第一篇：园林景观低冲击开发研究现状和发展趋势
园林景观低冲击开发研究现状和发展趋势
胡传伟1，高 雪2，孙 冰3＊，陈 勇
3（1.广州华苑园艺有限公司，广东广州 510600；2.城际（中国）国际建筑师联合事务所，广东广州
510655；3.中国林业科学研究院热带林业研究所，广东广州 510520）
Low Impact Development Landscape Technology: Literature Review and Suggestions for Future Research
HU Chuan-wei1，GAO Xue2，SUN Bing3，CHEN Yong3
（1 Guangzhou Huayuan Landscaping Co., Ltd., Guangzhou, 510600;2 Citynet(China)International Architects & Association;3 The Research Institute of Tropical Forestry, CAF, Guangzhou, 510520）Abstract: Since the emergence of LID practices, they have been successfully used to manage stormwater runoff, improve water quality, and protect the environment.Research on individual LID practices such as pervious pavements, bioretention, roof garden, natural drainage system and native plant landscape design has introduced at first.Then paper reviewed the research status at home and abroad.Finally, the paper suggests directions for future research opportunities.Keywords: Landscape architecture;low impact development（LID）;ecological garden
摘要：园林景观低冲击开发在透水铺装、绿色屋顶、生物景观滞留池、自然排水系统、乡土植物设计等技术上得到了快速的发展。本文首先回顾了园林景观LID技术国内外研究和发展现状，而后讨论了几个技术关键问题，最后提出了未来的主要研究和发展方向。
关键词：园林景观；低冲击开发（LID）；生态园林
城市大面积的硬质铺装造成地表径流量和径流速度增加，导致雨水不能有效下渗补给浅层地下水，同时也加剧了城市化对河流的面源污染程度。城市化带来的不利影响促使全球各国积极寻求和谐的城市发展道路，如英国实施了Sustainable urban drainage systems、澳大利亚使用了Water Sensitive 第一作者简介：胡传伟（1986-），男，硕士，研究方向为园林工程技术和管理。
通讯作者：孙冰，研究员，Email:gdsunbing@126.com
项目来源：国家948项目（2011-4-40）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（RITFKYYW2010-12）。
Urban Design、法国开发出Techniques alternatives排水系统、美国提出了低冲击开发模式，其他国家也相继实践了减轻对自然影响的替代性城市规划和资源保护措施，而我国在环境修复、生态恢复、生态园林等方面研究比较笼统，基于水环境的城市生态建设尚未形成理论体系和成熟建设模式。为此，本文通过对园林景观低冲击开发现状的回顾和技术关键问题分析，提出了我国园林景观低冲击开发的研究和发展方向，以期能研制出本土化的园林景观低冲击开发集成技术和管理模式。园林景观低冲击开发的内涵和外延
低冲击开发（Low Impact Development，简称LID）是上世纪90年代末由美国提出的关于暴雨管理的新理念，其核心思想是通过对分散、小规模的源头控制与设计来减少暴雨所产生的径流和污染，使开发区域尽可能接近开发前的水文状态，是一种以生态系统为基础、从径流源头开始的暴雨管理方法
[1]，在美加等国广为应用。虽然低冲击开发的提出是基于雨水管理领域，但其基本理念是按照水文功能等效原则，结合园林景观设计和施工，实现雨水渗透、地下水补给、降雨径流流量控制等目标。园林景观作为低冲击开发模式的主要载体，对生态环境及水资源的保护起着至关重要的作用，如果园林景观设计以低冲击开发理念为指导，工程建设应用低冲击开发技术，不仅可节约市政雨水管道投资，还能达到节约水资源及恢复自然生态系统的目的。园林景观低冲击开发国内外研究和发展现状
LID技术在美加等发达国家发展迅速，在规划设计、效益评估、政策调控等方面积累了丰富的经验[2-3]。美国纽约、华盛顿、芝加哥、马萨诸塞州等城市先后应用LID理念制定了城市发展规划，并成立研究中心，组建LID景观设计指引网站，在景观工程中充分利用蓄水池、植被浅沟、绿色屋顶、雨水花园等LID技术；英国、丹麦等国则实施了雨水利用工程，收集屋面、庭院的雨水用以供给观赏水景、绿地灌溉、冲洗路面等；德国在区域开发中采纳LID理念对雨水收集利用和调蓄，结合本土景观，形成了自己的特色；澳大利亚水敏感设计理念广泛应用，把水循环利用与城市规划设计统筹考虑，广泛采用雨水花园、蓄水池、生物滞留、绿色社区、原地污水处理等绿色基础设施；日本在上世纪90年代初就正式把雨水渗透沟、透水地面作为城市总体规划的组成部分，要求新建和改建的大型公共建筑群必须设置雨水就地下渗设施[4]。
我国住建部仇保兴副部长倡导低冲击开发城市规划变革，城市应以对环境低冲击的方式进行规划建设和管理[5]，2010年5月住建部首批确定深圳、北京和宁波3个低冲击开发示范点，同时“十二五”期间启动了科技重大专项“低影响开发城市雨水系统研究与示范（2010ZX07320-002）”进行理论和示范研究。建筑行业颁布了《绿色建筑评价标准》，规定绿色住宅建筑和公共建筑的室外透水地面面积比不得低于45%和40%[6]。深圳市率先启动的广深港门户区建设正是以园林景观低冲击开发的标准，合理布设雨水利用设置，实现了该片区道路雨水的有效利用[7]；深圳万科中心探索渗透铺装、绿色屋顶、雨水花园、植被浅沟等LID技术，雨水收集利用率达50%，径流控制率达90%[4]，此外，深圳南山商业文化中心、泰格公寓，北京奥林匹克公园、阿卡迪亚，广州国际生物岛，上海世博园，天津东丽湖等项目也采用了LID技术，效果显著。园林景观低冲击开发技术关键问题
园林景观LID技术主要体现为工程性措施，且多数措施都是综合性的[8]，其技术集成包括透水铺装术、绿色屋顶、生物景观滞留池、自然排水系统、水土防护、节水养护、乡土植物设计与应用等，以上集成技术的核心是工程设计优化、雨水渗透性能检验、降低面源污染的效果评估和决策管理技术。
3.1 规划和设计研究
张善峰等提出低冲击开发规划的7个目标和8个原则，并阐述了LID技术在解决单体建筑、居住区、城市道路和公共绿地4种典型场地雨水问题的设计途径[9]；王淑芬等从选址、土壤渗透性检测、尺寸、布局以及植物选择等方面对雨水花园的建造方法作了讲述[10]；宇宁等介绍了城市开放空间、居住区、道路、停车场等应用LID技术的潜力，提出减少场地地表径流的园林景观低冲击开发设计方法[11]；陈雄等围绕雨水控制系统的构建，从物质空间规划的角度，对住区中的公共开放空间、建筑、道路与景观等要素总结了一系列可供选择的规划设计实践措施[12]。以上园林景观低冲击开发的规划原则、设计手法、适用范围和应用潜力的先导性研究丰富了生态园林的内容，为园林景观低冲击开发更深入的论研究奠定了基础。
3.2 景观设施结构优化研究
基于低冲击开发理念的园林景观工程设计不外乎结构和材料的优化。Kim等在雨水花园结构砂层中增加旧报纸，有效改善了对NO3-N的净化效果[13]；Palhegyi等采用流量历时控制策略确定雨水花园的尺寸，对于完全不透水表面，储存深度应为5~10cm深，面积达到汇流区域面积的12%~25%[14]。透水铺装主要需解决不同的场地内透水性与路面承载力之间的矛盾，对其结构的优化重点需关注透水系数、抗压强度、有效孔隙率、压实度、铺装厚度等指标；Daniel Castro在缝隙透水试验中采取砖块边缘开孔透水方式，发现菱形和椭圆形的开孔形状综合表现较好[15]。而绿色屋顶的营造需在排水技术、栽培基质配方、防护层材料和植物种类选择方面做设计优化[16]。
3.3 评估建模和决策管理研究
国外建立了对雨水径流监测的水文模拟系统，如SWMM、SUSTAIN和T-THIA-LID，这些模型的建立不仅用于理论研究，最终希望能用于决策管理。前两个模型内容相对丰富，对使用人员的要求较高，而T-THIA-LID模型则适合普通决策者使用。王雯雯等应用SWMM模型模拟了使用LID技术前后雨水下渗和径流量的变化情况，验证了透水砖和下凹式绿地均可有效削减洪峰流量、减小径流系数，二者组合可更好地发挥控制流量的作用[17]。Zhang等人对香港绿色屋顶技术在推行中存在的三大障碍，即缺乏政府倡导、缺乏项目示范和维护费用昂贵[18]，对开发商、政府官员、普通民众需加大引导和宣传，让其意识到LID技术带来的益处。以上模型的验证和管理策略的研究为政府决策提供了科学支持。
3.4 雨水渗透和径流变化效果评估
园林景观设施对雨水渗透性和减缓径流的效果是低冲击开发技术研究的重点，国内外学者基于以上两点做了大量工作。Montalto F.研究表明，刚铺设的透水路面径流系数为0.12~0.4，使用3~4年后，径流系数仍保持在0.18~0.29，这一结果远低于不透水路面0.7~0.9的数值[19]；绿色屋顶在夏天可以滞留70%~90%的降雨，冬季可以滞留25%~40%的降雨[20]，影响绿色屋顶滞留和削减径流的因素除天气和气候条件外，其本身的结构性质对绿色屋顶效能的发挥也有一定影响，VanWoert 等发现较缓的坡度和较厚的基质更有利于雨水的蓄存，减缓径流量更加有效[21]；植草沟、过滤树池、渗透槽等自然排水系统模块，结合地形处理，形成自然排水体系，相比传统排水造价更低，美国西雅图市SEA Street 应用自然排水系统后，经过3年检验表明暴雨径流总量减少99%[8]。
3.5 面源污染变化状况研究
国外对雨水花园、透水铺装和绿色屋顶等降低面源污染的效果研究比较深入，除了研究悬浮固体TSS、TP、NO3-N、NH4-N、TN外，还加入了对重金属离子Cu、Pb、Zn等的检测，最近又增加了新兴污染物的监测[3]。Li M-H等研究证明生物滞留系统能有效地去除公路径流中的金属、悬浮固体TSS和大肠埃希氏菌，但对N和P的去除却效果不佳[22]；国内程江等测试了小型自然型下凹式绿地对COD、NH4-N、TN 和TP 的平均削减率分别为52.21%、48.98% 和47.35%，与人工湿地系统和地表漫流系统等土地处理系统削减能力相当[23]，但不同区域的同类研究报道较少，可比性较差。园林景观低冲击开发研究存在的问题和发展趋势
我国政府倡导实施“生态园林城市”、“森林城市”和“绿色城市”，为园林景观LID技术的推广提供了政策支持。对比国外在场地保护性设计、屋面雨水集蓄、下垫面渗透性技术、雨水花园、绿色屋顶、政策法规和经济手段调节、技术标准制定、评估方法和信息技术支等方面研究的成熟性，国内则集中在场地规划和设计理论的探讨、雨水综合排蓄工程个案研究方面，仅处于起步探索阶段，但目前在理论、技术和工程实践方面已基本具备大范围推广应用的基础和条件，应该在应用中发现新问题，反过来推动科学研究和技术创新。通过综合评述可知，未来主要研究可以从以下方面开展。首先，系统研究园林景观LID技术模式和技术集成，形成我国LID技术体系与评估系统，规范化景观工程设计与效益评估，具体体现在场地规划、建筑设计、绿化设计和道路设计四个方面；其次，应在设计体系和评估系统基础上进行二次开发，为工程和设计人员提供便捷的工程设计、径流模拟、效益评估软件，提高设计工具的普及性，降低技术的应用难度；第三，应用LID技术的工程应简单实用，并与城市景观融合设计，集中与分散有机结合，降低管理难度，增强LID技术发展生命力[24]。
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第二篇：竹炭研究现状和发展趋势（模版）
竹炭研究现状和发展趋势
俞 佳 燕
（浙江临安 311300）
摘要：本文主要讲述了竹炭的起源，竹炭在国内外的研究现状，竹炭炭化工艺和物理化学性质，竹炭的用途，同时结合竹炭产品开发的多样性所涉及到食品行业，提出要人们慎食竹炭食品，根据竹炭的发展现状，提出了竹炭的发展趋势和几点建议。
关键词：竹炭、炭化工艺、竹炭用途、发展现状、发展趋势
竹炭（BC）是竹材高温热解的固体产物，空隙发达，比表面积大，具有很强的吸附能力，以及良好的导电性能。作为机能性的环境保护材料，竹炭由于其独特的性质和产品的高附加值，越来越受到人们的重视，成为竹材研究领域的一个新热点［1-2］。在大气污染和水污染的治理方面具有广阔的应用前景。它的出现不仅为竹材产业的可持续发展提供了一个新的研究和应用领域，同时也为环境保护提供了一种新型材料[3]，同时人们也逐渐意识到了竹炭在环境、保健、医药、高技术等领域有着潜在和广泛的应用前景[4]。1.竹炭起源
在中国，炭有着悠久的历史。而使用炭，那更是与生俱来的。大概从雷电点燃原始森林使自然形成的木炭横空出世那一刻起，我们的先民们便开始想用炭带给人们的种种环保和健康的生活。
在两千多年前，中国在炭材料的使用上创造了世界奇迹。马王堆木炭的应用就是中国古代使用木炭杰作之一。中国的先民们就已经知道炭的防腐作用。在1972年3月，湖南长沙东郊，中国考古学家发掘了马王堆一号汉古墓时，墓葬两千多年的软侯夫人的肌肤状态仍如同刚刚死去。考古学家究其原因，是因为墓葬当时人们在棺木中安放了万斤木炭。正是用于这些木炭，软侯夫人的尸体外形完整，全身柔软光滑，皮肤呈淡黄色状，肌肉和皮肤有弹性，各关节可自由弯曲。
无独有偶，在日本的古墓中也发现了使用炭保存遗体的办法，那些遗骨和木乃伊的状态十分理想。虽然津轻承公的完整的木乃伊状态只有死后一千年的历史，但也证实了酷爱研究科技的日本人在墓中放置了大量木炭的成效。2.竹炭发展研究现状
竹炭这种新型环保产品几年前首先在东南亚地区兴起，逐步风靡日本、韩国、台湾、新加坡。竹炭产品在国内是在2003年“非典”以后逐步进入市场的。
目前，国际市场对环保产品需求量较大。中国是竹的故乡。以竹炭为原料制作的产品有100多种。由于竹炭产品的价格较高，其销售处于“墙内开花墙外红”阶段，但随着人们环保意识的普遍提高，竹炭这一新型环保产品进入寻常百姓家是指日可待。
我们对竹炭的功效还有些陌生，但在日本、韩国等地城市居民将竹炭用于日常生活已经有十来年的历史了。目前世界上竹炭的消费主要在日本、韩国、新加坡、台湾等国家和地区，这些市场对竹炭的需求基本稳定。在那里，人们已经很习惯将竹炭列为生活日用品之一，他们特别认可竹炭的环保和保健功能，所以，竹炭店到处都是，颇受大家的欢迎。
我国竹炭的生产主要集中在浙江、福建和江西等地，目前的生产厂家有几十家，但大都是近2-3年发展起来的，一般是采用采购原炭，自己生产各种制品。只有20-30%的厂家是10多年前生产木炭的企业改变产品而来，他们大都具有自己的炭窑，其中一小部分厂家具有竹炭纤维的技术。2.1竹炭在日韩国家
竹炭制品的研究在国外主要是日本和韩国，主要研究关于竹材炭化过程、竹炭、竹醋液和竹活性炭的制造和利用。
日本竹炭和竹醋协会名誉会长、京都大学木质科学研究所科学家野村隆哉是这方面的专家。他认为，由于工业文明对生态系统的破坏等全球性环境问题日益突出，天然素材在炭化后所产生的碳结构的物理和化学功能正在受到高度重视。如竹炭的固体表面的物理性质、竹炭的固有振动产生的微弱电磁波与人体的共鸣现象、竹炭的半导体功能和屏蔽电磁波功能及负离子效应等，竹醋对过敏性皮炎和糖尿病等疾病的疗效、促进毛发生长作用、对植物的生理活性功能等。野村隆哉主张对这些物理和化学机理进行研究，并且积极地为它们开拓用途。
日本中村和善提出可用低温干馏炭作脱臭、调湿的功能材料以及用竹炭粉作电磁波屏蔽的材料。浦银治认为竹炭对CO:的吸附性能高，不腐烂、保水、透水、保肥性好，可作土壤改良剂使用。佐久间对竹炭的热水冷却试验，发现加了竹炭的热水不容易变凉，认为如果把竹炭加在洗澡水中，即使是自来水，也可获得类似温泉那样的满足感。
千叶大学的研究成果表明，竹醋的主要成分是醋酸，从中可分离出10种酚衍生物，对于如白粉病等某些植物病害也有抵抗作用。由日本农山渔村文化协会出版的《竹炭和竹醋液的制造方法与用途》一书全面地论述了日本目前关于竹炭和竹醋的研究和应用情况。作者池岛庸元说，竹炭和竹醋今后在环境保护、农业和医疗等方面可望发挥新的作用[6]。
在韩国国内，有人在做饭时，将竹炭包在纱布内放入饭中，煮出的饭味儿更[5]香；泡澡的水里放上一点竹炭，全身倍感融融暖意。韩国许多工厂生产的健康枕头，用的就是竹炭。多孔性竹炭不仅可以蓄留植物根部所需水分，还可以改善土壤的透气性和排水性，为植物的微生物提供良好的生存空间。因此在园林绿化中，盆栽土里掺进豆粒大小的竹炭，能为植物提供健康的生长环境。对庭院树木，则增强了抗病虫害的能力。一些装饰性竹炭，犹如吸水石，放于相宜的盆里，本色、自然，且有着雷劈刀削的天然痕迹.竹炭则营造出更为特殊的情趣，春秋笔法赫然在焉。这样的装饰可去臭去湿，放在电视机或其它家电用品周围，还可起到防电磁波作用。2.2竹炭在其他国家
竹炭作为一种全新的健康环保时尚产品，不仅在新加坡的军工、医药等行业得到广泛应用，更多的是在生活消费领域的应用，它以其独特的健康保健作用被大多数消费者所接受，成为一种健康消费时尚。目前在新加坡市场上有 12 大系列 100 多个品种。如床上用品系列、汽车坐垫系列、鞋垫系列、美肤品系列、厨用品系列、工艺品系列、炭布系列、竹醋液等。
哥伦比亚对于竹炭速干布料的研制，已成功生产出竹碳内衣。它的保暖，是因为使用的材料是纳米级的远红外线纤维，能吸收外界与人体的体温，达到蓄热保温的功能，工研院检测发现，竹炭纱的调节温度效果为一般棉制品的一倍。竹炭内衣中竹炭纱还能有促进血液循环，塑身保健减肥，纺织研究所研究发现，竹炭服饰可以提高人体浅层微血管内的血液流量约30%，有效降低疾病的风险。而血液循环好，又有助于皮下多于脂肪的代谢，避免脂肪囤积或血管阻塞[7]。2.3竹炭在中国
关于竹炭和竹醋液的研究是近几年刚刚兴起的新的研究领域，由于竹子的分布特性所决定，使对竹炭的研究具有很强的区域性。国内对竹炭的生产和研究主要集中在浙江、江西、福建一带。
在竹炭的机能性机理的研究方面，张齐生院士领导的研究小组对竹炭的构造、机能以及对饮用水的净化做了比较详细的研究[8-9]。另外，许多科研单位的研究人员对竹炭的生产和应用方面做了大量的研究。叶良明教授等主要针对竹炭的烧制进行研究 [10-11]；还有其它学者对竹炭的含水率、挥发成分、竹醋液的成分等指标进行了检测[12]。
此外，还可利用竹炭开发医药保健品。如将竹炭粉与助剂混合装入衣服、织物、枕头、帽子、垫子和宠物用具等物品制成保健品，它具有清净空气作用、按摩作用、除臭作用、红外线作用、调温调湿作用、抗菌和杀虫的作用。在医药上利用竹醋液作防菌杀菌剂和治疗皮肤病等医药原料，提取甲醇和醋酸等作化工原料，其他还有染料媒染剂、动物除臭剂、农药添加剂、发根促进剂、土壤改良剂、动物营养剂等。2.3.1竹炭在浙江
中国的竹炭产业发展前景宽阔。生产企业生产主要集中在江浙沿海一带，仅浙江省为例。在五、六年时间内，浙江的竹炭生产产业发展迅猛，比较有名的企业主要集中在遂昌、衢江、安吉、宁波和庆元等地，年产量达3000t以上，产值达3000-4000万元，竹炭品种开发也不断深入，目前已开发出建筑、环保、保健、工艺、化妆等6大类100多个品种的竹炭产品，浙江省已成为竹炭产业发展的重要生产与贸易基地，并且成为山区林业产业经济发展的新亮点[13]。3.竹炭的炭化工艺 3.1备料
炭用材一般选用4年以上竹龄和竹材加工剩余物。因竹材从基部到梢部，其密度、腔壁结构、组成物质都有一定的差异，同时竹材的材性又受竹龄、立地条件、气候环境的影响。竹材中含大量糖类等营养物质，易发生霉蛀。因此，要选择竹龄、大小、立地条件相近的竹材一起装窑，注意竹材的保管、窑中竹材的松紧度等问题。3.2热解
热解工艺条件决定了竹炭的品质，可结合窑体的实际情况，准确控制窑温，尤其是精炼温度，它是竹炭品质的重要指标，不同的用途采用不同的烧制工艺曲线。
竹材的热分解是在温度稍高于100℃时开始的，在150℃以下，竹材受热分解速度很慢，随着温度的升高，竹材受热分解速度显著加快；温度上升到约270℃以上时，分解反应剧烈进行。温度达500℃时，分解反应基本结束。与木材一样，竹材的热分解过程，包括四个阶段：
1.水分蒸发或干燥阶段
加热温度为100--150℃之间，竹材分解的速度缓慢，主要是竹材组织中的吸着水受热蒸发逸散，但竹材的化学组成，没有明显变化；但随着加热时间的延长，竹材中的戊聚糖含量是可能降低，竹材的物理力学性质有所改变。
2.预炭化阶段
加热温度为150--270℃，竹材受热分解速度加快，其中的化学组成发生明显的分解反应，比较不稳定的组份如半纤维素受热分解生成CO2、CO、H2O和少量的乙酸等物质。上述两个热分解阶段，需要外界供给热量，亦即竹材的吸热分解阶段。
3.炭化阶段
加热温度升高至270-450℃，竹材热分解反应剧烈，伴随产生大量的热分解产物，生成的气体中，CO2和CO的量逐渐减少，而碳氢化合物如甲烷、乙烯、烯烃类及各种活性高能的氢自由基和羟基，则逐渐增多；生成的液体主要有乙酸、甲醇、丙酮和木焦油。
这一阶段放出大量的反应热，称为放热反应阶段；而放热反应温度随加热速度而异。
4.煅烧阶段
温度继续升高到450℃以上时，生成的液体产物已经很少，这个阶段借助外部的热量，除去残留在木炭中的挥发物质，及木炭的煅烧。
以上四个阶段，没有明显的界限，甚至同一试件的外表和内部，都可能同时处于不同的热分解阶段。3.3存放
经冷却出窑的竹炭，因竹炭的吸水性强，如果储存环境潮湿，空气混浊，竹炭大量吸水、吸味，这无疑会影响产品的功效。所以应选择空气干燥清洁的仓库，并根据出窑日期、精炼度的不同分类堆放。3.4加工
根据质量要求依次分批进行加工，在加工前应先抽检其精炼度，然后根据精炼度的不同分类加工成片炭、筒炭。规格尺寸应严格按照客户的要求加工，片炭、筒炭不应有裂缝、缺角等，并把粉尘擦干净。作为颗粒炭和粉炭除按客户规定的规格加工外，应特别注意杂质（泥沙等）问题，否则将严重影响产品信誉[14]。4.竹炭的理化性质
竹炭同竹材外观上相比，纤维素束外鞘变得致密，纤维素细胞腔中一些挥发物质减少。竹炭主要是由碳、氢、氧等元素组成，呈六角形，质地坚硬，细密多孔。炭化后的竹材仍然基本上保持密实状态[15]，外表面仍然保留着竹材表皮粗糙不平的颗粒状态，继承了竹材的多孔状和各向异性构造特征，但是竹材基本组织细胞的细胞壁间隙消失，细胞壁变薄[16]。竹炭组织中的矿物是木炭的5倍[17]，1cm3竹炭的表面积可达350m2，是木炭的2.5～3倍，若进一步活化成竹活性炭，则其比表面积可达1000m2以上[18]。竹炭的吸附能力是木炭的10倍以上。木炭的PH值随着炭化温度的增加从酸到碱性变化，但是竹炭的PH值不管炭化温度怎么变化都能保持碱性，并且竹炭的灰份和钾含量好象和PH值有关。在吸湿解析的高温区域，竹炭的调湿能力比木炭强。
竹炭片炭含水率5%～8%，颗粒炭含水率14%～18%；固定碳含量85%～88%；灰分含量（钾、钙）2%～4%；比表面积300～600m-1；挥发分6%～8%；干碳热值30000～33000kJ/kg；PH值8～9；气干密度0.800～1.320g/cm3[19]。5.竹炭用途
(1)燃料:由于竹炭系各种竹材炭化而成，安全性受到信赖，作为烧烤，野炊的燃料，清洁而有情趣，加上目前对其他薪炭材的砍伐限制，作为燃料的竹炭前景看好。
(2)竹活性炭:竹炭经水蒸气法活化处理后具有均匀的细孔状结构，比表面积从50om2/g增加到90om2/g，其竹活性炭的得率为68%，具有和椰子壳活性炭同等以上的比表面积和吸附率。
(3)住宅环境材料:大理石，花岗岩，磁砖类建材，表面容易结露，而三夹板类又容易霉烂虫蛀。用竹炭装填地面和墙壁，由于竹炭对空气中水分的吸湿和解吸调节，加上竹炭的负离子作用，能保持住宅内部环境舒适宜人，心神安定。也茶馆以此来吸引顾客。
(4)水质处理:不仅用来处理自来水，还用来处理污水，河道，渔场，是竹炭浴和掺有用自然物治理环境的极好例子[20]。
(5)健康和美容上的应用:用竹炭制作枕头，有利于睡眠竹炭的美容霜具有特殊的皮肤护理功效[21]。6.慎食竹炭食品
在一些超市、卖场中，一系列用竹炭加工出来的食品进入了人们的视线，有竹炭花生、竹炭金纳豆、竹炭面条、竹炭面包、竹炭酒等，由于商家标榜该类食品具有吸附人体内有害物质，净化血液中毒素的功效，引起了不少消费者的兴趣。
有关专家认为，炭可以吸附微小颗粒，在中医上从古至今有很多的应用，但是竹炭在中医领域却鲜用于临床。根据竹炭食品的宣传，竹炭可以吸附人体内有害物质，净化血液中的毒素，还有助于人体消化排泄，清洁肠道，具有排毒养颜之功效。其在理论上是成立的，但在实践中将竹炭粉添加进食品中就具备种种保健功效，并没有相关的科学实验作为依据。有关资料显示：目前尚没有任何关于食用竹炭粉对人体有益的报告（包括动物实验的报告），活性炭多用于空气和水的净化，其食用功能尚未明确。
竹子虽然是天然的植物，竹笋也是中国料理的重要佳肴，但竹材在高温炭化过程中会发生复杂的化学反应，产生许多复杂化合物，其中焦油就是一种致癌物，必须再精制后才能将焦油除去，若将不当加工后的竹炭或竹醋液直接拿来食用是非常危险的行为。另外，竹炭在加热分解时所产生的甲醇亦有毒性。食用竹炭后，细微颗粒很可能吸入肺里，吸附在肺叶上，而且它吸附性极强，吃下去后很难排出体外，容易形成“尘肺”。有鉴于此，专家认为不要轻信所谓竹炭食品的神奇疗效，选用食品，要看其本质，不要被表象迷惑，对于食用竹炭食品应采用谨慎的态度[22]。
7.竹炭的发展趋势及建议
日本京都大学的野村隆哉进行过竹炭烧制的前处理研究。他对炭材进行烟熏前处理后发现 ,经过烟熏前处理的炭材烧制的竹炭质量好；根据竹炭的不同功用，可以通过控制炭化温度来实现目的；对炭化的工艺和设备的研究方面，主要集中于土窑、简易炉和连续式干馏炉；研究竹炭的机能性及利用竹炭机能性开发新型材料，比如开发净水和空气净化炭以及制作内含竹炭粉的枕头、帽子、垫子等生活用品和农林业的应用研究；目前，竹炭研究还存在不少薄弱方面，比如：竹炭屏蔽电磁波的能力；烧制温度与竹炭的比表面积及电阻率之间的变化规律；竹炭产生远红外线的能力及其远红外线的波长；竹炭净化空气和调节空气湿度的机理和规律等。为了使竹炭及其制品能走进千家万户，建议：
(1）引进先进技术，完善我国竹炭生产工艺
竹炭烧制和产品开发是一个新兴产业，目前已具一定规模，实现了初步产业化，但是我国现行的竹炭生产工艺和技术存在较多的问题，如原料的确定，不同培育方式、不同竹龄的竹材对热解工艺的影响，窑温的控制，竹材热解产品得率等。建议引进国外的先进技术，可大大增强市场的竞争力。
(2）重视深加工，开发新产品提高制品附加值
对竹炭进行化学深加工，并开发竹炭、竹醋系列新产品。据报道，日本已生产出500目的竹炭纤维，并将这种竹纤维拉长与化纤、棉线等交织在一起，热量可增加10%，并具有吸附性能，透气性好等优点。中国台湾省也准备投资200万新台币，购置其生产设备与日本共同生产竹炭纤维。竹炭纤维的问世，使竹子的附加值更进一步得到提升。
(3）加强生产的自动化研究，开发竹炭生产配套设备
要提高产量,生产高质量的竹炭，需要先进的设备。日本在设备制造方面处于世界的领先地位，但是技术较复杂，成本高，所以制造商必须在现有的设备之上，进行改良，使其更适合于我国竹炭企业，也适合于出口到一些经济不够发达的竹子大国，如印度、非洲、南美等地。
(4）重视环保建设，充分利用竹炭加工剩余物
可以用竹材炭化过程中以鼓风炉吸引生成的甲烷气体，先除去气体中的焦油及粉尘，再送至气轮发电机发电。另外，在竹材炭化及发电过程中，除了竹炭、竹醋液外，还可由热交换器将炭化装置出口的废热转换成温热水予以回收，使竹材炭化过程中的材料、水蒸汽、热等都不浪费。
(5）加强理论研究，开拓竹炭应用新领域
由于对竹炭机能性机理的研究目前才刚刚开始,现今开发的竹炭制品许多特点没有充分的科学依据作支撑，加之对竹炭的宣传力度不够，竹炭、竹醋液及其制品在我国目前还没有市场。因此，开展竹炭的理论和应用研究不仅可以使人们从科学的角度来认识和了解竹炭，还必将促进市场的广泛开发。
(6）规范市场机构，完善竹炭相关标准体系
目前我国尚未有有关竹炭的健全的国家标准和企业标准，为了进一步加强竹炭生产和管理，以利于竹炭的推广应用，稳定竹炭质量，作为指导生产和交货依据，制定和完善竹炭的相关标准势在必行。同时，国家应该成立全国性的竹炭方面的专业技术机构，规范竹炭市场，保护国内厂商的利益。
(7）普及竹炭科学，增强竹炭产品推广力度
我国竹炭年产量中只有1/3销于内地市场，大部分销往日本、韩国、中国台湾省等地，内地很多消费者不知道有这样一种产品，相比而言，竹炭在日本、韩国、中国台湾省等地就极流行，已经成为居家的生活用品。应该针对目前家具装修与水污染等诱发的疾病问题，突出宣传竹炭净化水质与空气的功效，慢慢地让竹炭走进千家万户，使竹炭业尽快发展壮大起来[3]。8.小结
综上所述，竹炭是一种性能良好、有着广阔发展空间的多功能材料和环境保护材料，越来越受到人们的重视。我国竹类资源十分丰富，竹炭具有广阔的市场前景。近年来，我国竹炭产业迅猛发展，已成为林区林业增效、林农增收的新途径。竹炭可用于农业、环保、医学、纺织、保健等领域，但我国的竹炭研究刚刚起步，竹炭改性还未产业化，市场前景广阔，应加大科研投资力度，将其广泛推广，造福人类[4]。
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第三篇：防水涂料的研究现状和发展趋势
防水涂料的研究现状和发展趋势
时间:2006-08-17
关键词:防水 涂料 研究 现状 发展 趋势
建筑防水材料是建筑材料的一个重要组成部分 , 属于功能性材料 , 建筑物和构筑物之所以要采用防水材料其主要目的是为了防潮、防渗、防漏。我国在建筑工程防水材料方面的投入每年呈递增趋势。2003 年 , 在工程总造价中防水工程造价达到 15 % 以上 , 特别是地下室的防水造价比例已达工程总造价的 25 % ～ 30 % [ 1 ]。我国建筑防水涂料年使用量占防水材料总量的 10 % 左右 , 有的地区(例如厦门防水涂料使用量)占防水材料总量的 50 % 左右 [ 2 ]。虽然在防水工程方面的投入很大 , 但防水效果不理想 , 新建工程当年渗漏率都在 10 % 左右 , 国家每年用于防水方面的维修费将近20 亿元。建筑防水效果的好坏 , 关键在于防水材料是否具有良好的性能。近年来 , 我国防水材料的研究取得了很大进步 , 先后开发了油膏类、卷材类、溶剂型黏稠液、水基型乳液和粉剂型防水材料 , 并得到了广泛的应用。防水涂料的概念及分类
1.1 防水涂料的概念
建筑防水涂料。(简称防水涂料)是一种建筑防水材料。将涂料单独或与胎体增强材料复合 , 分层涂刷或喷涂在需要进行防水处理的基层表面 , 即可在常温条件下形成一个连续无缝整体且具有一定厚度的涂膜防水层 , 从而能满足工业与民用建筑的屋面、地下室、卫生间和外墙等部位防水抗渗要求。防水涂料一般是由沥青、合成高分子聚合物、合成高分子聚合物与沥青、合成高分子与水泥或以无机复合材料等为主要成膜物质 , 掺入适量的颜料、助剂、溶剂等加工制成的溶剂型、水乳型或反应型的 , 在常温下无固定形状的黏稠状液态或可液化的固体粉末状态的含高分子合成材料的复合材料。
1.2 防水涂料的分类
1.2.1 按照涂料的基料和分散介质分类
防水涂料按其成膜物可分为沥青类、高聚物改性沥青(亦称橡胶沥青类)、合成高分子类(又可再分为合成树脂类、合成橡胶类)、无机类、聚合物水泥类等 5 大类。按其状态与形式 , 大致可分为溶剂型、反应型、乳液型 3 大类。
(1)溶剂型防水涂料
溶剂型防水涂料其作为主要成膜物质的高分子材料是以溶解于(以分子状态存在于)有机溶剂中所形成的溶液为基料 , 加入颜填料、助剂制备而成的。它是依靠溶剂的挥发或涂料组分间化学反应成膜的 , 因此施工基本上不受气温影响 , 可在较低温度下施工。涂膜结构紧密、强度高、弹性好;防水性能优于水乳型防水涂料。但在施工和使用中 , 有大量的易燃、易爆、有毒的有机溶剂逸出 , 对人体和环境有较大的危害 , 因此近年来应用逐步受到限制。溶剂型防
水涂料的主要品种有溶剂型氯丁橡胶沥青防水涂料、溶剂型氯丁橡胶防水涂料、溶剂型氯磺化聚乙烯防水涂料等。
(2)反应型防水涂料
反应型防水涂料其作为主要成膜物质的高分子材料是以预聚物液态形式存在。反应型防水涂料是通过液态的高分子预聚物与相应的物质发生化学反应成膜的一类涂料。反应型防水涂料通常也属于溶剂型防水涂料范畴 , 但由于成膜过程具有特殊性 , 因此单独列为一类。反应型防水涂料通常为双组分包装 , 其中一个组分为主要成膜物质 , 另一组分一般为交联剂。施工时将两种组分混合后即可涂刷。在成膜过程中 , 成膜物质与固化剂发生反应而交联成膜。反应型防水涂料几乎不含溶剂 , 其涂膜的耐水性、弹性和耐老化性通常都较好 , 防水性能也是目前所有防水涂料中最好的。反应型防水涂料的主要品种有聚氨酯防水涂料与环氧树脂防水涂料两大类。其中环氧树脂防水涂料的防水性能良好 , 但涂膜较脆 , 用羧基丁腈橡胶改性后韧性增加 , 但价格较贵且耐老化性能不如聚氨酯防水涂料。反应型聚氨酯防水涂料的综合性能良好 , 是目前我国防水涂料中最佳的品种之一。
(3)乳液型防水涂料
乳液型防水涂料为单组分水乳型防水涂料。涂料涂刷在建筑物上以后 , 随着水分的挥发而成膜。乳液型防水涂料其主要成膜物质高分子材料是以极微小的颗粒稳定悬浮在水中而成为乳液状涂料的。该类涂料施工工艺简单方便 , 成膜过程靠水分挥发和乳液颗粒融合完成 , 无有机溶剂逸出 , 不污染环境 , 不燃烧 , 施工安全 , 其价格也较便宜 , 防水性能基本上能满足建筑工程的需要 , 是防水涂料发展的方向。乳液型防水涂料的品种繁多 , 主要有 : ①水乳型阳离子氯丁橡胶沥青防水涂料;②水乳型再生橡胶沥青防水涂料;③聚丙烯酸酯乳液防水涂
料;④ EVA(乙烯乙烯共聚物乳液相混合 , 剩余部分为水。该防水涂料具有很好的阻燃性、隔热性以及耐化学腐蚀性。Kyminas 等 [ 8 ] 制造出了坚固耐用的屋面防水涂料 , 主要用于长期受风雨侵蚀屋面的防水。基料为含有石油沥青、改性沥青和泡沫塑料、丙烯酸聚合物的水乳型分散体 , 颜填料为二氧化钛、碳酸钙、二氧化硅、云母、高岭土 , 颜料的平均粒径小于 200 μ m , 颜料在分散体系中的体积浓度 > 20 %。该防水涂料的涂膜与基层的附
着力强、阻燃性好、能够反射大量的太阳光和热 , 因此延缓了顶板的热老化 , 并降低了室内温度。
Roberts 等 [ 9 ] 研制的墙面防水涂料是通过对含有 4 ～ 6 个碳原子的脂肪族烯烃或脂肪族二烯烃进行聚合而得的烃类树脂与弹性共聚物(由苯乙烯、异戊二烯、丁二烯共聚)为基料 , 溶剂为混合溶剂(含有约 80 % ～ 95 % 的脂肪烃 ,5 % ～ 20 % 的芳香烃 , 其中脂肪烃中含有至少 1 % 的正庚烷)。该防水涂料的配方为 : 苯乙烯、异戊二烯共聚橡
胶 22 份 , 烃类树脂 25 份 , 绿色颜料 1 份 , 乳酸 20 份 , 庚
烷 30 份 , Shellflex2 份。该防水涂料具有良好的耐候性、耐化学腐蚀性、抗拉强度高、延伸率高等优点 , 主要用于地下室的防水。施工时 , 主要采用高压无空气喷涂。近年来 , 美国亨瑞公司在过去开发和应用乳液沥青防水涂料的基础上 , 又成功开发了一种以改性的优质氧化沥青为主要原料 , 掺入适量的化学助剂、填充剂、石油溶剂和乳化剂等 , 经过特殊的加工工艺 , 制成了一种高固含量(73 % 以上), 能在潮湿基层或雨中进行施工 , 并容易涂抹的厚质防水涂料。由于这种涂料既有疏水功能 , 又有一定的亲水性 , 即具有 “ 两性功能 , 故可在下雨时 , 对屋面进行防水堵漏的施工作业 , 能发挥救急的作用 , 很受用户欢迎 [ 10 ]。美国创高公司生产的一种不含挥发性有机溶剂的单组分聚氨酯防水涂料—— 创高 60 , 该涂料可根据设计要求 , 采用能够控制涂膜厚度的锯齿形特制刮板直接涂刷在基层表面 , 经吸收空气中的水分固化形成足够厚度的涂膜防水层 [ 10 ]。来自美国的最新专利产品阻热防水涂料 , 当它在金属物体上使用时 , 极具柔性和封闭性 , 能堵漏、隔热、防锈;用于沥青屋面作防水涂料时 , 可反射 90 % 的太阳能 , 能够防止沥青降解 , 延长防水寿命;用于刚性防水屋面时 , 因其具有极佳的粘附性和延伸性 [ 1 ] , 能够封闭因混凝土膨胀造成的细裂纹和缝隙 , 从而防止水分渗透。美国和法国的铝粉乳液屋面反射涂料和白色聚丙烯酸酯屋面反射涂料的用量也很多 , 它本身既具有防水功能 , 又能对原有防水层起到保护作用 , 并能反射紫外线和太阳光 , 不但可以降低顶层房屋的室内温度 , 节省空调费用 , 而且可以延长防水层的使用年限 , 目前已成为房屋建筑业主乐意选用的功能型防水涂料之一 [ 10 ]。
3.2 我国研究现状
我国防水涂料的开发和应用始于 20 世纪 60 年代 , 当时多以石油沥青或各种废旧材
料(如废胶粉等)和化工厂的下脚料(如苯乙烯焦油等)为主要原料 , 加工制成乳化沥青防水涂料或废胶粉改性沥青防水涂料和苯乙烯焦油防水涂料等。由于这些防水涂料的质量不够稳定 , 施工方法不规范、涂膜厚薄不均匀、防水层使用年限较短等原因 , 故未能在新建的防水工程中大面积推广应用 [ 10 ]。20 世纪 70 年代 , 北京建筑工程研究院开始研制聚氨酯防水涂料 , 该类涂料发展非常迅速 , 每年以 18 % 的速度增长 ,1994 年产量为 1 万 t , 其中主要是煤焦油作活性填料的聚氨酯防水涂料 [ 4 ]。据调查 ,1999 年聚氨酯防水涂料销量
中 , 焦油型约占 66 % , 非焦油型占 34 %。焦油型防水涂料在防水涂料中占有举足轻重的地位 [ 11 ]。但煤焦油是一种复杂的混合物 , 它含有蒽、菲、咔唑、吡啶等数百种组分 , 众多的挥发组分严重污染环境和危害人体健康。因此 ,近年来北京和上海等城市已相继发文禁止使用焦油聚氨酯防水涂料。在此背景下 ,1998 年建设部将非焦油型聚氨酯防水涂料列为全国住宅推荐产品 13 种防水涂料之一 , 从而极大地推动了聚氨酯防水涂料在我国的推广应用和健康发展 [ 12 ]。
上海汇丽化学建材厂、天津大学化工实验厂、苏州非金属矿业研究院防水材料研究所等单位生产双组分聚醚型聚氨酯防水涂料 [ 13 ]。山西省建筑科学研究院成功研制出环保型水性沥青
聚氨酯防水涂料 [ 14 ]。北京三原建筑粘合材料厂成功研制出无溶剂聚氨酯防水涂料 , 该产品固含量高 , 摒弃了煤焦油成分 , 是焦油型聚氨酯防水涂料的理想替代产品之一 [ 15 ]。上海复旦大学材料科学系研制的丙烯酸酯防水涂料于 1991 年应用于深圳火车新客站篷面的防水工程 ,1992 年应用于复旦大学微分析中心楼的屋面上 ,1994 年以后陆续应用于复旦大学材料二楼、李达三楼、新化学楼、上海长兴岛特技城锥形体屋面、北京中国长城电脑大厦、上海华富大厦、上海筛网厂新办公楼、上海浦东西门子公司等建筑的屋面防水工程上 [ 16 ]。武汉现代工业技术研究院成功研制开发了一种新型水泥基防水涂料—— WGB 长效复合彩色防水涂
料 , 并通过了武汉市科委组织的专家会议鉴定。WGB 长效复合彩色防水涂料是由一种硅丙树脂与 VAE 乳液经特殊工艺复合而成的新型防水涂料。兼有 VAE 防水涂料的高耐渗性和丙烯酸乳液的耐候性、耐久性和有机硅防水剂的强基体渗透性等各种防水材料的优点。具有高弹性、高抗拉强度 , 与基层结合牢固 , 并能克服基层开裂、变形所产生的渗漏问题。可达到长期防水效果。试验表明 , 有效防水期可长达 30 年。同时该涂料为水性涂料 , 无毒、无污染 , 可调制成各种颜色 , 能起到美化环境的作用 , 是一种绿色环保产品。该涂料还具有应用面广、施工方便、综合成本低的优势 , 适用于屋面、卫生间、地下室、内外墙、水池、桥涵、水下、地下建筑物的防水;可刷涂、滚涂、刮涂 , 也可掺加到水泥中制成防水水泥砂浆;综合成本相当于沥青基防水材料。不仅有效地解决了建筑物防水问题 , 还解决了现有的一些高分子防水材料成本过高、施工难度大、推广应用困难等问题 [ 17 ]。2003 年 2 月成都健生化工有限公司研制生产出高性能新型绿色环保丙烯酸酯防水涂料 , 据悉 , 该产品已获得国家建设部和四川省建设厅的批准 , 目前已经正式批量生产 , 全面投放市场。该产品无毒、无味 , 具有优异的耐老化性、粘附性、耐冷热、耐碱性、耐低温性等特点 , 各项技术指标均达到了国家的相关标准 , 它能够广泛应用于新旧建筑地下室、屋面及墙体、厨卫间、仓库、游泳池等场所的防水和防潮 [ 18 ]。
硅橡胶防水涂料是治金部建筑研究总院在国内首次研制成功的新型防水涂料。硅橡胶防水涂料可掺入无机填料及各种特殊助剂 , 是乳液型防水涂料。涂料吸收了涂膜防水和渗透性防水材料两者的特点 , 具有良好的防水、防渗透、高弹性、耐湿热性、耐候性等综合性能。因此建设部将其列为 “ 八五 ” 科技成果向全国建筑业推广 [ 19 ]。从 20 世纪 70 年代末开始 , 随着我国科学技术进步和化学建材工业的发展 , 防水涂料也获得了迅速发展 , 到目前为止 , 关于防水涂料的发明专利有 120 项之多 , 主要是双组分 [ 20-21 ] 和单组分 [ 22-23 ] 的聚氨酯防水涂料、(改性)聚丙烯酸酯防水涂料 [ 24-25 ]、废旧材料改性防水涂
料 [ 26-27 ]、氯丁胶防水涂料 [ 28-29 ]、聚合物水泥防水涂料 [ 30-32 ]、高聚物改性沥青防水涂料 [ 33-34 ] 以及无机防水涂料 [ 35-36 ] 等 , 形成了化学反应固化型和溶剂(包含水)挥发干燥型等性能不同、形态不一的多类型、多品种的格局。到目前为止 , 有一定生产规模的防水涂料生产厂共有 200 家左右 , 每年生产总量已超 过 15 万 t。主要应用于工业和民用建筑的卫生间防 水 , 部分用于屋面、地下室和外墙等工程防水 , 均取得 了较理想的防水效果。为此 , 在国家化学建材推广应 用 “ 九五 ” 计划和 2010 年发展规划纲要中已明确列为 “ 适当发展防水涂料 ” 的目标要求。发展趋势
4.1 产品功能多样化
目前使用的绝大多数防水涂料的功能比较单一 , 即防水抗渗。而且施工必须在无明水的基材表面和非下雨天进行。未来的防水涂料将集防水、装饰、保温、隔热等多种功能于一体 , 且能在潮湿的基材上进行施工。
4.2 产品对环境友好
当前的防水涂料大多为溶剂型。防水涂料中含有大量的有机挥发物 , 在配漆和施工过程中 , 大量 VOC 排向大气 , 造成污染。同时施工人员在施工过程中不可避免地会吸入部
分 VOC。VOC 对人体的健康危害很大。它们不但对皮肤具有侵蚀作用 , 而且对人体中枢神经系统、造血器官、呼吸系统有刺激和破坏作用 , 可引起头疼、恶心、胸闷、乏力、呕吐等症状 , 严重时会抽搐、昏迷甚至死亡。因此 , 世界上主要的涂料生产国纷纷出台了限制 VOC 排放的法规。生产低 VOC 对环境友好的防水涂料已是大势所趋。通常实现低 VOC 的途径有 3 种 : ① 用水代替挥发性有机溶剂;② 提高固含量;③ 发展粉末涂料。
4.3 产品性能更加优异
由于技术、施工等方面的原因 , 目前的防水涂料产品性能相对较差 : 拉伸强度较低 , 延伸率较小 , 耐候性较差 , 使用寿命较短。未来的防水涂料将向着各项性能较高、对基层伸缩或开裂变形适应性较强的方向发展。
4.4 发展纳米复合防水涂料
像防水涂料这样的外用涂料 , 对涂料的耐老化、耐洗刷、抗紫外线等性能要求很高。在涂料中加入纳米材料 , 可以提高涂料的耐老化、防渗漏、耐洗刷等性能 , 从而提高涂料的档次 , 延长涂膜的使用寿命。经纳米材料改性后的防水涂料产品外观显得更加饱满、匀和 , 涂膜光洁细腻 , 触感优良 , 防水性好 , 与基层的粘接力大大提高 , 尤其明显的是改性后的涂料抗紫外线、耐洗刷性能非常优越。武汉理工大学的余剑英 [ 37 ] 成功研制出一种纳米改性聚合物基屋面防水涂 料 , 它包括作为基料的聚合物乳液 , 作为填料的碳酸钙、滑石粉或云母
粉 , 其特征在于加入了作为改性剂的无机纳米粒子和钠基蒙脱土 , 涂料的基本配方为 : 聚合物乳液 38.9 % ～ 65 %、无机纳米粒子 0.1 % ～ 5 %、钠基蒙脱土 1 % ～ 6 %、填料 30 % ～ 60 %。其制造方法为 : 将无机纳米粒子改性剂加入基料中 , 在超声波作用下进行分散 , 然后加入钠基蒙脱土高速搅拌进行插层复合 , 最后加入填料再经搅拌、研磨、过滤而制得。该涂料既具有优异的力学性能和防水性能 , 又具优良的抗紫外线能力 , 能够显著延长屋面防水工程的使用寿命。结 语
我国城市基础设施改造和住宅工程建设的迅猛发展 , 以及大型建筑工程的发展 , 为防水涂料的应用和发展提供了广阔的前景;同时防水涂料产品功能和性能的不断提高以及施工技术的机械化亦为建筑工程的防水提供了可靠的保障。
第四篇：生物制药现状与发展趋势研究
生物制药技术现状与未来发展趋势研究
学生姓名 张溢峰
班 级 生物技术132 专业名称
生物技术
学院名称 生命科学与技术学院
指导教师 李文兰
提交日期 2016年1月15日
广西大学生命科学与技术学院
2016年 1月
摘要：生物技术药物(biotech drugs)又称为生物药物(biopharmaceutics)。以组合化学、药学基因（功能抗原学、生物信息学等高技术为依托，融合了医学、生物学、药物学等先进技术，以分子遗传学、分子生物、生物物理等基础学科的突破为后盾形成的产业。生物制药技术将对生物技术药物的创新与发展产生十分重要的影响和作用。笔者总结了生物制药的现状，生物技术药物的分类，生物制药的发展趋势，我国生物技术制药的发展方向，并展望了我国生物制药行业的前景。
关键词 ：生物制药技术；发展趋势；发展；现状；研究；生物技术
“21 世纪是生物的世纪”这一观点已经逐渐地被越来越多的人所接受,且正沿着它特有的轨道一步步的成为现实。生物制药是指运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果“从生物体生物组织细胞体液等”综合利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等科学的原理和方法制作的一类用于预防、治疗和诊断的制品。其中最为主要的是基因工程方法，即利用克隆技术和组织培养技术，对DNA进行切割、插入、连接和重组，从而获得生物医药制品。生物制药产品主要包括三大类：基因工程药物、生物疫苗和生物诊断试剂。其在诊断、预防、控制乃至消灭传染病，保护人类健康延长寿命中发挥着越来越重要的作用。这些成果还可以帮助人类加速植物和动物的人工进化以及改善生态环境对人类的影响等，产生新的有机生命的研究也会取得进展。
目前,生物制药产业已经成为21世纪最具前途的产业之一, 是生物工程应用研发中最活跃和进展最快的领域。生物制药行业具有高技术、高投入、高风险、高收益、周期长等特点。世界上许多国家都把生物技术产业作为优先发展的战略性产业之一,不断加大对生物制药产业的政策扶持与资金投入。生物药物的阵营很庞大，全世界的医药品已有一半是生物合成的，特别是合成分子结构复杂的药物时，它不仅比化学合成法简便，而且有更高的经济效益。它的发展将帮助人类解决很多当前无法人类疾病，同时还可以改革食品的生产过程，彻底消除人类的营养不良。这些将极大的延长人类寿命，改善人们的生活。
一.生物制药的现状
目前生物制药主要集中在以下几个方向： 1 肿瘤
在全世界肿瘤死亡率居首位，美国每年诊断为肿瘤的患者为100万，死于肿瘤者达54.7万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病，现在仍主要运用早期诊断、手术、放疗、化疗等手段进行综合治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会迅速增多。如利用基因药物抗体抑制肿瘤的发展和扩散，如利用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤，如利用基因治疗法对肿瘤进行治疗(使用γ-干扰素基因对骨髓瘤的治疗)。基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂，已有3种化合物进入临床试验。神经退化性疾病 现在利用生物技术治疗老年痴呆症、脑中风、帕金森氏病及脊椎损伤的药物，如胰岛素生长因子rhIGF-1 目前已开始Ⅲ期临床实验。神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎，肌萎缩硬化症，均已进入Ⅲ期临床。全国每年中风患者大概60 万，每年死于中风患者达15 万。中风症的有效防治药物不多，尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少，CerestaL已被证明能对中风患者的脑力有显著改善和稳定作用，已经进入Ⅲ期临床试验。自身免疫性疾病
许多炎症由自身免疫缺陷引起，如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。我国风湿性关节炎患者多达4000 多万，每年花费巨额医疗费，很多制药公司正对这类疾病进行研究。如 Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘，已进入Ⅱ期临床;美国Cetor′s 公司开发出一种用于治疗风湿性关节炎的TNF-α 抗体，治疗的有效率达80%。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。我国每年有接近一百万人死于冠心病，每年都要花费高额的治疗费。今后10年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′s Reopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。随着基因组科学的建立以及基因操作技术的迅速发展，目前基因治疗与基因测序技术正在进行商业化开发，推动了治疗学的发展。转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物，已逐渐进入产业阶段，用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT，用于治疗肺气肿和囊性纤维变性，已进入Ⅱ，Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。
二.生物制药分类
生物药物的原料以天然的生物材料为主, 包括微生物、人体、动物、植物、海洋生物等。所以说,生物药物(或称生物技术药物)是集生物学、医药学的先进技术为一体,以化学、药学基因等高技术为依托,以分子遗传学、分子生物学等基础学科的突破为后盾所形成的产业。生物药物按它的用途不同可分为三大类: 生化药物、生物工程药物和生物制剂。
然而也可以用别的方式来进行分类。其一，重组蛋白质和重组多肽药物：即利用DNA重组技术，将重组对象的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌（或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达，最后将表达的目的产物纯化并做成制剂，得到重组多肽、蛋白质类药物。其二，重组DNA药物：基因治疗是指向靶细胞或组织中引入外源基因DNA或RNA片断，以纠正或补偿基因的缺陷；关闭或抑制异常表达的基因；刺激产生相应的抗体，从而达到治疗和预防疾病的目的。其三，其他生物技术药物：如微生态制剂，另外还有利用生物技术生产的血液代用品、肿瘤疫苗等等。三.生物制药的发展趋势
现代生物技术已对医药产业发展产生了革命性影响，生物产业是一个以科学为基础的产业，它对工艺的依赖性低，对基础工业的要求相对较低。自从人类基因组计划完成以耒，结构基因组，功能基因组，蛋白质组等研究计划相继起动。这为生物技术的发展注入了强大的活力。各国对此十分重视，并把生物技术产业的发展作为国家经济发展中新的增长点之一。
生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展，而且依赖于很多相关领域的技术走向。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确的预测，但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。
各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力，成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。
到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数，但生物技术制药公司总数将超过前10年的6倍。
药物的研究开发成本目前已经高到难以为继的程度，每种药物投放市场前的平均成本大约为6亿美元。这样高的成本会迫使医药工业对技术的进步进行巨大的投资，以增强医药工业的长期生存能力。
总之，综合多学科的努力，通过新技术的创立可以大大拓宽发明新药的空间，增加发明新药的机遇与速度。因为这些手段可以寻找快速鉴定药物作用的靶，更有效地发现更多新的先导物化学实体，从而为发明新药提供更加广阔的前景。
四.我国生物技术制药的发展方向
我国生物医药产业还相对落后,但是国家和地方政府都在不断加大对该产业的发展力度,从政策和资金等各方面给予其便利。当前,我国已将生物制药作为经济发展的重点建设行业和高新技术的支柱产业来发展。当前一些科技发达或经济发达地区正在不断建立国家级生物制药产业基地,并初步形成了初具规模的生物医药产业集群,这对我国的生物医药产业发展起到了很好的带动作用。总体而言,中国生物制药产业未来充满希望,前景看好,中国的生物制药产业将呈继续增长态势。
综合起来考虑, 我国生物技术制药业今后的发展方向可以确定为:1)中草药及其有效生物活性成分的发酵生产;2)改造抗生素工艺技术;3)大力开发疫苗与酶诊断试剂;4)开发活性蛋白与多肽类药物这方面的开发5)开发研制靶向药物, 以开发肿瘤药物为重点6)发展氨基酸工业和开发甾体激素;7)人源化的单克隆抗体的研究与开发;8)血液替代品的研究与开发;9)人体基因组的研究。
五.我国生物制药行业的前景
（1）创投机构看好中国生物制药领域全球金融危机加剧，让创投机构在中国的脚步变得格外谨慎。但于北京举行的“2008ChinaVenture中国投资年会”上，以生物制药为代表的医疗领域，却被参会的创投精英一致看好。（2）眼光盯准生物新领域
虽然政府一直在鼓励创新研究，但是国内新药非常少，大部分都是舶来品。《规划》提出，“十二五”期间，将重点突破一批药物创制关键技术和生产工艺，完善新药创制与中药现代化技术平台，建设一批医药产业技术创新战略联盟，基本形成具有中国特色的国家药物创新体系。（3）前途光明，道路曲折
从历史情况看，产业政策在很大程度上决定了医药行业的景气度。已出台的《生物医药产业发展“十二五”规划》将会在产业发展方向和财政支持上给予更为明确的扶持。如果前瞻性地看未来五年的中国生物医药行业，我们认为：第一，中国生物医药市场空间依然广阔，第二，政策将引导行业走向更高层次的创新之路，第三，生物医药企业、尤其是中成药企业的类消费品化趋势亦会更加明显，第四，研发成本上升及周期加长，使得跨国药企的产业重心转移至中国，同时中国企业也将进一步尝试走向规范市场。
六.结语
生物制药是21世纪最核心的高新技术之一,，过去我们由于闭关锁国而错过工业革命的发展良机，由于文革而痛失信息技术革命带来的黄金发展机遇,，现在我们不能再次丧失生物技术带来的这次飞跃式发展机遇。我们要清醒认识到自身的差距与不足，找出制约我国生物制药发展的瓶颈，大力发展动物细胞大规模培养技术和治疗性抗体研究与开发的上中下游技术，把握机会, 实现跨越式发展。相信在完成人体基因组测序后，从人体基因组中寻找开发各种新药，将是一个激动人心的壮举。
（1）胡显文，陈惠鹏，汤仲明等.生物制药的现状和未来(一):历史与现实市场.中国生物工程杂志，2007，24(12).（2）熊宗贵，于荣敏，肖成祖等.生物技术制药.北京:高等教育出版社，2008.（3）李元，陈松森，王渭池等.基因工程药物.北京:化学工业出版社，2006.（4）杨汝德.基因克隆技术在制药中的应用.北京:化学工业出版社，2008.（5）胡显文，陈惠鹏，汤仲明等.美国、欧盟和中国生物技术药物的比较.中国生物工程杂志，2009，25(2).（6）彭俊文，蒋铭敏.生物技术药物的研究开发与产业化现状及前景.生物技术通讯，2008.（7）雷中良,张晓红，生物制药技术的发展现状及未来趋势.哈药集团制药总厂103车间,2012(8)吴梧桐，王友同，吴文俊，药物生物技术进展，药物生物技术,1995,2(3):40.(9)张国全，药学科学，国家自然科学基金委员会，北京:科学出版社,1995:48.(10)吴梧桐等，基因工程药物-基础与临床，人民卫生出版社,1996.(11)李元等，基因工程药物，化学工业出版社，2002，11，1.(12)唐冬生，夏家辉，新型基因工程药物，生命科学研究，第三卷第2 期.
第五篇：林木种质创新研究现状及其发展趋势
林木种质创新研究现状及其发展趋势
卢志彪
（中南林业科技大学，物流学院，森林工程，08级2班）摘要：创新研究林木遗传多样性评价理论技术，运用遗传多样性及群体遗传学理论，研制林木种质资源界定，分层分类整理整合、归类描述、保存和维护，规范抽样样本容量组合、数据采集及数据库技术等实用配套组合技术，创建国家林木种质资源保存技术体系。林木种质最重要的途径是利用树种现有的自然遗传变异以及利用林木种质手段创造遗传变异，通过选择获得优良品种，使目的性状在遗传上得到改良。另一方面，随着计算机技术的迅速发展，进行复杂模拟和运算的能力不断提高，使育种值估计和预测的精确度越来越高，也使采用复杂的试验设计成为可能。随着许多林木种质项目进入高世代，多世代育种受到日益广泛的重视。未来林木种质策略和种质目标将会把林木种质成本等经济因素考虑在内，根据林木种质项目的经济效益来确定种质方法。林木种质新技术必须以常规种质项目为依托，才能真正发挥作用。
关键词：林木种质；遗传多样性；基因工程；遗传变异；林木种质资源保护
(一)林木种质创新研究
在二十一世纪的今天，一切步入了新的阶段，我们要面对新形势，林木种质资源研究要以科学发展观为总指导，充分利用现代科学技术和手段，以保护种质资源、展示科技革命、弘扬生态文明、提升管理水平为建设主题，以分类保护、积极发展、科学管理、持续利用为建设主线，以与时俱进和开拓观念创新、机制创新、科技创新为主动力，以确保珍稀濒危树种、力保主要造林树种、积极引进国外洋种、大力繁殖优势树种和努力示范推广保护新技术为建设重点，建成林木种质资源齐全、技术先进、布局合理、保护科学、管理高效、林木种质资源保护基地，全面开创融资源保护、科技开发、新技术推广、业务培训、科普教育为一体的现代林业林木种质资源保护的新局面。
创新是一个民族振兴的关键，林木更要创新种质，要培育良种，发展种苗花卉业，促进林业增效、林农增收，兴种富民，就是林业种苗工作以人为本的重要体现。必须坚持全面协调可持续发展。要按照中国特色社会主义事业总体布局，全面推进经济建设、政治建设、文化建设、社会建设，促进现代化建设各个环节、各个方面相协调，促进生产关系与生产力、上层建筑与经济基础相协调。坚持生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，建设资源节约型、环境友好型社会，实现速度和结构质量效益相统一、经济发展与人口资源环境相协调，使人民在良好生态环境中生产生活，实现经济社会永续发展。
在林木种质创新平台建设基础上，充分利用多年的林木良种基地建设基础，加强了林场林木良种基地建设，增强防护林、生物防火林带、用材林（特别是珍贵用材）和经济林良种生产能力。社会办良种为补充的新型林木良种繁育体系，努力提升良种繁育的整体水平。
要完善创新体制。建立起以企业为主体的花卉苗木品种创新体系，鼓励涉农高校、科研院所与花卉龙头企业、科技企业联合创办花卉苗木品种研发中心，发挥企业的主体作用、专家的关键作用、政府的引导作用，整合科技资源，有效促进科技与生产的有机结合，调动科技人员、企业家和花农的积极性，推动产学研、农科教的结合。林木种质创新离不开技术，在林木种质工程中，首先生物工程是必需用到林木种质中的，将单倍体通过生物技术变成多倍体，其次还有基因工程，将优良的基因相互组合，基因突变等使其变成优良的杂种林木是林木的性状更适应环境，提高其经济价值，生态价值等。生物都存在遗传多样性，利用遗传多样性将优良性状的植物选出精心培育，淘汰不良性状，这样选出的林木其性状越来越优良，越有利于林木种质的发展。
中国林木种质资源丰富，但种植资源保存和研究工作起步比较晚，系统的展开工作也就近几年的事情。遗传资源就是遗传多样性资源，遗传多样性是指种内基因变化，包括同种的显著不同群体级同一群体内个体的遗传变异。所以，要认识基因多样性和生态多样性之间的关系。使林木种质的生态价值，生物价值，经济价值都最大化。
（二）林木种质发展趋势
当前和今后一个较长的历史时期，是中国林业与木业持续、快速、健康发展的一个十分难得的历史机遇期。在这个历史机遇期中，由于经济与社会各种因素的相互作用，林木种质的发展趋势有以下几点：
1、林业与木业一体化趋势。林业与木业本不可分。事实上，凡是市场经济国家，林业与木业都是一体的。过去中国林业与木业之所以没有形成一体，是由计划经济的管理体制造成的。近年来，随着市场经济体制的逐步建立，一些林木企业尤其是木材加工企业为解决自身的资源问题与林业（主要是森林培育业）紧密结合，其意义在于：以林业的发展保证和支撑木业的发展，以木业的发展拉动、促进林业的发展。两者相互依存、互为因果。这不仅是企业自身发展的内在要求，也是国家完善规划、调整布局、加强行业统一管理的要求，是由计划经济向市场
经济转变、由采伐天然林为主向采伐人工林为主转变的必然结果。
2、2、木材利用广域化趋势。木材在人类生活的各个领域，特别是建筑等领域将得到曰益广泛的利用。这一方面是人类资源利用的总趋势所决定的，另一方面也是提高人类生活质量的需要。在这种情况下，森林等可再生性资源的开发利用曰益受到重视。与此同时，科技进步为木材的广泛利用创造了条件，如有的国家研究用木材做燃料，有的国家研究用木材发电等另有研究表明，在人类生活的许多方面，木制品远比非木制品更利于人类健康，更适于人类使用。因此，随着人们健康意识的增强和生活水平的提高，对木制品的需求将曰益增长，木材在人们生活中的广泛利用将成为不可逆转的历史潮流。
3、资源配置深度市场化趋势。随着市场经济体制的日益完善，在林木业发展进程中，尽管宏观调控依然发挥着重要作用，但是政府的行政干预将越来越少，市场在资源的配置中将曰益发挥其基础作用，各种资源的配置将越来越依赖于市场。鼓励林业企业上市融资；实行林地所有权和使用权分离，稳定所有权，放活使用权，加快森林、林木和林地使用权的流转；积极培育活立木市场，发展森林资源资产评估机构，促进林木合理流转；探索尝试对森林发挥的涵养水源、净化空气、旅游景观等功能实行有偿利用。那种认为只有商品林业才能走向市场、引入市场机制的观点，将被证明是不符合市场经济条件下林木业发展规律的。要正确处理好林业种苗业发展中的重大关系，统筹公益事业与富民产业、技术进步与生产发展、保障供应与绿化苗木、以法治种与市场运作、行政管理与行业自治、数量扩展与质量效益，促进林木种质事业又好又快发展。
参考文献
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