現(xiàn)代生物技術(shù)在污染生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1現(xiàn)代生物技術(shù)在污染生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)在污染生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用 當(dāng)今，環(huán)境保護(hù)已成為國際關(guān)系、經(jīng)貿(mào)合作中的一個極為重要的問題，也日益嚴(yán)重地影響著我國國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在我國過去幾十年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，由于忽視了發(fā)展中的環(huán)境保護(hù)，目前環(huán)境狀況十分嚴(yán)峻。近年來雖采取了大量控制措施，但環(huán)境質(zhì)量下降的趨勢仍在繼續(xù)，我國成為世界上環(huán)境污染最為嚴(yán)重的國家之一。第1頁/共26頁 目前，我國社會經(jīng)濟(jì)仍然保持著高度發(fā)展的態(tài)勢，環(huán)境保護(hù)的壓力將進(jìn)一步加重，由人類活動所造成的環(huán)境污染和環(huán)境質(zhì)量的惡化已成為制約我國社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的障礙。 如何在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時控制環(huán)境污染改善環(huán)境質(zhì)量，以實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)

2、可持續(xù)發(fā)展之目標(biāo)是我國當(dāng)前亟待解決的重要問題。 第2頁/共26頁 隨著生物技術(shù)研究的進(jìn)展和人們對環(huán)境問題認(rèn)識的深入，人們已越來越意識到，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展為從根本上解決環(huán)境問題提供了無限的希望。 現(xiàn)代生物技術(shù)不但在凈化環(huán)境，減少污染和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面發(fā)揮出重要的作用，還可以為保護(hù)人類生存環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。第3頁/共26頁第4頁/共26頁 當(dāng)今研究和應(yīng)用比較廣泛的有PCR技術(shù)、生物傳感器、生物芯片、酶聯(lián)免疫技術(shù)、單細(xì)胞凝膠電泳和污染物的致癌致畸致突變性監(jiān)測等方面。 目前我國由于農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的污染以及廢棄塑料和農(nóng)用地膜的污染，嚴(yán)重的影響了我國的生態(tài)環(huán)境。因此加大環(huán)境保護(hù)和環(huán)境

3、治理力度，加快應(yīng)用高新技術(shù)，如現(xiàn)代生物技術(shù)來控制環(huán)境污染和保持生態(tài)平衡，提高環(huán)境質(zhì)量已成為環(huán)保工作者的工作重點。現(xiàn)代生物技術(shù)不僅在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著重要作用，而且也隨著日益突出的環(huán)境問題在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測等方面發(fā)揮著重要的作用。第5頁/共26頁3.1 污水的生物凈化污水的生物凈化 污水中的有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜。包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無毒物質(zhì)，使污水得到凈化。 重金屬污染的生物修復(fù)是利用生物主要是微生物、植物作用，削減、凈化土壤中重金

4、屬或降低重金屬的毒性。第6頁/共26頁 廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解，是形成環(huán)境污染的重要成分。 利用生物工程技術(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢微生物、構(gòu)建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸锶绺鼍?，使兩者同時發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。3.2 白色污染的消除白色污染的消除第7頁/共26頁 一般情況下，使用的化學(xué)殺蟲劑約會殘留在土壤中，特別是氯代烴類農(nóng)藥是最難分解的，經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)造成滯留毒害作用。利用微生物降解農(nóng)藥已成為消除農(nóng)藥對環(huán)境污染的一個重要方面。 將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝的中間產(chǎn)物，從而從環(huán)境中消除殘留農(nóng)藥，這種途徑的降解結(jié)果比較

5、復(fù)雜，有正面效應(yīng)也有負(fù)面效應(yīng)。3.3 化學(xué)農(nóng)藥污染的消除化學(xué)農(nóng)藥污染的消除第8頁/共26頁 轉(zhuǎn)基因植物在環(huán)境保護(hù)中有兩方面的作用，一是污染預(yù)防，一是污染治理。如今集兩個功能于一身的轉(zhuǎn)基因植物已經(jīng)問世。前者主要是通過減少農(nóng)作物農(nóng)藥用量來預(yù)防環(huán)境污染，后者是利用植物的一系列生理生化過程，部分或完全修復(fù)和消除被污染土壤中特定的有毒物質(zhì)。第9頁/共26頁4.1 提高吸收重金屬的能力提高吸收重金屬的能力 在當(dāng)代礦產(chǎn)資源的大量開采利用、工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展和化學(xué)藥品的廣泛使用中，帶來的一個突出的問題是如何控制和減輕重金屬對環(huán)境的污染。因為重金屬污染會對作物生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和地下水開采等多方面產(chǎn)生重大影響，

6、并通過食物鏈影響人類的生活和健康。另一方面，重金屬污染具有隱蔽性、不可逆性、生物不可降解性、穩(wěn)定性等特點使重金屬污染的修復(fù)比較困難。傳統(tǒng)的治理方法在已污染環(huán)境的改良和治理方面曾起過積極的作用，但這些方法不僅所需費用昂貴，同時大多只能暫時緩解重金屬的危害，還可能導(dǎo)致二次污染，不能從根本上解決問題。第10頁/共26頁 用轉(zhuǎn)基因的方式獲得具有修復(fù)多種重金屬復(fù)合污染土壤能力的植物，改善植物對重金屬這種污染源的吸收已獲得成效，最近，美國在一項受污染土地的試驗中已證明，將進(jìn)一步誘發(fā)處理某種基因引入到黃楊，使黃楊抗汞能力提高近10倍。 隨著基因工程技術(shù)新的開發(fā)高潮到來，初步的試驗實踐和生產(chǎn)實踐顯示，運用基因

7、工程消除重金屬等污染源具有廉價、安全的特點，它正在成為研究和開發(fā)的熱點。第11頁/共26頁4.2 減少作物化肥施用量減少作物化肥施用量 生物固氮技術(shù)為減少化肥用量、增加作物產(chǎn)量、減少環(huán)境污染提供了有效途徑。如利用基因工程，讓非豆科植物可以像豆科植物那樣可以利用空氣中游離的氮。目前，已有兩種技術(shù)取得了成效。 一是運用現(xiàn)代生物技術(shù)的基因重組把固氮功能基因?qū)牒瘫究浦参锔H的細(xì)菌中去，使其具有固氮能力，為作物提供氮肥。我國科學(xué)家培育的小麥根際固氮菌肥，試用于小麥拌種，可使小麥增產(chǎn)近20，大大減少了氮肥的施用量，有利于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。第12頁/共26頁 二是利用基因工程和細(xì)胞融合技術(shù)把固氮基因直接

8、重組到作物細(xì)胞的基因組中，從而獲得自身可以固氮的農(nóng)作物，從根本上解決了固氮問題。 目前，實驗通過細(xì)胞融合已把豆科植物固氮基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到稻、麥、玉米等細(xì)胞中，成功地把肺炎克氏桿菌的固氮基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到大腸桿菌、酵母菌細(xì)胞中，把豆科植物的固氮基因?qū)牒}卜細(xì)胞內(nèi)。由此，人們看到了利用現(xiàn)代生物技術(shù)培育人們所需要的作物和減少化肥施用來保護(hù)生態(tài)環(huán)境的光明前景。第13頁/共26頁4.3 消除除草劑污染源消除除草劑污染源 利用基因工程構(gòu)建高效菌種來治理污染，特別是人工合成物(如化學(xué)除草劑等)造成的環(huán)境污染，是現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展的熱點之一，也是未來環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展的趨勢所在。最近，科研工作者已經(jīng)研究出的抗蟲棉自身可以

9、分泌一種蛋白，這種蛋白可以代替化學(xué)農(nóng)藥殺死害蟲，還發(fā)現(xiàn)了一種能分泌昆蟲激素的轉(zhuǎn)基因植物，它分泌的性激素可以擾亂昆蟲之間的正常交配，從而達(dá)到消滅害蟲的效果。第14頁/共26頁 美國科學(xué)家是將細(xì)菌質(zhì)粒分離而獲得一種能降解除草劑的基因片斷，將其組建到載體上并轉(zhuǎn)化到另一種繁殖快的菌體細(xì)胞內(nèi)，構(gòu)建出的基因工程菌具有高效降解2，4-二氯苯氧乙酸(致癌性)的功能，大大減少了2，4-二氯苯氧乙酸除草劑對環(huán)境的危害，當(dāng)然也減少了該除草劑在食品中的殘留量。 我國科學(xué)家在研發(fā)中是從龍葵植物的變形株系葉綠體DNA基因庫中分離得到了抗均二氮苯類除草劑的基因，將該種抗性基因轉(zhuǎn)導(dǎo)到大豆植株中，獲得轉(zhuǎn)基因大豆植株，該植株不再

10、吸收環(huán)境中的均二氮苯類除草劑，生產(chǎn)出的大豆也不富集這類除草劑殘毒，避免了該類除草劑對人類健康的危害。第15頁/共26頁 現(xiàn)代生物技術(shù)的污染控制應(yīng)用主要有活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法、生物脫氮法、生物除磷法。 此外，還有城市生活垃圾的微生物處理，污泥的微生物處理，禽畜糞便處理與資源化工程，生物修復(fù)，微生物脫臭廢棄物的微生物資源化，固定化微生物技術(shù)及其在污染控制中的應(yīng)用，綠色環(huán)保產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用等等。第16頁/共26頁 在環(huán)境污染治理中，我國以環(huán)境污染的生物治理為主，開展環(huán)境微生物學(xué)的基礎(chǔ)，應(yīng)用基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，為重金屬廢水，石油廢水，印染廢水，油脂廢水，農(nóng)藥廢水，生活污水等提供效果好的，成

11、本低的生物治理技術(shù)和設(shè)備，以促進(jìn)我國的環(huán)境工程建設(shè)。 我國在環(huán)境污染治理中應(yīng)用的技術(shù)主要有：第17頁/共26頁5.1 固體廢物的生物處理技術(shù)固體廢物的生物處理技術(shù) 沼氣發(fā)酵是有機物在隔絕空氣和保持一定水分、溫度、酸堿度等條件下，微生物分解有機物的過程。堆肥是垃圾、糞便處理方法之一；堆肥是在人工控制的條件下，利用微生物的作用，將堆料中的有機物分解，產(chǎn)生高熱，以達(dá)到殺死寄生蟲卵和病原菌的目的；細(xì)菌冶金是利用某些微生物的生物催化作用，使礦石或固體廢物中的金屬溶解出來，從而能夠較為容易地從溶液中提取所需要的金屬。特別適用于處理廢礦、尾礦和爐渣，可綜合浸出，分別回收多種金屬。第18頁/共26頁5.2 含

12、油污泥生物處理技術(shù)含油污泥生物處理技術(shù) 對于我國大中型油田、煉油廠、石化企業(yè)等行業(yè)中含油污泥、煉油浮渣等進(jìn)行生物治理，通過生物處理達(dá)到回收石油資源和污泥達(dá)標(biāo)排放。第19頁/共26頁5.3 廢水的生物處理技術(shù)廢水的生物處理技術(shù) 生物曝氣濾池處理生活污水及資源化利用技術(shù)集生物處理和過濾兩種功能于一體，出水水質(zhì)優(yōu)良，是一種高效的新型生物反應(yīng)器，極適用于生活污水和工業(yè)有機廢水的處理及資源化利用。 生物工程技術(shù)處理油脂化工廢水利用來自于自然界又經(jīng)培養(yǎng)馴化的功能菌株，根據(jù)廢水和污水的不同性質(zhì)，組成，配制不同菌株，通過發(fā)酵培養(yǎng)形成多功能復(fù)合型菌液，用于油脂化工，化工有機廢水，食品，印染，生活污水，工業(yè)廢水的

13、處理。第20頁/共26頁 通過對大中型油田煉油廠廢水石油污染物樣品采集，降解微生物菌株的分離，篩選，獲得石油降解優(yōu)勢微生物，針對含油廢水的不同水質(zhì)特征，選用不同的微生物菌劑處理，使其穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。 此外，環(huán)境生物技術(shù)不僅單純適用于環(huán)境污染治理，如今已相當(dāng)廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，尤其是以生物傳感器為核心的環(huán)境生物監(jiān)測技術(shù)，可在線在位迅速地提供環(huán)境質(zhì)量參數(shù)，成為環(huán)境質(zhì)量預(yù)報和報警中的重要組成部分。第21頁/共26頁 生物技術(shù)的環(huán)境保護(hù)功能顯得越來越重要，其明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益引起越來越大的關(guān)注。目前所有的工作都應(yīng)該圍繞提高效率、降低成本來展開。 例如， 生物傳感器、PCR、生物芯片等技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢將會不斷發(fā)展和完善，有可能取代現(xiàn)有的水細(xì)菌學(xué)檢測方法而成為一種常規(guī)檢測手段。第22頁/共26頁 另一方面，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，給環(huán)境生物技術(shù)的縱深發(fā)展增添了強大的動力，環(huán)境生