生物冶金 生物冶金是指在相关微生物存在时，由于微生物的催化氧化作用，将矿物中有价金属以离子形式溶解到浸出液中加以回收，或将矿物中有害元素溶解并除去的方法。许多微生物可以通过多种途径对矿物作用，将矿物中的有价元素转化为溶液中的离子。利用微生物的这种性质，结合湿法冶金等相关工艺，形成了生物冶金技术。浸矿微生物主要有氧化铁硫杆菌(thiobacillusferrooxidans)、氧化硫硫杆菌(thiobacillusthiooxidant)、硫化芽孢杆菌(sulfobacillus)、氧化铁杆菌(ferrobacillusferrooxi dant)、高温嗜酸古细菌(thermoacidophilicarchae bacteri a)、微螺球菌属(1eptospirillum)等。在有关生物冶金的报道Thiobacillusferrooxidans(氧化亚铁硫杆菌)为浸矿菌种的论文占绝大多数，但从研究者对浸矿细菌的分离及培养方法来看，应该是多个菌种的富集混合菌。它们有些生长在常温环境，有些则能在50～70℃或更高温度下生长。硫化矿氧化过程中会产生亚铁离子和元素硫及其相关化合物，浸矿微生物一般为化能自氧菌，它们以氧化亚铁或元素硫及其相关化合物获得能量，吸收空气中的氧及二氧化碳，并吸收溶液中的金属离子及其它所需物质，完成开尔文循环生长。 用于浸矿的几十种细菌，按其生长的最佳温度可以分为三类，即中温菌、中等嗜热菌与高温菌。硫化矿生物浸出过程包括微生物的直接作用和间接作用，同时还具有原电池效应及其它化学作用。直接作用是指浸出过程中，微生物吸附于矿物表面通过蛋白分泌物或其他代谢产物直接将硫化矿氧化分解。间接作用则指微生物将硫化矿物氧化过程产生的及其它存在于浸出体系的亚铁离子，氧化成三价铁离子，产生的高铁离子具有强氧化作用，其对硫化矿进一步氧化，硫化矿物氧化析出有价金属及铁离子，铁离子被催化氧化，如此反复。根据矿石的配置状态，生物冶金工业化生产主要有3种。 (1)堆浸法。这种方法常占用大面积地面，所需劳动力较多，但可处理较大数量的矿石，一次可处理几千至几十万吨。 (2)池浸法。在耐酸池中，堆集几十至几百吨矿石粉，池中充满含菌浸提液，再加以机械搅拌以加快冶炼速度。这种方法虽然只能处理少量的矿石，但却易于控制。 (3)地下浸提法。这是一种直接在矿床内浸提金属的方法。其方法是在开采完毕的场所和部分露出的矿体上浇淋细菌溶浸液，或者在矿区钻孔至矿层，将细菌溶浸液由钻孔注入，通气，待溶浸一段时间后，抽出溶浸液进行回收金属处理。这种方法的优点是，矿石不需要开采选矿，可节约大量人力和物力，减轻环境污染。 应用微生物浸矿，其优势在于：反应温和，环境友好，能耗低，流程短，特别适于贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出，在矿石日益贫杂及环境问题日益突出的今天，微生物浸矿技术将是有效的金属元素提取、环境保护及废物利用的手段。近年来，国外该技术的研究已成为矿冶领域热点，细菌浸出已发展成了一种重要的矿物加工手段，利用此法可以来浸出铜、铅、锌、金、银、锰、镍、铬、钼、钴、铋、钒、硒、砷、镉、镓、铀等几十种贵重和稀有金属。 我国生物冶金研究的发展 中国是世界上最早采用生物冶金技术的国家，早在公元前2世纪，就记载了用铁从硫酸铜溶液中置换铜的化学作用，堆浸在当时就是生产铜的普遍做法。不过是在采铜、铁过程中不自觉地利用了自发生长的某些自养细菌浸矿。西汉《淮南万毕术》里有“白青(硫酸铜)得铁则化为铜”的描述。在公元11世纪大量应用了这种工艺，北末时代，又记载有“胆水浸铜”，产铜占当时总产量的15%～25%，仅江西铅山铜采矿场就年产19×104kg，安徽铜官山采场还超过铅山。 近年来，我国微生物浸出的研究和及工业化应用有了相当的发展。在浸矿微生物研究方面，张东晨、张明旭等对质粒在硫杆菌中普遍存在的观点提出了质疑，其研究结果表明，氧化亚铁硫杆菌对Fe2+、S等的氧化能力可能只是与拟核染色体DNA有关，而氧化亚铁硫杆菌的遗传物质就是拟核染色体DNA。徐晓军、孟运生等报道了经紫外线诱变的浸矿细菌，对黄铜矿的浸出率比原始菌提高了46%以上，到达浸出终点的时间比原始菌缩短了5～10d，浸矿细菌能更好地氧化浸出黄铜矿。赵清、刘相梅等利用DNA体外重组技术，构建了含有强启动子、可在tra基因诱动下转移的组成型表达的抗砷质粒pSDRA4。通过接合转移的方式将其导入专性自养极端嗜酸性喜温硫杆菌AcidithiobacilluscⅡIdW中，构建了冶金工程菌Acidithiobacilluscal dus(pSDRA4)，经检测，重组质粒在喜温硫杆菌中具有较好的稳定性，在无选择压力条件下传代50次基本保持稳定(重组质粒保留76%以上)，经抗砷性能检测，与野生菌相比，构建的喜温硫杆菌工程菌抗砷能力明显提高，从0mmol/L提高到45mmol/L。在工业化应用方面，生物浸出技术成功运用于江西德兴铜矿，并建成年产2000t电铜的堆浸厂。在广东大宝山建立了我国第一个生物浸铜中试基地。福建紫金山建成千吨级生物提铜堆浸厂。由北京有色金属研究总院与福建紫金山矿业有限公司承担的国家十五攻关项目“生物冶金技术工程化”，将在福建紫金山建成万吨级的生物提铜堆浸厂。同时，金精矿生物预氧化提金在山东莱州已开始工业应用。镍、锌等硫化矿的生物冶金亦得到不同程度的发展。 总体来说，我国生物冶金的工业应用规模较小、应用矿山较少、矿种单一，需加大力度发展。由于国内有90%的原生硫化矿为复杂低品位，因此这一技术应用前景十分广阔。目前，以中南大学邱冠周教授为首席科学家已正式启动“微生物冶金的基础研究”，该项目以教育部为依托、由中南大学为第一承担单位，北京有色金属研究总院、山东大学、中国科学院过程工程研究所、北京矿冶研究总院和长春环境研究院等单位协作承担，这标志着我国有色金属矿产选冶领域的基础研究进入了与国际一流水平同步的发展阶段。 生物冶金发展趋势及研究方向 生物冶金是近代学科交叉发展生物工程技术和传统矿物加工技术相结合的一种新工艺。生物工程应用于矿物加工无疑具有重要意义，目前发展趋势、研究方向和需要解决的问题主要有：①受极端条件的微生物选育；②基因工程菌的构建；③生物浸出机理；④低浓度溶液中镍、钴等金属的提取新技术；⑤浸出过程的优化与控制；⑥异养菌浸矿的研究；⑦高效反应器的研制；⑧地下生物溶浸技术的开发；⑨贵金属和稀有金属的生物吸附研究；⑩煤中硫的生物脱除的研究；铝土矿脱硅的研究；非金属矿(如高岭土)脱铁的研究；生物选矿药剂的研究。
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金属还原菌的前世今生 赖彦融 副研究员 工研院环安中心 金属-特别是铁,在担任蛋白质传输电子的角色中担任要角是一个相当明确的事实,其角色如同最终电子接受者(如:氧和硫分子).然而,直到最近,学者们才发现此扮演电子接受者的角色,也是维系厌氧微生物繁衍的命脉;除了在地壳表面含量丰富的三价铁氧化物,其他金属和非金属(metalloid)当中如:锰 (manganese),铀(uranium),铬(chromium),鎝(technetium),钴(cobalt), 硒(selenium)以及砷(arsenic)等皆可担任电子接受者的角色.微生物还原三价铁和其他金属氧化物不仅影响这些金属在生物地球化学的循环,同时也左右了有机物和营养基质在各介质环境中的宿命. 利用金属当作电子接受者的还原反应称为"铁异化型金属还原 (dissimilatory metal reduction)",有别於细胞将金属摄入所造成的金属还原. 此类微生物可藉著氧化氢气或有机物,同时伴随三价铁还原获取生长所需能量, 随著人类所能探索的空间,陆续在生物圈中被人类筛选而出.不过,并非所有铁异化型金属还原都涉及微生物生长的关系,例如:美国麻州大学Derek R. Lovley 研究指出,其他研究中的硫酸还原菌和甲烷生成菌也进行前述所说的行为,只不过相较於硫酸和二氧化碳,倾向选择铁还原反应. 铁异化型金属还原涉及议题相当广泛,从初期地球生态至目前生物复育技术皆有关连,只不过目前研究还在初期阶段,许多厌氧呼吸型态,并未受到特别关注;不过,这几年来,此项议题似乎有快速发展的趋势,特别是美国能源部 ( Department of Energy )和国家科学基金会(National Science Foundation)以相当高的基金支持铁异化型金属还原在地球化学和生物化学中的研究. 古生物呼吸模式推估 地质学家和微生物学家研究指出,三价铁还原反应应该是地球上最早期的呼吸型态;地质化学家甚至提出高量的紫外线放射(ultraviolet radiation)是造成初期地球含有大量三价铁和氢气的原因(如图示一),虽然三价铁还原伴随氢气氧化在热力学反应上是有利的途径,但是务必得在生物可生存的条件下或催化剂存在下才会反应;因此,能够满足此反应途径的微生物,在早期地球环境下获取能量, 逐渐取得生存优势. 图一 早期地球环境微生物代谢生长的机制 资料来源:ASM News. 2002. 68(5):231-7 当代生物地质化学循环,除了对氢气的氧化,现今的三价铁还原菌可同步还原三价铁并氧化有机物,此种微生物大部分不会对仰赖糖或氨基酸的发酵型微生物生存造成威胁,而且铁还原菌还能利用它们所制造的产物得以维生,如:在底泥环境下普遍生成的醋酸(acetate);此外,还原菌还可以氧化芳香族碳氢化合物和长链脂肪酸.因此,透过如此融洽的合作,发酵菌和铁还原菌就可以降解厌氧底泥当中复杂的有机物(如图示二).然而,在此还原反应过程中,四价锰可以比照三价铁还原方式,成为各种底泥和地下水含水层环境中主要的代谢途径. 除了一般的地质环境,此代谢方式依旧可以使微生物存活在极度严酷的环境下, 如美国麻州大学的Derek Lovley和Kazem Kashefi在太平洋深海热泉中,发现嗜热菌以三价铁为其电子接受者,并且可以以有机物为电子供给者,它们不仅在 121°C中可存活,在130°C的高温中还能够维持生命迹象,於是就将该古生菌命名为「品系121」.因此,也说明了仰赖此代谢途径的微生物,在地球生物圈中占有一定的份量. 图二 底泥和非饱和含水层环境中,微生物氧化有机物伴随转换三价铁机制 资料来源:ASM News. 2002. 68(5):231-7 三价铁和四价锰氧化物与环境中的微量元素和磷分子形成强而有力的键结,因此,一旦发生三价铁和四价锰还原,原本键结在其上的物质就会释出进入孔隙水体内,影响土壤中营养物型态甚至左右淡水水生环境繁衍的情形,因为磷的含量与藻类繁衍有相当大的相关. 许多铁异化型金属还原菌利用金属为电子接受者,影响了微量金属生物地球化学的循环情形.如:某金属还原菌可还原溶解相的六价铀为固体相的四价铀 (uraninite)沈淀;此元素的还原陈降可在海洋底泥中受到控制,在非含水层中, 此反应的进行就成为铀矿的普遍来源;另一方面,某些种类的铁还原菌可以还原溶解相的金氧化物Au(III)成为固相金元素Au(0),此反应机制说明了金矿形成的部分原因.在适当环境下,磁铁矿可经由铁还原菌代谢生成;在前寒武纪,大量磁铁矿伴随碳氢化物沈积在地壳,此现象可能是就是三价铁还原菌生存的具体地质特徵. 生物复育 当越多研究厘清,铁异化型金属还原菌(dissimilatory metal reduction microorganisms)在地球化学环境下所扮演的角色,就越能发现以此物种进行生物复育所能开发的巨大潜能.例如:当地质环境受到含油类或垃圾掩埋渗出污染,微生物耗尽地下水中微量可使用的氧气,形成极度厌氧的环境,原本富含三价铁的地质环境,此时造就了铁还原菌极佳的生存条件,使微生物能在此环境下催化有机污染物进行分解.根据地质化学和生物学者研究,在地下非饱和含水层环境中,大量的芳香族碳氢化合物,可被倚赖三价铁还原的微生物代谢分解.其铁还原菌株之一如:Geobacter metallireducens 已被证实为可氧化各类的芳香族碳氢化合物(如:酚,邻-甲酚,和甲苯等)的特殊菌株,研究指出若将铁还原菌特别驯养,能顺利将顽强的苯(benzene)和萘(naphthalene)在厌氧环境下进行分解. 虽然铁还原菌可顺利降解含水层中的有机污染物质,但降解速率实在缓慢; 根据研究显示,微生物能否在短时间将电子传递给铁氧化物,成为降解有机物的主要速率决定步骤,因此只要缩短电子传递的时间就等於加快反应进行,实验当中添加提升电子传输速率的物质(如:腐植酸,奎宁Quinone/ Hydroquinone等), 利用添加物内具有携带电子能力的奎宁分子,快速将电子传递至三价铁,而反应后生成的氧化态奎宁,接著获得生物提供的电子,再度与剩馀的三价铁进行另一个氧化还原反应,这些具有携带电子能力的奎宁就像催化剂一样,不断循环利用,使得细胞外的电子交换反应,可以大幅提升电子转换速率,间接影响不易分解的苯,氯乙烯,二氯乙烯和甲基第三丁基醚等的代谢速率. 铁异化型金属还原菌不仅有降解有机污染物的功能外,还可降低重金属污染藉著地下水造成的迁移效应;如:放射性荷种--铀,在开矿或制成过程中常造成土壤及地下水污染,可藉者微生物固化移动性金属物於管制区域,防止恶化周遭环境.一般情况下,受污染的地下水常含有少量溶氧和溶解性六价铀,研究指出可事先添加结构简单的有机物(如:醋酸)於环境中,使现地微生物耗尽环境中残留的溶氧和硝酸盐,造就一个适宜铁环原环境下,再倚靠金属还原菌利用剩馀的醋酸基质,还原金属污染物固化於限定范围内.初步结果显示,此反应机制可有效控制铀的扩散,而达到全部移除的效果,此原理同样也可运用在其他放射性金属污染整治技术上,如:鎝(technetium),钴(cobalt),和极毒性铬(chromium) 以及非金属的硒(selenium)等.(如图三所示) 图三 生物复育含铀金属污染地下水策略 (资料来源:Genome News Network. 12/12/2003 report & ASM News. 2002. 伴随金属还原的微生物发电 美国麻州大学环境微生物学家Derek. R. lovley发现了一种新的嗜糖微生物. Lovley 与Chaudhuri在弗吉尼亚州奥伊斯特湾研究移除地下水中含铀金属污染,意外发现这株Rhodoferax ferrireducens细菌将电子传给氧化铁. 实验证明,将这株细菌餵食糖时,它能把葡萄糖转化为二氧化碳,同时产生电子. 放入两槽式发电槽,这种细菌新陈代谢会紧紧黏附著阳极电极棒而快速将电子传入电极棒内(如图四所示),转换糖中有效电子足足有83%之多,与之前传统的嗜糖微生物燃料电池,10%发电效能的形成强烈对比. Lovley的微生物不仅可靠水果,甜菜和甘蔗裏找到的蔗糖,果糖和葡萄糖等单糖来完成工作,也可以依靠木头和稻草裏的木糖.由於稳定性强,这种细菌可以在4摄氏度到30摄氏度存活,最佳生长温度为25摄氏度. Lovley说:「此类微生物所能提供的电量并不大,不能满足大规模的用电,不过用在小范围的使用上并没有太大的问题,例如:太阳能面版的聚电,或许累积小量发电,还是可以节省某方面的电力使用;从短期来看,这种技术可以用来替代手机电池."想像一下,哪天你的手机电池没电了,而你只需顺手从身边舀上一小勺糖,放入手机裏,你就又可以继续通话了.」 总结 金属还原菌对人类的影响无远弗届,从早期生态环境的起源,到目前发电的应用, 样样都维系著人类的生活,若能早早发现此微生物的奥妙,人类的生活将有更显著的不同. 图四 Rhodoferax ferrireducens 在电极的上面的情形 资料来源:
微生物冶金技术及其应用 摘要:综述微生物冶金技术及冶金过程的机理,并介绍了该技术的历史沿革和发展现状。 关键词:微生物;冶金;机理;应用 0 引言 随着人类社会的快速发展,人类对自然资源的需求量 与日俱增,而自然矿产资源的枯竭,对矿冶工作提出了更 高的要求。微生物冶金技术是近代学科交叉发展生物工程 技术和传统矿物加工技术相结合的工业上的一种新工艺, 其能耗少、成本低、工艺流程简单、无污染等优点,在矿 物加工、三废治理等领域展示了广阔的应用前景,并取得 了较好的经济效益。 1 微生物冶金技术[1] 按照微生物在矿物加工中的作用可将生物冶金技术分 为:生物浸出、生物氧化、生物分解。 1·1 生物浸出 硫化矿的细菌浸出的实质是使难溶的金属硫化物氧化, 使其金属阳离子溶入浸出液,浸出过程是硫化物中S2-的 氧化过程。其浸出机理是: ———直接作用:指细菌吸附于矿物表面,对硫化矿直 接氧化分解的作用。可用反应方程式表示为: 2MS+O2+4H+细菌参与2M2++2S0+2H2O 式中M———Zn、Pb、Co、Ni等金属。 ———间接作用:指金属硫化物被溶液中Fe3+氧化,可 用以下反应式表示: MS+2Fe3+M2++2Fe2++S0 所生成的Fe2+在细菌的参与下氧化成Fe3+: 4Fe2++O2+H+细菌参与4Fe3++2H2 ———原电池效应。两种或两种以上的固相相互接触并同 时浸没在电解质溶液中时各自有其电位,组成了原电池,发 生电子从电位低的地方向高的地方转移并产生电流。例如, 对于由黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿组成的矿物体系,在浸出过 程中静电位高的矿物充当阴极,低的矿物则充当阳极: 阳极反应: ZnS Zn2++S0+2e CuFeS2Cu2++ Fe2++2S0+4e 阴极反应: O2+4H++4e 2H2O 原电池的形成会加速阳极矿物的氧化,同时细菌的存 在会强化原电池效应。 1·2 生物氧化 对于难处理金矿,金常以固-液体或次显微形态被包裹 于砷黄铁矿(FeAsS)、黄铁矿(FeS2)等载体硫化矿物 中,应用传统的方法难以提取,很不经济。应用生物技术 可预氧化载体矿物,使载金矿体发生某种变化,使包裹在 其中的金解离出来,为下一步的氰化浸出创造条件,从而 使金易于提取。在溶液pH值2~6范围内,细菌对载体矿 物砷黄铁矿的氧化作用可用下式表示: 4FeAsS+12·75O2+6·5H2O 3Fe3++Fe2++ 2H3AsO4+2H2AsO-4+H2SO4+3SO2-4+H++4e 生物预氧化方法其投资少、成本低、无污染等优点, 在处理难处理金矿过程中体现了理想的效果,并取得了较 好的经济效益。 1·3 生物分解[2] 铝土矿存在许多细菌,该类微生物可分解碳酸盐和磷 酸盐矿物。例如: Bacillus mucilaginous分泌出的多糖可和 铝土矿中的硅酸盐、铁、钙氧化物作用,应用Aspergillus niger、Bacillus circulans、Bacillus polymyxa和 Pseudomonus aeroginosa可从低品位铝土矿中选择性浸出 铁和钙。微生物分解碳酸盐矿物可用如下反应过程表示: 微生物代谢产生的酸使碳酸盐分解: CaCO3+H+Ca2++HCO-3 呼吸产生的CO2溶解产生H2CO3,从而加速碳酸盐的 分解: CaCO3+H2CO3Ca2++2HCO-3 2 生物冶金技术应用现状 2·1 微生物冶金技术的历史沿革[1,3] 1687年,在瑞典中部的Falun矿,人们使用微生物技 术已经至少浸出了2 000 000吨铜,但当时人们对其反应机 理并不清楚,细菌浸矿技术的发展十分缓慢。直到1947 年, Colmer与Hinkel首次从酸性矿坑水中分离出一种可以 将Fe2+氧化为Fe3+的细菌即氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)[3]。1954年, L·C·Bryner和J·V·Beck等人 开始利用该菌种进行硫化铜矿石的实验室浸出试验研究, 并发现该细菌对硫化矿具有明显的氧化作用。1955年10 月24日S·R·Zimmerley, D·Gwilson与J·D·Prater首次申 请了生物堆浸的专利并委托给美国Kennecott铜矿公司, 开始了生物湿法冶金的现代工业应用。 2·2 微生物冶金技术的应用现状[4] 2·2·1 微生物冶金技术在金、银矿石中的应用[5~12] 微生物湿法冶金技术在金、银矿中主要应用于氧化预 处理阶段,近年来已有6个生物氧化预处理厂分别在美国、 南非、巴西、澳大利亚和加纳投产。南非的Fairvirw金矿 厂采用细菌浸出,金的浸出率达95%以上;美国内华达州 的Tomkin Spytins金矿于1989年建成生物浸出厂,日处理 1 500 t矿石,金的回收率为90%;澳大利亚于1992年建 成Harbour Lights细菌氧化提金厂,处理规模为40 t/d。 巴西一家工厂于1991年投产,处理量为150 t/d。我国陕 西省地矿局1994年进行了2 000 t级黄铁矿类型贫金矿的细 菌堆浸现场试验,原矿的含金只有0·54 g/t,经细菌氧化 预处理后金的回收率达58%,未经处理的只有22%; 1995 年云南镇源金矿难浸金矿细菌氧化预处理项目启动,建起 我国第一个微生物浸金工厂。新疆包古图金矿经细菌氧化 预处理后,金浸出率高达92%~97%。 2·2·2 微生物冶金技术在铜矿石中的应用[13~17] 最初生物浸出铜主要用于从废石和低品位硫化矿中回 收铜,细菌是自然生长的,近年来这种方法已用来处理含 铜品位大于1%的次生硫化铜矿,称为生物浸出。现在, 美国和智利用SX-EW法生产的铜中约有50%以上是采用 生物堆浸技术生产的,如世界上海拔最高4 400 m的湿法炼 铜厂位于智利北部的奎布瑞达布兰卡,该厂处理的铜矿石 含Cu 1·3%,主要铜矿物为辉铜矿和蓝铜矿,采用生物堆 浸,铜的浸出率可以达到82%。生产能力为年产7·5万t 阴极铜。我国已开采的铜矿中85%属于硫化矿,在开采过 程中受当时选矿技术和经济成本的限制产生了大量的表外 矿和废石,废石含铜通常为0·05%~0·3%。德兴铜矿采 用细菌堆浸技术处理含铜0·09%~0·25%的废石,建成了 生产能力2 000 t/a的湿法铜厂,萃取箱的处理能力达到了 320 m3/h,已接近了国外萃取箱的水平。该厂1997年5月 投产,已正常运转了几年,生产的阴极铜质量达到A级。 福建紫金山铜矿已探明的铜金属储量253万t,属低品位含 砷铜矿,铜的平均品位0·45%,含As 0·37%,主要铜矿 物为蓝辉铜矿、辉铜矿和铜蓝。该矿采用生物堆浸技术已 建立了年产300 t阴极铜的试验厂,“十五”期间计划建立 更大的生产厂。 2·2·3 微生物冶金技术在铀矿石中的应用[18~20] 细菌浸铀也已有多年历史。葡萄牙1953年开始试验细 菌浸铀,到1959年时某铀矿用细菌浸铀浸出率达60%~ 80%。在60年代,加拿大就开始用细菌浸出ElliotLake铀 矿中的铀。在该区的3个铀矿公司都有细菌生产厂, 1986 年U3O8年产量达3 600 t。1983年成功地以原位浸出的方 式从Dension矿中回收了大约250 t U3O8。到目前为止,美 国、前苏联和南非、法国、葡萄牙等国都有工厂在用生物 堆浸法回收铀。1966年加拿大研究成功了细菌浸铀的工业 应用,用细菌浸铀生产的铀占加拿大总产量的10% ~ 20%,而西班牙几乎所有的铀都是通过细菌浸出获得的, 印度、南非、法国、前南斯拉夫、塔吉克斯坦、日本等国 也广泛应用细菌法溶浸铀矿。我国在20世纪70年代初, 也曾在湖南711铀矿作了处理量为700 t贫铀矿石的细菌堆 浸扩大试验,而在柏坊铜矿则将堆积在地表的含铀0·02% ~0·03%的2万多吨尾砂历经8年用细菌浸出铀浓缩物2 t 多。进入20世纪90年代后,新疆某矿山利用细菌地浸浸 出铀取得了良好的经济效益。此外,北京化工冶金研究院 在细菌浸矿方面做过许多研究工作,他们曾在相山铀矿进 行过细菌堆浸半工业试验研究,而赣州铀矿原地爆破浸出 试验及在草桃背矿石堆浸试验中也都应用了细菌技术。 2·2·4 微生物冶金技术在其它金属矿中的应用[21~24] 据报道,锑、镉、钴、钼、镍和锌等硫化物的生物浸 出试验比较成功。由此可知,氧化铁硫杆菌和喜温性微生 物可从纯硫化物或复杂的多金属硫化物中将上述重金属有 效地溶解出来。金属提取速度取决于其溶度积,因而溶度 积最高的金属硫化物具有最高的浸出速度。这些金属硫化 物可用细菌直接或间接浸出。除上述金属硫化物外,铅和 锰的硫化物、二价铜的硒化物、稀土元素以及镓和锗也可 以用微生物浸出。硅酸铝的生物降解曾被广泛研究,特别 是采用在生长过程中能释放出有机酸的异养微生物的生物 降解,这些酸对岩石和矿物有侵蚀作用。另外,它还应用 在贵金属和稀有金属的生物吸附锰、大洋多金属结核、难 选铜-锌混合矿、大型铜-镍硫化矿、含金硫化矿石、稀 有金属钼和钪的细菌浸取等众多方面。 3 结语 随着社会的发展,人类对自然资源的需求量与日俱增, 而自然矿产资源的枯竭,环境污染日益严重影响着人类的 生存与发展。为了解决这一问题,微生物冶金技术在矿产 资源中的应用愈来愈受到人们的重视。微生物冶金技术具 有工艺简单、投资少、环境污染少等许多优点,正发挥着 巨大的作用,显示出巨大的潜力和广阔的前景,将对人类 产生深远的影响。 参考文献: [1] 杨显万,沈庆峰,郭玉霞·微生物湿法冶金[M]·北京: 冶金工业出版社, 2003-09· [2] EhrlichH L·Manganese oxide reduction as a form of anaerobicrespiration [J]·Geomicrobiology Journal, 1987, 5 (4): 423~431· [3] A·R·Colmer, M·E·Hinkel·Theroleofmicroorganismin acid mine drainage·A preliminary report·Science, 1947, 106: 253~256· [4] 邱木清,张卫民·微生物技术在矿产资源利用与环保中的应 用[J]·《矿产保护与利用》, 2003 (6)· [5] J·Needham, L·Gwei—Djen·Science and civilization in China [J]·Chenistry and Chemical Technology, 1974 (5): 25, 250· [6] 徐家振,金哲男·重金属冶金中的微生物技术[J]·《有色 矿冶》, 2001 (2): 31~34· [7] 钟宏·生物药剂在矿物加工和冶金中的应用[J]·《矿产 保护与利用》, 2002 (3): 28~32· [8] 肖松文·《黄金》[J]·1995, 16 (4): 31· [9] Dutrizac, J·E·eta1·Miner·Sci·Ere·[J]·1974 (6) 2: 50· [10] Souraitro Nagpal eta1·Biohydrometallurgical Technologies, VolumeI [z]·ed·by Torma, A·E·eta1·A Pub~eafion of TMS, 1993·49· [11] J·盖维尔·生物预处理在菱镁矿尾渣浮选回收上的应用 [J]·《国外金属矿选矿》, 1999 (3)· [12] G·Rossi·Biohydrometallurgy [J], 1990: 1~7· [13] 刘大星,蒋开喜,王成彦·铜湿法冶金技术的国内外现状 及发展趋势[J]·《湿法冶金》, 1997 (6)· [14] 孙业志,吴爱祥,黎建华·微生物在铜矿溶浸开采中的应 用[J]·《金属矿山》, 2001·
第一节 细菌和真菌在自然界中的作用一、教学目标1.说出细菌和真菌在物质循环中的作用。2.运用所学的细菌和真菌的知识，列举它们对动植物及人类的影响。3.通过对细菌和真菌与动植物和人类关系的认识，体验从正反两个方面辩证地看问题。二、教学策略学生已经知道细菌和真菌在生态系统中是分解者，但对细菌和真菌在物质循环中是如何促进物质循环进行的，还不清楚。教师可以提出“细菌和真菌在生态系统中起什么作用?”“细菌和真菌主要的营养方式是什么?”“谁来试着举例说出自然界中二氧化碳的循环?”等问题，引导学生讨论和交流。在此基础上通过观察与思考活动，使学生能够清楚地了解物质循环的过程，明确细菌和真菌在物质循环中起的重要作用，是生态系统中不可或缺的组成部分。关于“引起动植物和人患病”和“与动植物共生”的教学，要有意识引导学生从有利和有害两个方面认识细菌和真菌与动植物和人类的关系。教师利用的素材除教材中提供的具体实例外，应尽可能选取本地有特殊性的实例，如采集当地常见的动植物患病的标本。通过分析弄清楚细菌或真菌常常引起动植物及人类患病，然后根据细菌和真菌生活需要的条件，讨论怎样防止动植物或人类患病。在此基础上，教师指导学生阅读“与动植物共生”“以菌治虫”的内容，让学生了解细菌和真菌对动植物和人类还有有利的一面。通过“以菌治虫”等知识的学习，理解科学技术在实践中的价值。练习第一、二题可以作为这部分学习的反馈。最后，教师要让学生对“技能训练”中提供的实验方案进行评价。这个评价过程需要学生进行一定的理性思维，所以教师要给学生充分的时间进行思考和讨论，让他们能够说明各个实验方案可行或不完善的道理，为学生学会选择最佳设计方案打下基础。三、参考答案观察与思考1.枯草杆菌以水果为营养源，靠分解水果中的有机物获得物质和能量，导致水果的腐烂。2.细菌和真菌在物质循环中起分解者的作用，它使复杂的有机物分解成为简单的无机物，这些无机物，如无机盐和二氧化碳又可以被植物利用，通过光合作用制造出有机物，又为动物所食用。3.细菌和真菌是利用现成的有机物来生活的。技能训练1.因为这个实验方案的目的是研究细菌对植物遗体的分解作用，所以在设置对照组时，要控制其他可能影响实验结果的条件。即除了有无细菌的条件不同外，其他条件都应该相同，因此甲乙两组要用相同的树叶。2.因为细菌适宜生活在潮湿的环境中。3.方案1中甲组是对照组，乙组是实验组。方案2中甲组是对照组，乙组是实验组。方案3中甲组是对照组，乙组是实验组。4.方案3更能说明问题。因为实验前对照组与实验组所处的条件完全相同(都进行灭菌处理)；而实验后，除单一变量(接种与不接种)外，对照组与实验组又处于相同的条件下(无菌的条件)。可见，只有方案3排除了所有影响实验的干扰。因此，与方案1和方案2比较，方案3的实验结果更有说服力。练习1.因为豆科植物的根上长有根瘤，根瘤中生活着根瘤菌，它们可以固定空气中的氮气，使土壤中氮元素的含量增高。氮元素是植物生活中需要量较大的物质。当植物得到大量氮元素时植物就生长旺盛。因此在农业生产上，人们常常通过种植豆科植物来提高土壤的肥力，达到增产的目的。2.细菌和真菌是广泛分布在生物圈中的生物，一些细菌和真菌对动植物有利，有些细菌和真菌对动植物不利，还有些细菌、真菌与动植物互利共生。因此我们应该辩证地看待细菌、真菌与动植物的关系。四、背景资料细菌的营养方式细菌的营养方式可以分为两类——异养和自养。多数细菌是进行异养的，少数细菌是进行自养的。所谓自养，是指细菌不需要吸收外界现成的有机物，而是利用二氧化碳作原料，为自己制造有机物。自养的细菌又可以分成两类：一类细菌能氧化无机物，利用氧化无机物时释放出的能量制造有机物，这类细菌叫做化能合成细菌。例如，硫细菌将硫化氢氧化成硫，再将硫氧化成硫酸(2H2S+O22→2H2O+2S+能量，2S+3O2+2H2O→2H2SO4+能量)。硫细菌就是利用上述物质氧化时释放出来的能量为自身制造有机物的。另一类细菌的体内含有光合色素——细菌叶绿素，它们能利用光能来为自身制造有机物，这与绿色植物的光合作用很相像，叫做细菌光合作用。甲癣和足癣甲癣 也叫灰指甲，是指发生在指(趾)甲上的癣。受病的指甲颜色改变、无光泽、指甲增厚、性脆而易碎，并且由于甲沟发炎，指甲下凹成沟状。如果是由红色癣菌感染而引起的，则经常侵害指甲的全层，最终毁坏整个指甲。甲癣是皮肤感染中相当顽固的一种，一般不能自然痊愈，但是只要坚持治疗，也是可以治好的。削去病甲和坚持用药，是治愈甲癣的关键。足癣 也叫脚湿气，是一种由足癣菌引起的传染性皮肤病。这种发生在趾间或足底的癣，表现出奇痒、水疱、脱屑、糜烂，甚至出现裂隙等症状。足癣病人的鞋子、袜子和浴巾等都带有大量的足癣菌。注意个人卫生，避免与患者接触，经常保持皮肤干燥(特别是脚趾间)，对于预防脚癣十分重要。患了足癣后要及时治疗。脚气病与脚湿气是不同的。脚气病是一种维生素B1缺乏症，表现出手足麻木、软弱无力、疼痛、腱反射消失、全身性水肿甚至瘫痪等症状，严重的患者可能发生心力衰竭。人体内菌群胎儿体内是无菌的，出生后由于与空气、饮食等外界环境的接触，几小时后就会有很多细菌进入体内，它们在胎儿体内合适的地方大量繁殖，所以，每个人体内都有大量的细菌。但人体内有很多细菌不致病，这些细菌被称为正常菌群。人体内的正常菌群是这些菌类和人在共同进化过程中形成的微生态系统。正常菌群在人体内分布广泛，以肠道、口腔、阴道和皮肤贮菌量最多，称为四大菌库。其中肠道内的菌量最多，可以分成三大类：广义上的乳酸菌，包括双歧杆菌、乳杆菌和链球菌；厌氧菌丛，包括拟杆菌、真细菌、消化球菌、梭状芽孢杆菌等；好氧菌丛，包括肠杆菌、葡萄球菌、芽孢杆菌、酵母菌等。玉米黑粉病玉米黑粉病是由黑粉菌引起的危害玉米穗部的真菌病害。常见的种类有瘤黑粉病和丝黑穗病。其中瘤黑粉病遍布在世界各玉米产区，在我国也有广泛分布。当黑粉菌侵染玉米植株的腋芽、叶片基部、雌雄穗等具有分生能力的地上部分后，会随着上述各个结构迅速生长，在侵染部位形成大大小小的病瘤。病瘤初呈银白色，有光泽，内部白色，肉质多汁。过一段时间后，病瘤表面变暗，略带浅紫红色，内部则变灰至黑色，失水后外膜破裂散出大量黑粉(冬孢子)。由于黑粉菌菌丝扩展距离不大，基本上是局部侵染，如果雌穗上半部出现病瘤，其余部分还能够结实，这一特征是黑粉病与丝黑穗病的主要区别。防治上述病害的主要措施是：选育抗病良种；清洁田间和实行轮作，及时摘除病瘤或拔除病株，加强田间管理；药物防治，如用多菌灵、五氯硝基苯等杀菌剂拌种、浸种或药土盖种等。小麦叶锈病小麦叶锈病是由隐匿柄锈菌引起的危害小麦叶部的真菌病害，靠气流传播。它是禾谷类锈病中分布最广、发生最普遍的一种病害。叶锈病主要在小麦叶部发病，有时也在叶鞘和茎上出现。当病菌侵染小麦的叶片后，在叶片上形成许多散生、排列不规则的圆形的橘红色夏孢子堆，后期在叶背面表皮下产生椭圆形黑色冬孢子堆。这些病菌除了吸收植株养分外，夏孢子还对叶片表皮造成严重破坏，使植株蒸腾量增大。由于植株严重失水，致使灌浆不良，子粒空瘪，造成减产。防治上述病害的主要措施是：选育推广抗病、耐病良种；加强田间管理，精耕细耙，控制夏菌源，适时播种，减少越冬菌源，等等；用药剂防治，如用粉锈宁拌种，控制秋苗发病，减少越冬菌源数量，推迟春季叶锈病流行等。水稻稻瘟病和棉枯萎病水稻稻瘟病又叫稻热病，是水稻的主要病害之一。病原菌是稻梨孢菌。由于发病的时期和部位不同，稻瘟病又分为苗稻瘟、叶稻瘟、节稻瘟、穗颈稻瘟、谷粒稻瘟。嫩叶上的病斑是稻瘟病的典型症状。初发病时，叶片上生有暗绿色的小斑点，以后变成褐色的棱形病斑，病斑的中央呈青灰色。病重时全株焦枯或成白穗。病原菌在受害的稻草和种子上越冬，借风雨传播。气候温暖、多雨、多雾、氮肥过多、长期深水或缺水时，稻瘟病最易流行。稻瘟病的防治法是，选育抗病的品种，播种前进行种子消毒，改善稻田的肥水管理，发病后及时喷洒稻瘟净、春雷霉素等药剂。棉枯萎病是严重危害棉花的一种病害，是国内外检疫对象。病原菌是蚀脉镰孢菌。棉从苗期到成株都可能患病，但以真叶期和蕾铃期比较重。真叶期时受害，真叶枯死脱落，茎秆上常有一层由大型分生孢子组成的淡红色粉状物。蕾铃期株形矮小，叶片严重萎缩，枝叶半边枯黄，半边绿色，茎秆变脆易折，茎中导管呈黑褐色。病菌菌丝在种子、土壤和枯死的棉茎内越冬。防治方法是：选用抗病品种，播种前种子要进行药液拌种(常用的抗菌剂是402或多菌灵)，轮作(特别是水旱轮作最好)，增施钾肥、氮肥，严格检疫。 豆科植物的根瘤空气中存在着大量的分子态氮，它们约占空气成分的80%。估计在整个大气层中，约有4×1015 t的分子态氮。然而，绝大多数的植物只能从土壤中吸收结合态氮，用来合成自身的含氮化合物(如蛋白质等)。土壤中的含氮化合物，不是土壤本身固有的，而是在生物生命活动过程中逐渐积累起来的，其中很大一部分来自微生物的生物固氮。据估计，地球表面上每年生物固氮的总量约为108 t，其中豆科植物体内根瘤菌的固氮量约为5．5×107 t，占生物固氮总量的55%左右。我国的劳动人民很早就知道豆类植物具有肥田的作用。例如，公元前1世纪的《(fán)胜之书》中就谈到了瓜类与豆类的间作；公元5世纪的《齐民要术》中就指出了豆类与谷类套作轮栽的好处。科学研究证明，每公顷大豆在其一生中能够固定氮素102 kg(折合成硫酸铵是510 kg)。我国南方的水稻田中种植的绿肥作物紫云英(又叫红花草)，每公顷可以收获鲜草22 500 kg左右，其中含氮素112．5 kg(折合成硫酸铵是525 kg)。因此，人们可以把豆科植物的根瘤比喻成巧妙的生物固氮工厂。科学研究证明，纯培养的根瘤菌能够单独固氮，但是它的固氮能力是很微弱的。根瘤菌必须在进入豆科植物的根中并形成根瘤以后，才能大量地固定空气中的氮。这就是说，分子态氮必须经过根瘤菌体内固氮酶的催化作用才能转化成氨和氨的化合物。根瘤菌一方面将这些结合态氮供给豆科植物吸收利用，另一方面又从豆科植物的体内吸取碳水化合物和无机盐以维持生命活动。根瘤菌属里面有十几种根瘤菌，这些种根瘤菌与豆科植物的共生关系是比较特殊的。这就是说，并不是任何一种根瘤菌遇到任何一种豆科植物的根都能够侵入并且形成根瘤的。例如，豌豆的根瘤菌只能在豌豆、蚕豆等植物体的根上形成根瘤；大豆的根瘤菌只能在大豆根中形成根瘤，而不能在豌豆、苜蓿的根中形成根瘤。一种根瘤菌与对应的一种或几种豆科植物之间的这种关系叫做“互接种族”关系。属于同一互接种族的豆科植物，可以相互利用对方的根瘤菌而形成根瘤，反之则不能。互接种族的原因在于豆科植物的根毛能够分泌一类特殊的蛋白质，根瘤菌细胞的表面存在有多糖化合物，蛋白质与多糖化合物的结合具有选择的专一性。根瘤的形成过程大致是这样的：聚集在根毛顶端的根瘤菌分泌一种纤维素酶，这种酶可以将根毛细胞壁溶解掉，随后根瘤菌从根毛尖端侵入根的内部，产生感染丝(即由根瘤菌排列成行，外面包有一层黏液的结构)。根瘤菌不断地进入根毛，并且大量繁殖。在根瘤菌侵入的刺激下，根细胞分泌一种纤维素，将感染丝包围起来，形成一条分枝或不分枝的纤维素鞘，叫做侵入线(图18)。侵入线不断地延伸，直到根的内皮层。根的内皮层处的薄壁细胞，受到根瘤菌分泌物的刺激，产生大量的皮层细胞，从而使该处的组织膨大，最后形成根瘤。最小的根瘤只有米粒般大小，最大的根瘤则有黄豆般大小。根瘤的形态有枣形、姜形、掌形或球形。根瘤中含有红色素(豆血红蛋白)、褐色素和绿色素，所以根瘤呈褐色、灰褐色或红色。根瘤菌的固氮作用是在常温、常压下进行的。根瘤菌的固氮比工业上的固氮所需要的能量少，并且这种能量是来自绿色植物光合作用的产物，也就是说，归根结蒂是来自太阳能。所以，根瘤菌不仅具有固氮效率高、不污染环境等优点，而且具有成本低、收益高的优点。根瘤菌的菌剂，可以购买，也可以自制。下面介绍两种简易的自制方法：(一)干根瘤法：当根瘤菌活动和繁殖达到最旺盛的时候(豆科植物处于开花盛期)，选择生长健壮的植株，连根挖起(避免损伤根瘤)，挑选根瘤呈粉红色、个大、数多的植株，剪去枝叶和细根后，挂在通风处阴干备用。也可以在豆类植物收获时进行选留，只是用量应比盛花期留取的要多些。第二年春播时，将根瘤割下，在洁净的瓷罐内捣碎，加上无菌水或冷开水搅匀，就可以进行拌种了。一般每公顷地用75～150株的根瘤就够了。(二)鲜根瘤法：预先在苗圃中培养根瘤菌生长旺盛的豆类植株。大田播种时，从苗圃内的豆类植株上选取个大、颜色呈粉红色的新鲜根瘤，把根瘤捣碎后进行拌种。此法只需少量根瘤(每公顷地一般用75～150个)，就能达到增产的目的。值得注意的是：（1）根瘤菌不仅对不同种的豆科植物具有选择性，而且对同种内不同品种的豆科植物也具有一定的选择性。如果接种接错了，就没有增产效果。（2）太阳光中的紫外线，能够杀死根瘤菌，所以，根瘤菌剂、干鲜根瘤以及拌好的种子，一定要放在阴凉处，避免阳光直射。（3）拌种要均匀，不要擦破种皮。（4）拌种时，每公顷豆种如果再拌入75～150 g的钼酸铵，增产效果会更好。（5）多年种植某种豆科植物的土壤，如果继续种植这种豆科植物，也应该年年接种根瘤菌。这是因为土壤中原有根瘤菌的结瘤能力往往下降，即使能够结瘤，固氮效率也很低。根瘤菌的固氮能力，不仅取决于菌种的品系(实际上，人工培养的一些根瘤菌品系的固氮能力往往比野生品系的固氮能力高几倍)，而且取决于土壤条件和农业措施。增施磷、钾肥料和微量元素肥料(硼肥、铁肥等)，加强对农作物的管理，也是增强根瘤菌固氮效率的重要措施
一般这种作文就描述一下细菌的生理活动就好了，发挥想象力，大胆写，具体可以从分裂增殖，分解有机物，共生寄生之类的，最好找几个例子侧重写，但愿我答得及时，祝好~
收录病毒组研究的期刊简介 病毒为生物圈最为丰富的生物实体，具有感染细菌、古菌和真核生物的能力。人体病毒包含存在于人体内的所有真核的和原核的病毒。人体不同部位形成不同的微环境，病毒的种类也随之改变。年龄、饮食以及微生物种类组成都是影响病毒组构成的因素。另外在环境中例如海水，地质沉积物或土壤，病毒组至少是微生物组丰度的十倍，每毫升海水约含107病毒，每克土壤约含109病毒颗粒。病毒涵盖了一个非常大的未被探索的遗传多样性，并对其宿主的基因组可塑性扮演着重要的角色。此外，它们还对微生物种群的变化发挥重要作用。近年来，高通量测序在环境和人体病毒的研究中越来越受欢迎，这为扩展我们对病毒多样性及其功能特性的认识提供了可能。随着宏病毒组研究的不断深入，专业期刊的种类也逐渐丰富，以下对部分病毒相关专业性期刊进行总结和介绍，希望对各位老师的科研投稿有所帮助。 1. Journal of Virology 此杂志主要偏重于发表病毒学领域基础机制性的研究工作，包括病毒结构及组装、病毒基因组复制及基因表达调控、病毒基因多样性及进化、病毒与细胞之间相互作用、病毒感染的细胞反应、病毒致病机理及免疫和疫苗及抗病毒药物研发等方面。其文章类型主要包括Original Articles、Minireviews、Commentaries和Lettersto the Editor。该杂志审稿速度比较快，一般在3个星期左右；但其接受率偏低，大约为30%。Journal of Virology按文章接受后排版的页面来收费，可选择非OA，ASM正式会员90美元/页，其他学者180美元/页； 选择OA，ASM正式会员2500美元，其他学者3500美元； 论文补充材料，ASM正式会员230美元，其他学者355美元。 详细投稿要求： 2. CURR OPIN VIROL 《Current Opinion in Virology》是一本新的系统综述期刊，旨在为专家提供独特的教育平台，以跟上病毒学领域不断增长的信息量。每年将由6期组成，涵盖以下11个部分，每个部分每年进行一次审查： 病毒侵入 环境病毒学 病毒结构与功能 新兴病毒 病毒发病机理 疫苗 病毒基因组学 病毒进化 抗病毒和抗药性 动物病毒学 植物病毒学 详细投稿要求： 3. Virology Journal 《Virology Journal》是开放的，同行评议的期刊，其中涉及病毒学各个方面的文章，包括对动物，植物和微生物病毒的研究。该期刊欢迎基础研究以及新型诊断工具，疫苗和抗病毒疗法的临床前和临床研究。《病毒学杂志》的编辑政策是发布所有经同行评审者评价为对科学文献进行连贯和合理补充的研究，并较少强调兴趣水平或可感知的影响。 《病毒学杂志》将刊登有关人类，动物，植物，昆虫，细菌和真菌病毒的文章。该期刊还将发表有关用疫苗和抗病毒剂控制和预防病毒感染的分子方面以及使用病毒作为基因治疗载体的文章，以及有关其他因子（如病毒）的研究的文章。预期使用的方法和技术将涵盖许多学科，包括分子遗传学，分子生物学，生物化学，生物物理学，结构生物学，细胞生物学，免疫学，形态学，遗传学和发病机制。 详细投稿要求： 4. ARCHIVES OF VIROLOGY 《ARCHIVES OF VIROLOGY》发表有关病毒，类病毒制剂以及人类，动物，植物，昆虫和细菌的病毒感染的所有研究分支的原始著作。涵盖范围最广的主题，从新发现病毒的初始描述到病毒结构组成和遗传学的研究，再到病毒与宿主细胞，宿主生物和宿主种群相互作用的研究。与使用分子生物学分子遗传学以及现代免疫学和流行病学方法的研究一样，多学科研究尤其受到欢迎。例如，鼓励研究个体宿主中病毒感染的分子发病机理，病理生理学和遗传学，以及研究人群中病毒感染的分子流行病学。还鼓励进行涉及应用研究的研究，例如诊断技术开发，单克隆抗体专家组开发，疫苗开发和抗病毒药物开发。但是，此类研究通常在特定应用的情况下或由于它们遵循许多病毒学家感兴趣的一般原理而更好地呈现。在任何情况下，研究工作的质量，其意义和独创性都将决定可接受性。 详细投稿要求： 5. ANNU REV VIROL/Annual Review of Virology 《Annual Review of Virology》接收我们对动物、植物、细菌、古生菌、真菌和原生动物病毒的理解方面的令人兴奋的进展。综述强调了在基本病毒学、病毒疾病机制、病毒宿主相互作用、病毒感染的细胞和免疫反应方面的新观点和新方向，并加强了病毒作为细胞功能独特强大探针的地位。 详细投稿要求： 6. VIRUS GENES 《VIRUS GENES》涵盖的研究领域如下: 病毒基因，基因产物和功能分析，病毒基因功能调控，病毒感染的细胞生物学研究 真核，原核和古细菌，类病毒以及非常规和新型传染因子编码的基因和基因家族的功能研究 所有病毒属和科的系统发育和进化数据 病毒-宿主相互作用的系统生物学 用于基因组，转录组和宏基因组学研究的复杂传染性样品的下一代测序 病毒基因在抗病毒药物影响特定病毒或宿主基因功能的研究中的作用 详细投稿要求： 7. VIRUS RES 《VIRUS RESEARCH》为病毒学基础研究的原始论文提供了一种快速发表的途径。鼓励对有关病毒结构，复制，发病机理和进化的新发展做出贡献。这些报告包括描述病毒形态，病毒结构成分的功能和抗原分析，病毒基因组结构和表达，病毒复制过程分析，与抗病毒干预有关的病毒进化，病毒对其宿主细胞的影响的报告尤其是免疫系统，以及病毒感染的发病机理，包括癌基因的激活和转导。该期刊还发表有关当前关注主题的评论文章，针对已定义主题的特殊问题以及不定期的书评和会议报告。 详细投稿要求见： 8. VIRUSES-BASEL 《VIRUSES-BASE》是一开放获取期刊，为研究病毒提供了高级论坛。它出版评论，定期的研究论文，通讯，会议报告和简短记录。目标是发表对病毒学界具有重大影响的论文。鼓励科学家尽可能详细地发表他们的实验和理论结果。必须提供完整的实验细节，以便可以再现结果。对论文的长度没有限制。期刊还鼓励就病毒学界感兴趣的话题及时发表评论和评论。 论文要么在公开期刊上发表，要么在专门针对该领域感兴趣的特定主题的专刊上发表。期刊接受不属于“特殊问题”的评论文章建议。不能在主文章上发布的大型电子文件，软件，电影等，可以作为补充材料发布。 学科领域 病毒，病毒，病毒体，病毒学，病毒学，病毒，病毒感染，病毒学家 病毒分类 病毒样制剂，类病毒，病毒 噬菌体 疫苗，病毒免疫学 抗病毒药物，抗病毒治疗，抗病毒药物开发 病毒起源，病毒进化 病毒结构，基因组 病毒动力学，病毒感染的数学和模拟模型 详细投稿要求见：
这是我自己写的生物多样性论文，交选修课作业的。我理解你的心情，可这样搞不好，最好自己写。提要：外来物种入侵被认为是世界范围内对生物多样性的一个巨大威胁，现已成为一个全球化的问题，其危害已随人类的认识水平和估算能力的提高而日益彰显。本文介绍了物种入侵的概念，列举了其危害，讨论了控制物种入侵的一种方法：引入天敌是否是治理物种入侵的最佳方法。 我国亟需对现有的关于外来物种入侵的法律、法规体系进行全面清理，借鉴国际上的先进经验，完善现有的外来入侵物种管理和控制体系，尽快制定出科学有效的《防止外来物种入侵法》和《入侵物种管理法》，为我国防止外来生物入侵，保护生物多样性和生态环境提供法理依据和制度保障。一、物种入侵的概念及过程。按照世界自然保护同盟（IUCN）的定义，所谓外来物种，是指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外（即在其自然分布范围以外或在没有直接或间接引入或人类照顾之下而不能存在）的物种、亚种或以下的分类单元，包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。 外来入侵物种则是指从自然分布区通过有意或无意的人类活动而被引入，在当地的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力，并给当地的生态系统或景观造成明显损害或影响的物种。从新石器时代起农民就不断地移植植物物种、动物物种。17世纪以来，旅行的人们加强了这种混杂，有时结果是好的，但更经常是带来灾难性后果。 随着交通方式的进步、国际贸易和旅游业的发展，外来物种入侵的概率大大增加。一个地域的某物种比过去更经常地被有意或无意地携带或转移到另一个地域，并在缺乏天敌等制约因素的新环境下繁殖、扩散， 进而对当地生态环境、社会经济和人身健康产生难以估量的影响，如众所周知的水葫芦、松材线虫等。随着全球化进程中国际间经贸交流和人员往来的日益频繁，外来物种扩散的规模和速度均超过以往，给人类造成的危害日益加剧。外来物种入侵的方式主要包括以下两种：一是有意引进，包括用于养殖、种植、花卉等目的的引种，用于生物防治、绿化、水土保持、环境保护等目的的引进；二是无意引进，包括随航空、陆路、水路运输工具和压舱水的引入，随进出口货物和包装材料的引入，旅客无意引入等。那么，外来物种究竟是怎样成功“入侵”我国的呢？在国家环境保护总局南京环境科学研究所的组织协调下，中国自2001年12月开始在全国展开了历史上首次外来入侵物种调查。经过近两年的努力，最近终于摸清了外来入侵物种的底数，本次调查共查明外来入侵物种283种。调查结果显示，在283种外来入侵物种中，39.6%是属于有意引进造成的，49.3%是属无意引进造成的，自然入侵（指物种随风媒、虫媒和鸟媒等媒介自然传播）的仅占3.1%。而在外来入侵的植物中，有一半左右是作为有用植物引进的。 可见，人们对外来入侵物种认识滞后是造成外来物种入侵的最大因素，很多单位和个人对外来物种可能导致的生态和环境后果缺乏足够的认识，对外来物种的引进方面存在很大的盲目性和急功近利的倾向。有些地方和部门，盲目认为外来植物比本地植物好，因此在工作中不注意发掘本地的优良品种，而热衷于从国外引种，极大地增加了外来物种入侵的风险。可以说，“人祸”（人为原因）是外来有害生物入侵的“帮凶”，外来物种入侵问题首先是一个人为的问题。而外来物种通过各种途径到达某一生态系统，并不是一进入新的生态系统就能形成入侵，而是在一定条件下实现从“移民”到“侵略者”的转变。外来入侵种的入侵是一个复杂的生态过程，这个过程通常可分为四个阶段： 1.侵入：指是生物离开原生存的生态系统到达一个新境； 2.定居：是指生物到达入侵地后，经当地生态条件的驯化，能够生长、发育并进行了繁殖，至少完成了一个世代； 3.适应：是指入侵生物已繁殖了几代，由于入侵时间短，个体基数少，因而种群增长不快，但每一代对新环境的适应能力都有所增强； 4.扩散：是指入侵生物已基本适应生活于新的生态系统，种群已经发展到一定数量，具有合理的年龄结构和性比，并具有快速增长和扩散的能力，当地又缺乏控制该物种种群数量的生态调节机制，该物种就大肆转播蔓延，形成生态“暴发”，并导致生态和经济危害。 但并不是每个物种的入侵都必须完成这四个阶段，如豚草和三裂叶豚草的入侵某一地区并成为优势种群，大约经历三个阶段：第一是入侵阶段，通常呈单株散生或是成小丛；第二是定居阶段，通常呈小斑块或呈大斑块分布，许多干扰生境还没有被占据；第三是稳定阶段，通常呈大群分布，几乎占据了当地所有适于豚草类生长的干扰生境。 二、物种入侵的危害外来物种的危害极大，一般说来，有以下几点：1. 直接减少当地物种数量。2. 间接减少依赖于当地物种生存的物种数量。3. 改变当地生态系统和景观。4. 对火灾和虫害的抵抗能力降低。5. 土壤保持和营养改善能力下降。6. 水分保持和水质提高能力下降。7. 生物多样性保护能力下降。 据了解，世界许多国家因外来物种入侵造成的经济损失都很惊人，美国每年损失1500亿美元，印度每年损失1300亿美元，南非损失800亿美元。 IUCN 2003年2月5日发表的研究报告估计，目前，外来入侵物种给各国造成的经济损失每年超过4000亿美元。IUCN还指出：当前，外来生物入侵是导致原生物种衰竭、生物多样性减少的重要原因。中国首次外来入侵物种调查的结果表明，外来入侵物种已对中国生物多样性和生态环境造成了严重破坏，一些物种在某些地方已经达到难以控制的程度。据中国农业部最新的统计显示，目前已经至少有380种植物、40种动物、23种微生物正“全面”入侵我国，外来入侵物种每年对中国国民经济有关行业造成直接经济损失共计198.59亿元。专家们根据间接经济损失评估模型计算的结果表明，外来入侵物种对我国生态系统、物种多样性及遗传资源造成的间接经济损失每年为1000.17亿元，两项相加，外来入侵物种对中国造成的总经济损失为每年1198.76亿元，为国内生产总值的1.36%。 入侵物种给我国带来的更大灾难是对生态环境的破坏。能够成功入侵的外来物种，往往具有先天的竞争优势，一旦在新的滋生地摆脱了人类的控制和天敌的制约，就会出现爆发性的疯长，排挤本土物种，形成单一优势种群，最终导致滋生地物种多样性、生物遗传资源多样性丧失。生物入侵经典案例：1859年，当澳大利亚的一个农夫为了打猎而从外国弄来十几只兔子后，一场可怕的生态灾难爆发了。兔子是出了名的快速繁殖者，一只雌兔一年可以产25只兔仔。而且这些野兔发现自己来到了天堂：澳大利亚没有鹰、狐狸这些天敌，与兔子处于同一种小生态 的小袋鼠对它们也没有竞争能力，因此兔子数量剧增。这些野生的兔子吃牧草，啃小麦，剥食树皮草根，所到之处麦苗牧草荡然无存。它们还到处打洞，破坏水源，使良田变荒漠，一些小岛甚至发生了水土流失。当地的农业和畜牧业遭受巨大损失，并使当地有袋类由于食物缺乏而受危。人们筑围墙、打猎、捕捉、放毒等等，办法用尽，而兔灾仍然无法消除。1950年，人们尝试一种控制野兔的新方法。一种能杀死的兔子的病，即粘液瘤病（兔的一种病毒性传染病枣译注），被引入澳大利亚。科学家先将该病传染给蚊子，然后经蚊子再传染给兔子。但是针对兔子的细菌战被证明只是使不断恶化的状况得到暂时缓解，一小部分兔子对这种病毒具有天然的免疫能力，它们在侥幸逃生后又快速繁殖起来。整个20世纪中期，澳大利亚的灭兔行动从未停止过。克氏原螯虾（procambius clarkii），也就是我们平时吃的小龙虾，我们在垂涎其美味的同时恐怕从没想过他是一种危害极大的入侵种。我国20世纪30~40年代从日本引进，日本于更早时期从美国引种，主要用作食物和宠物。如今在中国分布范围日渐扩大，在我国南方特别是长江流域的诸省市都能见到。螯虾能给堤坝造成危害是由其喜欢穴居的生活习性决定的，它的前端长有一对钳子般的螯足，打洞的速度很快，范围也较大。由于它们经常生活在江、河、水库、池塘和水田等的岸边，因此对于堤坝的危害可能比白蚁的危害更大。它们的洞通常深度1－5米，直径6－12厘米，有垂直洞，也有水平洞，有时洞洞相连，在大堤背水面数十米以内经常发现。这些虾洞往往与管涌形成有关，对堤防危害极大：在1998年长江特大洪灾中，防汛人员在长江荆江大堤章化段巡堤查险发现清水漏洞，开挖处理时在堤身挖出大量螯虾；鄂州长江干堤燕矶段也发现10多起螯虾危害大堤的情况，武汉市汉阳区汉江大堤上黄金口段的一处约100平方米的池塘边就曾发现了37个虾洞，经及时用砂石料填埋，才消除了隐患。它们能在临时性水体中生存，且食性广泛，建立种群的速度极快，易于扩散。对当地鱼类、甲壳类、水生植物极具威胁，破坏当地食物链；因其取食根系而直接对作物（尤其是水稻等水生、半水生作物）和天然植被有灾害性破坏；螯虾食性很杂，对鱼苗发花和1龄鱼种培育有一定程度的影响，并危害人工繁育的幼蚌。由于克氏原螯虾适应性强，抗逆能力强，食性广泛，种群增殖速度快，目前对克氏原螯虾尚无有效的防治方法。近年来，入侵中国的外来生物呈现传入数量增多、传入频率加快、蔓延范围扩大、发生危害加剧，每年因此而造成的经济和生态损失高达数千亿元，潜在危害更是难以估量。 四、治理措施中国是世界上遭受生物入侵危害最严重的国家之一，入侵种多、危害严重。目前广泛采取引进新物种的“天敌替代法”有可能是“引狼驱虎”，我国应立足本土生物多样性优势，寻找对付入侵的“本土卫士”。 中科院植物研究所副研究员高贤明博士认为造成生物入侵危机的主要原因就是各地盲目引进各种外来物种，同时在生物入侵的治理中，为追求“立竿见影”的短期效果，各地未经过任何科学的论证和必要的试验，就普遍采取从国外引进天敌和替代物种的“以夷治夷”方式，殊不知这样的做法导致新的生物入侵危险性极高。 近来科学家在四川、云南、贵州等地已发现众多能排挤、抵御外来生物入侵的本土物种，这使中国的生物入侵治理有了新的“转机”。参与中科院“重要外来物种的入侵生态学效应及管理技术研究”项目的专家最近重点对四川省攀枝花市仁和区进行了初步调查，发现在与被称为植物界“食人鱼”的紫茎泽兰生存竞争中最终可以占优势的本土植物有100多种。目前他们正在对这些植物进一步筛选，并在良种选育、采种园建设、栽培技术、管护措施等方面进行深入研究。另外，我国应尽快制定《防止外来物种入侵法》和《入侵物种管理法》，而且由于外来入侵物种的影响面极大，我国应成立包括农业、林业、环保、海洋、贸易、检疫、卫生、国防、司法、教育、科研等国家主管部门在内的统一管理协调委员会，从国家利益的高度全面管理外来入侵物种。立法时的核心问题是加强和完善对外来物种引入的评估和审批制度，并应充分考虑到入侵种传入的各个环节，针对每一传入途径制定相应的法制管理对策。具体应当包括如下方面：第一、建立完善的外来物种入侵风险评估体系。作为国家与地方管理部门早期预警和决策的依据，外来物种入侵风险评估体系的建立势在必行。需要进行风险评估的方面主要有：健康风险、对经济生产的威胁、对当地野生生物和生物多样性的威胁，以及引起环境破坏或导致生态系统生态效益损失的风险等。 应当在立法中明确规定，凡从国外引入，或者从国内跨生态系统引入时，都需要办理申请和经过评估。在充分的科学研究和信息收集整理的基础上，制定我国外来入侵物种的管理名录及评估方法，将其作为法律附件，为司法实践提供科学参考。法律本身可以长期稳定不变，但这些附件应该是动态的，需要根据科学研究的结果更新。第二、建立外来入侵物种早期预警、监测和快速反应体系。首先，我国建立外来入侵物种早期预警体系应包括建立国家和省级水平的早期预警工作体系。早期预警单位应该进行野外调查，验证所收到的报告与物种鉴定的结果，以及做出是否需要加强监测的建议。而且在监测的管理方面，应大力加强有关信息系统的建设，并建立起相应的入侵物种数据库和物种鉴定专家数据库。立法应当明确规定建立定期（年度）普查制度。地方与中央则应分别建立相应的定期报告与公告制度，以便及时汇总信息以发布国家生态安全预警名录，制止外来物种的入侵和蔓延。另外，我国亟需建立专门的入侵物种快速反应体系。国家环保总局在构建该体系中应发挥积极作用，充分结合各部门已有的和拟建的快速反应机制，使之形成全过程的监督管理体系，实现协调统一和信息共享。第三，建立完备的预防措施、野外释放试验、清除、控制体系。预防措施首先要通过立法建立双许可证制度，即从国外引进物种时，均要求有出口国和引进国两个许可证明，从而控制潜在风险物种的进口、出口和转移。另外应当改革现有防范机制，并加强海关执法，强化海关对于物种的非法转移及物种转移的许可文件的检查。 由于外来入侵种常常有停滞期，所以在允许大面积扩大释放之前必须进行一个试验，即在被控制的和可恢复的条件下进行野外释放试验。如果外来物种产生不良影响，即应迅速制定清除计划。此类计划极易引起更严重的生态破坏，所以必须十分周密，针对不同的情况采用不同的方法，并确保清除方法有效、无污染，而且不能危害人类和本地动植物。清除计划必须确保有足够的立法和机构组织保障，还包括清除后必要的生态系统恢复措施。 但是实际生活中，彻底清除有害生物和物种常常很难，这时只能使用控制计划，将入侵物种控制在可以管理、引起灾害尽量小的状态。控制计划当然也应当通过立法给予保障。第四、关于责任和费用承担问题 按照“谁受益、谁补偿，谁破坏、谁恢复”的原则，建立完备的生态效益补偿制度[8]。法律应明确规定引入者所必须承担的相应的清除和经济赔偿责任，其中包括进行危险性评估、实验、监测和治理的义务。同时国家行政主管部门通过立法对引种不当的责任机构或人员，予以经济处罚。责任人应向受害者支付补偿费，或受害者可以依法申请国家赔偿。由于外来物种入侵所造成的经济损失往往极为严重，而预防、清除或控制此种危害，维护现有的生物安全所需要的费用，更是责任人难以承受的天文数字，所以应建立风险分担机制，规定进口单位需要购买责任保险，以将经济风险转移给商业保险公司或社会保险机构。当然，国家和地方政府也必须将控制外来物种入侵种作为生态保护的措施之一纳入财政预算，建立相应的基金。最后，立法中应明确规定鼓励使用当地物种，外来物种仅在安全和必要的前提下，才能考虑是否引入。 参考文献：《人民网－环保频道》，《新华网》 ，解 焱. 外来物种入侵、危害及我国的对策研究 高勇 阎彩娥 .中国外来生物入侵调查 环保总局：外来入侵物种每年造成经济损失逾千亿外来物种入侵的危害
这种事情我不会帮你的
在早期的文明国度和地区中，中国使用铜、铁等金属的年代相对说来是较晚的。但是，由于中国在冶铸技术方面的发明和创新，使中国的冶金业很快就后来居上，跃升于世界的前列，并为中国古代文明的高度发达奠定了坚实的物质基础。从这里我们可以看到一个技术进步带动生产发展，并进而促进社会文明进步的典型范例。 埃及大约在公元前5000年时开始进入青铜时代，公元前1000年左右开始进入铁器时代；美索不达米亚地区大约在公元前7000年时开始利用自然铜，公元前4000年时开始进入青铜时代，公元前1200年左右开始进入铁器时代；爱琴海地区大约在公元前3300年时开始进入青铜时代，公元前1000年左右开始进入铁器时代；印度大约在公元前2500年时开始进入青铜时代，公元前800年左右开始进入铁器时代；而中国是在公元前1500年左右开始进入青铜时代，公元前500年左右开始进入铁器时代的。 中国冶金史上的一个最突出的特点，是铸造技术占有重要的地位，以至于铸造既作为成形工艺而存在，又成为冶炼工序中的一个组成部分，达到了“冶”与“铸”密不可分的地步。因此在古代文献中往往是冶铸并称，并对中国文化产生了深刻的影响。如常用词汇“模范”、“范围”、“陶冶”、“就范”等，都是由冶铸技术衍生而来的。这种冶与铸密不可分的冶金传统，是古代世界上其它国家和地区所无法比拟的。 1.青铜冶炼 被认为是中国古文明象征的商周到战国的青铜器，在某种意义上可以说是铸造技术所造就的。中国开始冶炼青铜的时期虽然晚于西方约千余年，然而后来居上，冶炼水平很快超过了西方。 从重875公斤的司母戊方鼎、精美的曾侯乙尊盘和大型的随县编钟群，以至大量的礼器、日用器、车马器、兵器、生产工具等，可以看到当时中国已经非常熟练地掌握了综合利用浑铸、分铸、失蜡法、锡焊、铜焊的铸造技术，在冶铸工艺技术上已处于世界领先的地位。而《考工记》中所记载的：“金有六齐。六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐。五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐。四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐。三分其金而锡居一，谓之大刃之齐。五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐。金、锡半，谓之鉴燧之齐”，是世界上最早的合金配比的经验性科学总结，表明当时中国已认识到合金成分与青铜的性能和用途之间的关系，并已定量地控制铜锡的配比，以得到性能各异，适于不同用途的青铜合金。 《考工记》中还记载有：“凡铸金之状，金与锡，黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也”，说明当时已掌握了根据火焰的颜色，来判定青铜是否冶炼至精纯程度的知识，这是后世化学中火焰鉴别法的滥觞。用以比喻工夫达到纯熟完美境界的成语“炉火纯青”，就是由此引伸出来的。 在炼铜中的另一项重要成就是湿法炼铜，也叫胆铜法。这是利用炼丹家所发现的铁对铜离子的置换反应，进行冶铜的方法。其工艺过程是把硫酸铜或碳酸铜（古称曾青、胆矾、石胆等）溶于水，使成胆水，然后投铁块于溶液中，因铁的化学性能比铜活泼，铁离子会置换出铜来。这是世界上最早的湿法冶金，宋代已用此法进行大规模的炼铜生产。 2.铸铁冶炼 中国冶炼块铁的起始年代虽然迟至公元前6世纪，约比西方晚900年，然而冶炼铸铁的技术却比欧洲早2000年。中国铸铁的发明出现在公元前5世纪，而欧洲则迟至公元后的15世纪。由于铸铁的性能远高于块铁，所以真正的铁器时代是从铸铁诞生后开始的。社会发展的历史表明，铸铁的出现是社会生产力提高和社会进步的主要标志。中国从块铁到铸铁发明的过渡只用了约一个世纪的时间，而西方则花费了近三千年的漫长路程。中国古代炼铁技术发展得如此迅速是世界上绝无仅有的。英国著名科学史家贝尔纳说，这是世界炼铁史上的一个唯一的例外。 由于生铁含碳量高，虽硬但脆，不耐碰击，易毁坏，为改进生铁的性能，中国古代发明了一系列的生铁加工技术： 其中，首先是战国时期问世的铸铁柔化术。该项技术又分为两类，一类是在氧化气氛下对生铁进行脱碳热处理，使成白心韧性铸铁；一类是在中性或弱氧化气氛下，对生铁进行石墨化热处理，使成黑心韧性铸铁。而在西方，白心韧性铸铁的生产技术1722年方由法国人首次记述，黑心韧性铸铁是1831年才在美国问世的。到汉代，铸铁柔化术又有新的突破，形成了铸铁脱碳钢的生产工艺，可以由生铁经热处理直接生产低、中、高碳的各种钢材，中国从此成为世界上的先进钢铁生产国。其产品亦随着中外交通贸易的发展，输运到周围各国以及中亚、西亚和阿拉伯一带。 另一杰出的生铁加工技术是炒钢，它是中国古代由生铁变成钢或熟铁的主要方法，大约发明于西汉后期。其法是把生铁加热成液态或半液态，并不断搅拌，使生铁中的碳份和杂质不断氧化，从而得到钢或熟铁。河南巩县铁生沟和南阳瓦房庄汉代冶铁遗址，都提供了汉代应用炒钢工艺的实物证据。东汉时成书的《太平经》中也说：“有急乃后使工师击治石，求其中铁，烧冶之使成水，乃后使良工万锻之，乃成莫耶。”“莫耶”乃古代宝剑之称。这段文字虽失之疏简，但不难看出，它叙述的是由矿石冶炼得到生铁，再由生铁水经过炒炼，锻打成器的工艺过程。炒钢工艺操作简便，原料易得，可以连续大规模生产，效率高，所得钢材或熟铁的质量高，对中国古代钢铁生产和社会发展都有重要的意义。类似的技术，在欧洲直至十八世纪中叶方由英国人发明。 中国古代的炼钢技术主要是百炼钢。自从西晋刘琨写下“何意百炼钢，化为绕指柔”这一脍炙人口的诗句后，“千锤百炼”、“百炼成钢”便成为人们常用的成语。百炼钢肇始于西汉早期的块炼渗碳钢，其后不断增加锻打次数而成定型的加工工艺。到东汉、三国时，百炼钢工艺已相当成熟。上引《太平经》中的“万锻之，乃成莫邪”，即是其生动的写照。曹操曾令工师制作“百辟利器”，曹丕的《典论·剑铭》中说：“选兹良金（指铁），命彼国工，精而炼之，至于百辟”。刘备曾令“蒲元造刀五千口，皆连环，及刃口刻七十二湅”。《古今注·舆服》亦说：“吴大帝有宝剑三，……一曰百炼，二曰青犊，三曰漏景”。后世这一工艺一直被继承，并不断得到发展。 此外，在1981年经中国学者关洪野等人对513件出土的汉魏时期铁器研究后表明，中国早在两千多年前的汉代就已经发明了球墨铸铁，远远早于发达的欧洲国家。目前，中国学者所做的结论已经得到了国际学术界的承认。 创始于魏晋南北朝时期的灌钢技术，是中国冶金史上的一项独创性发明。陶弘景说：“钢铁是杂炼生柔作刀镰者”，北齐的綦母怀文“造宿铁刀，其法烧生铁精以重柔铤，数宿则成刚”，说的就是灌钢技术。灌钢的工艺过程大致为，将熔化的生铁与熟铁合炼，生铁中的碳份会向熟铁中扩散，并趋于均匀分布，且可去除部分杂质，而成优质钢材。灌钢技术在宋以后不断被改进，减少了灌炼次数，以至一次炼成。沈括在《梦溪笔谈》卷三说：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之‘团钢’，亦谓之‘灌钢’”，并说“二三炼则生铁自熟，仍是柔铁”，正反映了灌炼次数的减少。其中把柔铁屈盘起来是为了增加生熟铁的接触面，提高灌钢的效率，并促使碳份分布更均匀；封泥则可以促进造渣，去除杂质，并起保护作用。明代灌钢技术又进一步发展，据《天工开物》卷十四记载，已把柔铁屈盘改为薄熟铁片，进一步增加了生熟铁的接触面，加速“生熟相和，炼成则钢”的进程，泥封亦改为草泥混封。灌钢又称“抹钢”、“苏钢”，其工艺自清至近代仍很盛行。在坩埚炼钢法发明之前，灌钢法是一种最先进的炼钢技术。 铜、铁外，中国古代冶炼和使用的金属还有金、银、汞、铅、锡、锌等，其中锌的炼制是中国首先发明的。中国在先秦的青铜中已把锌作为伴生矿加入铜合金中，从汉代至元代更是有意识地把锌的氧化物“炉甘石”加入化铜炉中，以生产锌为主要合金元素的铜合金黄铜。明代时，则开始了大规模地用炉甘石作原料提炼金属锌。从十六世纪起，中国的锌便不断传进欧洲。欧洲到十七世纪才开始炼锌，其工艺也是源自于中国。另：百度文库上一篇名为《冶金史》的文章：
《铅》：电解铅生产工艺简介 铅冶金是白银生产的最佳载体：一般铅对金银的捕集回收率都在95%以上，因此金银的回收是与铅的生产状况直接相关的。现在世界上约有80%的原生粗铅是采用传统的烧结一鼓风炉熔炼工艺方法生产的。传统法技术成熟，较完善可靠，其不足之处在于脱硫造块的烧结过程中，烧结烟气的SO2浓度较低，硫的回收利用尚有一定难度，鼓风炉熔炼需要较昂贵的冶金焦炭。为了解决上述问题，冶金工作者进行了炼铅新工艺的研究。八十年代以来，相继出现了QSL法、闪速熔炼法、TBRC转炉顶吹法、基夫赛特汉和艾萨熔炼法等新的炼铅方法。其中，QSL法是德国鲁奇公司七十年代开发的直接炼铅新工艺，加拿大、韩国和我国虽然先后购买了此专利建厂，但生产效果不甚理想；闪速熔炼法尚未实现工业化生产；TBRC法是瑞典波里顿公司所创，但此法作业为间断性的，且炉衬腐蚀严重；基夫赛特法由原苏联有色金属研究院研究成功，现已有多个厂家实现了工业化生产，是一种各项指标先进、技术成熟可靠的炼铅新工艺，但采用该法单位投资大，只有用于较大生产规模的工厂时，才能充分发挥其效益。 艾萨炼铅技术基于由上方插入的赛罗浸没喷枪将氧气喷射入熔体。产生涡动熔池，让强烈的氧化反应或者还原反应迅速发生。在第一段，熔炼炉产出的高铅渣经过流槽送还原炉，氧化脱硫所产的烟气经除尘后送制酸系统。在第二段还原炉中，所产粗铅和弃渣从排放口连续放出，并在传统的前床中分离，所产烟气进行除尘处理后经烟囱排放。 艾萨法熔炼流程。该工艺流程先进，对原料适应性广、生产规模可大可小，比较灵活、指标先进、SO2烟气浓度高，可解决生产过程中烟气污染问题；同时冶炼过程得到强化，金银捕集率高，余热利用好，能耗低。它不仅适应308厂铅银冶炼的改建要求，而且能够对我国的银铅冶金生产和技术进步起到推动作用，故推荐引进艾萨法作为本项目粗铅冶炼生产工艺的第一方案。 传统的鼓风烧结——鼓风炉法虽然在烟气制酸方面尚有一定困难，但近年来，我国株洲冶炼厂、沈阳冶炼厂、济源冶炼厂等大型铅厂的改扩建工程仍然采用此法，是因为它具有建设快、投产、达产快的优点。 粗铅精炼工艺有火法和电解法两种。一般来说，电解法对银、金、铋和锑的分离效果好，铅、银等金属的回收率高，劳动条件好，机械化自动化程度高。电解法的缺点是基建投资较火法高。采用火法需要处理大量中间产物，能耗较高，致使其生产成本较电解法高。鉴于本项目粗铅含银、铋等金属较多。 常规方法处理铅阳极泥是采用火法——电解法流程获得金、银，渣进行还原熔炼，精炼得精铋等，流程简单、技术成熟，工人易操作，但有价金属回收率不高，锑、铅呈氧化物形态挥发进入烟尘，不但不便于综合回收，而且造成第二次污染。 《钨钴》：超硬质合金高温回收钨钴法 高温处理回收钨钴法：超硬质合金是由钨、钴和炭粉混合成型烧结加工制成的。日本新金属公司开发的超硬质合金高温处理法可以回收钨钴再生粉末，年产可达80吨。 超硬质合金碎屑洗净后，在1800～2300℃高温下的惰性气体中进行热处理，超硬质合金中的钴呈易于粉末化的海绵状态。在热处理温度下，超硬质合金中钴在1800℃以下不呈海绵状态，而在2300℃以上合金中的碳化钨将分解并生成第三相，结果不好。 热处理后的块状碎屑，用颚式破碎机或滚筒破碎机进行粗碎到-850μm，其后再微粉碎成再生粉末。本法得到的再生粉末，因经过粗大粒子化过程，烧结时有易于粒子成长的倾向。其中的钴含量、碳含量处理后几乎没有变化，仅杂质铁、硅量增加，对制造硬质合金没有影响。再生粉末粒度据粉碎条件，可能微粉碎到1μm以下。 本法用比较容易的工序，不损害超硬质合金的原组成，任何品种的超硬质合金均可再生成一定粒度的粉末，不需特殊设备，为经济的回收方法。较以往加化学试剂精炼后回收利用的方法，有很大优越性。
如图
细胞形态：酵母菌细胞宽度（直径）约2~6μm，长度5~30μm，有的则更长，个体形态有球状、卵圆、椭圆、柱状和香肠状等。
酵母是单细胞微生物。它属于高等微生物的真菌类。有细胞核、细胞膜、细胞壁、线粒体、相同的酶和代谢途经。酵母无害，容易生长，空气中、土壤中、水中、动物体内都存在酵母。有氧气或者无氧气都能生存。
扩展资料
酵母用途
最常提到的酵母为酿酒酵母（也称面包酵母）（Saccharomyces cerevisiae），自从几千年前人类就用其发酵面包和酒类，在发酵面包和馒头的过程中面团中会放出二氧化碳。
因酵母属于简单的单细胞真核生物，易于培养，且生长迅速，被广泛用于现代生物学研究中。如酿酒酵母作为重要的模式生物，也是遗传学和分子生物学的重要研究材料。酵母菌中含有环状DNA－－质粒，可以用来作基因工程的载体。
参考资料来源：百度百科-酵母菌
一、活动目标
1．进行酵母菌细胞呼吸方式的探究。
2．说出酵母菌细胞呼吸的方式。
二、背景资料
1．相关知识
（1）活细胞都要进行细胞呼吸。细胞通过细胞呼吸获得生命活动所需的能量和中间产物。细胞呼吸分成两种类型，即有氧呼吸和无氧呼吸。
（2）酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌取材方便，培养简单，是做细胞呼吸研究的好材料。
（3）检测酵母菌细胞呼吸产物的方法简单易行。
（4）制酒业普遍使用不同的酿酒酵母生产葡萄酒、啤酒等。例如，啤酒生产过程就分为麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等几道工序。
麦芽的制造 大麦（也正在试验用小麦）浸渍吸水后，在适宜的温度和湿度下发芽，发芽时产生各种水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，这些酶可将麦芽本身的蛋白质分解成肽和氨基酸，将淀粉分解成糊精和麦芽糖等。发芽到一定程度，就要中止发芽，经过干燥，制成水分含量较低的麦芽。
麦芽汁的制造 麦芽经过适当的粉碎，加入温水，在一定的温度下，利用麦芽本身的酶，进行糖化，主要是将麦芽中的淀粉水解成麦芽糖。为了降低生产成本，还可以加入一定比例的大米粉作辅料，大米粉先加水煮沸。制成的麦芽醪，用过滤槽进行过滤，得到麦芽汁，将麦芽汁输送到麦芽汁煮沸锅中，将多余的水分蒸发掉，并加入酒花。酒花是一种植物的花，加到啤酒中，可使啤酒带有特殊的酒花香味和苦味，同时，酒花中的一些成分还具有防腐作用，可延长啤酒的保存期。
发酵 麦芽汁经过冷却后，加入酵母菌，输送到发酵罐中。一般先通入少量空气，酵母菌可进行短时间的有氧呼吸，使自身增殖，而后开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵，分别在不同的发酵罐中进行。现在流行的作法是在一个罐内进行前发酵和后发酵。前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精，后发酵主要是产生一些具有特殊风味的物质，除掉啤酒中的异味，并促进啤酒的陈熟。这一期间，需要控制一定的罐内压力，使后发酵中产生的二氧化碳保留在啤酒中。
过滤灭菌 经过两个星期左右的发酵，有些啤酒发酵期可能长达几个月，将啤酒经过过滤，除去啤酒中的酵母菌和微小的颗粒，再经过62 ℃左右的灭菌，然后冷却，啤酒就可以包装。
包装 包装方式主要有瓶装和罐装，还有桶装等。
（5）重铬酸钾可以检测酒精的存在。这一原理可以用来检测司机是否喝了酒。具体做法是：让司机呼出的气体直接接触到载有用硫酸处理过的重铬酸钾或三氧化铬的硅胶（二者均为橙色），如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾或三氧化铬就会变成灰绿色的硫酸铬。
2．实验原理
（1）在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，可以将葡萄糖氧化分解形成二氧化碳和水，并释放能量。在无氧条件下，酵母菌进行无氧呼吸，能将葡萄糖转变成酒精和二氧化碳。
酵母菌有氧呼吸： C6H12O6+6O2+6H2O6CO2+12H2O+能量
酵母菌无氧呼吸：C6H12O62C2H5OH+2CO2+能量
（2）检验酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸产生的CO2的量的多少
①将酵母菌两种呼吸方式产生的气体分别通入澄清的石灰水，根据产生的碳酸钙沉淀的多少，即可判断两种方式产生的CO2的量的多少，辨别酵母菌的呼吸类型。反应式如下：CO2+Ca(OH)2→CaCO3+H2O
有条件的地区可考虑用Ba(OH)2代替Ca(OH)2，现象将更明显。
②将酵母菌两种呼吸方式产生的气体分别通入溴麝香草酚蓝溶液，根据溶液颜色的变化，判断两种方式产生的CO2的量的多少。
溴麝香草酚蓝溶液在pH6．0～7．6的环境中，其颜色随着pH值的降低，将发生由蓝→绿→黄绿→黄的颜色变化。
有氧呼吸释放的CO2多，生成的H2CO3多，使溴麝香草酚蓝溶液由蓝→绿→黄绿→黄的时间短；无氧呼吸释放的CO2相对较少，溴麝香草酚蓝溶液由蓝→绿→黄绿→黄的时间较长。根据溴麝香草酚蓝溶液颜色变化的时间长短，可以比较酵母菌两种呼吸方式中CO2释放量的多少。
（3）检验酵母菌无氧呼吸产生酒精
酵母菌无氧呼吸产生的酒精，在酸性条件下很容易与重铬酸钾反应生成灰绿色的硫酸铬。稀的重铬酸钾溶液为透明的橙色。化学反应式为： 3C2H5OH＋2K2Cr2O7＋8H2SO4=3CH3COOH＋2K2SO4＋2Cr4（SO4)3＋11H2O
三、制作指南
1．材料 新鲜酵母（或干酵母），质量分数为5％的葡萄糖溶液。
2．用具 玻璃棒，玻璃导管，试管，研钵，烧杯，量筒，500 mL广口瓶或锥形瓶，胶塞，滴管。
3．试剂 质量分数为10％的NaOH溶液，澄清的石灰水（或Ba（OH）2溶液），蒸馏水，浓硫酸，重铬酸钾晶体，色拉油，溴麝香草酚蓝溶液。
4．操作要点
（1）制备酵母液
取两份新鲜酵母，每份10 g，分别放入两个编好号的500 mL广口瓶或锥形瓶中，再向瓶中分别加入200 mL质量分数为5％的葡萄糖溶液，制成酵母发酵液，简称酵母液。
（2）实验装置
装置1：
装置2：
（在装置2的酵母液中加一些色拉油，以隔绝空气）
装置3：同装置1或装置2，但要将酵母液换成葡萄糖液。
（3）检测
①使用石灰水（或Ba(OH)2溶液）检测CO2的生成
在室温25 ℃、湿度55%条件下，10 min时，可见装置1中石灰水变混浊，装置2中石灰水刚冒出气泡；20 min时，装置2中石灰水变混浊。
实验现象：比较单位时间内两种装置中石灰水混浊的程度。
可观察到装置1与装置2中的酵母液均有气体产生，并使石灰水变浑浊，但装置1中石灰水的混浊程度（沉淀）多于装置2，装置1中石灰水变混浊的时间早于装置2。装置3中不出现石灰水变混浊的现象。
②使用溴麝香草酚蓝溶液检测CO2的生成
溴麝香草酚蓝溶液的配制：在锥形瓶中加入5 mL质量浓度为10-4 g/mL的溴麝香草酚蓝溶液、100 mL蒸馏水、1滴质量浓度为0．1 g/mL的NaOH溶液。此时溶液为蓝色。
注意：仍使用装置1和装置2，但要将瓶中的石灰水换成溴麝香草酚蓝溶液，按装置图将反应容器连接好，装置1和装置2要同时连通溴麝香草酚蓝溶液。
实验现象：在室温25 ℃、湿度55%条件下，20 min时可见以下现象。
装置1溴麝香草酚蓝溶液在130 s时由蓝色变成绿色；190 s时变成黄绿色；270 s时变成黄色。
装置2溴麝香草酚蓝溶液需330 s才变成黄色。
装置3溴麝香草酚蓝溶液仍为蓝色。
③检测酒精的生成
取3支试管，按装置标号分别给试管标上1、2、3号。向1、2、3号试管中各加入0．1 g重铬酸钾晶体，然后分别向3支试管中小心地加入0．5 mL浓硫酸，振荡试管使晶体溶解，待溶液冷却后备用。在室温25 ℃、湿度55%条件下，20 min时，将装置1和装置2中的酵母液和装置3中的葡萄糖液取出，分别过滤，将滤液盛在3支干净的试管中。各取出2 mL滤液，分别加入1、2、3号试管中，振荡试管。
实验现象：看单位时间内溶液颜色的变化。
1号试管的溶液（即装置1的溶液）橙色略有变化，即有一点灰绿色出现。
2号试管的溶液（即装置2的溶液）由橙色变为灰绿色（在橙色背景中可能显青黄色）。
3号试管的溶液（即装置3的溶液）仍为橙色。
5．需要注意的几个问题
（1）各装置的连通管尽量不漏气。
（2）检测酒精生成时，配药后要马上检测。
（3）由于装置简单，不可能形成完全的有氧或无氧条件，因此不排除装置1中有酒精生成。检测酒精生成的实验中，装置1可能出现少许的灰绿色。
（4）注意对照装置3的实验结果。
（5）建议将全班学生分成若干个小组进行实验，每组4～6人。
四、教学设计
1．提出问题
创设情境：可从工业制酒引入。
围绕学生对酵母菌的了解，以及如何进行酵母菌细胞呼吸的实验展开教学。
2．作出假设
引导学生围绕酵母菌细胞呼吸的两种可能方式进行讨论。
3．设计实验
重点在引导学生思考以下问题。
（1）如何控制实验中的有氧条件和无氧条件？
（2）怎样鉴定细胞呼吸的产物？重点放在如何检测二氧化碳和酒精的生成，如何比较两种呼吸产物的多少。
4．实施计划
同前面的“操作指南”。
5．分析结果
（1）如果在室温25 ℃、湿度55%条件下，安装好装置，一般在实验开始后25 min左右就会出现比较明显的实验现象。
（2）无论是酵母菌的有氧呼吸还是无氧呼吸，都可以检测到二氧化碳的生成。二氧化碳的生成量可依据单位时间内石灰水变混浊的程度来判断。
（3）在酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的装置中都可以检测到酒精的生成。这是因为在我国目前中学生物实验室的条件下，难以做到让有氧装置中的每一个酵母菌细胞都处于有氧环境中。因此在有氧呼吸装置中也可能有部分酵母菌进行无氧呼吸，产生酒精。
6．得出结论
教师引导学生通过讨论，得出以下结论。
（1）细胞呼吸有两种方式：有氧呼吸和无氧呼吸。
（2）细胞的无氧呼吸包括两种形式：生成酒精的无氧呼吸和生成乳酸的无氧呼吸。
7．表达交流
从学生开始进行实验，到得到实验结果，大约需要30 min。实验结束后可以安排时间让学生讨论并整理实验结果，各小组派代表汇报、交流。
五、评价建议
1．评价等级分为优、良、及格、不及格四个档次。
2．能比较完整地完成探究活动的学生或小组获得“良”以上的成绩。
3．在探究活动的某个环节有创意、有想法，并进行认真思考和实践的学生或小组获得提高一档的评价。
看课本呀，微生物教材上说得很清楚。
酵母菌的生殖方式分无性繁殖和有性繁殖两大类。
无性繁殖包括：芽殖，裂殖，芽裂。
有性繁殖方式：子囊孢子。
芽殖：这是酵母菌进行无性繁殖的主要方式。成熟的酵母菌细胞，先长出一个小芽，芽细胞长到一定程度，脱离母细胞继续生长，而后形成新个体。有一端出芽、两端出芽、三端出芽和多端出芽。
裂殖：少数种类的酵母菌与细菌一样，借细胞横分裂而繁殖。
芽裂：母细胞总在一端出芽，并在芽基处形成隔膜，子细胞呈瓶状。这种方式很少。
子囊孢子：在营养状况不好时，一些可进行有性生殖的酵母会形成孢子（一般来说是四个），在条件适合时再萌发。一些酵母，如假丝酵母（或称念珠菌，Candida）不能进行有性繁殖。
扩展资料
作用
受酵母菌相关研究的启发，由北大环境科学与工程学院研究员要茂盛、物理学院副教授罗春雄领导的研究团队，集成利用空气采样、微流控、荧光蛋白标记的酵母菌以及单酵母菌蛋白荧光自动检测平台，用活体酵母菌替代传统半导体传感器，创建了大气PM2.5毒性实时在线监测系统。
要茂盛介绍，课题组先将PM2.5颗粒物采集到液体中，再将样品实时输送至放有酵母菌的芯片里。由于酵母菌会对来自颗粒物的刺激发生反应，通过用不同荧光蛋白标记酵母菌的所有基因，就可实时看到酵母菌的哪些基因对颗粒物的刺激发生了响应，就好像可“实时监测不同地区车辆行驶状况”。
参考资料来源：百度百科-酵母
参考资料来源：中国新闻网-中国科学家利用酵母菌实时在线监测PM2.5毒性