核功能改善对农业能源生产影响范文

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单位：温贤芳校

有机物生成的甲烷和乙醇可用于做饭、取暖发电和拖拉机、抽水机等方面。在农村,可利用发酵过程生产甲烷和乙醇。有些有机物可直接作为发酵基质而不需进行预处理,另一些则需要简单处理,如粉碎、浸软等。木材纤维素需降解为更小的分子以适于作为发酵基质。

利用同位素标记分子和辐射诱发突变的方法来研究微生物和真菌对纤维素的水解是有实际意义的。由于在自发的厌氧酵解中产生沼气需要相对高的恒温(30。一60℃)和一定的pH值,所以,为了使发酵生产过程更为稳定和有效,必须弄清微生物产生甲烷的生物化学机理,这些研究需要应用放射性同位素。

发酵后的残渣是有很大利用价值的,通常用作肥料及鱼和家禽的饲料。有机质分解容器中的残渣利用还需进一步研究。

联合国粮农组织和国际原子能机构(FAO/IAEA)联合处准备按下面的方案开展甲烷研究:

A.集中研究现有的有机物质资源,同时注意可能利用的其它有机物贪源。调查当地农产品和废物能否用于生物分解。

B.目前对发酵的研究只限于供农村使用的甲烷生产。开始进行用废物和人体排泄物作为原料的研究,进而扩大到利用其它农业残留物的研究。研究着重于分解容器的稳定性,特别是分批加入有机原料和季节性变化。研究内容包括固体停留时间和水压停留时间对气体生成速度和产量的影响。

C.测定影响发酵残浆的有关参数,通过以下几种途径比较其使用价值:用作动物的食物成分;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。利用诱发突变技术和放射性同位素或稳定性同位素标记化合物研究甲烷的生成。

E.对与甲烷生成有关的厌氧微生物进行国际性的收集培养。

为了满足发酵的需要,正在进行有机质化学组成的研究。据知,最有利于甲烷生成的碳、氮比为20:1一30:1。研究还表明,甲烷发酵需要镍的存在。

在分解器中,甲烷的生成是各种生物化学变化的结果,许多反应过程仍未弄清。利用同位素标记基质的研究已弄清少数几个反应过程。在许多情况下,醋酸盐是通过下列反应生成甲烷的关键性产物:

(1)乙酸生成甲烷是由特殊微生物催化而完成的。据物理化学家假设,这一反应放出的自由能不足以产生一个分子的ATP,而实际上在分解器中进行氧化还原能够产生所需能量。其余甲烷一般由下列反应产生:

(2)反应(2)中的氢是在分解器中由氧化丙酸盐和丁酸盐的特殊有机物质生成的,其产量是变量。利用同位素可测量一批投进分解器的原料中反应(1)和(2)的甲烷生成量的变化。

不同的微生物在不同的反应中起作用,应用同位素可以很好地测定生物化学反应的速度以及有关生物化学反应途径。反应体系中的各种基质、工作参数和一些特殊的目的均需要用核技术来解决。

利用辐射增加微生物的突变率应特别着重于两个方面:(1)改进木质纤维素分解速度的微生物;(2)增加甲烷生成量的微生物。