核功能改善對農業能源生產影響范文

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單位：溫賢芳校

有機物生成的甲烷和乙醇可用于做飯、取暖發電和拖拉機、抽水機等方面。在農村,可利用發酵過程生產甲烷和乙醇。有些有機物可直接作為發酵基質而不需進行預處理,另一些則需要簡單處理,如粉碎、浸軟等。木材纖維素需降解為更小的分子以適于作為發酵基質。

利用同位素標記分子和輻射誘發突變的方法來研究微生物和真菌對纖維素的水解是有實際意義的。由于在自發的厭氧酵解中產生沼氣需要相對高的恒溫(30。一60℃)和一定的pH值,所以,為了使發酵生產過程更為穩定和有效,必須弄清微生物產生甲烷的生物化學機理,這些研究需要應用放射性同位素。

發酵后的殘渣是有很大利用價值的,通常用作肥料及魚和家禽的飼料。有機質分解容器中的殘渣利用還需進一步研究。

聯合國糧農組織和國際原子能機構(FAO/IAEA)聯合處準備按下面的方案開展甲烷研究:

A.集中研究現有的有機物質資源,同時注意可能利用的其它有機物貪源。調查當地農產品和廢物能否用于生物分解。

B.目前對發酵的研究只限于供農村使用的甲烷生產。開始進行用廢物和人體排泄物作為原料的研究,進而擴大到利用其它農業殘留物的研究。研究著重于分解容器的穩定性,特別是分批加入有機原料和季節性變化。研究內容包括固體停留時間和水壓停留時間對氣體生成速度和產量的影響。

C.測定影響發酵殘漿的有關參數,通過以下幾種途徑比較其使用價值:用作動物的食物成分;提供土壤和水中N、P、K、S及微量元素肥料;用作改良土壤或代替泥炭。

D。利用誘發突變技術和放射性同位素或穩定性同位素標記化合物研究甲烷的生成。

E.對與甲烷生成有關的厭氧微生物進行國際性的收集培養。

為了滿足發酵的需要,正在進行有機質化學組成的研究。據知,最有利于甲烷生成的碳、氮比為20:1一30:1。研究還表明,甲烷發酵需要鎳的存在。

在分解器中,甲烷的生成是各種生物化學變化的結果,許多反應過程仍未弄清。利用同位素標記基質的研究已弄清少數幾個反應過程。在許多情況下,醋酸鹽是通過下列反應生成甲烷的關鍵性產物:

(1)乙酸生成甲烷是由特殊微生物催化而完成的。據物理化學家假設,這一反應放出的自由能不足以產生一個分子的ATP,而實際上在分解器中進行氧化還原能夠產生所需能量。其余甲烷一般由下列反應產生:

(2)反應(2)中的氫是在分解器中由氧化丙酸鹽和丁酸鹽的特殊有機物質生成的,其產量是變量。利用同位素可測量一批投進分解器的原料中反應(1)和(2)的甲烷生成量的變化。

不同的微生物在不同的反應中起作用,應用同位素可以很好地測定生物化學反應的速度以及有關生物化學反應途徑。反應體系中的各種基質、工作參數和一些特殊的目的均需要用核技術來解決。

利用輻射增加微生物的突變率應特別著重于兩個方面:(1)改進木質纖維素分解速度的微生物;(2)增加甲烷生成量的微生物。