生物质的抗降解性及其生物炼制中的科学问题

木质纤维素资源的化学成分和结构复杂,目前还缺少能够破坏纤维素结构稳定性的低成本技术,生物降解转化的效率还不能适应大规模工业化要求。国内这方面基础研究相对薄弱,急需针对生物质抗降解屏障与生物转化的难点,围绕其中3个关键科学问题开展研究：（1）植物生物质是如何抗生物降解的——从生物降解转化的角度深入研究这一系列抗性屏障的特性,寻求破解之道,是实现生物质高效转化的基础;（2）微生物是如何攻击植物生物质抗降解屏障的——深入研究微生物降解木质纤维素的机理、多样性以及酶系合成调控,探寻人工构建低成本且高效的复合酶系的可能途径;（3）破解抗性屏障和提高转化效率的可能途径——分子生物学和系统生物学研究的发展为生物的定向设计与改造提供了可能,通过设计和改造植物、微生物及其降解酶系,选育适于转化纤维素为大宗平台化合物的微生物,研究其代谢调控,构建代谢工程菌,研究定向转化的过程及相关产品,结合物理化学预处理技术的研究,可望集成和设计出新的木质纤维素类生物质生物转化液体燃料和化学品的综合生物炼制技术方案。     

面向新一代生物及化工产业的生物质原料炼制关键过程

木质纤维素等生物质本身是一个超分子功能体，是新一代生物及化工产业最具价值的工业通用原料。国家973计划项目“秸秆资源生态高值化关键过程的基础研究”研究团队经过为期5年的研究，建立了以秸秆为代表的生物质高效转化关键过程和技术平台。但是，要在生物质经济的全球竞争中形成优势，还需突破制约生物质成为通用原料的基础问题。本文分析了面向新一代生物及化工产业的生物质产业发展特点和亟需解决的主要问题，提出了符合生物质原料结构特点和产物功能要求的生物质原料炼制过程新思路，将生物质原料炼制思路从原料预处理．组分分离提升到选择性结构拆分，并阐明了生物质成为新一代生物及化工产业通用工业原料需要解决的关键科学问题。     

利用基因工程改良杨木材性并提高造纸中纤维素利用效率的研究进展

木质纤维素是地球上数量最大的可再生资源,由木质素、半纤维素及纤维素三者紧密结合产生的抗降解屏障作用是纤维素能源利用的主要障碍。通过调控木质素生物合成途径关键基因的表达来降低杨树木质素含量或改变木质素成分,是提高杨木纤维素转化效率并降低转化成本的有效途径。通过选定木质素合成基因作为调控目标,运用RNAi抑制技术调控木质素的生物合成,转化获得转基因植株是一条可行的途径。同时建立并开发更合理的木质素提取方法,得到纯度得率更高的木质素,结合多维核磁共振等分析手段对转基因杨树组分的成分结构变化进行深入地解析,追踪基因工程对杨木材性的改良效果,进一步为木质纤维素高效利用以及生物质能源型杨树的遗传育种研究开拓新思路。     

沼气的低温产气与工业化利用技术

针对我国北方寒区沼气产气率低下的问题,采用基因工程和代谢工程技术,通过不同优势高产菌株及相关功能菌群的优化组合,实现高效均衡产气和沼气的工业化利用。为此,在低温厌氧菌的选育及其代谢特征、优势菌株的功能改造及其复壮技术、木质纤维水解复合菌系及生物预处理工艺、沼气净化和工业化利用、厌氧发酵中试装置及其自动控制系统等方面开展了深入系统的研究,取得了一批自主创新的重要科研成果,建立和发展了具有我国北方特色的沼气低温产气基础研究的体系。     

生物炼制细胞工厂的科学基础

生物炼制是以生物可再生资源为原料生产能源与化工产品的新型工业模式。认识并利用微生物广泛的物质分解转化与卓越的化学合成能力,将微生物改造成为高效的生物炼制细胞工厂,使生物炼制逐步取代传统石油炼制,对于降低化石资源消耗、最终实现工业原材料来源的战略大转移、促进经济社会的可持续发展具有重要意义。本文分析了构建生物炼制细胞工厂亟待解决的关键问题,介绍了有关生物炼制细胞工厂的国内外最新研究进展,并对生物炼制细胞工厂的发展前景进行了展望。作为工业生物技术的核心支撑技术之一,生物炼制细胞工厂必将在解决资源、能源问题中起到重要作用。     

环境友好表面活性剂及绿色润滑油产品技术开发

以我国丰富的木本油脂、松脂、蓖麻等生物质资源为原料，针对非粮油料生物质利用过程中存在的技术瓶颈问题，开发木本油脂、蓖麻生物质资源的预处理、催化转化、深加工制备功能产品表面活性剂、能源产品蓖麻基润滑油、关键化工中间体癸二酸中间体等环境友好制备工艺。研究生物基表面活性剂制备工艺技术，创制松香双子表面活性剂、油脂基阳离子和水溶性表面活性剂、漆脂基乳化蜡及表面活性剂、稳定的水果和包装纸用乳化蜡等新产品；建立中试示范生产线。通过对示范工艺系统优化和技术集成，实现木本油脂、非粮非木质生物质蓖麻的综合利用，将为木本油脂高值利用、替代石油的蓖麻基可生物降解能源产品的产业化提供可靠的技术支撑，为我国生物基材料的发展起示范作用。     

木材／竹材复合材料制造技术

木材、竹材是我国两大重要的可再生资源，在木质基体表面改性及复合界面性能调控技术的基础上，研究木材与竹材复合制造技术，充分发挥木材、竹材的自身优势，克服其弱点，创生新型木质基复合材料，提高可再生资源产品性能，拓宽其应用领域，扩大可再生资源的利用，从而减少天然林采伐，对维护自然生态与环境将起到积极的作用。     

多环芳烃污染农田土壤的微生物修复技术与示范

多环芳烃是广泛存在于土壤、沉积物等环境中的有机污染物,具有致癌、致畸和致突变性,并能在环境中持久存在,因此受到广泛的关注。随着我国经济的快速发展,煤等能源消耗随之不断增长,加之越来越多的生物质燃烧,导致我国向环境中排放的多环芳烃逐年上升。多环芳烃污染土壤的修复及生态调控已成为土壤有机污染环境修复中的研究热点。其中,微生物修复及其相关技术已成为多环芳烃污染土壤修复的主流,该技术利用微生物自身的生理代谢对污染土壤中的多环芳烃进行去除,是一种环境友好型的修复方式。     

微生物降解芳烃污染物及其在生物修复和生物催化中的应用

芳烃化合物作为最重要的化工原料已经广泛应用于医药、农业和化工产业中,并已造成了严重的环境危害。近年来,利用微生物对芳烃化合物代谢能力的多样性对环境污染进行生物修复、进而解决环境问题引起了广泛的关注。在分子水平、细胞水平和群体水平研究芳香烃代谢机理,不仅丰富了对微生物代谢途径多样性的认识,也是进行生物修复、生物催化、生物转化等相关研究的前提。本文针对近年国内外的相关进展,就微生物降解芳烃污染物及其在生物修复和生物催化中的应用等方面进行了综述,并对该领域来束发展方向进行了展望。     

染色质可塑性动态调控的蛋白质机器及其作用机理

后基因组时代生命科学领域的一大关键科学问题是同一生物体中具有相同基因组的各种不同生理功能的细胞命运是如何决定的。表观遗传学正是为了回答这一关键科学问题而兴起的新兴学科,而表观遗传学的核心是染色质结构与功能层面的动态调控。高等真核生物的基因组DNA通过缠绕组蛋白八聚体形成以核小体为重复单元的串珠结构,并经不同层次折叠如30 nm染色质纤维、长距离染色质环、异染色质等高级结构储存于细胞核中。现有研究表明,染色质而非孤立的DNA才是真核生物遗传信息的载体,同时也是基因转录、DNA复制与损伤修复、DNA重排和重组等生命活动赖以进行并得以精准调控的物质基础和信息整合平台。染色质结构及其功能的动态调控在生殖发育、细胞分化、代谢和衰老等过程中发挥至关重要的作用,其错误调控常导致基因表达异常并伴随多种疾病的发生。同时,国际上以染色质动态调控相关因子为靶标的药物研发方兴未艾,累计投入已超过数十亿美元,目前已有多种染色质修饰酶抑制剂被美国FDA批准成药。因此,染色质结构与功能的动态调控既是揭示生命现象本质、正确理解生命过程以及各种人类重要疾病发生发展的基础生物学问题之一,也是涉及国民健康和医药产业发展的重大战略需求。     

科技信息资源共享的约束与调控分析

共享是实现科技信息资源合理配置、提高资源利用效率的有效途径。本文基于资源共享的基本内涵,进一步从经济学和系统科学的视角,总结了限制科技信息资源共享的约束条件。重点剖析了共享成本的构成及其产生的约束,包括单个参与主体的成本约束和系统性约束。提出了科技信息资源共享的双向寻优模型和针对共享约束的调控对策,倡导主动共享和有限共享相结合,从而实现适度共享,以期最大程度地提高科技信息资源的利用效率。     

从绩效至上到科研消费主义——我国公共财政资助科研基金中科技观的异化与矫治

从以"政府"为研究对象的国家社科基金与自科金财政效率的测算可以看出,我国科研资助中的科学观出现了将"多快好省"转换为了"课题拜物教"式的消费主义,将科学设计、科学预测变成了科学空想主义,将科研中的公共受托责任转换成了分配性努力等多种形式的异化。要矫治这些问题,可以从改变"课题拜物教",树立结果导向的科研基本理念,实行研究成果公开,科研经费去向公示等措施入手。     

有关二次资源术语的翻译

二次资源的回收利用是发展循环经济、保护生态与环境和建立资源节约型社会的重要组成部分。作为新兴科技领域，二次资源的研究与开发有力地促进和带动了资源综合利用产业的发展。国际间有关这一领域的交流与合作催生并带动了该领域科技用语的广泛传播与翻译活动的开展。适时对这一领域的学术用语及其翻译进行必要的探讨，将为从事同类科技文献研究及翻译工作的人员提供有益的借鉴，并促进二次资源科技术语的统一，提升这一领域的专业翻译水平。     

从主观文化类同到文化利用——科学之于基督教与科学之于儒学的共同特征

当科学作为外来文化与基督教和儒学分别相遇时,基督教和儒学的捍卫者采取的反应十分相似：无论是基督教父的“希腊哲学源自《旧约》”说还是中国儒士的“西学中源”说都是先让科学“认祖归宗”,这在客观上确立了科学在本已文化中的地位;基督教父的“婢女传统”和中国儒士的“中体西用”说则进一步限定了科学与本己文化之间的从属关系。从“希腊哲学源自《旧约》”说和“西学中源”说到“婢女传统”和“中体西用”说,反映了一个从主观文化类同到文化利用的文化交流过程。     

磁控反应溅射与激光退火处理制备高浓度氮掺杂二氧化钛晶化薄膜材料

氮掺杂二氧化钛的光催化活性能够被可见光激活,从而大大提高其对太阳光能的利用效率。为了解决材料晶化与氮掺杂在晶化过程中损失这一矛盾,以制备出高浓度氮掺杂二氧化钛晶化薄膜材料,本文的研究发展出一种结合了磁控反应溅射与激光退火处理的新型非平衡态制备工艺。与传统的热处理工艺相比,激光退火处理能够获得具有更高氮掺杂浓度、更好晶化效果、更好可见光吸收效果的样品,在光催化分解有机污染物实验中展现出更优异的性能。激光退火处理晶化工艺可以在室温下进行,对于薄膜基体的影响范围非常浅,特别适用于晶化塑料/有机物基体上的薄膜涂层。通过在溅射薄膜中保持掺杂物浓度,激光退火处理能够获得传统工艺无法得到的材料性能。这种方法能进一步推广应用在其它材料体系中,制备出具有新性能的各种薄膜材料,以满足广泛的应用需要。     

工程师的功利观对环境伦理的遮蔽

功利主义价值观是工程师最典型的个人价值观。尤其是工程师的名利观、实践能力观和技术效率观,在其功利主义价值观谱系中表现得特别突出和明显。本文分别探讨了工程师由于受到这三种功利观的局限和影响,遮蔽了其对自然环境的伦理责任。     

气候问题的善恶追问

气候问题并不仅仅是一个技术和政治问题,还是一个伦理问题。从善与恶的视角对气候问题进行伦理追问,深刻地揭示气候问题也是个伦理问题。气候资源开发利用涉及善恶问题:发展中国家是生存性排放,属于低排放,是气候资源利用的善,而发达国家是奢侈性排放,属于高排放,是气候资源利用的恶;气候资源利用的"公地悲剧"是恶的体现,气候是典型的公共物品,如果没有善恶评价和伦理考量,就一定会发生"公地悲剧";气候问题的合理解决需要善的引导,发达国家不能只考虑本国利益的"小善",而不肯接受全人类利益之"大善"的实现。只有全人类利益的"大善"实现了,才会有本国利益的"小善"实现。     

实现经济与环境协调发展的路径选择——关于我国经济与环境协调发展的理论与对策研究

实现经济与环境协调发展,是可持续发展的根本要求,也是人类面临的重大现实难题。正确选择实现经济与环境协调发展的路径,对于提高环境管理成效和顺利实现经济与环境协调发展至关重要。本文在分析评价环境库兹涅茨曲线假说及其所反映的工业化国家曾走过的"先经济,后环境"的发展路径的历史合理性与局限性的基础上,从一个新的角度,提出并论证"技术进步非对称性是环境恶化的根源"及"消除技术进步非对称性是实现经济与环境协调发展的根本路径"的观点及相应的对策建议。     

循证实践:一种新的实践形态?

循证实践即"遵循证据进行实践",是由循证医学肇始,在医学及人文社会科学的实践领域催生的一种实践形态。文章描述了循证实践的概念及主要内容,认为循证实践在价值观上体现着求真、民主、高效、公正与共享等时代精神,但在方法论上却是科学主义取向的,存在着技术化、方法中心、还原主义及科学价值凌驾于人文价值之上等问题。它是医学及人文社会科学受到自然科学实践形态的影响,在自己的实践领域作出的一种回应,可能会深刻地影响到整个人类的实践方式。     

隐喻认知与科学传播

隐喻认知是人类最基本的认知方式之一。不管是在科学共同体内部的传播中,还是在科学共同体面向社会公众的传播中,隐喻认知的存在都具有很强的普遍性,它常常以多种形式的隐喻性语言表现出来。隐喻认知的重要价值在于以一种兼具经济性和启发性的方式改变了科学传播受众的认知结构,从而在一定程度上消解了不同社会群体之间的知识张力和知识鸿沟。为了更好地提高科学传播的效率,科学传播的施众需要通过类似于生物进化的选择过程,在特定的语境下对各类科学传播隐喻语言的适应性做出判断,并选择出具有最佳个体关联性的源域。