成本低, 但在高速、剧烈摩擦工况下存在耐磨性能明显不足的弱点。

(3) 耐磨合金堆焊、喷焊工艺。Cr Mn WMo系合金焊条的应用, 耐磨性大大提高, 而且成本较低, 适于现场维修作业, 是目前我公司解决炼铁、焦化物料磨损的有效工艺之一。其缺点是焊接温度较高, 对配件冶金组织影响较大, 容易产生变形和内部裂纹、夹渣, 合金材料的利用率较低, 浪费严重。

(4) 上世纪80年代后, 出现了耐磨镀膜, 激光、电子等高能束熔覆耐磨层技术。但普遍存在成本高、工艺技术复杂、结合强度低等缺点, 在民用机械工业领域未能得到广泛认同和推广。

金属表面高能离子强化注入技术的优点是:注入元素浓度不受平衡相图限制, 可得到一般方法难以获得的超高耐磨新相, 是替代高合金钢整体铸造的有效工艺技术之一, 在提高备件性价比同时也节约了大量的合金资源消耗;注入离子与基体原子相混合, 无明显界面, 不存在注入层剥落问题;低热处理过程对基体组织影响较小。

通过以上对各种耐磨工艺的优缺点分析和对金属表面高能离子注入强化技术的了解, 我们分析认为该技术特别适于高精度、高速剧烈磨损工况。

2 轧钢车间冷床输入辊道辊子、起套辊子、矫直板、主轧线导辊等的损坏情况及失效原因

2.1 损坏情况

在对冷床输入辊道辊子、起套辊子、矫直板、主轧线导辊等维修时发现:

(1) 冷床输入辊道辊子:表面磨损严重, 有脱落现象。

(2) 起套辊子:表面磨损严重, 存在明显沟痕。

(3) 矫直板:表面磨损严重, 存在明显沟痕。

(4) 主轧线导辊:表面磨损严重, 存在明显沟痕, 有脱落现象。

2.2 失效原因分析

长期在高温环境下, 金属表面与高速输送钢材进行摩擦, 导致金属表面磨损严重失效。

3 维修工艺流程

(1) 机械清理金属表面磨损部位的疲劳层。

(2) 在高压电场作用下, 将Ti、W、B、C等离子流高速注入到普碳钢基体表面, 从而在基体表面获得WC/Ti C等高耐磨合金化物保护层。

(3) 维修完成后进行检验, 包装、运回。

(4) 上机使用验证强化维修结果。

4 使用情况

(1) 一棒车间原冷床输入辊道辊子 (图号:BC-LC-05) 使用寿命为3个月, 每3个月消耗150件, 辊子的采购价格为760元/件, 每年需消耗备件费用456000元, 性价比较低;辊子表面高能离子Ti N (WC) 强化后, 寿命提高至9个月, 即每9个月消耗150件, 辊子的强化价格 (含基体制作) 为596元/件, 算下来每年只需消耗备件费用119200元。这样每年可直接节约备件费用为336800元, 性价比大大提高。

(2) 一棒车间原起套辊子 (图号:轧6075-12-1A) 使用寿命为4个月, 每4个月消耗6件, 起套辊子的采购价格为1650元/件, 每年消耗备件费用为29700元, 性价比较低;辊子表面强化后, 寿命提高至9个月, 即每9个月消耗6件, 辊子的强化价格 (含基体制作) 为1150元/件, 每年只需消耗备件费用9200元。这样每年可直接节约备件费用为20500元, 性价比较高。

(3) 一棒车间原矫直板 (图号:BC-LC-44A) 使用寿命为6个月, 两年消耗360件, 即平均每年消耗180件, 矫直板的采购价格为3300元/件, 一年消耗备件费用为594000元, 性价比较低;矫直板强化维修后, 寿命提高至1年, 即平均每年消耗90件, 矫直板的强化价格为1000元/件, 一年只需消耗备件费用90000元。这样每年可直接节约备件费用为504000元, 性价比有较大幅度的提高。

(4) 二棒车间主轧线原导辊 (图号:EB-HT-01) 使用寿命为3天, 每月消耗20件, 导辊的采购价格为740元/件, 每年消耗备件费用为177600元;导辊强化维修后, 寿命提高至12天, 月降低故障时间为1.7小时, 轧废降低至3.5支, 即每月消耗5件, 导辊的强化价格 (含基体制作) 为570元, 每年只需消耗备件费用34200元。这样每年可直接节约备件费用143400元, 性价比较高。以上强化维修试用备件每年共可直接节约备件费用100.47万元。

5 结束语

金属表面高能离子强化注入技术的应用, 大大缩短了备件的维修更换时间, 明显降低了备件的消耗费用, 显著提高了备件的有效使用寿命, 性价比得以大大提高。

根据实际应用良好效果, 我们将该技术逐步推广至全公司合适工况设备中, 特别是高精度、高速剧烈磨损的工况设备中, 以达到提高设备备件寿命、降低维修费用的目的。

参考文献

[1]王贻华, 胡正琼.离子注入与分析基础[M].北京:航空工业出版社, 1992.

[2]刘江南.金属表面工程学[M].北京:兵器工业出版社, 1995.

篇4：离子注入在生物强化技术中的应用研究

摘要：世界上许多国家都开展了这项技术的研究试验，大都获得了比较满意的增产效果，尤其对于稠油的开采，更是其它方法无法比拟的。

关键词：微生物强化采油技术优点

1微生物强化采油技术简介

微生物强化采油技术是一项科技含量高、发展迅猛的新技术，是现代生物技术在采油工程领域中开拓性的应用，对于高含水和接近枯竭的老油田更显示出其强大的生命力。微生物强化采油技术主要包括两类：一类是利用微生物产品如生物聚合物和生物表面活性剂作为油田用化学剂进行驱油，称为微生物地上发酵提高采收率工艺，即生物工艺法，目前该技术在国内外已趋成熟；另一类是利用微生物及其代谢产物提高采收率，主要是利用微生物地下发酵和利用油层中固有微生物的活力，称为微生物地下发酵提高采收率方法。一般说微生物采油是指利用微生物地下发酵提高采收率的方法。用于采油的微生物可分为油层中固有的微生物和从外部注入的微生物两种。固有微生物中有好氧菌和厌氧菌之分，前者的生长容易分解烃类物质，降低石油质量，而厌氧菌不仅不容易分解烃类，还可以产生有机酸、有机溶剂、气体等，更有利于提高原油采收率。但是由于缺少营养，固有微生物的生长繁殖受到限制，可以向油层中注入微生物培养基促进微生物的生长。可供选择的注入微生物的种类很多，它们可以在地面上培养到有充足的生物量后再注入地层中，从而能更快发挥作用，减少封井时间。微生物强化采油的机理比较复杂，就目前所知可归纳为如下几点：①微生物的生长代谢可以将原油中的重质组分分解为轻质组分，将大分子的烃类转化为低分子量的烃，从而降低原油粘度，使其流动性能得到改善：②微生物在油藏内代谢活动产生的CO₂、H₂、N₂、CH₄等气体能增加油层内部的压力，增强原油的溶解能力，促进原来不连续原油区粘连成片，便于开采；③微生物的生长代谢能促使原油释放出低分子量的醇、脂肪酸、糖脂、生物表面活性剂等，降低油水界面张力，改善原油的流动性能；④微生物代谢产生的生物聚合物可以有选择地堵塞渗透率较高的岩石层，使驱替流体转向渗透率较小的孔隙，提高驱替效果；⑤微生物产生的酸性物质能溶解岩石，改善油层渗流；⑥微生物中的厌氧菌产生的溶剂性产物能溶解石油，降低油水界面张力，使石油从岩石表面释放。利用微生物提高采收率主要有四种方式：一是微生物清蜡和降低重油粘度。微生物清蜡可以代替溶剂的使用和热油处理方法，大多数细菌对蜡质脂肪烃的代谢速度高于对芳香烃的代谢速度，细菌产生的溶剂对近井区域地层也能起到很好的清洗作用；二是微生物选择性封堵地层。把能产生生物聚合物的微生物注入地层，或向地层注入适当的营养液，使微生物在高渗透层内大量繁殖形成生物多糖，可起到封堵高渗透地层的作用；三是周期性注入微生物采油。将微生物、营养液、生物催化剂注入一口生产井内关井一段时间，发酵数天到数周，然后开井生产，经过一段时间的生产，当产量明显下降时，重复上述过程；四是微生物强化水驱。在水驱油藏中开展微生物强化水驱，可有效地提高水驱效率。将菌种和营养液混合而成的微生物处理液由注水井注入地层，处理液被注入水推进通过油层时，微生物代谢作用产生溶剂、表面活性剂、有机酸、气体和繁衍出新细菌，这些代谢产物通过物理、化学作用将岩石孔隙中的原油释放出来，使不能流动的原油以油水乳化液的形式被注入水驱向生产井，从而延长油井寿命。

2微生物强化采油技术在我国发展现状

近几年来，我国先后从美国、加拿大引进微生物产品和微生物采油技术，从多方面来加快我国微生物采油技术的发展。先导性试验的油田增多，推广速度加快。先后在新疆、大庆、扶余、大港、胜利、冀东、辽河、江汉等油田开展了微生物采油技术的推广应用，先导性试验共2000多井次。在1966年，新疆石油管理局就开始利用微生物进行原油脱蜡技术的研究，1986年开展了微生物稠油脱蜡技术的研究工作；进入1990年代以来，加快了微生物采油技术的研究步伐，新型调剖堵水剂——黄原胶的研究已取得实用性成果，开发研究出的新菌种能降低原油界面张力60％，而且能够耐压24MPa。大庆油田开展的菌种配伍性研究，进展十分喜人。辽河油田锦州采油厂1995年率先开展了将微生物处理技术用于针对稠油中胶质、沥青质组分的研究，1996年进入矿场试验阶段，1996～1997年先后在辽河千12块进行微生物吞吐26井次，取得良好效果。扶余采油三厂自1992年6月至1995年5月底在86口井中应用微生物强化采油技术，成功率高达79％，平均提高采油量204％，增产原油近15.4kt。1999年，微生物单井吞吐采油技术在胜利油田6个采油厂实施了77口油井，累计增油11kt，平均单井增油148t，投入产出比1:9以上，取得了良好的经济效益。2003年2月，大庆油田的微生物驱油试验获得成功，在朝阳沟油田实施13口油井，注入微生物菌液24.5t，累计增产原油1428t。2002年5月，我国目前最大吨级(5kt)的微生物采油厂在山东东营动工兴建，这将对我国微生物强化采用技术的发展起到巨大的促进作用。

3微生物强化采油技术的优点及应用条件

微生物强化采油技术与其它三次采油方法相比具有以下优点：①注入的微生物和培养基价格便宜，成本低，来源广，容易获得，便于应用，可以针对具体的油藏灵活调整微生物配方；②微生物具有自我复制功能，注入到有油藏中的细菌通过生长、繁殖，可以在一个很长的时期内起作用；③几种机理同时起作用，效果显著，因此在矿场试验中往往将具有不同功能的细菌一起注入地下，使它们共同起作用；④设备与注入工艺简单，与注水驱替注入方式类似，微生物采油矿场试验不需要大型地面设备，注入工艺也很简单，因此，施工非常方便，成本低廉；⑤不会对地层产生伤害、引起油和水品质明显下降，也不会引起明显的结垢腐蚀或堵塞等问题；⑥微生物只在需要它的地方繁殖并产生代谢产物，针对性较强；⑦微生物体积小，运移能力强，能进入其它驱油工艺不能触及到的油层中的死角和裂缝：⑧产物可以降解，不污染环境；⑨可开采各种类型的原油，尤其对重质原油效果优异。微生物生长需要一定的环境条件，使用微生物采油必须选择适宜的油层条件，如温度、压力、矿化度、pH值、渗透率等，并非所有油层都适宜采用微生物强化采油技术，这也决定了其自身的局限性。其中油层温度以30～50℃为最佳，油层深度最好小于1500m，矿化度最好在10％以下。

4微生物强化采油技术的研究应用前景

篇5：离子注入在生物强化技术中的应用研究

基于表面等离子共振的新型生物传感技术及其在生命科学中的应用

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来体现的,了解这种相互作用的过程对于生命科学领域的研究及揭示生命发生发展的基本机制具有重要的意义.基于表面等离子共振(surface plasmon resonance,SPR)的新型生物传感技术--BIAcore(biomolecular interaction analysis)是研究生物分子相互作用的理想工具.它可以实时跟踪检测生物分子间结合、解离的.整个过程,已被广泛应用于蛋白质组学、信号转导、新药开发、遗传学分析和食品检测等领域,并且显示出广阔的应用前景.

作 者：陈媛媛 李永进 毕利军 CHEN Yuan-yuan LI Yong-jin BI Li-jun  作者单位：中国科学院生物物理研究所蛋白质科学研究平台,北京,100101 刊 名：生物物理学报  ISTIC PKU英文刊名：ACTA BIOPHYSICA SINICA 年，卷(期)： 22(2) 分类号：Q71 Q74 关键词：BIAcore技术   生物分子相互作用   表面等离子共振   蛋白质组学   信号转导   新药开发  

篇6：离子注入在生物强化技术中的应用研究

非损伤性扫描离子选择电极技术及其在高等植物研究中的应用

各种分子和离子进出细胞的过程对于维持植物体自身的活性至关重要.非损伤性扫描离子选择电极技术(scanning ion-selective electrode technique,SIET)在不接触被测生物样品,即在保持被测生物样品完整和近乎实际生理环境的状态下,获得进出样品的各种分子和离子的`信息.该技术不仅能够测量离子及分子静止状态下的绝对浓度,而且还可以测量它们进出生物样品的运动速率及运动方向.SIET可以围绕被测的单个或多个细胞、组织甚至器官进行灵活、方便而准确的立体测量并获得被测物体周围的离子或分子的三维立体数据.目前,SIET不但可以分别测量H+,Ca2+,K+,Al3+,Cd2+,Cl-和O2,CO2,NO及温度等参数,而且可以同时采集多种离子及参数,为获得生物样品内外分子或离子运动的有关信息提供了良好的实验平台.

作 者：印莉萍 上官宇 许越  作者单位：印莉萍(首都师范大学生命科学学院,北京,100037)

上官宇,许越(Younger USA Company, P. O. Box 37106, Raleigh, NC 27627 USA)

刊 名：自然科学进展  ISTIC PKU英文刊名：PROGRESS IN NATURAL SCIENCE 年，卷(期)：2006 16(3) 分类号：Q94 关键词：非损伤性电生理技术   离子选择性电极   离子跨膜转运   SIET  

篇7：离子注入在生物强化技术中的应用研究

普通光学显微镜由于受到光学衍射极限的限制,其用于生物样品探测的最高分辨率很难突破250nm。电镜尽管具有足够高的分辨率,但需要对生物样品进行固化和特别处理以实现样品的导电性,这势必会改变甚至破坏样品表面的微观结构,因此不适合活体生物样品的实时观测。1981年,美国IBM公司设在瑞士苏黎士的实验室研制出世界上第一台具有原子分辨率的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscopy,STM)。近年来,在STM的原理与结构的基础上,相继产生一系列利用探针与样品的不同相互作用来探测纳米尺度下表面或界面性质的扫描探针显微镜技术(scanning probe microscopy,SPM),带来纳米技术的迅猛发展,成为人类认识微观世界的有力工具。纳米技术与生物技术相结合,并应用于生物医学领域,便形成一种新的多学科相互交叉的纳米生物学。所以,纳米生物学的产生与SPM的发展及其在生命科学中的应用密不可分。

原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)[1]就是一种专为研究非导电样品而设计的基于STM控制技术的SPM,它的出现使高分辨率地研究生物样品成为可能。原子力显微镜的控制原理是:一个对力非常敏感的微悬臂,其尖端有一个微小的探针,当探针轻微地接触样品表面时,由于探针尖端的原子与样品表面的原子之间产生极其微弱的相互作用力而使微悬臂弯曲,将微悬臂弯曲的形变信号转换成光电信号并进行放大,就可以得到原子之间力的微弱变化的信号并被用来负反馈控制探针在样品表面扫描。然而,AFM扫描过程中即使其探针与生物样品表面间仅发生轻微的接触,也会对样品细胞活性及表面微结构产生或多或少的影响[2]。

1989年,加州大学的Hansma等人[3]在STM基础上设计出非接触式的扫描离子电导显微镜技术(scanning ion conductance microscopy,SICM)。扫描离子电导显微镜技术是一种专门用于非接触研究非导电样品的扫描探针显微镜技术(见图1)。将一个Ag/Ag Cl电极置于充满电解液的玻璃微滴管中作为扫描探针,非导电样品放在一个电解液存储池底部。当玻璃微滴管接近样品表面时,由于空间的减小而限制离子自由流入玻璃微滴管探针,离子电导也随之减小。当玻璃微滴管探针在贴近样品表面扫描时,通过实时监测玻璃微滴管内电极和在电解池中另一Ag/Ag Cl电极之间电导的变化,利用负反馈电路使探针上下移动来得到电导守恒,从而保持扫描过程中扫描探针针尖与样品间的恒定距离。这样,玻璃微滴管探针运动的轨迹即代表样品表面的形貌。但是由于当时负反馈控制方法及精确定位技术的局限与不足,纤细的玻璃微滴管探针在扫描时经常意外地与样品接触并导致针尖或样品损坏,所以扫描离子电导显微镜在其发明后的很长一段时间仅适用于平坦的聚酯薄膜的扫描成像。直到1997年英国伦敦帝国理工医学院的Korchev教授及其研究组[4,5]将直流式负反馈控制改进为交流调制式负反馈控制后,才使扫描离子电导显微镜技术真正实现对活体生物样品的三维实时探测,并逐步成为纳米生物学研究领域具有发展潜力及应用前景的一种扫描探针显微镜技术[6]。与目前使用的用于生物样品探测的显微镜技术相比,扫描离子电导显微镜技术的主要特点包括:非接触式探测,样品制备简单,可以直接用于生理液态培养环境条件下活体细胞表面微观结构的高分辨率实时探测。

2 扫描离子电导显微镜技术在纳米生物学研究中的应用

不同于宏观生物学,纳米生物学是从微观的角度来观察生命现象。而生物膜是与细胞起源、生命本质密切相关的重要结构,它以界面的形式把生命活动的各个区域划分开来,并保持和调节着各区域的内外环境,使各区内生命活动得以正常进行。所以,对生物膜上纳米尺度微结构及其相应功能的研究,成为扫描离子电导显微镜技术应用于纳米生物学的最主要方面。Korchev教授及其研究组利用经改进的扫描离子电导显微镜技术,先后研究黑色素瘤细胞[4,5]、肾上皮细胞[7,8]、心肌细胞[9~11]、精子细胞[12]、神经元[13]等多种细胞膜表面的特有微观结构与相应功能的关系。扫描离子电导显微镜技术可以实时探测活体生物样品的三维形貌,它的出现使得在微观层面上实时研究活体细胞的运动特征及胞内容积动态变化成为可能[14,15]。Gorelik等人还利用扫描离子电导显微镜技术实时跟踪研究细胞膜表面纳米尺度微结构的动态形成过程[16]。

由于扫描离子电导显微镜微探针在电解液中工作,所以它不仅适用于观察活体生物样品形貌,而且也适用于生物样品电生理特性的研究。因其使用商用膜片钳系统的前置电流功率放大器,扫描离子电导显微镜技术可以作为高分辨率的膜片钳技术[9]或聪明膜片钳技术[17],来方便地研究多种细胞膜上纳米尺度微结构中离子通道的“开”、“闭”动力学、离子通透性及选择性等,从而为研究细胞膜表面纳米尺度微观结构与特定生理功能的关系提供全新的技术手段。结合膜片钳技术的扫描离子电导显微镜技术可实现包括细胞贴附记录模式(cell-attach recording)、全细胞记录模式(whole-cell recording)、外面向外记录模式(outsideout recording)以及内面向外记录模式(inside-out recording)在内的传统膜片钳技术所能完成的各种离子通道的记录[9,17]。Korchev教授及其研究组[18]利用结合膜片钳技术的扫描离子电导显微镜技术研究单个离子通道在细胞膜表面的功能性分布。Gu等[9]利用这种高分辨率的膜片钳技术系统研究心肌细胞膜表面多种离子通道的分布与表面特定微观结构的关系。Gorelik等[8]利用聪明膜片钳技术在肾上皮细胞微绒毛上同时记录到钾离子和氯离子通道。

扫描离子电导显微镜技术采用充满电解液的玻璃微滴管作为扫描探针,该玻璃微滴管扫描探针还可被广泛用于进行纳米尺度显微操纵、药物精确输送、纳米尺度生物芯片及生物传感器制备等多个纳米生物学研究领域。Sanchez等[19]利用扫描离子电导显微镜玻璃微滴管扫描探针实现接触式或非接触式显微操纵来研究神经元细胞膜对机械刺激的反应。Korchev教授及其研究组[18]用玻璃微滴管扫描探针精确输送钾离子来定位细胞膜表面的单个钾离子通道。Bruckbauer等[19]和Ying等[20]利用扫描离子电导显微镜玻璃微滴管扫描探针及精确输送技术来制备蛋白芯片及基因芯片。Piper等[21]基于扫描离子电导显微镜玻璃微滴管探针输送控制技术研制成可反复使用的纳米生物传感器。

3 发展趋势与结论

目前,扫描离子电导显微镜的分辨率与玻璃微滴管探针尖端内径尺寸的数量级相同,采用程控激光拉制仪拉制的石英玻璃微滴管探针获得的生物样品拓扑图像已达到约20nm的空间分辨率[12]。Bruckbauer等[22]利用扫描离子电导显微镜玻璃微滴管扫描探针及精确定位输送技术实现细胞膜表面特定部位的单分子荧光探测。扫描离子电导显微镜技术还被证明适用于功能性评估组织工程研究中由干细胞诱导分化的心肌细胞[23]。此外,扫描离子电导显微镜技术具有良好的开放性,除可与膜片钳技术结合外,还可以与扫描近场光学显微镜技术[24]或共聚焦显微镜技术[25]相结合,用来获取通过扫描离子电导显微镜技术无法获取的有关生物样品表面微观结构和功能的各种信息,成为人类进行纳米生物学研究的有力工具。

篇8：离子注入在生物强化技术中的应用研究

关键词：油制气 污水处理 工艺改造 生物强化技术

中图分类号：Q81 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-01

在油制气企业生产工艺中，通常采用重油的催化裂解方式来实现管道煤气的生成，在生产过程中，对废水的气相色谱分析可知，其化学组分含量不仅种类多，而且芳烃类化合物的含量远远超标，为此，如何加强对生产过程中的污水的污染物浓度，特别是如何实现cod值、NH3-N值等的含量是当前油制气企业迫切关注的关键问题。

1 改造传统A/O工艺，实现油制气污水的高效处理

在过去的污水处理工艺中，A/O工艺是应用比较广泛的一种缺氧-好氧污水处理系统，其工艺优势可以实现对高浓度工业废水的快速处理，在油制气污水处理应用中也比较常见，通常设置在隔油、浮选后采用A/O生化处理工艺来实现对污水的处理，由于该系统集曝气、沉淀于一体，但因系统的运行不够完善，生化处理能力有限，因此需要对此进行一系列的改造，以适应现代企业污水处理的要求。

1）对污水处理系统的结构设计等方面进行改造，以满足污水处理系统运行时的连续性，比如通过对三格的焦油循环水池改造成五格，可以有效延长沉降时间，提高了焦油的沉降效果，溢流出来的焦油水含量显著降低，大大减轻了下一道污水系统隔油处理的负荷。同时，通过在油水分离器的底部增加开口，并通过蒸汽加热装置实现对下层油物的及时处理，能有效的处理掉油水分离器的内的大量油物，提高了除油效率，经过实验检测可知，有过去的1000 mg/l降低到300 mg/l，对污水石油类的浓度处理实现了显著提高。

2）通过对浮选工序的改造，使得过去一开一备的浮选池改造成既可以串联又可以并联的多效压滤效果，并在浮选过程中，增加了加药、溶气装置，实现对浮选效率的提升，另外通过一条回流管，还可以实现对不符合要求的浮选出水和厌氧吸水实现回流处理。

3）完善污水生化流程，比如将过去由厌氧池进入污水系统的方式改为从浮选工序进入，通过先浮选除油后，再进入厌氧池，可以有效避免对生化工序的负面影响，同时，在表曝机上加装变频调速器，可以实现对曝气池运行时间的有效控制。

2 强化对cod值、NH3-N值等指标的技改策略

在油制气污水处理系统中，只有切实将cod值、NH3-N值的处理实现有效提高，才能符合国家对企业污水处理能力的要求。为此，结合现代生化处理系统要求，通过不断的实验和探索，以期实现对cod值、NH3-N值等的有效控制。

1）实验室生化技术培育

在实验室生化技术培育过程中，从选育有效微生物开始，制定相应的实验指标和实验策略，并对实验过程中的各类数据进行有效的标记和比较，以实现优质的降解微生物群落。通过对废水的活性进行研究和分析，在C/N比失调和去除高浓度氨氮的情况下，如何能够保证微生物的含量，因此，采用常规的培养方式难以实现降解活性，只能通过不断的训化，反复试验才能确保高效的降解菌落。

2）生物强化技术的充分应用

在油制气污水处理系统中，由于难降解、有毒的废水中，微生物的增值速度通常比较低，通过实验室进行筛选出高降解菌和硝化菌，利用一定的实验方法如饥饿法，压力法等，将这些微生物投放到缺氧池和活性污泥中，这些富集着高效可降解菌和硝化菌株，能够对污水中的有毒污物进行有效的降解，从而实现污水处理的

效果。

3）对缺氧-好氧工艺进行改造

在石油化工领域的污水处理中，多以还原型化合物为主的污水适宜采用好氧型反应，同时，为了增加生物填料的氧气，将过去的由下部进水的方式改为从上部进水，这样就可以在缺氧池的表面形成三维的生物膜，在废水流经的过程中，与生物膜表面的微生物发生反应，从而更加有效的降解污水的效率。

4）采用多孔的缺氧池填料

将多孔的填料充填到缺氧池，利用微生物的吸附性，投放大量的可降解菌和硝化细菌，并在填料表面形成富含微生物菌株的生物膜，即使是气温较低的冬季或者高浓度的cod值、NH3-N值的条件下，也能有效的增强缺氧池的减毒效果。

3 生物强化技术指标及问题

通过对油制气企业的污水处理设施的改造和调整，通过引入生物强化技术之后，其对污水处理能力实现了较好的处理效果。通常情况下，油制气企业的污水发生量比较大，污水cod值、NH3-N值的浓度又特别高，其污水处理系统的承载能力也有一定的限制，通过调查，个别不堪重负的污水处理系统，其处理效果还难以实现对国家规定的一级排放指标，即cod≤ l50 mg/L，NH3-N<20 mg/L。

综合分析生物强化技术，通过对传统的A/O污水处理工艺的有效改进，并通过实验制取有效的可降解微生物和硝化细菌，加强对污水处理系统的平衡性试验，以实现多级、多通道、全面的污水处理能力的提升，争取实现污水cod值、NH3-N值的国标要求。

总之，在油制气企业污水处理系统中，通过对生物强化技术的有效应用，利用可降解微生物和硝化细菌来实现对石化工业废水的有效处理，并取得了一定的经济效益和社会效应。生物强化技术的关键是培育优良的可降解微生物和硝化细菌，并对缺氧池进行适当的改造，以实现为可降解微生物和硝化细菌的生长建立适宜的环境，从而得到减毒去污的处理效果。

参考文献

[1]郭静波.生物菌剂的构建及其在污水处理中的生物强化效能[D].哈尔滨工业大学，2010.

篇9：离子注入在生物强化技术中的应用研究

【关键词】生物覆盖技术；小麦种植；应用；研究

生物覆盖技术之所以能够在小麦种植中发挥优势，除了其自身的优势外，更重要的是后期的配合管理。后期管理是小麦产量增高的关键因素，与前者的工作相比，后期管理更显重要，尤其是对病虫害的管理。生物覆盖技术之所以能够产生经济效益以及社会效益，后期管理同样其中不可替代的作用，但是需要注意的是，虽然使用这种技术，但是依然需要增加土壤自身的肥力。

1.小麦秸秆覆盖技术

小麦作为我国重要的粮食作物，其种植面积非常大，为了提高小麦种植的产量，研究人员进行了大量的研究，有很多技术已经被研究出来应用在小麦种植之中，生物覆盖技术就是其中之一，该项技术目前以被广泛的应用在小麦种植中，经过多年的研究实践，效果非常好。生物覆盖技术主要针对的是小麦秸秆覆盖，其覆盖方式多种多样，并不统一，只要按照自身的环境要求来选择即可，接下来，笔者就具体的介绍一下经常使用的小麦秸秆覆盖的方法：

首先，旋耕覆盖，这种覆盖方式经常被应用在其中，使用该方法的时间是在小麦收割完成之后，在收割的过程中，麦茬表面就存留一定的麦秸，将这些麦秸均匀的摊铺起来，之后再使用旋耕机将其粉碎，之后将其覆盖在地表上即可。这些工序完成之后，就要开始等到小麦播种，一般情况下，在播种之前的大约15天之间，还需要旋耕机进行深耕，这样麦秸就会进入到土壤中，成为非常好的天然肥料。

其次，粉碎覆盖方法，这种方法使用的主要设备是粉碎机，也要在小麦收割完成之后进行，这种方式与旋耕的方式有些类似，但是相关来说要简单一些，就是使用粉粹机，将麦茬与秸秆进行粉碎，之后将其覆盖在地表上即可。与前者相同，但是开始小麦播种前15天，将这些已经粉碎的麦茬以及秸秆都耕翻入土即可。

第三，人工与旋耕相结合的复播覆盖技术，该项技术需要就加入人力，不能只是单纯的依靠机械设备，一般情况下，这种技术使用的设备除了旋耕机外，还要使用拖拉机，但是普遍马力的拖来机不能应用在其中，只有大马力才可以。这种技术方式有很多优势，在将麦茬打碎的同时，直接可以将麦秸覆盖在上面，非常节省时间，效果也比较好。

第四，旋耕机以及播种机相结合的覆盖方式，在下麦收割完成之后，利用这两种机械设备同时进行覆盖以及播种，省时又省力，效果也比较突出。

第五，其他覆盖方法，上述几种覆盖方式是比较常见的几种，除此之外，还有很多种，这主要因农户的习惯而定。从上述的介绍中，我们明显的能够总结出无论哪种覆盖方式，有一道工序是必须要完成的，就是将麦秸覆盖到地表上，而且要均匀不能多少不一，高低不平，其覆盖的量虽然没有严格的要求，但是通常达到5000公斤即可。

2.小麦秸秆覆盖技术的配套管理内容

小麦秸秆覆盖技术虽然总体工艺上讲比较简单，但是也需要后期的配合管理，否则效果也难以保证，其管理的主要目的就是能够使小麦获得更高产量。后期的管理与前期的工艺更显重要，因为前者的工艺所花费的时间并不长，而且一般情况下，都是机械操作，而后期管理花费的时间相对来说就要长一些，而且一般情况下也不能使用就机械尤其是一些地块比较小的地区。其主要管理内容如下：

（1）增大播种量。为了能够保证小麦的出苗率，在使用麦秸覆盖技术进行覆盖播种时，最好增大播种量，尤其是在复播田中由旋耕机将种子翻入土中，种子翻入的深浅不一，出苗率也会受到很大影响。为此需要增大25%左右的播种量。

（2）增施氮肥。在保证基础的施肥量的前提下，覆盖田要格外多施加一些氮肥。一般每100kg秸秆增施氮素0.6～0.8kg，以调整碳氮比，促进秸秆腐熟。休闲麦田施足基肥，氮素150-180kg/hm2、 五氧化二磷l20-150kg/hm2。生长中期视苗情、灌溉条件等适当追肥。复播田可将氮素75-150kg/hm2、五氧化二磷45-60kg/hm2在旋耕前以基肥施入（不能与种子直接接触），生长期追施氮素75-l20kg/hm2.复播田的氮肥可全部以追肥施入。

（3）隔年深耕。覆盖田耕翻主要靠旋耕机，作业深度较浅，因此，每隔3～4年于麦收后或小麦播种前进行一次深耕或深松，以保持深厚的耕作层。

（4）防治杂草。复播覆盖田在丰雨年份或杂草连年发生严重的地块，在播种后或出苗期前喷洒1次除草剂，或在夏玉米7～8片叶时，定向喷洒控制杂草。

（5）防治病虫害。禁止用麦秆覆盖黑粉病、白粉病、锈病等病虫害危害较重的麦田，用农药处理病虫害易发生地块的覆盖秸秆，采用药剂拌种或撒毒饵的方法防治地下害虫。

3.小麦秸秆覆盖的应用价值分析

3.1经济效益

采用小麦秸秆覆盖方法作为增产手段，所需要投入的资金非常少，仅仅只需要对其进行一些必要的机械投入或人工投入即可。但采用这种方法所创造的经济效益却是非常可观的。经过长期的实践也可以证明这种农业技术是具有很大经济价值的。

3.2生态效益和社会效益分析

（1）增强土壤蓄水保墒能力，改善土壤供水状况。土壤地表覆盖秸秆，一方面避免了降水对地表的直接冲击，团粒结构稳定，土壤疏松多孔，导水性增强，降水入渗加快，地表径流减少，控制了水土流失，土壤蓄水能力增强。

（2）提高土壤肥力。改善土壤结构覆盖秸秆翻入土壤后，能增加土壤有机质和氮、磷、钾及微量元素含量，改善土壤结构和培肥地力。可促进土壤团粒结构的形成，增加土壤孔隙度，降低土壤容重。同时，秸秆覆盖地表，可形成土壤与大气热交换的障碍层，使土壤温度变化较缓，低温时有“增温效应”，高温时又有“降温效应”。由于小麦秸秆覆盖改善了土壤的水、肥、气、热生态环境，为作物生长发育提供了有利的条件，促进了根系发育和叶面积的增加，提高了有效穗数、穗粒数、千粒重，增加了产量。

4.结语

综上所述，可知在小麦种植中使用生物覆盖技术优势十分突出，首先能够增加农户的经济效益，因为使用该技术能够提高小麦的产量，其经济效益自然也就得到提高，除此之外，还有一定的社会与生态效益，这种因为技术就是将麦秆作为肥料还给土地，这要与将其焚烧具有很大的优势，不仅保护土壤肥力，还降低了环境污染程度。 [科]

【参考文献】

[1]肖旭，胡德平，王凤文.不同方式小麦秸秆覆盖还田对土壤理化性状影响[J].耕作与栽培，2004.

篇10：生物技术在南方果树研究中的应用

摘 要 随着社会的快速进步，科学技术的迅速发展，生物技术也在不断的创新和发展之中。生物技术，是指人们以现代生命科学为基础，再融入一些别的科学原理和技术，利用科学先进的技术，然后在对提前的设计方案改造生物体或加工生物原料，为社会生产出有用的产品供应人们的需求或达到一些有利的目的。简单来说，生物技术就是指借助微生物、动植物体对物质原料实施加工，从而生产出产品来提高人们生活水平的一项技术。该项技术同样被广泛的应用到南方果树的种植过程中。

关键词 生物技术；南方果树；应用

中图分类号：S188 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）06-0-02

生物技术涉及的范围较广且内容极其丰富，自从出现以后便受到了较为广泛的关注，且被广泛的利用在如今的生产生活中，对社会的发展与科技的创新有着重要的影响。此外，该项技术被十分广泛的应用在了农业生产中，对提高农业产量与保障经济效益起到了极大的作用。

1 无病毒植株培育技术的简要介绍

无病毒果树的培养工作主要是依靠一些没有病毒或者是含有病毒较少的果树茎叶所培育繁殖出来的。此外，借助人工培育技术对外植体实施一些专业手段能够促进其微繁，在较短的时间里能够生产出较多的优良品种的树苗[1]。外植体包含了整个植物的大部分部位，而植物的营养器官包括了茎尖，叶芽等植物器官，植物的品种存在不同还有器官的差异性都会对诱导产生一定的区别。

1.1 柑橘

首先将进行过细致消毒后的茎尖接种到MS+KT0.5 mg/L（单位下同）+NAA2.5+2，4-D0.25+叶酸0.1+VB10.1+抗坏血酸5.0+核黄素0.1+蔗糖5%的培养基上，27 ℃暗培养10～25 d转入BA0.25+NAA0.1的MS的培养基上，在27 ℃的光照之下，培育大约1个月便会出现茎叶器官分化芽，之后再转入生根培养基上能够使得芽上长根发育成较为健全的植株体系。如果想要得到丛生芽，能够通过含ZT0.5和BA0.5的MS培养基上继代。

1.2 桃

营养器官培育桃树无病毒植株与快速繁殖，首先要采用茎尖0.5～1.0 mm或茎段0.2～0.8 mm以MS为基本培养基，再加上BA和ZT诱导分化与增殖，借助1/2MS大量元素和铁、1/10MS微量元素以及有机成分、BA0.5在温度（25±2）℃、1 500～2 000 lx、16/8 h光暗周期在1个月左右。

1.3 李子

利用处于生长期的嫩梢或者处于休眠期的芽作为外植体，利用MS+BA0.1+GA30.1+NAA0.05+蔗糖30 g/L+琼脂0.6%培养基，滤纸桥进行培养工作，26 ℃、3 000～4 000 lx、16 h的光照下1～3个月便初步的成长起来慢慢长出叶子，之后移至生根培养基中发育（去掉BA、GA3、NAA、加入IBA1.0），在黑暗之中7～9 d比较便于根系的发育。

2 花药培养技术

花药培养技术被较为广泛的利用在南方果树的种植培育中，通过从一些果树上获取花药植株。一些植物研究工作者对“岵山焦核”和“陈紫”荔枝的花药培养工作，利用体细胞胚胎的发育然后取得单倍体荔枝植株[2]。此外，还有一些植物研究人员对“东壁”龙眼的花粉实施了技术水平先进的花药培养工作，同样也较为成功地得到了单倍体花粉植株。此外，花药培养技术还广泛的利用在草莓、葡萄等植物上，成功的获得无病毒草莓植株以及三倍体葡萄植株。

3 胚培养

依据一些研究人员的工作成果得知，胚培养技术在果树种植过程中有着较多的应用。借助胚培养的手打un能够让一些无法孕育种子以及一些孕育种子能力比较弱的果树品种更好的繁育果实，从而提高果树的产值与产量。相关技术的应用主要是胚抢救等方式让其产生后代[3]。

3.1 桃李

胚胎培养技术主要应用在特早熟以及早熟的桃李上。姚强[4]等一些植物研究工作者通过实践在桃幼胚时机恰当的培养期、培养条件加上胚重对幼胚发育的作用等不同的方面展开了较为深入的探索与研究。红美丽李的子叶及去掉子叶的胚在较为合理的培养基上可以诱导发育出不定梢，存在的缺陷便是其再生率较低。此外，还有大量的植物研究工作人员在胚培养方面取得较大的成绩。

3.2 龙眼与荔枝

关于生物技术在果树上面的应用在最近几年的时间里有着较多的突破和创新。杨永青、魏文雄[5]将“东壁”与“红核子”品种存在差异的龙眼进行了幼胚子叶培养，通过一些专业的手段和方式获得了龙眼的再生植株。此外，也有些植物工作研究者通过利用焦核龙眼败育前期的幼胚通过技术培养成果树幼苗然后再借助胚状体发培育出再生植株。还有许多人通过胚培养技术在植物方面取得较大的成就。

4 生物技术在南方果树的应用技术

4.1 生物肥料在南方果树的应用技术

生物肥料主要是借助微生物的生命活动与其代谢物为植物的生长提供所需养料。它的主要功能是提供果树生长所需的一些营养元素，减少植物的病害，促使果樹所生长的土壤中所含有的矿物质活化，促进果树根端更好地吸收水分及一些营养微量元素。果树的生长对营养的要求比较高，一般的化学肥料会导致土壤中的有害物质增多，使果实不够美味，还会造成一定的污染后果。所以，在南方果树中会选择生物肥料来促进果树的生长。

4.2 生物农药在南方果树的应用技术

生物农药主要包括生物杀虫剂与生物杀菌剂两大类型，其中生物杀虫剂主要有阿维菌素、苏云金杆菌、白住菌、浏阳霉素及华光霉素等，生物杀菌剂主要包括多氧霉素、中生菌素、春雷霉素、农用链霉素及武夷菌素（Bo-10）等。一般的果树遇到虫害会选择化学农药作为防治手段，但化学农药也存在许多弊端。例如，会使树病虫害的抗药性提高、环境污染等不良影响，还可能导致果实残留有害农药对人体造成危害。而生物农业完全可以避免这些问题，因此也受到南方果树种植的青睐。生物农药残留量远低于化学农业，相对比较安全，是一种无公害防止病虫灾害的主要方式，因此被广泛的运用到南方果树的种植中。

5 结语

随着科学技术的快速进步与发展，生物技术也逐渐取得较大的突破和创新。生物技术在带给人类便捷与利益的同时，也被广泛的利用到了果树的培育中。对生物技术在南方果树的应用研究进行了简要的介绍，了解生物技术的广泛应用与创新。但生物技术仍存在较多的问题。例如，技术零散、转化率低及基因调控对品质的影响等问题。综上所述，只有研究与创新才能更好地将生物技术造福人类。

参考文献

[1]王俊丽，彭士琪，葛会波.生物技术在果树学研究中的应用[J].河北大学学报：自然科学版，2002（2）.

[2]吴雅琴.我国生物技术在落叶果树育种中的应用现状[J].河北果树，2002（4）.

[3]姜小文.生物技术在南方果树研究中的应用[J].湖南环境生物职业技术学院学报，2002（2）.

[4]姚强，王德春，吴钰良，等.桃、油桃和蟠桃幼胚愈伤组织诱导和植株再生[J].上海农业学报，1990（3）.

[5]杨永青，魏文雄.木本果树组培快繁中的遗传稳定性[J].东南园艺，1990（8）.