环境生物

5、四日市哮喘事件：1961年日本四日市 1955年以来，该市石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫 酸烟雾。1961年哮喘病发作， 1967年一些患者不堪忍受而自杀。1972年该市共确认哮喘病患者达817人， 死亡10多人。 6、米糠油事件：1968年3月日本北九洲市、爱知县一带 生产米糠油用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者 超过1400人，至七八月份患病者超过5000<人，其中16人死亡，实际受害者约13000人。 7、水俣病事件：1953～1956年日本熊本县水俣市 含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和不知火海的鱼中毒，人食用毒鱼后受害。1972年日本环境厅 公布：水俣湾和新县阿贺野川下游有汞中毒者283人，其中60人死亡。 8、痛痛病事件：1955～1972年日本富山县神通川流域 锌、铅冶炼厂等排放的含废水污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中 毒， 1963年至1979<年3月共有患者130<人，其中死亡81人。
• 甲藻水华（三峡水库倪氏拟多甲藻） • 硅藻水华（汉江小环藻水华） • 绿藻水华（如衣藻水华） • 裸藻水华 • 隐藻水华 水华和赤潮(Harmful Algal Blooms,HABs)的危害
• • • •
危害水资源安全 损害水生态系统的健康 影响景观 危害水产养殖
（2）有毒污染物
• 重金属（汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌、砷）： 4 1970－1979年全世界排入水体的汞总量约1.6x10 吨。 全国受重金属污染的耕地面积占全国耕地总面积的1/5。 • 农药： 我国每年仅农药的使用量就达25万吨， 生产量已达35万吨以上， 药的生产过程还造成1.5 而 农 亿吨废水的排放。 • 石油： 从1970－1990年，发生的油轮事故多达1000起，每年排入海洋的石油有1000—1500 万吨 。 • 有机化合物： 国内外由水中检出的有机污染物已有2000余种， 中114种具有或怀疑有致癌、 畸、 其 致 致突变的“三致物质”。
人类生存环境的发展历程 “环境问题”
• 由于人类活动作用于人们周围的环境， 引起的环境质量变化反过来 所 对人类的生产、生活和健康的影响问题。 • 主要指人类活动给自然环境造成的破坏和环境污染这两大类。
美洲野牛大屠杀
19世纪，美军允许大量屠杀美洲野牛，这些牛头骨正等着被加工成肥料，用于美国
中西部的农业生产。这场大屠杀“有效地”抑制了美国野牛的数量增加，据估计， 从1800年到1890年，美国野牛的数量迅速从大约6000万头减少到750头。
现代环境问题
• • • • • • • • 温室效应（全球气候变化） 臭氧层空洞 酸雨 水污染（富营养化、有毒污染） 白色污染 环境事故频发 生物多样性锐减 荒漠化问题
2、臭氧空洞
氟里昂的应用
1） 冷剂 占总用量 30%。 中 F11 和 F12 应用于小型家用空调和冰箱， 台家用冰箱约需 1kg 的 致 其 一 F12 致冷剂。 2）气雾剂 占总用量 25%。在发胶、摩丝、药物、杀虫剂的喷雾罐中加入 F12 以产生气溶胶，使喷 出的物质分散为雾状形式。 3）发泡剂 占总用量 25%。制造各种泡沫塑料时需加 F11 或 F12，起到发泡作用。 4）清洗剂 占总用量 20%。干洗衣物、清洗电子元件、手饰时用 F113 作溶剂，利用其高溶解力和 无腐蚀性。 5）灭火剂 利用氟里昂的不燃性和不爆炸性，可用作灭火剂。例如手提灭火器中可用 F12B1，重要 建筑物的固定灭火系统可用 F13B1。 些灭火剂对扑灭各类火灾十分有效， 别是一些怕水场合。 这 特
1 、温室效应
CO2等气体就像温室的玻璃一样，并不影响太阳对地球表面的辐射， 但却 能阻碍由 地面反射 回高空的 红外辐射 ，这就 像给 地球罩 上了一 层保温膜，使地球表面气温增高，产生“温室效应”。
地球年平均温度变化 北极因气候变暖首次变成孤岛
非洲第一高峰——乞力马扎罗山
温室效应的危害
2、海洋温度升高，影响洋流规律，造成气候规律发生变化。导致极端气象条件（台 风、暴雨、冰冻等）增多，洪涝干旱更为剧烈。 3、永冻土融化，造成当地生态灾难，并破坏建筑稳定性； 4、气候变化使进化形成的生物节律失效，造成某些生物灭绝，并由此引发生物多 样性降低。 5、高纬度地区的植物群落变化。低纬度地区的植物北移。 6、在健康方面，由于热浪发生频率升高，某些传染性疾病的影响范围也可能扩大。
温室效应的治理
20年政府间气候谈判历程
• • • • • • • 1992年《联合国气候变化框架公约》诞生 1997年通过了《京都议定书》 2005年启动了议定书二期谈判（加拿大蒙特利尔召开的《公约》第11次缔约方大会暨议定书生效后的第1次缔约方会议） 2007年底在印尼巴厘岛召开的《公约》第13次缔约方大会上通过了“巴厘路线图” 2009年丹麦哥本哈根参加《公约》第15次缔约方大会产生了《哥本哈根协议》 2010年底墨西哥坎昆召开的气候公约第16次缔约方大会上，强行通过了《坎昆协议》 2011年南非德班联合国气候变化大会，决定实施《京都议定书》第二承诺期并启动绿色气候基金
第一章 环境生物技术绪论
（华师生科院微生物教研室）
本课程参考教材
• • • • • 周少奇：环境生物技术（科学出版社） 张景来等：环境生物技术及应用（化学工业出版社） 王建龙等：现代环境生物技术（清华大学出版社） 陈坚：环境生物技术（中国轻工业出版社） 陈坚 ：环境生物技术应用与发展（北京 中国轻工业出版社 ）
污染物
（1）富营养化现象： 【1】赤潮(red tide)
赤潮 湖泊富营养化
水华（algal bloom, water bloom） • 水华：水体中藻类、细菌或无脊椎水生动物快速大量繁殖造成单位
体积内生物量过高的现象。大多为浮游藻类。海洋中相同的现象通常 称为赤潮。 • 藻类水华：水体中藻类快速大量繁殖造成单位体积内藻类生物量过 高的现象。 • 有害藻类水华（HAB）：产生毒素的藻类水华。
Rachel Carson (1907-1964)
《Silent Spring》
• 《寂静的春天》详述了滥用滴滴涕等杀虫剂带来的严重的环境危害，立刻引起强烈争议。受到了以杀虫剂 等化工产品生产商为首，和受到农业部支持的各种媒体的攻击；在哥伦比亚广播公司的电视节目中，卡逊 和化学公司的发言人进行了辩论，在参议院调查委员会上作证，从而导致1972年在美国全面禁止滴滴涕的 生产和使用。 美国著名刊物《时代》在2000年12期，即20世纪最后一期上将蕾切尔· 逊评选为本世纪最有影响的100个 卡 人物之一。 。《匹兹堡杂志》将卡逊评选为“世纪匹兹堡人”之一， 赞扬她对现代环境保护思想和观点的开创性贡献， 认为她是现代环境运动之母。 导致了美国国家环境保护局的建立（1970）和“世界地球日”的设立（1969）。 戈尔在序言中写道：“《寂静的春天》播下了新行动主义的种子，并且已经深深植根于广大人民群众中。” “1964年春天，蕾切尔· 逊逝世后，一切都很清楚了，她的声音永远不会寂静。她惊醒的不但是我们国家， 卡 甚至是整个世界。《寂静的春天》的出版应该恰当地被看成是现代环境运动的肇始。”
• 科学家发现酸雨从土壤或岩石中溶解有毒的物质，这些酸性的水，把 有毒物质带入河川或湖泊，会造成小河中的鱼类的死亡
现代环境问题
• • • • • • • • 温室效应（全球气候变化） 臭氧层空洞 酸雨 水污染（富营养化、有毒污染） 白色污染 环境事故频发 生物多样性锐减 荒漠化问题
4、水污染
• 全国污水排放量，1980年为310多亿t，1997年即达到584亿t。在开 展水资源质量评价的约10万km的河长中，受污染的河长占46.5％， 其中海河流域高达62.3％。全国90％以上的城市水域，均受到不同程 度的污染。 • 富营养化 • 有毒污染物
工业革命时期现代环境保护意识的萌芽
• 第一次环境问题高潮启发了社会有识之士对环境破坏后果的忧虑。 • 由于公害事件不断发生，范围和规模不断扩大，越来越多的人感觉到自己是处在 一种不安全、不健康的环境中，加上社会舆论的广泛宣传，公众环境意识的逐渐 提高，人们已不再满足于单纯物质上的享受，而开始渴望更高的有利于身心健康 的生活环境和生活方式。于是，自本世纪60年代以来，先是在西方发达国家，千 百人走上街头，游行、示威、抗议，要求政府采取有力措施治理和控制环境污染， 逐渐掀起了一场声势浩大的群众性的反污染反公害的“环境运动”。
臭氧空洞的危害 臭氧层的保护
现代环境问题
• • • • • • • • 温室效应（全球气候变化） 臭氧层空洞 酸雨 水污染（富营养化、有毒污染） 白色污染 环境事故频发 生物多样性锐减 荒漠化问题
3、酸雨
• 指酸性的大气降水，包括酸性雨、雪、雾、露等沉降，通常 是 指 pH值 低 于 5.6的 降 水 。 • 1972年联合国在斯德哥尔摩召开的人类环境会议上，瑞典人 第一次把酸雨作为国际性问题提出。 • 酸雨现已成为严重威胁世界环境的十大问题之一
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第二次环境问题高潮
• 全球性的环境污染（温室效应、臭氧层破坏、酸雨、水污染） • 大面积生态破坏（生物多样性锐减、荒漠化、森林减少） • 突发性的严重污染事故频发
现代环境问题
• • • • • • • • 温室效应（全球气候变化） 臭氧层空洞 酸雨 水污染（富营养化、有毒污染） 白色污染 环境事故频发 生物多样性锐减 荒漠化问题
chla
• 我国学者提出参考值（郑建军 2006）： 6 轻度水华 1-10x10 cells/L 30-150ug/L chla 6 中度水华 10-20x10 cells/L 150-300ug/L chla 6 重度水华 ≥ 20x10 cells/L ≥ 300ug/L chla
常见藻类水华类型 • 蓝藻水华（微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻）
第一次环境问题高潮时期的典型代表：
八大公害事件
公害事件：因环境污染造成的在短期内人群大量发病和死亡事件。
1、马斯河谷事件：1930年12月1～5日比利时马斯河谷工业区 工业区处于狭窄的盆地中， 12月1～5日发生气温逆转，炼焦厂、炼钢厂、硫酸厂和化肥厂等许多工厂排放出的有 害气体，在逆温的条件下大量积累，使60多人中毒死亡，几千人患呼吸道疾病，许多家禽死亡。 2、多诺拉事件： 1948年10月26～31日美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇 该镇处于河谷， 10月最后一个星期大部分地区受反报旋和逆温控制，加上26～30日持续有雾，使大气污染物在近 地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素，发病者5911人，占全镇人口43％。症状是 眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻，死亡<17人。 3、洛杉矶光化学烟雾事件：40年代初期美国洛杉矶市 全市250多万辆汽车每天消耗汽油约1600万升，向大气排放大量碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳。该市临海依山， 处于50公里长的盆地中，汽车排出的废气在日光作用下，形成以臭氧为主的光化学烟雾。 4、伦敦烟雾事件：1952年12月5～8日英国伦敦市 5～8日英国几乎全境为浓雾覆盖，四天中死亡人数较常年同期约多40000人， 45岁以上的死亡最多，约为平时3倍； 1岁以下死亡的，约为平时2倍。事件发生的一周中因支气管炎死亡是事件前一周同类人数的93倍。
本章内容
• • • • • 环境问题 环境生物技术的概念、目的 生物技术简介 环境生物技术的研究内容 环境生物技术的发展
一、环境问题
• 环境：
大气、水、土地、矿藏、森林、草原、野生动植物、水生生物、名 胜古迹、风景旅游区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居民区等。 即作用于人类这一客体的所有外界事物，就是人类的生存环境。 －－－《环境保护法》
我国酸雨的分布
• 覆盖国土面积>40％ • 长江以南,包括江苏， 海,浙江,福建,江西,湖北,湖南,广东, 上 广西,海南,贵州,四川,重庆,云南等省市大部分地区； • 两小块酸雨区域：胶东半岛和图门江地区
酸雨的危害
• 对农业和森林影响巨大。 • 影响渔业生产。 • 影响人类健康（饮用水、作物）。 • 腐蚀建筑和钢铁物件。
水华的判断标准 • 澳大利亚、WHO水Baidu Nhomakorabea蓝藻预警阈值：
15000 cells/ml 禁止游泳等水上娱乐活动 100000 cells/ml 关闭水体的所有用途 • 韩国环保部水华标准： warning ≥5000 cells/ml outbreak ≥ 1000000 cells/ml
25ug/L 100ug/L chla