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王旭崔韶晖
(大连民族大学,辽宁大连116600)
【摘要】将生物技术的药物产业作为研究的对象,总结并分析了当前生物技术药物的特点。陈述了当前上市的相应产品以及发展的前景,对我国生物技术药物发展的现实情况进行了阐述与探讨,并据此提出一定的建议与对策。
关键词 生物技术药物;发展现状;对策分析;前景
生物医药产业可以被称之为技术密集型与知识密集型的产业,其同我国的民生息息相关,主要的涉及领域有中药,化学药品以及生物技术药物等诸多领域,在我国的发展中有着十分重要的地位。近年以来,我国的现代生物技术有了十分显著的发展,通过生物技术而生产处的药物也不断增加。然而,从整体上来说,我国的生物技术药物尚未取得较多的突破性的创新,在当前全球领域具有着竞争力的生物技术公司相对来说也仅仅是凤毛麟角,同世界的先进水平仍然存在着较大的差距,其中主要的原因便是人才与资金的问题,笔者在本文中主要对当前我国生物技术药物发展的现实状况进行分析,并提出相应的对策。
1我国的生物技术药物在发展的过程中所存在的问题
1.1高水平团队与专业人才的缺乏,学术创业环境并不成熟
生物技术药物的研发并不同于一般药物的研究与制造,其在生物技术上,生物与化学方面,药理方面等诸多的领域均有着较高的要求,当前我国虽然已经认识到了生物技术药物的重要性并极力对其进行研发,在较短的时间取得了较为理想的成绩,然而,从实际上来说,虽然当前我国该领域有着较为庞大的科研团队力量,并且有许多的工作者具有国外工作的经验,但实力并没有理想中的雄厚,在同其他国家的竞争之中也处于劣势。
在我国,绝大多数的生物技术是在科研院所之中进行研究的,科研人员也大多是使用国家的资源来进行研究,存在着体制上的约束,导致了在许多时候缺乏冒险的精神以及创业的激情,许多科研成果明明已经研究出来,然而,却不进行实际应用,不投入市场来获得经济上的效益,并且,科研院所在进行相关研究时并不具备着市场的导向,这也使得许多的研究项目在实际的市场之中得不到有效的应用,绝大部分的有那就产品在获得专利后便被束之高阁,不再过问。
1.2并不具备着较多的实力雄厚的企业,融资较为困难
同其他的发达国家相比,我国生物技术药物方面的上市公司在总体上的规模比较小,由于资金有限,在对产品进行研发时也存在着较大的制约,无法吸引到具有着高水平与能力的人才,循环下去也就限制了企业的创新能力,并且,我国在研发的环节中仍然处在仿制的阶段之中,缺少核心的技术,也就无法较好的提高企业产品的竞争能力。
与此同时,生物技术药物在研发的过程中需要较长的时间、较高的投资以及较大的风险,这些要求也导致了只有拥有着雄厚财力与人才的公司才能够实现,风险投资一般都只是注重短期的资本,希望能够将投资的风险降到最低。对于生物技术药物的公司来说,其在进行研究时很难较快地为风险投资提供回报,这也使得风险投资并不会将这一行业当做主要投资的目标,而当前我国尚未建立起科学合理的同生物技术药物这一领域的特点比较适应的融资体系。这也极大地限制了我国生物技术药物领域企业的进一步发展。
1.3产品的更新换代比较缓慢
我国的绝大多数生物技术药物企业主要生产干扰素系列的产品、促红细胞生成素的产品、肿瘤坏死因子系列的产品等,大部分企业缺乏着具有自身知识产权的核心产品,许多种类有着较多的厂家,导致了同质化竞争的空前严重。产品的更新较慢也导致了企业竞争力的降低,也就导致了人才的流失与资金的缺乏,久之便形成了一个制约企业发展的循环体系。
1.4产品的价格较高导致患者无法承受
生物技术的药物在制作时有着较为复杂的流程,且对于技术也有着较大的要求,这也使得许多的企业会具有着垄断的性质,导致了在临床之中此类药品有着十分昂贵的价格。举例来说,应用于治疗HER2过度表达的转移性乳腺癌的曲妥珠单抗每一只的售价便能够达到20000元以上,六只为一个疗程,这也就是说,一个疗程单单这一种药物的治疗费用便能够达到120000元以上。这些生物技术的药物在价格上要远远超过了正常家庭所能承担的费用,患者在进行治疗时也往往不会考虑这类药物,即使其有着显著理想的治疗效果。
2相关建议与对策
2.1加强转化的研究,鼓励学术性创业
虽然当前我国在生物技术领域特别是其中的基础研究方面取得了一定的成果,然而,在目前整体的实际市场经营之中,许多的医药研制企业的实力并不能仅仅使用文献的数量来进行衡量,大部分学术文献都将有那研究精力放在了基础的研究之上,其同市场的实际应用之间仍然存在着十分遥远的距离。转化研究思想便是将当前基础的研究成果以及思维理念转化成为具体的生物药物产品,将早期的基础研究同临床的实践进行连接,涵盖目标的确认和识别。
除此之外,还应大力地鼓励学术性的创业,若是仅仅有研究而不进行创业,研究的成果也只能停留在试验的阶段之上,以专利与论文的形式呈现在人民大众的面前,然而若是将研究的成果转换为能够满足广大人民群众需求的实质性商品,不仅能够方便人民群众,还能够创造出巨大的经济与社会价值,更好地发挥这一研究成果的作用。
2.2大力地创新与支持国际化的合作
生物技术药物领域属于技术要求较高的领域,因此,在对其进行发展的同时,必须要正确地判断其发展的趋势以及实际的动态情况,了解研究的具体方向并对其中的制约性因素进行分析,在研究之中应倡导勇于创新的精神,在不断地创新之中求得突破性的发展,提高企业的国际竞争能力。
由于我国生物技术药物领域的研究起步较晚,因此,在许多的方面较之于发达国家仍存在着较大的差距,这不仅仅是技术上的差距,还有经验上的差距,因此,想要促进我国的生物技术药物能够得到更好的发展,支持国际化的合作,促进同发达国家之间共同的合作与研究则显得十分必要。
2.3制定合理的发展政策,加大政府的扶持力度
我国政府应从大方向上帮助生物技术药物领域的发展制定出科学合理的发展政策,在能够确保质量的前提下加快临床中的试验与审批的流程,从整体上提高审批的效率,建立相关的制度。在此基础上,政府更应加大对这一类新兴企业扶持的力度,给予其更大的便利,使其在发展之中能够获得政策上的支持,提高企业的发展速度。
3总结
随着国家的不断发展,对生物技术药物的研究也不断地深入,我国的生物制药领域也在不断地向前发展。可以肯定的是,在我国,生物制药物在未来的药物市场中必将会有着广阔的前景并在其中扮演着重要的角色。对此,我们应加强对于这一产业的研究,提高学术同商业之间的嵌合,使得这一技术能够真正意义上地为广大人民群众服务,提高患者临床的治疗效果,创造出巨大的经济效益与社会价值。
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关键词:重金属;土壤重金属污染;生物修复技术
土壤重金属污染问题越来越引起人们的关注,它具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点。土壤一旦遭受重金属污染,不仅危害大、治理成本高,而且较难以消除。 “十二五”期间,我国将元素铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)和砷(As)列为重金属污染防控的重点元素。2014年4月,环保部和国土部联合的《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国土壤环境状况总体不容乐观,部分地区土壤污染严重。全国第二次土地调查结果显示,我国中重度污染耕地大约为5000万亩。
被重金属污染的土壤不仅对作物的生长发育、产量及品质有影响,而且会通过食物链放大富集进入人体,极低浓度就能破坏人体正常的生理活动,损害人体健康[1]。土壤污染影响到整个人类生存环境的质量。重金属污染已成为一个亟待解决的环境问题。
1、土壤中重金属的来源及危害
土壤中重金属的来源可分为天然来源和人为来源。天然来源是由于土母质本身含有重金属,不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。人为来源主要是来自人类的工农业生产活动以及生活垃圾,工矿业废弃地土壤环境问题突出,黑色金属、有色金属、皮革制品、造纸、石油煤炭、化工医药、矿物制品、金属制品和电力等行业,重污染企业用地及周边土壤存在超标现象。
近年来,突发性的环境污染事件骤增,特别是重金属污染事件。突发的环境事件会导致重金属在短时间内高浓度地进入环境,产生严重的污染。2008年,我国相继发生了贵州独山县、湖南辰溪县、广西河池、云南阳宗海等多起砷污染事件。2009年8月以来,又发生了陕西凤翔儿童血铅超标、湖南浏阳镉污染及山东临沂砷污染事件。2014年,湖南衡东县儿童血铅超标事件,300多名儿童被查出血铅含量超标。据美国学者统计表明,城市儿童血铅与城市土壤铅含量呈显著的指数关系[2]。据统计,我国约有3万多公倾土地受汞的污染,有1万多公倾土地受镉的污染,每年仅生产“镉米”就达5万t以上,而每年因污染而损失的粮食约1200万t,严重影响了我国的粮食生产和食品安全[3]。这些重金属污染事件有些是由于管理不当、交通事故等人为原因导致的,有些则是环境长期受到污染、污染物含量超过环境容量而突然爆发的结果。“砷毒”“血铅”“镉米”等重金属污染事件频发,让重金属污染成为最受关注的公共事件之一。重金属污染问题已日益严重,土壤重金属的治理和修复已迫在眉睫。
2.重金属土壤污染治理生物修复技术
目前,国内外较成熟的土壤重金属污染修复技术有物理修复法、化学修复法和生物修复法等,本文主要就土壤重金属修复领域的研究热点生物修复技术进行重点介绍。生物修复技术主要有植物修复技术、微生物修复技术、农业生产修复技术和组合修复技术。
2.1植物修复技术
根据Cunningham等人的定义,植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物,使其对环境无害[4]。根据机理的不同,土壤重金属污染的植物修复技术有3中类型:植物固定、植物挥发和植物提取。目前研究最多且最有发展前景的植物修复技术为植物提取。植物提取是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上,该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理(如灰化处理)后即可将该重金属从土体中去除,达到治理污染与生态修复的目的,这种特定的植物被称为超积累植物。植物修复法成本低,可有效避免二次污染,对环境扰动小。目前,全球已发现的超积累植物大约500种,大部分是关于镍的超富集植物。在我国已经发现宝山堇菜、龙葵、马蔺、三叶鬼针草对Cd有富集作用,蜈蚣草[5]和大叶井口边草[6]对As有富集作用,圆锥南芥[7]属多重金属富集植物,对Pb、Zn、Cd均有富集作用。植物修复技术可同时修复土壤及周边水体;成本低;能够美化环境,可提高土壤的肥力。植物修复技术的缺点:超富集植物个体矮小,生长缓慢,修复周期很长;超富集植物对重金属具有较强的选择性和拮抗性;植物收割后,需要进行特殊处理,否则易造成二次污染;异地引种将对当地的生物多样性构成潜在威胁。适用于大面积农田土壤修复。
2.2微生物修复技术
微生物修复技术是利用微生物(如藻类、细菌、真菌等)的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物,从而降低重金属的污染程度。微生物不能降解和破坏重金属,但可通过改变它们的化学或物理特性而影响金属在环境中的迁移与转化。研究证明,土壤中铬可以在微生物还原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性,以达到修复铬污染土壤的目的[8]。微生物修复效果好、投资小、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染。但是微生物修复的专一性强,很难同时修复多种复合重金属污染土壤;应用难度大。
2.3农业生态修复技术
农业生态修复包括农艺修复和生态修复,前者是改变耕作制度,调节种植作物品种,种植不进入食物链的植物,选择能降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等来降低土壤重金属污染;后者调节土壤水分、养分、pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因素,调控污染物所处环境介质,但该技术修复周期长、效果不明显。农业生态修复技术环境友好,代价小。但需要大量的调研,基础研究,改变种植习惯。适用于大面积低污染农田土壤。
2.4组合修复技术
植物组合修复技术是将植物修复技术与其他土壤重金属污染治理方法(比如物理、化学等修复技术)综合利用形成的组合技术,与单一重金属治理技术相比,植物组合修复技术具有独特的优点。有代表的有螯合剂-植物组合修复技术,螯合剂与土壤中的重金属发生螯合作用,形成水溶性的金属―螯合剂络合物,改变重金属在土壤中的赋存形态,提高重金属的生物有效性,强化植物对重金属的吸收。另外还有基因工程-植物组合修复技术及微生物-植物组合修复技术等。
3、展望
随着社会的发展进步,人们对土壤重金属污染的认识越来越深刻,越来越重视,如何防控和治理土壤重金属已成为人们关注的焦点。在今后的土壤重金属污染治理中,首先应以源头控制,即有效地降低重金属污染物的排放,这主要有赖于国家环境政策与法规的不断完善和工矿企业技术革新的落实。其次就是土壤的修复技术,针对土壤污染的复杂性、多样性及复合性,在修复时要综合考虑污染物的性质、土壤条件、投资成本等各方面的因素,从单一的修复技术向多数联合的修复技术、综合集成的工程修复技术发展,选择最适合的修复技术或组合, 达到高效、节约的双重效果。
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关键词:蔬菜基地;土壤;重金属污染;湖北省
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)24-6563-05
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.24.060
土壤是人类生产食物最基本的生产资料和人类活动的基本场所。随着现代工业和农业的迅速发展、城市化进程不断加快和人类活动的影响,重金属通过各种途径进入土壤并累积吸附在土壤中。由于重金属迁移程度小,在土壤中很难去除,通过蔬菜根部到植株中,严重影响品质,同时对人体健康带来较大隐患。因此,深入了解重金属污染对蔬菜的影响,提高农产品质量安全,减少重金属对人类的危害十分必要[1]。
2000年初,对蔬菜产地重金属污染状况开始了研究。自2004年实行食品质量安全市场准入制度以来,人们对食品安全更加重视。农业部门积极大力推进“三品一标”工作,将“三品一标”认证工作作为确保农产品质量安全的重要抓手,开展产地环境评价和产品认证检验工作。对“三品一标”产地环境的评价工作,可以更进一步掌控蔬菜基地的重金属污染状况。如吉林省采用单因子污染指数法和综合污染指数法,对龙井市近郊农田土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量进行调查,重金属污染程度为轻度污染,主要污染元素为Cd[2]。重庆市曾对永川区近郊蔬菜地土壤重金属污染进行调查,其主要污染元素为Pb;从综合污染指数方面来看,土壤污染处于警戒级和轻污染级[3]。
近几年来,湖北省城镇化的进度加快,多地遭受重金属污染比较严重,曾有黄石市和大冶市关于重金属污染整治方面的报道[4,5]。但关于湖北省蔬菜基地重金属污染的系统研究报道却不多。2012年张媛媛等[6]对武汉市蔬菜基地重金属污染现状进行了调查,选取武汉市江夏区、洪山区等地的24个蔬菜基地,分别对土壤的pH、EC、有机质含量以及Cu、Zn、Cd和Pb 4种重金属含量进行调查和分析。结果显示,24个采样点的土壤重金属含量均在《GB 15618-1995土壤环境质量标准》[7]限量标准以内,为蔬菜安全生产基地,但同时也提出采取多种措施控制重金属污染源,高度重视土壤酸化比较严重的部分蔬菜基地。
湖北省是蔬菜种植大省,为保障蔬菜质量安全,各级政府大力推进“三品一标”产品认证。本研究以湖北省武汉、宜昌、荆门、荆州、恩施州、十堰、咸宁和黄冈8个地区的45个主要绿色食品蔬菜基地为调查样点,通过实地采集土壤样品,测定土壤pH和重金属元素(Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu)含量,分析并评价了8个地区蔬菜基地土壤重金属的污染现状,旨在为保障湖北省蔬菜基地的土壤安全和防治等提供一定参考依据。由于《GB 15618-1995土壤环境质量标准》的污染限量要求比较宽泛,可能会放松对土壤重金属的污染预警。为了与目前高品质的食品安全要求相适应,同时采用《NY/T 391-2013绿色食品产地环境质量》[8]标准对6种重金属含量进行评价。
1 材料与方法
1.1 样品采集与处理
根据《HJ/T 166-2004土壤环境监测技术规范》[9]标准布设监测点并采集0~20 cm耕层土壤,每个蔬菜生产基地采集3个不同位置、不同点数的土样,即每个基地抽取3份土样,共采集土壤样品135份。采集的土壤样品经自然风干后,研磨过100目尼龙筛后混匀,保存于采样袋中,待测。
1.2 样品分析方法
土壤浸提后采用电位法测定土壤pH(PHS-3C型酸度计);土壤镉、铅的测定方法采取石墨炉原子吸收分光光度法(GB/T 17141-1997)[10];汞的测定方法采用原子荧光法(GB/T 22105.1-2008)[11];砷的测定方法采用原子荧光法(GB/T 22105.2-2008)[12];铬的测定方法采用火焰原子吸收分光光度法(HJ 491-2009)[13];铜的测定方法采用火焰原子吸收分光光度法(GB/T 17138-1997)[14]。
1.3 土壤重金属含量评价
以《NY/T 391-2013绿色食品产地环境质量》标准中的旱田土壤环境质量要求标准值作为评价标准(表1),采用单因子污染指数法和内罗梅(Nemerow)综合污染指数法[15]对土壤污染现状进行评价。
单因子污染指数的计算公式为:Pi=Ci/Si
式中,Pi为土壤中第i种污染物的环境质量指数;Ci为第i种污染物的实际浓度;Si为第i种污染物的评价标准值。
式中,P综为土壤重金属的综合污染指数;Pimax为测定点的单项污染指数中的最大值;Pave为测定点的所有污染物单项污染指数的平均值。
单因子污染指数法常用于评价土壤被某一重金属的污染程度。而综合污染指数法是一种兼极值的综合评价方法,既考虑了单项元素的作用,又突出污染最严重元素的重要性,可以评定每一个测试点的土壤综合污染水平。根据内梅罗污染综合指数法,将土壤的污染情况划分为 5个等级,污染等级划分标准如表2所示。
2 结果与分析
2.1 不同地区蔬菜基地土壤pH和重金属含量比较
湖北省武汉、宜昌、荆门、荆州、恩施州、十堰、咸宁和黄冈8个地区的45个主要蔬菜基地土壤的pH分布情况如图1所示。由图1可以看出,pH分布范围为4.59~8.42。在45个蔬菜基地中,19个基地pH
如表3所示,湖北省8个地区的蔬菜基地土壤重金属含量均没有超出绿色食品产地环境质量标准(NY/T 391-2013)对旱田土壤环境质量的要求。参照湖北省土壤背景值[16](未受人类污染影响的自然环境中化学元素和化合物的含量),45个基地中有6个基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值,其中Hg的累积最明显,宜昌市有3个基地、黄冈市有1个基地Hg含量超出背景值;另外荆州市有1个基地的Pb含量超出了背景值,恩施州有1个基地的As含量超出背景值;但总体来说,超标率都不超过20%。被调查的所有基地重金属Cd、Cr和Cu含量均低于土壤背景值,无明显累积;武汉、荆门、十堰和咸宁被调查的蔬菜基地6种重金属含量均低于土壤背景值。
2.2 不同地区蔬菜基地重金属的含量差异
如表4所示,宜昌和十堰市蔬菜基地的Cd含量平均值最高,荆州市的最低;黄冈市蔬菜基地的Hg平均含量最高,是荆门市的3.8倍;恩施州土壤As含量高,是十堰市的2.6倍;黄冈市的Pb平均含量最高,咸宁市的最低;黄冈市的Cr平均含量最高,比恩施州的高出28.84 mg/kg;黄冈市蔬菜基地的Cu平均含量最高,咸宁市的最低。但相同市区不同取样地点的重金属含量差异比较大,如黄冈市编号为J44基地的Cd含量是J45的3.6倍,而J45基地的As含量是J44的3.2倍。
2.3 土壤重金属污染评价结果
2.3.1 单因子污染指数评价 湖北省各地区蔬菜基地土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6种重金属元素的单因子污染指数和评价结果见表5。由表5可以看出,湖北省8个地区45个被调查的基地上述6种重金属单项污染指数均小于1,说明8个地区蔬菜基地的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu含量均未超恕5荆州地区的Cr和黄冈地区的Cr、Cu的单项污染指数均超过0.7,表明这两个地区的Cr、Cu污染处于警戒线级别,需要及时预防。
2.3.2 综合污染指数评价 仅使用单因子污染指数法进行评价不能反映土壤的整体污染情况。而综合污染指数法是一种兼极值的综合评价方法,可以评定土壤综合污染水平。从表5还可以看出,湖北省8个地区的综合污染指数均小于1,根据土壤环境质量分级标准可以判断这些地区的蔬菜基地污染水平处于尚清洁状态。但是黄冈市的土壤综合污染指数大于0.7,表明该地区的蔬菜基地污染水平虽然处于尚清洁状态,但重金属污染达到了警戒线。
3 结论与讨论
3.1 结论
通过对湖北省武汉、宜昌、荆门、荆州、恩施州、十堰、咸宁和黄冈8个地区的45个主要绿色食品蔬菜生产基地进行田间采样和室内分析,试验结论如下:
1)所调查的45个基地pH
2)武汉、荆门、十堰和咸宁地区被调查的蔬菜基地6种重金属含量均低于土壤背景值。另外4个地区有6个基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值,其中Hg的累积最明显,表现为宜昌市的3个基地、黄冈市的1个基地Hg含量超出背景值。但总体来说,超标率都低于20%。
3)不同地区蔬菜基地重金属的含量差异比较大。黄冈市蔬菜基地的Hg平均含量是荆门市的3.8倍,Cr平均含量比恩施州的高出28.84 mg/kg;相同市区不同取样地点的重金属含量差异也比较大,如黄冈市2个蔬菜基地的Cd和As含量差异达到了3倍以上。
4)单因子污染指数评价结果表明,湖北省8个地区的Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6种重金属单项污染指数虽然均小于1,含量未超标,但黄冈Cr、Cu和荆州Cr的单项污染指数均超过0.7,表明这两个地区的Cr、Cu污染临近警戒线。
5)综合污染指数评价结果表明,黄冈市的重金属综合污染指数大于0.7,土壤等级为2级,临近警戒线。其他地区的土壤重金属综合污染指数均小于0.7,土壤等级为1级,均处于安全状态。
3.2 讨论
所调查的湖北省45个蔬菜基地中有19个基地土壤pH小于6.5,占比42.2%,接近50%,一般造成土壤酸化的原因有3个方面:①降水量大而且集中,淋溶作用强烈,钙、镁、钾等碱性盐基大量流失;②施石灰、烧火粪、施有机肥等传统农业措施的缺失,使耕地土壤养分失衡;③长期大量施用化肥是造成土壤酸化的重要原因。Singh等[17]认为土壤重金属含量与土壤pH大小有关,pH越小,重金属被解吸的越多,活性越强,越容易被植物吸收,因此土壤酸化会导致重金属向植物体内迁移和累积。应结合不同蔬菜对土壤pH不同要求采取合适措施改良土壤的酸碱性,例如对于酸性土壤,可增施熟石灰、草木灰等[18]来中和土壤的酸性;对于碱性土壤,可施用沸石[19]和燃煤烟气脱硫副产物[20]等减少土壤的碱性,并且每年应对土壤pH进行跟踪调查。
8个地区蔬菜基地重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu含量均没有超出绿色食品环评标准的限量值,适合发展绿色食品。但是根据湖北省土壤背景值的要求,有个别蔬菜基地的重金属超标,特别是宜昌市有3个基地的Hg超标。由于土壤中重金属的来源是多途径的,根据该地区所处的环境推测原因主要有:①基地多处于山区地带,地矿中含有一定量的重金属元素,地质背景的原因可能导致土壤重金属含量超标;②该地区的蔬菜种植基地多属于传统蔬菜种植基地,常年施肥(肥料中含有一定量重金属元素)使得土壤中重金属含量增加。虽然Hg含量超标率不到20%,但是还是要引起重视。
被调查的8个地区只有黄冈市的综合污染指数达到2级,处于警戒线,其他地区均处于安全状态。可能原因有:①该地区被调查的蔬菜基地太少,数据离散程度过大;②蔬菜基地位于山区地带,地质背景的原因可能导致土壤重金属含量较高。由于综合污染指数计算时只是依据pH分级,没有科学地细分,当综合污染指数大于0.7时,酸性和碱性土壤对重金属吸附水平差别较大,特别是土壤pH0.7时,重金属活性将会大大增加,很容易吸附在土壤中最后被植物吸收;而另一方面不同植物可能对重金属吸附水平也不同,故P综>0.7时,蔬菜中重金属含量也不一定超标。因此如何更加科学评价基地污染还需要做进一步研究。
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物联网对城市管理的影响
物联网对城市管理的影响主要体现在城市安全的统一监控和对城市的数字化管理。城市安全的统一监控是基于宽带互联网的实时远程监控、传输、存储、管理的业务,利用宽带和3G网络,将分散、独立的图像采集点进行联网,实现对城市安全的统一监控、统一存储和统一管理,为城市管理和建设者提供一种全新、直观、视听觉范围延伸的管理工具。
目前,物联网技术已用于城市安全。由中国科学院微系统所自主研发的“电子围栏”即是物联网对城市安全统一监控的一种形式,该系统已应用于上海世博会,为3.28平方公里围栏区域的世博园提供24小时安全防护,其作用低得上成百上千名保安、警察的轮番值守。
城市的数字化管理基于地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感系统RS等关键技术,开发和应用空间信息资源,建设服务于城市规划、城市建设和管理,服务于政府、企业、公众,服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展信息基础设施和信息系统。
物联网对个人生活的影响
物联网对个人生活的影响现阶段主要体现在智能卡和手机的扩充功能上。智能卡的功能又主要表现在电子交付和身份识别两个方面。商场超市购物、医院看病、乘坐各种交通工具、旅馆住宿、饭店吃饭、各种费用缴纳等等,一切消费行为都能刷卡解决。此外,门禁卡、图书借阅卡等还具有身份识别的功能。
手机不仅是通讯工具,而是发展成为人们不能离开的工作、学习、娱乐、通讯的信息中心。人们的一切工作、学习、娱乐等将有可能全部在手机上完成。如果需要大屏幕显示,办公室、家里及公共场合都有无线键盘和显示器、打印机等外部设备;如果去野外,有无线可折叠键盘、显示器等便携式外部设备,手机的定位技术将随时随地传递手机持有者的精确位置。
然而,物联网的应用就仅限于此吗?家中的冰箱不再只是保存食物,还可以是个好“管家”――食物不足了,它会提醒;食物过期了,它会提醒;它甚至还可以在网上帮主人收集菜谱。像这样的智能冰箱、智能洗衣机、智能电视机都将是物联网生活的一部分。
物联网发展“雷声大,雨点小”
目前,距离物联网“物物相连”的宏大愿景我们仅仅走出了第一步。我国政府也高度重视这一领域的发展,已经将其列入国家重点支持的新兴产业之一。地方政府也纷纷出台产业专项规划,布局“十二五”期间物联网的发展。各地物联网建设如火如荼,但是专家指出目前我国物联网的发展现状是“雷声大,雨点小”,从下列的数据我们就可以看出:
我国2010年几大运营商在传感网和RFID上的服务收入约3亿元,是其业务收入的0.03%,即便算上全球眼等视频监视系统的收入,也只有30多亿元,只比其业务收入的0.3%多一点儿。如果进一步考虑投入产出比问题,那结果可能更不乐观。目前物联网技术的应用大多停留在专业化的行业领域。
物联网作为一个新兴市场应用也面对着来自各方面的挑战。首先是技术挑战。目前缺乏在统一框架内融合虚拟网络世界和现实物理世界的理论、技术架构和标准体系。其次,我们也不掌握核心芯片和传感器技术。另外,传感器成本居高不下,80%以上靠进口芯片,可靠性、安全性和隐私权令人担忧。最后,整体技术落后,例如落后的RFID单信道体制在某些应用领域需要升级换代。在日前结束的物联网博览会上,我国物联网企业大多是卡片、设备的制造商,拥有芯片自主研发技术的企业少之又少。
在传统的城市生活中,水资源被看作是可再生的资源,处于“取之不尽,用之不竭”的状态,在全球气候变化,特别是城市化进程加快的今天,城市生活中对水资源的需要大幅度提升,很多城市面临着生活和生产用水紧张和水资源枯竭等实际问题。水资源具有可回收和可再生的特点,通过污水处理技术加工和处理后的城市生活污水可以进入到城市水资源的循环系统,做到对城市水资源消耗的补充,实现城市生活水资源的调控。行业应该从城市生活污水的构成及其主要危害的分析入手,探寻城市生活污水处理技术运用中实际的问题与障碍,探讨从科技更新和技术升级方面提高城市生活污水处理质量和效率的措施,以达到对城市生活质量和发展的保障。
2、城市生活污水的结构性分析
2.1城市生活污水的主要组份
城市生活污水中主要成分为:糖类、蛋白质、油脂和纤维素等有机物质,氯化钠、溴离子、钙离子、镁离子等重金属无机物,各类含氮和含磷等有害环境的化工产品,这些污染成分相互交叉,构成对水资源和水环境的严重影响,直接造成城市生活水资源迅速下降。
2.2城市生活污水的主要危害
城市生活污水主要危害是对水体的富营养化,在水系中形成含氮、含磷的污染,进而出现蓝藻爆发和赤潮等危害。此外,城市生活污水存在一定的毒性,没有经过处理的城市生活污水直接排放到水源地,进而被人类直接饮用后将会出现中毒症状,严重影响市民的身体健康。
3、城市生活污水处理技术应用方面存在的问题
3.1城市生活污水处理技术方案设计问题
当前城市生活中用水方式和用水量呈现逐步多样化和大量化的趋势,这造成城市生活污水出现了成分的复杂化和需求的猛增特点,特别是不同季节、不同环境的影响下,城市生活污水的组成和结构出现很大的变化,这给城市生活污水处理技术应用方案的设计工作提出了巨大的要求,并对城市生活污水处理工作带来一定的阻碍作用。
3.2城市生活污水处理技术缺乏先进性
城市生活污水处理的主要措施是厌氧反应来实现对污水的降解和处理,进而做到回收和利用。但是当前城市生活污水处理技术体系中对先进的厌氧消化技术没有广泛地应用,传统的城市生活污水处理技术还处于主体地位,出现城市生活污水处理的高能耗和低效率,不符合当前城市和社会高效率、节能化的发展目标。
3.3城市生活污水处理技术的难于符合可持续发展的要求
当前城市生活污水处理技术主要以延时曝气工艺为主,这会影响到水资源处理的效率,对水资源再利用率的提升也构成了主要的阻碍,没有对含氮和含磷污染物的回收与利用,出现了经过污水处理后的城市生活污水不符合标准的问题,使城市生活污水处理工作难于确保可持续发展目标的实现。
4、城市生活污水处理技术发展和应用的趋势
4.1膜处理技术在城市生活污水处理的应用
膜处理技术通过膜的隔离作用,以反渗透的方式实现对城市生活污水中胶体、颗粒、污染物的分离,形成污染物的附着、吸附和沉淀的效应,进而做到对城市生活污水的处理。应用膜处理技术应该强化混凝技术和搅动技术的应用,以此来降低城市生活污水处理过程中对膜的污染,进而控制城市生活污水处理的消耗,提升城市生活污水处理的效率。
4.2强化一级处理在城市生活污水处理工作的应用
强化一级处理工艺有投资少、费用低、消减污染负荷等优势,因而在城市生活污水处理中快速发展,特别是该工艺简单灵活、稳定可靠,在中小城市中更是得到了广泛应用。强化一级处理技术包括强化一级处理工艺和生物强化一级处理工艺两部分。其中,CEPT的处理有很大的效果。当然,强化一级处理技术也面临一些挑战,主要表现在处理难度和处理费用方面,而且絮凝剂的使用也引发了一些安全性问题,容易对环境造成二次污染。
4.3生物处理技术在城市生活污水处理的应用
将污水生物处理技术可以分类好氧处理工艺和厌氧处理工艺以及以活性污泥为代表的悬浮生长工艺和以生物膜法为代表的附着生长工艺,最常用的处理方式为厌氧处理工艺和生物膜法。一是,厌氧处理技术的应用,厌氧处理工艺的反应容器体积小、耗能低、简单方便,成为了城市生活污水处理的主要方法之一。但是,传统厌氧处理工艺在运用过程中也受到一些限制,主要是因为城市生活污水的污染物浓度比较低,所以,人们对传统厌氧处理工艺进行了改进试验,并取得了重大的进展。二是,生物膜法处理技术的应用,生物膜处理技术主要应用于城市生活污水深水处理方面,Gupta等人通过试验证明了在好氧条件下生物转盘技术可以同时去除有机物和氧。生物膜法在去除污水有机物、反硝化脱氮等处理中前景十分广阔。
5、结语
城市可持续发展需要各类能源和资源的有效供应,同时也要做到对各类资源和能源的再生性利用与开发,要站在确保城市发展高效性和长期性的高度重新审视城市污水处理技术的运用,从污水处理技术的应用和总结的高度做好新形势下城市污水处理工作,做到城市水资源的再生利用和良性循环,在推动市政工程现代化的同时,确保城市健康、长期地发展。
参考文献
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[2]王凯军.可持续发展的新型、高效城市污水处理技术探讨[J].给水排水.2005,(02):32-35.