10第十章_生物技术与环境.ppt

第九章现代生物技术与环境 第一节我国生态环境现状 一 主要污染源 工业 三废 污染农用化肥 农药的污染废弃塑料和农用地膜的污染2 二 现状水污染日益加剧 水资源严重短缺 土壤污染严重 耕地面积锐减 森林覆盖面积下降 草场退化人们的身体健康受到严重威胁 疾病发病率急剧上升 三 环境保护与治理应加大环境保护和环境治理力度 加快应用高新技术 如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡 提高环境质量已成为环保工作者的工作重点 第二节 现代生物技术与环境保护 一 生物技术处理垃圾废弃物降解污染物 降解产物及副产物可以被生物重新利用 消减污染垃圾废弃物的资源化利用 二 发酵处理有毒有害污染物 转化成无毒物质可一步到位 避免污染物的多次转移而造成重复污染 生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段 三 生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程 在常温常压和近中性的条件下进行 具有设备简单 成本低廉 效果好 过程稳定 操作简便等优点 四 生物技术已广泛应用于环境监测 工业清洁生产 工业废弃物和城市生活垃圾的处理 有毒有害物质的无害化处理等各个方面 第三节主要应用 一 污水的生物净化1 污水中有毒物质成分 酚类 氰化物 重金属 有机磷 有机汞 有机酸 醛 醇 蛋白质等等 2 微生物活动将有毒物转化为无毒物 使污水净化 3 固定化技术处理污水 固定化酶和固定化细胞可高效处理废水中的有机污染物 无机金属毒物等 例如 德国将能降解对硫磷等9种农药的酶 固定化制成酶柱 用于处理对硫磷废水 去除率达95 我国 固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂LAS 降解率90 以上 固定化酵母细胞降解含酚废水已实际应用 二 污染土壤的生物修复 1 重金属污染土壤的生物修复利用生物 微生物 植物 作用 削减 净化土壤中重金属或降低重金属的毒性 原理 生物作用 如酶促反应 改变重金属的化学形态 降低其移动性和生物可利用性通过吸收 代谢对重金属的削减 净化 污染土壤生物修复优点 增加土壤有机质的含量激发微生物的活性改善土壤的生态结构 有助于土壤的固定 遏制风蚀 水蚀等作用 三 白色污染的消除 1 白色污染种类 废弃塑料和农用地膜 2 危害 土中残存 引起农作物减产 塑料垃圾影响生态环境 3 生物处理技术 筛选降解塑料的微生物 构建高效降解菌 克隆降解基因并将其导入某土壤微生物 如 根瘤菌 中 使两者同时发挥各自的作用 降解塑料和农膜 推行可降解塑料和地膜 四 化学农药污染的消除 化学杀虫剂约80 会残留在土壤中 经生态系统造成滞留毒害作用 利用微生物降解农药可消除农药污染 微生物降解农药的本质 是酶促反应 农药进入细菌 在酶作用下 经生理生化反应 降解或分解成小分子的无毒或毒性较小的化合物 微生物降解农药方式 矿化作用 微生物将农药作为营养 吸收分解成无机物 二氧化碳和水 特点 彻底 无副作用 共代谢作用 农药自身不能被微生物降解 但若有另一可供碳源和能源的辅助基质存在时 它们可被部分降解 特点 微生物不能从农药中获得营养 降解较慢 程度有限 但有共代谢功能的微生物种类多 降解的化合物种类多 在农药的生物降解中发挥主要作用 影响微生物降解农药的因素 1 微生物的种类 代谢活性 适应性等都直接影响农药的降解与转化 2 农药结构高分子化合物 聚合物 复合物 空间结构简单的化合物难降解 3 环境因素的影响 微生物或酶要求适宜的环境条件 如 温度 酸碱度 营养 氧 底物浓度 表面活性剂 营养对于以共代谢作用降解农药的微生物更加重要 因为微生物须这些营养物质补充能量 农药微生物降解的新方法 1 转基因技术的应用 利用转基因技术人工组装 工程菌 2多菌株复合系的构建及应用 以往 偏重于用单一微生物菌株 现已证明 单一菌株的纯培养效果不如混合培养 原因 单个微生物不具备生物降解所需的全部酶 在难降解化合物中驯化的时间不足以进化出完整的代谢途径在生物降解过程中会有毒性中间物质积累 应用多菌株