生物技术研究进展篇1

一、加强农业科技管理，大力发展知识农业

1、适应知识农业发展需要，创新农业科研教育组织

为提升农业科技水平，策划农业科技发展方向与目标，加强科技计划的管理与考核，“农委会”于1986年成立任务编组的“农业研究发展小组”，于1993年改组，确定该小组的主要任务：(1)农业科技发展政策及法规的拟定；(2)计划的规划、评审及预算编列；(3)计划的推动、管理、成果检讨与绩效的考评；(4)人才培养及国际合作的规划、推动与管理；(5)科技会议的筹划及其结论与建议事项的推动；(6)与相关“部、会”、学术及研究机构有关农业科技计划的协调与联系。随后又改组为任务编组的“农委会”农业科技研究发展委员会。这一时期台湾农业科技集中在“农委会”农粮处主管，部分科技项目由“农委会”有关业务处室管理。此外，“国科会”生物处主管台湾地区农业生物科技的基础研究。

为了适应知识农业发展的需要，“农委会”着手研究调整农业试验研究机构，于2000年把拟成立“农业部”作为工作重点来抓，研究设置“农艺研究署”，从事全台湾农业科技研发工作。

为了迎接生物科技新纪元的到来，“中研院”设立生物农业科学所，台湾大学成立生物技术中心，中兴大学成立农业生物技术研究所。民间企业于1998年投资12亿元新台币成立了花卉生物技术公司，投资六亿元新台币成立家畜疫苗公司。近几年还先后把屏东技术学院和嘉义技术学院扩大为屏东科技大学和嘉义科技大学。

各有关农业科技的研究机构的分工是，“中央”研究院主要从事学术及基础方面的研究工作；大专院校则以教学及训练人才为主，研究工作为其业务的一部分；公营事业机构研究所及财团法人或类似组织的研究所从事专业性特定项目的研究工作；而原省属的试验研究机构为从事台湾地区全面性的试验研究工作的主干。有关农业科技研究发展对于基础研究、应用研究、技术发展与商品化及应用，依上、中、下游各层次负责推动。

2、应对国际农业科技发展趋势，加快高新技术创新步伐

1992年“农委会”农业研究发展小组依据《台湾科学技术发展12年长程计划及6年中程计划》、《农业综合调整方案》有关农业科技发展目标，以及历次“行政院”科技顾问会议农业组顾问建议事项，确定生物技术、生物防治、种苗繁殖、栽培渔业、动物用生物制剂等五个领域的研究发展重点，加以推动实施。其湾“农渔牧产业自动化”十年计划，约投入经费25亿元新台币。

从1997年7月至2000年6月，台湾“农委会”按照台湾地区“跨世纪农业建设方案”中的有关“发展政策导向的产业科技”要求，在重点产业科技、加强生物技术的研发与应用、整合农业科技研究群及区域推广体系、加速农业自动化与信息科技应用等方面研究取得一批成果。

2000年夏季，台湾“农委会”研究拟定“迈进二十一世纪农业新方案”，做为2001年至2004年农业政策蓝本。该方案提出了“发展农业知识经济，厚植农业竞争得基”策略，明确了新世纪初台湾地区农业知识经济的发展重点。2001年台湾农政机关用于扶持农业知识经济发展的经费预算为450.01亿元新台币，2002—2004年约需195.18亿元新台币用于支持农业知识经济发展。

2001年“农委会”制定台湾地区农业各领域科技发展中程纲要，包括11个研究领域，分别是作物科技领域、林业科技领域、渔业科技领域、畜牧业科技领域、农业环保科技领域、农产品加工科技领域、农业自动化科技领域、农业共通性科技领域、农业生物技术领域、林业防灾科技领域，“农委会”计划从2000—2004年度，共投入241.56224亿元新台币用于支持农业科技研究。

从上述分析可以看出，二十一世纪前十年台湾地区农业科技发展方向主要是：(1)在生产方面：建立高科技、高效率的农业生产体系，提高国产农产品的市场竞争力，突出加强生物技术的研发与运用，创造台湾地区农业的新绿色革命：加速农业自动化与信息科技应用，提升产业竞争力。(2)在生活方面：生产卫生、安全、高品质且多样化的农产品，提升国民生活品质质，重点发展高品质且多样化的农产品，满足消费大众需求；结合民间力量发展食品科技，带动产业发展。(3)在生态方面：减轻农业生产对环境的冲击，强化农业支持生态环境维护的功能，重点改进动植物生产、检疫防疫技术与体系，保护国内农业生产环境；加强农业资源保护利用，维护自然生态环境。

3、大力推动农业生物技术的研发与应用

鉴于农业生物技术将成为21世纪世界产业发展趋势，为了加快台湾生物技术的研究创新及其应用技术的发展，突破台湾农业发展与产业结构调整的瓶颈，提升传统农业的技术能力，近十几年台湾在生物技术产业发展方面，不断增加研发经费、人力和设备投入。

1995年8月台湾“行政院”第2443次会议通过《加强生物技术产业推动方案》，并于1997年修订方案内容，确定将农业与医药领域的生物技术，作为台湾全力发展的重点科技。“农委会”为落实“行政院”《加强生物技术产业推动方案》，1996年优先执行了花卉种苗、动物用疫苗及生物农药三个推动计划。

1997年3月，台湾“国科会”委员会选定农业生物技术为台湾四个“国家型”科技计划之一。同年10月，成立台湾农业生物技术“国家型”专案计划规划工作小组。1998年1月，聘任该计划个案咨询委员会委员。1998年2月，台湾农业生物技术“国家型”计划的目标、规划重点提交“国科会”委员会审定通过，推动执行，课题申请通过率为45.2%。1998年7月，公布1999年度第一期三年的课题补助金额，共有42项课题列入该“国家型”计划。其主要研究目标是：(1)整合台湾农业生物技术产业研发既有人力、物力与技术资源，落实产业应用，使农业生物技术在台湾得以生根并茁壮发展；(2)加强本土性的具有产业发展潜力的农业生物技术产品，以提升台湾生物技术产品的国际竞争力；(3)建立台湾研发与应用体系，确保台湾农业生物技术产业的永续发展，尽快提升台湾的农业生物技术水平；(4)整合以产业发展为导向的尖端农业生物技术研究，把台湾建成为亚太地区农业生物技术产业研发与营运中心，促进台湾加入WTO后的农业发展。

该科技计划的重点研究领域是：(1)、花卉及观赏植物领域，(2)植物保护领域，(3)水产养殖领域，(4)动物用疫苗领域，(5)农产品保鲜利用领域，(6)农业环境保护领域，(7)保健及药用植物领域。

4、加快农业科技管理创新

“农委会”为加强农业技术发展规划及本会农业科技研究发展计划的执行、管制与运作，设立农业科技审议委员会，该委员会的任务是：农业科技研究发展方向规划的咨询，农业各产业技术发展政策、制度、法规、策略及重大方案审议之咨询，农业科研计划资源分配审议的咨询，农业科研计划成果检讨审议的咨询，其它农业科技发展事项的咨询。委员会下设农业、林业、渔业、畜牧及生物技术五个技术领域审议小组，各技审小组的任务是：对“农委会”个别产业技术发展规划及审议的咨询，“农委会”科研计划审查及管理考核咨询，“农委会”科研计划与业界合作事项协调及审议的咨询，“农委会”有关科研计划事项的咨询。

为加强农业科技研究发展计划执行绩效评估，促使农业科技研究经费有效运用，“农委会”2001年3月6日成立农业科技绩效评估委员会，该评委会的任务是：以农、林、渔、牧及生物技术等领域科技研究计划为对象，评估过去该领域的研究计划执行绩效；评估农、林、渔牧及生物技术等领域科技研究成果所建立的技术，对提升台湾地区农业产业竞争力的效益。评委会设委员23—25人，由“农委会”主任委员遴聘学养优异、经验丰富，对产业科技、经济充分了解的相关产、官、学、研界专家兼任。评委会在对各领域专业技术进行评估时，得视需要聘请该领域的相关专家若干位参与绩效评估。此外，还在台湾地区农业生物科技“国家型”计划中设立了咨询委员会，在台湾地区农业科技中程发展纲要各领域聘请评审委员会。

二、注重农业科技投入，扶持技术创新

从下表可以看出，台湾地区农业科研经费投入常年维持在较高的水平。

台湾地区农业科技经费投入

年度经费年度经费

199621.135200145.04193

199715.3857200249.51840

199816.6880200355.26226

200029.79313200461.94672

注：2000—2004年为中程科技纲要需求估计数

1996年度(1995年7月1日—1996年6月30日）台湾地区农业科研经费为21.135亿元新台币（下同），其中农业基础研究（含农艺学、园艺学、农业化学、畜牧兽医、森林及水土保持、渔业科学及农业工程）的经费投入为3.9450亿元新台币，其经费主要来源是“国科会”和“中研院”，共执行537个研究课题，参加研究人员1206人。同年度的农业应用研究与技术发展（含农作物科技、林业科技、渔业科技、畜牧科技、食品科技等）的经费投入为17.19亿元，执行197项整合性研究发展计划，参与研究人员5142人。

在研究成果方面，共有952篇研究、72本专著、934项技术报告发表，完成55项技术创新和923项技术服务，实现技术转移18项，取得专利权6项、著作权3项。从1996年度的农业应用研究与技术发展的经费投入结构看，应用研究占70%（12.172亿元），应用基础研究占3%（0.439亿元），商品化开发研究和技术发展占18%（3.077亿元），其他研究占9%（1.504亿元）。

1997年度台湾地区农业科技应用研究与技术发展经费投入为15.3857亿元。1998年度台湾地区农业科技应用研究与技术发展经费投入为16.6880亿元。从1998年度台湾地区农业科技各领域经费投入结构看：重点产业及资源保育利用研究发展的经费为10.94648亿元，农业生物技术领域经费2.12078亿元，食品加工科技经费投入为1.79738亿元，遥测技术及精准农业科技经费投入为0.44965亿元，农牧渔产业自动化科技经费投入为2.60亿元，其中重点产业领域内部经费投入结构为：作物育种及生产技术研究2.822亿元，农业生物遗传资源研究利用0.8亿元，动植物防检疫与病虫害防治研究1.25755亿元，渔业生产科技研究发展0.805亿元，畜牧生物科技研究发展1.46606亿元，农业废弃物利用及公害防治技术研究0.44431亿元，水土森林资源保育利用及水利科技研究0.95641亿元，农业经济、农产运销技术与农民辅导研究0.52亿元，农业科技人才培育、国际合作及计划管理0.6亿元，农业资导系统建立研究与利用1.07515亿元。

“农业生物科技国家型计划”经费，包括台湾地区“国科会”、“农委会”、“中研院”、“环保署”和财团法人台湾农业生物技术中心五部分的研发投入，预估1998至2001年度，总额达到8亿元新台币。各年度分别为0.2亿元、2.11亿元、2.6亿元和3.1亿元。

三、加强农业科技推广，促进技术成果转化

1、制定农业技术成果转化政策法规

主要包括《“行政院”加强生物技术产业推动方案》、《“农委会”农业科技计划产学合作实施要点》、《“农委会”科技计划已有成果拟进行产学合作加速商品化的项目一览表》、《“农委会”科学技术研究发展成果归属及运用办法》、《“农委会”主管计划研究成果技术转移执行要点》等法规。

《“行政院”加强生物技术产业推动方案》提出台湾地区生物技术发展策略是加强研究发展与其成果移转、扩散及应用，整合产、官、学、研的研究发展体系，成立“国家型”计划，畅通研究、发展、生产三者之间的渠道，以加强生物技术产业发展。其中与农业相关的主要内容有：修订生物性农药开发相关法令规范；推动农业生物技术国家型计划以花卉种苗、水产养殖、动物用疫苗、生物性农药、保鲜技术等方向为重点，并落实于产业发展；加强花卉新品种智能财产权保护，并纳入植物种苗法新品种命名及权利登记范围的花卉种类，加强花卉新品种权利保护，以提高育种研发意愿，推动花卉种苗产业发展。

“农委会”为提高农业科技研发绩效，鼓励民间产业界积极参与农业科技研究与开发应用，以加速落实研发成果于产业发展，于2001年4月3日制定了《农业科技计划产学合作实施要点》。“农委会”的经费支持主要用于人事费、研究设备费、包括杂支、材料、仪器设备维护等其它研究有关费用、管理费和必要的技术移转费用。

《“农委会”主管计划研究成果技术转移执行要点》提出，移转研究成果的技术或智能财产权给予厂商时，应以该成果作价取得价款。技术成果移转作价原则以“农委会”资助研究总经费乘下列百分比收取之：(1)参与开发的合作厂商收取5%，未参与开发的厂商收取10—15%。(2)技术成果最终使用者若为供个别农家使用则收取5%，供农企业使用则收取10—15%。

2、推动农业科技推广方面的研究

台湾地区各年度的农业科研课题均包括与农业技术推广和成果转化方面有关的研究课题。从2001年度台湾地区“农委会”主管科技计划研究重点内容看，与推广相关的研究主要有，在农业政策方面，设有《农产运销制度、法规、批发、零售、渠道与市场的规划及评估研究》在健全组织及人力资源，提升农业经验管理效益方面，设有《农民组织功能研究》、《农业推广体系研究》、《农村建设规划研究》、《农业人力资源研究》、《农民福利制度研究》、《农业金融结构研究》；在农业生物技术产业方面，设有《推动花卉种苗、生物性农药、动物用疫苗及水产养殖生物技术产业发展研究》；在农产运销电子化方面，设有《推动产销与网络商城信息整合研究》、《农业自动化与电子化推动配合措施研究》、《农产运销自动化及电子化研究》等。

从1999年度台湾地区“农委会”主管农业科技计划实施结果看，安排与农业技术推广相关的研究课题主要有，《现有农业网站与农业推广网络系统评估》、《农业知识信息推广体系研究》、《农业推广远距离教学系统的规划》、《农业知识创新的传播研究》、《作物基因转移技术的开发应用研究》、《生物技术在植物病虫害诊断与防治上应用研究》、《生物性农药的生物技术应用开发研究》、《生物肥料的生物技术应用开发研究》、《应用生物技术加强花卉种苗产业发展研究》、《加强推动动物疫苗产业发展研究》、《农产品服务业自动化计划配合措施研究》、《加强食品工业技术及管理的辅导》、《灵芝和樟芝菌种发酵培养技术开发研究》。

【参考文献】

1996年、1997年、1998年“中华民国”科学技术年鉴，“行政院国家”科学委员会编印

“农委会”九十年度委外办理之科技计划研究重点、汇整单位及汇整人一览表

生物技术研究进展篇2

一、创新机制，以云南省应用技术研究院为主载体，凝心聚力打造科技创新与成果转化公共大平台

围绕全省重点产业、战略性新兴产业，在可再生能源、生物医药、新材料、节能减排、先进制造、矿物高效采选等领域，云南省应用技术研究院与科研院所、高校和企业合作共建了10家专业研发机构。

在管理运行模式上，双方组建理事会对专业研究机构的建设与发展、主要负责人聘用任免、主要研究领域的确定、中长期研究规划和年度计划的审定、薪酬及人事制定的确定、重大投资和重大项目立项及终止等进行决策。专业研究机构在理事会领导下实行主任负责制，执行理事会决定，组织日常运营，开展研究开发和科技成果转化活动。

在具体操作层面，省应用技术研究院参与专业研究机构承担的各级科技项目的策划、组织和动态管理，协助科技成果转化和产业化；引导各类投资机构支持专业研究机构的发展。专业研究机构优先获得省科技厅在重大科技项目、平台建设、人才引进、对外科技合作等方面的支持。

同时，合作双方对共建的专业研究机构所获得的应用技术成果共同享有知识产权、成果转化收益和其他股权投资等收益；专业研究机构拥有省科技计划资助项目所形成固定资产的所有权。

二、突出重点，围绕全省经济社会发展的重大科技需求，建成一批新型科技研发机构

云南路易斯中药现代化工程技术研究中心以诺贝尔生理医学奖得主路易斯J.伊格纳罗教授、中国药科大学张娟教授等国内外一流专家团队为支撑；云南省现代民族药工程技术研究中心依托周俊院士、孙汉董院士、朱兆云主任药师、“”入选者王博士等高层次专家及团队建立。两个中心以云南特产中药为研究基础，分别从中药药性的分子生物学分析研究、新药及剂型的研发方面开展工作，共同推进云药产业发展。

云南中科灵长类生物医学重点实验室充分发挥云南灵长类动物的资源优势，集成昆明亚灵生物科技有限公司等多方研究技术力量，建立以非人灵长类为模式动物，研究人口健康重大问题的生物医学研究平台，将使灵长类生物医学研究成为全省生物医药产业发展新的亮点和经济增长点。

云南省分子医学中心利用云南省第一人民医院的临床条件和病例资源以及昆明理工大学的研发优势，引进海外著名分子生物学教授丁家桓及其团队、美国自然科学基金2010年度职业生涯奖获得者胡文闯博士，开展医学分子诊断技术与相关产品研发，力争建设成为云南规模最大、标本最全面，在国内具有较高影响力的临床资源样本中心和临床前评估中心。

云南省应用技术研究院可再生能源中心依托云南师范大学太阳能研究所建立，与美国剑桥大学合作，建立中英联合实验室，开展太阳能产业发展关键技术研究及重大成果转化示范推广。

云南省应用技术研究院卷烟新材料技术中心依托在卷烟新材料及烟草加工工艺技术领域具有研究优势的云南瑞升烟草技术（集团）有限责任公司建立，基于烟草化学、技术开发、新材料产品评价，对烟草新工艺、新技术、新产品、新设备进行开发集成，形成具有系统性、创新性、独特性的卷烟新材料产品和工艺技术体系。

云南省先进制造技术研究中心依托云南省机械研究设计院建立，开展以工程分析及工艺过程仿真优化、机床性能试验及精密测试分析、先进模具设计制造、计算机信息集成技术推广应用为主要特色的研发，为行业提供工程技术验证和技术咨询服务。

云南省应用技术研究院矿物高效采选技术中心依托玉溪矿业有限公司建立，主要从事铜矿低品位铜铁合采工程化、Dimine三维矿业软件应用技术开发及工程化、低品位复杂多金属硫化矿高效浮选分离技术、硫铁矿共生金银铁提取技术、铜钼矿高效浮选技术研究，力争建设成为能够支撑、引领云南省矿物高效采选产业发展的技术研发及化验检测基地。

云南省应用技术研究院管道输送技术研究中心依托云南大红山管道有限公司建立，主要研发管道输送的共性关键技术、新工艺与新设备，开展试点、示范和产业化推广。

云南省应用技术研究院节能减排技术中心依托云南亚太环境工程设计有限公司建立，主要为企业、行业节能减排提供共性技术和专项工程技术服务。

三、攻坚克难，开展重大技术、关键共性技术科技攻关，取得了一批重要研究成果和产业化推广成果

管道输送中心自启动共建工作以来，共获专利授权157项，其中，国家发明专利22项、实用新型专利135项；软件著作权24项；目前还有114项发明专利，42项实用新型专利正在审批中。利用国际领先技术建成了世界最大的跌落管道——东川铁精矿输送管道，并将其技术推广应用到安徽铁精矿，四川攀枝花输水、尾矿、精矿，以及红河、临沧等地。该中心实施抗旱保民生应急示范工程，以管道高扬程输水新技术为核心技术，研发成功的抗旱取水快速移动泵站，采用200-1000米扬程的单级泵能极大地降低工程建设成本、运行和维护成本，有效解决高原山区取水抗旱问题，经济社会效益明显。

中药现代化中心开展了云南特产中药药性与端粒的关系研究、红骨羊分子生物学研究，为云南中药走向国际、红骨山羊的选育和产业化开发利用提供参考。申报发明专利2项、实用新型专利2项。

现代民族药中心开展了黄藤素人工合成，昭通天麻产业发展的关键技术和“云药之乡”药材品质检测研究，推动云南民族药产业发展和质量提升。

中科灵长类实验室于2012年5月承担了总资助经费达1亿元的国家重大科学目标导向项目“细胞多能性和人类重大疾病的猴模型研究”，对促进帕金森氏病、肝炎等重大人类疾病治疗具有重要的现实意义。同时，建立了符合国际标准的灵长类动物养殖和实验基地，并已通过国际实验动物评估与认证协会（AAALACInternational）的完全认证；建成了可饲养7000只猕猴和食蟹猴的繁殖猴房，实验动物规模现已达到4300只；建成了符合SFDA、美国FDA和欧洲OECD标准的7000平米GLP实验室，可同时使用近600只灵长类动物开展生殖与发育、神经生物学、病理学、遗传学、干细胞生物学和临床前安全评价等研究。

生物技术研究进展篇3

关键词：城市污水；生物除磷脱氮；厌氧微环境；化学除磷；碳源；反硝化除磷；

中图分类号：U664.9+2文献标识码：A

引言

近几十年来，污水的氮磷去除技术一直是污水处理领域的研究和开发热点。尽管传统活性污泥法能有效地去除污水中BOD、COD、SS及其它易澄清的物质，但是其对污水中氮磷等营养物去除一般低于30%。这样低的氮磷去除率并不能满足水体富营养化控制的要求。要更多更高效地去除污水中氮磷，就需要采用专门的氮磷去除技术。目前生物法脱除氮磷技术由于成本较低而受到广泛的关注。本文对生物除磷脱氮技术的研究与应用进展进行了综述，并提出生物除磷脱氮技术发展的主要方向。

1生物除磷脱氮主流工艺

全世界范围内，开发和应用了许多工艺以有效去除污水中的氮磷。比较典型的有缺氧-好氧（A1/O）脱氮工艺、厌氧-好氧（A2/O）除磷工艺、厌氧-缺氧-好氧（A2/O）同步除磷脱氮工艺及其改进型新工艺（如倒置A2/O工艺、UCT工艺、MUCT工艺等），此外还包括一些具有除磷脱氮功能的SBR工艺(如CAST工艺、DAT-IAT工艺、MSBR工艺等)以及氧化沟工艺（如Orbal工艺、卡鲁赛尔氧化沟工艺等）等。

尽管上述这些工艺得到了广泛的应用，但由于除磷和脱氮各自所需不同泥龄的矛盾，除磷效率高的系统脱氮效果差，脱氮效率高的系统除磷效果又不理想，或者脱氮和除磷效果都不理想。

2城市污水的生物除磷脱氮工艺研究与应用发展方向

2.1厌氧微环境的改善

通过减少进入厌氧区的硝态氮和溶解氧，可以提高厌氧区厌氧微环境，从而提高聚磷菌厌氧释磷和好氧过量摄磷的能力而提高生物除磷效率。这一方向的典型工艺有UCT工艺和MUCT工艺。尽管UCT和MUCT这类工艺成功地减少了进入厌氧池的DO和硝态氮，对除磷的效果有所改善。但是由于这类改进工艺除磷与脱氮采用的是同一个系统的污泥，故而仍然没有解决除磷与脱氮所需泥龄不同的问题，因此没能实现理想的氮磷同时去除效果。

2.2化学除磷与生物脱氮除磷组合工艺

化学除磷与生物除磷的组合工艺有两类。其一是Phostrip工艺，它先利用聚磷菌在好氧条件下过量摄磷，然后把泥水分离的高含磷菌体在厌氧条件下释磷，释磷后菌体回流到好氧池重新摄磷。而投加化学药剂到厌氧释磷后的高含磷上清液，把厌氧释放的磷沉淀去除。Phostrip工艺以较低的成本取得了较好的除磷效果。由于旁流厌氧释磷，污水中碱度对投药量影响很小，此外上清液中磷含量较高（可达100mgP/L），其投加的化学药剂（常用石灰）量相对传统化学除磷而言要少很多。实践表明，在较低的碳磷比和碳氮比污水条件下系统出水TP低于1mg/L[1]。

其二是把化学药剂直接投加到生物脱氮除磷系统中，弥补生物脱氮除磷系统中生物除磷效果的不足，保证出水TP水质达标排放，即所谓的生物化学协同除磷技术。采用的药剂有硫酸亚铁、三氯化铁和铝盐等。药剂投加点可以是初沉池出水、曝气池或二沉池前。尽管投加药剂加大了运行成本，但是投加药剂后系统出水TP可以低于1mg/L或0.5mg/L。因此，这种生物化学协同除磷技术在国内外城市污水处理厂中得到了广泛应用[2]。

2.3生物除磷脱氮技术所需碳源的开发

近年来城市污水的C/N和C/P比不断下降，形成了低碳高氮磷的所谓低碳源城市污水。由于生物脱氮和生物除磷都需要有一定的碳源，去除1mg磷一般需要7～9mg的VFA，反硝化过程的需要量更多。因此，生物脱氮系统一般要求进水BOD5/TN不小于4，而生物除磷系统则要求进水BOD5/TP大于17。这种低碳高氮磷的污水无法满足脱氮除磷的要求。如何补充污水中的有效碳源，满足生物除磷脱氮的要求已经成为城市污水处理领域研究开发和应用的热点之一。

一些污水处理厂采用了投加甲醇等外加碳源，尽管取得较好氮磷去除效果，却明显增大了运行成本。通过污水在线预发酵技术，利用兼性发酵细菌把污水中脱氮除磷微生物不能直接利用的大分子复杂有机物转化为低分子挥发性脂肪酸，提高污水中脱氮除磷微生物可以利用的有效碳源含量，从而可以改善系统生物除磷脱氮的效果[3]。也有研究者对初沉污泥进行发酵生产VFA以补充生物除磷脱氮所需碳源，其一是在线发酵的深池型初沉池，另一种是离线发酵池。近年来一些研究也致力于发酵剩余污泥生产VFA补充生物除磷脱氮所需碳源[4]。

随着氮磷去除要求的进一步提高，对污水中有效碳源的需求也会进一步提高。准确衡算和判断城市污水中的有效碳源量，充分利用城市污水和污泥中的有机物补充有效碳源，实现低碳高氮磷城市污水的氮磷去除，仍将是今后技术发展方向之一。

2.4反硝化聚磷新工艺

反硝化聚磷现象的发现和研究，为城市污水的同步除磷脱氮技术注入了新的活力[5]。反硝化聚磷的原理是在厌氧过程中，反硝化除磷菌释磷并在细胞内合成PHB；在缺氧过程中反硝化除磷菌以硝酸盐氮取代氧作为胞内PHB氧化的电子受体，并完成磷的吸收。据测算，反硝化除磷工艺能节省碳源50%，节省能源30%。人们已经开发了许多基于反硝化聚磷理论的新工艺，如Dephanox工艺、BCFS工艺、生物膜反硝化除磷工艺、A2N双污泥反硝化脱氮除磷工艺和短程硝化反硝化聚磷工艺等[6]。目前，相关的工艺研究和开发仍然比较受到关注，其中对这些工艺的生物学特性、尤其是系统中反硝化聚磷菌本身的研究将会进一步深入。

3结语

随着社会经济的发展，对于水体水质的要求日益提升。城市污水处理厂面临日益严格的氮磷排放标准。经济高效地去除城市污水中的氮磷营养盐仍然将是广大环境工作者的重要目标之一。进一步深入研发和应用将围绕着生物除磷脱氮的厌氧与缺氧微环境、有效碳源、化学除磷与生物除磷脱氮技术的耦合、以及反硝化除磷新工艺等方面展开。

参考文献

[1]周希安,张有贤,张会敏,郭霞.改进的Phostrip工艺在肖家河污水处理厂的应用[J].中国给水排水,2006,22(8):66-69.

[2]刘帅,李晓婧,赵德远.生物化学协同除磷技术及其应用[J].山东水利职业学院院刊,2008,(2):17-19.

[3]McCue,T.,Shah,R.,Vassiliev,I.,Liu,Y.H.,Eremektar,F.G.,Chen,Y.,Randall,A.A.Evaluationofinfluentprefermentationasaunitprocessuponbiologicalnutrientremoval[J].WaterSciTechnol,2003,47(11):9–15.

[4]BakerPS,DoldPL.Denitrificationbehaviorinbiologicalexcessphosphorusremovalactivatedsludgesystem[J].WaterResearch,1996,30:769-780.

生物技术研究进展篇4

1生物电阻抗断层成像的基本原理

电阻抗断层成像(electricalimpedancetomography，EIT)是根据人体内不同组织具有不同的电阻抗这一物理原理，通过给人体注入小的安全电流，测量体表的电位来重建人体内部的电阻抗分布图像，是医学成像技术的一个新方向.

电阻抗断层成像系统由数据测量系统（DataMeasurementSystem，DMS）及图像重构软件两大部分组成.数据测量系统的作用就是在正弦激励下从体表测量中解调出反映体内阻抗分布的电信号，经A/D及数据处理后为阻抗图像重构算法提供高精度的数据.EIT系统的总体结构如Fig1所示.

其中，激励源的作用是产生对人体安全的正弦激励并以一定的激励模式施加于激励电极上；测量系统的主要功能是从测量电极以一定测量模式获取正弦激励下的体表电信号，经高精度放大后采用解调技术提取反映成像目标内阻抗分布信息，供算法重构阻抗图像应用；控制电路作为计算机与激励源及测量电路间的接口电路，主要负责激励源及测量电路的参数及模式设置，以及校正和定标等功能；计算机主要进行总体控制、数据处理、图像重构、图像显示等功能.

EIT技术具有很多优势.既往研究表明某些人体组织的生理功能变化能引起组织阻抗的变化（如：组织充血和放电等），某些组织病理改变也能引起组织阻抗的变化（如癌变等）［1］，这些信息将会在EIT图像中体现出来.所以EIT具有功能成像的性质.该技术对人体无创无害，系统结构简单，测量简便，在对于患者长期的图像监护这方面具有广泛的应用前景，这些是目前多数临床成像手段难以做到的.同时该技术造价低、费用低的特点也非常适合进行广泛的医疗普查.虽然目前其图像分辨率不能与CT等成像技术相比，但它仍是一种有应用前景的新型成像技术，是对目前医学成像手段的一个有力的补充.

2生物电阻抗断层成像的研究概况

电阻抗断层成像是国外近些年的一个研究热点，欧洲、北美、前苏联等地区有许多研究小组在进行这方面的工作.欧洲已建立了欧洲EIT统一行动组织（CAIT）来组织和协调EIT研究工作.

目前，根据成像的区别电阻抗断层成像技术主要可分为两种，一种以电阻抗分布的绝对值为成像目标，称为静态EIT；另一种是以电阻抗分布的相对值（差别）为成像目标，被称为动态EIT.

从激励频率上可将EIT分为单频及多频EIT，单频EIT只采用单一频率激励成像目标，而多频EIT采用多个激励频率（10kHz－1MHz），充分提取了成像目标内组织的阻抗频率特性，在此基础上还可得到组织的特征参数图像，为进一步鉴别和区分组织打下了基础，因而多频及参数成像越来越受到人们的重视.

从激励方式上可将EIT分为注入电流式(InjectedCurrentEIT)和感应电流式（InducedCurrentEIT).前者就是采用驱动及测量电极从成像目标表面激励及获取信息，而后者是近三年才提出的采用激励线圈及体表测量电极获取成像目标内感应电流场的分布信息，这种技术因成像精度相对不高，目前仅处于实验阶段.

EIT的图像重构算法是EIT成像系统的重要环节.EIT图像重建中的正问题和逆问题是其图像重建中两个关键性过程.由模型的阻抗分布及驱动信号，求其内部的电压和电流分布，这在电磁场分析中被称为正问题，即由ρ求Φ；阻抗成像被认为是一个逆问题，被定义为：给出边界电流和边界电压的测量值，求模型内的阻抗分布，即，由和v求ρ.正问题的求解可以利用求解拉普拉斯方程得出区域内部节点电压，进而利用给定边界条件和阻抗分布模型计算其内部电流密度达到全面分析这一电场的目的.

逆问题求解比正问题要复杂的多，就目前来说可借助于数值方法通过多次迭代修正阻抗分布的估计值来实现.在迭代过程中要调用正问题求解过程，利用正问题的解不断修正阻抗分布模型，以使之最接近真实阻抗分布.

有限元方法（FEM）是常用的求解电磁场的数值方法［2］，在EIT中这一方法被广泛用于正问题过程的求解，其基本思想是通过泛函求极值来为非线性方程求解.为EIT构造FEM模型，其主要目的是通过将这一特殊边界条件的电场或场域边界作线性化近似，以解决人体外加电场在人体内引起的电流分布的非线性和非均匀性，其实质上是利用数值方法求解具有特殊定解条件的一组偏微分方程.

图像重构算法也是EIT研究的热点，目前研究的算法主要有扰动法(PerturbationMethod)［3］修正的Newton-Raphson方法［4］双限定方法(DoubleConstraintMethod)［5］敏感性方法（SensitivityMethod）［6］等位线反投影算法［7］.谱展开法［8］M.Zadehkoochak算法［9］基于神经网络的重构算法［10］:广义逆法［11］等.

英国Sheffield大学Brown等［12］1987年建立了第一个完整的DMS（MarkISystem），有16个激励及测量电极，采用相邻电极5mAp-p51kHz恒流激励.该系统有51dB的信噪比，及每秒10幅图像数据获取速度.1995年Smith等［13］在MarkI的基础上建立了第一个实时的供临床基础研究用的MarkⅡ系统，有16个电极，使用20kHz5mAp-p恒流激励，采用16通道并行测量、数字相敏检测（DigitalPhaseSensitivityDetector，DPSD）等技术，使成像速度达到25帧/s，测量电路CMRR＞60dB，SNR＞60dB，所测阻抗数据信噪比达到68dB，该系统用于人体胸腔得到了初步成像结果，并已用于临床基础研究.

美国纽约RensselaerPolytechnicInstitute的Cook等于1988年建立了基于物理模型的自适应电流激励成像系统（AdaptiveCurrentTomograph，ACT2)［14］.该系统采用32电极并行自适应电流15kHz激励，单通道电压测量，电流幅值及电压测量有12bit分辨率，30s获取一组测量数据.1991年Saulnier等在ACT2的基础上建立了32电极并行激励、并行测量、并行校正及补偿的高精度、高速度DMS（ACT3）［15］，激励频率30kHz，系统精度可达16bit，在此精度下获取一幅图像数据需133ms，若将测量精度降为13bit，则获取一幅图像数据只需2ms.该系统对一直径8mm的铜摆进行动态连续成像（铜摆在盛盐水的直径30cm的容器中摆动），成像结果较好，能对铜摆在不同时相的位置定位，但铜摆图像模糊，且明显大于实际尺寸.

美国Wisconsin-Madison大学的SaKamoto等1987年建立了基于物理模型的测量系统［16］.该系统采用16个条形电极、50kHz1mA(峰峰值)的恒流激励及模拟解调技术，测量最大误差3%，放大器CMRR＞80dB、输入阻抗大于1MΩ、噪声水平10μV(50kHz时）.该系统基于12cm×12cm的方形物理模型得到了初步成像结果.1991年Hua等，基于直径30cm圆柱形物理模型建立了32通道优化电流激励测量系统［17］，采用32个外圈电流驱动、内部电压测量的不锈钢复合电极（Stainlesscurrent/voltagecompoundelectrode)，激励频率50kHz，32通道激励电流在每次图像迭代重构后都重新计算及校正，以得到最优电流激励模式（OptimalCurrentPattern)，测量系统有12bit的幅值分辨率.该系统对位于模型中心、直径6cm的绝缘体等进行了成像，经10次迭代后得到了较清楚的图像.

上面介绍了几个有代表性的电流驱动的测量系统，在电压驱动的DMS中，美国Washington大学的Woo等在1986年建立了32电极、激励频率100KHz的测量系统［18］；比利时Geeraerts等在1992年建立了基于物理模型的32电极14bit精度的电压激励电流测量系统［19］；英国OxfordPolytechnic的Zhu等［20］在上述ACT2，ACT3的基础上于1992年设计了有32个复合电极的自适应电压激励及电压测量系统.

上述研究小组的数据测量系统大部分仅限于对物理模型的测量，只有Sheffield大学的Smith等在MarkⅡ测量系统的基础上结合等位线反投影图像重构算法，在英国皇家Hallamshire医院建立了第一个供临床基础研究用的动态EIT实时系统，用于人体肺、胃、大脑、食管等不同部位的成像，证明其具有功能成像的特点［21］.近三年来，电阻抗成像在二维和单频的基础上向三维［22］及多频［23］成像方面发展，也有学者从事感应电流（inducedcurrent）EIT的研究［24］.

我国在EIT领域的研究起步较晚，重庆大学、中国医学科学院、第四军医大学有研究小组在进行电阻抗成像系统的研究，这方面的工作才刚刚起步，目前完整的EIT数据测量系统国内未见报道.

几年来，该技术又有了许多新的发展，出现了以人体三维阻抗分布为成像目标的三维EIT技术，以线圈激励的感应EIT以及多频激励测量进行复阻抗成像的多频EIT，这些研究都得到了初步的实验结果［25］.

3EIT研究的关键及难点

3.1信息的质量、数量问题

3.1.1电场在体内的分布的研究电场在人体内的分布是非线性的，而人体的结构又是非常复杂的，对其进行深刻的研究掌握其在各种组织各种体液中的分布规律对研究驱动测量技术、图象重构算法有重大意义.

3.1.2高精度、高信噪比的数据测量系统目前EIT因采用体表弱电流激励及体表测量技术，使内部阻抗信息在体表测量中表现为弱信号、大动态范围.有文献报道［26］，在一个心动周期中血流入肺而导致肺组织的阻抗变化为3%，从体表仅能测量到这种变化的1/20，即内部3%的阻抗变化在体表只能得到0.15%的改变.由此看出，由生理特性决定EIT技术对DMS提出了具有高精度、高信噪比的要求.另外，阻抗图像重构的算法中有大量矩阵运算或多次迭代运算，经测量系统得到的数据的信噪比大小将直接影响成像质量.因此，为得到质量较好的重构图像，也要求DMS必须有高精度、高信噪比的基本特性.

3.1.3新的驱动检测原理技术研究由于测量电极的限制，每次只能得到非常有限的独立测量数据（N个电极能得到N（N-1）/2个数据），因此需对驱动检测方法做进一步的研究探讨，驱动检测技术包括向人体施加电能的原理（电流或电压等）研究；施加电能的方式（接触或感应等）研究；电极的尺寸、个数和排列方法研究等；电极的尺寸与断层截面的厚度、电极的数量与信息量的矛盾、电极固定位置与测量的稳定性的矛盾等问题的研究.这些问题需有新的突破才能使阻抗断层成像技术上一个新台阶.

3.2关于重构算法问题由于EIT是非线性问题，在求解算法方面存在很多困难，虽然在动态及静态EIT技术都提出很多种算法，但是图像重构效果都不能令人满意.这些算法基本上都是基于有限元方法，目前各种算法的主要问题在于收敛性能、抗噪能力较差，而且随着抛分规摸的增加计算量也大幅度增加，病态性程度也增加等.

参考文献

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24AndersonDK.AnalyticsolutionoftheforwardproblemforinducedcurrentEITsystems.IEEProc-SciMeasTechnol，1995;142(6):425-432

生物技术研究进展篇5

关键词：新入侵物种；悬铃木方翅网蝽；生物学特性；防治技术

中图分类号：TU986文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.20160230214

前言

目前悬铃木方翅网蝽主要对悬铃木属构成威胁，被公认为潜能性很高的危险物种，并且它能在新地方迅速生根发芽，从2006年以后在武汉发现该物种侵入我国以后，我国林业局把该物种添加到危险有害生物列表中，发函各地要求引起高度重视。悬铃木在我国比较多见，尤其中东面城市拥有较多，其人文与美化价值是非常高的。而尤其偏爱悬铃木的悬铃木方翅网蝽，必须对它的扩散进一步扼制，希望本文所研究相关内容可以对相关人员有所帮助。

1生物学相关特性

日本、美国与意大利等地已发展演变至第3代，成虫出蛰温度在9℃左右，当温度超出10℃，便向上转移。以7、8、9月份为成虫高峰阶段，越冬后成虫4月末开始活动，1个星期以后产卵并连续半年，卵历期在7～30d左右，若虫在7～30d左右。在9月起成虫进入冬眠期，在树皮、墙壁与落叶绿篱等的裂口位置积聚，成虫冬眠对于树干会有特定要求，它们更偏好于树体基干与树皮下面[1]。在温度保持在17℃上下，雌成虫可活大约50d，在34℃左右寿命大约为17d，野外生存最多10d。雌虫的比例要在70%～80%左右，具有较高越冬时性，成虫抗寒性较强，在-20℃左右时仍然无所畏惧。待雌虫羽化之后能产卵7d，每个雌性个体产卵在100～400例之间。他们对产卵也有特殊的偏好，喜欢选择在叶背主脉旁，若虫集群于叶脉之上。小若虫运动迟缓，只在孵化的时候吸取叶片上的汁液，大若虫可以搬到其它叶片上生活。个体发育很容易受到温度左右，当温度达到18℃，若虫与卵发育过程在50d左右，30℃仅仅用20d左右。降雨对其出蛰期发展不利，温暖干燥对它发展与危害有利。

2防治技术

要进行农业和物理防治。悬铃木方翅网蝽成虫停留在落叶中与树皮内越冬，所以秋季将松树皮层刮出将落地虫及时销毁，能够明显减少虫子数量。该虫出蛰时不喜欢降雨环境，可考虑春季或秋季用水冲刷树冠虫叶。适当修剪也是一个很不错的方法，这样悬铃木春夏能发新芽生命力旺盛，给虫子提供春夏食物，而间隔几年修剪树体会发花枝，只有春季发新叶，因而害虫只有春季繁衍[2]。由寄主植物方面看，应当优育多育抗虫品种，除对虫子危害品种，还可考虑对其天敌有利品种。要进行化学防治。这方面一般采取树干喷雾，树冠喷雾或树干注射方法。对树冠喷雾主要选取初羽化与若虫期放药，选取风力小时喷洒叶面，让药液逐层渗透。想要尽可能不对环境构成影响，就用污染少，效果理想与少用量注射方法给药。针对一代若虫把试剂注进树干维管束中，药剂受光合作用被运输至虫子取食位置，对树木生长非常有利[3]。对越冬害虫，可考虑树干喷雾，直接针对树皮裂缝，但是由于虫子藏于树皮下方，该方法效果不大。药剂品种选择方面，因为防治地点主要在住宅区与城市，所以可能威胁人类健康，一定要严格执行国家有关药剂喷洒的相关规定，使用毒性小的产品。溴氰菊酯、杀螟松与马拉硫磷等效果都比较不错。采用多菌灵等注进树干中，对防治该虫与叶枯病均有好处。值得一提的是，化学防治受部分条件所约束，虽然有很多杀虫剂与防治方法，但却普遍成本高而见效缓慢或没有效果，该虫目前已对部分药剂生成耐药性。部分给药方法对树木还会构成一定伤害。

3结语

悬铃木方翅网蝽针对悬铃木构成破坏居多，不单是能构成直接刺吸式危害，还会携带细菌，这种侵害方式更为严重。此蝽能够迅速传播，无论是在欧洲亦或是在我国它发展壮大似乎从未被阻断过，当前防治方法均不够理想。该物种通过交通工具等进行人为性传播，伴随运输事业不断发展壮大，它的传播只会越发频繁。所以，此物种入侵危险性更高，有关部门一定要加大监管力度，采取积极灵活应对方法阻止其蔓延。

参考文献

[1]鞠瑞亭，李博.悬铃木方翅网蝽：一种正在迅速扩张的城市外来入侵害虫[J].生物多样性，2010（06）：638-646.