环境生物技术

环境生物技术

（一）生物技术的内容

基因工程：在基因水平上操作并改变生物遗传的技术，它的核心是重

组DNA 技术。

细胞工程：应用细胞培养、细胞融合等细胞生物学方法，以改善品种，

生产生物制品及其组分的技术。

酶工程：在一定生物反应装置中利用酶的催化作用，将相应的原料转

化成有用物质的技术。

发酵工程：培养活细胞以取得生物体或代谢产物的技术。

蛋白质工程：运用基因工程全套技术改变蛋白质结构的技术。

染色体工程：探索基因在染色体上的定位，异源基因导入、染色体结构改变。生化工程：生物反应器及产品的分离、提纯技术。

生物反应器：利用酶或生物体（微生物、动植物细胞）具有的功能，在生物体外进行化学反应的装置系统。

（二）、环境生物技术

环境生物技术的定义可以由生物技术的定义延伸扩展而获得，即直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能．建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统，称之为环境生物技术。

二、环境生物技术的研究内容

第一层次-现代环境生物技术，是指以基因工程为主导的现代污染防治生物技术．如构建降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等污染物的高效基因工程菌，创造抗污染型转基因植物等。这一层次知识密集，为快速、有效地防治污染开辟了新途径，使解决日益出现的大量环境难题成为可能。

第二层次是指传统的废物生物处理技术，如活性污泥法、生物膜法，及其在新的理论和技术背景下产生出的强化处理技术和工艺，如生物流化床、生物强化工艺等。这是目前广泛使用的治理污染的生物技术，仍在不断强化和改进，已为控制现时的环境质量起到了极其重要的作用。

第三层次是指利用天然处理系统进行废物处理的技术，如氧化塘、人工湿地和农业生态工程等，其特点是最大限度地发挥自然界的生物环境功能，投资运行费用少，易于操作管理。

三、环境生物技术的应用

环境生物监测：监测追踪污染物(精确、敏感、即時)

生物修复：大气污染的治理,水污染的治理,污染土壤的生物修复

污染生物预防

清洁生产、绿色技术、降低污染：转基因植物增加抗病虫害，減少农药使用

生物燃料、生物塑胶

重点研究范围：

（1）解决基因工程菌从实验室进入模拟系统和现场应用过程中，其遗传稳定性、功能高效性和生态安全性等方面的问题；

（2）无害化或无污染生物生产工艺技术研究，如生物制浆、生物絮凝剂、生物冶金等；

（3）生物反应器和固定化技术高效处理废水的工业应用研究；

（4）废物资源化和能源化研究，利用废物生产单细胞蛋白、生物塑料、生物肥

料以及甲烷、氢气等；

（5）发展对环境污染物的生理毒性及其对生态影响的检测技术。

水环境污染生物监测

一、生物群落监测方法

二、生物测试法：利用生物受到污染物质危害或毒害后所产生的反应或生理机能的变化，来评价水体污染状况，确定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。三、细菌学检验法

生物监测是一类通过生物（动物、植物、微生物）在环境中的分布，生长发育状况及生理生化指标和生态系统的变化来研究环境质量状况的环境监测技术方法。生物监测的特点

生物监测能反映各种污染物的综合影响，具有直观、客观、综合和历史可溯源性的特点;理化监测是定期采样,结果不能反映采样前、后的情况,而生态系统中生物汇集了整个生长期环境因素改变的情况;

有些水生生物对污染物很敏感,有些连精密仪器都测不出的微量元素的浓度,却能通过生物放大作用在生物体内积累而被测出。

生物监测——综合性、连续性、敏感性、经济性、直观性

生物浓缩（bioconcentration)：环境中某些污染物含量在生物体之间沿着食物链逐级增高，使生物体内浓度超过环境中浓度，称为生物浓缩作用。

生物放大：环境中某些不易降解的化学性污染物，可通过食物链使高位营养级生物体内的浓度比地位营养级生物体内的浓度增加许多倍。

生物监测类型——依据监测对象

水环境生物监测、大气环境生物监测、土壤环境生物监测

生物监测方法——依据监测手段

分子监测技术、微生物监测技术、植物监测技术、生物传感器监测技术

分子生物监测

PCR技术：聚合酶链反应，是一种选择性体外扩增DNA或RNA的方法.应用PCR 技术分析特定环境样品中微生物种群动态，步骤：1）DNA(RNA)提取 2）扩增3）产物监测分析

生物标记物biomarker分析：机体与环境因子(物理的、化学的或生物的)交互作用引起的所有可测定的改变,包括生化的、生理的、行为的、免疫的、细胞的、遗传的等多方面的改变.

水环境的生态监测方法

指示生物Indicator Organism 法、污水生物系统法、PFU 法

环境生物材料生物吸附剂生物表面活性剂

生物吸附定义：利用生物体及其衍生物来吸附水中重金属的过程。

优势：(1)在低浓度下,金属可以被选择性的去除;(2)节能、处理效率高;(3)操作时的ｐＨ值和温度条件范围宽;(4)易于分离回收重金属;(5)吸附剂易再生利用。

生物吸附剂种类：藻类生物吸附剂、真菌生物吸附剂、细菌生物吸附剂

微生物固定化方法一般来说大致可分成吸附法，共价结合法，交联法和包埋法等四大类。

吸附法分为物理吸附法和离子吸附法两种，前者使用具有高度吸附能力的硅胶、活性碳、多孔玻璃、石英砂和纤维素等，吸附剂将生物细胞吸附到表面上使之固定化

共价结合法是微生物细胞表面上的功能团和固相支持物表面的反应基团之间形

成化学共价健连接，从而成为生物吸附剂。

交联法与共价结合法一样，都是靠化学结合的方法使生物细胞固定，但交联法所采用的载体是非水溶性的，如采用戊二醛或双偶联苯胺等带有两个以上的多宫能团交联剂与细胞进行交联，形成生物吸附剂，其结合力是共价键。

包埋法是最常用的方法，按包埋系数的结构可分为凝胶包埋和微胶囊法，即将生物细胞包裹于凝胶的微小格子内或半透膜聚合物的超滤膜内，该方法操作简单，制作的生物吸附剂强度高。

生物表面活性剂：具有特别高表面活性的生物分子称为生物表面活性剂。

生物表面活性剂与合成表面活性剂相比具有以下优势：

具有特别高的表面活性和乳化活性；

生物可降解性；

没有毒性或者毒性低于化学表面活性剂；

可在极端的温度和酸碱条件下使用。

生物表面活性剂的应用

1.生物表面活性剂在石油工业中的应用

2.生物表面活性剂在采矿工业中的应用

3.生物表面活性剂在食品工业中的应用

4.生物表面活性剂在农业中的应用

5.生物表面活性剂在医药中的应

6.生物表面活性剂在保健化妆品中的应用

7.生物表面活性剂在环境保护中的应用

8.生物表面活性剂在其他方面的应用

微生物表面活性剂还可用于水处理、纸浆合造纸工业、纺织工业、陶瓷工业、铀矿开采、木材防腐、沥青和水泥。

分子生物技术在环境生物技术中的应用

基因工程的基本内容

基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。定义：将外源基因体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。酶：限制性内切酶,连接酶,修饰酶

湖泊富营养化控制理论与防治对策

富营养化防治对策

1 控源(控制污染源)对策

1)减少氮、磷的入湖排放量

2)控制湖内污染源

2 建立湖泊生态系统的良性生态平衡，包括建立湖泊周围的缓冲带，保护湖区周围及上游的森林植被，防止营养物质的过多流失，以及保持良性水生生态系统，是湖泊治理的最终目标。

3．湖泊管理对策

首先应对湖区制订出水质管理规划

特别应当指出的是，对于已经富营养化的湖泊应当进行综合的工程治理和有效的管理，

控源• 退渔还湖• 底泥疏浚• 生态修复• 引水调控

蓝藻水华污染控制技术

浅水湖泊修复的十个基本原则