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在人类的实践活动中,技术和人文价值互为根据、相互支持。现代技术就是由技术器物、技术制度与体制以及技术意识形态这三个层次的因素组成的文化[1]。作为一个多目标、多类型的技术体系,基因工程技术负荷多方面的价值,有着广泛而深远的社会影响。基因工程技术发展过程中的人文困惑实际上是人类自身在人格标准、社会伦理观、生态价值观上的诸多疑难的反映。重新审视当代社会的人文价值观,为基因工程技术的健康发展提供一个可供参照的人本坐标和社会文化尺度,是当下一件重要的事情。
一、人文价值导引基因工程技术
发展的必要性与可能性1.人文价值导引基因工程技术发展的必要性
基因工程技术是自然属性和社会属性的统一体。基因工程技术将有力地促进社会经济的发展,实现人的自由,满足人类多方面的需要。由于基因工程技术的作用对象包括人在内,其发展和应用就必然更多地涉及到人文价值,在个体层面、群体层面和社会层面影响到人与人、人与社会以及人与自然的关系。基因工程技术为人类摆脱生物本性上的局限从而实现更大的目标创造着条件,给人类带来无限的梦想和希望。同时,基因工程技术又对人类的文明和智力,甚至对人类的肉体生存和心理健康都带来了新的、更大的挑战。基因工程技术的发展并不总是合乎人的本质诉求,其背离人类本性的一面已经表现出来,已经产生和将要产生更为复杂的伦理、法律、社会和生态等问题,亟须人文价值的密切关注与导引。
基因工程技术发展的人文困惑就是这项技术在其发展过程中对现代人文价值观念的冲击,表现为基因工程技术对人类社会价值观念的重构和社会价值对基因工程技术的审视。这种困惑折射出社会发展中的物质层面和精神层面的不协调。对于技术与人文价值之间的这种激荡,我们必须承认和审慎对待。其实,基因工程技术的内在价值维度与社会人文价值之间有着互惠的影响,基因工程技术与人文价值的协同发展是十分必要的。
用人文价值导引基因工程技术的发展是必需的。陈昌曙教授曾指出:现代技术从根本上说都是人造的,人在多种情况和相当程度上可以干预和选择技术。在技术创新的方向,对在何种场合、何种程度上应用技术,对技术发展的战略和技术政策都有选择的自由和余地;国家、部门和企业都有技术选择的任务,工程师、企业家都有进行技术选择的能力[2]。具体说来,人是基因工程技术发生和发展的主体,居于核心地位。没有科技工作者的努力就不可能有基因工程技术的产生和发展,更谈不上产业化、市场化;发展基因工程技术的宗旨是为人类造福,为解决人的现实问题服务。在这里,基因工程技术是手段,人是目的。因此,基因工程技术的发展路径和结果必须符合人的基本价值诉求。
2.人文价值导引基因工程技术发展的可能性
现代技术的实体因素决定着人们的生产、生活和精神状况,影响着“人—社会—自然”大系统的演化,表征着现阶段人类文明的发展水平。同时,人文价值规定了技术发展的方向和目的,通过影响技术制度、体制及其意识形态实现着对现代技术的选择、扩散和社会整合。人文价值作为人类社会存在和发展的基本理想,完全可以规定基因工程技术的发展方向。在实践中,通过不断发展的人文价值可以实现对基因工程技术的导向作用。
人文价值对基因工程技术的发展有着理性的制约作用。M.谢勒认为,每次理性认识活动之前,都有一个评价的情感活动。因为只有注意到对象的价值,对象才表现为值得研究和有意义的东西[3]。基因工程技术的发展从根本上说,要受到人们的情感、态度以及社会伦理规范的影响。基因工程技术活动必然要受到当今时代占主导地位的文化价值科学精神和人文精神的双重影响。现代基因工程技术体现着科学与人文之间的互补关系:一方面,在探讨现代基因工程技术活动的意义和技术决策的标准时,离不开对其人文精神的思考;另一方面,要确定解决特定问题的技术方案和预测现代基因工程技术的物质后果,只有运用理性的科学精神才能作出回答。以科学精神和人文精神的和合统一为主导的当今社会文化价值以其解释作用、论证作用和导向作用,创设出基因工程技术发展的社会心理氛围、可行条件并影响着其可能的发展规模、速度和方向。
总之,基因工程技术与人文价值的逻辑关联提供了人文价值导引基因工程技术发展的可能性,现代基因工程技术发展的潜在人文困惑又日益彰显了人文价值导引基因工程技术发展的必要性。人文价值可以也必须通过作用于基因工程技术的器物层面和制度层面对此项技术的发展方向加以导引。
二、人文价值导引基因工程技术
发展的主要原则为了能够在发展基因工程技术以促进社会福利的同时,又能前瞻性地关注并预警其多方面的负面影响,在两者之间形成“必要的张力”,我们必须努力探求正确导引基因工程技术健康发展的人文价值原则。
1.人本原则
人本原则要求人们在研制、发展基因工程技术的过程中,要有意识地实现人、社会、自然的整体和谐,关注人类本身的持续生存和健康发展。基因工程技术只有在“人—社会—自然”大系统的协调发展中才能得以发展并最终实现人的价值追求。
首先,人类与其他生物、非生物环境之间的和谐是人类社会持存的原初条件和人类文明得以延续的基本保障。基因工程技术的发展要充分考虑自然生态的承载力和可持续性。人们应当充分利用基因工程技术提供的主动性和选择性,通过有目的的社会实践活动,在促进基因工程技术发展的同时维持生态系统的完整、稳定和有序发展,建立一种符合自然生态系统发展规律的社会实践和组织形式。
其次,社会层面中政治、经济、文化和教育环境等之间的和谐是基因工程技术发展的现实社会条件。基因工程技术的发展既取决于社会的需要,受到特定社会主导文化价值的制约,同时也广泛地影响到社会生活。基因工程技术的发展要因人、因地、因时制宜,充分考虑其发展的社会条件和社会影响,在实现自身发展的同时促进社会的进步。
再次,实现人的健康发展和社会价值是基因工程技术发展的归宿。研制基因工程技术的原初目的是适宜人性的,其发展就是为了解决人类生存与发展面临的食品、健康与安全等现实问题服务的。坚持以人为本,关心人的价值、尊严、平等、自由和全面发展,应该始终成为基因工程技术发展的首要目标。
2.技术与伦理观念协同原则
基因工程技术已经成为推动经济社会发展的重要动因,其迅猛发展必然会影响到人类社会固有的观念。早在上世纪90年代初,欧洲许多公众就开始强烈反对转基因食品,他们认为转基因食品有损人类健康,认为他们有足够的可供选择的食物。一些政治家为了自身利益,也充分利用这场舆论纷争,试图将它演变成一场公众的政治运动。1999年,奥地利、比利时、丹麦、法国、希腊、意大利和卢森堡等7个国家明令禁止销售转基因食品,在4年内不得发展转基因食品。但是,随着转基因技术的进一步成熟,到了2002年10月,欧盟又通过了一项关于最终种植转基因农作物的新的指导方针[4]。
伴随着包括基因工程技术在内的现代生物技术的发展和应用,人类社会无论从制度方面还是物质方面都已经发生了很大的变革。由人类社会历史实践孵化产生出来的伦理观念同样要适应新情况和新变化,以崭新的姿态解决新问题。我们并不主张人类的伦理观念无条件地完全适应或简单地迎合基因工程技术发展的现实,但至少应该作出相应的调整,改变一些具体的伦理规范和行为准则。伦理学家的研究内容和研究方式不要只被动地适应基因工程技术所带来的挑战,而要能够预见基因工程技术发展中所要产生的问题和矛盾,起到针对防范基因工程技术负效应发生的预见和警戒作用[5]。
我们在利用基因工程技术改造物质世界的同时,也要分析和改造我们自己的精神世界,从而实现两个世界的和谐统一。在现代生物技术的辉煌与其人文忧患并存的时代,基因工程技术视野与人文价值视野需要很好地对接,技术的发展与伦理观念所展现的高度应该是一致的,技术与伦理观念应该是协同发展的。
3.非功利性原则
现代生命科学和基因工程技术已经分别成为目前重要的前沿科学和关键技术,它们相互促进、相互影响,将同时迎来一个迅猛发展的新时代。现代科学、技术、产业整体化的发展趋势,要求我们重视生命科学研究与基因工程技术的协调发展,把基因工程技术建立在牢固的生命科学基础之上。
相对于人们对基因工程技术产业化、市场化的经济功利诉求,生命科学基础研究要求更多的则是勤奋踏实、不懈努力和淡泊名利的心态与行为。如果片面追求基因工程技术的所谓快速发展而忽视生命科学基础研究,就会使基因工程技术逐渐失去自身存在的根基并最终导致自身发展的乏力。这要求人们对待基因工程技术的发展,要适当地超越功利心态并坚决反对任何不切合实际的急功近利。
这项原则还要求人们谨慎地对待基因工程技术,采取与传统技术不同的运作方式,在确保安全性的基础上,有选择、有限度地加以利用。例如,由于一般药物的安全性或毒性试验对基因药物不一定适用,加上种属差异性,基因工程药物对人的药理学活性在动物身上就不大可能得到完全、正确的反应。这样在进行安全性试验和临床应用时,就要求有不同于传统的毒性试验项目、方法、判断标准以及防范措施。另外,由于转基因农作物相对于生态系统来讲属于“外来物种”,必须对其从实验室走向大田试验的各个环节中间试验阶段、环境释放阶段、生产性试验阶段进行严格的实时监控,并且在其大田种植后也要继续依照新的标准采取分阶段的安全性评价。反之,对基因工程技术过分的功利心态则可能无视这项技术的特殊性、不确定性以及可能存在的风险,导致这项技术的误用和滥用。三、人文价值导引基因工程技术
发展的途径探析1.确立开放的技术伦理评估框架
在当今文化多元的世界,我们很难在关于人文价值的合理理念方面达成共识,乃至不可能只有一种普适的技术伦理观。然而,人类社会面临着共同的技术应用问题,社会生活有其相通性,对“善”的追求也是人性的重要向度,这一切都使得人们可以在基因工程技术的发展问题上,将价值存在的抽象性转化为具体规范的可能性并达成一些基础性的共识。然后,人们在此基础上愿意提出和遵守公平合作的条件,愿意承担判断的任务并接受其后果。例如,在已经过去的三十多年中,美国学术界针对生物技术的应用发展提出了包括“行善原则”、“自主原则”、“不伤害原则”和“公正原则”在内的四条生物医学伦理原则,在世界产生了很大的影响,得到了广泛认同和实际应用。
为了评估基因工程技术的发展,一种技术伦理评估的新框架在今天是必需的。我们要以生物伦理学理论多元的宽广襟怀,融合多样性的、具有共同基础的基因工程技术发展的指导原则,谋求实际应用过程中的共识。开放的技术伦理评估框架的目的只能是为了使人类生活得更好,使人类免受可能的技术伤害。关涉人类前途的基因工程技术在其发展过程中一定要倾听来自各方面的声音,允许各种话语的自由表达,宽容地对待各种不同的学术观点和立场,这样才可能真正实现自身的健康发展。
2.推广人文主义的科学教育观
科学素养已经成为衡量一个国家国民素质水平及其国际竞争力的重要指标之一,科学教育日益占据了教育的主导地位。科学教育肩负着提高国民素质尤其是全体国民的科学素质,引导社会成员勇于在未知领域中探求并走进科学殿堂的重任。面对新世纪科学技术高度综合化、整体化以及自然科学与人文社会科学相互渗透和融合的发展趋势,科学教育必须以培养大量基础扎实、知识宽厚、综合素质高、创新能力强,既有科学素养又有人文理想的复合型人才为目标。完整的科学教育既包括科学技术知识的传授和能力的养成,更包括人文精神的熏陶。
然而,科学教育和人文教育的长期分离,人为地制造了科学与人文两大阵营,且相互对立和互不理解,形成了所谓的“两种文化”现象[6]。在这种氛围下,基因工程技术也很难实现健康发展。如果基因工程技术只是被人们从功利主义的工具角度来看待,那么它在文化上的价值就不能得到完整而准确的表达,就可能在其社会应用过程中给人类带来危害。我们必须找到基因工程技术与人文价值相结合的途径,使基因工程技术发展人性化,让基因工程技术的发展得到理性的规范,而不是让其成为一种与我们的文化无关的纯粹工具来任意发展。为了使基因工程技术始终服务于人类文明的目标,我们在实践中就必须推广科学精神与人文精神、价值理性与工具理性相融合的新人文主义科学教育观。
加强科学教育过程中人文素养的融入,促进基因工程技术人才养成高尚的人文精神,完善其知识架构,能够极大地夯实人才基础,使他们在内心深处树立以人为本的理念,追求进步、向往和谐的人生理想。在科学实践上自觉地应用人文价值观念主导和支配基因工程技术的决策和选择,从而对基因工程技术的健康发展起到有效的推动作用。
3.强化生命科学家的社会责任,塑造基因工程师的行为范式
科技工作者对人类进步高度的社会责任感和道德责任感是科技进步的重要推动力。早在1974年,联合国教科文组织就在《关于科学研究工作者地位的建议》中讲到科学家的道德责任。在当今大科学时代,发展科学技术已经成为国家行为,科技工作者必须考虑科学技术的社会后果以及自身的社会责任。运用科技成果为全人类造福是科学家和技术工程师追求的美德。要实现“科学为全人类造福”的价值目标,迫切需要科学家和工程师自觉树立起新的责任意识。基因工程技术的新发展赋予生命科学家和基因工程师们以前所未有的力量,同时加重了他们的社会责任。基因工程技术在给人类带来福利的同时,还带来可以预见的和难以预见的危害甚至灾难,或者在给一部分人带来利益的同时而给另一些人带来了伤害。面对基因工程技术带来的诸多现实问题以及人们思想观念的变化,生命科学家和基因工程师作为生命科学知识最主要的载体和基因工程技术活动的主体,有责任、有义务树立科学良心和职业伦理道德,使基因工程技术为人类创造繁荣的同时,尽可能减少其负面影响。
在2002年4月召开的香山科学会议上,许智宏院士指出:“科学家自身的道德意识和伦理觉醒至关重要。面对生命科学研究可能带来的巨大经济利益,科学家要自觉地依据理性和符合人类利益的原则作出选择。任何科学技术的应用都有双重性,科学家有责任向社会说明技术的价值和可能带来的风险及危害”[7]。可见,科学良心是科技工作者内在的思想道德,是道德情感、道德认识和道德意志的具体体现,是科技工作者支配自己的科研工作为人类造福的道德支柱。因此,生命科学家要坚持不懈地加强科学道德修养,将自己培养成为有社会良心的责任主体。基因工程技术的健康发展有赖于基因工程师在实践中自觉处理好基因工程技术积极社会功能的正常发挥与其价值负荷、政治法律约束的关系,逐步形成一个既有利于基因工程技术发展又充分考虑其社会效应的、可操作的行为范式[8]。
4.重视技术评论,营造公众参与的良好社会舆论氛围
基因工程技术的发展需要良好的社会舆论氛围。社会公众的态度和心理承受程度是基因工程技术发展与应用的重要参量。在现代信息发达的社会中,一种新技术概念在社会的扩散,一种新技术成果在社会的推广,一种新技术产品在社会的应用,均离不开众多媒体强大的中介传播作用。一种技术在媒体宣传中的形象,将直接影响到社会公众对此项技术的接受态度。分析公众因基因工程技术的发展和应用而产生的社会心理问题,通过各种媒体开展富有成效的技术评论,及时引导并调适公众心理,对于基因工程技术的发展有着极其重要的意义。
在当今社会,没有公众科技素养的提高,在生命科学和基因工程技术研究中实现公众参与和顾及社会伦理道德将只是空谈。生命科学家和基因工程技术工程师在技术评论和公众心理调适中有着不可推卸的责任。他们有预测和评估基因工程技术社会应用的正负效应,对公众进行科学知识普及和技术风险教育的责任,并结合自身的研究进程负责任地与公众进行多方面的对话和交流,通过开展技术评论有效地缓解社会公众期待与紧张的心理状态,从而创造一个良好的社会舆论氛围,为争取公众参与搭建一个互动的平台,最终实现基因工程技术的人性化发展。
大众传媒在塑造基因工程技术的社会形象,促进公众理解基因工程技术的过程中有着广泛而深远的影响。媒体通过自己的宣传,既可以起到为基因工程技术的发展争取社会投资、社会支持的作用,也可能招来社会公众对该项技术的强烈抵制。媒体对基因工程技术的理解程度和价值取向将直接影响到公众的心理走向。因此,较为理想的技术评论应以正确理解科学技术为基础,以科学精神为灵魂,坚持社会效益优先原则和进步的方向性原则,使社会公众及时了解到基因工程技术的发展状况,切实维护公众的知情权和选择权。通过公众参与和民主监督,促使基因工程技术以尽可能符合社会秩序和人道的方式发展,最终实现生命科学研究和基因工程技术创新的人文关怀。
5.通过立法和制定科技政策进行必要的社会调控
在宏观层面,要处理好个人、社会和自然三者之间的关系,注意从社会整体效应和长期利益的角度对基因工程技术的发展作出调控;在微观层面,要着力营建科学技术发展与社会全面进步和谐一体的理念,使基因工程技术研发人员切实认识到自身的社会价值诉求。通过各方面的共同努力,使基因工程技术的发展实现更多的人文关怀,尽量减少其对社会利益的损害。具体说来,主要包括以下两个方面的内容。
其一,通过立法使基因工程技术在发展中趋利避害。制定有关法律和法规并不是阻挠基因工程技术的发展,而是对其进行积极引导和适当限制,由此争得充分的准备时间,以便人们能够充分估计基因工程技术发展的负面作用,建立一套可操作的制度和规则。为防止现代生物技术对人类生命个体的有意或无意的伤害和危及人类社会的发展,在发展生物技术方面一定要谨慎,要在严格的法律规范条件下有序进行。近几年,我国制定出台的《基因工程安全管理办法》、《农业转基因生物安全管理条例》、《人类遗传资源管理暂行办法》等,都是对基因工程技术发展进行规范所作出的积极努力。
其二,制定出合理的基因工程技术发展政策是其发展的重要条件。基因工程技术的发展关系到国家、民族乃至全人类的前途。在进行基因工程技术立法和制定政策时应十分慎重,不要使基因工程技术工作者和生命科学家们在从事研究时感受到过多的社会压力。只有在一个宽松、民主、自由的社会环境中,科技工作者的积极性、主动性和创造性才能够得到充分发挥,才会真正有利于生命科学和基因工程技术的健康发展。在制定基因工程技术发展政策时要充分考虑到基因工程技术的社会价值、社会心理影响等,最终实现基因工程技术与经济社会的协调发展。
若要从根本上解决政府、科技界、企业界和公众之间在基因工程技术发展方面的观念冲突,除了像技术哲学家M.邦格所设想的力争技术的民主控制,即公众参与所有大规模的技术规划之外还需要有整个社会的变革[9]。基因工程技术的发展和应用离不开社会的整体变革,需要通过适当的社会变革争得良好的社会文化环境。但是,这种有利于协调基因工程技术与其他社会领域冲突的社会文化环境,仅仅依靠基因工程技术本身的发展是无法营造的,这需要全社会的共同努力。
总之,我们希望在人文价值的积极导引下,寻求一种有利于基因工程技术健康发展的道路,让本性为善的技术发展得更为完善,创造一个美好的未来。
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基因工程是利用重组技术,在体外对目的基因进行构建,再导入细胞内,使重组细胞在细胞内表达,产生人类需要的基因产物,或者改造、创造新特性的产品。基因工程是在生物化学、分子生物学和分子遗传学等学科的研究成果基础上逐步发展起来的。基因工程问世以来,发展非常的迅速,还发展了一系列的基因工程技术操作,如:DNA重组技术、PCR技术等。科学工作者十分的重视基础研究,包括构建一系列的克隆载体和相应的表达系统,构建不同物种的基因文库和cDNA文库,开发新的工具酶等,各个方面都取得了丰硕的研究成果,使基因工程技术不断的趋向成熟。许多科学家预言,生物学将成为21世纪最重要的学科,基因工程及相关领域产业成为21世纪的主导产业之一[1]。基因工程研究及应用涉及医学、农业工业等许多领域。基因工程技术的发展带来两个领域的革命性变化,分别是医学和农业这两个领域。
一、基因工程技术在医学领域的研究及应用
1.基因治疗
基因治疗是指通过操作遗产物质来干预疾病的发生、发展和进程,包括替代或纠正人自身基因结构或功能上的错乱,杀灭病变的细胞或增强机体清除病变细胞的能力等,从而达到致病的目的[2]。基因治疗是随着基因重组技术的成熟而发展起来的,现今是生物医学发展的里程碑之一。
1990年美国NIH的French Anderson 博士开始世界第一个基因治疗临床试验,用ADA(腺苷酸脱氨酶)基因治疗以为ADA基因缺陷导致严重免疫缺损的四岁女孩,并获得了初步成功[3],目前该女孩跟常人一样正常生活,这成功范例促使世界各国都掀起了基因治疗的热潮。2004年1月深圳赛百诺基因技术有限公司将世界上第一个基因治疗产品重组人p53抗癌注射液正式推向市场,这是全球基因治疗产业发展的里程碑。[4]目前利用基因对恶性肿瘤,糖尿病、心脑血管病和艾滋病等疾病进行治疗已取得重大进展。
RNA干扰技术在基因治疗具有很大作用。RNA干扰技术是利用人工方法向宿主中引入沉默诱导因子,达到降解靶基因转录的目的[5]。目前,利用RNA干扰技术针对肿瘤治疗的药物已经产生,临床上的研究也在不断的进行。现在RNA干扰技术很成熟的应用于研究特定基因领域,这项技术在医学、药学等领域有着重要的作用。另外锌指核酸酶技术也已在人类基因治疗中得到应用,锌指核酸酶技术是一种心性的基因高效靶向修饰和调控技术。锌指核酸酶技术在构建各种人类疾病动物模型、 研究人类疾病发病机理和治疗人类遗传疾病方面将体现出极大的应用价值[6]。
2.基因工程制药
近些年来,基因技术的发展为医药工业发展开辟广阔的前景,以DNA重组技术为基础的基因工程技术改造和替代传统医药工业技术已成为重要的发展方向[7]。通过DNA重组生产以前因源材料或制造技术等问题不能生产的药物,如:疫苗、抗体等。
基因工程疫苗 使用DNA重组技术克隆并表达保护性抗原基因,利用表达的病原的保护性抗原制成疫苗。包括:基因工程亚单位疫苗、基因工程载体疫苗、核酸疫苗、基因缺失活疫苗和蛋白质工程疫苗。目前,乙型肝炎病毒、麻疹、狂犬病病毒、霍乱和大肠杆菌等疫苗研究已经有很大的进步[7]。
基因工程抗体 DNA重组技术与抗体基因结构功能的研究相结合,根据人们的意图在基因水平上对抗体分子进行分割、拼接及修饰,或者人工合成导入受体表达产生新型基因工程抗体,应用于诊断和治疗性抗体。基因工程抗体改造有:鼠单克隆抗体的人源化、制备双特异性抗体、制备完全人源性抗体、表达单链抗体和制备抗体融合蛋白[8]。目前构建成功的用于抗肿瘤的有ScFv(CD3)-64、抗上皮,17-1A的ScFv、抗地高辛ScFv(Dig)-ScFv(erbB-2),Fab(HSV-2)-SpA抗体融合蛋白和T细胞激活抗体OKT3相结合,构成双特异性复合抗体可有效降低HSV-2病毒的产。在转基因烟草中表达了乙肝表面抗原,可在小鼠体内引起免疫反应。另外,具有抗凝血、抗血小板功能的基因工程抗体药物在心脑血管疾病的治疗中起着重要的作用[9]。
二、基因工程技术在农业领域的研究及应用
农业和人们的日常生活关系非常的密切,农业的发展促进人类社会的发展。许多科学工作者从事农业方面的研究。
利用基因工程技术,通过对植物基因进行改造,修饰加工,增强了植物对细菌、真菌病的抗性。生物防治虫害是一项重要的工作。在防虫害方面,科学研究已经有的一些成果。研究发现,苏云杆菌中的毒蛋白(结晶蛋白)对害虫有毒害作用,可以利用这些杆菌来控制害虫。可以通过克隆这些蛋白的基因,将这些基因导入植物细胞中,是基因在植物中表达,从而获得抗虫的转基因植物。目前,苏云孢杆菌基因已被转入烟草、番茄、马铃薯、玉米和棉花等多种植物。通过科学家的研究,利用转基因技术已经成功的生产抗冻、抗旱、抗除草剂等植物。
随着人类社会的进步,科技的发展,人类向大自然排放了越来越多的有害和难降解物质。这些物质严重破坏了环境和危害人的健康。利用基因工程技术提高微生物净化环境是现代生物技术用于环境治理的一项关键技术。基因工程给农业发展带来的巨大的经济效益。转基因技术提高作物产量、改善作物品质、增强抗逆性、抗病性的能力。
农田长期的使用过量的农药,已经严重的破坏了生态环境的平衡,破坏了土壤水质,农药残留有毒物质于植物中,给人类带来潜在的危害。消除农药化肥的危害,保护环境是当今重要及迫切解决的问题。
微生物在物质循环中起着很重要的作用。科学家利用基因工程技术对微生物进行改造,构建高效的基因工程菌可以显著提高农药降解效率。目前,已经开发出净化农药(如DDT)、降解水中染料以及环境中有机现已开发出有机氯苯类和氯酚类、 多氯联苯的基因工程菌。Home等人通过研究大肠杆菌重组的DH10B表达产物O pd A和OPH(有机磷水解酶 )对几种农药的酶解动力学比较,发现O pd A能作用更多底物的类似物,降解范围更广[10]。利用基因工程技术制作微生物农药,减少化学农药的使用,减少环境的污染。
三、基因工程技术给人类带来的影响
基因工程是一把“双刃剑”,给人类带来利益的同时,我们也不能忽视它潜在的危害。基因工程技术的发展,给科学家研究带来新的方向,新的研究水平。从细胞、分子水平到基因水平。人类对生命的研究更加的详细,了解更加的深入。
基因工程技术的发展对医学和农业两个领域带来很大的影响。基因工程技术促进了医学科学研究的发展。基因工程技术给科学对肿瘤、病毒、等难解决的人类疾病的研究带来新的手段与方法,同时在人类疾病的研究,诊断、治疗等方面有革命性推动作用。一、解决了常规方法不能生产或生产成本昂贵药品的生产技术问题,开发了一大批特效药物,如胰岛素、干扰素等等,这些药品可以分别用以防治诸如肿瘤、心脑肺血管、遗传性等严重威胁人类健康的疑难病症,而且在避免毒副作用方面明显优于传统药品;二、是研制出了一些灵敏度高、性能专一、实用性强的临床诊断新设备,如体外诊断试剂、免疫诊断试剂盒等,并找到了某些疑难病症的发病原理和医治的崭新方法;农业领域里利用生物工程技术,科学家研制了许多抗病虫害、抗逆性等优良性状的生物,提高作物的产量,解决的世界人口粮食短缺的问题。
基因工程技术给人类带来利益的同时,也给人类带来的一定的隐患。转基因食品安全性的问题是人们一直非常关注个问题。转基因食品目前虽然没有发现对人类有什么危害,但是原有基因进行部分修饰后,也有可能存在着隐患,转基因食品如果有过敏性,则转基因食品就会有安全性问题。利用基因工程改造生物有可能打乱自然界的生态环境的平衡,破坏生态环境。转基因技术还有可能会导致基因污染,有可能危害原植物的遗传。基因工程技术同时带来伦理道德的影响,克隆技术如果应用到人身,打破以往生育模式,则存在人类伦理道德的问题。
四、结语
转基因技术生产的食品是否对人来带来影响,这需要实验和时间来验证。我们要以一个平衡心来对待转基因食品。在发展转基因技术的同时不能忽视其技术可能给人类带来的危害。我们要利用好转基因技术。基因工程技术给人类带来的很大的革命性作用,但是我们要理性的的看待,并不断的探索,寻找新的技术,方法,给人类带来更大的进步,促进社会的发展。
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转基因成果,最早出现在20世纪80年代。美国科学家把只发育了五六天的山羊和绵羊的胚胎取出来,然后将山羊的胚胎细胞注入到绵羊的胚胎细胞里面,让它在试管里发育一段时间,再移入绵羊的子宫里。结果,生育出来的是长着山羊胡子绵羊毛的“怪羊”,很难说它是山羊还是绵羊了。
转基因技术与植物、动物的“杂交”不同。杂交,都是在植物或动物的同一种属之间进行的,是能够进行杂交的;而转基因则可以将根本不能进行杂交的生物“结合”在一起。比如,将动物与植物“结合”在一起,这在过去会被认为是“天方夜谭”。然而,基因工程却可以做到这一点。
草莓是极不耐寒的植物,尤其是果实受冻以后味道很差。为了改变这种状况,俄罗斯的科学家将北极耐寒的比目鱼的御寒基因移植到草莓的细胞中,从而得到一种耐寒的草莓新种。
1合理安排教学内容,突出课程重点
1.1精选教学内容,提高教学效率
基因工程主要研究在生物体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子,构成遗传物质的新组合,并使之参入到原先没有这类分子的寄主细胞内,而能持续稳定的繁殖。其作为生物技术专业的必修课,是在一些专业基础课基础上开设的,如生物化学、遗传学、分子生物学及细胞工程等。
基因工程课程部分内容和这些课程的内容存在重复,为了留出充足的时间详细讲解新知识点,防止学生产生厌烦情绪,笔者将基因工程教学内容精简,在授课过程中进行了内容优化,突出重点。例如,“基因的表达调控”内容在分子生物学中已讲授,在基因工程中将不再讲解,“工具酶”、“目的基因的克隆”、“载体的构建”、“外源基因整合、表达及检测”等重要概念、原理、新技术、新方法较为抽象难懂,应详细讲述,对于有些重复性内容如核酸电泳、质粒提取等常见的核酸基本操作技术是基因工程操作的基础技术,可采取提问及讨论方式进行回顾式学习,将节省出的课时放在抽象性较强的内容上,以提高教学效果。
1.2更新教学内容,紧跟学科发展前沿
生命科学的发展日新月异,基因工程技术作为生命科学研究的基本操作技术,与之相关的进展性内容很多,教材内容相对滞后于知识的发展。经调查,甘肃农业大学生物技术专业80%以上的学生准备考研深造。因此,在教学中不能局限于书本上的知识,而要以教材为依托,向课外延伸,插入与之相关联的国际上该领域的最新进展,如肿瘤的基因治疗、转基因食品的安全性、人类基因组计划、后基因组时代等,使学生及时了解世界的前沿知识。同时鼓励学生阅读多种课外资料,选取了一些优秀的国外学术期刊如《Nucleic Acids Research》《Genetics》《Molecular Biology》等供学生课外阅读,并要求学生总结阅读过程中的专业词汇、撰写阅读心得,在增加知识积累的同时,给学生提供尽快掌握学科专业知识及其相对应外语词汇的机会。
1.3重视实验教学,培养科研理念
基因工程是一门操作性、技术性较强的课程,其实验教学是教学环节的重要内容之一。合理的实验教学方法有利于学生对课堂理论知识的消化吸收,并培养学生具备扎实的实验操作技能,为今后的深造和就业奠定了基础[3]。以前基因工程实验教学仅仅是学生学习了解某种实验技术方法或对某个理论进行实验验证,各个实验孤立,学生积极性不高,普遍反映效果较差。
为了解决以上问题,笔者将实验教学安排成综合性大实验,内容设计上已经完全抛弃传统实验教学的单一思路,而是设计为从“目的基因的获得”、“转化”至最终“转基因植物的检测与鉴定”整个过程的综合性设计性实验,各实验之间具有很强的逻辑性和连贯性,前一个实验的结果就是下一个实验的原料,让学生在独立实践操作中应用所学的理论知识设计实验方法、学习基本技术、体会基因工程研究的严密逻辑和培养科研理念。
2改革教学手段与方法,增强教学效果
2.1加强课堂交流与互动
基因工程的传统教学模式基本上是老师讲、学生听,学生的学习状况也是上课抄笔记、考前背笔记、考后全忘光,在整个授课过程中学生只是被动的接受知识,不主动思考,教学效果差。长期下来学生思维迟钝,无学习的积极性。为避免这种现象的发生,笔者改革了教学方法。
在教学方法上,课堂讨论式教学法是对传统讲授教学的有效补充,教师对本节课的重点和难点设计一定的问题,引导学生思考和交流,学生首先独立思考问题,再进行小组讨论、大组汇报交流,学生在思考、分析、实践和交流这一过程中自觉地接受新知、探索疑难、总结规律,获得了学习的主动权,充分调动了课堂中教师与学生、学生与学生以及学生自我反思等多向信息交流方式,在交流中完成教学目标的同时,使学生的思维能力得到提升,创新精神得到体现。这种教学方法彻底改变“灌输式”教学中学生完全处于被动受教的地位,教学效果良好,大大提高了学生学习的兴趣。
2.2现代教学与传统教学相结合
基因工程知识信息量大,直观性强,传统的教学手段无法让学生直接体会某些原理及具体实验操作,从而加大了学习和理解的难度。使用多媒体、影像资料等现代化教学手段,可以在有限的时间内提供给学生较大的知识信息量,同时还能激发学生兴趣、加深学生对知识点的理解。因此,笔者制作了适合甘肃农业大学生物技术专业学生学习的多媒体课件,该课件图片、动画、影像较多,直观地表现出基因工程的原理、技术等。在授课过程中将传统的教师讲授、学生讨论及现代多媒体课件教学手段相结合,大大提高了学生学习的积极性,教学效果显著。
3以科研促教学,提高授课质量
教学和科研是高校工作不可分割的重要组成部分,对于教师而言,教学是科研的基础,科研是教学的发展与提高的依托[4]。科研是提高大学教师自身素质、丰富教学内容、提高授课质量的重要途径。
3.1科研融入课堂教学,增强学生学习兴趣
授课教师在授课过程中,应立足生命学科发展的特点,充分发挥自身科研优势,结合授课内容将科研工作内容融入到课堂教学,促进教学内容更新、教学方法改进,增强学生学习兴趣,让学生真正感受到学以致用。例如在给学生讲述“目的基因的转化”、“转基因植物表达检测”等章节内容时结合自己的研究课题“应用拟南芥K+转运蛋白基因(AtHKT1)提高马铃薯耐盐性的研究”讲述具体的方法、操作过程中遇见的问题及解决方法,使学生认识到现代农业的发展与基因工程密切相关,将枯燥、抽象的理论融于实践,扩大了学生的视野,收到较好的学习效果。另外,还可以介绍以往学生的研究课题,增强学生对科研工作的信心,使其认识到自己完全有能力、有条件进行科学研究,也应该在研究中做出自己的贡献,大大激发其学习的热情。
3.2学生直接参与科研活动,培养自主创新能力
学生参与科研活动可促成创新型人才的培养。科研有利于培养学生敏锐的发现问题与解决问题的能力[5]。学校设有资助本科生的“大学生科研训练(SRTP)”项目,这给科研与教学相结合提供了新的途径,另外还在引导学生适应科研工作要求、学习实验设计、分析和评价实验结果的能力等方面发挥了积极作用。因此,在基因工程教学过程中,教师根据专业培养目标设计课题方向,要求学生自由组合成课题小组,查阅文献资料后自主设计实验题目、撰写课题申请书。
通过实验方案的可行性分析,评出优秀方案推荐申请学校“大学生科研训练(SRTP)”项目。获得学校资助的项目按照学校要求完成项目,未获得资助的项目由本教研室教师结合自己的科研工作安排学生进行科研训练,使每位学生都参与其中,使其在参加科研活动的过程中,通过搜集分析资料、相互协作完成科研工作等一系列具有自主性的活动,从而学会如何解决问题。这不仅对学生学习基因工程是极为有利的训练,特别在“自主学习、沟通、协作、创新”等方面有明显的效果。学生通过参加科研活动,不仅提高了其研究能力,而且还增强了成就感,激发出浓厚的学习兴趣。因此,建立科研与教学良好的互动,使学生在参与科研活动的过程中掌握、运用课程知识,是学生学好基因工程课程的有效方法。
4结语
基因工程是生物技术专业的专业必修课,为了使学生能够及时了解快速发展的基因工程理论和技术的相关知识,授课教师必须与时俱进,通过学习进一步掌握学科研究的前沿和方向,认真组织教案,在授课过程中不断总结教学经验;针对不同的教学内容,采用不同的教学手段和方法,借鉴先进的教学模式,形成适合基因工程教学的教学方法体系,提高教学质量,培养更多高素质的新世纪合格人才[6-14]。
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中图分类号:Q78∶S66 文献标识码:A
果树为多年生木本植物,童期长、遗传基因型高度杂合,导致杂交后代会产生复杂多样的分离。因此,将多种优良性状集中在一个果树品种上是非常困难的。利用基因工程在分子水平上对基因进行操作,可以克服物种之间的杂交障碍,定向改良果树的遗传性状。基因工程育种为果树育种提供了一条新途径,本文总结了基因工程在果树育种上的应用,分析了目前存在的问题并提出建议。
1 果树抗病育种
病害会严重影响果树的产量和品质,因此抗病育种是果树育种的最主要目标之一。目前抗病基因工程主要集中在抗细菌、抗真菌、抗病毒方面的研究,现己获得抗病转基因植株果树有番木瓜、柑桔、葡萄、香蕉、杏和樱桃等。在美国,抗病毒转基因番木瓜已被批准进行商业化生产。转抗菌肽基因和几丁质基因是果树抗细菌和真菌育种的重要途径。抗病毒病育种,通常是通过导入病毒外壳蛋白基因来提高抗性。
刘庆忠等通过将抗菌肽MB39和几丁质酶基因导入嘎啦苹果,提高苹果对火疫病的抗性,且获得了7个转基因株系。赵志英等转化病毒核酸复制酶基因(Rib),并获得了抗番木瓜环斑病毒(PRV)转基因植株。
2 果树抗虫育种
果树虫害严重影响树体生长和果品质量,使用化学药剂杀虫,易对环境造成污染,并危及人畜。抗虫基因工程的发展为防治果树害虫提供了一条新途径。目前应用于果树抗虫基因工程的基因主要有2类,即来自苏云金杆菌能产生具有杀虫毒素的Bt蛋白基因和来自豇豆的胰蛋白酶抑制剂基因。
师校欣等以富士、乔纳金、王林、嘎啦等不同苹果主栽品种为材料,利用农杆菌介导法将豇豆胰蛋白酶抑制剂基因CpT1转入苹果植株,获得了转基因植物,现已移栽成活。汤绍虎等将Bt蛋白基因Cry1Ac转入雪青梨中,并通过Southern杂交鉴定,获得了转基因植株。
3 果树抗逆育种
果树生命周期长,在生长发育过程中常受到多种环境逆境如干旱、冷冻、高温、土壤贫瘠、盐碱等,利用基因工程技术,可培育抗逆植物,提高植物的自身生存能力。许多抗逆基因如热激蛋白基因、渗透胁迫蛋白基因、脯氨酸合成酶基因、冷驯诱导蛋白基因以及鱼类抗冻蛋白基因等已经分离出来,也为果树抗逆育种提供了资源。Chritopher将CBFl基因转入草莓,在田间试验中表现出较强的抗冷能力。李颖和马锋旺将抗坏血酸过氧化物酶基因APX转入嘎啦苹果,通过PCR检测和Gus染色鉴定,确定获得了转基因植株。王三红等利用FMDV 2A序列将DREB,IRT1和rolC融合三价基因(Rirol),并通过农杆菌介导法将三价融合基因Rirol转化八棱海棠,对转基因八棱海棠相关性状分析表明,转基因八棱海棠比对照具有较强的耐盐性。
4 改善果实品质
果实的耐贮性、无籽性及含糖量等是果实品质的重要因素,也是果树基因工程育种的主要方面。目前,植物基因工程中已分离和鉴定出与乙烯合成和成熟有关的基因有PG基因、觚合成酶基因、AOC氧化酶基因、ACC脱氨酶基因、反义PG基因、反义ACC合成酶基因等。在果树上也克隆出了桃的PG基因和ACC氧化酶基因,以及苹果的ACC氧化酶、ACC合成酶等基因。近年来还克隆出乙烯受体基因ETR1,为果树耐贮性研究提供了新途径。Silvia等将果胶裂解酶基因反义导人草莓延缓了果实后熟过程。在改善果实鲜食品质方面,Toldi 等将酸性转化酶基因导人草莓植株,改变了草莓植株中的2,6-二磷酸果糖的含量。通过基因工程利用种皮或子房特异性启动子控制下的生长素基因或细胞毒素基因的表达及“终止子”技术的运用,可获得无籽果实。果树上已获得无籽或少籽的转基因植株有葡萄、草莓、柑橘等。
5 改善果树其他性状
随着果树基因工程研究的进展,也在株形(如矮化等)、缩短童期、提早开花等性状改良方面取得了进展。Pena等将拟南芥中花分生组织特异基因LEAFY和API转化枳橙,可获得1a内开花结果的转基因植株。郑晶晶等将早实枳的早花基因PcFT导入草莓品种红颊和丰香中,获得了转化植株。
6 基因工程在果树应用中存在的问题与对策
果树生物技术在基因工程方面在近10a取得了很大的成绩,但也存在一些问题,特别是很多技术还处于起步阶段,许多问题需要进一步的探讨研究。
6.1 基因工程技术转化效率低
基因工程中的转基因植株的获得,在生产上的应用还不是很多,基因工程技术转化效率低。还需要进一步摸索和建立高效的转基因技术体系。
6.2 理论研究深入不够
基因工程中分离、克隆的果树重要经济性状相关的基因,其基因功能以及基因表达调控机理的研究较少,导致不能将遗传性状改良进程缓慢。因而需要继续深入植物生理生化机制、代谢机制、遗传转化及表观遗传现象的作用机理等领域的研究。
6.3 转基因材料的安全性问题
生产实践中转基因作物的生物安全性问题一直受到争议,导致转基因材料在生产实践中的应用较少。目前关于转基因果品及其加工品是否会影响到人体健康等问题的研究也很少报道。转基因植物对人类和生态环境的潜在危险性究竟有多大?就需要进一步对转基因果树的生物安全性进行分析和评估。
中图分类号:U4文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
Abstract: the foundation uneven settlement will cause pavement structural and functional damage from pavement quality decline: but the differential settlement at the connecting point and the culvert structure, will not only directly affect the safety of structure, and the vehicle beating seriously affect the driving smoothness and passenger comfort, and even caused the accident. Therefore, by strengthening the process control in the construction, reduce the post-construction settlement and uneven settlement of subgrade, prevent instability.
Keywords: Highway Subgrade Settlement
公路工程路面引发损害的因素丰富多样,而不均匀的路基沉降则是令路面破坏变形的重要成因。倘若任凭填方路基一直处于不均匀沉降状态,不仅会破坏路基本身,同时还会由于不平整的路基顶面形成结构内部的附加应力, 并令其基于车载作用引发路面结构的不良破坏。具体的路基沉降表现形式体现为,填方裂缝与路面病害等。前者主体由内部填方体发展而来,基于不同部位引发的不同变形量形成不均匀沉降并产生压缩与拉伸应变区。拉伸区域中基于填方具有较低的拉伸强度,进而引发了裂缝形成。不均匀的填方路基沉降会令路面形成严重损害,例如路面变形、横向、纵向裂缝、水泥面板断裂、边坡失稳现象等。
一、路基沉降的形成原因
引起路基沉降的因素有很多。主要的原因有如下几种
1、对路基和填土的临界高度认识不足,填土速度过快,导致软土地基强度接近临界状态 地基出现承载力不足,以致基层失稳,出现沉陷或者纵向开裂。
2、没有进行沉降观测或者沉降观测控制不严, 仅依赖于沉降计算的数据进行施工控制, 实际的沉降速率、沉降曲线、工后沉降的数据均没有严格的统计分析,预测,导致工后仍有很大的沉降速率和沉降量。
3、地质资料不够完善, 对存在有暗沟,暗塘等影响路基长期稳定的地质结构不清楚, 导致在施工期间出现路基沉降较大等问题。
4、路基填土压实控制不严,导致路基施工完成后,路基填土出现部分变形,尤其是填土高度较大的路基,塑性变形不断增加,出现路面沉陷。
二、影响路基压实的因素
1、填筑路基的材料,由于不同填料的性质存在较大的差异,须根据要求因地制宜地选择。
2、填筑材料的含水量是影响路基压实的重要因素。在填筑材料中,除填石及含石量大于的土石混填料外,其它各种材料均与含水量有密切的关系,只有在最佳含水量时压实,方可得到最大密实度。
3、狭窄面积和一些特殊部位的压实。所谓“特殊部位”是指施工段的交界处,构筑物的台背、墙背,施工机具不可达到的薄弱环节。在施工中一定要引起重视,在填筑时,要选择适宜填料。一般采用小型设备进行碾压,如平板振动夯实机、手扶双轮压路机等,压实时严格控制含水量。
4、碾压机具和方法是保证压实质量的重要因素。必须根据填料性质和要求达到的密实度,选用和配置碾压机具。然后根据机具性能,确定适宜的松铺厚度。
三、路基沉降的处治方法
1、换土复填法
因填筑土质不符合要求,路基出现下沉但面积不大且深度不深,采用换土复填法是一种快捷的方法。此法是将原路基出现病害部分的土挖去,更换新的且符合规范要求的土。
2、固化剂法
在处理高填土路基的下沉中,如果更换路基填料受到限制,且填筑料数量不大时,可在原填料中掺入一定品种与数量的固化剂处理路基病害。
3、粉喷桩法
对于处理10m以内路基下沉病害,采用粉喷桩加固技术是较为理想的一种方法。粉喷桩处理软基土是通过专门的机械将粉体固化剂喷出后在地基深处与软土强制搅拌,利用固化剂和软土之间发生的一系列物理、化学反应,在原地基中形成强度、刚度较大的桩体,同时也使桩周围土体性质得到改善,桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外荷载。
4、干拌混凝土夯扩桩法
对路基浸水变形较大或不稳定地段,采用干拌混凝土夯扩桩加固技术是较为理想的一种方法。采用夯扩桩进行加固路基,材料价格低廉,不需要拆除和修复原有路基,能充分利用原有路面,不仅可以节省工程投资,而且不需要中断交通。
5、压浆法
压浆法是利用液压、气压或电化学原理,通过压浆液均匀地注入地层中,浆液充填、渗透和挤密等方式占据土粒间或岩石裂缝中的空间,经人工控制一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结晶体”。压浆法施工程序:(1)布孔。根据路基的强度要求,结合固结压浆的特点、路基形态等因素考虑,遵循既要充分发挥压浆孔的效率,又有保证浆液留在路基有效范围以内的原则,布孔时还应视路基实际情况而定。若全幅压浆,应采用等距离梅花形方格网布孔,中间孔浅,边缘孔较深,孔间距以2.0m为宜。(2)成孔。成孔必须是干法钻进,钻进时绝对不允许加水。因此应尽量选用小型潜孔钻,成孔较好,其优点是进度快、易搬动、操作简
单,钻进成本低。尤其对碎石类路基更为显著,宜广泛推广。(3)压浆。压浆施工主要包
括压浆压力、浆液浓度、压浆量、压浆次序等内容。如何选择和控制压浆压力和浆液浓度等因素,是压浆施工中首要解决的问题。压浆压力是保证压浆质量的重要因素之一。如果压力过小,浆液射流达不到预计范围内,扩散半径小,易形成空白区;如果压力过大,则会破坏路基原结构,抬升路面或冲垮边坡,还会使浆液沿路基薄弱部位冲出路基,达不到灌注目的。因此,在大范围压浆前应先做试验,根据压浆段的路基类型,结合单孔压浆量选择合适压浆压力。浆液浓度通常用水灰比1:1较为合适。
6、加铺路面法
此方法多用于沥青混凝土路面沉降,路基土经行车荷载重复碾压,路基沉降逐渐稳定,路面基本完好。根据标准进行超载预压,表面铣刨拉毛后直接加铺路面,对沉降引起的裂缝应先采取钻孔压浆处理。
四、施工中应注意的问题
1、 软基处理施工
(1)当软土地基厚度不大的时候常采用抉填适宜材料的方法来处理地基。在采用换填法处理地基的时候要注意将软弱层全部挖除不留隐患,保证换填材料质量和设计规定的压实度。
(2)排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成,排水系统主要在于缩短排水距离, 加快排水速度。该系统有水平排水垫层和竖向排水系统,当软土层较薄,或者土的渗透性较好而工期较长时,可以不专门设置竖向排水系统。加压系统即起固结作用的荷载。排水固结法施工中应该注意的问题: ①保证排水系统的施工质量:其中包括竖向排水系统的深度, 竖向排水系统的材料质量,确保竖向排水系统畅通。横向排水系统(一般为沙垫层,碎石垫层)厚度,材料的透水性(含泥量不超标),在路基施工期间(固结期间)保证横向排水系统的畅通。②加压系统:加压是固结排水的必要条件,为了保证地基的固结速度,在施工时候要保证加压系统的荷载,就是等载或者超载预压的时候要保证预压土的填土高度。在预压土的顶部要设置一定的横坡便于排水,防止地表水下渗进入路基,危害路基。③沉降和稳定的监控:在采用固结排水法处理软土地基的时候要密切监控路基的沉降和路基的横向偏移,确保路基在满足设计要求的情况下才可以进行路面的施工,防止工后沉降过大,造成路面悬空而发生断裂。④工期的合理安排。采用排水固结方法处理软土基础,排水固结的速度一般较慢,路基稳定需要很长时间,尽量提早安排,加快施工为路基稳定留出足够预压时间。⑤复合地基处理。最常用的为浆喷水泥搅拌桩,主要控制水灰比及每米的水泥用量。
2、路基施工
(1)选择良好的路基填筑材料,必要时候对填料进行改性处置。确保路基达到设计所需求的整体强度。采取正确的填筑方法,充分压实路基保证达到规定的压实度。主要控制:机械设备、碾压工艺、含水量、填土厚度。路基施工速度对沉降的影响:对于有结构性的软粘土地基而言,确定合理的填筑速度至观重要,过快的填筑速率会破坏软土结构性,加大沉降量,甚至会造成路基失稳,要控制外在荷载的加载速度,尽量减少附加沉降。
(2)加强对地质资料的调查。在路基施工中由于设计地质调查不细致,经常会发现暗沟和暗塘,施工中要加强对地质的补充调查,防止因地质隐患给整体路基的沉降和稳定性带来危害。
(3)加强对结构物回填等零星壤土的质量控制。结构物回填和一些零星壤土因为回填量少,作业环境限制,有时候大型机械无法作业,经常是路基施工的薄弱环节。由于结构物回填经常是在结构物结束后才施工,导致这些部位的填筑速度,固结时间与正常路段有所差异。而这些部位因为结构物与路基的基础处理方法不同导致的沉降差异是引起结构物与道路衔接处跳车的基本原因,但该处路基自身的因施工质量原因导致的固结沉降也是原因之一,因此对这些部位加强施工质量控制具有重要的意义。
(4)在施工中质量控制要点:在结构物强度达到设计要求后回填;保证每层填筑厚度不超标;采用一些人工手动碾压工具,确保碾压到位,不留死角;一般采取对称回填,以防对已完工结构物产生较大的侧向不平衡压力导致结构物的损坏;在施工中加强质量检测,确保施工质量。
(5)注意防止地表水和地下水对路基的影响。土的水稳定性不好,尤其是素土路基和膨胀土路基对水的敏感性更强。这就要求在路基施工整个过程中都要注意隔离地表水和阻断地下水对路基的不利影响,地表水是通过快排,不积水来达到目的的,如加大路基施工的横坡,保持临时边沟的通畅,如因地形因素导致地表水无法自然排除的时候,必须设置泵站确保路基不被地表水浸泡。阻断地下水是通过工程设计的滤水层,或者是封水层来达到这个目的, 滤水层在施工中和施工后要一直保持通畅,防止地下水上升积聚。
(6)注意排水防护工程的施工。路基在使用期间的质量隐患大多都与水毁有关, 因此加强排水,防护工程的质量控制,是道路工程长期处于干燥的环境中,对延长道路工程的使用寿命,减少质量隐患具有重要的现实意义。
(7)排水防护工程施工质量控制要点:理解设计意图,在施工中保证工程满足实际需要; 原材料和现场施工质量;因排水防护工程与地形,地貌的关系很大,在施工中最重要的是因地制宜,多与设计沟通,确保排水防护工程能最好的起到保护道路的作用。
中图分类号:TN912 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)05-0094-01
没有了声音,世界就会失去应有的情感色彩,在涉及声音的工作中,录音的工程技术与录音的艺术两者密不可分。要完成一件的好的声音作品,一是要具备性能指标优良的拾取、记录声音的硬件平台。另外,就是依靠录音师对于设备及乐感的精准把控,进行二次创作,完成好的作品。
1 录制平台
硬件是基础,首先是要有一个优秀的录制平台。而这其中主要分两个部分,一是录音棚的声学处理,二是与录制相关的设备、器材及软件平台。
1.1 录音棚建设
声音在没有经过声学处理的房间传播,会产生大量的回声、以及相互干扰形成混响及驻波。这些都极大的影响了录制效果。所以一个合格的录音棚必需经过严格的声学处理。
首先,为了保证外部的声音不会传进来,所以墙面的处理要加厚、隔音,在硬质墙面的基础之上,加入隔音棉或隔音板,并且在出入录音棚的通道加设隔音、密闭的声闸。
录音棚内的墙壁、天花板、地面声音反射,都是录音的大忌。为了消除回声,吸收高频,要用多孔性的材料,再加上质地松软、厚实的地毯和窗帘等。吸收低频可以用具有弹性表面的粗麻面料布包裹木板,做成吸声活动板墙,在房间内可放置多块,便于移动调节,可以有效的吸收低频。
录音棚中最大的干扰来自房间的共振,也就是房间内形成的驻波。避免驻波的最有效的办法就是改变空间的长、宽、高的比例,使其不成倍数。
1.2 录制音频设备及软件
1.2.1 录制调音台
录制调音台是声音录制的核心设备,主要起到信号交换及声音处理的作用,直接影响音源的响度、音质、声相、效果、动态范围等等,决定了录制声音的还原、修饰能力及音色和音质,所以选择高品质的调音台是录制成功的必要条件。选择调音台时除了需要关注调音台的输入输出通道数量、处理精度及采样频率等指标参数外,还需要关注到调音台的前级话放模块的品质以及内置音频处理效果器的品质。
1.2.2 话筒
话筒的性能主要取决于拾音方向、频响范围、灵敏度、最大声压级、本底噪声等诸多方面。所以在选择话筒时要根据所录声音的特性来有针对性的选择话筒。比如,在录制声压级不是很大的声源时,就尽量选择灵敏度高、频响范围大的心形拾声音方向的电容话筒,这样的话筒频率响应平直,指向性强,音质表现自然、柔和、明亮、有现场感。对于录制粗犷的大声压的乐器时,应尽量选择频响范围大、有较高的最大声压级特性的动圈话筒。如果录制柔弱的声音则需要选择本底噪声性能优良、高灵敏度的话筒。
1.2.3 录制软件
录制软件的性能影响到前期录制的声音真实度及还原度,以及后期音频处理、混缩的高效和灵活性。目前Nuendo和Pro Tools这两款软件能便捷、高效的处理和编辑各种音频素材,并且很好的保证了声音的真实度及还原度。另外,在声音处理效果上,各个效果器厂商也针对这两款软件推出了大量的处理插件,这些插件多以软件形式或基于工作站PCI处理板卡的形式挂载使用,可用于单轨实挂或母线处理,灵活快捷。
1.2.4 监听系统
在录制工作中性能优良的监听系统不可或缺。
在近场监听选择上,需要考虑具有频率响应宽广平滑,瞬态响应优良、低失真、灵敏度高的高品质音箱。这样的监听还原逼真,音域宽广、起伏响应紧凑,音质清晰、细腻,能听到乐器的音色特征的细小差异,以及将复杂的音乐章节加以区分。目前,品质较好的GENELEC、dynaudio以及ADAM 的近场监听音箱都做的不错,这些监听单元虽说价格不菲,但却给音频录制及制作提供了非常良好的监听环境。
1.2.5 音频记录设备
在选择音频记录设备时,除了关注它的采样频率、信噪比、动态范围这些涉及音质性能的指标参数外,还应该关注它的编码格式、传输数率以及是否具标准、通用的记录格式。这些都会影响到音频的实时记录以及后期的混缩工作。目前,应用比较广泛的是数字录音机或音频工作站外加音频接口这两种工作模式。
2 录音技巧
录音的过程实际上是一个反复试音,不断对话筒类型、摆放位置、以及在调音台上的声相、均衡、电平等参数进行变换设置,力求完美的过程。尽管复杂多变不易掌握,但还是有章可循,可以事半功倍。
首先,了解所要录制乐曲的特点及乐队的组成,在录音棚内安排好各乐器的位置,并选用合适的话筒。把立体声主话筒,分成左、右路输入调音台。它作为主话筒拾音,安置在乐队的前方,离棚地面约2.6~2.8m高处,覆盖所有乐器声源。由于采用了此种形式拾音,使乐队的宽度与纵深层次得到加强,使录音聆听与现场演奏更加逼真。以主话筒为圆心,以2.5m距离作扇形展开安排各乐器的位置。三弦、琵琶、扬琴等民乐按声源强弱分配在内圈,笛、板胡类声源穿透力较强安排在外圈。另外,传统的打击乐器,如鼓板、大锣、小锣和铙钹等安置于录音棚的某一角区域。由于这组打击器的声源爆发力和穿透力均很强,用动圈设点话筒。这种拾音方式远近感层次分明、清晰,不会有平坦的感觉。
在各乐器的位置安排妥当,以及各路话筒的定位初步试听后,接着就可以正式试音并对各乐器的音量、声像、均衡等一系列的试音调整。
打样:用晒制好的PS印版安装到打样机上印刷出几张印品,用于检查制版各工序的质量,以便更改;也可为客户提供审校依据;还可为正式印刷提供墨色、规格等依据及参考数据。
2引水枢纽主要设计内容
枢纽工程总体布置:根据基本资料确定工程的等级、级别、洪水标准,可参考《水闸设计规范》、《水闸》、《取水工程》等文献,并结合地形及方案比较,确定采用什么类型引水枢纽,这里以人工弯道式引水枢纽为例,根据经验公式确定弯道的底宽、半径、中心线长度等参数,根据工程各主要建筑物的作用和设计原理,合理布置建筑物的位置。枢纽工程水力设计:首先,根据水力最佳断面和经济实用断面确定下游引水渠道的断面尺寸,利用《水力学》中的迭代计算公式确定渠道正常水深;其次,根据《水闸设计规范》确定进水闸、冲沙闸、泄洪闸的闸孔总净宽及单孔净宽,利用试算法确定进水闸、冲沙闸、泄洪闸的设计洪水位及校核洪水位;最后,根据《水力学》进行各闸的消能防冲计算。
Abstract: highway roadbed disease management to improve the project engineering quality is very important. The roadbed disease types have mainly embankment slope deformation, the slump, along the slope dynamic roadbed disease, the causes of diseases from the analysis of some treatment measures.
Keywords: highway; Subgrade; Disease management
中图分类号:X734文献标识码:A 文章编号:
随着城市交通流量的日益增大,各地都在大力开展市政工程建设,而市政道路工程返修率高,返修周期逐渐缩短的问题也更加突出。究其原因,除了交通量增大因素外市政道路工程的自身施工特点也是主要原因之一,这是由于城市道路施工往往伴随着许多地下管线和其他设施的施工,交叉施工矛盾突出,而城市交通的特点决定了工期一般较短,所以更难控制管理,一些质量通病出现的较多。从上世纪90年代末到2002年间,我省陆续对原有公路进行了改建和整治,使我省公路整体上来一个台阶,到现在许多路段的路基出现了不同程度的病害,其中最常见有路基变形,边坡滑塌,路基沿坡滑动等病害,治理难度比较大,在增加养护费用的同时还使公路的寿命大大缩减。下面,笔者就影响路基稳定的病害类型及治理措施进行简要论述。
1 路基的病害类型及成因
由于路基在承受土体自重、行车荷载和各种自然因素的作用下,导致各个部位产生变形,变形又引起路基标高和边坡坡度、形状的改变,严重时造成土移,危及路基的整体性和稳定性,造成路基的各种破坏。
1.1 路基变
深填、高填、半填半挖或立交桥互通匝道填方,往往会在通车一段时间后下沉。究其原因,一方面在于施工因素,如压实控制不好、分层过厚、施工措施不当以及含水量等等;另一方面在于材料因素,如最大干容重及最佳含水量有误、材料压缩系数过大、采用高塑性指数的粘性土等。出现此问题,会使路面变形、开裂或下陷;另外随着经济的发展大型超重车辆以及超载车辆的增多造成现有公路等级过低无法满足重载车辆的要求而引起的路基变形。
1.2 边坡滑塌
边坡滑塌是最常见的路基病害,根据边坡土质、破坏原因和规模不同可分为塌方和滑坡。塌方是由于土质边坡向下移动造成的。主要是由水损坏和施工不当引起的。滑坡使一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动。主要原因是由于不良地质条件造成的破环。岩(土)体的力学性质决定了边坡稳定性的丧失方式,如坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主,而软弱岩石则以应力控制型失稳为主。岩(土)体的工程地质性能越好,边坡稳定性越高。边坡太陡、选用不正确的倾斜层次填筑、土太湿、坡脚被水冲刷淘空。
1.3 路基沿坡滑动
在较陡的山坡填筑路基,由于路基底部被水浸湿,形成滑动面,坡脚又未进行支撑,在路基自重和行车荷载作用下,整个路基沿倾斜的原地面向下滑动,路基整体失去稳定。这是由于设计不合理,经验不足,在目前公路的标准规范的具体运用上存在两个误区;一是认为公路就是标准越高越好,在设计和建设中都刻意追求所谓高、大、全的标准;二是在执行标准时教条化,不是因地制宜运用指标,而是千方百计让地形、地质等自然环境适合标准。由于上述两个认识上的误区,导致在建设过程中高填深挖路基增多,高路堤和高边坡增多,随之也就造成路基沿坡滑动的病害增多。
1.4 路基沉陷
软土地基上修建的路基沉陷比较多,这是由于软土具有含水量大、抗剪强度低、承载能力低的特性。在软土上修建路基或桥涵构造物基础易出现压缩沉降、滑陷、坍塌等现象,应采取预压方式至使沉降稳定,再调整纵断,以满足使用要求。造成路基沉陷有施工不当的原因,随着各种工程活动的次数频繁和规模扩大,对公路边坡稳定性的影响越来越显著,特别是各种不当的工程活动引起的边坡、路基失稳沉陷事故经常发生。对边坡、路基稳定性产生明显影响的活动包括削坡、坡顶加载、地下开挖等,另外.养护不善也会造成这种现象,路面病害处理不得力或交通安全设施维护不及时,病害在车轮载荷的反复作用下,向四周扩散、破碎、掉渣,形成大面积坑槽沉陷。损坏的交通安全设施会给过往车辆的行驶安全带来隐患,尤其是夜间造成的车辆损坏及交通事故。
2 保护措施及防治办法
2.1 边坡防护与加固治理措施
路基边坡防护与加固应符合“因地制宜、就地取材、以防为主、防治结合、经久耐用、节省造价和造型美观”的原则。路基边坡防护与加固包括植物防护、工程防护、柔性支护与防护、综合防护等几种类型。
2.11 植物防护就是在边坡上种植草或植树,以减缓边坡上的水流速度,利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷,从而到保护边坡的作用。植物防护不仅可以美化公路环境,调节边坡的湿温,起到固结和稳定边坡的作用,而且又比较简单、经济。一般来说,防护工程应优先考虑植物防护,当然其土壤必须适宜于植物的生长,而且边坡比较平缓,坡高不大。在高速公路上,常用的植物防护有植草、铺草皮和植树等。
2.12 工程防护主要是针对不适宜植物生长的土质填、挖方边坡或风化严重、节理发育的岩石路基边坡,以及碎(砾)石土的挖方边坡等,采取工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的类型有护面墙防护、干砌片石防护、浆砌片石防护、水泥混凝土预制块防护、锚杆防护、挡土墙以及土工合成材料防护等。
2.13 对于边坡破坏较严重的情况,如出现塌方、滑坡以及可能出现失稳等,必须采取相应的措施来确保边坡的稳定性(强度方面)和安全性(变形方面)。根据边坡的不良工程地质特征和滑坡加固治理与防护工程特色,主要选取适用性强、易于操作、工程负效应小的措施,如抗滑桩、锚杆(索)、挡土墙、削坡和灌浆等,使其分别适用于不同塌方、滑坡的物理力学条件和地质条件。
2.2 对路基进行治理措施
2.21 路堤填筑前原地面处理。路基的施工质量,是整个路线工程的关键,也是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季、冬季的考验的关键。要做好路基工程,必须扎扎实实地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基地的处理。
2.22 路堤填料。路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土。液限大于50塑性指数大于26的土,一般不宜作为路基填土。
2.23 填土路基压实。路基施工时,应严格按现行《公路路基事故技术规范》要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来具体施工。
2.24 特殊地基处理。软土地基具有极大的破坏性,但从广义上讲,只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时,我们都应该视为软基而认真对待,并进行必要的处理。一般按处理的部位可分为地基处理和路堤处理。
2.25 完善排水设施。为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必将对影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。同时,对于影响路基稳定的地下水,应予以断、疏干、降低水位,并引导到路基范围以外,使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。
3 结束语
路基病害是公路安全运行的“大敌”,它时刻威胁公路交通的安全,所以我们要分析发生这些病害的原因,从中“对症下药”,采取相应的治理措施,使我们的公路交通安全有保证。
参考文献:
湖北省超级稻生产的指导思想是因地制宜扩面积,良种良法攻高产,绿色防控提品质,节能栽培增效益。发展目标是种植面积再发展6.7万hm2,平均单产提高到9 750 kg/hm2,其中超级早稻和晚稻达到8 250 kg/hm2,超级中稻达到10 500 kg/hm2左右,产值达到27 000元/hm2,比非超级稻单产增980 kg/hm2,收入增2 700元/hm2。2013年湖北省发展超级稻生产具体应采取以下几项技术措施。
1 因地制宜扩大面积
湖北省应将超级稻面积扩大到78万hm2,占水稻种植面积的38%左右,列入农业部超级稻示范县(市、区)推广比例要达到60%以上。
1.1 主攻发展超级杂交中稻
超级中稻生产区域广、适宜推广品种多、产量潜力大。鄂中丘陵、鄂北地区以及江汉平原的中稻产区水源条件好、土壤比较肥沃的田块,应大力推广普及超级中稻品种,丘陵和低山地区要因地制宜选用生育期较短的超级中稻品种,力争使超级中稻面积发展到67万hm2,普及率达到50%以上。鄂南和鄂东地区应扩大超级中稻“一种两收”再生栽培面积。
1.2 积极发展双季超级稻
早稻和晚稻生产区域,超级稻的推广比较薄弱,一部分地区甚至是盲区。种田水平高的地方要积极发展超级早稻或超级晚稻生产,力争将超级早、晚稻种植面积发展到13万hm2。
2 选用适宜推广品种
根据农业部2005年以来确认的超级稻品种,适宜湖北省推广种植的有26个品种,其中超级早稻品种4个,超级中稻品种21个,超级晚稻品种1个。
2.1 双季稻区选好搭配品种
超级早稻选用两优287、中嘉早17、中早35等,生育期110 d左右,产量潜力在7 500 kg/hm2以上,晚稻搭配种植生育期较短的常规稻品种。
超级晚稻品种宜推广株型紧凑、生育期适中、分蘖成穗率高、耐寒性比较强、产量在7 500 kg/hm2以上的杂交品种,如五优308等。
2.2 中稻区域选用优质高产品种
江汉平原、鄂中丘陵和鄂东地区重点推广广两优香66、深两优5814、丰两优香1号、扬两优6号、Y两优1号、珞优8号、丰两优4号、新两优6号、D优202、Q优6号、新两优6380等品种。西部低山地区可选用生育期较短、稻瘟病抗性较强的天优华占等生育期适宜的品种。
发展超级稻“一种两收”再生稻生产,可选用生育期为中熟、再生能力强的丰两优香1号、深两优5814等品种。
3 精细培育适龄壮秧
“秧好一半谷”。壮秧是超级稻高产的基础。着力推广现代先进的育秧方式和操作管理技术,培育适龄壮秧。
3.1 工厂化育秧
农业产业化龙头企业、农垦农场等单位,实行规模化、集约化生产的地方,积极推广工厂化育秧,科学配制营养土,合理调控温度和湿度,培育出适合机械化插秧的标准化矮壮秧苗。
3.2 塑料大棚育秧
农民专业合作社和种田大户适宜推广钢架大棚育秧,使用塑料软盘(机插秧用平盘,人工抛秧用穴盘),搞好土、肥、水、温的管理,培育出适龄壮秧。
3.3 大田旱育秧
分户生产经营管理的地方适宜推广以村、组为单位集中连片的大田旱育秧。选用冬闲地深耕炕土,施足有机肥,精细耕整秧床,使用“旱育保姆”包衣种子,均匀撒播,覆盖小弓棚农膜,搞好温、水、肥、药的操作管理,培育出健壮秧苗。
4 规范插秧提高质量
随着工业化、城镇化和农业现代化的同步发展,从事农业生产的劳动力大量转移,插秧方式逐步向快速、轻简、高效的机插和抛插转变,这样尤其要提高插秧质量,并确保合理密植。
4.1 机械插秧
根据田块大小选用插秧机型,田块面积大的适宜选用四轮乘座式高速插秧机,每小时插0.4~0.5 hm2;田块面积小的选择两轮手扶式插秧机,每小时插0.2~0.3 hm2。插秧前调试好插秧机,超级早、晚稻插秧密度应保证在27.0万穴/hm2,穴距调整为12.1 cm,取苗量调为4~5苗;超级中稻插秧密度保证在22.5万穴/hm2以上,穴距调整为13.7 cm,取苗量为3~4苗,确保插秧质量。同时做好查漏补缺保全苗。
4.2 人工抛秧
把握好抛栽密度,超级早稻抛栽36万穴/hm2左右,超级晚稻抛栽30万穴/hm2,超级中稻抛栽24万穴/hm2左右,无分蘖的小苗秧抛栽宜密,带分蘖的大苗秧宜稀。抛栽时用手抓住秧苗叶尖向斜上方抛3 m左右高度,利用重力自然入泥立苗,先将70%秧苗抛入大田,再将30%的秧苗进行补稀,然后按每300 cm宽拣出一条30 cm宽的作业道,把秧苗丢栽到较稀的位置,达到合理密植。
5 科学管理夺取高产
科学进行肥、水和病虫害防控管理,实现壮苗、足穗、大穗的高产目标。
5.1 科学施肥
超级稻秆粗、穗大、粒多、产量高,需肥量比非超级稻要多一些。一般每生产100 kg稻谷需要吸收氮2.0~2.4 kg、五氧化二磷0.9~1.4 kg、氧化钾2.5~2.9 kg。依据土壤普查结果,综合考虑土壤供肥能力、肥料利用率等,做到以田定产、以产定肥、科学施用、提高效率。施肥方法上掌握全层施足底肥,看苗巧施追肥。把全部的磷肥和锌肥、60%的氮肥、80%的钾肥作底肥,在耕整时均匀撒施;10%的速效氮肥(碳酸氢铵)在平田时作耖口肥撒施;返青期追10%的氮肥促分蘖,孕穗期看苗追施攻穗肥,在叶龄余数3.5左右时追施促花肥,施10%~15%氮肥和20%的钾肥,缺硅土壤施60 kg/hm2大粒硅肥;叶龄余数1.5~1.0时追施保花肥,施5%~10%的氮肥,灌浆结实期结合防治病虫害喷施0.3%的磷酸二氢钾溶液。
5.2 因苗管水