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藻类发光论文参考文献

发布时间:2024-07-08 08:27:15

藻类发光论文参考文献

一道综述题而已,找些相关的参考文献,综合整理一下就好啦~

2008年8月Angewandte Chemie杂志报道了澳大利亚莫纳什大学的利昂·斯皮西亚、罗宾·布里姆布来可比和安妮特·可罗,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的格哈德·斯伟格斯和美国普林斯顿大学的查尔斯·迪斯莫克斯共同开发了由一层涂层和维持植物光合作用的基本化学物质——锰组成的系统。该系统可模拟植物的光合作用,为利用阳光将水分解成氢和氧开辟了一条新途径。此项技术突破有望革新制氢工艺,从而利用太阳光大规模生产清洁的绿色能源——氢气。光合作用是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素,在可见光的照射下,将二氧化碳和水转化为有机物,并释放出氧气的生化过程。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是赖以生存的关键,而在面临能源和环境瓶颈的今天,这一过程中的能量转换也为人类提供了极其重要的启示。由于自然光谱的吸收率等原因,光合作用在多数植物中效率非常低,通常均低于。在人工设计的系统中,研发人员借鉴其光反应与电子传递的机制,并提高通量转化的效率,使其适于太阳能的转化利用。事实上,在上述模拟光合作用的研究取得突破前,微生物制氢的已经成为了研究热点。自然界已发现有类似甲烷菌的制氢菌,但其菌种繁育不如甲烷菌那样简单。若能建立合适的菌种群落,制造氢气也会像制造沼气一样得到大规模应用。模拟光合作用制氢或者微生物制氢过程正是仿生学“向自然学习”的思想典型。20世纪40年代以来,工程技术领域中出现了调节理论,人们开始在一般意义上把生物与机器进行类比,认识到二者包含自动调节系统。此后,科学研究和生产实践完全证实了生物和机器在许多问题上的共同之处。而控制论则把生物科学和工程技术从理论上联系起来,成为在原理上沟通生物系统与技术系统的桥梁,奠定了生物与机器在控制与通信方面进行类比的科学理论基础。之后,斯蒂尔提出了仿生学的研究理念。自上个世纪末以来,人们认识到大约35亿年的生命演化与协同进化过程优化了生物体宏观与微观结构,形态与功能具有无可比拟的优越性,仿生学也因此显示出巨大的生命力。从研究模式上看,仿生学作为模仿生物建造技术装置的科学,是一门新兴的边缘科学,研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,发明性能优越的仪器、装置和设备,创造新技术。模拟光合作用制氢过程的例子很好地诠释了这一点。在植物的光合作用中,锰参与几种酶系统。由于锰可以在正二价和正四价两种化合价之间转换,所以主要在氧化还原和电子转移中发挥作用。这一思想为斯皮西亚等人的研究提供了启发。他们在确定锰簇是植物利用水、二氧化碳和阳光制造碳水化合物和氧气的中心枢纽后,开发出这种人造锰簇,并利用这些分子的能力将水分解成氢和氧。研究者将一层质子导体――Nafion薄膜覆盖在一个电极上,形成一层仅几微米厚的聚合体膜,这层聚合体膜充当锰簇的载体。锰在正常情况下不溶解于水,但可以和Nafion薄膜小孔中的催化剂结合,形成不易分解的稳定结构,当水到达此催化剂时,在阳光的照射下便发生氧化反应。在能源和环境领域,这一技术显示了仿生技术的巨大应用潜力和价值。初步测试表明,此催化剂连续使用3天之后还有活性,由此分解出来的氢气和氧气可以在燃料电池中结合成水,产生电力供住宅和电动车全天24小时使用,且不排放碳而是排放水。虽然此系统的效率还有待提高,但研究者可以不断地从自然界中学习,使之更为高效,从而使氢这一能效高且没有碳排放的绿色清洁能源为未来社会所用。生物体的电子传递过程在能源仿生技术上的另一重点研究领域是生物发光。生物发光和光合作用都是“电子传递”现象,而从某个角度上看,生物发光可以看作是光合作用的逆反应。光合作用是绿色植物吸取环境中的二氧化碳和水分,在叶绿体中,利用太阳光能合成碳水化合物,同时放出氧气。光能从水分子上释放电子,并把电子加到二氧化碳上,产生碳水化合物,这是一个还原过程。光合作用把光能转变成化学能,而生物发光是电子从荧光素分子上脱下来和氧化合,形成水,产生光。生物发光是将化学能转变成光能。生物光作为冷光源,具有效能高、效率大、不发热、不产生其它辐射、不会燃烧、不产生磁场等特点,对于手术室、实验室、易燃物品库房、矿井以及水下作业等,都是一种安全可靠的理想照明光源。通过模仿发光生物把一种形式的能量转换成另一种形式的能量,制造冷光板使其不需要复杂的电路和电力,就能白天吸收太阳光,晚上再将光能释放。人们先是从发光生物中分离出纯荧光素,后来又分离出荧光酶。现在已能人工合成荧光素,这就使人类模仿生物发光,创造一种新的高效光源——冷光源成为可能。然而,人们对于萤火虫等发光机制的研究仍然有待深入。如果将光合作用和生物发光机制在仿生学框架下同时加以研究,就有可能在能量利用的电子传递现象中取得进展,从而实现能源利用更为巨大的进步。从仿生学的诞生、发展,到现在短短几十年的时间内,研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路,也就是向生物界索取蓝图的道路,它大大开阔了人们的眼界,显示了极强的生命力,在能源技术上的应用潜力也极其巨大,有助于破解人们所面临的能源瓶颈问题,同时解决石化能源等所带来的环境问题。

大一的要求是,自主独立完成,不是上来百度问这问那的,其实写哪一个问题都不大,想拿好分数,有自己见解才是正道。

2022年5月13日,深圳华大生命科学院联合德国马普所在 New Phytologist 在线发表了题为“ Chromosome-level genome of Pedinomonas minor (Chlorophyta) unveils adaptations to abiotic stress in a rapidly fluctuating environment ”的研究论文。该研究发布了平藻纲首个染色体水平绿藻基因组, 揭示了作为无细胞壁“裸藻”的 P. minor 适应外界环境压力的分子机制,同时也为研究绿藻门核心群(Core Chlorophyta)的早期进化提供高质量数据支持 。 本研究中 P. minor 的测序、组装及注释数据已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号为: CNP0002569 。 探索自然,认知世界,地球上绿色植物超过50万种,我们熟悉的高等植物约占39万种。相对低等古老的植物祖先-藻类受关注度较少,但它们是人类认知植物演化的核心部分。正如,一直以来科学家把绿色植物分为链形植物和绿藻门两大分支,  2020年华大联合国际科学家一道,新发现绿色植物的第三个分支“华藻门”,改写了植物演化的家族谱系。 植物广泛的环境适应性与它由千万个具有细胞壁保护层的细胞组合而成有莫大关系(千万个具有细胞壁保护层的细胞赋予了植物广泛的环境适应性),但相对原始的藻类中,有单个细胞为一个个体的单细胞藻类,甚至还有“不穿衣服”的无细胞壁“裸藻”在地球上生存超过数亿年。 什么奇特的遗传机制使其具有如此强大的生命力?基因组学正是解析其神秘面纱的核心工具。 平藻纲(Pedinophyceae)是绿藻门的主要类群之一,大多为小型单鞭毛物种,其进化位置位于绿藻门核心群(Core Chlorophyta)的最基部要。 Pedinomonas minor 是平藻纲中最具代表性的物种,其栖息在淡水环境中,该藻只被质膜包围没有细胞壁,是一种单细胞“裸藻”生物。但有意思的是, P. minor 可以在经常干涸的栖息地生存,并从容应对高温、强光、干燥等外界环境的波动,而且之前的研究报道,作为“裸藻”的 P. minor ,他的孢囊可以在90℃的温度下存活1小时而不丧失活力,其营养细胞在35-40℃的温度下存活15分钟而不丧失活力。研究者首先通过系统发育学与比较基因组学分析,明确了 P. minor 及其所在平藻纲位于绿藻核心群分支的基部位置。同时作者在 P. minor 自身基因组中发现两个有趣的地方:两类DNA类型转座子(Mariner/TC1和Polinton)的扩张,和一段长达161kb的核质大DNA病毒(nucleocytoplasmic large DNA viruse, NCLDVs)同源序列,这段区域的基因结构与基因组其它区域有明显的区别,研究者推测古老的NCLDVs感染促使病毒序列和其携带的外源基因序列一同整合进 P. minor 基因组中,并在 P. minor 基因组的进化过程中发挥了重要的作用。 P. minor 作为无细胞壁的“裸藻”生物,探究其如何适应外界环境压力成为本研究最关注的问题之一。通过与其他代表性绿藻物种的基因家族比较分析发现,四个与压力相关基因家族在 P. minor 基因组中发生明显扩张,分别为泛素-类泛素蛋白、嗜热蛋白酶、转录因子HSF和光捕获蛋白PsbS。研究者进一步通过系统发育学分析,鉴定了 P. minor 编码的嗜热蛋白酶和转录因子HSF分别是通过细菌和真菌水平基因转移而获得。 为进一步探究 P. minor 应对非生物胁迫的响应机制,研究者对该物种分别施加干燥、高温和强光三种压力,并进行了转录组测序分析。基因差异表达分析表明,不同压力处理下 P. minor 在不同通路(如油脂代谢,叶绿素合成,甾醇代谢等)的部分基因均发生了表达上的明显变化。 综上所述,研究人员结合比较基因组学和转录组的分析揭示了平藻纲的 “裸藻” P. minor 应对环境压力的分子机制: NCLDVs的感染促使病毒序列和其携带的外源基因序列整合进 P. minor 基因组中,这一古老的整合事件使 P. minor 获得一些重要的外源性基因资源,其中包括一些重要的抗性基因,它们在转座子的驱动下进行了扩增,进而帮助 P. minor 可以适应外界波动的环境压力和应对如强光、干燥和高温等一系列非生物胁迫。 中国科学院大学华大基因学院在读博士 徐妍 为该论文第一作者。深圳华大生命科学研究院农业基因组学国家重点实验室 刘欢、王思博 ,德国马普所 Micheal Melkonian 为论文共同通讯作者。该项目得到广东省高通量基因组测序与合成编辑应用重点实验室计划项目(2017B030301011)支持。参考文献: Xu Y, Wang H, Sahu S K, et al. Chromosome‐level genome of Pedinomonas minor (Chlorophyta) unveils adaptations to abiotic stress in a rapidly fluctuating environment[J]. New Phytologist.

藻类饵料培养论文参考文献

我知道在养殖的时候都会往水中投小球藻,一旦这种藻类增多,水中微生物数量也会上涨,这样就会有生物饲料了。

生物饵料是指经过人工筛选和优化培育,以活体作为水产养殖动物幼体食用的专门饵料。与配合饲料相比,生物饵料具有种类多、增殖速度快、营养全价、适口性好,能增强养殖对象抗病能力等特点。随着对微藻培养及其在养殖动物育苗中认识的深入,人们发现为保证水产动物幼体发育成功,还需要有动物生物饵料参与。目前国内外常用微藻生物饵料包括小球藻、扁藻、角毛藻等;动物生物饵料包括轮虫、枝角类等。下面就生物饵料在水产养殖中的应用现状作一介绍。

1.生物饵料应用现状

微藻生物饵料营养:对40多种常见饵料微藻的成份含量分析表明,微藻蛋白质含量较高可达40%以上,如小球藻为50~60%,螺旋藻为60~70%,而牛奶和肉类一般为30~40%。微藻中的必需氨基酸含量与鱼粉相当甚至更优,如微藻中的天冬氨酸和谷氨酸可高达,而鱼粉中天冬氨酸和谷氨酸为5%~9%。多不饱和脂肪酸是水产动物幼体发育所必需的营养,研究指出,鱼类并不是不饱和脂肪酸的真正生产者,它是通过吞食富含不饱和脂肪酸的微藻后体内实现不饱和脂肪酸的积累,因此微藻才是不饱和脂肪酸的真正生产者。

微藻生物饵料应用在:研究和生产实践中发现,微藻饵料对鱼虾蟹幼体开口阶段的发育,特别是在对虾类育苗从无节幼体变态为蚤状幼体时具有重要作用。扁藻、金藻等可维持对虾、蟹类的发育和蜕皮变态;杂色蛤仔浮游幼虫阶段的面盘幼虫阶段优先摄食小球藻;鲍浮游幼体发育生长至稚鲍过程中,通过利用易消化的硅藻细胞内含物可进入快速生长阶段;在玛拉巴石斑鱼育苗中,投喂经过小球藻进行营养强化8小时以上的轮虫,仔鱼的成活率可提高。

作为活体的微藻饵料应用在鱼苗阶段,除了能被水产动物直接摄食之外,其另一作用还体现在对养殖水质改善、调控水体微生态环境平衡方面。在育苗水体中投放饵料微藻,不但可以直接吸收利用氨氮、亚盐等物质,同时光合作用放出的氧气还可促进微生物对氨氮、亚盐的硝化作用。作者在开展的小球藻降低池塘氨氮的研究中也得出,水体中引入小球藻第三天时,小球藻对氨氮的吸收效率达到了70%以上。此外,饵料微藻在调节水体微生物平衡方面也具有明显的作用,如海洋环境中虽然有广泛的弧菌分布,但在饵料微藻大面积培育系统中却很少检测到弧菌。

动物生物饵料营养:随着研究的深入,人们发现对于水产动物那些单独投喂微藻饵料不能维持生长变态的种类,需要有动物生物饵料的参与才能发育成功。轮虫是一类较为重要的浮游动物,因其运动缓慢()、大小适中(100~500微米)、营养价值高而被广泛应用,轮虫被认为是淡水鱼类最好的食物来源。轮虫体内蛋白质含量约占其干重的28%~63%,脂类占9%~28%,而鱼类的食物中需含有40%~60%的蛋白质和13%~16%的脂类,无疑轮虫满足了鱼类对营养的需求。

动物生物饵料应用:国内学者彭聪研究指出7~9日龄的池养泥鳅对轮虫表现出较强的摄食喜好性;郭正富采用轮虫和发酵的菜籽饼投喂鳙鱼,发现投喂轮虫的鳙鱼生长速度和产量明显高于投喂菜籽饼的鳙鱼。枝角类也是一种饵料价值较高的浮游动物,是继轮虫之后的又一良好活饵来源。谢仰杰等研究表明:枝角类生物是真鲷稚幼鱼的优质饵料,桡足类生物是花尾胡椒鲷的优质饵料。目前枝角类的利用主要是自然利用和捞取后用于饲养金鱼、热带鱼等观赏鱼类及其他珍贵鱼类。

2.生物饵料培养技术

微藻生物饵料培养技术:迄今为止,虽然生物饵料的培养利用较广泛,但多是小规模的尝试,生产效率远远不能满足育苗需求。目前能够进行人工大量培养的微藻饵料主要有小球藻、扁藻、角毛藻等,且多采用藻池或天然水体进行粗放培养,对天气环境依赖较强,常导致供应不及时,与育苗进度脱节,在生产技术和应用方法上也没有既定标准,造成微藻浓度低、饵料效价低等。

为获得高浓度的微藻饵料,国内有少数科研单位采用混养、异养等培养方式,如清华大学的吴庆余等过葡萄糖的批式流加培养的异养原始小球藻,生物量超过了100g/L(粗放式自养培养生物量一般为1g/L左右);嘉兴泽元公司采用独创的“异养-稀释-光诱导”串联培养技术获得高浓度的小球藻,将其包装成浓缩藻源产品,定位于生物饵料进行销售;成都通威水产科技公司自主培养的小球藻和裂殖壶藻通过异养发酵可分别达到130g/L和160g/L的生物量(干重),处于国内外先进水平;美国的Martek公司也使用发酵罐培养异养微藻实现了DHA成品的生产。异养培养在一定程度上缓解了微藻饵料供应不及时和不稳定的缺陷,但这种培养方式目前只在小球藻、栅藻、裂殖壶藻等少数藻类进行培养,对于更具有饵料价值的硅藻类的研究还未见报道。

动物生物饵料培养技术:国内外对动物生物饵料培养主要是室外敞池培养,产量虽有一定的提高,但室外培养受自然条件约束,波动性大,产量仍然不能满足育苗需求。以轮虫培养为例,通常利用小型水槽进行一次性培养(密度为100~200个/mL)或通过稀释培养池水、连续给饵、连续收获的培养方式(密度保持在40个/mL)。日本采用的超高密度轮虫培养装置,通过严格控制培养体系溶氧、投喂量、排出悬浮物等可使轮虫密度达到上万个每毫升。国内有少数企业开展了工厂化生物饵料培养工作,潘丽萍采用自主设计的循环水系统装置培育的轮虫生物量能够达到6000个/mL;天津海友佳音公司通过引进韩国生物饵料培养技术,培养的SS型轮虫能达到2万个/mL。虽然采用先进的生物饵料培养装置能够获得较高的生物量,但其培养成本远高于常规的培养方式。

3.生物饵料应用前景:生物饵料培养与应用的研究方兴未艾,对生物饵料研究已从单纯的实验室研究逐步向产业化生产发展,并已在相关领域取得了一定成果,但要实现产业化,依然存在瓶颈,如可用于异养发酵效果好的饵料微藻种类少;生物饵料活体运输成本高、保存难度大等。近年来,人工微囊饲料逐渐受到亲睐,虽然其具有供应方便和营养稳定等优势,但真正用于开口的成功实例很少,且在目前仔鱼培育条件下,尚没有任何一种微囊饲料能够真正取代生物饵料。国内数量繁多的育苗场,近几十万立方米的育苗水体,对生物饵料的需求将会是一个庞大的市场。随着现代科技的突飞猛进,能够稳定供应、营养价值高、效价好的生物饵料培养技术一定会有所突破和革新。

方言讲:鱼虫子,鱼草

螺旋藻 浮萍 都可以

藻类泛滥的控制案例论文参考文献

水贴被找的勿扰大的大海里表现常会有这种说受到了外界的影响。

水体被藻类污染的应知藻类长多了

是的,是的,水体被查乌乌鸦的案例很多,现在目前好多。

蓝藻及其爆发的形成原因是养份过量和富营养化。磷和氮(都是化肥的主要成分)都是导致全球富营养化现象的主要成分,但在生态系统的循环过程中,氮是最重要也是参与循环最多的养分之一,特别在河口以及其它海洋区域情况更是如此。磷(主要来自化肥、废水和清洁剂)也对富营养化现象的形成具有重要作用,这种情况通常存在于淡水中。在很多情况下,氮和磷污染能够相互作用,所以我们需要对氮和磷进行综合处理,以控制其对环境的负面影响。 从工业革命以来,流入海洋中的氮数量呈爆发式的增长,预计这一趋势还将持续下去。流入北海水域的氮已经增长了15倍,流入美国东北部的氮增加了11倍,流入黄河流域的氮增加了10倍,流入密西西比河流域的增加了6倍,流入波罗的海的增加了5倍,流入欧洲西北部的增加了4倍。预计到2030年,如果以 1995年为基数,全球范围内流入海洋的氮数量将增加14%。过量的养分主要来自于以下这些源头:1. 化肥流失,化肥是很多富营养化区域的主要养分来源,例如在密西西比河流域,67%的氮流入水体,随之流入墨西哥湾(Rabalais 等 2002, Rabalais 2007),波罗的海(UNEP and WHRC 2007)和太湖(Liu and Qiu 2007)中超过50%的氮也来自化肥的流失。2. 生活污水,包括人类的生活废水和含磷清洁剂。3. 畜禽养殖,畜禽的粪便含有大量营养废物如氮和磷,这些元素都能导致富营养化(FAO 2006)。4. 工业污染,包括化肥厂和废水排放。5. 燃烧矿物燃料,在波罗的海中约30%的氮,在密西西比河中约13%的氮来源于此(Howarth 等., 2002)1 化肥流失在全球除非洲外的每个大陆,人类使用的合成氮肥是进入沿海水域的营养物质的最主要来源。在全球,因为使用化肥,40%的氮进入了海洋生态系统(每年 1100万吨的氮)。其余的60%来自于生活和工业污水、动物排泄物、豆科植物生长中的固氮作用和矿物燃料燃烧带来的大气负荷,如果所有其他来源加在一起,每年排放的氮总量为1600万吨。下图黄色标注为以化肥为主的氮污染地区:亚洲的南部和东部,欧洲以及美国的中西部。亚洲的南部和东部以及北欧的无机氮流失,并流入到沿海水域的量是全世界最高,达到每年每平方公里土地流出5000公斤氮。根据全球的统计数据,在施用于土地的氮肥中,平均12%的合成氮肥直接流入了沿海水域。而在某些高流失量地区,比如在降水量较多的农耕地区,这个统计数字可能高达30% 。在过去的40年中,由于全世界化肥使用量急剧增长,直接进入沿海水域的化肥总量已经增加了6倍。例如,中国在20世纪70年代的氮肥消耗量不到500万吨,而现在每年的消耗量就超过了3000万吨,占世界氮肥总消耗量的25%,从而导致了中国沿海海域的氮污染现象显著增加。自20世纪70年代以来,随着中国的化肥使用量开始增加,有害藻华爆发的次数至今已经超过了当年的20倍,如今,藻华泛滥扩展的范围更大,次数更频繁,毒性更高,且持续时间更长。2生活污水输出过量营养物质日益增长的人口数量增加了污水的排放,由此也增加了排放到自然环境中的营养物质。在发展中国家,大多数的废水未经处理就被排放到下水道中,在发展中国家的城市中,只有不到35%的城市具有污水处理体系。即使在有污水处理设施的城市,这些地方也只是提供初步处理,而很少有脱氮的操作过程。另外,即使在发达国家,多数污水处理设施也不包括深度处理过程,即脱氮过程。在某些地方,废水是氮释放到自然环境中的最主要原因。3 畜禽养殖输出过量营养物质畜禽养殖也会输出过量的营养物质。粮农组织数据显示,在2004年全球禽畜粪便中,氮含量达到1亿3500万吨,磷含量达5800万吨。其中牛粪便的氮贡献率最高,为58%;猪粪达12%,鸡粪为7%。从地理位置上看,亚洲地区输出量最多,占全球氮和磷输出总量的。在中国,由于对肉类的需求不断上升,农村地区集约式的动物农庄、渔场、养鸡场应运而生。在某些地区的集约式养殖场中,氮和磷的输出量惊人,例如在每公顷土地上施用的有机肥中氮含量达到1721公斤,磷含量达639公斤。这样的施用水平大大超过土壤吸收有机养分的承载极限,因此过量养分便会流入水体和土壤中 (Novotny 等 2007)。现在中国90%的养殖场根本没有垃圾和污水处理设施,有的地方即使有其设备也非常简陋。尤其值得关注的是,在城乡结合部许多大型养殖场造成了以上问题。例如2002年在河南、四川和山东省, 畜禽粪便的氮磷输出量最大,广东、江西与河北省其次。4 含磷物质的排放在当今的工业产磷量里,80%-85%者用于制造化肥,另一个用磷相对少得多的工业行业是洗涤剂行业。从某一地区来看虽然工业的磷排放所占比重较大,但总体上看,流入水体的磷主要还是来自于城市污水和农业。农业磷排放中,又主要来自养殖业和使用化肥。由于某些国家的洗涤剂行业逐渐控制磷使用以及城市污水处理设备日益完善,因此因为过量磷排放导致的富营养化现象有所减弱。所有的案例研究表明只有减少70%-90%的磷排放,才能大量降低富营养化。5 工业污染排放直到几年前,营养物污染仍与当地的工业排放有着非常重大的关系,特别是在发展中国家,现在由于严格的废水排放控制,营养物污染与工业排放的关系已经相对减弱,而面源则成为了主要的污染源(特别是农业和畜牧业)。当然在某些特殊区域,工业排放仍是富营养和有害藻华事件的主要诱导因素。很多工业制造和加工工厂使用氮和磷化合物作为基础产品,下面是造成营养物质流失的主要例子:- 化肥厂:硝酸铵,尿素,磷酸盐等。- 农药厂:有机磷农药,同时包含氮化合物- 食品加工厂:食品垃圾,腌肉(比如腊肠)生产中使用的亚硝酸钠。- 含磷清洁剂:在很多国家,磷酸三钠(STPP)仍作为主要的清洁助剂。- 使用尿素作为基础产品的行业(耐火涂料,烟草产品,化妆品行业-保湿霜)。6 矿物燃料的燃烧矿物燃料燃烧过程(既包括交通工具燃烧汽油,也包括电厂的发电过程)产生的氮化合物(NOx)能够直接沉积进入水体,或者先存在土壤中,间接地被冲刷入水体里。在某些地区,矿物燃料燃烧过程产生的氮化合物是氮污染的主要源头,比如波罗的海中的氮30%者来源于此,通过密西西比河流入墨西哥湾的氮,13%者来源于此。7 气候变化的诱因在未来几年中,全球变暖可能加剧有害藻华的发生,因为较高的温度能够加速藻类生长,并且为有毒藻类的生长创造适宜条件(Chu 等 2007)。其它受气候变化影响的因素能够加速营养物质的流动和富营养化。例如,近期一组科学家根据对墨西哥湾的研究指出:“在21世纪某个时期,气候变化可能会在一定范围内对墨西哥北部湾的溶解氧耗竭现象产生深刻影响,如果气候变暖,降水量倍增,那么河水流动、氮过量排放和溶解氧耗竭现象会更加广泛、持久和严重 (Rabalais 等 2006)”。 气候变暖可能对中国水体造成的影响便是更广泛和更频繁的藻华事件,而且每年开始的时间将更早,持续时期将更长,例如在珠江口和长江口,由于气温上升,赤潮爆发的频率和强度越来越大,缺氧地带的面积也越来越大。

关于藻类研究发展的论文

藻 类 藻类植物是地球上最重要的初级生产者,它们光合同化生产有机碳的总量约为高等植物的7倍,同时固氮藻类(和固氮细菌)每年约能固定亿t的氮素。因此,藻类不仅是人类和动物极其重要的食物源,而且它们光合作用中放出的氧也是大气中氧的最重要的来源。不言而喻,它们对自然生态系统的物质循环及环境质量有着深刻的影响。 藻类植物广泛地分布在海洋和各种内陆水体中(包括湖泊、水库、江河、溪水、沼泽、池塘、泉水、冰雪等)以及潮湿地表,其中生长在内陆淡水水体中的为淡水藻,分布于海洋和内陆咸水水体中的为咸水藻。中国的藻类包括有:原核生物中的蓝藻门;原生生物的硅藻门、甲藻门、金藻门、黄藻门、隐藻门、裸藻门以及属于植物界的红藻门、褐藻门、绿藻门和轮藻门,其中海藻已记录的共2458种(详细情况将在海洋一节中讨论),这里仅讨论中国淡水藻类的多样性及其所受威胁。 1、中国淡水藻类的多样性 由于中国幅员辽阔,自然环境复杂多样,使得中国淡水藻类资源也十分丰富而多样。近一个世纪的调查研究表明,淡水藻类中的各个门类在中国都有发现,而且种类都非常丰富。已知全世界藻类植物约有40000种,其中淡水藻类有25000种左右,而中国已发现的(包括已报道的和已鉴定但未报道的)淡水藻类约9000种。但是,由于国内尚有不少地区未进行过藻类调查,即使已进行藻类调查的有些地区,也并不十分全面,加之多数门类的淡水藻类在中国的调查研究还缺乏深度和广度,因此中国淡水藻类的物种数应远远超过9000种,估计约有12000至15000种(按占世界淡水藻类种数的50%~60%计)。 淡水红藻和褐藻,它们是海陆演变过程中残留在淡水中的孑遗生物,几乎都生长在清洁、温度偏低、且较稳定的水体环境中,如泉水、井水、溪水中(特别是泉水环境),其分布区相当狭窄,而且具有一定的封闭性。它们在这些环境中长期适应的结果,形成了不少珍稀特有的种类,这对研究地球环境的变化及生物自身的演变具有较高的学术价值。它们在世界各地的淡水中均分布得较稀少,在中国,半个世纪以来对这些藻类的采集研究,发现有些种类仅记录到一次。这样的藻类共有12种,包括淡水褐藻类的层状石皮藻(Lithoderma zonatum),以及淡水红藻类的绞纽串珠藻(Batrachospermum intortum)、中华串珠藻(B. sinense)、中华链珠藻(Sirodotia sinica)、中华鱼子菜(Lemanea sinica)和鹧鸪菜窄变种(Caloglossa leprieurii var. angusta)等,它们应该列入珍稀物种。 2、中国淡水藻类资源受威胁的状况 (1)物种受威胁的状况 虽然中国的淡水藻类资源非常丰富,但是由于自然环境的变化和人类的活动(特别是工业和城市的发展),有些罕见的种已遭受灭绝或处于濒临灭绝的境地,其中受威胁最严重的是淡水红藻和褐藻。近几十年来,中国北方许多地区由于气候干旱或工业发展而过量抽采地下水,引起地下水位下降,使一些著名泉区的水源枯竭或濒临枯竭。泉城济南、山西晋祠和娘子关的泉源就是著名的例子。泉水枯竭,使那些依赖泉水环境生长的特有藻类(特别是淡水红藻)面临厄运,有些已荡然无存。淡水褐藻更为珍稀,中国仅在40年代初于四川重庆嘉陵江中发现过,几十年来由于环境的演变,也已消失。 最近10多年来,中国经济高速发展,不少泉水资源得到了开发利用,但是由于人们对泉水环境缺乏保护意识,因而造成生长在其中的淡水红藻和其他泉水生物面临濒危,有的甚至灭绝。南京浦口珍珠泉,过去生长有十分丰富的淡水红藻:外界串珠藻(Batrachos-permum ectocarpum)和美芒藻(Compsopogon spp.)。但是随着旅游区的开发,如今那里的红藻几乎绝迹。山西太原晋祠也有外果串珠藻生长,1994年去调查时尚有部分存在。1995年由于泉水枯竭,已经消亡。可以设想那些正在进行开发的泉源(旅游或饮料),如果不注意对泉源环境的保护,那么藻类和其他泉水生物也可能面临同样的厄运。 在其他生长大型淡水藻类的水体中,也往往由于人类活动引起环境变化,招致大型淡水藻类的消失,如江苏阳澄湖,湖中大型轮藻植物出现成片死亡。又如武汉东湖中的原来主要藻类——鼓藻类(desmids),它们主要生长在清洁的水体中,但自70年代以来由于富营养化过程的加剧,逐渐被蓝藻、绿球藻等耐污藻类所取代。类似的情况,已是十分常见。 (2)物种多样性结构受破坏的状况 在正常情况下,一个生态系统(特别是水生生态系统)中,藻类群落的物种结构保持着良好的多样性状态,即种类多,但每个种的个体不多,这时藻类群落发挥出良好的生态效益——保持水质良好状态,且水产丰富。但是当水生生态系统发生逆向转化——受重金属污染或高度富营养化时,藻类群落物种结构的多样性被破坏,某些物种超常生长而导致有害的赤潮(海洋中)或水华(淡水中)发生,并造成管道阻塞,水质恶化,危及渔业生产,甚至出现鱼类中毒现象。随着工业化和城市化进程的加快,这种严重的环境问题已屡见不鲜。中国常见的能形成有害水华的藻类有:蓝藻,常有毒,其中主要的是微囊藻(Microcystis),还有鱼腥藻(Anabaena)、项圈藻(Anabaenopsis)、颤藻(Oscillatoria)、束丝藻(Aphanizomenon)等,它们在中国许多地方都有大面积的发生,危害很大;小定鞭藻(Prymnesium parvum),属定鞭藻类,有毒,它们的水华已引起多起养殖鱼类的中毒事件;硅藻,也偶有大面积发生,其中以1991年冬春之交,湖北省汉江发生的约200km范围的硅藻水华——梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)最为典型,这次水华造成很大危害,严重地影响了武汉市和沿江地区的工业生产和居民生活。 3、中国淡水藻类的保护 从上述可知,中国淡水藻类资源虽很丰富,但目前已受到严重的威胁,如不及时采取措施进行保护,许多珍稀种类可能很快灭绝。特别应该指出的是,当前人们对生物多样性保护的注意力主要放在大型动、植物上,对像藻类这样的微型生物很少注意,这一情况必须改变。在保护大型动、植物的同时,应加强对小型植物的保护。 地 衣 1、中国地衣的多样性 地衣是一群特殊的真菌,这群特殊真菌通常只是与藻类或蓝细菌处于互惠共生的生态系统中才能生存于自然界。因此,地衣本身也是共生生态系统多样性的体现。全世界迄今已知的地衣物种约20000种,而中国还不到2000种。就在这2000种中约200种为中国所特有。然而,无论是全世界或中国实际存在的地衣物种远不止这个数字。尤其是中国地衣物种多样性的调查研究才刚刚起步。 2、中国珍稀濒危地衣及其受威胁状况 由于大气污染和森林采伐,中国许多地方地衣多样性面临威胁。依存于森林树皮附生的中国及东亚特有种,如黄袋衣(Hypogymnia hypotrypa)、粉黄袋衣(H. hypotrypella)、霜袋衣(H. pruinosa)、蜡光袋衣(H. laccata)、横断山袋衣(H. hengduanensis)以及云南石耳(Umbilicaria yunnana)等种类的生存都面临着威胁。因为,它们的兴衰存亡与森林生态系统多样性的兴衰存亡息息相关。如产于云南丽江和台湾阿里山松林中的中国特有附生种中华疱脐衣(Lasallia mayebarae)在系统演化上具有重要意义。然而,在云南丽江,这种世界珍稀物种已被森林火灾所吞噬。随着旅游业的大规模发展,特产于华山岩石上的世界珍奇地衣华脐鳞(Rhizoplaca huashanensis)的生存也面临威胁。此外,在抗癌和抗艾滋病毒方面具有潜力的东亚食用地衣美味石耳(U. esculenta)也因无节制的采收与买卖而在中国庐山等地濒临绝迹。若不采取必要的保护措施,在日用香料工业中颇受青睐的扁枝衣(Evernia mesomorpha)和丛枝树花(Ramalina fastigiata),与抗前列腺炎药物有关的戴氏石蕊(Cladonia delavayi)以及在降血压方面有效的地茶(Thamnolia vermicularis)和雪地茶(Th. subuliformis)等地衣的生存也逃不脱因无节制采收与开发所带来的厄运。 3、对地衣的保护 由于人类对地衣本质的认识经历了一个漫长的过程,在开发利用方面,地衣尚处于“未开垦的处女地”状态。因而,它是一个潜力很大的生物资源宝库。此外,地衣在自然界生长极为缓慢,加强对地衣的保护以便可持续利用已是我们所面临的迫切任务。 保护地衣多样性除了必须保护它赖以生存的森林生态系统多样性以外,应注意以下保护和可持续利用的措施: (1)对于日用化工香料、药用和食用地衣资源应采取分区、按年、有计划、有节制地轮换采收。 (2)对于在科学上有重要意义的世界珍稀物种,如陕西华山的华脐鳞,云南丽江的中华疱脐衣,以及庐山的美味石耳等中国和东亚特有种,应选择合适地段,建立珍稀地衣保护小区加以保护。 (3)对上述一些重要地衣同时还应采取菌、藻分离真培养,进行室内保存。对地衣物种进行多层次的系列保护措施是地衣物种多样性保护和可持续利用的重要方向。 (4)加强对中国地衣物种多样性的调查、采集、分离、培养和研究,以便在地衣多样性遭受破坏之前使之受到保护,研究和可持续利用。苔 藓 1、苔藓植物的多样性 中国的苔藓植物十分丰富。全世界有苔藓植物23000种,中国有2200种,占全世界的。 中国苔藓植物的特点是: (1)特有类群丰富。根据近几十年调查的结果,仅见于中国的特有苔藓属和主要分布于亚洲东部(仅少数涉及邻近地区)的东亚特有苔藓属共35个,占中国苔藓植物属数的%。它们共含有48个种、亚种或变种,占中国苔藓植物种总数的%(表1)。这些特有属、种在中国西南部横断山区、长江流域中游山区和东南沿海山区存在3个分布中心(表2); (2)在系统发生上居关键位置的类群多,如原始类型藻苔目(Takakiales)藻苔科(Takakiaceae)藻苔属(Takakia)的两个种;藻苔(T. lepidozioides)和角叶藻苔(T. ceratophylla)在中国西藏地区的察隅、波密及米林县的高寒山地都有发现; (3)热带、亚热带成分占优势。 3、苔藓植物的保护 苔藓植物除了科学价值外,还有很重要的经济价值。在药用方面,苔藓作为“清热解毒”的中草药已有数百年历史。明朝李时珍在《本草纲目》中就记载了金发藓(Polytrichum commune)和暖地大叶藓(Rhodobryum giganteum)等,暖地大叶藓长期以来在中国西南地区被称作“茴心草”,用来治疗心血管病。 传统上,泥炭藓属(Sphagnum)植物或泥炭一直是花卉、苗木栽培或移植的重要包扎材料和园艺肥料,迄今尚无更佳的替代物。 中国历来是世界上五倍子出口的主要国家之一。经过近半个世纪的研究,中国科学家发现,在五倍子生产周期中,苔藓植物作为五倍子蚜虫的冬寄主是五倍子增产不可缺少的一个环节。迄今为止,至少已发现有约20种苔藓植物可作为五倍子蚜虫的冬寄主植物。 此外,苔藓还是监测环境污染的良好指示植物。苔藓与地衣对大气中的SO2,CO和HF反应极为敏感。在中国,钟帽藓(Venturiella sinensis)、高领藓(Glyphomitrium humilli-mum)和兜瓣耳叶苔(Frullania muscicola)等均系常见的树干附生种类,它们对大气污染有较强的敏感性,可在环境监测方面加以利用。 总之,苔藓植物与人类的生存有密切的关系,对它们的保护我们必须给以高度的注意。蕨类植物 1、中国蕨类植物的多样性 全世界有蕨类植物10 000~12 000种,中国有2 200~2 600种,占世界种数的22%。由于中国地域广大,自然条件复杂多样,除了热带少数科属外,中国拥有的科属数几乎占世界的95%,这说明中国的蕨类植物有极高的多样性。 中国分布有在探讨物种进化系统问题上十分重要的种类,如原始类群裸蕨纲的松叶蕨(Psilotum mudum)、天星蕨(Christensenia)。有些属如光叶蕨(Cystoathyrium)、中国蕨(Sinopteris),其分布区狭小,为中国特有,它们的发现对研究该科中属的演化关系有一定意义。而在四川东部长江沿岸发现的圆肾铁线蕨(Adiantum reniforme),其原产地在大西洋的Madeira群岛。中国变种荷叶铁线蕨(Adiantum reniforme var. sinense)的出现,为研究间断分布及中国和非洲蕨类种的关系提供了很好的材料。能生长在海拔4350m高山寒冻荒漠的严酷环境中的玉龙蕨(Sorolepidium glaciale)是研究蕨类形态和生态条件关系的重要属种。仅产中国西南的湖南石灰岩壁的荚囊蕨(Struthiopteris eburnea)是典型的石灰岩钙质土的重要种属。 根据不完全统计,中国特有的蕨类植物有500~600种,占已知中国蕨类植物的25%左右,重要特有属及代表种见表1。 2、蕨类植物受威胁和濒危状况 随各地区植物考察的深入,不断有蕨类植物新种被发现,但与此同时也有一些种由于环境改变或人为破坏而消失或濒临灭绝(表2)。除上面提到的特有和濒危属种(表1和表2)外。还有些种类虽然不限产中国,但在中国仅局部地区有分布,如鹿角蕨(Platycerium wallichii)仅产靠近缅甸边境的盈江,而埃及苹(Marsilea aegyptica)仅产新疆的局部水域。像这些种类的个体数量不多,分布区狭窄,如不保护,很易绝灭。类似的濒危种类还有很多,估计约占中国蕨类总数的30%左右,其中重要的有101种(表3)。 导致蕨类植物濒危有以下多种原因: (1)森林破坏,造成空气湿度降低,以及地下水位下降,使原有生态环境改变,影响植物种的生存和繁殖,如1963年在四川二郎山团牛坪海拔2450m处林下发现的光叶蕨,1984年专程前往该地,发现森林消失,气候干燥,只在灌丛中找到一株。 (2)工农业建设事业的发展使局部地区一些植物种消失,如中华水韭,荷叶铁线蕨。 (3)由于对一些药用及观赏植物只宣传其价值,而不强调保护的重要,使一些蕨类植物遭受毁灭性的摧残,如鹿角蕨近年已难见到。 (4)旅游区对一些小型稀少植物不加保护,致使其遭践踏而无法生长,如瓶儿小草(Ophioglossum thermale)。 3、加强对蕨类植物的保护 蕨类植物与人们的生活有密切关系,它们之中很多种是传统的中药和民间草药,约占全部种类的10%。如贯众(Cyrtomium fortunei)、海金沙(Lygodium japonica)、骨碎补(Davallia barometz)能够健骨补肾,还有绵马鳞毛蕨(Dryopteris crassirhizoma)和石韦(Pyrrosia)等。又如金毛狗脊蕨(Cibotium baronetz)具有补肝肾,强腰膝的功效,近年来出口需求量很大,每年超过百吨。虽然这个种分布较广,也不能不限量出口加以保护。蕨类植物多为阴生,叶质坚厚,宜作观叶植物及插花的切叶材料。还有少数种类如菜蕨(Cal-lipteris esculenta)、蕨(Pteridium aquilinum var. Latiusculum)、荚果蕨(Matteuccia struthiopteris)等的拳卷叶芽,加工后可作蔬菜并出口;满江红(Azolla imbricata)的叶下具有和蓝藻中的念珠藻共生结构,可固定空气中的氮,是水稻的优良绿肥。总之,蕨类植物与其他绿色植物一道共同创造了地球表面人类生存所必需的环境条件。因此,加强对蕨类植物的保护是我们不可推卸的责任。首先,对急需保护的一些稀有濒危种类应建立专门的保护区,如贵州赤水的桫椤自然保护区。其次,对某些特殊植物因建设需要不能保证在原地生存,如长江三峡工程的启动,受威胁的荷叶铁线蕨需要在相同或相近的气候土壤环境条件的安全地点建立试验场,促使其能在野生条件下易地繁衍。同时加强宣传,提高广大群众和干部对生物多样性保护的认识,禁止对某些有经济价值蕨类植物的滥采乱挖也很重要。裸子植物 裸子植物是原始的种子植物,其发生发展历史悠久。最初的裸子植物出现在古生代,在中生代至新生代它们是遍布各大陆的主要植物。现代生存的裸子植物有不少种类出现于第三纪,后又经过冰川时期而保留下来,并繁衍至今的。据统计,目前全世界生存的裸子植物约有850种,隶属于79属和15科,其种数虽仅为被子植物种数的,但却分布于世界各地,特别是在北半球的寒温带和亚热带的中山至高山带常组成大面积的各类针叶林。 1、中国裸子植物的多样性 中国疆域辽阔,气候和地貌类型复杂。在中生代至新生代第三纪一直是温暖的气候,第四纪冰期时又没有直接受到北方大陆冰盖的破坏,基本上保持了第三纪以来比较稳定的气候,致使中国的裸子植物区系具有种类丰富,起源古老,多古残遗和孑遗成分,特有成分繁多和针叶林类型多样等特征。 据统计,中国的裸子植物有10科34属约250种,分别为世界现存裸子植物科、属、种总数的%、%和%,是世界上裸子植物最丰富的国家。在中国的裸子植物中有许多是北半球其他地区早已灭绝的古残遗种或孑遗种,并常为特有的单型属或少型属。如特有单种科——银杏科(Ginkgoaceae);特有单型属有水杉(Metasequoia)、水松(Glyptostrobus)、银杉(Cathaya)、金钱松(Pseudolarix)和白豆杉(Pseudotaxus);半特有单型属和少型属有台湾杉(Taiwania)、杉木(Cunninghamia)、福建柏(Fokienia)、侧柏(Platy-cladus)、穗花杉(Amentotaxus)和油杉(Keteleeria),以及残遗种,如多种苏铁(Cycas spp.)、冷杉(Abies spp.)等。 中国的裸子植物虽仅为被子植物种数的,但其所形成的针叶林面积却略高于阔叶林面积,约占森林总面积的52%。在中国东北、华北及西北地区的针叶林中裸子植物物种较少,在西南地区针叶林中则有丰富的裸子植物物种。在华南、华中及华东地区除原生针叶林外,更常见的是大面积人工杉木林、马尾松林和柏木林。 2、中国裸子植物面临的威胁及其保护问题 虽然中国具有极为丰富的裸子植物物种及森林资源,但由于多数裸子植物树干端直、材质优良和出材率高,所以其所组成的针叶林常作为优先采伐的对象,使利该资源正在受到强烈的人类活动的威胁和破坏。如50年代中国最大的针叶林区——东北大、小兴安岭及长白山区的天然林被不同程度地开发利用,60年代至70年代另一大针叶林区——西南横断山区的天然林又相继被强烈采伐,仅在交通不便的深山和河谷深切的山坡陡壁,以及自然保护区内尚有天然针叶林保存。华中、华东和华南地区,因人口密集和经济发展的需求,中山地带的各类天然针叶林多被砍伐,代之而起的是人工马尾松林、杉木林和柏木林。随着各类天然针叶林采伐和破坏,原有生态环境发生改变,加快了林下生物消失和濒危的速度。同时,具有重要观赏价值和经济价值的裸子植物亦破坏严重,如攀枝花苏铁(Cycas panzhihuaensis)、贵州苏铁(C. guizhouensis)、多歧苏铁(C. multipinnata)和叉叶苏铁(C. micholitzii)均在新发表或新的分布点发现后就遭到大肆破坏。三尖杉(粗榧)属(Cephalotaxus)和红豆杉(紫杉)属(Taxus)植物自60年代和80年代末至90年代初发现为新型抗癌药用植物后,就立即遭到大规模采伐破坏,使资源急剧减少。 中国有平均海拔4500m以上的巨大青藏高原,也有广阔的平原低地,山岭重叠、河川纵横、气候多样、地质古老,这些是决定中国生物多样性丰富多彩的主要因素,在被子植物方面表现最为清楚,中国被子植物多样性至少有以下三个特点, (1)生态类型齐备 各种生活型的植物从乔木、半乔木(如梭梭属(Haloxylon))、灌木、半灌木(如沙拐枣属(Calligonum))、小半灌木(如蒿属(Artemisia))、直到多年生草和一年生草,无不具有。生态类群方面,从高山冻原植物(如多瓣木(Dryas octopetala)、松毛翠(Phyllodoce caerulea))到热带雨林种类;从超旱生荒漠植物到潮湿低地的湿生、水生种类;从高寒风大环境的青藏高原垫状植物到华南热带海滨的红树林,各种类型都有代表。 各个气候带都有大量代表科属,例如,桦木科(Betulaceae)、壳斗科栎属(Quercus)的落叶树种,以及杨柳科(Salicaceae)、忍冬科(Caprifoliaceae)、小檗科(Berberidaceae)等是温带的代表;樟科(Lauraceae)、木兰科(Magnoliaceae)、山茶科(Theaceae)、壳斗科的常绿树种,金缕梅科(Hamamelidaceae)以及冬青科(Aquifoliaceae)、五加科(Araliaceae)、蓝果树科(Nyssaceae),还有单种的连香树科(Cercidiphyllaceae)和水青树科(Tetracentraceae)等是亚热带的代表;至于中国热带森林中包含的科就更多了,常见的科有龙脑香科(Dipterocarpaceae)、番荔枝科(Annonaceae)、橄榄科(Burseraceae)、山榄科(Sapotaceae)、楝科(Melisceae)、藤黄科(Guttiferae)、使君子科(Combretaceae)、天料木科(Samydaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)和四数木科(Datiscaceae)等。 (2)原始古老成分很多 在植物系统学研究中,被认为是比较原始的或早期发生的被子植物类群,在中国分布不少,有些仅仅分布于中国。中国的木兰科(Magnoliaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、水青树科、连香树科、三白草科(Saururaceae)、金粟兰科(Chloranthaceae)、金缕梅科和木通科(Lardizabalaceae)等科的植物,在研究被子植物的起源和系统发育方面的重要性,早已为中外学者所公认。近年来,中国在被子植物化石的发现和研究方面取得了丰硕的成果,这些成果对于揭示被于植物的物种多样性,以及揭示被子植物的系统发育,都有十分重要的意义。 (3)特有类型极其丰富 中国被子植物有极其多种多样的分布区类型,其中特有类型所占比重极大。到目前为止,统计中国被子植物持有属共有246个,特有种约17000种。古老孑遗种伯乐树(Bretschneidera sinensis)、连香树(Cercidiphyllum japonicum)、领春木(Euptelea pleiospermum)、昆栏树(Trochodendron aralioides)、银缕梅(单氏木)(Shaniodendron subaequalum)、水青树(Tetracentron sinensis)、半日花(Helianthe-mum songoricum)、四合木(Tetracena mongolica)、鹅掌楸(Liriodendron chinensis)和珙桐(Davidia involucrata)等都是中国特有的例子。这些植物的研究对于认识中国乃至世界被子植物的系统发育和物种多样性形成的历史过程都是极为重要的。 中国被子植物特有属、种主要分布于秦岭-大别山一线以南,横断山脉以东的东南部地区,其中又有三个特有属、种分布相对集中的待有现象中心:(i)川东-鄂西-湘西北中心,这里的被子植物特有木本属几乎均为落叶乔木或灌木,具有温带性质;(ii)川西-滇西北中心,即横断山脉南段,这里的草本属在全部属中占的比例较高,被子植物的木本属几乎全为落叶乔木或灌木,青藏高原的快速和强烈隆升使本区产生大量新特有种,大大丰富了中国被子植物的多样性;(iii)滇东南-桂西中心,由于地理位置偏南,处于北回归线附近,居泛北极植物区和古热带植物区的分界线上,其乔木持有屑中几乎一半为常绿植物, 特有藤本届全部为木质藤本植物,它们所隶屑的科均为热带分布的科,显示出明显的热带性。 3、大力加强对中国被子植物的保护 被子植物在大型植物中数量最多,而且与人类的衣、食、医药、工业原料等关系最为密切。被子植物大量灭绝无疑会对人类造成很大的威胁,因而我们必须格外重视对被子植物的保护。为了有效保护它们,必须研究它们受威胁的方式、程度和灭绝过程,从而制定合理的保护策略。在这方面,进行种群存活力的分析(PVA),确定最小能存活种群(MVP)是核心内容。 在目前尚无条件对每一个种进行深入的PVA分析的情况下,把保护的范围适当扩大是有必要的,否则,一个种灭绝以后,就再也不能挽回了。

目的:1.研究藻类浮游植物的形态构造2.研究藻类浮游植物的生殖方式3.研究藻类浮游植物的生活史4.研究藻类浮游植物的分类5.研究藻类浮游植物的生态分布及意义研究藻类浮游植物的意义:1. 藻类的渔业和工农业价值浮游藻类在水体中是鱼类和其他经济动物的直接或间接的饵料基础,在决定水域生产性能上具有重要意义,与渔业生产有十分密切的关系.但海水中由于某种或多种浮游生物(大多为浮游植物)在一定环境条件下暴发性繁殖或高度聚集,而引起的赤潮对渔业有害.随着沿海工农业生产的发展,海区的富营养化(eutrophication)和水污染渐趋严重.赤潮频频发生,而且规模,持续时间,频次越来越重,赤潮发生后,使海洋生态系统中的物质循环和能量流动受到干扰,直接威胁海洋生物的生存,给渔业生产造成巨大损失,海洋生态平衡也受到破坏,且破坏滨海旅游业和危害人类健康.随着水体富营养化的加剧,赤潮现已成为世界性的,人们普遍关心的问题.为此,成立了国际性机构,研究和探讨防治对策.2. 藻类可作为水污染的指示生物 藻类可作为水污染的指示生物藻类对有机质和其他污染物敏感性不同,因而可以用藻类群落组成来判断水质状况.由于藻类进行光合作用,能放出氧气,利用水中的N ,P等营养盐,因此,可用作氧化塘法进行污水处理.藻类,细菌和原生动物等组成的生物膜(biofilm),对水体有机物的分解,水体净化和判断水质好坏均具有一定的作用.3. 藻类的医药和食用价值 关于海藻的医学价值,早在《神农本草经》,《名医别录》,《本草纲目》里都有记载.食用,药用的藻类有紫菜,海带,江蓠,麒麟莱和发菜等.卡拉胶,琼胶等可作为通便剂和胶合剂等.另外很多微藻含有蛋白质,维生素,糖蛋白,虾青素等.我有课件,给你邮箱我,可以发给你。

关于不同扰动强度对浮游藻类群落结构演替的影响论文

三峡水库蓄水后,库区回水区水体由天然河道改变为人工水库。水库支流库湾暴发多次水华,对水库生态系统以及库区居民生产生活造成极大危害,对水华的防治迫在眉睫。库湾支流水华的发生是多种环境因子相互作用的结果,已有不少国内外学者从光照、水温等环境条件,氮、磷、硅等营养盐条件以及水动力背景等对水华生消机理开展大量研究工作。基于课题组对三峡水库支流水华生消10 年的原位监测结果,水体扰动及水体层化模式与浮游藻类群落结构演替关系密切。扰动通过改变浮游藻类群落的生存环境条件,使适者生存不适者淘汰,进而改变着藻类群落的结构和功能,影响其演替进程甚至演替方向。Connell提出的“中度扰动假设”(Intermediate Disturbance Hypo thesis),它认为无扰动、微扰动和强扰动都不利于物种多样性的维持,而中等程度的扰动有利于植物群落达到高多样性水平。本研究从水体扰动角度展开,扰动一方面会使水体浮游藻类生物量降低,另一方面物种多样性水平高抑制部分占优势藻种迅速生长,因此研究水体扰动强度对水华防治及应急有着重要意义。

国内外许多学者利用机械扰动对藻类的生长进行研究,但主要在实验室对单一或者2 种混合藻种的生长进行的,实验水体较浅,且机械扰动方式多为搅拌机,扰动强度通过转速来表示的。为了研究扰动对浮游藻类群落结构的影响,本研究通过在神农溪水华易发生的敏感区域建立原位围隔实验系统,用水泵对围隔水体进行扰动,扰动强度用水泵的流量来表示。

本研究探讨不同扰动强度对神农溪浮游藻类生长、多样性及其群落演替的影响规律,以期通过扰动的方式为水华的治理提供应急方法,也为水华预测预报以及水环境综合治理提供有用参考。

1 材料与方法

试剂与设备

试剂:鲁哥试剂(40 g 碘溶于1 L 含60 g 碘化钾的溶液),90%的丙酮溶液,孔径 μm 的GFC 滤膜。

设备:抽滤机,型号HDG-5B,厂家:华旦仪器科技发展有限公司;离心机,型号TD4,厂家:盐城凯特实验仪器有限公司;紫外可见分光光度计,型号TU1810,厂家:北京普析通用仪器有限责任公司;水泵型号JY-PG80,最大流量600 L/h,厂家:杭州吉印文化艺术有限公司;自制塞氏盘。

在水上搭建的实验平台上均匀布设10 个独立围隔,围隔由钢圈和底部封闭的筒状聚乙烯薄膜构成。钢圈和筒状薄膜的直径均为1m,围隔深10 m。将河水注入围隔内,使其液面与河水面保持齐平。利用水泵对围隔水体进行扰动,使围隔水体形成上下循环的扰动模式,扰动强度通过水泵流量控制,扰动深度为9 m。本实验设置了2 个平行对照实验组,编号为A、B。每个实验组由5 个样本组成,依次编号为0、1、2、3、4,其中0 为无扰动样本;1 到4 号为设置扰动强度依次为600、1 200、1 800、2 400 L/h。

测试及计算方法

本次实验的地点位于神农溪罗坪鸭子嘴水域。实验时间为2013 年8 月23 日-9 月2 日,历时12 d,采样频率为每2 d 采一次。叶绿素a 浓度(ρ(Chl-a))采用分光光度法测定,透明度用塞氏盘现场测定,浮游藻类细胞用奥林巴斯CX31 型生物显微镜计数,藻类根据《中国淡水藻类》和《淡水微型生物图谱》进行鉴定。

2 结果与讨论

ρ(Chl-a)的变化

ρ(Chl-a)是衡量水体浮游藻类生物量的重要指标,也是评价水体等级及判断水华的重要依据。不同扰动强度下ρ(Chl-a)随时间的变化。实验初期各围隔的ρ(Chl-a)差异较小,值在 左右。实验中期出现明显差异,无扰动的0 号和弱扰动的1 号ρ(Chl-a)都有较大的增长,其中0 号增长最快,8 月29 日达到最高值 mg/m,超过水华暴发的阈值(40 mg/m);微强扰动的2 号、中强扰动的3 号和超强扰动的4 号的ρ (Chl-a)先降低后稍有回升,其中2 号回升较多,8 月31 日达到峰值 mg/m,3号和4 号增加值很小。到实验后期,各围隔的ρ(Chl-a)均降低。实验中后期,0、1、2、3、4 号对应的ρ(Chl-a)是依次减小的,且ρ(Chl-a)与扰动强度的相关系数随时间的变化,相关系数随时间是逐渐增大的,中后期趋于稳定且相关系数较高,最高值为 7,整个实验期的平均值为,呈显著负相关,说明扰动强度越大,ρ(Chl-a)越小。生长,扰动越强对藻类的生长抑制作用越强。

ρ(Chl-a)趋势结果一致,在实验开始后,无扰动的0 号及微扰动的1 号对藻类的生长抑制较小,生物量积累多,ρ(Chl-a)呈增长趋势,而随着扰动强度的增强,藻类生长受限,故扰动较强的2、3、4号的ρ(Chl-a)呈下降趋势。但在实验中期,2、3、4 号的ρ(Chl-a)不再下降,开始上升,这是由于部分藻种能够适应改变后的环境,开始生长,随着扰动的继续增强,对这部分藻种的生存环境构成威胁,生长缓慢,生物量积累较小。实验后期,各扰动强度下的ρ(Chl-a)都降低,可能是藻类的生长或细菌等微生物的分解消耗了水体中的营养盐,造成营养盐限制,从而导致藻类生物量的降低。

浮游藻类细胞密度的变化

不同扰动强度下浮游藻细胞密度(以下简称藻密度)随时间的变化。随着扰动强度的增强,藻密度是降低的,0 号围隔与其他围隔相比,藻密度明显较高,其随时间的变化是先持续升高到最大值后降低,藻密度在8 月31 日达到峰值×106 cells/L;其他围隔的藻密度随时间的变化整体呈先降低后升高的趋势,且降低和升高的幅度均很小,除1 号的藻密度较高外,2、3、4 号藻密度的值相差很小且趋势一致值,在20×106 cells/L 上下波动。由于各围隔的起始藻密度相很小,而实验过程中却出现明显差异,这与扰动强度密切相关。与无扰动的0 号相比,有扰动的围隔藻密度在实验的前中期均下降,原因可能是扰动改变了藻类原来生长的的光照、温度以及营养盐等生境因子,抑制藻类的生长;实验中后期,扰动稳定形成新的生境,对藻类生长及竞争造成影响,适合这种新生境的藻类开始生长,藻密度有上升趋势;实验后期,随着营养盐的消耗以及细菌等微生物的分解,藻密度下降。还有可能是部分藻种生长周期比其它藻种明显要短,其分裂速度快而且适合无扰动及微扰动的水体,即无扰动的0 号以及弱扰动的1 号适合这些的藻种的生长,而扰动强烈的水体不适合这些藻的生长;另外的部分藻种虽然能在较强扰动的环境中顽强的生存,但其生长周期长,分裂速度慢,也会导致这样的结果。

浮游藻类群落的变化

实验期间共鉴定藻种7 门51 属,其中绿藻28属,硅藻10 属,蓝藻6 属,甲藻3 属,裸藻2 属,隐藻1属,黄藻1 属。优势种是具有控制群落和反映群落特征数量上所占比例最多的种类[26],本研究中藻类优势种判别采用优势度Y,当Y> 时为优势种。

不同扰动强度对浮游藻类群落演替有明显的影响,其优势种随时间的变化。实验开始时每个样本的优势种及其优势度的值基本相同,以针杆藻(Synedra)、短缝藻(Eunotia)、小球藻(Chlorella)、颤藻(Oscillatoria)、衣藻(Chlamydomonas)、栅藻(Scenedesmus)、席藻(Phormidium)为优势种群,随着实验的进行,不同扰动强度下的样本优势种群出现了明显的差异。0 号和2 号围隔的优势种由开始的7 种到实验结束减少为5 种;1 号的优势种总数没变,只是短缝藻(Eunotia)被隐藻(Cryptomonas)替换了;3 号和4 号的优势种由7 种减少到3 种。实验开始时,各样本以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主,其中绿藻门的种类最多。随着实验的进行,0 号样本中硅藻门的优势种逐渐减少直至失去优势地位,绿藻门和蓝藻门的优势种基本没变;1 号样本中硅藻门的.优势种先有增加后又减少,绿藻门和蓝藻门的优势种基本没变,在实验后期,出现隐藻门的优势种;2 号样本中硅藻门优势种先增加后减少,直至失去优势地位,绿藻门和蓝藻门优势种基本不变;3 号样本中绿藻门、蓝藻门和硅藻门的优势种随实验的进行,均在实验中后期开始减少,硅藻门的优势种最后消失,绿藻门优势种较多处于优势地位;4 号样本的整体趋势和3 号的一致。随扰动强度的增强浮游藻类群落由硅藻和绿藻向蓝藻演替。扰动强度影响了优势种的组成,进而影响了浮游藻类群落结构。而且从表1 结果可知,在实验的中后期,蓝藻门的席藻(Phormidium)绝对占有,说明扰动强度越强,优势种越少,且有演替为一种藻的趋势,当扰动强度达到十分剧烈的程度时可能导致水体的藻类消失。

Connell[10]提出的“中度扰动假设”(Intermediate物群落物种间的相互关系是相互竞争关系,占优势的物种生长迅速,抢夺生存资源,劣势物种逐渐消失,维持的时间越久物种数量越少;强扰动环境下,植物的生存受到严重威胁,大部分植物因不适应该环境而消亡,少部分植物虽能存活,但不利与其生长,也会导致物种数量降低;而中等强度的扰动使很多物种都能生存且优势种不断变化,有利于植物群落达到高多样性水平。在本研究中,除1 号的优势种个数未改变外,其他组的均有减少,0、2 号减少数目较小,3、4 号减少较多,这与“中度扰动假设”的结论是一致的。

浮游藻类多样性的变化

各实验样本的Shannon-Wiener 多样性指数随时间的变化。0 号的多样性指数随时间呈平缓的降低趋势,最大值出现在8 月25 日,为,低值出现8 月31 日,为,平均值为;1 号的趋势呈波浪式,上下波动不是很大,高值出现在8 月23 日,为,低值出现在8 月31 日,为,平均值为;2 号的趋势为单峰式,峰值出现在8 月27 日,为,该值是实验过程中出现的最大值,之后直线下降,最小值为,平均值为;3 号和4 号的趋势基本相同,均先缓慢上升到最大值后持续下降,它们的平均值分别为 和。由不同扰动强度对应的生物多样性指数结果可知,无扰动的情况下,生物多样性指数并不是最高的,随着实验的进行,其值不断减小,生物多样性降低;有扰动的情况下,扰动的强度越高,生物多样性同样会很低,而中等强度的扰动生物的多样性最高,这与Connell 提出的“中度扰动假说”理论的结果是一致的。而且0 号到4 号的生物多样性指数平均值依次为、、、、,生物多样性指数与扰动强度的关系曲线呈单峰状,生物多样性指数峰值对应1 号的扰动强度,这与“中度扰动假说”的曲线表现形式相吻合。

3 结论

本实验的主要工作是研究不同扰动强度对浮游藻类生物量、群落结构演替以及生物多样性的影响,通过研究分析得出以下结论:

(1)不同扰动强度下,ρ(Chl-a)及细胞密度明显不同。扰动强度与ρ(Chl-a)呈显著负相关,相关系数的平均值为,即扰动强度越大,浮游藻类的ρ(Chl-a)越小;无扰动和微扰动下的浮游藻类细胞密度明显高于中扰动和强扰动的,强烈的扰动环境不适合浮游藻类的生长,随着扰动的持续水体中的细胞密度会将到很低的值,说明水体中浮游藻类生物量随着扰动强度的增强而降低。

(2)不同扰动强度下,浮游藻类群落结构演替都由硅藻和绿藻向蓝藻演替,到后期蓝藻绝对占优。扰动强度越强,优势种越少,且有演替为一种藻的趋势,当扰动强度达到十分剧烈的程度时将可能导致水体的藻类消失。

(3)不同扰动强度下,浮游藻类生物多样性水平明显不同。无扰动或微扰动和强扰动下,生物多样性水平较低,而有一个适中的扰动强度使得水体浮游藻类生物多样性水平最高,此时浮游藻类生物量不是最高的。本研究中,1 号的扰动强度是维持生物多样性水平最好的中等扰动。

光伏发电论文参考文献

目前基于光伏发电内容的教学存在知识偏难、理论过多等现状。下面是我整理了光伏发电技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!

太阳能光伏发电技术应用

摘要:太阳能光伏发电固然有其独特的优势所在,但是在经济利益复杂和多重能源并存的局面下,我国的太阳能光伏产业机遇和挑战是共存的。本文主要介绍了太阳能光伏发电技术的应用进行了分析探讨。

关键词:太阳能;光伏发电技术;应用

中图分类号:TK511文献标识码: A

一、太阳能光伏发电的优缺点

1、太阳能光伏发电的优点

与火力发电系统相比,太阳能光伏发电的优点主要是:从环境效益上说,太阳能光伏发电污染排放少,不会有资源枯竭的危险,使用者心理上更容易接受,符合现代人绿色环保的能源理念。从经济效益上说,太阳能光伏发电能源质量,不需要消耗燃料、不受地域限制,设施一旦投放,即可就地发电,经济效益显著。从技术角度而言,太阳能光伏发电技术已经日趋成熟,无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠,一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,维护成本低。

2、太阳能光伏发电的缺点

从环境效益上来说,光伏生产最重要的一个环节就是多晶硅的生产。多晶硅行业是个重污染的行业,国内尾气回收工艺不尽完善,晶硅副产品是四化硅是高毒物质,倾倒或掩埋四氯化硅将造成寸草不生土地几百年都无法使用等巨大的环境风险。

从经济效益上来说,虽然太阳能光伏一点投入使用后便会产生巨大的经济效益,但是在前期投入上,投入成本仍然是巨大的。他能量密度低、需要占用大量的土地资源,且受气候因素和地理位置的影响较大。再者,太阳能电池组件成本高昂,目前仍然达不到将其进行民用普及的水平。

从技术角度来说,目前太阳能光伏技术已经日趋成熟,但是目前太阳能电池生产成本迟迟不能降下来也可以说是一个技术难度。为了降低成本,现在普遍采用多晶硅代替电池中的单晶硅。多晶硅材料制备的新技术、快速掺杂表面处理技术、提高硅片质量等是当前的主要技术问题。

二、太阳能光伏发电产业存在的一些问题

1、太阳能光伏发电并网问题

未来太阳能能源肯定是重要的能源供应来源,当光伏发电在电网电源中的比例达到一定规模时,必须考虑其对电网电压频率控制的影响,必须对光伏电站进行科学合理的调度运行控制。光伏发电的大规模接入增加了电网的安全稳定控制难度,如何利用光伏发电并网智能化技术提高电网安全稳定水平是突破的重点之一。

2、光伏产业盲目扩张,产业和市场不对等,不利于行业健康发展

过去几年内,我国光伏产业界抓住欧美国家光伏市场的快速增长的机遇,利用国内人力和资源成本较低的比较优势,实现了迅速起步与发展壮大。但受全球光伏产业的产能迅速扩张以及金融危机影响,未来世界光伏市场将呈现供过于求的趋势,使光伏产业面临大规模洗牌。最近我国光伏企业已普遍停止扩产、削减产量。在这个洗牌过程中,利润率最高的环节也将逐渐转向下游的光伏发电运营业,使得出售光伏电力比出售光伏组件和系统具有更长远稳定的回报,这也是传统光伏产业界(光伏设备制造业)日益重视、极力呼吁启动国内光伏市场的根本原因。光伏产业没有形成一个权威机构管制,缺少长远发展规划实践,相关技术人才匮乏,研究力量薄弱,高端实验设施落后。

三、太阳能光伏发电技术的具体应用

1、独立光伏发电系统的建立

独立光伏发电系统由于不与公共电网相连接,因此其建设地点一般选在与电网隔离的偏远地区,比如海岛、移动通讯站及边防哨所等。储能元件是独立光伏发电系统中不可缺少的,这是由于太阳能发电一般选择在白天,然而负荷用电是全天24h实施,这就需要在光伏系统中设置必要的储能元件。在气象环境影响下,其供电可靠性很难得到保障,然而对于偏远无电地区而言这一系统的建立已然产生十分重要的社会价值。

2、光伏建筑一体化应用

关于光伏建筑的一体化应用主要表现为两个方面:通过在建筑物屋顶安装光伏器件的方式实现电网与光伏阵列的并联,进而构成光伏建筑一体化系统;通过建筑和光伏器件集成化的方式于屋顶位置设置光伏电池板,利用光伏玻璃幕墙替代原有幕墙,提高墙面积屋顶的太阳能吸收量,这就同时实现了建材功能与发电功能,是对光伏发电成本的有效控制。与此同时,在墙体外饰材料研究方面也出现了全新的彩色光伏模块,这在充分利用太阳能光伏发电原理的同时也使得建筑物外观更具美学欣赏价值。

3、混合型光伏发电系统的构建

所谓的混合型光伏发电系统是将多种发电方式相互融合并应用于光伏发电系统的过程,混合型光伏发电系统的构建旨在发挥不同发电模式的技术优势,扬长避短,从而更加有效地提高电能的利用率。例如光伏发电经常会受到天气状况的影响,在冬季风力较大地区,就可通过光伏发电和风力发电的混合模式,尽可能减少天气变化对发电系统的影响,进而达到控制负载发电率的目的。

4、光伏发电在LED照明中的应用

作为半导体材料制作而成的组件,LED与光伏发电的结合可实现电能至光能的转化。这一半导体照明技术不仅有着环保、节能、高效的技术优势,并且照明周期较长,且易于维护。光伏发电在LED照明系统中的应用突出了光生伏特效应的技术原理,通过太阳能电池实现对太阳能至电能的转化,再借助LED照明系统将其转化为最终的光能。由于LED照明和光伏发电技术同是直流电,因此转化过程并不需要借助变频器,这明显提高了整个过程的执行效率。除此之外,在可充放蓄电池的辅助下,光伏发电在LED照明中的技术优势必将更加突出。

四、太阳能光伏发电产业未来发展方向

1、未来太阳能光伏发电产业一定会成本,使之普及开来

太阳作为一种高效环保的绿色能在未来一定会得到光伏的应用。通过加大资金投入和政策扶持力度和企业的创新研发力度,一定能够降低光伏发电系统成本。现阶段光伏技术最关键的问题,就是要提高电池效率和降低成本。通过采用更先进的电子器件及高效模块降低特定系统平衡成本;通过高效的生产方案、通用型材料的增用以及新蓄电池的观念等手段降低电池成本;通过引进先进封装技术及提高电池工作效率来降低特定模块的生产成本。最后,通过降低电池成本一定会降低太阳能光伏发电的整体成本。

2、未来民用太阳能光伏发电将大行其道

当太阳能光伏生产的整体成本降低之后,未来的民用太阳能产业一定会大行其道,将在通信和工业应用、农村和偏远地区得到广泛应用。太阳能光伏建筑一体化亦是未来的一个发展趋势,对于城市而言可以有效节约土地资源,提升高层建筑利用率。西部地区太阳能资源丰富地区农村光伏发电站的建设可以与风能发电系统互补满足农村基本用电要求。另外太阳能庭院灯,太阳能路灯等都将为家庭和市政建设节约能源。

太阳能光伏发电是一种清洁能源,零排放、无污染,且其技术日趋成熟、成本不断下降,已经适合规模应用,今后,太阳能光伏发电必将在公共建筑或民用建筑中广泛应用,光伏发电也将成为我国的一种常规能源。

结束语

综上所述,在现有技术的基础上,生产企业必须深入的加快研发节奏,降低生产成本,提高产品质量。政府方面更加需要推进绿色能源普及使用的进程,制定强有力的产业政策和法规条文,保障光伏产业的发展。伴随着人民环保意识的增强,我们相信在市场改革和政府政策的联动作用下,我国的光伏发产业必定能稳步健康发展。

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技术经济学作为整体学科,有着深刻的内涵与广博的研究领域,而技术经济学发展史却是循着技术经济学学科的核心及其精华部分而开展研究的。下面是我为大家整理的技术经济学相关论文,供大家参考。

摘要:太阳是一项很重要的可再生能源,在现行世界能源与环境危机的大背景下,太阳能的应用价值日益凸显。作为太阳能应用的一项重要技术,光伏发电发展前景十分可观,而我国的光伏产业又面临着前所未有的机遇和选择。 文章 将结合技术经济理论和 方法 ,从技术、企业、产业和国家这四个不同的方面,对我国的光伏产业进行深入探讨,促使我国的光伏产业向着又好又快的方向稳步前进。

关键词:光伏发电;经济分析;发展预测

太阳能是地球能源的基本来源,因此,如何更好地利用太阳光发电,是人类一直面临的一个棘手的问题。太阳能是一项清洁性、安全性的能源,资源的来源广泛且充足,而且其具有很长的寿命,也不像其他能源那样,需要经常维护。基于这些其他能源不具备的特点,光伏能源被视为21世纪最有利用价值的能源。自上个世纪50年代,太阳能的应用已经从太阳能电池发展到如今太阳能光伏集成建筑等多个不同的领域。纵观全世界的光伏产业,也历经了半个世纪的发展,进入到21世纪之后,我国的光伏产业也渐渐地步入了高速的发展时期。因此,本文将以市场分析为基础,由四个方面来深入探讨技术经济:技术、企业产业、国家。

一、光伏产业的优点

光伏产业是一项绿色又环保的能源,因此被看作是一项战略性的朝阳性产业,各国给予光伏发电的很高的重视程度,并给予大力的扶持,原因如下:

1.《京都议定书》给予各国以压力,迫使各国政府落实积极开发各项清洁型能源,包含太阳能在内,这样有利于减少温室气体的排放。

2.中东是全球的石油主产区,因此,中东地区的政治趋势一直处于一种紧张的状态。为了保证稳定的能源供应,各国政府不得不大力开发国内能源,其中包含太阳能在内。

3.像石油、煤炭这些矿物能源在渐渐枯竭,各国政府不得不积极开发包含太阳能在内的可再生能源,这样才能使能源长期供应。基于以上几个原因,在上世纪末的最后十年,全国光伏发电产业以每年百分之二十的速度高速增长。在新千年以后的三十年中,全球光伏发电产业以每年百分之三十的速度高速增长。光伏能源是可再生能源中一项独具潜力的能源,它的重要性和战略性日益凸显,世界各国积极出台相关政策和法律鼓励光伏产业。自1999年来,世界各国尤其是美、日、德这些西方发达国家逐步推出了大型国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划,这在一定程度上推动了世界光伏产业的发展,世界光伏产业是比IT产业发展还快的产业。作为一项可再生清洁能源,在21世纪前半期,光伏发电将发展成最重要的基础能源。

二、光伏发电成本分析

(一)光伏发电成本和影响因素

光伏发电的成本,直接决定了其能否大规模的快速发展,和其在能源供应中的地位。光伏发电的成本主要受两方面因素的影响:光伏发电总成本以及总发电量。光伏发电成本主要是受初始投资的影响,诸如运行维护费、税收等因素则对系统的发电成本影响较小。1.初始投资。光伏电站的初始投资主要包含光伏组件、电缆、配电设备、并网逆变器等成本,在这其中,光伏组件投资的成本就占初始投资的一半以上。2.发电量。光伏发电系统的发电量受两个因素影响:太阳能资源、太阳发电的效率,与此同时,也受运行方式、线路耗损等因素的影响。因此,在中国与建筑结合在一起的光伏发电系统大多安装在东部沿海地区。3.单位电量成本。(也称度电成本)

(二)多种类型的光伏发电系统度电的成本分析

中国光伏发电市场的起步并不早,主要开展了投资补贴、特许权招标等项目,一些技术的经济分析并不能恰当地反映出成本所在,本文主要结合一些典型的运电站数据来分析。

1.聚光光伏电站的单位投资成本是比晶硅光伏要高的,聚光光伏电站度电成本比薄膜光伏电站要低,但仍然比大规模地面晶硅光伏电站要高一些。

2.薄膜光伏电站的单位成本比晶硅光伏电站的成本要低,但它的效率也低,而度电成本比晶硅光伏电站高。

(三)光伏发电系统度电成本的变化趋势

光伏系统的成本包含太阳电池组件、功率控制、组阵系统平衡、间接费用这四个部分。在这其中,组阵系统平衡涵盖了支撑组件的框架和支架、电线、基础土建和土地的使用费等。功率控制分为两个方面,逆变器和电器控制系统。简介费用包含涵盖了工程建设的管理费、工程设计费、建设期中的利息、意外的费用、运费等等。目前,制约光伏发电规模化发展的一大因素就是成本过高。随着电池效率的提高、组件成本的下降以及寿命的延长,光伏发电的成本和平价上网的水平相近,因此,光伏发电非常具有发电的竞争力。一些国际机构对未来光伏发电的系统度电成本做出了预测:现如今,中国并网光伏的发电单位的初始投资成本大约为15/W,光伏发电装机的容量是3GW。按照中国发电产业现有的发展趋势来看,在技术提升和装备国产化的大前提下,每年的投资成本会有百分之十的下降。按照《可再生能源“十二五”规划》的要求,到2015年年底,中国太阳能光伏发电的装机容量已经达到14GW。预计到2020年年底,太阳能光伏发电的装机容量会达到40GW,到2030年年底,装机容量会达到200GW。根据测算结果来看,2015年中国光伏发电的单位投资成本也大概是11元/W,2020年将会下降至10元/W,2030年会出现大幅下降,降至4元/W。太阳电池成本的下降,不仅仅是依靠技术进步,规模化的生产也在一定程度上降低了成本,使得成本有二分之一到三分之一的下降幅度。而系统平衡需要的构建成本也有了明显的下降。目前微电网的发电技术仍处于深入研究的阶段,虽然成本还是很高,但伴随着技术的不断革新和进步,成本也会逐步降低,未来光伏发电技术的前景是巨大的。2020年前,全球光伏发电的市场还是主要集中于欧盟地区,占到的比例约为百分之四十,2010~2020年,光伏发电在法国、德国、西班牙、意大利等国的地位逐步提升。2020年之后,光伏发电的新兴市场主要是中国、美国、巴西等国,光伏发电技术是重要的可再生能源发电技术。

三、光伏发电发展前景分析

1.多种光伏电池技术争相发展,第一代晶硅电池具有高校、低廉、使用广泛的主要用途,为市场主导。第二代薄膜电池成本低、耗能少,发展前景良好。第三代新型太阳能电池效率高但价格昂贵,目前仍处于探索阶段。

2.光伏微电网发电技术的发展方向是高成本和低稳定性光伏微电网是用光伏发电当作最主要的电源,它可以和其他的储能装置配合,直接在用户负荷周围供电,典型的微电网是可以脱离主网运行的,也可接到主网上运行,这样可以减少配电投资,大大减少了太阳能间歇性对用户带来的影响,这比较适合成本较高的边远山区和对供电有高可靠性的用户使用。

四、发展光伏产业的建议

综上所述,发展我国的光伏产业已经变得刻不容缓了。我国光伏产业的健康稳步发展,是与国家产业政策的宏观调控分不开的,国家各项政策的颁布和落实,将在很大程度上推动我国光伏产业的发展。

1.政府要做好带头作用,设立光伏产业发展的专项经费,更要在资金、电价、税收等方面制定相应的优惠政策,大力扶持。

2.技术上既要自主研发,又要学会技术引进,也可以和国内研究共同公关,建立健全一套创新的技术体系。

3.要以政府作为主导,多元化投资,建立一套完整的产业链,多方参与、共担风险,以更高的水平进行光伏技术师范建设项目。

4.努力培养国内的光伏市场,制定一套具体的分摊上网电价的实施细则,。5.对光伏产业的发展做出合理的规划。对行业标准的制定要加速,提升光伏产业在未来产业中的竞争力。

五、 总结

总而言之,太阳能光伏发电是绿色、环保的可再生能源,光伏发电技术的发展前景非常可观,在2030~2050年间,光顾能源和常规能源在价格上会有真正的竞争力出现,因此,这必将成为我国多能互补能源中非常重要的组成部分。我国的光伏产业需要在市场的规范、设备国产化、提高技术支持、产业链的发展等方面继续努力。只有这样,中国的太阳能光伏产业才能跻身世界前列。

作者:杜娟 单位:黄河水电光伏产业技术有限公司

参考文献:

[1]曹石亚,李琼慧,黄碧斌.光伏发电技术经济分析及发展预测[J].中国电力,2012(08).

[2]冯百乐.光伏发电在建筑中应用的技术经济和选型分析[J].山西建筑,2012(20).

[3]陈贶,王亮,王满仓.不同容量光伏发电单元的技术经济对比分析[J].有色冶金节能,2014(03).

[4]刘江建筑.屋顶太阳能光伏发电项目的分析研究[J].能源与节能,2014(06).

[5]顾文石,安白.景观带光伏发电项目技术经济分析及综合评价[D].华北电力大学(保定),2013.

摘要:进入21世纪以来,在社会经济飞速发展的情况下,人与自然之间的矛盾激化,因此,找到一种能够让社会经济与自然环境和谐相处的低碳经济发展模式已经成为各个国家都极为重视的问题,这也是促使低碳经济模式成为不同国家共同发展的一个重要因素。文章主要针对低碳经济发展的技术范式以及发展路径的思考进行了全面详细的阐述,以期为我国经济发展过程中提供参考。

关键词:低碳经济;技术创新

在当前全球变暖越演越烈的情况下,低碳经济发展模式已经成为了各个国家的主要经济发展方式,以此来促进人与自然之间的和谐关系,这不仅是对自然环境的保护,同时也是对人体健康的保护。低碳环境带来的不仅是低污染生产,还能够减少排放,避免大量污染环境的物质排入到水流、土地、大气中,进一步对被人体吸收,导致大量疾病的滋生。因此,应当加大低碳经济的发展力度,并且对其中的技术经济范式以及发展路径要进行深入的思考。

一、低碳经济与低碳技术

低碳经济已经成为了当前社会上一种新兴的经济发展模式,该发展的模式核心内容主要是在当前市场相关机制的基础上来进行制度的创新以及制定,通过这样的方式来使得低碳经济发展模式能够不断地提高技术效能、减少资源使用,同时研究出可再生能源、减少温室气体排放等相应技术,使得绝大部分工业生产都能够走向低排放、低能耗的生产模式。而有着低排放、低能效效能的低碳经济发展模式必然会伴随着新的节能技术、增效技术、减排技术的发展而发展。只有在大量新型技术的带动下,并以创新的低碳技术作为指引,才能够不断推动低碳经济模式的发展。

二、目前我国低碳技术发展的现状

现阶段我国企业在低碳技术研发方面已经取得了明显成功,有些低碳产品甚至达到了中世界先进水平,其中最突出的就是新能源行业。比如,截止到2015年我国已经有82台超超临界机组在网运行,在世界范围内也处于领先地位。除此之外,在世界范围内,我国风力发电机组增长量也处于领先地位,2013年,风电机组增长量已经高于1600万千瓦;2015年风电装机容量已经超过了10000万千瓦,同比增长1474万千瓦,增长率达到了25%。除此之外,我国是世界范围内出口光伏组件最多的国家,全球有接近40%的光伏产品来自于我国。此外,中国是世界最大的太阳能热水器的生产者和消费者,占世界总产量的70%,约95%的太阳能热水器的核心技术为中国公司持有;中国企业生产出了全球首款单次充电可行驶400公里、并可容纳5位乘客的纯电动轿车;中国水泥余热发电效率世界领先,已开始向国外出口技术和设备。由中国科学院能源领域战略研究组编制的《中国至2050年能源科技发展路线图》指出我国近期低碳经济与新能源产业最重要的发展领域为:清洁煤技术、新能源汽车、智能电网、新能源规模发电等。中国在低碳领域取得了不小的成就,但中国的低碳技术发展仍然令人担忧。因为我们的技术仍以中低端为主。

1.风力发电技术虽然是中国发展最快的新能源行业,已具有以下风机的整机生产能力,但是一些核心零部件,如轴承、变流器、控制系统、齿轮箱等的生产技术难关却迟迟未能攻克。

2.可再生能源发电并网一直是一大技术难题,其中重要原因是我国的智能电网建设水平较低,没有先进的电网调控和调度技术。3.在发展清洁煤技术方面,整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)相关项目刚刚启动,关键部件尚不能国产。在中国,常规火电站的投资约为每千瓦5000元人民币,而IGCC示范电站高达每千瓦1万余元,比常规火电站高出1倍多。

三、我国低碳经济下的技术创新路径选择

我国是一个人口数量众多的国家,人口数量位居全球第一,但是经济发展的速度却并不符合人口需求,生态环境也较为薄弱,极易受到气候变化的直接影响。目前我国还处在一个经济飞速发展时期,面临着减小贫富差距、大力发展经济、减少温室气体排放量等多个不同层面的重要工作同时发展,这导致我国要推广低碳经济发展模式的变得更加困难。也正是由于我国的国情较为特殊,因此我们不能照搬国外的低碳经济发展模式,应当从国外低碳经济发展模式中吸取能为我国所用的精华,从我国所特有的低碳经济发展之路。

1.对低碳技术研发给予政策、资金等方面的支持。不断完善我国的低碳技术开发政策,加强相关的政策以及制度,并且对我国的低碳经济发展模式的企业,予以大量的资金支持。①部分新型的能源技术一直以来都是世界上极其难以攻克的问题,而如果仅仅只依靠企业独立进行研发,必然是极其困难的,因此,政府必须要帮助企业在一方面加强与国际先进能源技术的合作以及交流,从而为我国新型能源技术的快速发展打下坚实的基础。②国家应当在涉及到公共基础设施的建设工作上,加大对低碳建设的力度,例如智能电网等,大量低碳技术应用在基础建设上,能够为国家节省资源和资金,减少排放。③国家应当扶助进行尖端领域的技术研究工作,使得我国的低碳技术能够不断的进步,不仅快速与国际尖端技术接轨,未来还要努力超越国际平均水平,例如在风力发电机上的相关核心技术等。④严格制定相应的低碳技术制度,以及战略规划,引导低碳技术的正确发展,避免盲目发展的现象出现,同时,低碳技术的发展方向应当由国家来予以规划;⑤国家建立起相应的低碳经济发展扶持基金会,以此来帮助我国企业低碳技术的发展。

2.从企业发展角度来说,企业需要进行低碳技术方面的创新,如若不然,企业将在低碳经济发展大趋势下失去市场竞争力。首先,企业应该转变营销理念以及传统的盈利模式,在制定短期目标的同时,还需要制定长期目标,总体大方向应该是发展低碳技术,通过低碳技术的应用,以使企业获得更高的利润,真正的实现发展模式与技术平衡;其次,企业需要与政府、机构以及其他企业加强交流沟通,展开密切合作,以此分散低碳技术研发期间可能会出现的各项风险。由于低碳技术本身并不成熟,有很多低碳技术还只是停留在概念阶段,企业研发过程中需要承受非常大人力、物力等压力,如果企业单打独斗显然成功的可能性并不高,所以企业需要与政府、科学研究机构等展开合作,以此规避风险;最后,可以引进先进的低碳技术。现如今,技术发展也逐渐实现了全球化,我国企业完全可以通过技术贸易来着获得先进低碳技术,而后再依据我国国情消化吸收,与此同时国家还应该做好专利产权保护工作。

3.对于科研机构来说,应该密切关注国家出台的各项政策 措施 ,在此基础上,还需要与企业进行合作,以此得到研发资金。科研机构低碳技术研发的重点应该放在以下几方面:提升煤炭资源的利用率;核电技术、输配电技术以及可再生资源的开发利用技术等。通过这些技术的大力研发,真正的促进我国低碳技术发展,融入到各行各业中。另外,科研机构还需要做好一项非常重要的工作,即必须将研发成功的低碳技术推入到市场中,真正的将技术转变为生产力。

四、结语

综上所述,低碳技术已经成为了全世界生产技术发展的主流,这也是生产发展的必经之路,因此,在当前低碳经济模式发展的潮流中,我国应当加快与国际水平接轨的速度,扩大低碳生产技术在我国生产行业的覆盖范围,将更多技术应用到生产中,促使低碳经济发展走上可持续发展的道路。

作者:候雪雁 单位:大庆市红岗区伟业社区

参考文献:

[1]王国栋,杨志.低碳经济[M].石油工业出版社,2010.

[2]黄栋.低碳技术创新与政策支持[J].中国科技论坛.2010(02).

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