生物质的应用
生物质的应用范文第1篇
关键词 生物质炭；气候变化；作物产量；温室气体排放；农田生态系统；应用
中图分类号 S154.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）18-0235-03
人类的农业生产活动以及其他措施大幅度影响土壤碳氮循环变化，其表现和影响之一就是大气中温室气体的含量不断增加，从而导致全球气候持续变暖等负面效应[1]。如何减少土地利用中温室气体排放增加陆地生态系统碳汇是当前减缓气候变化研究的热点[2]。土壤是陆地生态系统的主要碳库，而土壤碳库对土壤肥力以及作物产量等有重要的影响[3-5]。碳、氮循环是农田生态系统最基本的生态过程，受到人为作用的影响和调控，同时对农田生态系统的稳定性、生产力及其环境效应具有关键性的影响。由于施肥量大、用地方式不合理等原因造成的土壤肥力退化、土壤酸化等情况，严重威胁着环境安全以及可持续发展的落实。因此，找到切实可行的减排固碳措施能够达到生产与环境的双赢。
为了应对土壤碳库以及气候变化，各类措施已经被广泛实施与应用，但是效果并不显著[6-7]。例如秸秆还田虽然可以增加蔬菜产量，但是由于土壤的矿化作用等过程，并不能对土壤碳库产生持续的影响（短于30年）[8]，还会造成温室气体排放的增加[9-10]。而生物炭由于其在土壤中的稳定性以及其碳负性固碳理念[11]，在近些年来被作为一种良好的减排措施广泛应用于各类试验中。生物炭是指各种有机植物残体在无氧条件下高温热解或者气化后的固态产物的统称，能够有效减少农业生态系统中N2O的排放[12-14]，增加农业土壤有机碳含量并且不增加或者少量增加CH4与CO2的排放[15-16]。同时，生物炭还能够改良土壤，提高作物的生产力，因而可以作为农业应对气候变化的增汇、增产的双赢途径。
1 生物炭对作物产量的影响
在绝大多数试验中，生物炭均表现出对作物的增产作用。Jeffery等[17]的研究表明，施用生物炭对比无生物炭处理的作物产量增加了11.0%±1.4%。Jia等[18]的研究表明，施用生物炭能够使蔬菜产量增加28%～48%。生物炭具有良好的物理性质和养分调控作用，能够提高氮肥的有效性，施入土壤可以显著促进种子萌发和生长，从而提高作物生产力[19]。生物炭施用量的不同对作物产量同样存在影响。Chan等[20]用采自于新威尔士南部的小牧场周围的平原的淋溶土壤进行了生物炭的萝卜盆栽试验，处理的生物炭用量分别为0、10、25、50 t/hm2，并设计2个氮肥水平（0、100 kg/hm2），在无氮肥配施处理中，生物炭用量为10、50 t/hm2的处理比对照分别增产 42%和96%，而其他施炭量对作物产量影响无显著差异。当然生物炭的施入在一些试验中也对作物表现出减产作用。例如在火山灰土上施用生物炭对田间种植的大豆和玉米表现出减产的作用[21]，因此生物炭的增产作用及适宜用量还需视农田作物类型土壤类型和性质以及施肥情况而定。生物炭能够提高土壤中微量元素的有效性，例如酸性土壤中的钙离子和镁离子等[22-23]。同样，施用生物炭还能够提高土壤中氮素的利用率[24-25]以及增加土壤中的酶活性[26]。
2 生物炭在酸性土壤中的应用
在热带以及亚热带地区，土壤pH值低和铝含量高是制约作物产量的限制性因子[27]。随着农业的发展，为了保证作物的产量，氮肥的大量施入会导致土壤酸化的现象，这也会减少作物产量。生物炭含有的灰分元素如钾、钙、镁离子等都呈可溶态，施入土壤可提高酸性土壤的盐基饱和度，以提高土壤的pH值、降低酸性土中铝的饱和度。也有研究表明，非碱性的生物炭对作物没有增产作用[22]。Jeffery等[17]人的研究表明，生物炭的施入使土壤的pH值提高了0.1～2.0，变化幅度较大。随着土壤pH值的上升，土壤中的有效钾离子和磷离子的含量也会增加[28]，并且有毒性的铝离子含量会显著下降[29-30]。因此，生物炭中的石灰组分不仅提高了植物生长所需的矿物质营养元素，同时也降低了热带亚热带酸性土壤中铝离子的毒性胁迫作用，从而提高了粮食生产的安全性。
3 生物炭的固炭作用
通常，CO2通过植物的光合作用，被各类陆地生态系统中被固定。在光合作用的过程中，这些1/2的CO2被用于植物用于自身的呼吸作用，另外1/2通过植物残体凋落的方式返还给土壤，并在各类土壤微生物以及酶催化的过程中分解有机质生成CO2排放到大气当中，在这个过程中称之为生态系统的碳中性。在这个过程中，由于高温热解过程中生产生物炭分解速度慢的特点，会有比较大一部分的碳元素通过土壤物理过程的保护成为惰性的土壤碳库，留在土壤中实现农田生态系统的的固碳。生物炭的在农田生态系统中的固碳能力要远远超出其他有机物的施用，其原因是由于其独特的疏松多孔结构及其芳香环稳定的特性，保证其在农田土壤中维持长期的稳定状态。在农田生态系统生产的过程中，会产生非常多的植物残体[31]。通常情况下，焚烧有机物是一个比较常见的措施，在此过程中有机物中所有的碳元素都以 CO2的形式释放到空气中，并没有在土壤中增加有机碳的固定。因此，通过高温热解的方式把生物垃圾转换为生物质炭并应用于农田生态系统中成为近年来的一个热点研究方向，此措施能够把残留植物部分转化为潜在的生物能源，还能够有效地增加农田土壤碳固定以及提高土壤的肥力。Marris[32]曾经在综述中提到了在全球范围内生物炭的固碳潜在能力。Okimori等[33]估算，若印尼每年有36.8万t的作物秸秆以及废弃物，通过高温热解可转化为7.70万t的生物炭而施入土壤储存，通过这种方式能够大幅减少农田生态系统向大气排放的CO2的总量。到2100年，人类活动排放二氧化碳量的1/4将可以通过处理废弃有机质得到的生物炭进行封存，这可能降低大气中二氧化碳浓度达40 mL/m3。
4 生物炭对温室气体排放的影响
生物炭施入土壤后，能够显著地表现出对于温室气体的减排作用。其原因主要是由于生物炭施入后使得土壤容重降低，通气性改善，加上生物炭的高C/N比，限制了氮素的微生物转化和反硝化，从而改变了农田生态系统的氮循环[8]。除此之外，生物炭的施用在大多数试验中都表现出提高土壤 pH值的能力，这使得土壤反硝化产生的N2O的比例会有所上升。当土壤pH值为中性时N2是反硝化的主要产物，当pH值降低时则有利于N2O的释放。不过在一些试验中生物炭也没有表现出比较好的减排效果，其原因和施用生物炭的性质（灰分含量等）以及各类农田生态系统的异质性都存在着联系。Zhang等[16]的研究表明，施入20 t/hm2和40 t/hm2的生物炭能够显著减少玉米地N2O排放量10.7%和41.8%，从而降低玉米地的综合温室效应。同时，在稻田中施入生物炭能够显著降低N2O排放量21%～51%。在Jia等[18]的研究中，生物炭同样可以显著减少菜地土中N2O的排放。但是受生物炭种类以及试验地WFPS等因素的影响，生物炭在一些试验中也没有体现出对N2O的减排作用[34]。Xie等[35]和Kammann[36]的研究表明，在土壤WFPS大于80%的时候，生物炭能够显著增加N2O的排放。Yanai等[12]的研究表明，在83%土壤WFPS时，生物炭对N2O出现增加排放的作用，但是在较低土壤WFPS时则可以显著减少N2O的排放。近些年，来稻田中关于生物炭对CH4排放的影响也有很多报道[16，37-39]，而稻田中土壤CH4排放量则主要受到土壤可利用有机碳含量的影响[9，40-41]。而生物炭的性质比较稳定，相比秸秆等生物质不能快速显著地提高土壤有机碳的含量，因此对稻田CH4的排放影响相关性不大[42]。虽然在各类试验中，生物炭被大量应用于固碳减排，但是其作用机理以及对于农田土壤氮素的转化缺乏比较深入的研究，对于土壤微生物以及酶活性等的研究也较少，因此生物炭对农业生态系统土壤氮素的转化仍然需要进一步研究和探索。
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生物质的应用范文第2篇
我国农村能源工作应建立在农村循环经济发展模式的基础上，大胆进行科学创新。确立科学的建设规模及运行管理模式，采用可行的先进技术，引入市场竞争机制进行专业化运营管理，减轻和降低生态环境污染、实现废弃物无害化和资源化利用，是提升我国农林生物质资源开发与利用水平、发展循环经济、改善农村环境、建设社会主义新农村的重要战略举措。
随着人们对生物质燃料技术的研究，目前已经在我国出现了生物质固体成型燃料、生物质气化供气等多种利用形式。
北京联合创业建设工程有限公司通过科研开发在农业秸秆能源的开发利用上取得了突破性进展，利用生物质干馏技术对农业废弃物热解制取高热值可燃气体，供农村农民使用，并可生产木炭、木醋液、木焦油等多种经济价值较高的副产品。创建了集中制气，区域配送，统一管理，利益共享的高效能源开发利用管理模式。并建立了多个示范工程，组织管理完善、设备运行良好、经济效益可观。现结合它们的工程工艺，就生物质干馏集中供气技术做一个介绍。
一、干馏生产技术
1、干馏技术
干馏是一个复杂的化学反应过程，包括脱水、热解、热缩合、加氢、焦化等反应。不同的物质的干馏过程虽各有差别，但一般均可分为脱水分解、热解、缩合和炭化三个阶段。
2、生物质干馏技术
① 生物质干馏是指在隔绝空气的条件下，将生物质热解为可燃气体、固体炭和液体生物油的过程。
② 利用新型干馏生产工艺，每热解1t生物质（干基）可生产250～300m3燃气、250～300kg固体炭、200～250kg木醋液和30～50kg木焦油。
③ 实现了生物质到高值产品的完全转化，且生产过程达到了污染物的“零排放”。
3、热解产品
将生物质资源转化为木炭、木焦油、木醋液和高品质燃气，可实现生物质的完全转化。采用热解生产工艺，每处理1000kg生物质（干基）可产出约300m3可燃气、300kg木炭、250kg木醋液和50kg焦油（符合销售标准）。燃气质量可满足国家标准的要求，热值可达15-17MJ/m3（标态）。
① 高品质燃气
具有良好的品值，热值可达3800大卡/立方米，燃烧状况相当于天然气，可用于燃气发电、锻造、瓷砖烧制、城乡居民生活用气等行业。
② 生物质炭
生物质炭是新型干馏工艺的主要产品之一，含炭量约85%，热值达7000大卡/kg，可替代天然炭及工业用炭。
工艺可根据原料及产品需求的不同产生炭棒、炭粉及蜂窝炭，可提供用户烘烤及采暖，有效减少燃煤污染物的排放。
生物质炭已广泛应用于农业、化工及环保行业。可代替天然炭、工业用炭。可用于烧烤、取暖、工业净水和冶炼厂，也可供硅厂、活性炭厂生产炭化硅、结晶硅和二硫化碳。国内市场价格一般为2000～2500元。
③ 木焦油
木焦油是生物质热解过程中分离出的一种以烃、酚、酸类化合物为主的复杂混合物，其品质优于煤焦油。具有柔和度好、耐老化、耐高温等优点，是生产防水材料、防腐涂料、船舶漆、硬度聚氨酯泡沫和抗凝剂的优良原料。可替代煤焦油，具有广阔的市场前景，国内售价约为2500元/吨。
④ 木醋液
木醋液也是生物质在热解过程中得到的水溶性含氧化合物，是多种有机酸的混合液。具有杀菌、治虫、抗病、促进作物生长等作用。可作为绿色无公害农药、微肥使用，可提高作物产量和品质，并能降解农药残留。可作为纯天然杀虫剂、天然植物生长调节剂、以及除臭剂等。
木醋液的应用领域广阔，已广泛应用于化工业、林业、农业、畜牧业、食品加工业和医药卫生业。经过深加工，可用于浸泡手足，具有经络疏通、血脉流畅、提高免疫功能。能抑制各类真菌，促进新陈代谢，对预防手、足癣有显著效果。国内市场价格约1000元/吨。
二、效益分析
1.社会效益
1）为广大农民致富就业开辟新路
农业结构调整政策和生态环境治理力度的加大给生物质能资源的发展带来了巨大商机。生物质燃料及设备的大量推广必然要求大量的生物质的供应，这样会使大量的秸秆不再被就地焚烧，变废为宝。生物质气化集中供气工程建成后，仅生物质收购一项，每年可为当地居民带来近几十万元的可观收入。原料的收购、加工、储存、运输以及项目的运行管理等环节都能有效促进劳动力就业，提高当地居民收入水平。
2）为社会主义新农村建设提供新思路
将农林废弃物充分利用，生产出高附加值的产品回报社会，是国家多年来一直扶持的循环经济项目，也是政府多年来欲打造的农村循环经济新模式。
生物质综合利用工程可将秸秆、树枝、生活垃圾等农林废弃物变废为宝，高效转化为生物质成型燃料及清洁能源（燃气、炭）、有机农药（木醋液）等产品。其中，木醋液是一种天然的植物生长促进剂和杀虫、驱虫剂，对多种农作物和经济作物均有增产作用，可增加VC和糖含量，减少硝酸盐含量和降解农药残留。
通过项目的实施可为当地农村居民提供绿色燃料、高品质燃气、绿电等清洁能源，提高农村居民生活质量，对于解决能源危机、“三农”问题、统筹城乡发展和改善生态环境具有一举多得的功效，也是创建和谐社会和建设社会主义新农村的具体体现，是发展循环经济、建立节约型社会的有效途径。
2. 经济效益
采用热解（干馏）生产技术产生的可燃气热值高、焦油含量低与城市煤气品质相同，农民使用安全。其副产品的销售具有一定的经济效益。实践证明，规模达到1000户以上，每热解一吨秸秆其经济指标为:
每利用一吨秸秆 ――可为农村居民创造百元收入
――可减少2.1kg的烟尘颗粒污染
――可少用0.54吨标准煤
――发出400度清洁燃烧电
每干馏一吨秸秆――可供应250户居民一天的炊事燃气
（价值375元）
――可产生300kg商业用炭（价值700元）
――可产生250kg工业木醋液（价值250元）
――可产生50kg工业木焦油（价值100元）
三、具体工程案例
目前，在北京市各区县已经有多处生物质集中供气工程被建设，有的已经连续运营2年以上。为当地居民提供了可靠的燃气保证的同时，解决了农村农业废弃物直接燃烧带来的环境污染问题。现以北京海淀车耳营秸秆气化工程为例具体介绍秸秆干馏供气工程的的应用情况。
1.北京海淀车耳营秸秆气化工程
生产能力: 生物质日处理能力3t/d，产气能700m3/d，最大可供700 户农村居民炊事用气。
2. 经济效益分析:
现以热解1吨生物质原料为依据，进行经济分析
1）生产消耗：见表1
2）销售收入
销售收入－生产成本＝1302.2－1208.9＝93.3元/吨（盈利）。
气站如每天热解1吨生物质可获得93.3元毛利，年利润可达3～4万元。
从实际运行来看，设备一次性投资之后，基本能够通过销售收入维持工程的正常运转，并有一定的经济收益。因而，对于北京等基础设施投资较大的农村，具有可行性，因而也得到了推广，成为解决农村用能和生态环境的有效途径。
3. 其他工程
1）北京延庆西杏园秸秆气化工程
生产能力:生物质日处理能力3t/d，产气能力700m3/d，可供700户农村居民炊事用气。
2）北京大兴李家场秸秆气化工程
生产能力:生物质日处理能力12t/d，产气能力3000m3/d，可供3000户农村居民炊事用气。
3）北京密云太师庄秸秆气化工程
生产能力:生物质日处理能力2.5t/d，产气能力600m3/d，最大可供600户农村居民炊事用气。
生物质的应用范文第3篇
质疑读书法是指在阅读中不断提出疑问、解决疑问的一种读书方法。这种读书方法强调对读物内容的质疑，也就是说，在读书过程中，不盲目地相信书本上的知识，经常问一问为什么，对读物的内容要持质疑和批判的态度。质疑，就是在掌握书中主要内容的基础上，提出不理解的问题，通过思考、查资料、请教老师等方法，找出正确的答案。
二、质疑读书法的重要性
读书能否有疑，是检验阅读者是否真正开卷有益了，那种浮光掠影，纯属消遣性的读书，自然也无疑可质了。读书的过程，就是“质疑——解疑”的过程，提倡读书质疑，就是要做到有疑而入，无疑而出，所以质疑的过程不仅是提问题的过程，也是解问题的过程。清除读书疑惑，有的是经过反复思考，洞察书中奥秘，“明己之未达”；也有的是经过反复校勘，多方查对，剔除瑕疵，纠正错误。借鉴“学则需疑”的治学方法，旨在挣脱别人的思想羁绊，勇于除旧布新，开拓前进。谁善于质疑，谁就能够掌握读书的主动权。
读书中的质疑，基本上有两种情况。一是书的问题，也就是书中的说法不可靠，有问题。二是自己理解上的问题，不理解，想不通。这两者的初始状态也不是一下子就能分清的。如果说两者的区别，可能学者比较重视前一种质疑，学生偏重于后一种质疑。例如有学生在学了生长素的生理作用后，从课本里发现了问题提出了疑问：植物在单侧光刺激下背光一侧的生长素浓度高于向光一侧。那么，背光一侧为什么比向光一侧生长的快呢？这个问题的提出，主要是由于学生对根、芽和茎，对生长素敏感度不同这部分内容没有理解。《免疫调节》一节，学生质疑：“2-15体液免疫示意图中从T细胞到B细胞的箭头上的淋巴因子有什么作用？B细胞的分化一定要有淋巴因子的作用吗？”通过对课本的质疑，能更好地促进学生对知识的理解和掌握。
三、运用质疑读书法的做法
1.要勇于向自己提出问题。 因为只有提出问题，才有可能去进行思考，去读书寻求答案。学习中提不出问题或提不出掌握知识的关键问题，都不是好现象。谢觉哉老人曾说过：“好问是好的，但如果自己不想，只是随口问，即使能得到正确答案，也未必受大益。”因此，运用质疑读书法，首先要学会质疑，带着思考向自己提出问题。
2.提出疑问后，要花大气力去寻求正确的答案。 这就需要去认真读书。读书的过程应该是解疑的过程。这就应提倡分析综合的科学态度和方法。不要满足于现成的答案，要多角度地进行思考，更深刻地去掌握和理解知识。
3.在读书过程中善于提出问题，这就是“质疑法”。 关于这点，朱熹曾说过：“读书，始读，未知有疑；其次，渐渐有疑，中则节节是疑；过了这一番，疑渐渐释，以至融会贯通，都无所疑，方是学。”他的切身体会是值得我们借鉴的。质疑是经过较充分的分析后提出的疑问，善于发现问题，提出质疑，进行释疑是思维的批判性高的重要表现。质疑不仅是思维的开始，正确的质疑往往还是成功的开始。我国现代教育家陶行知说：“发明千千万万，起点是一问。”从人类的认识发展规律看，任何科学发明与创造往往都从质疑开始，从释疑入手，从无疑到有疑，再从解释到创新。
四、运用质疑读书法需注意的问题
1.读书时要多思多想，独立思考。 这是运用质疑读书法时最关键的一条。只有通过独立思考，才能提出问题，这是质疑读书法的最基本要求。可以这么说，没有独立思考，没有自己的见解，就不可能有质疑。
2.质疑要有针对性。 这里所说的针对性，是指质疑要针对一书的主要内容、重要结论、关键问题。而对于一些细枝末节，大可不必做过多的追究。
3.质疑时应实事求是，同时注意集思广益。 质疑读书法强调提出问题，但绝不是胡乱猜疑。我们同意用批判的观点看待书本知识，坚决反对否定一切、怀疑一切，或偏信、偏爱和抬杠的不良作风。例如，生物教材中的许多公理、定理、定律等都是经过前人反复检验的，这是无须怀疑的。如果当疑不疑，不当疑乱疑，势必要造成思想上的混乱。另外，在质疑过程中，除了独立思考以外，还应注意集思广益，对同一问题，充分考虑各家的不同观点，并把它们作为自己见解的借鉴和参考。
4.要重视存疑。 由于知识水平、能力的限制，读某一种书过程中的一些疑问可能一时解决不了，这时，应该把这些疑问及时记录下来，留作日后解决，这就是存疑。对于存疑，应该有个正确的认识，提出问题本身就是思考的结果，决不是没有收获的读书。存疑过程中要避免两个极端：一是不顾自己知识、能力的限制，死抱着问题不放，做无效劳动；二是把存疑流于形式，记下来问题就了事，这样做等于没有存疑。
五、质疑读书法的作用
1.质疑读书有助于提高阅读效率，更加深刻地理解和掌握书本上的知识。 现代科学研究证明，从人的神经功能上看，疑问往往会促使大脑高度兴奋，产生一种“优势灶”，引起定向探研反射，从而使精神高度集中，保证最佳的读书效果。
2.质疑读书有助于读者开发思路，发现真理，获得真知。
3.质疑读书还有助于打破知识旧框框的束缚，促进发明和创造。 书籍是前人的研究成果，总结了前人的经验。但人的认识是相对的，不可能一次完成，绝对正确，即使是真理，也还需要发展。所以，从这个意义上说，质疑是发明与创造的开始。我国著名的地质学家李四光说过：“不怀疑不能见真理。”
质疑是读书中不可缺少的一种方法。质疑，能否定旧的传统观念；质疑，能产生新的科学理论。鼓励学生质疑问难，把学生引入问题的天地，这就打开了学生思维的闸门，学生各抒己见，听、说、读、思的能力提高了，就觉得学习生物更有趣了。
生物质的应用范文第4篇
关键词：固体脂质纳米粒；难溶性药物；生物利用度
中图分类号：R284
文献标识码：A
文章编号：1673-7717(2007)08-1605-03
许多药物在体外具有良好的药理活性，但应用于人体时却因溶解性差、口服难以吸收等原因而导致生物利用度低，限制了其临床应用。近年来环糊精包合技术、固体分散技术、共研磨技术、固体脂质纳米粒技术等广泛应用于改善难溶性药物生物利用度，其中固体脂质纳米粒技术是近几年发展起来的提高难溶性药物生物利用度的有效方法。
固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticles，SLN)发展于20世纪90年代初，系指以固态的天然或合成类脂如卵磷脂、三酰甘油等为载体材料，将药物包裹或内嵌于类脂核中，制成粒径约为50～1000mm的固体胶粒给药系统。SLN采用生理相容性好，毒性低的类脂材料为载体，对人体的毒副作用小，室温及体温下呈固态粒子，固体基质可以控制药物从SLN中的释放。本文就其提高难溶性药物生物利用度中的应用作一介绍。
1 固体脂质纳米粒的制备
1．1 高压匀质法 高压乳化法是制备SLN可靠而有力的技术。其原理是用高压(100～2000Pa)推动液体通过狭缝(1000Pa时只有几个微米宽)，流体在短距离内加速到非常高的速率(大于1000min・b-1)，非常高的剪切力和空穴力撕开颗粒至亚微米尺度。
按工艺的不同又可分为热一匀质法和冷一匀质法。热一匀质法是在高于脂质熔点温度以上制备SLN。载药熔融脂质和相同温度的水、乳化剂的初乳可以用高剪切混合设备制备，然后，在脂质熔点以上温度进行初乳的高压乳匀。通常较高的温度可制得较小的颗粒尺寸。
冷－匀质法是溶解或分散药物在脂质熔融体中，然后，将含药熔体快速冷却(例如用干冰或液氮)。高的冷却速度有利于药物在脂质基材中的均匀分布，再将固态的含药脂质研磨到微米级尺寸。
热－匀质法制得的SLN粒径小且分布窄但可能导致药物的降解；冷－匀质法适用于对温度敏感的药物，但该法制得的颗粒粒径大且分布广。
1．2 溶剂乳化挥发法(或沉淀法) 将脂质材料溶解于与水不相混溶的有机溶剂中(如环己胺、氯仿、二氯甲烷等)，并在水中进行乳化，然后挥发溶剂，通过脂质在水介质中的沉淀来形成固体纳米粒。溶剂挥发法适合实验室制备，但难以完全除尽有机溶剂。
1．3 微乳法 制备过程是脂质熔融、水、表面活性剂和助表面活性剂的混合物加热到与脂质相同温度，并在搅拌下加入脂质熔融体中。当脂质、水、助表面活性剂和表面活性剂以合适的比率混合时，仅在温和搅拌下就可以获得透明的、热力学稳定的微乳体系。最后将微乳液分散于冷水中制得SLN。微乳法制备简单，无需特殊设备，但若采用有机溶剂为助乳化剂会有结晶析出。
2 团体脂质纳米粒提高难溶性药物生物利用度的机理
药物的吸收度常受药物在吸收部位的溶解度所支配，如何提高难溶性(或不溶性)药物的溶解度和溶出速度对于药物的临床应用极为重要，不溶性或难溶性药物难以在胃肠道吸收，故口服生物利用度低。提高难溶性药物在胃肠道的溶解度，是提高其生物利用度的有效方法。
从药物学来说药物的溶出速率还与药物颗粒的比表面积成正比，而比表面积与粒径成反比。因此，药物的粒径越小则其比表面积越大，接触周围介质的面积愈大，越有助于药物有效成分的溶出。尤其针对难溶性药物，溶出过程往往为吸收过程的限速过程，则粒径与药物的吸收就存在一定的关系。
目前，固体脂质纳米粒提高难溶性药物生物利用度的机理主要有以下几种。
2．1 脂质对药物的增溶作用 对SLN来说，要提高生物利用度，药物的吸收与脂质密切相关，可以用“吸收促进效应”来说明。口服SIN后，脂质在消化道经酶降解形成、单－、双－甘油酯。随后，这些降解产物与胆盐相互作用形成混合胶束，既而促进药物的吸收。此外，胃肠道的蠕动以及表面活性物质的存在使SLN形成中间态乳浊液，当乳浊液液滴处于纳米级范围时，有利于中间态乳浊液液滴的进一步降解和随后对药物的增溶。
尼群地平溶解度低，首过效应明显，生物利用度低。Kumar等对比了由tripalmitin制备的尼群地平固体脂质纳米粒与尼群地平混悬液体内药动学特性。十二指肠给药后，Cmax分别为(0.82±0.07)、(0.32±0.01)μg・mL-1。Tmax分别为(1.567±0.058)h、2h。AUC0∞分别为(6.24±0.11)、(1.69±0.13)μg・mL-1・h-1。尼群地平固体脂质纳米粒较尼群地平混悬液显著提高了尼群地平的生物利用度。
Manjunath等考察了脂质的化学组成对药物体内吸收的影响，分别制备带不同脂肪酸链长度的脂质｛trimyris-tin(C14)、tripalmitin(C16)、tristearin(C18)｝制备的氯氮平固体脂质纳米粒与氯氮平混悬液的体内药动学情况。大鼠十二指肠给药后，Cmax分别为(1.43±0.12)、(1.65±0.14)、(1.89±0.06)、(0.45±0.02)μg・mL-1。Tmax分别为45、45、45、60min。AUC0∞分别为(8.16±1.29)、(9.84±1.77)、(11.73±0.86)、(2.6±0.32)μg・mL-1・h-1。说明由不同脂肪酸链长度的脂质制备的氯氮平固体脂质纳米粒均改善了氯氮平的生物利用度。脂质基质的甘油酯脂肪酸链越长降解速度越慢，生物利用度越高。另一方面合甘油酯脂肪酸的基质促进SLN吸收和转运到淋巴系统中，脂肪酸链越长，进入淋巴系统的SLN越多，生物利用度越高。
Olbrich等研究了表面活性剂对脂质基质降解速度的影响，一些表面活性剂(如：腰酸钠盐)加速脂质基质降解的速度，将这类表面活性剂称为促降解剂；一些表面活性剂(如：Poleemmer407)延缓脂质基质降解的速度，将这类表面活性剂称为阻降解剂。
LUO等在研究大鼠口服长春乙酯固体脂质纳米粒及长春乙醇溶液体外药物释放及体内药动学情况的同时，还对比了长春乙酯固体脂质纳米粒分别含1％、1.5％、2％表面活性剂TWeen80的体内药动学特性。Cmax分别为(2.10±0.48)、(2.70±0.53)、(3.00±0.45)μg・μmL-1・
h-1。Tmax分别为(1.03±0.19)、(0.97±0.17)、(0.92±0.21)h。AUC0∞。分别为(6.98±1.08)、(8.67±1.52)、(9.56±1.33)μg・mL-1.h-1。随着表面活性剂TWeen80的量的增加，甘油酯脂肪酸链降解速度越慢，生物利用度越高。TWeen80结构中含有聚氧乙烯链，其空间阻碍作用延缓了脂质基质的降解，使生物利用度增加。
2．2 降低粒径增大比表面积 与其他剂型一样，如微乳或亚微乳，粒径的降低是改善难溶性药物口服行为的关键因素。在SLN中，粒径范围低于100m，降低粒径可增大比表面积和药物饱和溶解度，从而加快载药SLN体内释放速度。增大饱和溶解度可增加SLN在胃肠道的浓度。当药物在胃肠道中以被动转运的形式吸收时，胃肠道局部药物浓度的增加，可增加药物在胃肠道的吸收。
何军等对比了水飞蓟素固体脂质纳米粒的粒径对水飞蓟素体内吸收的影响。分别制备粒径为150、500、1000nm水飞蓟素固体脂质纳米粒，大鼠灌胃后，Cmax分别为(1.83±0.43)、(0.94±0.06)、(0.76±0.06)μg・mL-1・h-1。Tmax分别为(0.55±0.24)、(0.52±0.08)、(0.61±0.08)h。AUC0∞分别为(7.11±1.97)、(3.41±1.94)、(2.80±0.44)μg・mL-1・h-1。说明降低固体脂质纳米粒粒径可以提高水飞蓟素的体内吸收。
2．3 增强在胃肠道的附着性纳米颗粒具有附着性。因此，口服纳米粒子物质(如SLN)的吸收增强效应，还归因于微粒在胃肠道壁的吸附。药物在胃肠道释放后立即被吸收，造成胃肠道壁与血液药物浓度相差悬殊。从而使更多的药物进入血液中，增加了药物的生物利用度；纳米粒子在胃肠道壁的吸附性也增加了载药纳米粒在胃肠的驻留时间，促进药物在胃肠道的吸收，从而提高生物利用度。此外，SLN与其他脂质相同，也是通过脂肪酶降解。粒子比表面积大使降解速度加快。当药物分子扩散在固体脂质基质中时，脂质降解为适当结构具有表面活性的单-、双-甘油酯，药物在甘油蘸胶束中被增溶。甘油脂胶束促进药物与脂质吸收。
LUO等研究了大鼠口服长春乙酯固体脂质纳米粒及长春乙酯溶液体内药动学情况。长春乙酯水溶性差，其口服生物利用度差，临床应用受到了限制。将乙酯固体脂质纳米粒及长春乙酯溶液口服给药后，Cmax分别为(2.40±0.62)、(0.75±0.13)μg・mL-1・h-1。Tmax分别为(1.33±0.23)、(1.01±0.20)h。AUC0∞分别为(3.65±0.58)、(2.59±0.32)μg・mL-1・h-1。长春乙酯固体脂质纳米粒的AUC0∞是长春乙酯溶液的AUC0∞的4.16倍。长春乙酯固体脂质纳米粒较长春乙酯溶液增加了长春乙酯的生物利用度。原因是长春乙酯固体脂质纳米粒较粒径小，在胃肠道壁的生物附着性强，甚至进入小肠绒毛之间的空隙从而增加了长春乙酯固体脂质纳米粒较在胃肠道的驻留时间，使药物被充分吸收，提高了生物利用度。
3 SLN存在的问题
3．1 载药量低 SLN的载药置一般只有1％～5％，载药量主要与下列因素有关：①药物在熔融脂质中的溶解度，这是提高载药量的前提条件；②熔融药物和熔融脂质的混溶性；③固体脂质基质的物理和化学结构；(4)脂质的多晶型和晶型转变。采用单一的固体脂质作为载体材料时，药物在其中的溶解能力有限，而且晶格的有序性相对较高，易将药物排出，载药量降低。使用混合脂质作为载体材料时，使药物的溶解度增加，且降低结晶度，打破晶格的有序性，可容纳更多的药物分子，提高载药量，但易形成过冷态，影响缓释效果。而将液态脂质与固态脂质混合使用时，液态脂质对药物具有较强的溶解能力，且可插入晶格中取代固态脂质分子，破坏晶格排列，降低结晶度，提高载药量。
3．2 凝胶化现象 SLN在储存过程中由低黏度的SLN分散体转变成黏度较大的凝胶的过程称为凝胶化现象，这一过程中SLN丧失了原有的特性。通常凝胶化过程与SLN的结晶过程有关。应特别关注脂质结晶程度和脂质的晶型转化状况。热动学稳定性顺序为：α晶型＜β晶型＜β晶型。在贮存过程中不稳定晶型向稳定晶型转化，晶型结构趋向于单一导致体系黏度逐渐增大，产生凝胶。Zeta电位也可以预测凝胶化现象的发生，一般SLN稳定体系的Zeta电位值为-25mV左右，当Zeta电位值为-15mV左右时体系开始发生凝胶化现象[。加入流动性好的混合乳化剂或将样品贮存在氮气中(抑制脂质水解)或低温避光保存可以延迟或阻止凝胶化现象的发生。
3．3 突释现象 在载药SLN释放药物时，吸附于粒子表面的药物将发生突释。对于使用高压匀质法制备SLN，SLN释放特性取决于制备SLN时的工艺参数(表面活性剂的浓度和制备温度)和脂质基质的性质。通过控制制备载药SLN过程中制备温度与表面活性剂的浓度，调节药物在粒子表面和内核中的分配比例，可以控制载药SLN释放药物过程中发生药物突释的程度。
生物质的应用范文第5篇
关键词：低碳经济；生物质能；生物质发电技术；发电
一、引言
在能源发展领域，生物质能备受各国关注。生物质能在我国发展较晚，与其他国家相比有一定的差距，所以在生物质能研发方面需要制定长远的发展规划，使低碳经济能顺利发展。生物质能通过高技术被转化为高品位洁净的液体和气体燃料，取代化石燃料的位置，在城市煤气、交通运输、电力等方面得到很好的应用。
二、低碳经济概述
由于当前世界气候环境和能源安全受到严重的威胁，所以急需发展低碳经济。巴西、美国、英国等都在发展低碳经济。在低污染、低能耗、地排放的基础上，建立一种新的经济发展模式使生态效益、社会效益、经济效益相统一，这种经济模式被称为低碳经济。能源消耗问题是它的一个核心问题，不可再生的传统能源如石油、煤炭等日益缺乏，各国的能源安全严重受其影响，所以新能源的开发和利用是非常必要的。世界各国主要应用的新能源开发方式是开发利用生物质能。生物质能和传统能源相比，价格便宜、资源量大、分布广、可再生、灰分少、含硫量低，并且CO2净排放量为零，温室气体的排放得以减少。
三、生物质能在我国的发展状况
生物质能在我国有着非常丰富的来源，主要是秸秆类生物质。在政策方面，我国签订了国际公约《气候变化框架公约》等，并且颁布了《中国环境与发展十大对策》等，这位可持续发展起到了很好作用。我国加快推进核电、水电建设，有序积极的做好可再生资源的转化利用如生物质能、太阳能、风电等。在我国现代生物质能技术提供极大的发展空间在农业和工业方面，生物质能在现代技术条件下被转化成气态、液态、固态的生物质燃料，工作环境和能源利用方式得到了显著的改善，能源的利用率大大提供了。总而言之，在不断的探索和实践中，我国的生物质能开发利用形成了一定的规模、取得了较大的成效。
四、开发应用生物质发电技术
（1）气化发电
生物质被转化为可燃气，并且燃气发电设备在可燃气的推动下进行发电，这是生物质气化发电技术的基本原理。有三个过程包含在气化发电工艺中：①固体生物质被转化为气体燃料，这个过程就是生物质气化；②像如焦油、焦炭、灰分等这样的杂质蕴含在气化出来的燃气中，净化系统在过滤气体的时候将杂志除去，这个过程就是气体净化；③在发电时应用燃气内燃机或燃气轮机，有的工艺在发电过程中增加蒸汽轮机或余热锅炉使发电效率提高，这个过程就是燃气发电。另外，流化床气化炉和固定床气化炉是气化炉的两种类型。在此我们针对流化床气化炉进行一定的介绍。作为一种先进的燃烧技术，在生物质燃烧方面流化床燃烧已经取得成功。一个简单的流化床由布风板、燃烧室组成，生物质通过布风板气化剂进入流化床反应器中。按照气固流动特性的不同流化床被分为循环流化床和鼓泡流化床。气流速率在鼓泡流化床气化炉中相对较低，几乎没有固体颗粒从流化床中逸出，如果生物质原料的颗粒较大的话可以使用这种气化炉，并且需要增加热载体。流化速率在循环流化床气化炉中相对较高，大量的固体颗粒在流化床中由旋风分离器进行收集并且被重新送入炉中再次进行气化反应。
（2）燃烧发电
生物质在适合燃烧的特定锅炉中能够直接燃烧，汽轮发电机在产生的蒸汽驱动下进行发电。锅炉是生物质发电装备中的关键设备，其中振动炉排锅炉由于热效率高、技术成熟，得到了广泛的应用。炉排是炉排炉的关键部件，生物质在炉中的移动是通过可调节、可移动的炉排来控制的，而且炉排使炉排炉能够调节一次空气量，实现调节燃烧。炉排使用寿命的提高是因为改进了它的材质和冷却方式。
（3）沼气发电
城市生活、农业、工业中的大量有机废弃物被用来进行厌氧发酵处理，如城市污水和垃圾、禽畜粪、酒糟液等，沼气发电机是在以上处理产生的沼气驱动下进行发电，这个过程就是沼气发电。而且在沼气的生产过长中发电机组的余热得到充分应用， 80%左右的综合热效率，比30%-40%的发电效率高得多。沼气发酵的3个阶段如下图：
五、结束语
综上所述，生物质发电技术越来越被重视，因为其原料对环境的有好性和可再生性。生物质能通过高技术被转化为高品位洁净的液体和气体燃料，取代化石燃料的位置，在城市煤气、交通运输、电力等方面得到很好的应用。而且生物质能和传统能源相比，价格便宜、资源量大、分布广、可再生、灰分少、含硫量低，并且CO2净排放量为零。
参考文献
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[3]米铁， 唐汝江， 陈汉平， 等. 生物质能利用技术及研究进展[J].煤气与热力， 2004， 24（12）：701-705.
