《微生物学》微生物在环境污染和保护中的作用

装订处《微生物学》微生物在环境污染和保护中的作用一、请同学们在下列（20）题目中任选一题，写成期末论文。1. 病毒在生物技术中的应用（例如噬菌体展示技术，病毒载体等）2. 近年来重大病毒引起的传染病的特征和病毒复制、致病机制（如埃博拉出血热、中东呼吸综合征等）3. CRISPR-Cas9技术综述（来源，机制，应用）4. 细菌耐药遗传水平机制5. 微生物遗传物质水平转移方式和机制6. 微生物遗传学技术在工农业中的应用7. 基因组学、转录组学和蛋白组学研究进展8. 微生物在环境污染和保护中的作用9. 人体肠道微生物分类、功能研究进展10. 疫苗的作用机制和对人类健康的贡献11. 微生物作为模式系统揭示生命过程的优势12. 试述未来微生物学发展的趋势13. 从细胞形态结构及一些重要结构的化学成分组成等方面分析细菌、古生菌及真核微生物三者之间的进化关系14. 微生物营养及代谢的多样性对微生物生存能力的影响15. 极端微生物对生命起源和生命极限的启示16. 你认为微生物学发展过程中做出重大贡献的微生物学家及其成就17. 微生物学中的独特技术及对发展现代生物学的贡献18. 食药用真菌的研究进展19. 微生物在自然界碳元素地球化学循环中的作用及意义20. 生物固氮的原理、意义及应用微生物在环境污染和保护中的作用微生物在地球生态系统物质循环过程中作为分解者,起着“天然环境卫士”的作用。而且微生物种类繁多,分布广泛,资源丰富,是人类最宝贵、最具开发潜力的资源库。在污染物的降解转化、资源的再生利用、无公害产品的生产开发、生态保护等方面微生物都能发挥重要作用。当今人类所面临的诸如环境污染、资源短缺、生态破坏、健康受害等许多重要问题,都有可能从微生物资源的开发研究中寻找到解决的办法。实践表明,它将对人类社会的持续发展产生重要影响。因此,对微生物的环境保护功能世界各国都极为重视,投入大量人力、物力进行研究开发,取得了许多成果。今后微生物在环保领域将显得更为重要,微生物环境产品具有巨大的市场潜力。一、微生物在环境污染的作用随着污染的日益严重及人类环境保护意识的增强,微生物神奇的环境保护功能显得越来越重要,其明显的经济效益、环境效益和社会效益引起科技界和企业界极大的关注,呈现下面几种发展趋势。(一）综合利用为防止微生物降解污染物后造成二次污染,并使资源得到充分利用,为人类提供更多的食物和能源,微生物污染治理趋向综合利用。其途径主要有利用降解后产生的微生物菌体、微生物体内酶、代谢产物及利用其产生能源。利用微生物发酵垃圾制成“沼气田”发电,可以说是当前技术成熟、投资少、造价低、使用管理方便、备受各发达国家青睐的一种城市垃圾处理途径。目前有140多座“垃圾沼气田”发电站在世界各地运行。荷兰1991年投资8000多万美元,建造几座大型沼气发电厂,到2000年荷兰全国垃圾沼气利用将达到2.5～3亿m3,可供30多万个家庭的用电量。英国的一些污水处理厂利用乳酸细菌降解农用工业残渣生产乳酸。刘军义等尝试用光合细菌与酵母菌联合处理柠檬酸废水,收获菌体作饲料和肥料。（二）从治理污染到预防污染早期的工农业一味追求发展,忽视了其对环境的副作用,直到环境被破坏得相当严重才开始被动治理。现在,世界各国已认识到环境保护的重要性,微生物对环境保护的作用由单纯治理发展到防治结合,并将走向以防为主。微生物农药的兴起便是一个很好的例子。微生物农药包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂,其优点有:(1)分解快,不污染环境;(2)单位面积的用量少;(3)毒性较低;(4)用一般的发酵设备就能够进行多种物质的生产,正在逐步取代化学合成农药。美国环境局仅1997年第一季度就注册6种新的微生物杀虫剂。日本烟草业(JT)1997年5月上市微生物农药,当年销售8000万日元,1999年达到4亿日元。日本出光公司研制了防治灰霉病的“IK1080”,已投入使用,目前正在开发防治炭疽病的微生物农药。微生物农药作为高效低毒的农药,今后的研究和开发前景十分广阔。微生物表面活性剂同样也是为了避免或减少其生产过程中及使用后所造成的污染而诞生的。随着环保意识的日益加强,来源于微生物体又可生物降解的表面活性剂愈来愈受到广泛关注,可用于洗涤剂制造、油类回收、感光乳剂稳定、植物病害控制、细胞破碎及微生物数量的快速测定等方面。人们在研究其结构性质的同时,对其生产及应用进行了不断的探讨,取得了长足的进步。微生物还可用于可降解塑料的生产。80年代初,英国ICII公司大批培养了一些细菌,这些细菌能够合成塑料多聚物—聚3-羟基丁脂-3-羟基戊脂,即PHBV。PHBV可再生,在环境中能迅速彻底地降解成二氧化碳和水,储存又能保持一定的稳定性。由于是纯天然产品,PHBV特别适合医疗与个人卫生用品的制造和包装,还能制造胶片和容器。随着研究的深入,PHBV的成本有望大大降低。已有许多科学家策划利用基因工程技术将所谓PHBV的基因导入玉米、马铃薯、烟草等植物中,从植物体内提取塑料,塑料污染问题将可能得到圆满解决。二、开发利用微生物资源保护生态环境微生物种类繁多,资源丰富。然而人类对微生物的认识和利用远远不如动物和植物。据美国微生物研究院报告,全部植物和动物已有84%和90%被描述,相比较而言,只有10%的微生物被发现,而其中被应用于环境保护的更少。（一）发展完善各种微生物环境保护应用技术目前所有的工作都应该围绕提高效率、降低成本来展开。必须把基础研究与应用开发紧密结合,把实验室研究、中试生产与大规模推广应用紧密结合。一方面,从微生物的角度,分离、筛选和大量培养高效降解菌,利用微生物共代谢作用、多菌种协同作用降解难降解污染物;另一方面,从工艺的角度,构建高效反应器、优化运行条件,探索新工艺新方法。例如,在厌氧流化床中投加高效菌种,采用聚集—交联固定法将脱色菌固定于活性污泥上,在反应器内投加定量磁粉三种新技术结合在一起的磁态厌氧流化床处理印染废水的方法有研究性报道。该法脱色时间短,为2.5～3h,脱色率达90%以上。（二）寻找发现新物种发现更多的物种,除了理论价值还意味着更多的利用机会。例如,近年来中科院微生物研究所在青海、西藏、内蒙古闻名于世的盐碱湖区,以化学及分子生物学方法鉴定得到了7株古细菌新种,而它们在盐田生态系统和盐水的物理化学蒸发过程中发挥着重要作用。有人从瓜伊马斯盆地温湿环境周围的富含石油的水域及沉积物中分