关于环境保护与生物技术的文献综述

第一篇：关于环境保护与生物技术的文献综述

关于环境保护和环境生物技术的文献综述

摘要：随着人口、工农业生产和科学技术的飞速发展 ,环境和环境问题已越来越引起人们的普遍关注和重视。面对世界范围内的环境危机的严峻挑战 ,开展并加强环境保护工作已迫在眉睫。本文主要介绍了以现代微生物选育及培养技术和新型高效生物反应器为基础的环境生物技术在水污染治理、城市垃圾填埋、工农业污染源等方面的应用，最后还讨论了环境生物技术的应用及发展前景。

关键词：环境生物技术；污染治理；城市垃圾填埋；废水；应用前景；MBR技术；环境保护

前言：

①【环境生物技术(Environmental Biotechnology)是指直接或间接利用生物的生理活动 ,建立降低或消除污染物的生产工艺 ,或能够高效地净化被污染的环境以及将污染物转化为资源的人工技术，是现代生物技术与环境科学结合产生的一门新兴交叉学科, 是从传统的废水生物处理技术起始, 通过应用现代微生物选育和培养技术和新型高效生物反应器, 而逐步发展起来的一种经济效益和环境效益俱佳的、解决当前日益严重的包括水污染在内的“三废”问题的最有效手段之一。】

通常，日常生活中较普遍的污染源就是“三废”。“三废”指的是废水、废气和固体废弃物，这三大污染源严重污染了人类的生存环境。将环境生物技术应用于“三废”问题的治理 ,主要是指利用微生物原理将污染物质进行生物降解和生物转化 ,从而提高环境质量 ,达到环境污染治理的目的。

②【环境生物技术的起源可以追溯到一百多年前的活性污泥工艺的发展 ,】其理论和实用技术在此一百多年来不断发展和进步 ,并得到广泛应用 ,对控制环境污染和改善环境质量起到了重要作用。而从全世界范围来看,环境污染至今还没有得到有效控制,特别是对发展中国家而言。在我国,随着经济的迅猛发展 ,环境污染现状也依然严峻 ,并有加剧的趋势，近年来 ,我国的环境污染治理力度不断加大 ,进入了一个新的高速发展时期 ,对环境污染治理新技术的要求也日益迫切。随着现代生物技术的发展 ,尤其是现代分子生物学技术的出现 ,为环境科学的发展带来了新的机遇。现代环境生物技术就是在这一形势下形成的。它是现代生物技术在环境科学领域中的应用 ,是现代生物技术与环境科学紧密结合而形成的新兴交叉学科 ,是一种经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境污染问题的有效手段 ,是当代环境科学研究发展的主导方向之一。

③【目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有更高的效率，更低的成本和更好的专一性，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。下面将简单介绍一下环境生物技术在环境保护方面的应用：

1.废水生物处理技术 ④【由于环境中的污染物无论是气体、液体或固体, 经过在自然界中的迁移、转化, 其最终归趋大多数是水体, 因此, 水污染的问题尤其突出。我国的水污染十分严重,高浓度有机物废水的处理是我国水污染治理的重点难题。污水中有毒物质的成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。应用遗传工程技术构建符合人们需要的微生物高效菌以及具有降解多种污染物功能的超级菌 可以提高对污，染物的降解能力、加快降解速度,以增强净化污水的效力。如微生物高效菌能够将氰化物(氰化钾、氰氢酸、氰化亚铜等)分解成二氧化碳和氨;利用专门分解硫化物的微生物可以从废水中回收硫磺;利用能够降解石油烃的超级菌以清除油对水质的污染等。还可以将大量的微生物高效菌凝聚在泥粒上形成活性污泥,用来分解和吸附废水中的有毒物质,污水净化后沉积的污泥中存在丰富的氮、磷、钾等元素,是很好的有机肥料。目前应用到废水治理中的生物技术主要有：(1)生物强化技术;(2)生物反应技术;(3)生物发酵技术。

2.大气污染的生物处理

随着现代工、农业的发展,大量有毒、有害气体被排出,严重污染环境。微生物对污染物能较快地适应,并可使废物、废气得到降解和转化。同传统空气污染控制技术如活性炭吸附、湿法洗涤和燃烧等相比,微生物法以其处理效果好、投资及运行费用低、易于管理等优点,逐渐应用于空气污染控制中。

3.污染土壤的生物修复 ⑤【重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀等作用,防止水土流失。

4.生物监测

⑥【传统的环境监测以化学分析,即用成熟的仪器和生物分析(如鱼的毒性测试)为主,当代生物技术的发展有望增加相关的新手段,如通过测定微生物的酶和细胞基团等来监测环境的变化。目前研究较多的有生物发光菌(Bioluminescent bacterium)、氰菌(Cya2nobacteria)、卤素呼吸菌(Halorespiringbacterium)、苯乙烯降解菌和兰贻贝(Blue mussels)等,主要监测水体中的有害物和海水藻类的爆发。ManBockGu和 Ge2unCheelGil应用生物发光细菌开发出了两阶段多频道毒性连续监测系统。每个频道含有一个两阶段生物反应系统,其中含有特定的生物发光菌株。使用该系统可连续监测同一样品和分别确定不同类型毒性。通过分析,从每个频道获得的资料,可得到总体毒性和各类单项毒性的数据。

5.固体废弃物的生物处理技术

固体废弃物主要包括工业固体废弃物和城市生活垃圾。传统的固体废弃物处理方法主要有固积、埯埋、焚烧 ,这些方法会造成二次污染。生物技术的介入可将固体废弃物进行无害化 ,资源化 ,减量化 ”处理 ,处理过程达到了真正的清洁有效 ,还可优化生态循环;若把处理后的产物作为有机肥料投入农业 ,又可为人们提供高品质、高产量的绿色食品 ,构成食物链意义上的又一良性循环。20世纪 60年代以来 ,研究人员就开始进行有关高效、快速堆肥方法的研究。至今 ,欧美各国及日本已开发了 10多种机械快速堆肥工艺 ,其中最著名的是达诺式回转圆筒型发酵仓工艺。国外还发展用蚯蚓床处理有机垃圾和粪便。大型化的固体废弃物填埋场技术可靠 ,处理效率有保证 ,适合环境要求。目前 ,生物反应器式填埋场已在美国获得广泛的重视。

6.环境生物技术在城市垃圾填埋场的应用 ⑦【城市生活垃圾的处理是目前我国环境污染控制的最重要课题之一。城市生活垃圾的人日均产生量 ,因地而异 ,但必须按日运出城市作适当处理。处理的目的是使垃圾资源化、减量化和无害化。当前发达国家中城市生活垃圾中作为资源再利用的分率高达40 %,其余的部分 ,最通用的方法是卫生填埋法 ,堆肥法和焚化法。然而将环境生物技术应用于垃圾填埋场，可以改善垃圾填埋生态环境，实现垃圾资源化综合利用，美化垃圾场自然景，减少垃圾场对周边环境的不良影响，加速垃圾分解，使垃填埋场地可以重新被利用，有很高的环境效益和经济效益，常适合我国垃圾处理的现状和我国的经济发展水平具有广阔的推广应用前景。其应用主要包括三个方面：利用环境生物技术将垃圾填埋场地转化为建设用地；利用植物改善垃圾填埋场生态环境；利用垃圾填埋场地和垃圾腐熟土种植草坪。

⑧【城市生活垃圾的最新处理技术是生物反应器式 持;日覆盖层设置;沉降以及稳定期的结束。生物反应器式填埋场的操作要点包括:垃圾的分拣及预处理;水分控制;LC回流;微生物活性的保持;日覆盖层设置;沉降以及稳定期的结束。生物反应器式填埋场已在美国获得广泛的重视。美国 EPA于2000 年 4 月发出征求意见的声明中说“: BL 已被承认可能是对固体废弃物处理的一个革新。结论: 现代生物技术是解决环保问题的强有力手段 ,它是一种能产生巨大效益的高新技术 ,与物理、化学技术相比,生物技术具有显著的高效廉价的特点。目前国际上有许多环境生物技术成果已进人商品化、产业化发展。另外，由于我国是一个污染严重的国家，因此建立一个有利于现代生物技术在环保中应用的良好环境规划、法规和资金投入是必不可少的，同时要鼓励和资助环境生物技术的研究和创新。我们也应充分利用我国的资源优势 ,借鉴国外的先进技术和先进经验 ,根据我国的国情有重点地加强环境生物技术的研究与开发。

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第二篇：环境生物技术与环境保护

环境生物技术与环境保护

日期：2009-12-25来源：2008字体大小：大中小

环境，是指影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。因此，环境保护也就是为了保障人类的生存和发展，人类社会就环境的维持和改善所采取的行政、法律、经济、科学技术等多方面的措施和进行的积极活动。20世纪中叶以来，环境问题已经成为整个地球的一大危机，人类赖以生存和发展的环境受到了严峻挑战，资源的迅猛开发与滥采滥用，使其日益枯竭，生态环境遭到了严重破坏，造成了各种污染事故频频发生。环境问题已经成为当今人类面临的全球性问题之一，引起了各国的普遍关注。1983年底，国务院宣布“环境保护是中国的一项基本国策”。环境保护是跨经济、社会、技术等学科的综合性科学。环境保护研究人体健康、人类生产和生活环境的舒适程度，以及自然资源保护和生态系统平衡。环境保护的基本任务是保护和改善生活环境与生态环境，防治污染和其他公害，保障人体健康，保护自然资源，促进社会主义现代化建设的发展。环境保护强调以防为主，防治结合，强调加强环境法制工作，推行总量控制、清洁生产等对策，并实行可持续发展战略。面对随经济的飞速发展而日益加剧的环境污染状况，如何保护环境、合理有效地处理环境污染物已迫在眉睫。采用传统的物理、化学方法可达到一定的除污净化效果，但成本高、过程繁琐，并易造成二次污染。近年来，利用微生物等环境生物技术处理环境污染物，所具有的安全、高效、廉价的优点，逐渐引起人们的重视。1 环境生物技术的产生和发展 环境生物技术(Environmental Biotechnology)是一门现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科，主要由生物技术、工程学、环境学和生态学组成，是一门综合性科学体系，涉及多种学科，它的产生和发展反映了基础科学研究的最新成果，同时也体现了工程科学开拓出来的新技术和新工艺，代表了环境工程技术的发展方向。在环境工程研究领域，一般将19世纪末生物滤池的出现和1914年w．T．Loekett和．E．Arden发明“活性污泥法”作为环境生物技术的开端。20世纪五、六十年代，随着工农业的快速发展所带来的环境污染尤其是水污染的加剧，直接刺激和促进了环境生物技术的发展；70年代 Chakrabaty等人成功构建了含有多种降解质粒的“超级细菌”，为80年代环境生物技术的发展奠定了基础；1981年，欧洲生物技术联盟(EFB)首次将环境生物技术用于设立环境生物技术专门机构的名称，并将控制污染的生物技术概称为环境生物技术；1983年，美国在西雅图召开了首届“利用基因控制污染”的环境生物技术专题会议。进入90年代以后，环境生物技术更是引起了更多的注意并得到了充分的发展。1994年美国生物工业组织(BIO)

和白宫国家科学技术委员会共同组织的可持续环境中生物技术大会上提出了基因工程微生物、优选微生物和生物传感技术中可利用菌类等3大最新发展技术领域；1995年，美国国家科学和技术委员会发表的名为《2l世纪生物技术新方向》的蓝皮报告中将环境保护和环境生物技术列在了很重要的地位；1996年在美国和2000年在日本召开的两届国际环境生物技术大会上，也都充分展现了世界各国对环境保护和环境生物技术研究的重视。2环境生物技术的研究内容与特点 国外学者认为生物技术中的三个部分属于环境生物技术范畴：一是在环境中应用的生物技术，二是涉及到环境中的某些可看作为一个生物反应器部分的生物技术，三是作用于一些必定要进入环境的材料的生物技术。从国内外的研究可以发现，目前环境生物技术的主要研究内容包括四个方面：降解污染物的工程菌和抗污染型转基因植物的相关研究，环境友好材料生物合成技术的相关研究，危险性化合物的降解和污染场地的生物补救研究，以及废物强化处理技术研究。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气而且能一步到位，避免了污染物的多次转移。因此环境生物技术具有速度快、消耗低、效率高、成本低以及无二次污染等显著优点，是环保中应用最广的、最为重要的单项技术。美国环保局(EPA)在评价环境生物技术时指出“生物治理技术优于其他新技术的显著特点在于它是污染物消除技术而不是污染物分离技术”。据美国环保局估算，美国现有的化学工业若有5％为生物过程取代，污染防治费用可降低约1亿美元。生物技术的产品或副产品基本上可以快速生物降解，并且可以作为营养源加以利用。利用生物修复技术净化环境，可使受污染的宝贵资源如水资源、土壤等得以重新利用，还可进一步强化环境的自净能力。3环境生物技术在环境保护中的应用 3．1 生物监测技术在环保领域中的应用 应用酶联免疫技术、PCR技术、电子显微技术、基因差异显示技术、生物传感器、基因探针、生物芯片等现代生物技术对环境进行监测与评价，是近年来国内外科学工作者研究的热点，研究报道也日益增多。应用酶联免疫技术检测分析环境中的农药及其代谢物是90年代的一项新技术。目前，国内外已经开发出杀虫剂、杀菌剂、除草剂等农药以及多氯联苯、二恶英、抗菌素等污染物的酶联免疫分析方法，其中用于现场快速分析的酶免疫试剂盒已商品化。此技术具有快速灵敏，费用低，特异性强和适于现场大量样品分析等优点。我国在环境污染的生物监测方面也取得了一些新进展。一是广泛开展了生物监测方法的研究；二是各种生物综合监测指标的研究；三是利用生物监测手段和评价环境质量。我国华东师大吴自荣等同志利用冷冻干燥的发光细菌的发光强度随水质污染程度而变化的特点，研究提出了上海苏州河水质发光细菌测试和评价方法。3．2废水生物处理技

术我国的水污染十分严重，高浓度有机物废水的处理是我国水污染治理的重点难题。污水中有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。应用遗传工程技术构建符合人们需要的微生物高效菌以及具有降解多种污染物功能的超级菌，可以提高对污染物的降解能力、加快降解速度，以增强净化污水的效力。如微生物高效菌能够将氰化物(氰化钾、氰氢酸、氰化亚铜等)分解成二氧化碳和氨；利用专门分解硫化物的微生物可以从废水中回收硫磺；利用能够降解石油烃的超级菌以清除油对水质的污染等。还可以将大量的微生物高效菌凝聚在泥粒上形成活性污泥，用来分解和吸附废水中的有毒物质，污水净化后沉积的污泥中存在丰富的氮、磷、钾等元素，是很好的有机肥料。3．3大气污染的生物处理随着现代工、农业的发展，大量有毒、有害气体被排出，严重污染环境。微生物对污染物能较快地适应，并可使废物、废气得到降解和转化。同传统空气污染控制技术如活性炭吸附、湿法洗涤和燃烧等相比，微生物法以其处理效果好、投资及运行费用低、易于管理等优点，逐渐应用于空气污染控制中。近年来，采用把煤的物理选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合的方法而把煤和黄铁矿分开，进而达到脱硫。美国利用CBl菌株可脱去18％一47％的有机硫。捷克斯洛伐克1991年在其北部三个露天煤矿用氧化亚铁硫杆菌脱褐煤中硫，平均能脱去无机硫78．5％0有机硫23．4％。德国和荷兰用生物膜过滤器处理含硫化氢废气，其控制效率达90％以上。新西兰、英国、日本和美国也有在工业上规模应用的报导。3．4 固体废物的生物降解在众多的处理方法中(如堆肥、焚烧、热处理等)，生物处理具有成本低、运行费用低、操作简单、易管理等优点。城市垃圾的“生物反应堆”理论就是其中的一种，它与传统的卫生填埋相反，允许适量的水分进入填埋场，增加湿度，为微生物的生长和繁殖提供有利的条件，从而加速固体废物的降解和稳定。(1)好氧生物处理好氧生物处理是利用好氧微生物在有氧条件下的代谢作用，将废物中复杂的有机物分解成二氧化碳和水，其重要条件是保证充足的氧气供应、稳定的温度和水。实际工程中就是在填埋场中注人空气或氧气，使微生物处于好氧代谢状态。(2)厌氧生物处理厌氧生物处理是利用在无氧条件下生长的厌氧或兼性微生物的代谢作用处理废物，其主要降解产物是甲烷和二氧化碳等，一般需要保证温度、无氧或低溶解氧浓度。(3)准好氧处理准好氧填埋场的主要设计与运行思想是使渗滤液集水沟水位低于渗滤液集水干管管底高程，使大气可以通过集水干管上部空间和排气通道，使填埋场具有某种好氧条件。准好氧处理靠垃圾分解产生的发酵热造成内外温差，使空气流自然通过填埋

体，促进垃圾的分解和稳定。准好氧填埋有如下优点：第一，它不需要强制通风，节省能量；第二，渗滤液产生后被迅速收集，减少了对地下水的污染；第三，相对于厌氧处理，垃圾稳定得更快，危险气体，如CH4，H2S等的产量降低。(4)混合生物处理 混合生物处理是既有好氧又有厌氧的生物处理方法，是在填埋下一层垃圾之前好氧处理30一60d，其目的是让垃圾尽快经过产酸阶段为进入厌氧产甲烷阶段做准备。这种方法主要的优点在于把厌氧的操作简单和好氧的高效率有机地结合起来了，增加了对挥发性有机酸、对空气具危害性的污染物的降解，其主要特点是降解速度快。3．5 土壤污染的生物修复 生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术，主要是利用生物独特的分解有机物质的能力，去除污染环境如土壤中的污染物，达到清除污染的目的。生物修复主要包括植物修复和微生物修复。近20年来，人们认识到植物吸收可以作为各种污染物的生存介质包括土壤等的净化技术开发。目前已经有利用沙漠植物修复科威特石油污染的土壤的研究工作。而微生物的修复工作更是显得多种多样，可以被广泛的用来去除土壤等介质中的石油污染、有机氯化物污染、聚合物污染和重金属污染等多种污染物，并且具有典型的处理速度快、经济、无二级污染的特点。3．6环境生物技术在预防污染上的应用(1)利用分子遗传技术筛选特定菌种将产品生产过程的废弃物直接转化为能源或副产品，如微生物化肥；利用DNA重组及蛋白质工程技术快速生成特定的酶，应用于生产环节，减少化学无机品用量，从而达到清洁生产的目的。(2)利用分子微生物族群、基因技术、DNA修复改变某些物质的分子结构使其具有可降解性或加速自然降解的速度。例如生物农药、生物肥料、生物可降解塑料薄膜等生物产品将会大量应用到生产实际当中，逐步取代对环境存在污染或者污染威胁的环境物质的使用(如化学制成品的农药、化肥等)。4结束语 随着科技的进步，生物科学和生物工程、以及生物技术将被越来越广泛地应用于生物多样性保护、人类健康、环境污染防治和环境、经济、社会的可持续发展，同时在攻克环境保护的科技难关中有广阔的发展前景。2l世纪，实现生物多样性保护，合理开发生物资源，有效利用生物技术，必将是本世纪的重要课题。我国是污染严重的国家，我们要构建一个有利于现代生物技术在环保中应用的良好环境，同时最大限度地减少和预防与这些技术伴生的对人类和环境的危害。安徽农学通报，2007(3)王 丹(巢湖职业技术学院生物技术系，安徽巢湖238000)

第三篇：环境与生物技术

现代生物技术在环境保护中的应用

摘要：日益严重的环境污染问题成为制约经济和社会发展的重要障碍。随着环境生物技术的迅猛发展，生物技术在治理环境污染中的应用也越来越广泛。文章重点介绍了生物技术在环境污染治理中的应用。

关键词：现代生物技术生态环境环境保护

现代生物技术是指以DNA技术为先导，包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称。自20世纪80年代以来，生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。目前，现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，且随着日益突出的环境问题，其在治理污染、环境生物监测、工业清洁生产、工业废弃物、城市生活垃圾的处理、有毒有害物质的无害化处理等方面发挥着重要的作用。严格的说，环境生物技术指的是直接或间接利用生物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，或者能够认识环境过程、高效净化环境污染、同时又生产有用物质的工程技术。由于其在处理环境污染物等方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了无限的希望。在改良环境中没有其他技术所可代替和比拟的。为此，本文将主要谈谈现代生物技术在环境保护中的应用。

一、现代生物技术在环境治理上的特点

（1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。

（2）利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。

（3）生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。

所以，当今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。

二、现代生物技术在环境保护中的应用

生物处理技术概述

生物处理就是在设计的工程设施内，利用生物降解与与转化作用去除水、废水、固体废弃物、废气等介质的污染物质。利用生物处理技术进行污染物的无害化处理已有近百年的历史。尽管生物处理已有很长的历史，但随着生物技术的发展、污染问题的发展、工程技术的进步，新的和改良的生物处理工艺仍不断涌现，大大拓展了生物处理的应用领域。

环境生物技术中利用微生物的降解作用来处理水中污染物的方法，通常被称为

生化处理方法或生物降解法，以植物吸收为主来净化土壤与水体的方法有土地生物修复、生物塘和人工湿地技术等

1、生物处理在在水污染治理中的基本原理。

好氧处理技术好氧降解技术包括活性污泥法和生物膜法。

（1）活性污泥法活性污泥法是最传统的好氧生物处理技术。活性污泥是指微生物利用废水中的有机物生长与繁殖而形成的絮凝体。活性污泥法的工作原理是：在废水中通过曝气供氧，促进微生物生长形成活性污泥，利用活性污泥的吸附、氧化分解、凝聚和沉降性能来净化废水中的有机污染物。处理过程中，有机降解是依赖活性污泥的吸附与氧化分解能力，而泥水分离则是利用活性污泥的凝聚和沉降性能。活性污泥法中两项最基本的技术措施是：通过曝气来提高反应器水体中溶解氧的水平；通过污泥回流来保证反应器中的生物量与活性。

（2）生物膜法生物膜法是在处理污水的反应器中添加介质（填料）作为微生物附着的载体。在分解有机污染物的过程中，微生物在介质表面生长繁殖，逐步形成粘液状的膜，然后利用固着在介质表面的这种微生物膜来净化污水。在分解有机污染物的过程中，膜逐步增厚，形成表层好氧、内层兼氧和厌氧的微生态环境，因此生物膜法具有一定的厌氧降解功能。生物膜法具有无需污泥回流、膜的生物活性高、反应稳定等优点。

厌氧处理技术自20世纪70年代起，就有一大批类似好氧降解的厌氧反应器被研制和开发出来，如厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床（AFB）、厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）、厌氧内循环反应器（IC）、厌氧折流板式反应器（ABR）和厌氧序列式反应器（ASBR）等。厌氧技术的应用范围已扩展到高、中、低浓度的多类有机废水和生活污水的处理，其特点是废水处理和能源回收相结合，但出水水质难以达到直接排放的要求。

2、环境生物技术在固体废弃物处理中的应用

利用生物技术处理固体废弃物中的城市生活垃圾和农业废弃物，主要方法是卫生填埋、堆肥和发酵沼气。

卫生填埋

卫生填埋是将城市生活垃圾存积在大坑或低洼地的卫生填埋场，填埋场下层应有不透水的自然隔水基质或人工隔水层，在填埋场设置排气口和监测系统，每天填入的垃圾压实后铺盖一层土壤，并通过科学管理来恢复地貌和维护生态平衡。其原理是利用微生物将垃圾中的有机物分解。垃圾通过卫生填埋还可产生沼气。堆肥

堆肥是固体基质在有效的低温条件下的发酵过程，适用于生活垃圾的处理。其基本步骤是：废弃物—预处理—堆肥—后处理—存放。对堆肥处理器进行足够的通气是堆肥成功的关键。该技术安全性高，成本低廉。

发酵产生沼气

主要利用畜禽粪便、农作物秸秆、生活污水等。其原理是微生物厌氧发酵使有机质降解，产生沼气，此法在农村有着广阔的发展前景，沼气不但可用作照明和燃料，还可建成以沼气工程为纽带的“猪、沼、果”生态农场等生态农业模式。

3、生物技术在在废气及大气污染治理中的应用

在废气及大气污染治理中的应用采用生物技术控制和处理废气，将废气中的有机污染物或恶臭物质降解或转化为无害或低害类物质，从而净化空气，是一项空气污染控制的新技术。目前采用的方法主要有生物过滤、生物洗涤和生物吸附法等，所采用的生物反应器为生物净气塔、渗滤器和生物滤池等。

生物过滤法生物滤池内部填充活性填料，废气经加压预湿后从底部进入生物滤池，气体中的无机污染物、有机污染物或恶臭物质与填料上附着生成的生物膜（微生物）接触，被生物膜吸收，最终被降解为水和二氧化碳或其它成分，处理过的气体从生物滤池的顶部排出。该方法的特点是设备少、操作简单、不需外加营养物、投资运行费用低、去除效率高，但反应条件较难控制、占地面积较大。生物洗涤法生物洗涤法分为废气吸收和悬浮液再生两个阶段，通常由一个装有填料的洗涤器（吸收设备）和一个装有活性污泥或生物膜的生物反应器（再生反应器）构成废气从吸收设备底部进入，向上流动，与顶部喷淋向下的生物悬浮液在填料床中相互接触，经传质过程进入液相，再进入微生物细胞内或经微生物分泌的胞外酶作用分解，净化后的气体从吸收设备顶部排出。吸收了废气的生物悬浮液从再生反应池的底部进入，通入空气充氧，废气被微生物氧化利用的过程也就是悬浮液的再生过程，再生后的悬浮液再进入吸收设备进行顶部喷淋，吸收与再生两个过程反复进行。该方法的特点是反应条件易控制、压降低、填料不易堵塞，但设备较多，需外加营养，成本较高，对溶解度小的化合物难以处理。生物滴滤法生物滴滤法是在生物吸收法基础上进行的改进，集合了生物过滤法和生物吸收法两种工艺的优点，生物吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内。滴滤池内装有填料，填料表面被生物膜覆盖。循环水不断喷洒在填料上，废气通过滴滤池时，气体的污染物被微生物降解。该方法的特点是只有一个反应器、操作简单、压降低、填料不易堵塞、污染物去除效率高，比生物过滤法能更有效地处理含卤化合物、硫化氢或氨等废气。但需外加营养、运行成本较高。

植物修复植物修复技术是一种以太阳能为动力，利用植物的同化功能净化大气的绿色技术。由于植物的种类、群落及生态习性与功能的差异，不同的植物可在不同的时空尺度上对近地表大气污染进行修复。主要过程是持留和去除。植物对大气中的粉尘有阻挡、过滤和吸附作用，其滞尘量的大小与树种、林带宽度、草皮面积、林带种植状况以及气象条件有关。植物的杀菌作用可以减轻生物性大气污染。植物通过吸收作用、同化作用、降解、转化以及对酸雨的中和缓冲作用等对化学性污染物具有一定的去除作用。植物修复是一项对环境友好、技术要求相对较低的修复方法，容易为社会民众所接受，而且与传统的修复技术相比，成本要低得多。大气污染的植物修复理论与技术对城市园林绿化、环境规划和生态环境建设具有一定的指导意义和应用价值。

4、生物技术在污染土壤的生物修复中的应用

重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是：通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀等作用,防止水土流失。

5、在生物监测方面的应用

传统的环境监测以化学分析，即用成熟的仪器和生物分析(如鱼的毒性测试)为主，当代生物技术的发展有望增加相关的新手段，如通过测定微生物的酶和细胞基团等来监测环境的变化。目前研究较多的有生物发光菌(Bioluminescentbacterium)、氰菌(Cya2nobacteria)、卤素呼吸菌(Halorespiringbacterium)、苯乙烯降解菌和兰贻贝(Bluemussels)等，主要监测水

体中的有害物和海水藻类的爆发。ManBockGu和 Ge2unCheelGil应用生物发光细菌开发出了两阶段多频道毒性连续监测系统。每个频道含有一个两阶段生物反应系统,其中含有特定的生物发光菌株。使用该系统可连续监测同一样品和分别确定不同类型毒性。通过分析，从每个频道获得的资料，可得到总体毒性和各类单项毒性的数据。

三、环境生物技术的发展前景

1、微生物脱硫技术的开发

利用微生物脱去煤中的无机硫和有机硫，可控制燃煤中SO2等含硫气体的排放。这些微生物包括硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、酸热硫化叶菌等。日本利用氧化亚铁硫杆菌已使H2S脱除率达99.99%，我国利用该菌对炼油厂进行干气催化和工业废气脱硫，H2S脱除率分别为71.5%和46.9%。在燃煤的处理过程中，还可采用浮选与微生物脱硫技术相结合，对煤和黄铁矿进行分离，达到清除或降低燃煤SO2排放的目的。利用微生物还可将石油成分中的硫分离出来。虽然生物技术在大气污染治理中的应用时间尚短，但其具有技术简单成本低、安全性好、无二次污染等优点。今后，在微生物脱硫技术以及高活性脱硫菌种的研制和培养方面，配以清洁生产技术的研究，将会备受关注，也会成为解决原煤燃烧产生的SO2污染的最佳途径。

2、水污染治理工艺的完善

废水生物处理技术在实验室阶段已比较成熟，也已比较广泛地应用于实际工程中。好氧与厌氧工艺相结合、生物膜法与活性污泥法相结合的废水处理技术、无害化的生产工艺过程、高效完善的自动化体系以及构建针对难降解污染物的生物基因库和特殊功能的微生物的培养研究是今后主要的发展方向。

3、难降解污染物的处理

基因工程是通过基因分离和重组技术，将人类需要的目的基因片段移到受体生物细胞中并表达出来，使受体生物具有该目的基因表达后显现出来的特殊性状，以改进生物物种。利用基因工程构建的高效菌种来处理如杀虫剂、塑料、橡胶制品、医疗废物、危险废物等难降解的污染物，是现代环境生物技术发展的热点之一。

4、生物传感器的研制

随着科技的进步，分子生物技术将会在开发研制生物传感器方面发挥积极作用。生物传感器可以满足实施自动连续监测的需要，判断环境污染发展的趋势，探索污染物在环境中的迁移转化以及降解规律，检测污染致突变的成因，分析污染的来源，从而使生物环境污染监测更便捷、更灵敏、更全面。生物传感器具有成本低、制作容易、使用方便、测定快速等优点。

5、与其它技术的结合环境生物技术的发展离不开相关科学技术的配合。其与相关科学技术的结合，可提高处理效率、增强处理效果。将光、声、电与高效生物处理技术相结合，处理高浓度有毒有害难降解有机废水，如光催化氧化－生物处理新技术、电化学高级氧化－高效生物处理技术、辐射分解－生物处理组合工艺等；采用SBR＋臭氧氧化工艺和物化气浮－接触氧化处理印染废水，采用混凝－气浮－厌氧－好氧处理苎麻废水、油田和炼油废水等。这些工艺、设备、电子计算机的结合正在使以环境生物技术为主的综合治理技术向自动化、模块化方向发展。

参考文献：

「1」 《现代环境生物技术》王建龙 文湘华 清华大学出版社第二版

「2」 《江西化工》 2003年第3期“环境生物技术在“三废”治理中的应用”

刘小兵蒋柏泉王伟(南昌大学环境与化学工程学院)

「3」 刘淑梅，张淑芬 环境生物技术的研究现状及发展趋势[J].环境科学与管

理，2005，30（4）：44-46.「4」 林海 现代生物技术在环境保护中的应用[A]中国高新技术企业，2010,19-154

「5」 孔繁翔.环境生物学[M].北京:高等教育出版社,2000

「6」 陈坚.环境生物技术[J]，生物工程进展，2001(5)

环

境

生

物

技

术

论

文

第四篇：生物技术与人类文明

生物技术与人类文明

摘要

在这个知识爆炸、科技成为第一生产力的时代，大家对计算机网络、信息高速公路、卫星通讯、移动电话等都不陌生。那么，我想大家对生物工程技术也一样有所耳闻。

生物工程当前新技术革命的三大支柱（微电子、生物工程和新材料）之一，无论在发达国家还是 发展中国家，它都被列为优先发展的领域，特别是基因工程的出现，使人类进入了一个能按自己需要创造新生物的伟大时代。

“生物工程热”的现象不是偶然的，它为解决世界面临的如能源、粮食、人口、以及污染严重等诸多难题开辟了新途径，直接关系到医药卫生、轻工食品、农牧渔业及能源、化工、冶金等传统产业的革新和新兴产业的形成，它的发展将极大地造福人类。

在食品类里的面包、酸奶、乳酪、酱油、味精；酒类里的啤酒、葡萄酒、威士忌酒；药类里的各类抗生素（如常见的青霉素、头孢霉素）、胰岛素、乙肝疫苗、小儿麻痹症疫苗、流感疫苗；生活用品类的奶酪、洗衣粉等等，与生物工程密切相关，所以他对我们来说并不是很陌。

本文主要介绍生物工程技术与人类文明，顾名思义，就是介绍生物工程的简介以及它在当今社会所起的作用，对人类生活的影响。

关键字：生物工程，人类文明，发展，影响

目录

第一章：生物工程内容 1．1 基因工程 1．2 细胞工程 1．3 酶工程 1．4 微生物发酵工程 1．5 生化工程 第二章：小结

第三章:生物工程的发展 第四章：参考文献

第一章：生物工程的内容

生物工程有五个强大而富有生命力的技术系统：基因工程、细胞工程、酶工程、微生物发酵工程和生化工程。

1．1 基因工程

也叫遗传工程，或DNA重组技术。这一技术在生物工程中的地位举足轻重。基因工程简单地说，就是对不同生物的遗传物质——基因，在体外使用一 种工具酶，用人工的方法，进行“剪切”、“组合”、“拼接”，使遗传物质按照我们的意愿重新组合，然后通过运载物质（质粒、噬菌体、病毒等）转入微生物体 内或动、植物细胞内，进行无性繁殖，并使我们需要的基因在细胞中表达出来，产生出我们所需要的产物或组成新的生物类型。

1973年，斯坦福大学的科恩和旧金山加州大学的博耶共同实现了这一DNA重组实验，也是那个时候这一技术在美国首次获得成功。

利用细菌生产人胰岛素，这一成果在基因工程领域产生很大的影响，当然还有其他的例子，例如：能自动脱毛的绵羊、超级鼠、巨鱼、用细菌 生产的没有蛋壳的鸡蛋等等。

1．2 细胞工程

细胞工程在最近的十几年里都很时兴，尤其是1975年英国剑桥大学的米尔斯坦发展了杂交肿瘤细胞技术以及单克隆抗体的作用，使细胞工程开始为世人所瞩目。

细胞工程是应用现代生物学，发育生物学，遗传学和分子生物学的理论和方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，即通过细胞融合，核质移植，染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培育出人们所需要的新物种的生物工程技术。

其突出成果为单克隆抗体，它由米尔斯坦和另外一位英国科 学家科勒合作而完成。另外，细胞工程还有两项重 要的技术，一个是细胞大规模培养技术，一个是植物组织培养快速繁殖技术，其发展前景十分乐观。

1.3 酶工程

酶是一种催化剂，但不同的是它催化的是生物体内的反应，且它本身也是一种蛋白 质；更重要的是，它的催化效率高得惊人，超出化学催化剂千百倍，而且是在常温、常压下进行，专一性极强。因此，我们可以设计一些特定的生物反应器，利用酶 的这一特性，把相应的原料转化成对人类有用的物质。酶工程就是这样一项技术。

提到酶工程那就不能不提到“酶工程之父”—— Katchalski—Katzir，他是以色列科学家，世界上第一个固定化酶就是他在60年代初装配成功的。他发现了酶并不在溶液中起作用，而是包在细胞膜或 细胞器里面起作用的。于是他试着把酶从细菌中分离出来，再结合到具备一定性质的固体支持物上，或包埋于天然的（或人工合成的）膜上。他意外地发现，有些酶 固定化以后，活性不仅未受影响，稳定性反而有了提高。

自然界中被检定过的 酶多达三千多种，但只有约100种已经开发或投入商品生产。

微生物是工业酶剂的主要来 源，而且产酶能力很高，如一吨发酵液得到的淀粉酶几乎与数千头猪胰脏得到的酶量相当，简直是个奇迹。而奇迹在生物工程领域的确“屡见仍鲜”，且每每令世人 为之瞠目。

1.4 微生物发酵工程 现代概念的微生物发 酵工程是本世纪40年代随着抗生素工业的建立才兴起的。

从50年代起，柠檬酸、氨基酸、核苷酸、酶制剂、甾体激素、细

胞蛋白和生物农药等独立的工业体系也相继兴起。这些看似复杂的产 品，实际上都是人们利用微生物的特定性状，如微生物菌体含有丰富的蛋白质，微生物代谢过程中可以产生一些对我们非常有用的物质（象青霉素、头孢霉素、甘 油、有机酸、维生素等），从而生产出对我们有用的物质。也可以把微生物直接用于工业生产，这就是现代意义上的微生物发酵工程。

按照我们应用的目的和范 围，微生物发酵工程大致包括四个内容，即：对微生物菌体的生产和利用，微生物菌种选育技术，微生物代谢产物的生产和应 用，；对微生物机能的利用，这些小小的微生物，却为人类作出了不可估量的巨大贡献。

1．5 生化工程

要想前面的四个工程运行成功，那生化工程是必不可少的，它提供合理的设备和技术的生化工程。包括生物反应器、传感器和生 物产品的提取和精制技术。

生物反应器，即为活细胞或 者酶提供一个恰当、舒适的反应环境，使细胞“胞丁兴旺”，不断增殖或形成所需的产品。

传感器，它作为生物反 应过程中必不可少的“监督员”，担负着反应过程中参数的检测与调控任务，肩负着保证生物工程生产现代化、高效化的重要使命。

生物产品是精细产品，品种 繁多，要求不一，每个品种都需要有相应的、量和效率。

第三章：小结

以上的五个技术系统 并非各自独立、互不相干，而是相互依赖，相辅相

成的。在整个生物工程这个大系统 中，基因工程是主帅，占有主导地位。因为只有用基因工程改造过的微生物和细胞，才能真正按照我们人类的意志，进行工程设计，产生出特定的生物工程产品；微 生物发酵工程不可小觑，它常常是遗传工程的基础和必要条件；细胞工程经常与基因工程结合使用，而杂交肿瘤细胞技术具有可以与基因工程相提并论的地位；生化 工程同样不可缺少，是其他生物工程技术转化为生产力的重要工具。

可见，正是这五个技术系统 的有机结合，才使得今天的生物工程愈来愈散发出迷人光彩。

第三章：生物工程的发展

最早的生物工程产品可以追溯到数千年前，可想而知，那时的产品是落后的，技术也是落后的，即使制造出了一些东西，但那时的产品离不开接种、搅拌、温度、时间和产品收取等一系列的操作工序，人们也不知道在制造产品的过程中到底是什么在起作用。其他以微生物发酵为基础的 生产，如发酵乳制品（包括乳酪、酸奶等）和各种东方食品如酱油、印尼豆酵饼等同样有着古老的渊源；而蘑菇的人工栽培则不太久远，如日本的香菇栽培是在几百 年前开始的，现在世界温带地区广泛种植的伞菇大约有300年的历史。这些大都有数千年历史的发 酵产品，可以说是最古老的生物工程产品；那些人们在辛勤劳动中总结出来的微生物发酵技术，正是现代生物工程的萌芽。

随着科学技术的发展，生物工程技术也在突飞猛进的在发展，同时也为人类带来了不少益处。

我国人民对于生物资源的利用和改造也有悠久的历史和丰富的 经验（如传统的发酵业——作坊式制酒、制醋），在农业、食品、酿造和医疗卫生等方面，都为人类做出过杰出贡献。

重组DNA技术试验成功更是使得欧美国家乃至整个世界为之震动，它的潜在的工业应用价值给人们以梦幻般的憧憬。

抗生素是我们比较熟悉的一 大类常用药物：如青霉素、链霉素、头孢霉素、氯霉素等。生化药物在制药工业中也占有重要地位，因为有了基因技术，所以制药产业必定前景甚好。而且，生物工程在癌症的治疗方面也提供了便捷的方法，使人们从此摆脱了“谈癌色变“的恐惧。

现在人们所提倡的就是绿色环保，一场新的“绿色革命”浪潮正在世界范围内掀起也就是依靠生物工程技术，在细胞和分子水平上研究动植 物，使得农业产品在单位土地面积上不增加，牲畜、禽类等数量不增长的情况下却能大量增产的农业革命。

比如，植物育种，培育抗虫作物，绿色除草剂等等，都给农业以及人们的健康带来福音。说完植物，动物也是不能少的，动物育种就是一个例子。动物也是要患病的，好的疫苗当然必不可少，有了生物工程，那么既环保又健康的解决办法就呈现出来了。

环境保护已经成为全人类共 同的迫切要求。工农业生产的高速度发展、地球上人口的迅速膨胀、耕地面积的日益减少、土地沙化的日益严重„„这一切给我们生存的环境造成了巨大的压力；污 染日趋严重，也给人类带来了诸多疾病的困扰。怎样治理已经污染了的环境、保护尚未污染的环境？人们在苦苦探索。新兴的生物工程技术使人们看到了希望，它在 解决这些困扰人类的问题上显示出独特的优越性。

生物工程的优越性在于：不 仅用生物工程原理建起来的新产业一般都是少污染的行业，而且利用生物工程技术还可以化废为宝、化害为利，治理环境污染，减少对人类的危害。

人类面临着能源日益枯竭的 严峻问题。酒精的产生，沼气的生产在这反面起到了很大的作用。

对于现在生物工程的发展趋势，未来这个技术的发展也是光明的，生物工程发展会有一个重要 趋向：从研究向开发转移的步子日益加快，从而加速了它的产业化和实用化。

世界各地都在发展，所以竞争是激烈的，我们要看的是如何来造福于人类，其他的都不重要。

第四章：参考文献 生物工程专业信息化教学改革初探

王新卫;周彦;张慧;张书松

湖南农业大学学报(社会科学版.素质教育研究)2008-03-15 期刊

0 2 实践教学中双语教学问题之探讨——以生物工程专业实验选修课为例

陈蔚青;陈虹;柯薇

浙江树人大学学报(人文社会科学版)2008-05-15 期刊

0 药用植物生物工程技术研究进展

赵树进;陈念;韩丽萍

时珍国医国药

2008-07-20 期刊

0

0 21世纪哺乳动物胚胎生物工程发展趋向

朱士恩

中国农业科学

2008-08-10 期刊

0

0 5 百度百科

第五篇：生物技术与土木工程

生物技术与土木工程

从古自今，生物技术都有着极其广泛的应用，誉满天下的洛阳桥又名万安桥，位于洛阳江入海处，采用著名的“筏型基础”与“种蛎固基法”。所谓“筏型基础”，就是先抛置大量石块形成石提，作为基础，然后在堤上造筏型桥墩，以分水势。桥墩至今犹存。远远望去，就像一排排小船乘风破浪并肩托起大桥。

为了巩固桥堤，又在桥下大量种植附着力强、繁殖迅速的牡蛎，创造了把生物学应用于桥梁工程建筑的先例

在科学技术飞速发展的今天，生物技术更是有着不可替代的应用。每生产1吨水泥，就会产生1吨二氧化碳气体。如今，在一项解决气候变化的计划中，研究人员正在开发一种以稻壳和煤灰生产的革命性新水泥。作为“英印教学与研究计划”的一部分，印度和英国的科学家希望通过在该项目上的合作降低水泥的碳足迹——生产水泥的二氧化碳排放占全球排放的5%。

作为混凝土主要成分的普通水泥是在高温下加热石灰石与黏土制成的。除了制作混凝土，水泥还是砂浆、灰泥以及最常见的灌浆使用的基本成分。参与该项研究的Kevin Paine博士说：“混凝土是世界上仅次于水的第二大最常用材料，所以减少它的二氧化碳排放将对气候变化起到真正的作用。”英国邓迪大学和巴斯大学的研究人员通过烧煤时产生的煤灰、炼钢时产生的炉渣等废弃物，甚至是稻壳，来代替生产普通水泥时用到的部分原料，从而找到降低水泥碳足迹的方法。目前世界各国对生物工程十分重视，我国也把生物工程列为重点发展的科研项目之一。生物工程学的研究将对人类的生产方式和生活方式产生巨大的影响。

学院：建筑工程学院

班级：土木103

姓名：郭凯

学号：10442096