第一篇：生物技术在环境保护和污染治理上的应用
生物技术在环境保护和污染治理上的应用
朱祺琪 社科1003 3100104077
【摘 要】我国是世界上环境污染最为严重的国家之一,从城市到乡村,我国的大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。本文针对我国目前生态环境状况，论述了现代生物技术在治理环境污染，保护生态环境中的应用和发展前景。
【关键词】现代生物技术 生态环境 环境保护
【引言】当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势,环境保护的压力将进一步加重,由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染,改善环境质量,以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前亟待解决的重要问题。现代生物技术不但在净化环境,减少污染和改造传统产业等方面发挥出重要的作用,还可以为保护人类生存环境和社会可持续发展作出积极的贡献。在环境治理中,生物技术因其投资少,处理效率高,运行成本低等优点而得到广泛的应用。
【正文】
一、我国生态环境现状
目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2 500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，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。
二、现代生物技术与环境保护
生物是构成生态系统的要素,生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器,这一技术在解决
环境问题过程中所显示的独特功能和显着优越性充分体现在它是一个纯生态过程。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显着优点,受到了高度重视。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希望。
目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物。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。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。美国环保局(EPA)在评价环境生物技术时也指出“生物治理技术优于其他新技术的显着特点在于其是污染物消除技术而不是污染物分离技术”
三、现代生物技术在环境保护中的具体应用
1、污水的生物净化
污水中的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。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等。
2、污染土壤的生物修复
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。
3、白色污染的消除
“白色污染”是指被抛弃在环境中的废塑料包装物及废农膜对自然景观和生态环境造成的破坏。据资料显示,目前我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右,约45000km2面积的废农膜残存在土壤中,若再不采取相应措施,将会严重影响我国生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。而利用现代生物技术消除白色污染的途径有:
(1)利用生物工程技术可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌。
(2)利用生物工程技术可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。
(3)大力研发可降解塑料和地膜。降解塑料具有与普通塑料同样的使用功能,但在完成其使用功能而被废弃后,其化学结构可以在某些条件下发生变化,使高分子分解成分子量较小的分子,最后,被自然环境所同化。降解塑料有三类:光降解塑料、生物降解塑料及双降解塑料。目前在世界上降解塑料还远远没有得到大规模使用。开发使用降解塑料也只能作为解决白色污染的辅助措施。
4、化学农药污染的消除
一般情况下，使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中，特别是氯代烃类农药是最难分解的，经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法，而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物，有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O，这种降解途径彻底，一般不会带来副作用；有的是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药，这种途径的降解结
果比较复杂，有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应，就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造，改变其生化反应途径，以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。
5、其他污染的治理
除了上述污染，现代生物技术还衍生出了城市有机垃圾的处理技术、生物曝气滤池处理生活污水及资源化利用技术、含油污高新生物处理技术等等。
四、结语
综上所述,现代生物技术是环境保护广泛应用和十分重要的技术,其在污水的生物净化、工业清洁生产、工业废弃物、城市生活垃圾的处理、有毒有害物质的降解、废物资源化、环境生物监测、环境修复和污染严重的工业企业的清洁生产等方面发挥着重要的作用。随着全球范围内对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法,市场对环境生物技术的需求会越来越广泛,且随着现代生物技术的不断发展,在未来的社会发展中,运用现代生物技术预防和治理环境污染,改善生态环境具有巨大的潜力和优势。
【参考文献】
《环境生物学》孔繁翔
《现代生物技术在环境工程中的应用》冯玉杰
《环境生物技术》陈坚
第二篇：浅谈环境生物技术在环境保护中的应用及其发展趋势
环境生物学原理及应用
浅谈环境生物技术在环境保护中的应用及其发展趋势
葛露萍 ***3 【摘要】：环境生物技术是一门由现代生物技术与环境工程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。现如今随着经济社会的快速发展，城市在不断更新，随之衍生出很多的环境问题，环境生物技术在环境保护中发挥了重要作用，并且希望通过进一步研究发展，更深一步开发环境生物技术在环境保护中的应用，从而达到在环保的同时能够促进环境、社会、经济三者协调可持续发展。
【关键词】：环境生物技术 环境保护 高效净化 可持续发展
环境生物学原理及应用
【Abstract】：Environmental biotechnology is an emerging research field by modern biotechnology and environmental engineering are combined, directly or indirectly using the intact organisms or organisms in some part or some function, set up to reduce or eliminate pollutants produced in the production process, or to the environmental pollution and high purifying technology and artificial system for production of useful substances.Nowadays, with the rapid economic and social development in the city, constantly updated, derived from many environmental problems, environmental biotechnology has played an important role in environmental protection, and hope that through further research and development, application of a deeper development of environmental biotechnology in environmental protection, so as to promote the social and economic environment, can the three coordinated sustainable development in environmental protection at the same time.【Key words】：Environmental Biotechnology Environmental protection High efficiency purification Sustainable development
环境生物学原理及应用
一、引言
环境生物技术(Environmental Biotechnology)简称EBT，是近20年来才定义的新型边缘学科。环境生物技术主要由生物技术、工程学、环境学和生态学组成。一般认为生物工程即生物技术，是指综合应用生物学、化学和工程学等手段，直接或间接地利用生物体本身，生物体某些组分或某些特殊机能，生产有用物质的一门综合性科学体系。根据1919 年生物技术欧洲协会(European Federation of Biotechnology)之定义,「环境生物技术」是指生物化学,微生物学及工程技术相结合之整合性科学.主要目的是利用微生物,动物或植物应用于农业,环境,工业及健康照顾这些方面,以发展永续事业。
二、环境生物技术的形成与发展
19世纪末，生物滤池的出现和1914年W.Lockett和E.Arden发明的“活性污泥法”被视为环境生物技术的开端。20世纪五六十年代，由于工农业的快速发展，随之而来的环境污染尤其是水污染加剧，直接促进了环境生物技术的发展。现代生物技术向环境科学与工程的渗透促进了环境生物技术的产生。80年代后期，分子生物技术已广泛应用于环境污染治理，特别是在可降解微生物及其降解机理方面进行了更深一步的研究。1994年，由美国生物工业组织（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三大最新的发展技术。1995年，美国国家科学和技术委员会发表的《21世纪生物技术新方向》蓝皮报告，将环境保护和环境生物技术列在了重要地位。在此之后又召开两届国际环境生物技术大会。这些事实不仅表明了环境生物技术的形成、发展及演变与世界各地出现的一系列环境污染问题有着密切的联系，而且充分显示出世界各国对环境保护和环境生物技术的高度重视。
三、环境生物技术的层次（1）低层次的环境生物技术
包括氧化塘、人工湿地、厌氧发酵等。（2）中层次的环境生物技术
如污水处理的活性污泥法和生物膜法等。（3）高层次的环境生物技术
环境生物学原理及应用
高层次的环境生物技术体现在防治污染方面，是一种以基因工程作为主导的，通过基因工程构建高效降解杀虫剂、除草剂以及多环芳烃类化合物污染的基因工程菌，从而创造出抗污染型转基因植物等。
四、环境生物技术的特点
速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和这些都是环境生物技术在处理环境污染物方面的优点，而且它在处理过程中不会产生二次污染，这些都是其他技术不可比拟的。随着环境生物技术的逐步发展，技术研究的进一步深化以及人们对环境问题进一步深刻认识的前景下，环境问题的根治有了希望。环境生物技术针对环境污染治理上的有如下特点：
（1）环境生物技术处理污染物是对降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,进行最大程度上的生物再利用。通过这一过程尽可能做在减轻人类活动产生的环境污染程度的同时又对废弃物进行了资源化利用。
（2）另一方面,环境生物技术处理污染物的过程是将污染物质一步到位直接转化成无毒无害的稳定物质,如CO2、H2O、N2和CH4等。具体如芳香烃的分解，芳香烃具有普遍的生物毒性，但在低浓度范围内，它们可以不同程度的被微生物分解。
（3）环境生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,通常是在常温、常压下可进行,过程简单,成本低廉,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染。
（4）随着社会科学的不断发展，将会出现很多常规技术和传统方法不能解决的环境污染问题，这时候环境生物技术就可发挥作用。
（5）新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型的不断创造发明也需要环境生物技术提供支持。
五、环境生物技术在环境保护中的应用
环境生物技术是环境保护的理想武器。环境生物技术是利用生物的生理活动高效净化污染环境，以及将污染物转化为资源的人工技术系统。
在最近十年来，随着环境生物技术的迅速发展，它的研究领域的不断扩大，通过工程实践结果表明其可以在兼顾经济效益和环境效益的基础上有效地解决解决复杂环境污染问题。
在减轻人类生产活动产生的环境污染的过程中，原则上可以通过生物降解环境生物处理技术的产物或副产物来作为资源的二次利用。通过生物处理技术还可以进行大
环境生物学原理及应用
规模操作，比如一些大容积的生化曝气池和生物滤池，它们的处理效果也其他处理工艺所不可比拟的。再者，污染物的处理场所也可以用生物方法就地制宜，比如利用一些天然水塘或者是土壤层这样的便利，如此一来，处理费用就可以大大地降低了。
1、环境生物技术在治理环境污染上的表现
（1）对污水进行生物净化。
污水中存在着大量的有毒物质，其中包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。而要使污水得到净化，去除污水的毒害作用并转化污水中的有毒物质为有益的无毒物质，则可以通过微生物通过自身的生命活动来消除这些。比如现在广为使用的生物净化污水的方法之一就是固定化酶和固定化细胞技术处理污水，而学术上所谓的酶工程技术就是这个固定化酶和固定化细胞技术。而要得到催化一系列生化反应的固定化细胞则是需要用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，而微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，其中固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，通过固定微生物细胞即可达到效果。在这方面国内外有很多成功的例子可以形象贴切地展现运用固定化酶和固定化细胞高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等类似污染的效果。在实际应用于废水处理的技术中，近几年来，我国取得较大进展的便是运用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)，比如对于含100mg/L废水，通过固定化酵母细胞降解含酚，降解率和酶活性保存率都在90%以上。
（2）对污染土壤进行生物修复。
造成土壤污染的主要污染物是重金属污染。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的过程就是对重金属污染进行生物修复。它的原理是:运用改变重金属在土壤中的化学形态的这种生物作用(如酶促反应)，固定或解毒重金属，使得重金属在土壤环境中的移动性和生物可利用性得到降低，对其进行生物吸收和代谢，从而达到削减、净化与固定重的目的。为了固定土壤，防止水土流失，遏制风蚀、水蚀等污染土壤的行为，可以通过生物修复来增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，从而改善土壤的生态结构来完成。
（3）去除白色污染。
现如今，环境污染的重要成分当属很难化解的废弃塑料和农用地膜。因此为了将塑料和农膜迅速降解，经过研究发现可以运用生物工程技术广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，与此同时还可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，从而达到预期目的。
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（4）去除化学农药的污染。
目前，农药对环境的污染也变成不可忽视的一方面。而消除化学农药的污染也可运用微生物降解来完成。能降解农药的微生物也分很多。一般不会带来副作用的比较彻底的降解途径则是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO 和H O；而另外一种正面效应与有负面效应并存的途径的降解结果相对比较复杂，它是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药。因此为了获得最佳的降解、除毒效果，就需要利用基因工程的方法改造已知有降解农药作用的微生物，是的其生化反应途径改变，从而来规避负面效应。当然，全面推广生物农药将是最好的彻底消除化学农药污染的方案。
这里把由生物体产生的针对农业有害物质进行杀灭或抑制的一大类物质总称为生物农药，它们多是生物体的代谢产物（信息素，生长素，萘乙酸等），主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。微生物杀虫剂，主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。许多因素限制了生物农药的成长，长期以来都没有得到广泛的使用。然而随着科学技术的迅速发展，生物农药的范畴不断扩大，涉及到动物、植物、微生物中的许多种类及多种与生物有关的具有农药功能的物质，如植物源物质、转基因抗有害生物作物、天然产物的仿生合成或修饰合成化合物、人工繁育的有害生物的抗结生物、信息素等。现在人们为了提高杀虫效果正在利用重组DNA技术克服其缺点，例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是改造杆状病毒基因工程，人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。
2、环境生物技术的预防环境污染上的应用
预防环境污染则是从根源杜绝污染物的产生，一是把生产过程中产生的污染物转化成能源或副产品，这个可以通过分子遗传技术筛选特定菌种来达成目标，比如微生物化肥；为了清洁生产，减少化学无机品的用量，则可以通过利用DNA重组及蛋白质工程技术快速生成特定的酶，应用于生产环节来达成。二是在实际生产中将会大量地把对环境存在污染或者污染威胁的环境物质(如化学制成品的农药、化肥等)用生物农药、生物肥料、生物可降解塑料薄膜等生物产品来替代。这一过程是运用分子微生物族群、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。
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六、环境生物技术的发展趋势
（1）环境生物技术逐渐受到全球普遍重视和采用
自20世纪70年代以来，各种大规模的科研活动就在一些发达国家开展起来，生物技术在环境领域的应用被十分重视，一定程度上推广了环境生物技术。进入21世纪后通过已经开发的一系列的环境生物技术及其产品在污水处理、大气净化及污染环境介质治理等方面取得了成效。至此，大量实用性的环境生物技术研究成果在英、法、德、荷等国已被应用于实际生产生活，其中一些产品甚至已经被商业化。比如在荷兰自环境生物技术被应用以来已经有6000多处污染地通过它得到治理与恢复。目前众多的国家普遍认识到环境生物技术的重要性，由此这门新型边缘学科逐步跻身发达国家优先发展及应用的环境保护的新技术行列。（2）环境生物技术产业化步伐加快、前景广阔
随着全球范围对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法，市场对环境生物技术的需求越来越广泛。目前，国际上许多环境生物技术成果己进入商品化、产业化。生物技术逐渐被应用到各个领域，比如前不久才在华中农业大学国际交流中心召开的“农业生物技术发展与产业化应用 专题会”针对生物技术在农业领域的应用发展展开了一系列的讨论研究，进一步促进生物技术在农业方面的推广。另一方面生物技术是水污染控制中最成熟，也是最富有挑战性的技术，占据着国外的环保产业中的重要位置。多年来，由于全球范围的滥用化学品，特别是杀虫剂，造成了大规模的水体、土壤污染，对其治理和恢复也将成为一个巨大的市场。做一个保守的预估，环境生物技术在全球市场上的占比在未来十年内将达到一个前所未有的高度。不久前，2016生物技术革新助力“健康中国”论坛在大连召开，中外专家围绕生物科技发展、核苷酸等生物基因技术创新，就当前生物技术创新的发展方向、前沿科研成果进行了交流，并对《“十三五”生物技术发展专项规划》提出了意见和建议，对通过生物技术创新应对中国存在的健康隐患，以及核苷酸营养与健康产业的发展等话题进行了研讨。与会专家均认为，生物技术创新是中国迈向世界科技强国建设的重要抓手和重大战略任务。建议“十三五”期间我国生物技术规划应重视健康产业发展，要把生物技术领域核心、前沿的技术和产业化应用结合起来，形成能够领先世界的生物技术，改善人民生活和健康状态。放眼全球市场，在社会经济迅速发展的前景下，新污染治理的需要，新技术、新工艺设备不断出现，并产业化，数十项环境生物技术产品已获得有关国家政府部门的许可，并进行野外应用实验。一些国家还成立了相当数量的环境生物技术专业公司，并且部分产品已占领了国际市场。
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七、结语
综上所述，环境生物技术具有广阔的市场前景。生物产业是国家确定的面向未来发展的一项战略性新兴产业。我国是污染严重的国家，我们要构建一个有利于环境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。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，并且在攻克环境保护的科技难关中有极其重要的作用，期待更进一步的研发。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。
环境生物学原理及应用
参考文献：
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环境生物学及其发展
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环境生物学原理及应用
[20] 谢平
太湖蓝藻的历史发展与水华灾害
《太湖蓝藻的历史发展与水华灾害》2005 [22] 蒋志学 对办好环境生物学专业的几点认识 《环境工程学报》2012 [25] 赵明芳 面向21世纪的环境科学与可持续发展 《刊授党校》2003 [27] 丁树荣 生态毒理学的发展前景及其应用意义 bbbb《环境科学》2006 [29] 王德铭(环境生物学分支主编及全书副主编)
中国大百科全书.环境科学.环境生物学 《环境学》 – 1984 [30] 张万国 环境林业学与环境科学 《重庆环境保护》2003 [33] 周少奇 环境生物技术 《 环境生物技术》-2003
第三篇：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)
第四篇：生物技术及应用专业
生物技术及应用专业
培养目标：
本专业培养具有系统的生物技术基本理论、基本知识、基本技能的人才，受到严格的科学思维训练，了解生物技术及相关学科的发展和前沿，具备从事与分子生物学、细胞工程、发酵技术、食用菌栽培、农产品加工等生物技术有关的研究、开发与管理的基本能力，能适应社会需求且有一定创新能力和创业潜力的高端技能型专门人才。
主干课程：
生物化学、细胞生物学、遗传学、分子生物学、微生物学、细胞工程、发酵技术、食用菌栽培、酶应用技术、农产品贮藏与加工技术、生物农药与肥料等。
就业方向：
毕业生主要就业领域为生物技术方面的应用技术开发领域、食品加工、医药工业、环境保护、生物化工等领域；有关科研院所和大专院校的实验工作、食用菌工厂、花卉苗木公司及在应用生物技术、食品发酵、植物与细胞组织培养等领域。
第五篇：生物技术在园艺作物上的应用
生物技术在园艺作物上的应用
改革开放以来，中国人民感觉到的最大最实在的变化就是农业的变化，特别是园艺产业的变化对我国人民生活质量的提高起了重要的推动作用。目睹近十几年来琳琅满目的园艺产品大市场的巨大变化，分析园艺产业发展的动力和科技问题，不难发现，生物技术的应用对园艺产业发展的贡献。例如，组织培养技术带动了兰花产业的发展，无病毒苗木快繁技术改变了以前香蕉、草莓以及许多花卉的繁殖方式。生物技术的发展减少了人类对自然的依赖程度。有人认为，21世纪是生命科学的世纪。生物技术是目前生命科学中最为活跃的领域。它侧重在技术，必然与产业联系紧密。
生物技术的种类包括：（1）基因工程
（2）细胞工程，包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术（细胞杂交技术）、细胞器移植技术等。
（3）酶工程，包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术，酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。
（4）发酵工程，也称微生物工程。（5）蛋白质工程等
一，园艺植物组织培养的理论基础与基本技术
（一）植物组织培养（Plant Tissue Culture）：指通过无菌操作分离植物体的一部分，接种到培养基上，在人工控制的条件下（包括营养、激素、温度、光照、湿度）进行培养，使其产生完整植株的过程。也称之为离体培养。
（二）植物组织培养的理论基础
1.植物细胞全能性（Cellular totipotency）：
定义：任何具有完整细胞核的植物细胞，都拥有形成一个完整植珠所必须的全部遗传信息和发育成完整植株的能力。
原理：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。差异：（1）受精卵的全能性最高；
（2）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。
全能性体现的两个过程: 一个已分化的细胞要表现它的全能性，必须经历两个过程，即首先要经历脱分化过程，然后再经历再分化过程。再分化的过程有两种方式： 一是器官发生方式 二是胚胎发生方式
分化〔differentiation〕： 细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改变，从而在个体发育中形成各类组织和器官完成整个生活周期。
脱分化〔dedifferentiation〕: 已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分生组织状态的过程。
再分化〔redifferentiation〕: 脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新形成各类组织和器官的过程。2.激素（植物生长调节剂）调控
植物生长调节剂是培养基中的关键性物质，用量极少，但起着十分重要明显而调控作用。
植物生长调节剂包括生长素、细胞分裂素及赤霉素等多种，它们在植物组织培养中具有不同的作用。（1）生长素
用于诱导愈伤组织的形成，体细胞胚的产生以及试管苗的生根，更重要的是配合一定比例的细胞分裂素诱导腋芽和不定芽的产生。
常用的生长素:2,4—二氯苯氧乙酸（2，4-D）、萘乙酸（NAA）、吲哚乙酸（IAA）和吲哚丁酸（IBA）等。作用强弱顺序:2，4-D＞NAA＞IBA＞IAA。(2)细胞分裂素
促进细胞分裂与分化，延迟组织衰老，增强蛋白质合成，促进侧芽生长及显著改变其他激素作用的特点。
常见的细胞分裂素有：2—异戊烯腺嘌呤（2-iP）、玉米素（ZT）、6—苄基氨基腺嘌呤（6-BA）、激动素（KT）、苯基噻二唑基脲（TDZ）。作用强弱顺序: TDZ ＞ 2—ip＞ZT＞6—BA＞KT。(3)赤霉素
在植物组织培养中应用的仅有GA3一种，它是一种天然产物，能促进已分化芽的伸长生长。其他植物生长调节剂: 如脱落酸（ABA）、乙烯利（CEDP）等在植物组织培养中也有一定的应用。
生长素/细胞分裂素的比值: 大时有利于根的形成，这时生长素起主导作用；比值小时，则促进芽的形成，这时细胞分裂素起主导作用。
（三）基本技术
1, 快速繁殖种苗 2.无病毒苗(virus free)的培养 3，倍性育种，缩短育种年限，杂种优势明显。4，克服远缘杂交的不亲合性和不孕性（胚培养）5，工厂化育苗
二，园艺植物脱毒与离体快速繁殖
植物快速繁殖技术概念：将外植体在人工培养基和合适的条件下进行培养，以在短期内获得大量遗传性一致的个体的方法。包括无菌培养物的建立，芽的增殖，诱导生根和试管苗的驯化和移栽四个阶段。
脱毒方法：（1）物理方法：X射线，紫外线，超短波，热处理等。
（2）化学方法：许多化学药品
（3）生物方法：种子繁殖，茎尖培养脱毒 三，园艺植物的细胞工程
生物技术在农业上己展现出广阔的应用前景。尤其是植物花药培养及细胞突变体的筛选已直接用于作物育种。安徽省农科院园艺研究所于60年代起从事水稻花药培养,在获得花培新品种晚粳76一2基础_匕又开展了体细胞无性系变异的利用及筛选方法的研究。该项研究在1984年国际植物遗。（《北方园艺》
1991年10期）四，园艺植物的染色体工程
植物细胞染色体工程李国英译（东北农业大学园艺系·哈尔滨）１．前言所谓植物细胞染色体工程的含义所指的是，原来多倍体和单倍体等以染色体组的增减和异倍体的产生为目的．对于染色体数的操作是通过杂交进行的，而随着近年来植物细胞组织培养及染色体操作等技术的不断进步。通过花粉培养育成单倍体及采用ＰＥＰ等减数化处理，由分离的染色体移植产生异倍体及基因的部分导入，染色体基因测绘等，包括各种各样内容的操作技术，已经可以进行了。对此，在植物细胞水平的染色体操作，最近已经开始引起人们的注意，即是染色体分离，识别、鉴定、移植等问题已成为人们谈论的话题。２．从培养细胞分离染色体染色体的分离，可能在细胞分裂期开始进行，因此，染色体能够分离的植物体的部位是茎尖及根尖分生组织，或者仅限于花粉母细胞和卵细胞等生殖器官的细胞。在这里，从花粉母细胞以外所获得的分裂细胞数对染色体的分离是不合适的。由于减数分裂期的花粉母细胞是大体完全同步的分裂系，所以对于染色体的提取也是效率高的最好材料。然而，由于花蕾获得时期的限制，不能提供经常实验，这是个缺欠。（来源：《北方园艺》1995年第02期 作者：李国英）五，园艺植物遗传转化
诱发多倍体技术 秋水仙素是育种工作者用于染色体数目加倍的一种非常重要的化学物质。其作用是抑制细胞有丝分裂中纺锤丝形成和阻滞染色体运动，从而使染色体分散，但不形成新的细胞壁，因此，使经处理的细胞多出一组额外的染色体。
秋水仙素有巨毒，使用时必须小心。常用的剂量为0.05——0.2％，溶液最好新鲜配制。在配制时，应先将其粉末溶解在几滴工业酒精中，而后再补足需加的水。
处理单子叶植物的种子或籽苗时，可直接浸渍于秋水仙素溶液。但处理双子叶的籽苗时，通常是将一滴秋水仙素溶液滴在生长点上，在子叶张开后，每天滴一次或两次，连续滴几天。如果植株表面有蜡质或毛，可以先将植株浸湿，然后再滴。除此之外，已长大的植株或它的一部分，也可以处理，但必须是分生组织或愈伤组织。有时，处理茎上的腋芽、接穗和砧木切割的表面也会有效。若将百合的鳞茎浸泡在0.1％的秋水仙素溶液中八小时左右，其鳞茎表面生出的不定芽，也会从鳞片中吸收到溶液，并可产生高比率的染色体加倍。其它带有鳞茎的植物，也可以用类似的方法诱发。但是，以秋水仙素处理水仙，却遇到了困难。1976年North在处理前先将鳞茎切成小块，并使每块上带有两个鳞芽，在鳞片之间滴加溶液处理，结果十分容易地使鳞芽细胞的染色体得到了加倍。
在处理籽苗或植株的局部时，不会使整个籽苗或整条枝条的细胞染色体都得到加倍，因此，必须对材料进行检测，其指标可以以叶子的大小和宽度的增加或以气孔及叶片表皮细胞大小的差异性来表示。当检测局部的指标时，可以用镊子小心地撕下表皮，将处理过的和未处理的材料分别放在显微镜下进行同步镜检。凡得到染色体加倍的材料，其气孔的大小普遍增加10——30％。具体操作方法是，用指甲油在叶片上涂一薄层，待干后，将其表皮剥下放在显微镜下测量。这种方法对许多材料都能迅速办到，但是，对一些叶片上带毛的植物则不易办到。此外，以花粉粒的多少为指标进行测定也是可能的，因为多倍体的花粉一般都比二倍体多；但是需要等到开花后才能进行（详细操作待另篇叙述）。
有时用茎的频繁扦插和热冲击的办法也可以诱导染色体加倍，但都不如用秋水仙素处理来得可靠。当用秋水仙素溶液处理得不到预期效果时，还可以考虑在加压的条件下使用一氧化二氮。这一方法曾成功地获得四倍体的郁金香，并用它来生产种子。
六，园艺植物生物技术与生物信息学
科学基础：1，发达的，复杂的，可相互交流的数据库系统； 2，强有力的创新算法和软件；
3，自动化的大规模高通量的生物学研究方法和平台技术
本质：利用计算机科学和网络技术来解决生物学问题
生物技术是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物，在园艺作物应用较为广泛的包括细胞工程、染色体工程、基因工程、分子标记等技术。l 细胞工程、染色体工程与园艺作物育种细胞工程是以细胞为基本单位，在离体条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意志发生改变，从而改良生物品种和创造新品种，加速动物和植物个体的繁殖，或获得某些有用的物质的过程。主要包括组织快繁、花药培养、原生质体培养、人工种子等几个方面。染色体工程包括染色体操作和染色体组操作，它不仅在改良植物的遗传基础和培育新品种上受到重视．而且也是基因定位和染色体转移等基础研究的有效手段，在蔬菜育种中应用最多的是单倍体育种、多倍体育种和体细胞融合等。1．1 组织培养快速繁殖组织培养快速繁殖是目前植物细胞、组织培养中应用最多、最有效的一种快速生产脱毒种苗的手段，其突出特点是快速，而且材料来源单一，遗传背景均一，不受季节和地区等限制，重复性好。
生物技术在南瓜育种中的应用 来源：《蔬菜》2011年第02期
作者：闫世江;张继宁;刘洁;选择
南瓜为葫芦科(Cucurbitaceae)南瓜属(Cucurbita)中的1年生草本植物,起源于美洲大陆,栽培种及野生近缘种共有27个[1]。南瓜栽培种有5个,而我国栽培的主要有3个:南瓜(Cucur bita moschataD.)又名中国南瓜,笋瓜(C.maxima D.)又名印度南瓜,西葫芦(C.pepo L.)又名美洲南瓜[2]。南瓜在我国有悠久的栽培历史,可作粮食、蔬菜、籽用、观赏和饲料等之用。南瓜还可以入药,饮食须知、本草纲目等古籍对南瓜也有记载。随着科学技术的发展,人们对南瓜又有了更深的了解,南瓜含有丰富的维生素A、维生素C、胡萝卜素、糖类、淀粉、钙质等,有很高的营养价值和较高的医疗保健作用[3]。随着生产的发展,传统的育种技术已不能满足人们的需要,因此在南瓜育种中运用生物技术逐渐被大家所重视。作为一种高新技术,生物技术是分子遗传学、生物化学、微生物学等基础学科发展的产物,在整个科学领域中占据了越来越显著的地位。作为世界新技术革命的重要组成部分,生物技术已经成为人类彻底认识和改造自然界,克服人类自身所面临的人口膨胀、粮食短缺、环境污染、疾病危害、能源资源匮乏等一系列重大问
总而言之，生物技术对于园艺产业及人类发展均有积极作用，可以改善人类生存环境并对人类健康有积极促进作用，提高食物营养水平，改善环境，但不可否认它也有一定的消极作用，有很多的不确定因素，有很多还有待于进一步研究与改良。
我们应用辩证的眼光去看待生物技术在园艺产业中的作用，既要看到积极的一面，也要留意消极的一面。
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