《环境生物技术》
环境生物技术及其应用
环境生物技术及其应用环境是人类赖以生存的基础，环境生物技术则是指将生物学、环境科学和工程学等知识融合，通过开发和利用生物资源来解决环境问题的技术。
环境生物技术在环境保护、资源开发和利用等方面有着广泛的应用前景。
一、环境生物技术的发展历程自人类工业革命以来，工业、农业、城市化等活动的快速发展造成了严重的环境问题，全球环境的恶化和污染日益严重。
为解决这些问题，人们开始探索和研究环境生物技术。
20世纪60年代，在污水处理和污染物去除方面，人们首次尝试利用微生物进行生物处理。
之后，环境生物技术不断改进和发展。
随着分子生物学、基因工程、计算机等技术的逐步应用，环境生物技术不断发展壮大，成为当今环保领域发展的重要分支。
二、环境生物技术的应用1. 污染物降解通过利用许多生物，如菌类、微藻以及光合细菌，可以有针对性地降解各种有机和无机污染物，如石油、化学工业废水、纺织业废水、农业化学品和重金属等。
2. 废物和废水处理环境生物技术在污水处理中已经得到广泛应用。
通过使用生物反应器或池塘、湖泊等，可以达到有效处理污水的目的。
此外，利用微生物降解废物，可以减轻垃圾填埋场的压力，并改善生活垃圾处理的环境。
3. 土壤修复环境生物技术在土壤修复中也有重要应用。
通过运用生物吸附、生物降解、生物复合修复等手段，有效地修复了土壤中的重金属、有机化合物和植物营养物质等污染物，从而提高了土地的质量，使其可以更好地支持种植和生长植物。
三、环境生物技术的发展趋势随着生物技术发展的加速，环境生物技术的应用前景广阔。
未来环境生物技术将在以下方面得到更多应用：1. 智能化随着计算机技术和人工智能的发展，环境生物技术将更加智能化。
如利用遥感技术监测水质，利用大数据分析各种污染物的分布以及环境变化预测等，在环境生物处理上实现智能驱动。
2. 集成化环境生物技术将逐步实现“一体化”处理。
即在生物修复、污水处理、固体废物处理等方面，融合多种生物技术手段，形成更加综合、高效的处理系统。
环境生物技术复习题及答案
环境生物技术复习生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段及其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。
环境生物技术：应用于环境领域的生物技术生物技术基本特征：高效益，高智力，高投入，高竞争，高风险，高势能环境生物技术三个层次高层次是指以基因工程为主导的近现代污染防治生物技术；中层次是指传统的废物生物处理技术（如废水处理中的活性污泥法、生物膜法等）；低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、土地处理系统、农业生态工程等）。
环境生物技术的技术组成：环境污染治理基因工程技术；环境污染生物治理技术；环境污染生物修复技术；环境污染预防生物技术；环境生物监测技术；环境生物资源化技术环境生物技术在环境中的应用：环境生物技术研究内容可分为三个部分：一，以基因工程为主导的近代防治污染生物技术；二，以废物的生物处理为注意内容；三，主要包括氧化塘、人工湿地和农药生态工程等。
生物氧化的方式:1.有氧氧化：在有氧条件下，好气生物或兼性生物吸收空气中的氧作为电子受体，可将有机物基质完全氧化分解。
2.无氧氧化：在无氧条件下，兼性生物或厌气生物能利用细胞中的氧化型物质作为电子受体，将燃料分子氧化分解。
3.无氧呼吸：以无机物分子作为氢受体。
4.厌氧发酵：以有机物作为最终氢受体。
有机污染物代谢的基本过程包括：向基质接近、吸附在固体基质上、胞外酶的分泌、基质的跨膜运输、细胞内代谢。
自然界中生物有机物分解的代谢途径1，好氧降解：多糖类-单糖类|脂肪类-甘油+脂肪酸类|--丙酮酸-氧化脱羧--乙酰-CoA-三羧酸循环-CO2+H20蛋白质类-氨基酸类|木质素-芳香族单体|2.厌氧降解第一阶段：水解发酵阶段：多糖-（水解）-单糖-（糖酵解）-乙醇和脂肪酸蛋白质-（水解）氨基酸-(脱氨基）-脂肪酸和氨第二阶段：产氢、产乙酸阶段，由产氢产乙酸细菌将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2和CO2。
《环境生物技术》课件
01
微生物通过分解有机物，将复杂的有机物转化为简单的无机物
，为其他生物提供能量和养分。
转化能量
02
微生物在生态系统中扮演着生产者和消费者的角色，通过光合
作用或分解有机物获得能量，维持生态平衡。
净化环境
03
微生物可以降解和转化有毒有害物质，净化水体、土壤和空气
等环境介质。
微生物的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ解原理
酶促反应
微生物通过分泌酶来分解有机物，酶是一种具有高度选择性的生物 催化剂，能够加速有机物的分解。
技术瓶颈与挑战
技术应用范围有限
目前的环境生物技术主要集中在 某些特定领域，对于一些复杂的 环境问题，技术的适应性和效果 有待提高。
技术转化率低
尽管有一些环境生物技术的研究 成果，但这些成果在实际应用中 的转化率较低，难以实现大规模 应用。
缺乏系统性的解决
方案
针对环境问题的复杂性，需要提 供系统性的解决方案，而不仅仅 是单一的技术应用。
生物膜法
通过生物膜上的微生物降解废水中的 有机物，常见的有生物滤池、生物转 盘等。
厌氧生物处理
在无氧条件下，利用厌氧微生物将废 水中的有机物转化为甲烷和二氧化碳 等，实现废水的净化。
固体废物处理
总结词
利用生物技术对固体废物进行稳定化和减量化处理，减少对环境的危 害。
堆肥化
将有机固体废物堆放在一定条件下，利用微生物的作用将其转化为稳 定的腐殖质，实现废物的资源化利用。
通过显微观察和生理生化实验等方法 对分离得到的微生物进行鉴定和纯度 检测。
培养基的使用
根据分离的微生物种类和目的，选择 适合的培养基，以保证微生物的生长 和繁殖。
PART 03
环境生物技术
环境生物技术环境生物技术是近些年来备受关注的一个领域。
随着环境污染问题的日益严重，人们开始寻找新的途径来解决这一问题。
环境生物技术的发展，提供了一种非常具有前景的解决方案。
什么是环境生物技术？环境生物技术是一种利用生物学原理和技术来控制、修复和改善自然环境的方法。
这一技术主要将生物体的能力和环境功能相结合，以实现保护和修复环境的目的。
该技术通过利用微生物和其他生物活动，降解和去除有害物质，修复受损的生态系统，并维护和保护自然资源。
环境生物技术的应用范围非常广泛，包括废水处理、土壤修复、环境监测、环境保护等领域。
环境生物技术的应用领域环境生物技术的应用领域包括废水处理、土壤修复、环境监测和环境保护等。
在废水处理方面，环境生物技术被广泛应用于废水处理厂和污水处理设施。
该技术通过运用微生物降解和去除废水中的有机物、氮和磷等有害物质，达到对废水进行净化的目的。
在土壤修复方面，环境生物技术可以帮助人们去除土壤中的有害物质，使污染土壤变得适合植被生长。
这种技术非常适用于修复受损的农田和化工厂周边的污染土地。
在环境监测方面，环境生物技术可以监测大气、土壤、水体和生物资源等领域。
通过利用生物学技术，可以更准确地监测环境中的各种有害物质，同时也可以追踪和评估生物资源的变化情况。
在环境保护方面，环境生物技术通过维护和保护自然资源，使环境变得更加健康和可持续。
该技术可以通过增加生态系统的多样性和稳定性，减少环境污染和生物多样性的丧失。
通过环境生物技术的应用，环境质量得以提高，生态系统的健康得以维持，同时也保护了人类的健康和安全。
环境生物技术的特点和优点环境生物技术具有一系列独特的特点和优点。
首先，该技术对环境资源的需求非常低。
相比于传统的环境修复技术，环境生物技术不需要大量采集和使用原材料，更不需要大量能源的消耗。
因此，该技术有助于减少环境对资源的依赖和消耗，进而减轻对环境的负担。
其次，环境生物技术能够提高环境修复的效率。
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。
环境生物技术课程教学大纲
《环境生物技术》课程教学大纲课程英文名称：Environmental biotechnology课程编号：1832172002课程计划学时：32学分：2课程简介：《环境生物技术》课程是为生物工程专业和环境工程专业的本科生所开设的一门专业选修课，是在学生具备了生物化学、微生物学或环境工程微生物学的基础知识之后才可进行选修的专业技术基础课。
该课程在这两个专业的本科生培养过程中占有比较重要的地位。
该课程主要讲述生物技术中的基因工程、发酵工程、酶工程以及细胞工程在环境污染的治理以及环境友好材料的生产中的应用，同时还包括生物农药等内容，所涉及的知识面较广。
其中重点为基因工程和发酵工程在环境治理中的应用，要求学生掌握基因工程和发酵工程原理和应用，为学生将来在环境科学领域的发展打下坚实的基础。
学生通过对本门课程的学习不仅是掌握了生物工程的基本技术在环境治理领域的应用，由于这些基本技术的原理是一致的，又可以将这些所学知识与食品生产、化工产品的生产以及在制药方面的应用联系起来，为学生将来在其他领域的发展可奠定一定的基础。
一、课程教学内容及教学基本要求第一章环境生物技术引论本章重点为生物技术发展简史的四个阶段，难点为生物技术发展简史的四个阶段所特有的代表性产品。
第一节生物技术的学科体系与发展简史本节要求了解生物技术的定义，生物技术的学科体系(考核概率10%)，理解生物技术的高新特征(考核概率30%)，掌握生物技术的发展简史(考核概率60%)。
1生物技术的定义2 生物技术的学科体系3 生物技术的发展简史4 生物技术的高新特征第二节环境生物技术的学科体系本节要求了解环境生物技术的定义，环境生物技术的学科体系(考核概率10%)，理解环境生物技术的层次性(考核概率30%)，掌握环境生物技术的主要研究范围 (考核概率60%)。
1 环境生物技术的定义2 环境生物技术的技术体系与学科结构3 主要研究范围第二章环境生物技术的生物学基础本章重点为微生物学、酶学以及生态学中的基础知识，难点为生态系统的自净作用。
环境生物技术
名词解释:SVI:污泥体积指数。
是评价污泥絮凝性能的重要指标，指单位质量污泥所具有的容积。
SVI=SV*10/MLSS。
污染物降解动力学：研究污染物降解速率与污染物浓度、生物量浓度、温度、pH等理化因素间定量关系的一门学科。
RAPD：随机扩增多态性DNA。
是一种建立在PCR基础之上的一种可对整个未知序列的基因组进行多态性分析的分子技术。
利用合成的随机引物（一般为8~10个碱基）对基因组DNA进行PCR扩增，然后电泳检测PCR产物的多态性。
环境基因组:基因组中环境应答基因的总和。
DGGE：变性梯度凝胶电泳。
FISH：荧光原位分子杂交。
混合悬浮固体（MLSS）：1L活性污泥中含干固体的毫克数。
问答：“蓝白斑”原理:进行阳性重组子筛选和鉴定的方法。
一般情况下，当载体进入受体细胞后，载体质粒（pUC）中的半乳糖苷酶基因N端前146个aa编码区，可与受体细胞中含β-半乳糖苷酶LacZ基因C端的875个aa编码区结合，通过“α互补”形成LacZ基因的全序列，从而正常表达出半乳糖苷酶。
当目的基因未插入载体时，载体中无活性的146个aa编码区完整，可与受体细胞形成“α互补”，表达出完整的半乳糖苷酶，降解X-gal，菌落呈蓝色。
当目的基因插入载体时，载体中146个aa编码区被破坏，无法与受体细胞形成“α互补”，无法表达出完整的半乳糖苷酶，X-gal不被降解，形成白色菌落。
白色菌落即为筛选出的阳性重组子。
DNA变性：DNA复性：应用：PCR，DNA测序，分子克隆，分子杂交等。
分子克隆：采用人工的方法将一个基因的片段插入到载体DNA中，构成重组DNA分子，再将它转入受体细胞中复制扩增，即进行无性繁殖的过程，是基因工程的核心技术。
内容包括基因分子与合成，DNA重组与转化，阳性重组子的筛选与鉴别，外源基因的转录与表达。
一般的操作流程：抽提目标DNA->PCR扩增目标DNA->DNA重组->转化阳性重组子（用重组DNA转化受体细胞，用Ca离子预处理，通过蓝白斑实验筛选和鉴别阳性重组子）->基因工程下游技术。
《环境生物学》 第七章
结论： （1）生化呼吸线位于内源呼吸线之上，表明该有机物或废水可被微生物 氧化分解。两条呼吸线之间的距离越大，有机物或废水的生物降解性越好； 反之亦然（图7-1A）。 （2）生化呼吸线与内源呼吸线基本重合，表明该有机物不能被活性污泥 微生物氧化分解，但对微生物的生命活动无抑制作用（图7-1B）。 （3）生化呼吸线位于内源呼吸线之下，说明该有机物不能被微生物分解， 且对微生物生长产生了有害抑制作用，生化呼吸线越接近横坐标，抑制作 用越大（图7-1C）。 3、测定相对耗氧速率曲线
第七章 生物净化和治理的传 统方法
[本章要点]
本章介绍了环境生物技术的定义、研究 内容和在环境领域中的应用，阐述了微生物 处理污染物的特点、原理、影响因素和传统 微生物处理法的工作原理和方法。
环境生物技术（environmental biotechnology）诞生的背景：
由于人们的生产，生活活动对环境造成了各种各样的污染，人类 的生存和发展面临着严峻的挑战，迫使人类必须发动一场“环境革命” 来拯救自身，环境生物技术因此而诞生并日益受到重视，人们把生物 技术开发和应用的注意力转向环境保护。
6.废物强化处理技术研究
7.环境的生物监控技术研究
四个热门方向：
基因工程菌从实验室进入模拟系统和现场应用过程中，如何解决其遗传 稳定性、功能高效性和生态安全性等方面问题
开发废物资源化和能源化技术，利用废物生产单细胞蛋白、生物塑料、 生物农药、生物肥料以及利用废物生产生物能源，例如甲烷、氢气、乙醇 等
耗氧速率就是单位生物量在单位时间内的耗氧量，生物量可用活性污
环境生物技术原理与应用
环境生物技术原理与应用
环境生物技术是应用生物学原理和技术手段来解决环境问题的一种技术。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 生物降解：环境中存在大量有机物和污染物，通过生物降解可以将其转化成无毒或者低毒的物质。
生物降解的原理是利用微生物的代谢能力和酶的作用来分解和降解有机物。
2. 生物吸附：生物吸附是指微生物或者其他生物体对环境中的污染物质进行吸附和去除。
通过微生物的细胞表面结构和电荷特性，可以将污染物质吸附在生物体表面从而实现去除。
3. 生物转化：生物转化是指利用微生物的代谢能力将有机废弃物或者污染物转化成有用的物质。
例如，通过厌氧发酵可以将有机废弃物转化成甲烷等可再生能源。
4. 生物修复：生物修复是指利用生物体或者生物技术方法修复被污染的环境。
通过植物的根系吸收和转运污染物质，微生物的分解和降解能力，可以修复受到有机物、重金属和放射性物质等污染的土壤和水体。
环境生物技术的应用主要涉及以下几个领域：
1. 废水处理：利用微生物和植物等生物体降解有机物和去除重金属等污染物质来处理废水。
2. 土壤修复：通过植物修复和微生物降解等生物技术手段来修
复受到有机物和重金属等污染的土壤。
3. 大气净化：利用微生物和植物等生物体吸附和降解有害气体来净化大气。
4. 垃圾处理：利用微生物降解和转化等生物技术手段处理有机废弃物和垃圾。
通过环境生物技术的应用，可以实现废水、土壤和大气等环境的净化和修复，从而保护环境、提高资源利用效率和降低污染物对人类健康的影响。
环境生物技术--3--4
环境生物技术–3–4简介环境生物技术是一门综合性学科，它将生物学、工程学和环境科学等多个学科相结合，利用生物技术手段来解决环境问题和提高环境质量。
环境生物技术主要包括环境微生物学、环境基因工程、环境生态学和环境生物资源管理等方面的内容。
本文将介绍环境生物技术在环境污染治理、资源回收利用以及生态修复等方面的应用。
环境污染治理环境污染是当今社会面临的重要问题之一，而环境生物技术在环境污染治理方面发挥着重要的作用。
环境微生物学是环境生物技术中的重要分支，它研究微生物在环境中的分布、代谢和功能，并利用微生物来降解和清除污染物。
常见的环境污染物包括有机物、重金属和农药等。
对于有机物的降解，利用微生物菌群进行生物降解是一种较为常见的方法。
微生物菌群能够产生特定的酶，通过酶的作用将有机物分解为无害的物质。
例如，土壤中的某些细菌能够降解石油类物质，这对于处理石油泄漏引起的污染非常重要。
在重金属污染治理方面，环境基因工程技术是一种有效的方法。
通过基因工程手段，可以构建具有特定吸附能力的微生物，用于去除水体和土壤中的重金属离子。
这些微生物能够吸附并固定重金属，从而减少其在环境中的浓度。
此外，环境生物技术还可以应用于农药污染的治理。
通过利用微生物菌群和植物的共生关系，可以有效地降解农药，并减少其在土壤中的残留量。
这对于农田环境的保护和农产品质量的提高具有重要意义。
资源回收利用环境生物技术还可以应用于资源回收利用领域，将废弃物转化为有价值的物质。
一个典型的例子就是生物能源的生产。
利用生物质资源，可以通过发酵过程将其转化为生物能源，如生物气体和生物酒精。
这不仅可以减少对传统化石能源的依赖，还可以有效地处理废弃物，达到资源的循环利用。
另外，环境生物技术还可以应用于废水处理和废气处理。
环境微生物学研究了水体和土壤中的微生物群落结构和功能，可以利用这些微生物来降解和处理废水中的有机物和重金属，以及减少废气中的有害物质排放。
这不仅可以减少对自然资源的消耗，还可以改善环境质量。
环境生物技术3篇
环境生物技术环境生物技术是一种应用生物学、环境科学、化学等多学科交叉的技术，旨在利用生物的代谢、分解、转化等作用，使环境中的有毒、有害物质转变为无毒或低毒、无害或低害物质，从而达到环境的修复与保护的目的。
下面我们将分为三个部分，介绍环境生物技术的原理、应用和未来发展方向。
一、环境生物技术的原理环境中有机物的去除主要依赖微生物代谢，这些微生物具有生物降解能力。
这种降解过程主要包括两个部分：在有机物氧化过程中，以氧为受体的物质代替过程中释放的电子，并在微生物体内氧化相应化合物为二氧化碳（CO2）和水（H2O）；有机物脱去碳骨架，还原为低分子有机物以及原碳骨架利用分子内的电子进行代谢。
微生物生长和代谢的速率取决于温度、营养状况、pH值等因素。
而通过改善环境条件和选择适当的微生物菌群，可大大提高环境中有机物的降解效率。
除了微生物的代谢，在一定的环境条件下，植物也可以利用其生长过程将环境中的有害物质吸收并固定，从而达到净化环境的效果。
这种植物吸收和固定化学物质的过程被称为“植物吸收技术”。
二、环境生物技术的应用1. 地下水污染修复地下水一旦被污染，修复难度很大。
传统的修复方法通常需要废弃大量土壤，且费用昂贵。
而利用环境生物技术进行地下水修复则能够有效的减少成本并保护环境。
此外，环境生物技术还可以有效地去除地下水中的重金属、挥发性有机物(VOCs)等污染物。
2. 土壤修复土壤污染的主要污染源包括化工、矿山、垃圾填埋场等。
传统的处理方法通常需要将污染土壤挖掉、焚烧或填埋。
然而，这种方法对环境造成的二次污染较大，操作复杂并且费用高昂。
而环境生物技术则可以实现污染土壤的原位修复，减少二次污染的风险，并且具有成本低、操作简单的优点。
3. 生活垃圾处理传统的生活垃圾处理一般是填埋或焚烧，这样不仅浪费资源，还会产生大量有害物质，对环境和人的健康都会造成威胁。
而环境生物技术则可以利用微生物代谢作用，将垃圾中的有机物降解成二氧化碳和水，从而使生活垃圾变为无害的物质。
环境生物技术及其应用案例
环境生物技术及其应用案例随着人类经济社会的发展，环境问题日益凸显。
生态失衡、自然资源浪费、污染排放等问题已严重威胁到人类和其他生物的健康与生存。
在这个时代背景下，环境生物技术作为一种新的技术手段被广泛的应用于环境保护和修复中，取得了很好的效果。
一、环境要素的生物修复技术污染是环境问题中最常见的一个问题，其中含有重金属、有机物和石油等有害物质排放所致的污染是较为常见的。
生物修复技术作为一种新兴的高科技技术已经被广泛应用于污染修复领域，在重金属和有机物等有害物质的修复中取得了良好的效果。
1. 重金属的生物修复重金属是一类需要高效修复的污染物, 大量排放会引起植物的毒性反应, 影响生物的生长和养分吸收, 扰乱微生物群落和生态平衡等一系列问题。
在生物修复中，物种选择和修复技术是非常重要的环节。
一些植物在一定的重金属范围内可以顶住重金属的生命毒性，这是所谓的重金属指示植物（HI）；而一些植物甚至可以吸收重金属元素，将其蓄积在植物体内，这是所谓的重金属超富集植物（HM）。
通过土壤微生物、植物及其共生菌、菌根等综合利用的修复技术，可以全面修复存在于污染土壤中的重金属元素。
2. 有机物的生物修复无机物和有机物的修复机理不同。
建立微生物处理方法即可控制可降解污染物的降解过程，其方法包括土壤堤体、浸泡法、氧化法等。
但有机物降解程度的不同决定了所需的不同处理手段。
去除有机物污染种类较多, 技术较为复杂。
但与重金属处理不同的是，其生物修复与物种选择和环境因素耦合度较高，灵活性较强。
二、环境监测与提升技术环境生物技术并不局限于对环境的治理，还可以对污染源进行及时监测和控制。
在实际应用中, 细菌和其他微生物种类是一类常见的监测对象，也是一类很有应用前景的监控手段。
1. 微生物生物传感器用微生物细胞作为生物传感器，微生物生物传感器的研究起源于上个世纪的70年代，现已成为传感技术的热点。
由于其与传统的化学生物传感器相比，拥有生物学体系中的生物信号传递能力和选择性，应用广泛且容易操作，成为环境检测中的研究热点。
现代环境生物技术
水源涵养
植被恢复有助于增加地表覆盖 ，减少水土流失，提高水源涵 养能力，维护水生态平衡。
气候调节
植被恢复能够增加碳汇，减缓全 球气候变化，同时降低地表温度
波动，改善局地气候环境。
04
基因工程在环境治理中应 用前景
基因工程原理简介及操作策略
基因工程原理
基因工程是通过对生物体基因进行精确操作和调控，以改变 生物性状或生产有用物质的技术。它基于DNA重组技术，将 外源基因导入受体细胞，实现基因的表达和调控。
微生物去除营养物
微生物能够吸收污水中的营养物，如氮、磷等，从而 净化水质。
微生物絮凝作用
某些微生物能够产生絮凝剂，使污水中的悬浮颗粒凝 聚成较大的颗粒，便于后续处理。
大气污染控制中微生物技术应用
微生物脱硫技术
01
利用微生物代谢活动将含硫化合物转化为硫酸盐等无害物质，
降低大气污染。
微生物脱硝技术
02
环境科学与信息技术融合
利用大数据、人工智能等技术手段，对环境数据 进行实时监测、分析和预测，为环境管理提供科 学依据。
多学科交叉研究
环境生物技术涉及生物学、环境科学、化学、物 理学等多个学科领域，跨学科交叉研究有助于推 动创新成果产出。
政策法规对现代环境生物技术发展影响分析
政策法规的推动作
用
政府通过制定环保政策、法规和 标准，推动环境生物技术的研发 和应用，促进环保产业发展。
05
细胞工程在环境治理中应 用前景
细胞培养技术原理及操作策略
细胞培养技术原理
通过模拟体内环境，提供适宜的 营养物质和生长因子，使细胞在 体外环境中生长、增殖和分化。
操作策略
选择合适的培养基和添加剂，控 制温度、pH值、溶氧量等培养条 件，以及定期传代和保持细胞活 性。
环境生物技术的发展现状
环境生物技术的发展现状随着人类的生活水平不断提高，环境问题已经成为了一个全球性难题。
环境问题的出现不仅造成了对人类健康的威胁，更直接威胁着地球的未来。
因此，环保技术的发展成为了全球各国政府高度重视的问题，其中环境生物技术无疑是重要手段之一。
环境生物技术是指利用生物学原理和技术去解决环境问题的一种新型技术，在的环境保护和污染治理方面有着广泛的应用和发展前景。
其主要的特点是利用微生物的生命特性和多样性，通过微生物的和化学反应等过程达到降解、污染物去除等效果。
与传统的环保技术相比，环境生物技术具有不可替代的优势，包括高效、经济、环保及可持续性等优点。
近年来，随着环保意识不断提高，环境生物技术的发展也越来越受到关注，环保领域的新技术也在不断涌现。
其中，环境生物技术的应用领域主要包括环境污染治理、生态修复、资源回收利用等方面。
下面我们来详细了解一下环境生物技术在这些方面的应用和发展现状。
一、环境污染治理环境污染对生态环境的破坏程度不言而喻，其中水污染尤其令人担忧。
传统的水污染治理方法主要是利用化学法去除水中的污染物，处理后的污染物也难以有效回收利用。
而生物技术则可以通过微生物的降解和化学反应等手段达到去除污染物的效果。
以生物处理废水为例，该技术既能够去除有机物，又可以通过调节酸碱度、增加氧气和添加特定微生物等手段，将废水中的重金属等其他污染物降解。
因此，生物处理废水的方法不仅治理效果良好，而且可以达到资源回收的效果。
除此之外，在空气净化和固体废弃物处理等方面，环境生物技术也有着广泛的应用。
例如，利用微生物的变性和分解作用，可以达到废弃物减量和资源回收利用的目的。
总而言之，环境生物技术在治理空气与水污染物上有着广阔的潜力与应用前景。
二、生态修复环境生物技术不仅可以有效地治理各种污染物，还可以通过微生物的固氮、矿化、生物肥料的制造等方式参与生态系统的修复和建设。
目前，生态修复主要通过两种方式实现：一种是通过释放特定的微生物种群来根据外因进行生态修复，比如利用普通的植被覆盖和施肥等措施来进行生态修复；另一种是通过微生物菌剂的添加实现修复，包括利用生物肥料和实时修复的生物菌剂等，这种方法可以通过加速植物生长和生态系统的恢复，从而实现生态修复的目的。
第一章环境生物技术概述
1.4 本课程的主要内容
主要内容之间的相关性
核酸 (DNA & RNA) 水平
第二章、第三章 第四章、第五章
蛋白、脂类和代谢物水平 单细胞水平
种群水平
第六章、第七章
群落水平
第八章、第九章
生态系统水平
1.4 课程参考教材
《环境生物技术原理与应用》翻译版，(美) Bruce E. Rittmann，清华大学出版社 《Environmental Biotechnology: Theory and Application》, John Wiley & Sons Inc., Gareth M. Evans, Judith C. Furlong. 2003 《现代环境生物技术（第2版）》，王建龙 主编，清 华大学出版社，2008
1.2 环境生物技术源起
环境污染问题日益凸显，成为制约人类可持续发展的重 大问题
Nature, 2009, 461: 472
1.2 环境生物技术源起
环境污染问题日益凸显，成为制约人类可持续发展的重 大问题（如：难降解工业废水处理：世界性难题）
毒性大
污染重
威胁健康 损失巨大
化工企业排放污水
流域水污染 中国涉工业水污染“癌症村”
医药、农业、环境等生物技术…
能源
目前，环境生物技术已渗透到多个学科领域，成 为知识创新的重要源头之一
---《十二五生物技术发展规划》国科发社〔2011〕588号
2.2 环境生物技术热点问题
解决重大环境问题凸显出特有的优势
超级细菌：降解特定环境污染物 生物菌剂：突发污染事故、环境修复 水质及病原微生物快速诊断：两虫、军团菌、… 新型污染物监测：生物污染物、非生物污染、….
环境生物技术课程心得
环境生物技术共建课程心得环境生物技术是现代生物技术和环境工程技术相结合的新兴交叉学科，是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体系，是应用于环境污染治理方面的生物技术。
它利用微生物来改善环境质量。
这些改善包括防止污染物向外界排放，净化受污染的环境以及为人类创造有价值的资源。
环境生物技术是社会必需的，而且作为一个技术学科，它也是独一无二的。
环境生物技术既是传统技术，又是现代技术。
在20世纪初发展起来的微生物处理技术（如活性污泥技术、厌氧消化技术）至今仍是核心技术。
为解决不断产生的新问题（如有毒化学物质的脱毒），新技术也层出不穷。
在环境技术中，用于描述过程特征及其控制的重要工具，沿用了几十年。
一、课堂教学环境生物技术中的各种工艺，按照微生物学和工程学原理运行，但是，应用这些原理通常需要一定程度的经验。
工程学原理主要用于定量分析，而微生物学原理更多地用于观测。
只有进行定量分析，才能保证工艺过程可靠、经济。
然而，环境生物技术中涉及的微生物群落的复杂性通常难以定量描述，此时非定量尤其重要。
课堂上，我们主要学习了化学计量学、热力学等方面的知识，也对某些从前没有学过的知识有了更进一步的了解，同时也加强了水质处理的数学分析。
其中微生物反应过程的化学计量学和热力学的定量方法，主要解决各过程中微生物消耗和产生何种物质以及多少物质转变的问题，而化学计量学是最基本的定量方法。
至于动力学定量方法，是解决物质消耗和产生速度究竟有多快的问题，反应系统的可靠性和经济有效性取决于对反应动力学的正确应用。
此外我们还学习了如何应用物料守恒原理，建立描述实际应用的各种反应器的化学计量学和动力学方程。
以及如何构建各种工艺过程以达到处理目标，和设计中的关键参数，将原理和应用尽可能的联系起来。
二、外教课教学来自挪威的教授，则主要从软件使用和数值模拟等方面对我们进行了指导。
《环境生物技术》教学大纲
《环境生物技术》教学大纲课程名称（中文）：环境生物技术课程名称（英文）：Environmental Biotechnology课程性质：专业选修课学分：2.5学时：54 ，其中理论学时：36 ，实践（实验）学时：18授课对象：环境科学、环境工程、生态学专业本科生授课语言：中文开课院系：生态与环境科学学院课程网址：撰写人：张明审定人：一、课程简介（中文）本课程是为环境科学、环境工程和生态学专业的本科生开设的一门专业课，建议学生在具备了有机化学、环境微生物学的基础知识之后学习。
主要从技术应用和发展的角度，系统介绍目前常见的环境生物技术，包括：微生物遗传，废水、废气的生物处理处置和综合利用中最新的环境生物技术原理、方法和和应用状况；环境生物技术在污染预防和环境监测中的原理、应用和进展；环境友好材料、环境保护生物产品的生物合成和应用状况和前景。
课程简介（英文）This course is a specialized course for undergraduates majoring in environmental science, environmental engineering and ecology. Students are advised to study the basic knowledge of organic chemistry and environmental microbiology before it. Mainly from the view of technical application and development, the course introduces the current common environmental biotechnology systematically, including:microbial genetic, the latest environmental biotechnology principles, methods and application status of waste water, waste gas biological treatment and comprehensive utilization, the principles, applicationsand progress of environmental biotechnology in pollution preventionand environmental monitoring;environment-friendly materials, biosynthesis and applicationstatus and prospects of environmental protection biological products.二、课程目标本课程的学习将为学生进一步开阔思路，拓展视野，提高动手能力和实践应用的能力，为今后在环境科学与工程和生态学领域的发展打下基础。
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《环境生物技术》
一、课程基本信息
课 程 编 号：2522310
课程中文名称：环境生物技术
课程英文名称：Environmental Biotechnology
课 程 类 型：(专业限选课)
总 学 时：36+18 理论学时：36 实验学时18
学 分：2
适 用 专 业：生物技术
先 修 课 程：普通生物学/2531000，生物化学/2501030，微生物学/2580030
开 课 单 位：生命科学学院
二、课程性质和任务
《环境生物技术》是一门生物技术专业的选修课。
通过本课程的学习，可使学生了解环境生物技术的全貌、最新成果和发展方向，初步了解污染物的类型与一般特征，掌握废水、废气、固体废弃物等生物处理的基本原理和基本工艺；了解污染土壤和水体的生物修复技术及其基本原理；了解污染预防及环境生物检测基本技术；了解生物能源、生物源表面活性剂和生物农药的应用及生产工艺。
达到拓展学生视野的目的，并为今后从事废物、废水生物处理、污染场地生物修复和生物活性环保产品开发等工作提供相关的理论知识背景。
三、课程教学目标
在学完本课程之后，学生能够了解：
1. 了解污染物的类型及环境行为，污染物对生物的影响；
2. 了解污染与净化指标，污染物的在生物体内的转运与转化；
3. 了解微生物动力学；
4. 熟悉废水的生物处理技术；
5. 了解污染环境的生物修复技术；
6. 了解生物技术与资源开发；
7. 掌握基本的环境检测技术。
四、理论教学环节和基本要求
（一）绪论
1. 环境的概念及分类
2. 全球环境问题
3. 现代环境生物技术的发展史
4. 环境生物技术的作用及市场状况
本章的重点：环境问题
本章的难点：环境的内涵
（一）环境中的微生物
1．了解大气中的微生物、水体中的微生物、土壤中的微生物、极端环境中的微生物的分类；
2．掌握微生物的检测方法；
3．了解微生物与碳、氮、磷、硫物质循环。
本章的重点是：环境微生物的分类。
本章的难点是：微生物与碳、氮、磷、硫物质循环。
（二）环境污染对生物的影响
1．了解污染物的类型；
2．掌握污染环境的类型；
3．了解污染物的迁移规律及物理、化学转化规律；
4．了解污染物在分子、细胞、组织、个体及群体水平上对生物的影响。
本章的重点是：污染环境的类型。
本章的难点是：污染物的迁移规律及物理、化学转化规律。
（三）环境污染的生物净化作用
1．掌握污染环境的净化指标；
2．理解BOD，COD，TOD，TOC的含义及其相互关系；
3．掌握BOD的测定方法；
4．了解污染物的生物转化途径；
5．理解氧垂曲线的含义。
本章的重点是：BOD的测定方法
本章的难点是：BOD，COD，TOD，TOC的含义及其相互关系。
（四）现代生物技术与环境污染治理
1．掌握基因工程和蛋白质工程的基本原理
2．理解蛋白质的定向进化技术。
本章的重点是：蛋白质工程的基本原理。
本章的难点是：蛋白质的定向进化技术。
（五）微生物动力学
1．掌握Monod方程；
2. 环境对生物的影响。
本章的重点与难点：Monod方程及各参数的生物学意义。
（六）反应器与活性污泥动力学
1．了解反应器的基本类型；
2．掌握反应器的物料平衡方程；
3．了解活性污泥动力学。
本章的重点是：反应器的物料平衡方程。
本章的难点是：推流式反应器的物料平衡方程。
（七）废水的生物处理技术
1．了解常见的活性污泥废水处理技术；
2．掌握好氧活性污泥废水处理工艺的原理；
3．了解厌氧活性污泥废水处理工艺的原理及基本的工艺类型。
本章的重点是：好氧活性污泥废水处理工艺的原理。
本章的难点是：不同活性污泥废水处理工艺的优缺点。
（八）生物修复技术
1．了解生物修复技术与生物恢复；
2．了解生物修复技术的主要工艺；
3．了解水体污染的生物修复技术；
4．了解土壤污染的生物修复技术；
5．了解石油污染的生物修复技术。
本章的重点是：大型水生植物处理系统(MATS)
本章的难点是：植物降解、根际降解、植物挥发、水力控制、重金属超富集植物富集重金属的分子机理。
（九）固体废弃物生物处理及处置技术
1．了解固体废物的堆肥法生物处理技术；
2．体废物的焚烧与填埋处置技术。
本章的重点是：固体废物的焚烧与填埋处置技术。
本章的难点是：填埋处置技术的二次污染的预防。
（十）废气治理生物技术
1．了解有机废气的类型与特点；
2．掌握有机废气生物处理的基本原理；
3．了解有机废气生物处理的方法与应用。
本章的重点是：有机废气生物处理的方法。
本章的难点是：有机废气生物处理与废水生物处理工艺的结合。
（十一）生物技术与资源开发
1．了解固体废物资源化方法；
2．掌握单细胞蛋白的生产技术；
3．掌握可生物降解塑料PHAs的生产技术。
本章的重点是：单细胞蛋白的生产技术。
本章的难点是：资源化处理所需微生物的培育。
（十二）污染物的生物检测
1．了解生物传感器的基本组成和工作原理；
2．了解生物传感器的分类及其在环境监测中的应用；
3．掌握PCR技术在环境监测中的应用；
4．了解现代生物技术的安全性问题。
本章的重点是：PCR技术在环境监测中的应用。
本章的难点是：生物传感器的基本组成和工作原理。
五、有关教学环节的说明
教学条件为多媒体教学，以教师讲授为主，穿插学生的专题报告；考核方式为考查。
实验课成绩为30分，理论课成绩为70分。
其中平时成绩（实验报告、专题论文，报告等）占30%，实验考察与课程论文占70%。
六、学时分配
章 次各教学环节学时分配小计讲授实验上机习题讨论课外备 注绪论22第一章环境中的微生物423第二章 环境污染对生物的影响734第三章 环境污染的生物净化作用733第四章 现代生物技术与环境污染治理44第五章 微生物动力学22第六章 反应器与活性污泥动力学22第七章 废水的生物处理技术1064第八章 生物修复技术22第九章 固体废弃物生物处理及处置技术44第十章 废气治理生物技术22第十一章 生物技术与资源开发22第十二章 污染物的生物检测624合 计553618
七、教材及主要教学参考书目
推荐教材：
王建龙主编，《现代环境生物技术》，第一版，清华大学出版社，2001.
教学参考书：
1．加雷思M.埃文斯主编．《环境生物技术-理论和应用》．第1版．化学工业出版社，2006
2．《环境生物技术及应用》．张景来．北京：化学化工出版社，2002
3．刘湘华主编．《环境生物技术原理与应用》．第一版，清华大学出版社．2004
4．任南琪主编．《环境生物技术丛书--厌氧生物技术原理与应用 》．第一版．化学工业出版社．2004
执笔人：杨树德 教研室主任：肖波 教学院长（主任）：张萍。