环境生物

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）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》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，所引起的环境质量变化反过来对人类的生产、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。

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。

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。

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”。

R a c h e l C a r s o n(1907-1964)《S i l e n t S p r i n g》•《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·卡逊评选为本世纪最有影响的100个人物之一。

•。

《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·卡逊逝世后，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，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。

”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1、温室效应C O2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）致冷剂占总用量30%。

其中F11和F12应用于小型家用空调和冰箱，一台家用冰箱约需1k g的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。

这些灭火剂对扑灭各类火灾十分有效，特别是一些怕水场合。

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p H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我国酸雨的分布•覆盖国土面积>40％•长江以南,包括江苏，上海,浙江,福建,江西,湖北,湖南,广东,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。

•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k m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（a l g a l b l o o m,w a t e r b l o o m）•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（H A B）：产生毒素的藻类水华。

水华的判断标准•澳大利亚、W H O水体蓝藻预警阈值：15000c e l l s/m l禁止游泳等水上娱乐活动100000c e l l s/m l关闭水体的所有用途•韩国环保部水华标准：w a r n i n g≥5000c e l l s/m l25u g/L c h l ao u t b r e a k≥1000000c e l l s/m l100u g/L c h l a•我国学者提出参考值（郑建军2006）：轻度水华1-10x106c e l l s/L30-150u g/L c h l a中度水华10-20x106c e l l s/L150-300u g/L c h l a重度水华≥20x106c e l l s/L≥300u g/L c h l a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）•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(H a r m f u l A l g a l B l o o m s,H A B s)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）：1970－1979年全世界排入水体的汞总量约1.6x104吨。