時間：2023-01-16 22:28:18
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇化學(xué)與能源開發(fā)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
論文摘要:農(nóng)村作為社會的結(jié)構(gòu),總是隨著農(nóng)村社會經(jīng)濟,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活的需要,以能源為動力作為物質(zhì)基礎(chǔ)的。因此,開展以農(nóng)村為主的農(nóng)村能源綜合建設(shè),特別是把農(nóng)村節(jié)能工作列入到規(guī)劃中,加強節(jié)能管理和提高能源的利用率,使萬元產(chǎn)值能耗達到同行業(yè)的先進水平,是一項非常重要的工作。農(nóng)村能源的綜合建設(shè),一定要全面貫徹落實國家的能源建設(shè)方針:“因地制宜,多能互補,綜合利用,講求效益”、“開發(fā)與節(jié)約并重”。充分依靠科技進步,把農(nóng)村能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和服務(wù)體系建設(shè)作為重要的工作內(nèi)容。特別是對新能源的開發(fā)利用抓緊抓實,因為它是一項功在當(dāng)代,利在千秋的大事。具有十分重要的生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益。因此,農(nóng)村能源建設(shè)是一項偉大的事業(yè),具有光輝的發(fā)展前景。
搞好農(nóng)村能源綜合建設(shè):一是建立建全組織機構(gòu);二是加強對農(nóng)村能源綜合建設(shè)的領(lǐng)導(dǎo);三是加大對農(nóng)村能源建設(shè)的資金投入;四是充分依靠科技進步;五是加強農(nóng)村能源產(chǎn)業(yè)和服務(wù)體系建設(shè),適應(yīng)市場經(jīng)濟的需求;六是加大對科技、管理和服務(wù)人才的培訓(xùn);七是不斷地深化改革,端正指導(dǎo)思想,加強法制建設(shè)方向;八是抓點帶面不斷開拓新領(lǐng)域,使新能源和農(nóng)村能源的建設(shè)工作向高層次發(fā)展。
1 農(nóng)村能源環(huán)境保護與農(nóng)村能源建設(shè)
農(nóng)村環(huán)境問題,是當(dāng)今農(nóng)村發(fā)展面臨的重大問題,環(huán)境質(zhì)量的惡化,對農(nóng)業(yè)生物、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村居民構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。環(huán)境問題可分為生態(tài)破壞和環(huán)境污染兩大類,農(nóng)村地區(qū)能源的開發(fā)利用與這兩類環(huán)境問題都有密切的關(guān)系。能源不但給農(nóng)村提供了動力,而且?guī)砹松畹奈拿骱蜕鐣倪M步,但也影響了農(nóng)村的環(huán)境。如新柴的消耗量方面,19世紀(jì)以前,由于需求量不大,砍伐情況并不嚴(yán)重,保持了生態(tài)的平衡,沒有產(chǎn)生污染現(xiàn)象。而在最近的百多年來,由于人口的急劇增加,使得生物質(zhì)能源供不應(yīng)求,使生態(tài)和污染方面都出現(xiàn)了問題。由于礦物能源的大量開發(fā)和使用,也為農(nóng)村帶來了嚴(yán)重的能源環(huán)境問題。由于能源廢棄物的大量排放,對農(nóng)村和能源經(jīng)濟的發(fā)展以及人們的健康等都造成嚴(yán)重的危害和重大的損失。
2 礦物能源的開發(fā)利用對農(nóng)村環(huán)境的重要影響
礦物能源的開發(fā),包含了開采、貯運、加工、轉(zhuǎn)換到消費。在這全過程中,都會對環(huán)境造成污染和危害。如煤在開采過程中,首先是開采占地,它破壞了地表的生態(tài)系統(tǒng),影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。另外井工開采易造成地表的沉降或裂縫并改變水體形態(tài)及滲漏而影響農(nóng)田灌溉,同時也破壞了地下水資源。另一方面開采時的排污以液體、氣體、固體同時存在,如酸性礦井水、泥漿、瓦斯、煤矸石等。在運輸和貯存過程中,特別經(jīng)數(shù)次堆放,會造成自燃、流失等大氣污染,在煤炭的燃燒利用過程中,又會排放大量的二氧化碳、二氧化硫、粉塵和灰渣,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染等。又如水陸石油的開發(fā)會造成海水域的嚴(yán)重污染,影響水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和造成農(nóng)田的污染。石油在燃燒時也會排放大量的有害氣體,對環(huán)境造成一定的影響。
3 可再生能源的開發(fā)利用對環(huán)境造成的影響
(1)生物質(zhì)能源開發(fā)利用對環(huán)境的影響是:采伐對環(huán)境的影響,如導(dǎo)致資源的枯竭,植被破壞,水土流失和破壞生態(tài)平衡;秸桿等大量燃燒,導(dǎo)致土壤肥力減退、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)等。如木柴在燃燒時會排出一氧化碳、二氧化碳,不充分時會排放大量塵煙和顆粒造成嚴(yán)重的大氣污染。
(2)自然能源開發(fā)利用對環(huán)境的影響是:自然能源如水能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕堋⒑Ｑ竽艿取Ｓ捎诓煌哪茉锤髯缘奈锢?a href="http://m.yundu888.com/haowen/39146.html" target="_blank">化學(xué)性質(zhì)開發(fā)利用的方式不同,也會造成不同程度的環(huán)境影響,如水能在開發(fā)利用發(fā)電時造成的河川自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)變化的影響。庫區(qū)大面積淹沒及周圍生態(tài)、自然環(huán)境、地表、土質(zhì)、農(nóng)業(yè)生物等影響。地?zé)崮艿拈_發(fā)利用,在用地?zé)岚l(fā)電時,由于開發(fā)利用過程中廢熱污染和排放的硫化氫、二氧化碳、甲烷、汞等。特別是其中的硫化氫在高濃度時會致人死亡。利用潮汐能發(fā)電時會造成海域的污染等。在太陽能大規(guī)模集中開發(fā)利用的地區(qū),可能會造成太陽能的回流,影響局部環(huán)境的變化,如氣候變化和生態(tài)失衡。太陽能電池在生產(chǎn)過程中,需要采用大量的有毒和可燃性氣體,如三氫四磷、四硫化硅等。會對居民帶來危害。開發(fā)利用風(fēng)能發(fā)電時,會造成噪聲的危害等。
因此,在開發(fā)利用自然能源時,必須充分考慮對局部環(huán)境的危害,并制訂出預(yù)防措施。
4 幾個重要的能源環(huán)境問題
(1)氣候變化。近百年來,地球氣候已發(fā)生明顯變化,主要是全球變暖,其原因就是溫室效應(yīng)。而二氧化碳是引起溫室效應(yīng)的主要氣體。溫室效應(yīng)帶來的對環(huán)境的影響主要是極地冰雪的部分融化、海水變暖和膨脹,海平面上升使沿海居民的安全受到危協(xié)。另外帶來的是干旱和沙漠化的擴大、旱澇頻率上升和蟲害增加等。
(2)酸雨的出現(xiàn)。
(3)主要是大氣中的二氧化硫和氮氧化合物造成的。酸雨的出現(xiàn),造成土壤酸化,肥力減退,農(nóng)作物減產(chǎn),森林衰亡,植被枯死,水體酸化和水產(chǎn)的影響等。
(4)臭氧層破壞。主要原因是氟里昂的大量使用,礦物能源的消費和生產(chǎn)化肥產(chǎn)生的氧化氮造成的可導(dǎo)致過量輻射的影響。
(5)煙霧。煙霧是燃燒含碳量高的燃料造成的煙霧污染,主要是煤的礦物能源消費排放的影響污染物占百分之八十,煙霧能反射和吸收太陽輻射,嚴(yán)重時會影響農(nóng)作物的生長造成減產(chǎn),也直接危害人的身體健康。
參考文獻:
論文關(guān)鍵詞：環(huán)境地質(zhì)學(xué) 專業(yè)特色 啟發(fā)式教學(xué) 案例教學(xué)
論文摘 要：隨著環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究內(nèi)容、研究方法和技術(shù)不斷發(fā)展，環(huán)境地質(zhì)學(xué)的教學(xué)面臨許多新的挑戰(zhàn)。在環(huán)境地質(zhì)學(xué)的教學(xué)過程中，通過對教學(xué)方法和教學(xué)理念的不斷探索，逐步形成了具有鮮明特色的教學(xué)模式。
環(huán)境地質(zhì)學(xué)是研究人類活動和地質(zhì)環(huán)境相互作用的新興學(xué)科，是地質(zhì)學(xué)的一個分支，也是環(huán)境科學(xué)的一個組成部分。環(huán)境地質(zhì)學(xué)研究自然和人為引起的地質(zhì)環(huán)境問題，以及人類工程建設(shè)和資源開發(fā)引起的地質(zhì)環(huán)境問題[1]。環(huán)境地質(zhì)學(xué)已經(jīng)成為地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)等專業(yè)的必修課或者選修課。環(huán)境地質(zhì)學(xué)是一門綜合性的科學(xué)，內(nèi)容涉及災(zāi)害地質(zhì)學(xué)、環(huán)境工程學(xué)、地球化學(xué)、地質(zhì)工程學(xué)、城市環(huán)境地質(zhì)學(xué)、礦山環(huán)境地質(zhì)學(xué)、農(nóng)業(yè)環(huán)境地質(zhì)學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)等多個學(xué)科。如何為不同專業(yè)、不同年級的學(xué)生更好地講授環(huán)境地質(zhì)學(xué)課程，成為一個新的挑戰(zhàn)。筆者在環(huán)境地質(zhì)學(xué)的教學(xué)過程中，結(jié)合環(huán)境地質(zhì)學(xué)的課程特點、學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和專業(yè)特色，積極探索教學(xué)方法改革，不斷總結(jié)經(jīng)驗和心得，逐步形成了具有鮮明特色的教學(xué)方法，取得了良好的教學(xué)效果。
1 強調(diào)人地和諧理念和可持續(xù)發(fā)展觀
環(huán)境地質(zhì)學(xué)課程最重要的目標(biāo)之一，就是讓學(xué)生樹立人地和諧的理念和可持續(xù)發(fā)展觀。首先要認識到，地球是人類目前可以生存的唯一場所，地質(zhì)環(huán)境容量是有限的，人類活動和地質(zhì)環(huán)境是相互制約的，過度地索取必然會引起地質(zhì)環(huán)境的惡化，甚至出現(xiàn)災(zāi)難。要達到人地關(guān)系的和諧，必須以科學(xué)的人地觀為指導(dǎo)，培養(yǎng)全球性、長遠性和差異性的環(huán)境意識，珍視和充分利用環(huán)境質(zhì)量與自凈能力，減少環(huán)境損失，防止環(huán)境污染和生態(tài)破壞；培養(yǎng)廣義性、有限性和稀缺性的資源意識，堅持節(jié)約利用、綜合利用和持續(xù)利用原則，充分發(fā)揮資源的多重功能，提高資源利用效率和水平；科學(xué)的人口意識、合理的生產(chǎn)意識、適宜的消費意識和正確的文化意識同樣非常重要[2]。另外，危害人類的自然災(zāi)害始終存在，人類一定要充分認識這些自然災(zāi)害(如洪水、滑坡、崩塌、泥石流、地震和火山活動)，盡量避開或降低它們對人類生命財產(chǎn)造成的威脅。
2 體現(xiàn)專業(yè)特色
環(huán)境地質(zhì)學(xué)涉及的內(nèi)容非常廣泛，每個章節(jié)都可以單獨作為一門課程來講授。但由于課時的限制，不可能對每個章節(jié)都進行非常詳細、深入地講解，必須根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特色和學(xué)校的特色，有選擇、有側(cè)重地講授環(huán)境地質(zhì)學(xué)的各個章節(jié)。對于礦業(yè)類院校的地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生，側(cè)重講解自然災(zāi)害、礦產(chǎn)資源開發(fā)、能源開發(fā)和利用、表生地球化學(xué)異常與人體健康、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查等章節(jié)，用地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)演化的理論講解地震和火山的發(fā)生規(guī)律和分布特征，用礦床學(xué)理論講解礦產(chǎn)資源的成礦規(guī)律和礦石特征，用地球化學(xué)的理論講解地方病的發(fā)病機理和分布規(guī)律，將地質(zhì)學(xué)的理論和方法融入到各章節(jié)的講解中。自然地理學(xué)專業(yè)要側(cè)重自然資源開發(fā)、土地利用、房地產(chǎn)開發(fā)等內(nèi)容；人文地理專業(yè)側(cè)重城市規(guī)劃、旅游管理等章節(jié)。
3 結(jié)合學(xué)生的知識體系
環(huán)境地質(zhì)學(xué)是一門拓展學(xué)生知識面、培養(yǎng)學(xué)生興趣點的課程，適宜安排在第一學(xué)年。但是，由于各種條件所限，環(huán)境地質(zhì)學(xué)有可能被安排在許多專業(yè)課之后的第二學(xué)年或者第三學(xué)年。由于某些專業(yè)課的內(nèi)容與環(huán)境地質(zhì)學(xué)的部分章節(jié)或知識點相同，勢必會增加環(huán)境地質(zhì)學(xué)的講授難度。因此，教師在講授環(huán)境地質(zhì)學(xué)課程之前，必須考慮不同年級學(xué)生在知識結(jié)構(gòu)上的差異，有針對性地調(diào)整各章節(jié)的內(nèi)容和深度。遇到與前期專業(yè)課相同的知識點，教師既可以有針對性地溫習(xí)之前學(xué)過的重要知識點，補充新的教學(xué)內(nèi)容，也可以在相同知識點上增加深度，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。在為地質(zhì)工程大三本科生上環(huán)境地質(zhì)學(xué)時，環(huán)境地質(zhì)學(xué)中的自然災(zāi)害章節(jié)與學(xué)生前期學(xué)過地球科學(xué)概論中的知識點重復(fù)，此時，教師需要增加新的知識點，并增加難度。比如講到火山灰，不僅要講火山灰對人類和動植物的危害，對全球氣候的影響等基本知識點，還可以拓展到火山灰在層序地層學(xué)中的應(yīng)用，火山灰具有延展性、瞬時性和等時性的特點，可以構(gòu)成發(fā)育良好的區(qū)域等時面，許多含煤地層普遍發(fā)育火山灰，可以作為煤層對比的重要依據(jù)，能夠有效彌補生物帶法、常規(guī)標(biāo)志層和沉積旋回法在煤層對比中的不足[3]。在講到河流類型的時候，可以與能源地質(zhì)學(xué)中的煤炭沉積環(huán)境知識點結(jié)合起來，讓學(xué)生思考，哪種河流類型能夠形成巨厚型的煤田，還有哪些典型的河流地貌非常適宜煤炭的沉積等。只有緊密結(jié)合學(xué)生的知識體系，才能將環(huán)境地質(zhì)學(xué)課程講得更生動，并且將課程內(nèi)容的廣度和深度有機結(jié)合起來。
4 啟發(fā)式教學(xué)
環(huán)境地質(zhì)學(xué)不僅普及知識、讓學(xué)生記住一些基本概念和知識點，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、全面思考以及應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力。隨著世界人口劇增、城市化不斷推進，各種環(huán)境地質(zhì)問題不斷出現(xiàn)，這些環(huán)境地質(zhì)問題的解決方法往往沒有標(biāo)準(zhǔn)答案，需要學(xué)生主動思考，積極查找相關(guān)資料，對問題不斷探索。比如許多化學(xué)合成殺蟲劑(如DDT)在害蟲殺滅、糧食增產(chǎn)和瘧疾預(yù)防等方面功不可沒，但同樣導(dǎo)致了嚴(yán)重的生態(tài)危機，危害人類健康，并毒死了大量鳥類、魚類和益蟲。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)到底能否離開化學(xué)合成殺蟲劑？化學(xué)合成殺蟲劑到底是毒藥還是仙丹？這些問題的答案都需要學(xué)生發(fā)揮獨立思考的精神去探索。
河流具有強大的侵蝕和搬運作用，能夠?qū)е潞恿魃嫌尾煌潭鹊乃亮魇В覀儾荒芫痛朔穸ê恿鞯那治g和搬運作用。因為河流攜帶的泥沙會在下游形成三角洲和沖積平原，造福人類，入海口堆積的泥沙還能有效抵御海水入侵。因此，要通過教師的講解啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生全面思考的能力。 轉(zhuǎn)貼于
5 案例分析
20世紀(jì)初，美國哈佛大學(xué)法學(xué)院創(chuàng)造了經(jīng)典的案例教學(xué)法，之后在法學(xué)、企業(yè)管理、醫(yī)學(xué)等學(xué)科的教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。環(huán)境地質(zhì)學(xué)中也有很多經(jīng)典的人地危機和人地和諧的案例，也可以借鑒這種成功的教學(xué)方式。從實際案例出發(fā)，提出問題、分析問題、解決問題，通過師生的共同努力使學(xué)生做到融會貫通，能舉一反三，理論聯(lián)系實際，從而增強知識，提高能力和水平。在選擇案例的時候，要盡量選擇一些影響范圍廣、貼近學(xué)生生活、絕大多數(shù)學(xué)生都了解的近期發(fā)生的經(jīng)典案例，這樣更容易激發(fā)學(xué)生的興趣，提高案例分析的教學(xué)效果。例如，通過學(xué)生對美國墨西哥灣漏油事件和我國大連漏油事件的分析，更深刻地理解能源開發(fā)和運輸中可能導(dǎo)致的生態(tài)和環(huán)境危機，并且深入思考如何正確面對和處理這種生態(tài)危機。在講海洋公約中“海域”的定義時，可以對中日領(lǐng)海糾紛案例進行分析，通過該案例的分析，不僅能夠讓學(xué)生更深刻地了解領(lǐng)海基線、專屬經(jīng)濟區(qū)和大陸架等概念的真正含義，還可以讓學(xué)生認識到聯(lián)合國海洋公約在解決領(lǐng)海糾紛方面的不足，同時提高學(xué)生的海洋意識。
6 結(jié)合科研動態(tài)和學(xué)科發(fā)展
環(huán)境地質(zhì)學(xué)也是一門應(yīng)用科學(xué)，它應(yīng)用掌握的地質(zhì)信息來解決實際的問題，減少環(huán)境的惡化，增加人類利用和改造自然的有利條件[4]。但是，由于撰寫時間有限，大多數(shù)環(huán)境地質(zhì)學(xué)教材中的某些知識點存在明顯的滯后和不足，特別是關(guān)于各種環(huán)境地質(zhì)問題防治方法的相關(guān)內(nèi)容，而該部分內(nèi)容又是學(xué)生需要重點掌握的內(nèi)容。因此，非常有必要將與環(huán)境地質(zhì)學(xué)相關(guān)的最新科研動態(tài)、熱點研究問題和學(xué)科發(fā)展動態(tài)引入到課堂教學(xué)中。在此過程中，也可以將自己和學(xué)院其他教師與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的科研工作和科研成果介紹給學(xué)生。比如在講到土壤污染內(nèi)容時，大多數(shù)教材都沒有涉及如何治理和修復(fù)被污染土壤的內(nèi)容，這就需要教師在備課的時候查閱相關(guān)的書籍和文獻，查找傳統(tǒng)和最新的土壤修復(fù)技術(shù)，以及各個修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點和這些土壤修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用情況。這樣，才能讓學(xué)生全面了解土壤污染和修復(fù)技術(shù)，同時激發(fā)學(xué)生的科研興趣。
7 多媒體教學(xué)
環(huán)境地質(zhì)學(xué)中的許多內(nèi)容需要借助圖片、視頻等多媒體才能達到更好的教學(xué)目的和教學(xué)效果。圖片具有直觀明了的特性，可以根據(jù)教學(xué)目的進行實時添加，比如在講解露天開采對地表的破壞的時候，很多學(xué)生對露天礦了解很少，僅僅用文字講述露天礦的占地面積等破壞程度，不能讓學(xué)生體會露天礦的巨大破壞性，如果將世界十大露天礦的圖片展示給學(xué)生，學(xué)生就能真正理解什么是“地球表面的巨大傷疤”了。
視頻也是環(huán)境地質(zhì)學(xué)非常重要的教學(xué)手段，視頻能更直觀、全面地展示環(huán)境地質(zhì)學(xué)內(nèi)容，但是比較占用課時，所以課前要對平時收集的教學(xué)視頻進行精挑細選。教學(xué)視頻要畫質(zhì)清晰、客觀全面、貼近生活、震撼心靈、引人思考。教學(xué)視頻的畫質(zhì)清晰程度直接影響觀看者的情緒和興趣，高清晰的教學(xué)視頻能夠引起學(xué)生的觀看欲望，達到更好的教學(xué)效果；教學(xué)視頻的內(nèi)容必須客觀全面，否則容易誤導(dǎo)學(xué)生，因此必須對視頻內(nèi)容仔細篩選。介紹環(huán)境地質(zhì)問題的教學(xué)視頻，最好有思想碰撞，學(xué)生看后能夠震撼心靈，并且引發(fā)學(xué)生深層次的思考。比如中央電視臺制作的“垃圾圍城困局”視頻就可以作為關(guān)于城市垃圾的教學(xué)視頻，該視頻介紹北京在城市垃圾處理過程中遇到的現(xiàn)實問題，通過視頻可以了解不同立場人(包括主張和反對垃圾焚燒的學(xué)者、垃圾焚燒廠附近的居民和城市管理者)的觀點和思想，該視頻能夠讓學(xué)生深切體會到，城市垃圾處理既是一個刻不容緩的問題，又是一個很難解決的技術(shù)問題和管理問題，引發(fā)學(xué)生對城市垃圾問題的深入思考。
參考文獻
[1] 朱大奎，王穎，陳方.環(huán)境地質(zhì)學(xué)[M].北京:高等教育出版社，2001.
[2] 潘懋，李鐵峰.環(huán)境地質(zhì)學(xué)[M].北京:高等教育出版社，2006.
關(guān)鍵詞：高中物理；科技閱讀；方法措施
研究表明，高中階段學(xué)生物理科技課外閱讀的現(xiàn)狀并不樂觀，這為我們研究學(xué)生學(xué)習(xí)物理的動機、方法，特別是培養(yǎng)學(xué)生研究型學(xué)習(xí)能力提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，要完成研究型學(xué)習(xí)方法和模式的根本轉(zhuǎn)變，重要的一條是要加強和改善學(xué)生的課外閱讀方式，強化自學(xué)閱讀能力的培養(yǎng)，科學(xué)做好物理科技課外閱讀的指導(dǎo)工作。
一、構(gòu)建良好的課外科技閱讀環(huán)境
為高中階段學(xué)生創(chuàng)造一個適宜物理科技閱讀的環(huán)境，必須構(gòu)建一個供閱讀行為習(xí)慣形成的合理因素，
1.從教材中挖掘物理閱讀的內(nèi)容
高中物理是一門自然科學(xué)，它涉及自然規(guī)律、物理原理、物理特點、物理定律的實驗過程和人們對物理規(guī)律的探索歷程。本身就隱藏著巨大的科技閱讀材料，教學(xué)中，要認真學(xué)習(xí)教材的外延，深入挖掘教材的內(nèi)涵，將教材中涉及到物理學(xué)史研究的過程、物理人物、自然規(guī)律探索的經(jīng)典事例、人類對物理研究的歷史、物理與科學(xué)技術(shù)發(fā)展有機結(jié)合的事件等等編排成閱讀參考目錄，張貼在班級中，并附有參考的書目，以便供學(xué)生到圖書館進行查詢或借閱，有時教師可將與其有關(guān)的科技圖書直接搬到教室，如《科技物理漫談》、《衛(wèi)星與氣象探測》、《地震知識》、《科技時代》、《電氣化》、《物理與生命科學(xué)》、《諾貝爾獲獎啟示錄》、《原子大爆炸時代》等等，擺到教室的臨時書架上供學(xué)生課余時間閱讀，以有效地刺激學(xué)生閱讀物理科技課外書籍的興趣。
2.通過考試評價手段，促進學(xué)生閱讀物理科技書籍
高中物理不僅知識豐富，而且與各學(xué)科交錯的知識點也很多，十分有利于學(xué)生的綜合素質(zhì)教育，為最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)閱讀物理課外科技書籍的積極性，我們應(yīng)在深入研究教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合新課程體系的要求，及時將物理學(xué)史、物理人物志、物理規(guī)律研究與實驗的過程滲透到考試評價中去，尤其是一些與物理有關(guān)的自然知識，如，生命的起源、天氣變化、力的本質(zhì)及應(yīng)用、運動規(guī)律中的化學(xué)、生理、數(shù)學(xué)等知識，雖然是簡單的一個填空，一個回答，一個計算，一個人物的回憶與供述，但卻賦有很強的指導(dǎo)意義，尤其是對于高中學(xué)生來說，是很大的誘惑。
3.課堂教學(xué)有意滲透物理科技新知識
在課堂教學(xué)中，每一位物理教師都深入挖掘物理教材自身的特點，將先進的科學(xué)技術(shù)、科研成果、重大科技發(fā)明融合于課堂教學(xué)中，以激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的閱讀動力，例如，講授力學(xué)時，聯(lián)系我國火箭發(fā)展史，詳細介紹動力學(xué)與火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船技術(shù)，重點介紹我國航天史及重大的載人成果；講授熱學(xué)時，引進地?zé)岬睦门c發(fā)展，蔬菜保護地種植與栽培；講授能量時，介紹三峽工程及地震有關(guān)知識，特別是三峽工程的發(fā)電量及水能的綜合運用，課堂科技知識的滲透，目的是引導(dǎo)學(xué)生課后進行閱讀有關(guān)的書籍，實踐證明，這種教學(xué)引導(dǎo)方法很好、
二、探索合適的課外科技閱讀模式
1.上好一節(jié)具有指導(dǎo)意義的物理科技公開課
教學(xué)的實踐告訴我們，要真正使物理科技課外閱讀活動有序、合理地發(fā)展下去，必須形成物理學(xué)科教學(xué)特有的特色，必須從課堂教學(xué)入手，為此，在物理教學(xué)的每一個單元，都精心設(shè)計一節(jié)具有閱讀指導(dǎo)意義的公開課，有效在調(diào)動了學(xué)生課外科技閱讀的積極性。
如，講授完熱學(xué)這個單元后，我們結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用和熱分子運動理論。將目前世界地?zé)崮茉撮_發(fā)的最新科技成果，結(jié)合我國新農(nóng)村建設(shè)、住宅小區(qū)建設(shè)中地?zé)岬拈_發(fā)，分理論基礎(chǔ)、應(yīng)用模式、開發(fā)前景和科技創(chuàng)新四部分制作成多媒體課件，演放給學(xué)生觀看，學(xué)生看后，反應(yīng)強烈，多數(shù)學(xué)生寫出了觀后感，通過應(yīng)用和科技的再現(xiàn)，不僅加深了學(xué)生對理想氣體狀態(tài)方程和熱分子運動理論的理解，重要的是教育學(xué)生如何認識現(xiàn)代技術(shù)，怎樣學(xué)習(xí)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)是如何成為先進生產(chǎn)力的?同時，將中央電視臺每周的科技時代，科技探索，科技苑，農(nóng)業(yè)博覽，探險等掛在學(xué)校網(wǎng)上，供學(xué)生觀看和欣賞。
2.設(shè)立課外科技閱讀系列講座，定期進行科技小論文評選
每學(xué)期，物理教師要人人都舉辦1-2場物理科技講座，新學(xué)期開始我們就結(jié)合物理教學(xué)的實際，將課題、講座題目、科技領(lǐng)域、最新成果分類安排專講教師，教師在通過組織材料、進行課件制作、素材剪集準(zhǔn)備完畢后，定期開講，講座結(jié)束后教師都根據(jù)講座的主體內(nèi)容，向?qū)W生列出課外閱讀的科技書籍目錄，供學(xué)生閱讀參考，并做出科學(xué)指導(dǎo)。
在舉辦物理科技系列講座的基礎(chǔ)上，我們組織每學(xué)期進行一次大型的物理科技課外閱讀小論文征文比賽活動，將好的作品推薦參加上級組織的評選，有的學(xué)生3年內(nèi)有多篇文章在報刊雜志上發(fā)表或獲獎。
3.將科技閱讀與科技發(fā)明創(chuàng)造、科技課外活動小組有機結(jié)合
結(jié)合物理科技課外閱讀活動的開展，我們成立了物理科技活動小組，小組的主要任務(wù)是結(jié)合所學(xué)物理知識，制作與生活、農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)和服務(wù)有關(guān)的科技小產(chǎn)品，進行科技發(fā)明與創(chuàng)造，不斷完善物理科技課外閱讀活動。
如，力學(xué)小組，根據(jù)我縣蔬菜高溫大棚的現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)特點，積極開展力學(xué)結(jié)構(gòu)研究，尤其是大棚承重力學(xué)研究，取得了比較好的研究成果，并積極推廣建設(shè)，熱光學(xué)小組，積極結(jié)合蔬菜高溫大棚的透光性情況，進行透光及光照研究，不僅提出了改革大棚結(jié)構(gòu)的形態(tài)，提出了提高后坡結(jié)構(gòu)的改革辦法，加大掩蓋體的厚度及改變掩蓋體的質(zhì)量等重大具有實際意義的問題，收到了良好的效果。
參考文獻：
大力推進新能源的開發(fā)利用，建設(shè)網(wǎng)架堅強、開放互聯(lián)、高度智能的智能電網(wǎng)是未來電力工業(yè)發(fā)展的趨勢，建設(shè)分布式的光伏發(fā)電是電網(wǎng)和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。本文介紹了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)所要求的技術(shù)條件和要求，系統(tǒng)總體構(gòu)成及系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件和軟件技術(shù)方案，研究了系統(tǒng)各組成部分的基本原理及實現(xiàn)方法，為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的實現(xiàn)提供了理論指導(dǎo)和實際參考經(jīng)驗。
【關(guān)鍵詞】太陽能 分布式光伏發(fā)電 配電網(wǎng)
近年來，隨著社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，世界各國都非常重視優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，在新能源開發(fā)利用方面大力推動分布式發(fā)電的技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新，而光伏產(chǎn)業(yè)是我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，因此大力發(fā)展包括光伏發(fā)電在內(nèi)的可再生能源已經(jīng)成為我國保障能源供應(yīng)、治理環(huán)境污染、推動節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化的戰(zhàn)略性選擇。
分布式光伏發(fā)電以分散的方式接入配電網(wǎng)，易于建設(shè)且環(huán)保效益突出，在一定程度上可緩解區(qū)域局部用電緊張狀況，并能避免大規(guī)模光伏電站對電網(wǎng)的影響及電網(wǎng)在長途輸送中的損耗。目前分布式光伏發(fā)電在全國處于發(fā)展初期，社會各界對分布式光伏發(fā)電認知度不高，因此需要在項目管理、系統(tǒng)設(shè)計研發(fā)、設(shè)備安裝、并網(wǎng)接入和運行監(jiān)管等多方面進行不斷實踐與完善。且隨著電網(wǎng)的日益復(fù)雜和智能電網(wǎng)的逐步發(fā)展，對光伏發(fā)電系統(tǒng)并入配電網(wǎng)的技術(shù)與要求也提出了新的挑戰(zhàn)。
1 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)硬件設(shè)計
光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計要綜合考慮負載性質(zhì)、使用功率、當(dāng)?shù)鼐暥群吞栞椪樟俊⑷照諘r間、溫度變化、蓄電池維持天數(shù)等各方面因素的影響。系統(tǒng)由太陽能電池方陣、充電控制器、蓄電池組、聯(lián)網(wǎng)逆變器、主（次）配電箱、公網(wǎng)計量表等組成。
1.1 太陽能電池組
目前廣泛應(yīng)用的太陽電池組件是結(jié)晶硅組件，制作太陽能電池最理想的材料高純硅材料，當(dāng)光照射到光伏元件上時，在基體硅材料上生成類型相反的摻雜層從而形成大面積的PN結(jié)，在PN結(jié)附近形成光生電場即光生電壓。在太陽能電池P-N結(jié)兩側(cè)的引出電極上接上負載，即有電流通過，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能。
分布式光伏系統(tǒng)總體性能的最關(guān)鍵的問題是使系統(tǒng)能最有效地利用太陽能資源，因此在組件安裝時應(yīng)向陽光最充足的方向安裝，安裝傾角主要由安裝地域的經(jīng)度、緯度、最佳輻照量決定。
1.2 蓄電池
蓄電池作為系統(tǒng)的儲能設(shè)備，儲存太陽能電池方陣受光照時所發(fā)出的電能，當(dāng)光照或太陽能電池組所發(fā)電量不足時釋放電能。在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，對蓄電池的要求主要與使用方式及當(dāng)?shù)貧夂蛴嘘P(guān)，要綜合考慮蓄電池的額定容量、低溫放電和充電性能、充電效率和深放電后的恢復(fù)性能、使用壽命、海拔、電池組內(nèi)各單體電池的一致性，在選擇時要保證經(jīng)濟性與可靠性，選擇合適的型號和容量。
1.3 充電控制器
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池因日照影響會頻繁充放電，會出現(xiàn)過充電和過放電的現(xiàn)象，過充（放）電都會縮短蓄電池使用的壽命，光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用充電控制器來防止過充（放）電對蓄電池造成的損害。充電控制器通過控制太陽能電池組件向蓄電池充電的電流和電壓，達到控制電池組件對蓄電池的充電，并控制蓄電池和太陽電池組件對負載的電能輸出。選擇充電控制器時應(yīng)注意系統(tǒng)電壓、輸入（輸出）最大電流、蓄電池過充（放）電保護門限等參數(shù)。
1.4 逆變器
太陽電池組件在陽光的照射下產(chǎn)生的是直流電，而發(fā)出的直流電需要通過逆變、控制、檢測、保護等過程才能并入電網(wǎng)，通常通過逆變器來實現(xiàn)。逆變器的控制主板采集來自太陽電池組件產(chǎn)生的直流以及電網(wǎng)側(cè)的電流和電壓采樣信號，經(jīng)過分析處理向驅(qū)動主電路發(fā)出控制指令，輸出正弦波電流，從而實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
1.5 配電設(shè)備和安全裝置
配電設(shè)備是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)必不可少的組成部分，其包括母線和控制設(shè)備、保護設(shè)備、測量設(shè)備等用來接受和分配電能的設(shè)備，同時系統(tǒng)必須有防雷和接地設(shè)備以防止直擊雷。
2 分布式光伏系統(tǒng)軟件設(shè)計要求
分布式光伏系統(tǒng)的設(shè)計要對系統(tǒng)的運行情況進行預(yù)測，分析系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。統(tǒng)計計算系統(tǒng)負載的用電量和功率大小，計算太陽能電池方陣組的安裝傾角和表面輻射量，并對太陽能電池組件和蓄電池的容量進行計算以及對二者之間的優(yōu)化匹配進行設(shè)計。
3 分布式光伏系統(tǒng)接入配電網(wǎng)
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)要研究兩者之間的交互影響，系統(tǒng)應(yīng)具備抑制電壓波動和閃變的能力，配備的保護裝置能確保系統(tǒng)安全可靠穩(wěn)定運行。采用先進技術(shù)減少逆變器產(chǎn)生的電流諧波和直流分量，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。系統(tǒng)具有的孤島檢測技術(shù)能在緊急狀態(tài)下快速切除故障，及時恢復(fù)供電。
通過采用新技術(shù)參數(shù)和控制標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合相關(guān)的政策和法規(guī)解決分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后對配電網(wǎng)規(guī)劃和配電網(wǎng)負荷潮流的影響，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)安全、可靠、高質(zhì)量運行。
4 總結(jié)與展望
本文對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)進行分析，提出了系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的條件與考慮因素，為實現(xiàn)系統(tǒng)接入配電網(wǎng)提供了理論指導(dǎo)和實際參考經(jīng)驗。
隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，未來的分布式光伏發(fā)電將通過與智能配電網(wǎng)的銜接，以智能化和網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同在線控制為發(fā)展方向，實現(xiàn)高度自愈、網(wǎng)架堅強的智能配電網(wǎng)的發(fā)展。而在配合配電網(wǎng)發(fā)展與建設(shè)的同時，如何最大程度發(fā)揮與實現(xiàn)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢，還需在實踐中不斷摸索前進。
參考文獻
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工業(yè)經(jīng)濟論文2000字(一)：對工業(yè)經(jīng)濟實施有效監(jiān)控的若干建議論文
摘要工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，在實際管理中受到相關(guān)因素的影響，存在不科學(xué)和不規(guī)范等現(xiàn)象，直接產(chǎn)生不良影響。在本次研究中以工業(yè)經(jīng)濟管理階段的風(fēng)險為基礎(chǔ)，對如何進行監(jiān)控進行分析。
關(guān)鍵詞工業(yè)經(jīng)濟有效監(jiān)控監(jiān)控措施
考慮到可持續(xù)發(fā)展以及生產(chǎn)總值的增長關(guān)系，需要以經(jīng)濟發(fā)展為基礎(chǔ)，正視工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的各種問題，合理處理。在項目管理中，涉及到的細節(jié)問題比較多，導(dǎo)致工業(yè)經(jīng)濟很多方面受到影響。在實施中采取工程經(jīng)濟學(xué)的知識對項目進行監(jiān)督管理，可以實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。在整個實施階段考慮到經(jīng)濟項目的具體管理要求，要求盡量規(guī)避風(fēng)險，制定合理有效的防范對策。
一、工業(yè)經(jīng)濟管理的風(fēng)險
（一）招投標(biāo)的風(fēng)險
在企業(yè)的招投標(biāo)管理中，風(fēng)險比較多，不確定的因素很多，在招標(biāo)的過程中，可能會存在資料沒有嚴(yán)格審核的現(xiàn)象，招標(biāo)文件和詳細的文件等了解不到位，出現(xiàn)相關(guān)錯誤。部分企業(yè)在相互競爭的前提下爭取合同，此類競爭形勢相對來說比較嚴(yán)峻，在后續(xù)的項目跟進的階段，可能會出現(xiàn)部分的驗收問題。項目清單數(shù)和測量規(guī)則之間可能會存在一定的風(fēng)險。我國改革開放之后，工業(yè)發(fā)展帶動了制造行業(yè)的進步，在實施的過程中可能會存在項目驗收的問題。此外在項目清單設(shè)定中，可能存在不同程度的風(fēng)險。部分項目的業(yè)主對招投標(biāo)項目本身了解的比較少，整體把握不足。此外在新的時代背景下，缺少科學(xué)可行的管理方式和體系，企業(yè)的招投標(biāo)地位差異比較大。部分建筑公司當(dāng)前處在被動的形式下，項目業(yè)主的形式變的主動和有利。
（二）生產(chǎn)質(zhì)量風(fēng)險
在工業(yè)項目中，生產(chǎn)量風(fēng)險有不確定的特點，在生產(chǎn)過程中可能會遇到很多其他問題，導(dǎo)致企業(yè)的風(fēng)險隨之提升，導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)管理停滯不前。在具體的工業(yè)項目建設(shè)中，項目管理人員是主體，整體管理水平對效益產(chǎn)生影響。但是在當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)項目建設(shè)中，忽視了其他方面因素，預(yù)估的投資金額和運行成本產(chǎn)生差異。如果此類現(xiàn)象得不到及時的處理，導(dǎo)致生產(chǎn)量存在風(fēng)險。在生產(chǎn)和指導(dǎo)的過程中，可能會出現(xiàn)個人因素導(dǎo)致的違規(guī)操作的現(xiàn)象，生產(chǎn)量和預(yù)期質(zhì)量差異大，出現(xiàn)其他風(fēng)險[1]。
（三）業(yè)主造成的風(fēng)險
在建筑市場管理的背景下，部分業(yè)主可能沒有按照合同條例進行施工，業(yè)主產(chǎn)生的風(fēng)險也需要引起重視。在施工的過程中，風(fēng)險比較多，后續(xù)施工中，如果沒有及時承擔(dān)責(zé)任，可能產(chǎn)生風(fēng)險，導(dǎo)致整個項目的成本提升，施工難度提高[2]。
二、工業(yè)經(jīng)濟的監(jiān)控建議分析
（一）完善現(xiàn)有防范模式
在工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中針對存在的各種風(fēng)險，在實施中必須了解風(fēng)險的類型，及時進行處理。為了守護各方的權(quán)益，在實施中簽訂生產(chǎn)合同，結(jié)合現(xiàn)狀和要求等實施。此外在生產(chǎn)制造的過程中，如果出現(xiàn)意外情況，需要明確利益分配的問題。施工單位針對資產(chǎn)體系和方案等有一個大概的了解，對生產(chǎn)過程中的各類問題及時處理。規(guī)章制度有重要的約束作用，在簽訂建設(shè)工程的合同的時候，需要明確業(yè)主的施工資金來源，建設(shè)完善的生產(chǎn)管理方式，對其中的標(biāo)準(zhǔn)進行細化。只有強化對生產(chǎn)工藝和方法的創(chuàng)新，才能保證項目建設(shè)和生產(chǎn)的質(zhì)量。在風(fēng)險預(yù)防的過程中可以實現(xiàn)交流和互動，對生產(chǎn)過程進行監(jiān)督和管控，經(jīng)過目標(biāo)考核和激勵制度之后，達到經(jīng)濟管理的目標(biāo)[3]。
（二）完善規(guī)模化方案
工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中制定制定詳細和合理的制度方案，通過施工人員和管理人員的協(xié)調(diào)管理后，強化了相互的信任和尊重。由于在實際管理中矛盾比較多，后續(xù)操作中需要提升施工人員的自身積極性，給項目生產(chǎn)和管理提供溫馨和和諧的氛圍。在精確化管理中，考慮到經(jīng)濟效益和整體效益的關(guān)系，落實對應(yīng)的管理政策，進而提升施工人員的自身積極性和效率，各項政策的積極落實之后能讓施工企業(yè)向著規(guī)模化的方向發(fā)展。
（三）實現(xiàn)工業(yè)品價格的監(jiān)控
工業(yè)品的價格參數(shù)一般指的是通過調(diào)查收集部分代表企業(yè)的代表產(chǎn)品，在實施中對價格變動的資料進行計算之后，反應(yīng)出工業(yè)品的變動程度。在整個過程中涉及到原材料、燃料和動力等指數(shù)，主要反應(yīng)了工業(yè)企業(yè)出廠出廠商品價格及工業(yè)企業(yè)中間投入品價格變動趨勢和變動程度的相對數(shù)，是驗證工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r的重要指標(biāo)之一。依據(jù)現(xiàn)行的工業(yè)品價格參數(shù)得知，在生產(chǎn)過程中需要對消耗的外購原材料和其他費用等進行計算，合理進行管控。
（四）規(guī)定工業(yè)中間投入
對企業(yè)管理而言，企業(yè)內(nèi)部會計需要明確具體的表格的內(nèi)容，準(zhǔn)確的掌握中間投入計算的原則和資料等。其一從企業(yè)外部購入的產(chǎn)品和服務(wù)價值等，不涉及到生產(chǎn)過程中回收的廢料和自制頻的價值。其二是本期投入到生產(chǎn)，并一次性消耗的產(chǎn)品和服務(wù)價值，不包括固定資產(chǎn)等轉(zhuǎn)移的價值。規(guī)定工業(yè)中間投入，符合經(jīng)濟發(fā)展的要求。
三、結(jié)語
在新的時代背景下，工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的風(fēng)險比較多，考慮到經(jīng)濟管理的影響因素和具體要求等，需要注意的是進行風(fēng)險的管控。在當(dāng)前風(fēng)險管理中，提供了詳細的管理規(guī)范。通過完善現(xiàn)有防范模式、完善規(guī)模化方案、實現(xiàn)工業(yè)品價格的監(jiān)控、規(guī)定工業(yè)中間投入等方式進行各項管理之后，對工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展起到促進的作用，帶動整體進步。
工業(yè)經(jīng)濟畢業(yè)論文范文模板(二)：新工業(yè)經(jīng)濟下電線電纜產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展與融合論文
摘要：電線電纜產(chǎn)業(yè)隨著新材料、新裝備、新技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，近年來涌現(xiàn)出許多新的前沿領(lǐng)域和發(fā)展方向。電纜制造企業(yè)需適應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下的產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來新一輪產(chǎn)業(yè)革命，電線電纜產(chǎn)業(yè)鏈作為基礎(chǔ)制造業(yè)，也需經(jīng)受沖擊和歷煉，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級和突破。
關(guān)鍵詞：電纜技術(shù)；裝備材料；發(fā)展融合
0前言
電線電纜產(chǎn)業(yè)在國家能源開發(fā)、能源傳輸和能源轉(zhuǎn)換中擔(dān)負重任，隨著新材料、新裝備、新技術(shù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，電線電纜產(chǎn)業(yè)近年來也涌現(xiàn)出許多新的前沿領(lǐng)域和發(fā)展方向。如何在新工業(yè)經(jīng)濟形勢下，實現(xiàn)電纜行業(yè)制造體系升級，是所有電纜企業(yè)值得思考的問題。即使放在當(dāng)前工業(yè)大變革的歷史背景下，電纜企業(yè)也面臨激烈競爭，需要突破發(fā)展。本文結(jié)合電纜行業(yè)近些年發(fā)展情況，淺析電纜產(chǎn)業(yè)裝備、材料、工藝及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。
1高端制造和檢測裝備
目前電線電纜行業(yè)生產(chǎn)檢測裝備大部分已實現(xiàn)國產(chǎn)化，但在高端裝備領(lǐng)域，國產(chǎn)裝備與國外先進水平相比，制造裝備在機械加工精度、工藝穩(wěn)定性、模塊化集成度、生產(chǎn)效率，檢測裝備在測試精度、穩(wěn)定可靠性等方面還有一定差距。電纜裝備供需狀況存在錯位，一方面國產(chǎn)中低端裝備供需飽和，另一方面高端裝備進口依賴程度高。電纜制造高端裝備以500kV立塔交聯(lián)生產(chǎn)線為例，目前國內(nèi)投產(chǎn)生產(chǎn)線以進口裝備為主，國產(chǎn)裝備多以配套或輔助功能使用。電纜高端裝備投資回收周期長、占用資金量大，電纜企業(yè)在選用裝備時，會慎重考慮選用裝備的成熟性和行業(yè)使用情況。另外高端裝備市場需求量相對較小，換代周期長，也片面影響國產(chǎn)高端裝備的研發(fā)和投用。但未來電纜行業(yè)高端制造和檢測裝備仍是裝備制造企業(yè)發(fā)展的一個方向，除了需要在基體材料、加工工藝、系統(tǒng)組成上做出突破外，智能化、信息化和高度集成化將成為未來高端裝備的普遍要求。目前，電纜行業(yè)智能生產(chǎn)、數(shù)字供應(yīng)鏈、大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)對車間工廠生產(chǎn)、檢測數(shù)據(jù)集采需要另行配置傳感器、數(shù)據(jù)集采裝置和工業(yè)平板等輔助裝備。未來數(shù)據(jù)集采和網(wǎng)絡(luò)交互功能將是電纜裝備智能化的常用配置。
2電纜新材料研發(fā)
電纜新材料研發(fā)包括兩個方面：一方面是對原有材料體系的改良、改性、配方優(yōu)化設(shè)計；另一方面是全新材料在電纜結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。目前我國電纜橡塑材料主要應(yīng)用于中低電壓等級。超高壓電纜絕緣、屏蔽料存在基礎(chǔ)原料整體水平低，核心工藝裝備依賴進口，產(chǎn)業(yè)化程度不高。高耐壓等級絕緣材料對基材純度、配方工藝、輔助材料的分布狀態(tài)要求很高，目前國內(nèi)能夠生產(chǎn)超高壓絕緣料的廠家非常有限。國家已將新材料產(chǎn)業(yè)作為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的戰(zhàn)略支撐，科研資金和人才投入巨大。隨著新材料技術(shù)的不斷突破，既可以在原有材料體系基礎(chǔ)上研制出更高純度、更細小微粒的基體材料，通過納米處理、微粒改性等物理化學(xué)方法提升材料性能，也可以研制開發(fā)出更多實用的復(fù)合新材料。未來電纜材料的研發(fā)除了注重材料電氣性能和機械物理性能，也更關(guān)注其環(huán)保性能和廢舊材料的回收利用。在材料研發(fā)使用全周期，考量其環(huán)保性和循環(huán)使用價值。
3制造技術(shù)的發(fā)展
電纜制造技術(shù)發(fā)展包括制造方法的改進和電纜新結(jié)構(gòu)、新生產(chǎn)工藝的研發(fā)。以礦物絕緣電纜為例，目前礦物絕緣電纜防火性能檢測標(biāo)準(zhǔn)以BS6387要求比較全面和嚴(yán)格，該標(biāo)準(zhǔn)要求防火電纜除能經(jīng)受單純耐火試驗外，還要求耐火測試過程能經(jīng)受噴水和機械沖擊。然而以此為評價標(biāo)準(zhǔn)，電纜企業(yè)在采用云母絕緣帶材和銅管、鋁管、鋼管金屬套生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，發(fā)展出一系列柔性結(jié)構(gòu)礦物絕緣電纜，并得到了用戶和市場認可。而耐火陶瓷材料的研制和使用，使耐火結(jié)構(gòu)電纜可以向更高電壓等級發(fā)展。電動新能源汽車發(fā)展需要配備大量的充電樁，使充電樁電纜發(fā)展成單獨的電纜系列，而機器人行業(yè)的發(fā)展又需電纜企業(yè)研發(fā)相應(yīng)的高柔性、抗扭機器人電纜。電纜新結(jié)構(gòu)與新應(yīng)用相輔相成，而某些電纜新結(jié)構(gòu)是需要采用電纜生產(chǎn)新型裝備來實現(xiàn)。
4智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)
電纜智能制造是采用電纜智能制造技術(shù)和電纜智能制造系統(tǒng)進行電纜生產(chǎn)的模式。電纜智能制造裝備采用計算網(wǎng)絡(luò)智能交互組成智能制造系統(tǒng)，通過對工作流程的動態(tài)管理、決策優(yōu)化提高資源使用效率。電纜智能制造以客戶需求為導(dǎo)向，貫通企業(yè)運營管理和工廠生產(chǎn)執(zhí)行，公司各工作節(jié)點在執(zhí)行的同時負責(zé)數(shù)據(jù)集成，組成大數(shù)據(jù)管理平臺，企業(yè)管理層應(yīng)用大數(shù)據(jù)管理快速決策，實現(xiàn)智能管理和生產(chǎn)。工廠車間智能生產(chǎn)裝備采用數(shù)據(jù)集采系統(tǒng)，實時采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)管理平臺實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的智能監(jiān)測、判斷和控制。目前電纜企業(yè)已采用有SRM、MES、CRM、SAP、ERP等系列電子采購、制造執(zhí)行、客戶管理電子信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將進一步加深工廠智能制造和各電子信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的深度融合。
隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的逐步推進，電纜智能制造邊界將突破生產(chǎn)工廠界限，向上下游產(chǎn)業(yè)鏈及客戶端不斷延伸。隨著電纜制造產(chǎn)業(yè)鏈的上游產(chǎn)業(yè)電纜原材料制造企業(yè)包括金屬冶煉加工企業(yè)和化工企業(yè)，電纜制造產(chǎn)業(yè)鏈的下游產(chǎn)業(yè)電纜輸配電系統(tǒng)和最終用戶，及電纜設(shè)計施工企業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的同步推進，電纜智能制造將由企業(yè)的單點網(wǎng)絡(luò)，交互成涵蓋電纜原材料、電纜生產(chǎn)、電纜設(shè)計施工、輸配電系統(tǒng)集成和最終用戶的共享網(wǎng)絡(luò)。電纜智造系統(tǒng)通過接入端口，可以與上下游客戶共享數(shù)據(jù)信息。由智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)引領(lǐng)的新一輪工業(yè)革命，也必將給電纜行業(yè)帶來新一輪的沖擊和洗禮。
國家已將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定位為推動工業(yè)升級轉(zhuǎn)型的重大工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。電纜行業(yè)智能制造裝備和信息集采交互系統(tǒng)已日益成熟和完善，如何在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合下投入應(yīng)用，在實踐中不短提升和完善，最終發(fā)展出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)交互背景下的理念先進、具有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的電纜智能制造系統(tǒng)，是電纜行業(yè)整體突破的一個重要契機。
5電線電纜產(chǎn)業(yè)鏈融合
電線電纜制造產(chǎn)業(yè)鏈上游是電纜材料供應(yīng)企業(yè)，下游是線纜設(shè)計、施工企業(yè)和終端用戶。電線電纜作為單獨的產(chǎn)品，需與其他供應(yīng)商產(chǎn)品配套組成完整的供配電和信息傳輸系統(tǒng)。穩(wěn)定合格的原材料供應(yīng)，是生產(chǎn)合格電纜產(chǎn)品的基礎(chǔ)。電纜企業(yè)運營成本中原材料成本占比很大，許多電纜企業(yè)部分原材料例如護套料采用自主生產(chǎn)的方式以降低生產(chǎn)成本，技術(shù)實力強的電纜生產(chǎn)企業(yè)向原材料行業(yè)拓展，發(fā)展成為電纜原材料和電纜供應(yīng)商。電纜企業(yè)生產(chǎn)電纜產(chǎn)品，但電纜制造企業(yè)本身不具備電力設(shè)計和安裝施工的資質(zhì)，電纜生產(chǎn)交付后，需交有資質(zhì)的施工企業(yè)安裝敷設(shè)。電纜制造企業(yè)和設(shè)計、施工企業(yè)融合，可以發(fā)展成為設(shè)計、生產(chǎn)、施工一體的電纜系統(tǒng)供應(yīng)商。國內(nèi)電網(wǎng)220kV及以上電力系統(tǒng)，采購招標(biāo)時常常要求制造商提供的220kV交聯(lián)電纜需有與其配套的220kV電纜終端和中間接頭組裝成的電纜系統(tǒng)經(jīng)過型式試驗或預(yù)鑒定試驗，以證明電纜與其配套連接附件的整體可靠性。這樣的電纜系統(tǒng)客觀上就要求電纜制造企業(yè)和電纜附件制造企業(yè)預(yù)先研制裝配電纜系統(tǒng)并經(jīng)測試驗證其可靠性。以上實例，只是電纜產(chǎn)業(yè)鏈向上下游融合的部分體現(xiàn)。無論是電纜生產(chǎn)企業(yè)通過自身努力向上下游產(chǎn)業(yè)拓展，還是通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)背景下供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)交互和大數(shù)據(jù)平臺，都必將是一個融合發(fā)展的過程。
【關(guān)鍵詞】Ni-Cr-Al高溫合金;性能;研究現(xiàn)狀;發(fā)展
1.引言
鎳是一種耐腐蝕性優(yōu)良、韌性較好的金屬材料，具有良好的力學(xué)、物理和化學(xué)性能，添加適宜的元素可提高它的抗氧化性、耐腐蝕性、高溫強度和改善某些物理性能。Ni-Cr-Al合金的成分主要是鎳鋁，鉻的含量較少，是重要的高溫合金材料，在能源開發(fā)、化工、電子、航海、航空和航天等部門中都有廣泛的應(yīng)用，物理與化學(xué)的性能不言而喻，耐高溫、抗蠕變、抗腐蝕性能好，憑借這些優(yōu)良性能，使鎳鉻鋁合金成為未來高溫合金材料中最有前景和價值的合金材料之一，因此，研究鎳鉻鋁合金對現(xiàn)實工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。
2.概述
Ni-Cr-Al高溫合金依靠其耐高溫抗氧化性能，成為重要高溫材料之一，在國防和工業(yè)生產(chǎn)中，扮演著重要的角色，以其優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于航空航天，電力，冶金等高溫部件。Ni-Cr-Al高溫合金這樣良好的性能主要依靠Al和Cr來形成一層Al2O3和Cr2O3保護性氧化膜，氧化膜生長緩慢，粘附性較好，對基體起到良好的保護作用。
3.Ni-Cr-Al合金的發(fā)展歷程
3.1 Ni-Cr合金：Ni-Cr合金可作為耐熱、抗高溫氧化和耐腐蝕的涂層。典型的鎳鉻合金為鎳含量80%、鉻含量為20%，但也有鎳為60%，鉻為16%和其余為鐵的。其中80Ni20Cr合金是熱噴涂常用的材料，該合金具有較好的耐高溫氧化性能，耐酸和堿腐蝕，是制備耐熱、耐蝕涂層的典型材料。由于涂層致密、與基體材料的粘結(jié)性好，通常作為耐熱陶瓷涂層的粘結(jié)底層，既能增加涂層的結(jié)合強度，同時又能防止高溫氧化和腐蝕性氣體對金屬的侵蝕，但該合金不耐硫化氫、亞硫酸氣體、鹽類及高溫潮濕下還原性氣體的腐蝕，在硝酸、鹽酸溶液中也容易受到侵蝕。可廣泛應(yīng)用于鍋爐水冷管壁（包括重油余熱鍋爐中的水冷管壁及燃煤鍋爐水冷管壁）和換熱器管壁，以減緩鍋爐管壁的腐蝕與沖蝕。如美國TAFA公司為噴涂鍋爐水冷壁保護涂層而設(shè)計的牌號為45CT的鎳鉻合金絲，保護鍋爐管道，延長其使用壽命。
3.2 Ni-Al合金：用于電弧噴涂的Ni-Al合金絲，鎳、鋁的質(zhì)量比為Ni：Al=95：5，成分近似于鎳包鋁自粘結(jié)復(fù)合粉末。許多方面Ni-Al合金絲可以代替Ni-Al復(fù)合絲，而它的冶金結(jié)合性能優(yōu)于Ni-Al復(fù)合絲。Ni-Al合金絲用作電弧噴涂時，電弧使熔滴強烈過熱，鎳和鋁的氧化反應(yīng)（而不是鋁化鎳的形成）放出大量的熱量，使熔滴地撞擊到工件表面的瞬間與基體表面發(fā)生冶金結(jié)合，形成一些微“焊合”點，導(dǎo)致涂層與工件之間的牢固結(jié)合。Ni-Al合金涂層除具有良好的抗高溫氧化性能外，還具有良好的腐蝕性能。
3.3 Ni-Cr-Al-Y合金：為四元系高溫?zé)岣g涂層，航空、艦船、發(fā)電用的在高溫合金制作的高溫部件，在其表面施加這種四元系涂層，厚度在45-200?m，可以提高機體材料的抗熱腐蝕能力，耐熱壽命可延長達幾千小時，以致近幾萬小時[1]。
4. Ni-Cr-Al抗高溫氧化合金性能的研究現(xiàn)狀
隨著航天、航空、電力、冶金、能源、石工工業(yè)的迅速發(fā)展，對高溫抗氧化合金材料的服役性要求越來越高，高溫抗氧化合金材料已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的決定性因素，這就給高溫抗氧合金的研制和開發(fā)提出了新的挑戰(zhàn)機遇，目前提高合金抗高溫氧化的手段如下：
4.1 通過向合金內(nèi)添加親氧元素，使合金表面發(fā)生擇優(yōu)氧化，進而形成一層連續(xù)、致密、粘附性較好的氧化薄膜更好的保護基體，產(chǎn)生擇優(yōu)氧化的條件[2]：
4.1.1 添加在合金中的元素對氧的親和力要大于基體金屬的。
4.1.2 在基體中摻雜的合金元素的離子半徑要小于基體的，這樣容易向表面擴散。
4.1.3 在更容易發(fā)生擴散行為的情況下加熱。
其中添加元素Cr、Al、Si在提高合金抗氧化性起到重要作用。
4.2 通過處理表面來加強合金的抗氧化能力
4.2.1 擴散摻層法
4.2.2 通過注入稀土元素改層法
4.3 通過防護涂層法來進一步加強防護能力
4.3.1 合金涂層
高溫合金抗氧化涂層有以下分類[3]
4.3.1.1 鋁-鉻、鋁-鉛、鋁-硅等鋁化物涂層是通過用化學(xué)氣相沉積的方法經(jīng)改進所獲得，這些涂層有制作簡單、自身性質(zhì)穩(wěn)定、而且造價較低等較好的優(yōu)點，其缺點是組成的成分的控制很不容易。
4.3.1.2 M-CrAl-Re，其中M包括的范疇為鐵、鈷、鎳等磁性材料，Re包括的范疇為稀土元素釔、鈰、鉿等活性元素）此類涂層屬于包覆涂層，這種涂層在低溫低壓的條件下用等離子噴涂、電子束物理氣相沉積、濺射離子鍍等手段制作，此類涂層的組成部分是可以控制的，同時具備抗腐蝕性能等優(yōu)點，其缺點是生產(chǎn)的成本較高而且工藝設(shè)備造價很高，即便生產(chǎn)出來也難以均勻的涂在基體表面。
4.3.2 陶瓷涂層
此涂層是可以在低溫低壓下用等離子噴涂制作而成的。
4.4 納米涂層[4]
如果用離子濺射沉積的方法來處理鑄態(tài)合金表面，可以得到這種納米涂層在二個方面的作用：一方面，這種涂層的應(yīng)用可以明顯提高合金基體的抗高溫抗氧化性能，進而提高對合金基體進行保護作用，其作用機理就是改善氧化薄膜，另一方面這種涂層的使用不會使其材料與基體發(fā)生不利的作用。
5.Ni-Cr-Al合金高溫氧化的研究進展
Ni-Cr-Al合金是在80Ni-20Cr 合金的基礎(chǔ)上加入Al元素發(fā)展起來的， 由于該合金優(yōu)良的耐高溫氧化和腐蝕能力而被廣泛地用于熱防護涂層。
Ingard A等人研究了含不同Cr/A1比的Ni-Cr-Al合金在800-1300℃空氣或1個大氣壓氧氣中的氧化行為。發(fā)現(xiàn)氧化速率隨時間迅速降低，且為理想的拋物線。主要反應(yīng)產(chǎn)物為NiO，Cr2O3，α-A12O3和Ni（Cr，A1）2O4。反應(yīng)產(chǎn)物相對量是成分、溫度、氧壓和反應(yīng)時間的函數(shù)。Ni-9Cr-6Al合金由于在所有溫度下都形成α-A12O3具有最好的抗氧化性能。
孫長波等研究了Ni-Cr-Al合金在1000℃空氣中的氧化行為，經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)在合金中添加Al元素以后使合金的氧化速度很明顯的下降了，促使合金在高溫條件下自身的抗氧化性能得到顯著的提高;合金元素Al的添加使合金表面生成連續(xù)致密的Cr2O3薄膜，繼而還降低了在合金外層形成Cr2O3薄膜需要Cr的含量，合金元素Cr，還使合金表面氧化薄膜的內(nèi)部生成極薄A12O3，含Cr為20%，含Al為2.5%的Ni基合金在高溫情況下在合金表面形成連續(xù)致密的氧化薄膜，成分為Cr2O3，而在Cr2O3薄膜內(nèi)部形成極薄的A12O3薄膜，進而抑制了NiO的生長. 這些研究結(jié)果表明，合適的Al，Cr合金化可以使合金發(fā)生選擇氧化。Cr，Al選擇氧化可以提高Ni-Cr-Al合金的高溫氧化性能。Ni-Cr-Al合金氧化膜與基體的粘附性不是很好，導(dǎo)致氧化過程中有輕微的氧化膜剝落，就其原因人們作了大量研究。早期有人注意到雜質(zhì)硫會向Ni及Ni基合金表面的偏聚，且氧化膜的粘附性與雜質(zhì)元素硫偏聚有關(guān)。
Ni-Cr-Al合金在真空爐中進行高溫退火處理時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)以雜質(zhì)元素形式存在的硫含量為50×10-6的合金，表面的硫含量可以達到20at%，從而引起氧化膜的嚴(yán)重剝落。Ni-Cr-Al合金內(nèi)添加微量稀土可以顯著改善合金的抗高溫氧化性能。如已發(fā)展的含稀土氧化物的彌散強化合金即（ODS合金），抗高溫腐蝕性能最優(yōu)異的包覆涂層MCrAl-Y（M代表Ni、Co或Fe）。Funkenbusch等曾對不同S與Y添加量的Ni20Cr12Al（%）合金的循環(huán)氧化進行了研究.由于Y的加入，合金表面的氧化膜的粘附性確實得到了很大提高。人們已經(jīng)對稀土元素的微觀作用機制進行了大量研究，其中提出了一些具有代表性的模型：微釘理論、空位阱理論、生長應(yīng)力消除理論、氧化膜塑性理論及硫效應(yīng)模型，但到目前還沒有統(tǒng)一的模型， 已經(jīng)提出的多種模型都存在局限性。
6.Ni-Cr-Al-Y涂層高溫氧化研究進展
Ni-Cr-Al-Y耐高溫涂層材料，其熱膨脹系數(shù)介于金屬和陶瓷之間，有著良好的抗氧化抗腐蝕的綜合性能，即可以單獨用作熱障涂層（TBCS）也可以作為熱障涂層中的粘結(jié)層使用。廣泛應(yīng)用于大型燃氣渦輪發(fā)動機葉片等高溫部件的熱障涂層中，工作溫度一般在1000℃以上。熱障涂層的應(yīng)用不僅可以提高基體抗高溫腐蝕能力，進一步提高發(fā)動機工作溫度，而且可以減少能耗、提高效率、延長熱端部件的使用壽命。
李美等研究了濺射Ni-Cr-Al-Y涂層氧化過程A12O3膜結(jié)構(gòu)與形貌的轉(zhuǎn)變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)濺射Ni-Cr-Al-Y涂層在900℃～1100℃氧化過程中，氧化膜存在θα-A12O3相變，其相變的速度與溫度有關(guān)，溫度越高，相變越快;涂層表面生成的氧化膜形貌取決于氧化溫度和時間，θ-A12O3隨著溫度的提高或同一溫度下時間的延長，從針狀依次變化為晶須狀和刀片狀或簇擁成團，而α-A12O3為顆粒狀;對濺射Ni-Cr-Al-Y涂層進行真空熱處理，可促進氧化膜的相變，使涂層表面快速形成保護性的α-A12O3 。
張玉娟等[22]研究了Ni-Cr-Al-Y涂層的表面狀態(tài)對高溫氧化行為的影響，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：拋光態(tài)涂層在1050℃恒溫氧化，短期內(nèi)（150h）生成α-A12O3保護膜，氧化膜與基體的粘附性好，氧化動力學(xué)曲線成拋物線型，涂層抗氧化性好;150h后，保護性氧化膜被破壞，動力學(xué)曲線轉(zhuǎn)為線性上升，涂層抗氧化能力下降。噴涂態(tài)涂層的長期抗恒溫氧化能力比拋光態(tài)涂層強。在1050℃恒溫氧化300h，動力學(xué)曲線符合拋物線規(guī)律，表面α-A12O3保護膜無破壞。無涂層涂覆的基體合金表面不能生成α-A12O3保護膜，合金抗氧化能力差。
樓翰一等研究Ni-Cr-Al納米晶合金在1000℃的高溫氧化行為，研究發(fā)現(xiàn)納米晶化大大擴展了鑄態(tài)Ni-Cr-Al合金氧化時，連續(xù)外A12O3層生成區(qū)的成分范圍;更為重要是，在常溫高溫合金所在的成分區(qū)域內(nèi)，納米晶合金可以在氧化初期直接一步生成抗氧化性和粘附性十分優(yōu)良的A12O3膜。
7.展望
隨著科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，Ni-Cr-Al高溫合金將被更廣泛的應(yīng)用到國防、工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，合理的控制好合金中Al和Cr的含量有利于氧化薄膜更好的形成，同時適量的加入稀土元素有利于控制S元素對薄膜脫落的影響，更好的保護Ni-Cr-Al合金基體，以便更好的發(fā)揮Ni-Cr-Al合金優(yōu)良的抗高溫、抗氧化性能。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】循環(huán)經(jīng)濟；農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟；建設(shè)
一、前言
目前，傳統(tǒng)生產(chǎn)和消費活動中殘余物幾乎全部進入公共領(lǐng)域，重新返回大氣圈和生物圈，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增長也是以資源的浪費和環(huán)境的污染為代價的。現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展模式對自然生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，直接危及生存空間，必然導(dǎo)致經(jīng)濟停滯、下降，破壞社會效益、經(jīng)濟效益與生態(tài)環(huán)境效益的統(tǒng)一和平衡。為了解決傳統(tǒng)生產(chǎn)方式帶來的諸多弊端，在當(dāng)前社會主義新農(nóng)村建設(shè)中，一種新的發(fā)展模式—農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟正越來越受到人們的重視。循環(huán)經(jīng)濟以資源循環(huán)利用為途徑，以保護環(huán)境、節(jié)約資源、能源為重點，以減量（Reduce）、再生（Recover）、再用（Reuse）和循環(huán)（Recycle）（4R原則）為原則，實現(xiàn)經(jīng)濟的循環(huán)發(fā)展，首先要避免產(chǎn)生廢物，特別重要的是減少廢物的排量及其危害性；其次是利用和用來獲取能源。而農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村工業(yè)發(fā)展過程中，在資源開發(fā)、生產(chǎn)活動、產(chǎn)品消費和廢棄物處理的全過程中，通過產(chǎn)業(yè)組合使資源得到循環(huán)利用、生態(tài)環(huán)境得以有效保育、農(nóng)村經(jīng)濟得到快速發(fā)展，農(nóng)村中人與自然的關(guān)系得到協(xié)調(diào)的發(fā)展模式。
二、發(fā)展農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟的好處
1.促進了農(nóng)民增收致富，加快了農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。
以沼氣為紐帶，發(fā)展畜、菜、果、沼、魚等生態(tài)型、環(huán)保型、經(jīng)濟型的農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟模式，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益顯著，實現(xiàn)了農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效。
2.有效地調(diào)整了農(nóng)村用能結(jié)構(gòu)，保護了農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。
農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟改變了過去對秸稈和柴薪燃燒對大氣的污染，而改用沼氣供能，創(chuàng)建人與自然和諧發(fā)展的生態(tài)家園，將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活方式向“減量、再用、循環(huán)”的農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)變，采用與環(huán)境相容的綠色環(huán)保型、資源可再生利用型，促進循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。
3.有效地補充了農(nóng)村能源供給，節(jié)約了不可再生資源。
農(nóng)村沼氣的供應(yīng)有力地減少對不可再生資源煤炭的消耗。根據(jù)農(nóng)業(yè)部測算1立方米沼氣燃燒熱值相當(dāng)于2kg標(biāo)煤，一口沼氣池，一年產(chǎn)生的能量分別相當(dāng)于840kg標(biāo)準(zhǔn)煤、130kg液化氣。因此沼氣的應(yīng)用保護和節(jié)約了煤炭資源，實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟中減少不可再生資源消耗(減量化)的原則。
4.保護了森林植被，改善了生態(tài)環(huán)境。
發(fā)展沼氣用作生活燃料，改變了農(nóng)民的燃料構(gòu)成，每口8～10立方米沼氣池戶年產(chǎn)沼氣450立方米以上，年均可節(jié)柴3.16噸，相當(dāng)于保護0.33公頃的林木，因此，它控制水土流失、保護了森林植被，改善了區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟中資源低耗原則。
5.提高了土壤地力，改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。
沼肥是優(yōu)質(zhì)高效的有機肥，有利于土壤改良，培肥地力。沼液對農(nóng)作物病蟲害發(fā)生有防治和抑制作用，用于種植農(nóng)作物及果蔬產(chǎn)品，可減少化肥、農(nóng)藥的使用量，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境污染和農(nóng)產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)的殘留量，實現(xiàn)了再利用生產(chǎn)，凈化了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，有利于無公害農(nóng)副產(chǎn)品的發(fā)展，保護人民健康。
6.改變了農(nóng)民生產(chǎn)生活方式，促進了農(nóng)村精神文明建設(shè)的發(fā)展。
沼氣池建設(shè)與改廁、改圈、改灶結(jié)合，改變了農(nóng)民傳統(tǒng)的生產(chǎn)、生活方式，農(nóng)戶使用了優(yōu)質(zhì)的沼氣能源，瓷磚灶臺取代了泥磚灶臺，廚房干凈又整潔，廁所由“臟、爛、臭”向無害化衛(wèi)生廁所發(fā)展，從而改善了村容村貌和環(huán)境衛(wèi)生，增強了農(nóng)民環(huán)保意識，提高了群眾健康水平，促進了農(nóng)村精神文明發(fā)展，有利于建設(shè)農(nóng)村小康社會。
三、農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟的現(xiàn)狀
（一）循環(huán)經(jīng)濟的觀念缺乏
農(nóng)民往往只顧眼前利益而忽視對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護，一些地方領(lǐng)導(dǎo)對農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟建設(shè)的重要性及緊迫性尚未引起足夠重視，有的甚至還提出一些不利于農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟建設(shè)的口號和建議。對農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的輿論宣傳缺乏力度，宣傳渠道和形式單一，缺乏應(yīng)有的環(huán)境。這種觀念的缺乏致使在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中資源短缺、生態(tài)破壞和環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)重，已成為制約農(nóng)村和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。
（二）缺乏系統(tǒng)的促進農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的政策和法規(guī)
雖然我國已頒布《節(jié)約能源法》、《清潔生產(chǎn)促進法》和《環(huán)境影響評價法》等法律法規(guī)，并制定一系列促進企業(yè)節(jié)約和綜合利用資源的政策。但我國的環(huán)保法律仍基于末端治理或分段治理，過于強調(diào)污染發(fā)生后的被動措施，某些條款僅有一些方向性和概念性的籠統(tǒng)表述，專門針對農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的法規(guī)還沒有制定，不能適應(yīng)發(fā)展農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟的要求。
（三）技術(shù)研發(fā)滯后
科學(xué)技術(shù)是農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的支撐，而且循環(huán)鏈越長，所需的技術(shù)就越復(fù)雜、越精細。從我國的實際情況來看，不僅農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展中急需的技術(shù)無法得到滿足，而且已有的技術(shù)推廣應(yīng)用也很不到位。總體看，我國農(nóng)業(yè)技術(shù)的整體水平相對較低，而且推廣應(yīng)用效率低。
（四）農(nóng)民文化素質(zhì)較低
農(nóng)民素質(zhì)是影響農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。只有有文化、懂技術(shù)、會經(jīng)營的新型農(nóng)民，才能擔(dān)當(dāng)發(fā)展農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟的重任。但我國的農(nóng)民素質(zhì)還遠達不到這一要求。農(nóng)民素質(zhì)低下將會影響農(nóng)村循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。
【論文摘要】：改革開放以來，沿海地區(qū)因為便利的水上交通和豐富的海洋資源，使得經(jīng)濟飛速發(fā)展。但在經(jīng)濟發(fā)展的同時，我們也應(yīng)該看到，海洋正在遭受著前所未有的破壞，如何在促進海洋經(jīng)濟發(fā)展的同時，讓海洋的生態(tài)環(huán)境得到應(yīng)有的保護，已成為全世界共同關(guān)心的話題。文章就針對海洋經(jīng)濟和海洋環(huán)境的相互作用，談一談自己的看法。
隨著沿海經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，近海海域遭到越來越嚴(yán)重的污染，使海域環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日趨惡化，并對生物資源和人體健康產(chǎn)生有害影響。近海水域的污染已成為世界各國，特別是象我國這樣具有相當(dāng)長的海岸線和眾多海灣的國家所共同關(guān)心的環(huán)境問題。海洋經(jīng)濟的發(fā)展還面臨嚴(yán)酷的海洋自然環(huán)境，海洋災(zāi)害直接影響著海洋經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)模、速度和效益，精確預(yù)報海洋災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和應(yīng)該采取何種防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)工程措施，也成為嚴(yán)重關(guān)注的環(huán)境問題。為了開發(fā)海洋中的空間、礦產(chǎn)、漁業(yè)、能源等物質(zhì)資源，需要在海上進行各類工程建設(shè)，在目前科技日益發(fā)展的情況下，工程建設(shè)的規(guī)模日益巨大，這些大規(guī)模的工程建設(shè)和海洋環(huán)境之間的相互作用也將是開發(fā)海洋中的一個應(yīng)引起特別關(guān)注的重要問題。為了適應(yīng)我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋環(huán)境的日益惡化，海洋災(zāi)害的頻發(fā)和海洋工程向大型化發(fā)展，近海石油氣田的開發(fā)，以及海岸帶開發(fā)過程中的后效問題的研究需要，針對我國重大海洋環(huán)境與保護問題開展研究是十分必要和迫切的。
在這方面，重點需要開展的研究課題大體上有三類。第一類課題是海洋環(huán)境特征對各類污染物作用的機理和規(guī)律研究，第二類課題是海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)研究，第三類課題是海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用吸防治措施與對策。
一、海洋環(huán)境特征
對各類污染物的作用機理和規(guī)律研究以海洋流體動力對各類污染物遷移、擴散、轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究為基礎(chǔ)，考慮各種自然環(huán)境因素（浪、流、風(fēng)、光、溫度、濕度）、物理因素（擴散、揮發(fā)、沉降、吸附、釋放）、化學(xué)因素、生物因素的作用，揭示污染物在海洋復(fù)雜條件下的運動及演變規(guī)律，并建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型。此外，近年來，在我國沿海海域，赤潮頻發(fā)嚴(yán)重。因此，除了加強赤潮的監(jiān)測和預(yù)報外，也應(yīng)加強在建立赤潮生長機理和發(fā)展規(guī)律方面的研究工作。
此項研究應(yīng)通過現(xiàn)場觀測、物理模型實驗和數(shù)學(xué)模擬研究相結(jié)合的方法來進行。由于現(xiàn)場觀測工作耗資巨大，且受到許多客觀條件的限制，所獲得的數(shù)據(jù)往往有許多綜合因素的共同作用，很難將其中的單因素影響分離出來，因此，往往只能用它來作為對某一水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型進行檢驗其可行性和精度的一個實例。
用數(shù)學(xué)模擬方法來建立海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型是一個較為有效的方法。目前，在這方面國內(nèi)外已有不少水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型，這些水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型大體上都基于以下幾方面的模型：水流數(shù)學(xué)模型；波浪數(shù)學(xué)模型；液流相互作用模型；近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型。
在水流數(shù)學(xué)模型研究方面，對于較大范圍的海域，通常可采用深度平均的潮流教學(xué)模型，對于紊動影響不顯著的海域，可不考慮湍流影響，而對于湍流效應(yīng)顯著的區(qū)域，如排污口近區(qū)，則應(yīng)考慮湍流效應(yīng)。此外，采用坐標(biāo)變換，可建立一種能夠考慮復(fù)雜地形和套流效應(yīng)的三維潮流數(shù)學(xué)模型，這樣才能夠較好地重現(xiàn)實際海域的三維潮流特征。在較小范圍的水域，水流數(shù)學(xué)模型可以以N－S方程和通用的k－單流體數(shù)學(xué)模型。也可以基于多流體模型的基本概念，分別對兩相本身的湍流輸運規(guī)律以及相間相互作用規(guī)律進行模擬，建立兩相湍浮力分層流的雙流體數(shù)學(xué)模型。
在波浪數(shù)學(xué)模型研究方面，可應(yīng)用BI—CGSTAB法求解由橢圓型緩坡方程離散得到的代數(shù)方程組，以提高求解效率。從水波發(fā)展方程出發(fā)，可導(dǎo)出一種用于大區(qū)域波浪變形問題的數(shù)學(xué)模型。通過引入弱非線性波色散關(guān)系，可使雙曲型緩坡方程能夠有效地考慮波浪的非線性效應(yīng)。對高階Boussinesq方程的進一步研究，可使方程的色激性從入水到深水都達到很高精度，并提高方程的非線性精度，可以更精確的計算較深水域波浪的非線性特征。
針對帶自由表面的波浪場問題，通過把能有效模擬自由面形態(tài)的N— S方程和波能平衡方程的結(jié)合，可導(dǎo)出一個能考慮破波能量損失的拋物型緩坡療程，用這個方程可模擬規(guī)則波和不規(guī)則波破碎引起的波高變化。建立沿岸流數(shù)學(xué)模型，可模擬海岸上波高變化和破碎波波高、波浪增減水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面，對于弱流情形，可采用一種考慮流影響的修正的合流緩坡模型；對于強流情形，可采用在Botssinesq方程中考慮流影響的模型。可以將輻射應(yīng)力的計算公式與拋物型緩坡方程中的待求變量聯(lián)系起來，建立一種輻射應(yīng)力計算的新方法，用該方法可對較大區(qū)域均勻斜坡地形上的波浪輻射應(yīng)力進行數(shù)值模擬。
在近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化數(shù)學(xué)模型研究方面，基于N一S方程所建立的深度平均的二維應(yīng)力一通量代數(shù)全場模型，可對非對稱潮流作用下的側(cè)向岸邊排放問題過分?jǐn)?shù)值模擬。以研究近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報系統(tǒng)作為目標(biāo)，在分析近海環(huán)境中各種物理、化學(xué)和生物現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，針對近海海域水污染的特點，從三維湍流模型出發(fā)，在動量方程中引入表面風(fēng)應(yīng)力、底部切應(yīng)力以及柯氏力的作用；在輸運方程中引入反映物理、化學(xué)、生物等作用的源、匯項，可建立一個統(tǒng)一考慮物理、化學(xué)和生物等過程綜合作用的近海海域污染物遷移轉(zhuǎn)化的三維預(yù)報模型，它可為環(huán)境評價、水質(zhì)規(guī)劃、污染控制以及水域排污工程設(shè)計等提供重要的科學(xué)依據(jù)；同時對確定水域環(huán)境容量，從而制定水域環(huán)境保護策略，也具有十分重要的理論價值和應(yīng)用前景。
應(yīng)該指出，在海洋水質(zhì)預(yù)測預(yù)報模型研究方面，數(shù)學(xué)模擬無疑是一種十分有效的手段，但不論是何種數(shù)學(xué)模型，其模型中所需的必要參數(shù)和邊界條件的處理是研究水質(zhì)模型的技術(shù)關(guān)鍵，直接影響到水質(zhì)模型的科學(xué)性和預(yù)測能力。而這些必要的數(shù)據(jù)是無法從數(shù)學(xué)模型本身來取得的，有些可以通過現(xiàn)場觀測來得到，但其中一些最基本的卷數(shù)是要通過基本機理的研究才能得到，在這方面物理模型實驗研究將是一個有效的手段。
能模擬海洋動力因素的先進實驗設(shè)備，現(xiàn)代化的量測儀器和測試系統(tǒng)是開展物理模型實驗研究的必備條件。進一步完善PIV和LIF的濃度場、速度場同步測量系統(tǒng)，可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直結(jié)構(gòu)，獲得流場中水質(zhì)點速度的空間分布和時間過程；并同步獲得波浪及波流相互作用下濃度場的空間及時間變化過程，可用以分析定量污染物團在波浪及波流相互作用下擴散的基本特征和擴散系數(shù)。
二、海洋災(zāi)害的精確預(yù)報及海洋工程設(shè)施防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)的研究
海洋災(zāi)害主要包括風(fēng)暴潮、海浪、海冰、海嘯、赤潮及海岸侵蝕等。
90年代以來，我國海洋災(zāi)害所造成的損失每年達上百億元人民幣，是世界上海洋災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。海洋工程結(jié)構(gòu)的投資費用很高，一旦發(fā)生破壞，將會造成重大的人員傷亡和巨額財產(chǎn)損失。當(dāng)前我國海洋能源開發(fā)與海洋空間利用的絕大部分活動是在近海和極淺海海域。為了保證在這些海域所建造的工程設(shè)施能夠安全服役免遭破壞，面臨的首要問題是弄清這一海域中嚴(yán)酷和復(fù)雜多變的環(huán)境因素。我國東臨西北太平洋，每年出現(xiàn)的臺風(fēng)數(shù)目占全球的38%，其中對我國可能造成災(zāi)害的臺風(fēng)每年有7—8個。每當(dāng)臺風(fēng)在我國登陸或接近我國沿海通過時，都會在沿岸局部地區(qū)產(chǎn)生風(fēng)暴潮，形成風(fēng)暴潮災(zāi)害。
在我國北方海域，冬季由于受寒潮影響，沿岸地區(qū)每年都有結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰嚴(yán)重的年份則出現(xiàn)冰害。若對這些海洋災(zāi)害估計不足將會帶來巨大的損失。渤海重疊冰與堆積冰的形成，不但可給結(jié)構(gòu)物以強大的冰壓力，而且由于冰激引起的振動作用，也會給海洋平臺的使用和安全帶來巨大的損害。而冰區(qū)溢油的遷移規(guī)律及預(yù)防和清理技術(shù)，至今尚未進行過深入的研究。對近岸大面積冰排和海上浮冰，在波浪、潮汐作用下都會引起海冰的斷裂，斷裂后冰塊的尺度直接影響其對結(jié)構(gòu)物的作用。在渤海海域建造的海洋平臺，為了抵抗冰害，往往建成正、倒錐體的結(jié)構(gòu)型式，冰排對錐體結(jié)構(gòu)的冰荷載及與其的動力相互作用，也是目前尚未解決的課題。在海冰力學(xué)的研究中，除進行理論分析和數(shù)值模擬外，實驗研究也是一個重要的手段。在實驗研究中，模型冰可采用凍結(jié)模型冰和非凍結(jié)模型冰來進行，它們各有其優(yōu)缺點，發(fā)展這兩種技術(shù)是海冰力學(xué)研究中的一個課題。
我國是一個多地震的國家，海域中時有地震發(fā)生。強烈的地震將有可能是海上工程設(shè)施的主要破壞荷載。如果一旦在地震中結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞，除其直接經(jīng)濟損失極大外，其次生災(zāi)害——火災(zāi)、環(huán)境污染等的后果也不堪設(shè)想。 轉(zhuǎn)貼于
近年環(huán)太平洋地區(qū)地震的頻度和強度都在上升，造成重大災(zāi)害。大型海上工程在地震作用下的安全性，特別是抗震防災(zāi)的基本原理和減震技術(shù)措施需要認真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的響應(yīng)和振動破壞機理更有待深入研究。日本阪神地震記錄資料表明，地震及由此引發(fā)的巨浪共同作用對水中和岸邊建筑物造成的破壞十分嚴(yán)重。水工建筑物的這類破壞機理，至今國內(nèi)外對此都很少研究，且由于試驗條件的限制，國內(nèi)外對此方面的試驗研究工作開展極少。這是海上水工建筑物抗震研究中的一個新領(lǐng)域。
海上水工建筑物在長期運行過程中健康狀況逐漸惡化，其損傷主要來自兩個方面：其一是結(jié)構(gòu)的老化、疲勞、超載、內(nèi)部損傷（裂縫）、地基沉降變形以及環(huán)境的物理化學(xué)損傷（低溫、凍融、大氣侵蝕）等；其二是設(shè)計不周或設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量差，原材料不合格，管理維護不善等。大型海上水工建筑物的損傷和事故都將對國民經(jīng)濟的發(fā)展造成重大的影響。
因此，發(fā)展以下的一些技術(shù)和方法將是十分重要的。如在考慮海洋環(huán)境荷載在幅值。時間及方向上的隨機性所導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的不確定性情況下，對現(xiàn)役海洋工程結(jié)構(gòu)進行健康診斷和評估剩余可靠度的理論；結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)及損傷檢測的新技術(shù)和新方法；結(jié)構(gòu)病害治理用的新材料、新技術(shù)和新方法；海洋工程結(jié)構(gòu)在多種復(fù)雜海洋環(huán)境條件下（風(fēng)、浪、流、冰、地震等）的可靠度和優(yōu)化理論研究，設(shè)計與建造新型抗災(zāi)工程結(jié)構(gòu)；研究和設(shè)計使海洋工程結(jié)構(gòu)物在設(shè)計使用期限內(nèi)有足夠的安全度，而在退役之后又便于拆除的各種工程措施。
為了及時掌握海洋環(huán)境的風(fēng)云變幻和災(zāi)害的可能來臨，發(fā)展海洋環(huán)境及災(zāi)害的預(yù)報技術(shù)是非常必要的。為此需要建立以下一些系統(tǒng)，如建立由近海到遠海的海洋環(huán)境及災(zāi)害觀測網(wǎng)絡(luò)、預(yù)報與預(yù)警系統(tǒng)、沿岸防災(zāi)準(zhǔn)備和各類應(yīng)急處理系統(tǒng)；以主要海域和海岸帶區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展為背景，進行重點研究，建立數(shù)字化的海洋環(huán)境信息系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)；以及建立海岸和近海工程設(shè)施防災(zāi)減災(zāi)數(shù)字信息系統(tǒng)，將海岸和近海工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，建立數(shù)學(xué)物理模型，通過多媒體技術(shù)，形象化地描述災(zāi)害成因、發(fā)生機理、傳播規(guī)律、模擬災(zāi)害破壞的過程，建成智能化的防災(zāi)、抗災(zāi)和減災(zāi)決策支持系統(tǒng)。
三、海洋工程及海洋環(huán)境工程與海洋環(huán)境的相互作用及防治措施
為了充分利用海洋空間，現(xiàn)代海洋空間利用除傳統(tǒng)的港口和海洋運輸外，正在向海上人造城市、發(fā)電站、海洋公園、海上機場、海底隧道和海底倉儲的方向發(fā)展。
人們現(xiàn)已在建造或設(shè)計海上生產(chǎn)、工作、生活用的各種大型人工島、超大型浮式海洋結(jié)構(gòu)和海底工程，估計到21世紀(jì)，可能出現(xiàn)能容納10萬人的海上人造城市。我國澳門和日本已經(jīng)在海上建成了人工島海上機場。為緩解緊張的陸地資源及減少城市噪音等，日本已經(jīng)于99年8月在東京灣用6塊380米長，60米寬的矩形漂浮鋼板拼裝海上漂浮機場。
由此可見，隨著海洋資源與空間的開發(fā)利用，各類海上工程建筑物數(shù)量不斷增多、規(guī)模日益復(fù)雜和龐大，保證這些海上工程設(shè)施的安全運行及采取海洋工程防災(zāi)減災(zāi)措施將越來越重要。海岸帶和近岸海域是各種動力因素最復(fù)雜的地區(qū)，但同時又是經(jīng)濟活動最為發(fā)達的地區(qū)，海上工程建設(shè)如果考慮不當(dāng)將會在一定程度上引發(fā)環(huán)境災(zāi)害。工程設(shè)施可能破壞原有海岸帶的動態(tài)平衡，影響岸灘的沖淤變化。海上回填和疏浚會改變海岸的形態(tài)，破壞某些海洋生物賴以生存的棲息地，若對含有污染物的疏浚污泥傾拋處理不當(dāng)則會造成二次污染。海上石油生產(chǎn)中的溢油事故將對海洋環(huán)境造成極其嚴(yán)重的污染。日益增多的海上退役工程設(shè)施如果不及時處理也將會逐漸成為海上障礙物以致引起公害。海洋工程抗災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)是一方面要保證最大限度地減少自然界海洋災(zāi)害帶來的報失，另一方面又要避免人為造成的海洋環(huán)境災(zāi)害。
隨著人類對海洋資源的不斷開發(fā)和利用，海洋環(huán)境保護與人類生產(chǎn)實踐活動協(xié)調(diào)發(fā)展日顯重要。如港口開發(fā)中的環(huán)境問題，主要內(nèi)容包括：航道、港池開挖、疏浚引起的泥沙輸運及其疏浚物拋放對海洋環(huán)境的影響，深水港口水工建筑物、大型人工島、超大型浮式結(jié)構(gòu)的環(huán)境和生態(tài)影響；破波帶及其附近水域沿岸流對物質(zhì)輸運擴散規(guī)律研究；大型海岸工程、岸灘保護和整治工程引起的海域環(huán)境的變遷和海岸演變；海岸演變、防護及開發(fā)利用新概念的原則與理論，如由于工程措施所引起的海岸動力學(xué)、生態(tài)學(xué)、社會經(jīng)濟學(xué)及與環(huán)境關(guān)系的綜合分析與協(xié)調(diào)。
隨著沿海大、中型城市經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，城平建設(shè)中的污水深海排放技術(shù)，感潮水域污水多點排放漂移擴散研究，天然海灣、人工湖及人工運河的水質(zhì)交換能力，人工沙灘的保護措施，灘涂圍墾對水域環(huán)境的影響等，都將是需要認真解決的問題。
【關(guān)鍵詞】海洋生物;天然產(chǎn)物;先導(dǎo)化合物
近代人類疾病譜的進化和改變給藥物學(xué)家和藥物化學(xué)家提出新的難題。隨著中國進入WTO,中國醫(yī)藥界也面臨著國際藥業(yè)的激烈競爭和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在合成藥,天然藥和生物藥的三大支柱藥業(yè)中,最具有發(fā)展?jié)摿Σ⒆羁赡苄纬芍袊灾髦R產(chǎn)權(quán)的新藥應(yīng)首推天然藥物。組合化學(xué)與高通量藥物篩選技術(shù)的結(jié)合為快速發(fā)現(xiàn)有新藥開發(fā)潛力的先導(dǎo)化合物開辟了新的研究途徑。但是從天然資源中尋找具有顯著生物活性的天然產(chǎn)物仍然是發(fā)現(xiàn)新藥先導(dǎo)化合物的主要途徑。因此加強從天然藥用資源中發(fā)現(xiàn)對治療人類重大疾病高效低毒的創(chuàng)新藥物研究,具有其特殊的重要性和迫切性。
在天然藥物資源中,海洋生物資源是保留最完整,來源最豐富,最具新藥開發(fā)潛力的領(lǐng)域。由于海洋生態(tài)環(huán)境的特殊性(高鹽度,高壓,缺氧,避光),使得海洋生物產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物的生物合成途徑和酶反應(yīng)系統(tǒng)與陸地生物相比有著巨大的差異,導(dǎo)致海洋生物往往能夠產(chǎn)生一些化學(xué)結(jié)構(gòu)新穎、生物活性多樣、顯著的海洋藥物先導(dǎo)化合物,為新藥研究與開發(fā)提供了大量的模式結(jié)構(gòu)和藥物前體。海洋生物資源是一個巨大的、潛在的、未來新藥來源的寶庫已成為一種共識。
海洋生物活性物質(zhì)的研究是海洋藥物研究的核心和基礎(chǔ)。近30年來,科學(xué)家已從海洋植物、無脊椎動物等不同海洋生物中發(fā)現(xiàn)近萬種海洋天然產(chǎn)物,其中結(jié)構(gòu)新穎、具有顯著生物活性和重要應(yīng)用前景的化合物有數(shù)百種,如從海綿Luffariellavariabilis中得到的manolide具有選擇性抑制與很多炎癥疾病有關(guān)的磷酸酯酶A2的活性;而由海綿Halichondriaokadai中分得的okadaicacid則對蛋白磷酸酯酶具有高度的選擇性抑制作用,可用于探測細胞磷酸化過程,進而闡明炎癥性疾病的發(fā)病機理。這兩個海洋生物分子現(xiàn)已商品化正式生產(chǎn)。美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)癌癥研究所(NCI)每年投于海洋藥物研究的科研經(jīng)費占全部天然藥物研究經(jīng)費的一半以上,他們的巨大投入已獲得豐厚的回報。僅目前正在NCI進行臨床療效評價的海洋抗癌藥物就至少有6個,例如Ecteinascidin743,Dolastatin10,HalichondrinB等。此外還有一些很有前景的海洋藥物候選物正在進行臨床前研究。海洋生物活性物質(zhì)不僅是對治療癌癥,而且在治療其他多種疾病方面亦具有巨大的潛力和美好的應(yīng)用前景。例如加勒比海鞘Pseudopterogorgiaelisabethae中發(fā)現(xiàn)的活性成分Pseudopterosins具有很強抗炎活性而被用于皮膚過敏性疾病的治療。
我國海域遼闊,海洋生物資源豐富。據(jù)初步統(tǒng)計,我國海洋生物經(jīng)分類鑒定的有2萬多種,其中,僅我國近海發(fā)現(xiàn)的具有藥用價值的海洋生物就有700多種。許多具有免疫、抗炎、抗腫瘤、抗病毒以及作用于心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的生物活性物質(zhì)先后被分離、提純,其中部分先導(dǎo)化合物已進入臨床前研究,一些海洋新藥已進入臨床研究。
但與先進國家相比,我國目前能形成自主知識產(chǎn)權(quán)的海洋新藥仍寥寥無幾。主要原因是我國海洋先導(dǎo)化合物的應(yīng)用基礎(chǔ)研究力量薄弱,未能提供足夠的結(jié)構(gòu)新穎化合物供生物活性篩選,導(dǎo)致新藥先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)的幾率低。
故從海洋生物中發(fā)現(xiàn)大量結(jié)構(gòu)新穎的先導(dǎo)化合物,建立與重大疾病相關(guān)的生物篩選模型,并以生物篩選為導(dǎo)向,是發(fā)現(xiàn)可供臨床前及臨床研究的海洋先導(dǎo)化合物,進而開發(fā)具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)海洋新藥的關(guān)鍵。
本文根據(jù)作者幾年來從事海洋天然產(chǎn)物研究的體會,認為我國海洋動植物作為藥物開發(fā)需要考慮如下幾點:
1海洋生物資源的選擇
我國海洋生物資源豐富,但可供新藥開發(fā)的藥用資源卻十分有限。因此,在選擇藥用資源時應(yīng)考慮資源的群落分布和滋養(yǎng)采集的可持續(xù)性,包括資源的可培養(yǎng)和可種植。此外,海洋生物的傳統(tǒng)藥學(xué)用途和民間藥用的調(diào)查是開發(fā)海洋藥物的重要捷徑。其中,海洋中藥在我國傳統(tǒng)中藥中占有一定的地位,根據(jù)中藥理論對其藥性、藥味及其物質(zhì)基礎(chǔ)進行研究,可快速開發(fā)出海洋中藥的新藥產(chǎn)品。
此外,我國民間海洋用藥如紅樹林植物具有多種疾病治療作用,我國紅樹植物有12科15屬27種,廣布于我國東南沿海海岸線。據(jù)對民間紅樹植物的藥用考證,我國民間具有長期藥用紅樹植物的歷史,如正紅樹為治療腎結(jié)核,尿路結(jié)石等的特效藥;紅茄冬用于治療血尿病;木欖果治療糖尿病;老鼠勒根具有抗白血病和抗乙肝活性,海蓮樹皮提取物具有抑制肉瘤S180和Lewis肺癌活性。在“全國中草藥匯編”(1978)中記載3種紅樹植物(老鼠勒,海芒果和黃槿)及其藥用功效。據(jù)統(tǒng)計,我國近一半的紅樹植物對多種疾病具有治療用途。然而,對紅樹藥用植物的活性成分及其作用機理研究在國內(nèi)少見報道。而國際上,特別是東南亞國家近年在國際雜志相繼發(fā)表與紅樹植物的化學(xué)成分和生物活性的論文,表明國際上對紅樹植物的化學(xué)成分多樣性及其生物活性已引起高度重視。該類藥用資源具有可種植再生的優(yōu)點,一方面可作為陸地保護植物,另一方面可作為藥用資源,并可充分利用我國鹽堿地和灘涂資源。近年研究結(jié)果表明,我國豐富的藻類資源具有各種藥學(xué)功效包括抗糖尿病和抗病毒,由于藻類資源可作為大規(guī)模仿生養(yǎng)殖培養(yǎng),對資源的可持續(xù)性應(yīng)用存在巨大潛力。
2海洋藥用天然產(chǎn)物的快速分離和鑒定系統(tǒng)的建立
現(xiàn)代色譜和波譜技術(shù)及其聯(lián)機技術(shù)如HPLC2MS/MS,HPLC2NMR技術(shù)的推廣和應(yīng)用,改變了傳統(tǒng)植物化學(xué)技術(shù)研究海洋天然產(chǎn)物的方法,加快了結(jié)構(gòu)新穎天然化合物的發(fā)現(xiàn)速度。因此,建立快速分離和鑒定系統(tǒng)是開發(fā)海洋藥物和快速發(fā)現(xiàn)藥物先導(dǎo)化合物的關(guān)鍵瓶頸。
3靶向藥物篩選體系的建立
引進新的篩選技術(shù),如高內(nèi)涵篩選(HighContentScreening,HCS)是指在保持細胞結(jié)構(gòu)和功能完整性的前提下,同時檢測被篩樣品對細胞形態(tài)、生長、分化、遷移、凋亡、代謝途徑及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)各個環(huán)節(jié)的影響,在單一實驗中獲取大量相關(guān)信息,確定其生物活性和潛在毒性。經(jīng)典的高通量篩選(HighThroughputScreening,HTS)對創(chuàng)新藥物的研究起到了不可替代的作用,雖然其結(jié)果較為準(zhǔn)確,易于評價,但其檢測模型均建立在單個藥物作用靶分子的基礎(chǔ)上,無法全面反映被篩樣品的生物活性特征,只得到有限的數(shù)據(jù),初篩得到的陽性結(jié)果需要進一步確認。而HCS是基于個體細胞對細胞表型的多次測量,有更多的生物學(xué)信息和多個終點的定量資料,可用于篩選和確認先導(dǎo)化合物。通過同步應(yīng)用報告基因、熒光標(biāo)記、酶學(xué)反應(yīng)和細胞可視化等高內(nèi)涵篩選常規(guī)檢測技術(shù),研究人員可以在新藥研究的早期階段獲得活性化合物對細胞產(chǎn)生的多重效應(yīng)的詳細數(shù)據(jù),包括細胞毒性、代謝調(diào)節(jié)和對其他靶點的非特異性作用等,從而顯著提高發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的速率,減少開發(fā)后期的失敗率。因此,HCS將成為HTS的發(fā)展方向。顯微熒光標(biāo)記、數(shù)碼影像分析以及圖象數(shù)據(jù)處理技術(shù)的快速發(fā)展,使以高通量方式對細胞的多個生理環(huán)節(jié)進行檢測成為可能,有力推動了藥物篩選技術(shù)由高通量篩選向高內(nèi)涵篩選方向的革命化轉(zhuǎn)變。
4針對重大疾病的創(chuàng)新海洋藥物研究
411海洋抗腫瘤活性物質(zhì)從海洋生物中尋找海洋抗腫瘤活性化合物一直是海洋天然產(chǎn)物研究的重點之一。從海洋動物中獲得的次生代謝產(chǎn)物10%具有抗種瘤活性,從海洋植物中獲得的化合物315%具有抗腫瘤或細胞毒活性。目前已從海綿,海鞘,珊瑚,海洋軟體動物,海洋紅樹植物等海洋生物中獲得數(shù)百種具有明顯抗腫瘤活性的化合物,結(jié)構(gòu)類型包括核苷類、酰胺類、聚醚類、萜類、大環(huán)內(nèi)酯類、多肽類等。目前至少已有15個海洋抗癌藥物進入臨床或臨床前研究階段。
已進入Ⅱ期臨床研究的抗腫瘤海洋活性化合物如從加勒比海鞘中分離的didemninB,ecteinascidin743,用于治療肺癌和皮膚癌,具有顯著的療效;從總合草苔蟲中分離的草苔蟲素bryostatins和從海兔中分離的海兔毒素dolastatin對白血病、乳腺癌等多種腫瘤有很好的療效;膜海鞘素didemninB是第一個進入臨床試驗的抗癌海洋藥物;從被囊動物Tri2didemnum中分離出來的環(huán)肽化合物aplidine,dehydrodidemninB,curacinA,discoclermolide,eleutherobin,halichondrinB,具有強烈的抗白血病和黑色素瘤活性。目前應(yīng)用最廣的抗癌藥氟尿嘧啶,是隱南瓜海綿中的海綿核苷的結(jié)構(gòu)修飾產(chǎn)物。最近,科學(xué)家從海綿Aplysiasp1中發(fā)現(xiàn)了一種新的抗癌活性物質(zhì)aplyronineA,體外實驗結(jié)果對P338白血病細胞,肺癌細胞在低濃度下具有顯著的抑制活性,T/C為544%,顯示出顯著的延長生命的效果,是具臨床應(yīng)用前景的藥物先導(dǎo)化合物。從海綿獲得的callystatinA對KB細胞顯示出極強的活性(IC50=0101ng·kg-1)。大田軟海綿酸(okadaicacid)為聚醚衍生物,能抑制致癌基因,使它逆轉(zhuǎn)為正常表現(xiàn)型,現(xiàn)已成為研究生命科學(xué)的重要工具藥。
此外,已在臨床應(yīng)用的鯊魚軟骨制劑(Scatp)可克服放化療引起的副作用,增強患者機體免疫力;昆布多糖、海帶多糖等8種多糖制成的復(fù)方海藻多糖是抗癌中藥制劑;從海洋昆布和麒麟菜中提取的多糖類藥物海力特,臨床上用于治療慢性乙肝和各種腫瘤有一定的療效。
目前我國研究開發(fā)的抗腫瘤海洋藥物,已進入臨床研究或批準(zhǔn)生產(chǎn)應(yīng)用于臨床的有62硫酸軟骨素、脫溴海兔毒素、海鞘素A、B、C,膜海鞘素B、扭曲肉芝酯、刺參多糖鉀注射液、海王金牡蠣、909膠囊、海洋寶膠囊、長棘海星苷、三環(huán)半萜C2Ⅱ,大田軟海綿酸制劑、Hs272片、海兔毒素10、海力特、羊棲菜多糖制劑、海福康之侶等近30種。
412抗病毒活性物質(zhì)病毒感染性疾病近年無論是在發(fā)病率上、還是在病種上均呈現(xiàn)快速上升趨勢。然而,長期以來病毒性疾病的相關(guān)治療藥物卻發(fā)展緩慢,迄今為止,僅有為數(shù)不多的幾種藥物如泛昔洛韋、齊多夫定、阿糖腺苷、六環(huán)鳥苷、干擾素等限制性地應(yīng)用于臨床。迄今已從海綿,海鞘,海藻等海洋生物中獲得核苷類、生物堿類、萜類、多糖類、雜環(huán)類,多肽和蛋白類等抗病毒活性化合物。其中阿糖胞苷是從加勒比海生活的隱瓜海綿中獲得第一個海洋抗病毒藥物。
從同種海綿中還分離到對病毒L2G多聚酶活性有抑制作用的阿糖胸腺嘧啶。NCI發(fā)現(xiàn)了抗HIV蛋白化合物cyanovirin2N,并已成功完成了基因表達。我國近期開發(fā)的“PV2911”、珍珠貝殼酸性提取物等具有抗病毒感染功效。
另外,從地中海貪婪倔海綿中分離到的倍半萜類化合物對NO+逆轉(zhuǎn)錄酶的活性有強抑制作用,無細胞毒性,是一種十分理想的抗病毒先導(dǎo)化合物。從山海綿中分離的對單純皰疹病毒、皰疹性口炎病毒在低濃度下即有顯著抑制效果。這些海綿產(chǎn)生的活性物質(zhì)主要是生物堿類、萜類、大環(huán)內(nèi)酯類、核苷類、甾醇類、肽類和脂肪酸類化合物。
從藻類中發(fā)現(xiàn)的抗病毒活性物質(zhì)主要是多糖類,多糖類物質(zhì)能強烈干擾病毒的初始侵染過程,并最終與病毒顆粒形成無感染力的多糖病毒復(fù)合物,對病毒在宿主細胞中的復(fù)制和包裝也有一定的抑制作用。藻類多糖能夠激活機體的免疫系統(tǒng)或改善機體的生物應(yīng)答功能,從而與保護正常細胞,提高整體免疫力有關(guān)。從加勒比海被囊動物三膜海鞘中分離到的一組環(huán)縮醛酸多肽,在抗腫瘤、抗病毒、抗感染等方面都表現(xiàn)出很強的藥理活性,并在體外實驗中發(fā)現(xiàn)該化合物對骨髓細胞病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶有很強的抑制作用。
通過分離編碼抗病毒活性物質(zhì)的基因,將該基因轉(zhuǎn)入高效表達體系,是大規(guī)模生產(chǎn)海洋肽類藥物的一新的研究方向。通過克隆基因在載體上的表達,還可以產(chǎn)生系列酶合成的同系物,為新藥篩選提供新的候選化合物。這方面工作目前正在我國開展,如利用自建的海帶遺傳轉(zhuǎn)化模型,在海帶中穩(wěn)定表達了乙肝病毒表面抗原的轉(zhuǎn)基因海帶,其蛋白的平均表達量高,且表達產(chǎn)物具有天然表位。
另外,發(fā)展海洋生物技術(shù),對藥源生物進行人工培養(yǎng)是保護自然資源、解決樣品短缺和采樣重復(fù)性差的重要途徑。
413海洋抗心血管疾病活性化合物對具有抗心血管疾病活性化合物的研究是海洋天然產(chǎn)物研究的另一重點。目前已對數(shù)千種海洋生物的代謝產(chǎn)物進行了活性篩選,發(fā)現(xiàn)一批具有顯著活性的化合物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)類型包括萜類、多糖類、高不飽和脂肪酸類、喹啉酮類、生物堿類、肽類和核苷類等。但目前進入臨床應(yīng)用的抗心血管海洋藥物仍然較少,我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的藥物有藻酸雙酯鈉(PSS),甘糖酯等。
在軟體動物麝香蛸中分離出麝香蛸毒素,具有持續(xù)的降壓作用,是迄今所知活性最強的降壓物質(zhì),其效應(yīng)比硝酸甘油強數(shù)千倍。另有50多種海洋生物毒素在心血管系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)幕钚?如海葵素thalassin和congestin,海葵毒素具有強心作用,對心率卻無影響,可望開發(fā)成一種取代洋地黃毒苷的生化藥物。海兔毒素不僅有強心作用而且有很強的降壓作用。河豚毒素(TTX)的抗心律失常作用目前研究較多。海星酸性粘多糖有明顯降低膽固醇及溫和的抗凝血作用。從中國南海棘皮動物多棘海盤車分離獲得海星甾醇(3β2羥基雄甾252烯2172酮)具有增強記憶及抗氧化作用,海星甾醇經(jīng)結(jié)構(gòu)修飾得化合物CO1,具有抗心律失常作用。從中國南海短指多型軟珊瑚分離出的一種喹啉酮具有明顯的心血管活性,作為抗心律失常藥物開發(fā)是很有前途的。從中國南海小棒短指軟珊瑚中分離到的柳珊瑚甾醇(gorgosterol)具有明顯的抗心律失常和抗心肌缺血作用,能舒張血管、降低血壓、減慢心率及減少心肌耗氧量作用,有望開發(fā)成心血管疾病藥物。以牡蠣為主要原料的“東海三豪”等保健品具有降血脂、軟化血管和改善微循環(huán)作用。利用海藻加工成的“脈怡康”、“必索”及螺旋藻制劑等對高脂血、動脈粥樣硬化具有良好的預(yù)防和治療作用。以合浦珠母貝提取物制成的珍珠精母注射液,治療子宮出血療效顯著,已被國家計生委推薦為計劃生育用藥。
以上實例使人們看到海洋藥物產(chǎn)業(yè)化的希望。
414海洋生物抗菌、抗炎活性化合物從海洋生物中提取分離的抗菌、抗炎化合物有脂肪酸類、糖酯類、丙烯酸類、苯酚類、溴苯酚類、吲哚類、酮類、多糖類、多肽類、N2糖苷類和β2胡蘿卜素類等。最早一批海洋藥物是抗菌藥物,如頭孢菌素類抗生素早已用于臨床。
我國在開發(fā)海洋抗菌抗炎藥物方面取得較顯著成就,已開發(fā)了系列頭孢菌素、玉足海參素滲透劑等海洋抗菌藥物,海參中提取的海參皂苷抗真菌有效率達8815%,是人類歷史上從動物界找到的第一種抗真菌皂苷。從刺參中分離得皂苷毒素holotoxinA,B已用于治療腳癬和白癬菌感染。
從環(huán)節(jié)動物毛乳蟄蟲中分離到的含溴化合物結(jié)構(gòu)與灰黃霉素相似,已用于臨床,商品名為平。國外臨床使用氨基葡萄糖硫酸酯鹽(glucosaminesulfate)治療骨關(guān)節(jié)炎,能顯著減輕患者的炎癥和疼痛,毒副作用少。另外作為傳統(tǒng)的民間藥用植物—半紅樹藥用植物楊葉肖槿中的man2sonones類化合物是高度氧化的倍半萜醌類化合物,和其樹皮中提取到一種含棉酚(gossypol)具有很強的消炎作用,證實其在傷口治療上有效。
從多棘海盤車中分離的海星皂苷能治療胃潰瘍,商品名為“胃可安”,及其配合中藥制成的“海洋胃藥”已應(yīng)用于臨床。褐藻多糖硫酸酯(FPS)在國內(nèi)首先用于治療慢性腎衰,尿毒癥患者,現(xiàn)已按國家二類新藥獲準(zhǔn)進入臨床,商品名為“腎海康”。海螵蛸具有止血、澀經(jīng)止帶、制酸吞酸、劍瘡等功效。
殼聚糖對格蘭氏陽性菌的敏感性高于格蘭氏陰性菌。
對于大腸桿菌和金黃色葡萄球菌,殼聚糖均顯示出快速而顯著的殺菌作用。殼聚糖的抗菌活性隨分子量的下降而增強,并隨脫乙酰度的增加而增大。且抗細菌活性比抗真菌活性更強,而水溶性殼聚糖的抗真菌活性要強于其抗細菌活性。從泥鰍中分離到一個21肽Misgurin,具有較強的體外廣譜抗菌活性,且沒有明顯的溶血作用,其抗菌活性是蛙皮素的2～6倍。鯰(Parasilurusasotus)受傷后上皮粘膜細胞層分泌一種分子量為200014Da的抗菌肽parasinI,具有廣譜抗菌性,其抗菌活性是蛙皮22的12～100倍。從虹鱒魚皮中分離得到一種具有抗菌作用的白肽,在抵御胞內(nèi)或胞外病毒方面起著關(guān)鍵作用。該肽對B1subtilis,P1citreus及E1coli等細菌的抑制作用非常強,遠遠超過昆蟲抗菌肽的抑菌作用。研究表明,海綿中存在的環(huán)肽Diso2derminA具有抑菌活性,在濃度為3～116μg·mL-1時可分別抑制枯草桿菌和奇異型桿菌;加勒比海棉D(zhuǎn)iscodermiasp1中分離得到的環(huán)肽PolydiscamideA也具有顯著的抑菌活性,它對枯草桿菌的MIC為3μg·mL-1。海藻類中存在許多有抗菌活性的物質(zhì),如瓊脂低聚糖、海藻糖等。
5海洋生物大分子的藥學(xué)用途
海洋生物大分子指海洋生物中的多糖類、多肽類和蛋白類化合物。多數(shù)海洋生物能夠產(chǎn)生多糖類聚合物,海洋多糖已證明具有各種各樣的生理調(diào)節(jié)功能。目前國內(nèi)外已從多種海洋動物中分離到活性多糖成分,如甲殼類動物的甲殼素;軟骨魚骨中的硫酸軟骨素;多孔動物海綿,棘皮動物海參、海星中的硫酸多糖,軟體動物扇貝、文蛤、鮑魚、海兔等中的糖蛋白或糖胺聚糖等。另外,多糖在海藻中含量豐富,約占干重50%以上,是海洋多糖藥物開發(fā)的重要資源。從海藻中還可分離到含微量元素多糖,如碘多糖、硒多糖、鋅多糖等。微量元素多糖既可發(fā)揮微量元素有機態(tài)的營養(yǎng)作用、減少毒性,又可發(fā)揮多糖本身的生理活性,因此成為一個新的研究方向。如硒多糖能清除自由基、防治腫瘤;碘多糖能促進神經(jīng)末梢細胞生長,具有增智作用;鋅多糖能調(diào)節(jié)血液物質(zhì)平衡,防止皮膚病等。目前有關(guān)海洋微生物活性多糖的研究報道很少。從海洋生物中分離的多糖往往具有高度硫酸化的特點,是開發(fā)抗病毒特別是抗HIV的重要資源,如從海藻中提取分離的硫酸多糖911和PS2870具有顯著的抗HIV作用。硫酸多糖911能通過抑制逆轉(zhuǎn)錄酶活性、干擾吸附,來抑制HIV21對MT4細胞的急性感染和對H9細胞的慢性感染。
由于海洋生物生存的特定環(huán)境,導(dǎo)致海洋生物中存在的肽類化合物的結(jié)構(gòu)和組成與陸生動植物有很大不同。
很多海洋肽類具有抗腫瘤、抗艾滋病、抗真菌、抗病毒及免疫調(diào)節(jié)等生理活性。其中抗癌多肽具有活性高、穩(wěn)定性好等特點。如從海兔中分離到的小分子肽dolastatins,其抑制癌細胞的活性顯著,是目前已知來源的抗腫瘤制劑中活性最強的一類;我國科學(xué)家從海葵中獲得多種強心活性多肽物質(zhì)和神經(jīng)調(diào)節(jié)肽。肽類毒素研究是海洋活性物質(zhì)研究中發(fā)展最迅速的領(lǐng)域之一。海洋動物肽類毒素作為一種攻擊或防衛(wèi)的武器,往往含多種神經(jīng)、心血管和細胞毒素,一般以神經(jīng)毒素為主,具有很強的麻醉、強心,抗癌、抗菌和抗病毒作用,是開發(fā)研制用于神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病治療特效藥物的重要來源。海洋生物肽類毒素具有毒性作用強、藥效高、作用劑量小等特點,而且分子量相對較小,容易通過基因工程技術(shù)進行大批量生產(chǎn)。目前已知的肽類毒素有40余種。海洋抗菌肽是近10年來發(fā)展起來的一個研究熱點。
抗菌肽具有廣譜抗細菌、真菌、病毒、原蟲和抗腫瘤功能及獨特的作用機理,極有可能成為抗菌、抗病毒以及抗腫瘤藥物的新來源。日本學(xué)者Nakamura等從亞洲鱟(Tachypleustridentatus)純化出鱟素(tachyplesin),這是首次從海洋生物中發(fā)現(xiàn)的抗菌肽,能顯著抑制革蘭氏陰性和陽性菌生長。從對蝦(Penaeusvannamei)中分離得到對蝦肽pe2naeidins,該類肽由富含脯氨酸N端和3個分子內(nèi)二硫鍵的C端結(jié)構(gòu)域組成。它們對革蘭氏陽性菌有強烈的抑制作用,MIC為016～215μmol·L-1,對革蘭氏陰性菌抑制活性較弱,對真菌也表現(xiàn)出抑制作用。
目前許多海洋抗菌肽的基因結(jié)構(gòu)已被確定。用異源大量表達載體(酵母系統(tǒng))成功重組表達了P2和P32A兩種對蝦肽。重組肽有顯著的抗真菌活性,抗細菌的活性主要集中于革蘭氏陽性菌。從鱟血細胞中分離含小顆粒的血細胞與系統(tǒng)應(yīng)答有關(guān)。當(dāng)用微生物產(chǎn)生物質(zhì)(如LPS)刺激時,這些血細胞會自發(fā)脫顆粒,將抗菌肽(如defensins)釋放到胞外體液中。
我國是海洋大國,開發(fā)和利用海洋動物抗菌肽資源,將為研制肽類新藥提供理想分子設(shè)計骨架和模板,為發(fā)展新的抗感染藥物奠定重要基礎(chǔ)。
6海洋極端生物的開發(fā)
極端生物的開發(fā)利用是海洋生物技術(shù)應(yīng)用的又一個重要領(lǐng)域。具有耐高溫、低溫、抗壓、耐鹽堿等功能的極端生物是篩選和分離不同酶類、生物活性物質(zhì)及次級代謝產(chǎn)物的重要資源。這些極端生物的開發(fā)利用將會形成很大的產(chǎn)業(yè)。日本計劃在未來幾年,在極端微生物開發(fā)利用上的產(chǎn)值將達到30多億美元。另外,很值得一提的是海洋生物技術(shù)在新能源開發(fā)方面的應(yīng)用。我國目前正在開展海洋極端微生物藥學(xué)應(yīng)用的相關(guān)研究。
7海洋生物產(chǎn)生的基因藥物
海洋生物技術(shù)研究的快速發(fā)展得益于基礎(chǔ)生命科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和進步。全基因組測序與結(jié)構(gòu)基因的分析及生物技術(shù)應(yīng)用、DNA提取純化和分子分析的自動化等無疑大大提高和擴展了海洋生物技術(shù)的研究水平和應(yīng)用范圍。
要縮短與國際海洋生物技術(shù)研究發(fā)展的差距,一項重要的措施是加大基礎(chǔ)生命科學(xué)的研究和先進技術(shù)的發(fā)展,加大與水產(chǎn)養(yǎng)殖、天然產(chǎn)物、海洋環(huán)境保護、甚至與生物氫研發(fā)等應(yīng)用領(lǐng)域密切相關(guān)的海洋分子生物學(xué)的研究。在當(dāng)前選擇1～2種有代表性的海洋生物(包括微生物)開展功能基因組學(xué)的研究是十分緊迫和必要的,同時,應(yīng)用基因工程手段研制能替代海水養(yǎng)殖業(yè)中廣為應(yīng)用的抗生素的綠色生物藥物也是非常急需的。另外,還應(yīng)進一步擴展海洋生物技術(shù)在我國的應(yīng)用領(lǐng)域,例如加強生物技術(shù)在海洋環(huán)境保護領(lǐng)域的應(yīng)用研究,以便真正能夠利用高新技術(shù)手段解決日益增多的海洋生態(tài)環(huán)境問題。
海洋藥物基因工程主要是指將來自陸地的藥物基因轉(zhuǎn)入海洋生物中進行表達,或?qū)⒑Ｑ笏幬锘蜣D(zhuǎn)入陸地微生物、植物或動物中表達,或?qū)⒑Ｑ笏幬锘蜣D(zhuǎn)入海水養(yǎng)殖生物中表達。如海葵多肽毒素具有顯著的強心作用,并有降血脂、抗血凝、抑制血栓形成等作用,活性強于毒毛旋花苷,臨床前景十分看好。但由于海葵中的多肽毒素含量極微,難以滿足臨床前及臨床試驗用藥的需要。故科學(xué)家們將人工合成的Ap2B基因與E1coli噬菌體基因構(gòu)建成融合基因,在T49E1coli中表達,得到了融合蛋白,經(jīng)過分離純化、蛋白酶切等技術(shù)處理,獲得高表達,其理化性質(zhì)及生物活性與天然Ap2B肽毒素完全一致。
8加強海洋生物毒素研究
海洋生物毒素是海洋天然產(chǎn)物的重要組成部分,是海洋生物活性物質(zhì)中研究進展最迅速的領(lǐng)域,它們具有結(jié)構(gòu)特異、活性廣泛且活性強等特點。許多高毒性海洋毒素對生物神經(jīng)系統(tǒng)或心血管系統(tǒng)具有高特異性作用,可發(fā)展成神經(jīng)系統(tǒng)或心血管系統(tǒng)藥物的重要先導(dǎo)化合物,有的已被FDA批準(zhǔn)為正式藥物,如多肽類海葵毒素已作為強心藥物的重要先導(dǎo)化合物。芋螺毒素在臨床上用作特異診斷試劑,作為鎮(zhèn)痛藥療效確切,不成癮;ω2芋螺毒素用于癌癥、艾滋病晚期的頑痛治療,成本比鴉片類止痛劑大大降低,它比常用強萬倍以上;α2芋螺毒素在小細胞肺癌的治療中顯示極好的應(yīng)用前景。河豚毒素亦是一種較強的鎮(zhèn)痛劑,可代替嗎啡、杜冷丁等治療神經(jīng)痛。聚醚類毒素PTX(巖沙海葵毒素)、CTX(西加毒素)、MTX(刺尾魚毒素)等分別具有強抑癌、高強心等作用,已成為新藥開發(fā)的特殊模式結(jié)構(gòu)。水母毒素有望研制成獨特心血管藥及神經(jīng)分子生物學(xué)工具藥,頭足毒素(也稱章魚毒素)可望開發(fā)成抗心絞痛藥物,海膽毒素和海蛇毒素在心血管、抗血栓藥方面將大有作為。
9海洋中藥現(xiàn)代化研究
近年,我國海洋生物研究的另一側(cè)重點為海洋中藥的現(xiàn)代化研究。海洋中藥系指以中醫(yī)藥理論為指導(dǎo)的傳統(tǒng)海洋藥物。我國最早的醫(yī)學(xué)文獻《黃帝內(nèi)經(jīng)》中就有“烏賊骨作丸,飲以鮑魚汁治血枯”的記載。我國的《神農(nóng)本草經(jīng)》、《本草綱目》等收載的海洋藥物已達百余種。《中藥大辭典》收載海洋中藥134種;《海洋藥物與效方》收載我國常見海洋藥物208種,海藥效方1197首;《中華本草》亦收載了海洋藥物802種。海洋中藥傳統(tǒng)藥材如昆布、海帶、紫菜、烏賊骨(海螵蛸)、海馬、海龍等涉及的海洋生物包括綠藻、褐藻、紅藻等藻類以及腔腸動物、環(huán)節(jié)動物、軟體動物、節(jié)肢動物、棘皮動物、脊索動物等。以海洋生物制成的單方藥物有22種,以海洋生物配伍其他藥物制成的復(fù)方中成藥有152種。我國對海洋中藥的研發(fā)已逐漸形成產(chǎn)業(yè)。如應(yīng)用于臨床的雙海止咳膏、復(fù)方褐藻酸膠囊、海力特、復(fù)方全牡蠣膠囊、海珍玉液、珍珠精母口服液、海蛇祛風(fēng)濕靈膠囊、海蛇海龍口服液等,在臨床上發(fā)揮了重要作用。海洋中藥的制劑涉及傳統(tǒng)劑型和新制劑的各劑型。新晨
我國從藻類中提取得到具有抗艾滋病活性的一類藥物聚甘古酯,可認為是海洋中藥現(xiàn)代化研究的實例之一。
10結(jié)語
近十幾年來,我國海洋藥物的研究工作不斷向廣度和深度發(fā)展,發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種新化合物,開發(fā)了數(shù)種海洋新藥,有些已達國際先進水平。近年來,我國政府和少數(shù)地方政府對中國海洋藥物事業(yè)高度重視,正在開展“科技興海技術(shù)”的海洋藥物專題研究,尤其是各種基金給予大力資助,以海洋藥物為中心的專業(yè)化藥業(yè)逐漸形成。
