生物技术与人类生活能源和环保课件.ppt

1、2022-12-4生物技术和人类生活生物技术与人类生活生物技术与人类生活（十一）（十一）（1）生物技术与新能源开发）生物技术与新能源开发李云海李云海2022-12-4生物技术和人类生活主要内容主要内容（1）人类如何利用微生物发酵工程技术，提高石油的）人类如何利用微生物发酵工程技术，提高石油的开采量；开采量；（2）降低乙醇燃油及甲烷燃料的生产成本，并设法提）降低乙醇燃油及甲烷燃料的生产成本，并设法提高产量及减少环境污染；高产量及减少环境污染；（3）人工种植能产）人工种植能产“石油石油”的树木及开发各种未来新的树木及开发各种未来新能源，以满足人类需能的要求。能源，以满足人类需能的要求。使我们了解：

2、使我们了解：目前人类如何利用生物技术提高产能量及目前人类如何利用生物技术提高产能量及开发新能源等基本知识。开发新能源等基本知识。2022-12-4生物技术和人类生活一、地球上现存的能源一、地球上现存的能源 目前，地球上的能源可分为两大类：目前，地球上的能源可分为两大类：主要指现有库存的三大主要指现有库存的三大不可再生能源不可再生能源 化石原料：煤、天然气和化石原料：煤、天然气和 石油（包括核能）石油（包括核能）太阳能、风能、潮汐能太阳能、风能、潮汐能可再生能源可再生能源 生物能生物能、海洋能、海洋能 地热能、水能等地热能、水能等2022-12-4生物技术和人类生活n根据有关专家预测，煤、天然气

3、和石油的可使用有效根据有关专家预测，煤、天然气和石油的可使用有效年限分别为年限分别为100120年、年、3050年和年和1830年。因年。因此，此，21世纪所面临的最大难题和困境可能不是战争及世纪所面临的最大难题和困境可能不是战争及食品，而是能源。食品，而是能源。n虽然以水力、潮汐、风力为动力的发电设备及太阳能虽然以水力、潮汐、风力为动力的发电设备及太阳能捕获器、地热等已为人类提供了一定数量的能源，但捕获器、地热等已为人类提供了一定数量的能源，但离人类对能源的需求还相差甚远。离人类对能源的需求还相差甚远。2022-12-4生物技术和人类生活n因此，随着地球上化石能源的不断耗尽，寻找、因此，随着

4、地球上化石能源的不断耗尽，寻找、改善及改善及提高可再生能源的利用率提高可再生能源的利用率和发明创造新和发明创造新技术以技术以最大限度地开采不可再生能源最大限度地开采不可再生能源的做法，的做法，很可能是今后几十年内人类从地球上获取能源很可能是今后几十年内人类从地球上获取能源的有效举措。的有效举措。n从目前市场能源消耗的品种及速率分析，从目前市场能源消耗的品种及速率分析，利用利用生物技术生物技术提高提高不可再生能源的开采率不可再生能源的开采率及及创造更创造更多可再生能源多可再生能源，将是本世纪产能的有效技术之，将是本世纪产能的有效技术之一。一。2022-12-4生物技术和人类生活二、生物技术在能源

5、中的应用二、生物技术在能源中的应用1、微生物技术与石油开采、微生物技术与石油开采2、未来石油的替代物、未来石油的替代物-乙醇乙醇3、植物、植物“石油石油”4、甲烷与燃料源、甲烷与燃料源5、未来的新能源、未来的新能源2022-12-4生物技术和人类生活 微生物勘探石油微生物勘探石油 油气田中的气态油气田中的气态烃可借助扩散方式抵达地表，用地表底土烃可借助扩散方式抵达地表，用地表底土中是否存在能利用气态烃为碳源的微生物，中是否存在能利用气态烃为碳源的微生物，作为勘探地下油气田的指示菌；且这些微作为勘探地下油气田的指示菌；且这些微生物含量的多少，与底土中的烃浓度存在生物含量的多少，与底土中的烃浓度存

6、在对应的关系（正相关），可用于推测该油对应的关系（正相关），可用于推测该油气田是否有开采价值。准确率可达到气田是否有开采价值。准确率可达到40%-100%。目前，已发展至用免疫学抗血清方法目前，已发展至用免疫学抗血清方法检测烃类氧化菌的种类与含量（更准确和检测烃类氧化菌的种类与含量（更准确和有针对性、科学性）。有针对性、科学性）。1、微生物技术与石油开采、微生物技术与石油开采2022-12-4生物技术和人类生活 一次采油一次采油 主要指借助油层自身的压力来采油（可开采总储主要指借助油层自身的压力来采油（可开采总储存量的存量的1/3）。）。二次采油二次采油 指用注水加压法增加采油量（开采量可指用

7、注水加压法增加采油量（开采量可由原来的由原来的30%增加到增加到40%-50%）。）。微生物二次采油微生物二次采油 二次采油的更有效方二次采油的更有效方法。即利用一些微生物能在油层中发酵产法。即利用一些微生物能在油层中发酵产生大量的酸性物质及生大量的酸性物质及H2、CO2及及CH4等气体，等气体，增加地层压力，提高采油率（可再提高增加地层压力，提高采油率（可再提高25%-34%）。）。微生物三次采油微生物三次采油 三次采油就是利用高三次采油就是利用高产产CO2及及CH4的微生物基因工程菌株，进一的微生物基因工程菌株，进一步增加井压，分泌高聚物和表面活性剂等，步增加井压，分泌高聚物和表面活性剂等

8、，开采剩余的开采剩余的30%-40%的油气。的油气。2022-12-4生物技术和人类生活2、未来石油的替代物、未来石油的替代物-乙醇乙醇（1）生产乙醇燃料的意义及其生化机制）生产乙醇燃料的意义及其生化机制 乙醇作为燃料的优点：产能效率高、燃烧期间乙醇作为燃料的优点：产能效率高、燃烧期间不生成有毒的一氧化碳和可通过微生物大量发酵不生成有毒的一氧化碳和可通过微生物大量发酵等等。等等。从目前人类正在开发的许多产能的技术和效益从目前人类正在开发的许多产能的技术和效益来看，来看，乙醇乙醇很可能是很可能是未来的石油替代物未来的石油替代物。乙醇的乙醇的三种生产方式：三种生产方式：微生物发酵、石油衍生微生物发

9、酵、石油衍生物和化学合成。物和化学合成。n微生物发酵生产乙醇微生物发酵生产乙醇：主要用：主要用淀粉、纤维素、糖淀粉、纤维素、糖类、果蔬类和硫化废物类、果蔬类和硫化废物等作原料。等作原料。2022-12-4生物技术和人类生活（2）乙醇替代石油的实例）乙醇替代石油的实例 二次世界大战期间，欧洲曾用乙醇作为二次世界大战期间，欧洲曾用乙醇作为摩托车的燃料；之后福特公司设计出可用乙摩托车的燃料；之后福特公司设计出可用乙醇、汽油或两者混合作燃料的汽车。醇、汽油或两者混合作燃料的汽车。20世纪世纪80年代，巴西年代，巴西88%的新轿车都使用乙醇（原的新轿车都使用乙醇（原料为甘蔗）。乌拉圭用甜高粱发酵生产的酒

10、料为甘蔗）。乌拉圭用甜高粱发酵生产的酒精作燃料，替代了精作燃料，替代了45%的石油。发达国家用的石油。发达国家用大量农作物剩余物及森林的废气物发酵乙醇大量农作物剩余物及森林的废气物发酵乙醇作为燃料等。作为燃料等。2022-12-4生物技术和人类生活（3）乙醇代替石油所用的原材料和面临的）乙醇代替石油所用的原材料和面临的困难困难 目前主要用农产品的目前主要用农产品的精料（粮食和饲料）精料（粮食和饲料）发发酵，但酵，但粮食短缺带来成本较高粮食短缺带来成本较高；也可用纤维素；也可用纤维素（木屑、废纸、农林残留物等）做原料，但生产（木屑、废纸、农林残留物等）做原料，但生产工艺还不是很成熟，效率不高。最

11、有希望的解决工艺还不是很成熟，效率不高。最有希望的解决办法即是应用生物技术。办法即是应用生物技术。（4）纤维素发酵生产乙醇）纤维素发酵生产乙醇 如实现，完全可用乙醇代替石油。而生物技术是最有如实现，完全可用乙醇代替石油。而生物技术是最有希望在较短的时期内实现这种可能性的技术。希望在较短的时期内实现这种可能性的技术。2022-12-4生物技术和人类生活3、植物、植物“石油石油”（1）产）产“石油石油”的灌木的灌木 主要是指主要是指橡胶树的近缘植物橡胶树的近缘植物，所含，所含的的汁液丰富且含有高比例的碳氢化合物汁液丰富且含有高比例的碳氢化合物，经过适当加工，可与汽油混合作为动力机经过适当加工，可与

12、汽油混合作为动力机的燃料。如美洲、欧洲、前苏联和非洲均的燃料。如美洲、欧洲、前苏联和非洲均有发现的牛奶树、三角大戟；美国和日本有发现的牛奶树、三角大戟；美国和日本的兰桉树；巴西的可比巴乔木；菲律宾和的兰桉树；巴西的可比巴乔木；菲律宾和马来西亚的银合欢树等。根据专家推论，马来西亚的银合欢树等。根据专家推论，假如全球的假如全球的1/3沙漠和旱地都种上沙漠和旱地都种上“石油石油树树”，则所产，则所产“石油石油”就完全可满足人类就完全可满足人类对能源的需求。对能源的需求。2022-12-4生物技术和人类生活（2）油料植物）油料植物 种子中能提取出植物油的植物种子中能提取出植物油的植物。如向日。如向日葵

13、、棕榈、椰子、花生、油菜籽和巴巴苏葵、棕榈、椰子、花生、油菜籽和巴巴苏坚果等。在农业（法国）、环保（意大利）坚果等。在农业（法国）、环保（意大利）或两者（德国）中均有应用。或两者（德国）中均有应用。（3）藻类产油）藻类产油 藻类及其基因工程改良的高产脂种类藻类及其基因工程改良的高产脂种类能能产生大量油脂类物质，可用来制造柴油和产生大量油脂类物质，可用来制造柴油和汽油。美国做得较好，速度较快。汽油。美国做得较好，速度较快。产油的产油的藻类藻类，利用光能把，利用光能把CO2转变为石油，每转变为石油，每年每公顷土地培植的年每公顷土地培植的单胞藻单胞藻按按35%-50%干物质为碳干物质为碳氢化合物计算

14、，至少可得到氢化合物计算，至少可得到60吨的石油燃料。吨的石油燃料。2022-12-4生物技术和人类生活4、甲烷与燃料源、甲烷与燃料源（1）生产甲烷的生化机制）生产甲烷的生化机制 甲烷气体甲烷气体可产生机械能、电能及热能。可产生机械能、电能及热能。来源来源主要有三个：主要有三个：天然气、稻根湿地和厌天然气、稻根湿地和厌氧微生物发酵。氧微生物发酵。大规模发酵生产甲烷的过大规模发酵生产甲烷的过程需要较高深的生物技术（如对温度、酸程需要较高深的生物技术（如对温度、酸碱度、湿度、振荡和粗材料的输出输入平碱度、湿度、振荡和粗材料的输出输入平衡等参数进行严格控制），与小型化的甲衡等参数进行严格控制），与小

15、型化的甲烷发酵生产过程（沼气产生）有所不同。烷发酵生产过程（沼气产生）有所不同。2022-12-4生物技术和人类生活（2）沼气等的应用实例）沼气等的应用实例 中国是中国是沼气生产量最大的国家，目前农村沼气生产量最大的国家，目前农村正在使用的厌氧发酵生物反应器（沼气正在使用的厌氧发酵生物反应器（沼气池）超过池）超过500万个；万个；印度印度规划在规划在21世纪前期就以沼气为主要燃世纪前期就以沼气为主要燃料源；料源；美国加州美国加州利用牧场粪便和有机废物；利用牧场粪便和有机废物；菲律宾菲律宾农工业联合企业利用工业废水和农农工业联合企业利用工业废水和农业废物等，巧妙建立沼气生产体系。业废物等，巧妙建

16、立沼气生产体系。2022-12-4生物技术和人类生活5、未来的新能源、未来的新能源（1）氢）氢 能（产氢气微生物的利用）能（产氢气微生物的利用）氢能氢能是未来可燃气能源中最理想的气是未来可燃气能源中最理想的气体燃料之一（体燃料之一（绿色能源绿色能源：热量相当于汽油：热量相当于汽油的的3倍，燃余物为水，不污染环境）。倍，燃余物为水，不污染环境）。早期氢的制取早期氢的制取 均采用物理或化学方均采用物理或化学方法；法；2022-12-4生物技术和人类生活生物技术的氢制取生物技术的氢制取 称为称为生物光化学方法生物光化学方法，利用太阳光和，利用太阳光和生物体产氢。生物体产氢。有三类产氢生物：有三类产氢

17、生物：A.光合微生物（光合微生物（藻类、基因工程藻类、藻类、基因工程藻类、红绿硫菌、红螺菌红绿硫菌、红螺菌等）等）B.非光合微生物（非光合微生物（厌氧菌、兼性厌氧厌氧菌、兼性厌氧菌菌等）等）C.化能异养菌或光合细菌（已发现能化能异养菌或光合细菌（已发现能产氢的这类微生物有产氢的这类微生物有4060种种）。）。2022-12-4生物技术和人类生活 多数由微生物参与反应，引起原物理电多数由微生物参与反应，引起原物理电极电位偏差，增加电位差，从而获得电能。极电位偏差，增加电位差，从而获得电能。有三类：有三类：产物生物燃料电池产物生物燃料电池、去极化生物燃料电去极化生物燃料电池池和和再生生物燃料电池再

18、生生物燃料电池等。等。（2）生物燃料电池）生物燃料电池2022-12-4生物技术和人类生活生物技术与人类生活生物技术与人类生活（十一）（十一）（2）生物技术与环境保护）生物技术与环境保护李云海李云海2022-12-4生物技术和人类生活什么是环境生物技术？什么是环境生物技术？n环境生物技术环境生物技术也称环境生物工程，指的是直接或间接也称环境生物工程，指的是直接或间接利用生物体、生物体的某些组成部分或某些机能，建利用生物体、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从而产生的生产工艺，或者能够立降低或消除污染物从而产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染的同时又生产有用物质的工程技术。

19、高效净化环境污染的同时又生产有用物质的工程技术。n它是生物高新技术应用于环境污染防治的一门它是生物高新技术应用于环境污染防治的一门新兴边新兴边缘学科缘学科，是生物技术在环境治理和环境保护中的应用，是生物技术在环境治理和环境保护中的应用而衍生出的一门而衍生出的一门新学科和新技术新学科和新技术，是一门由现代生物，是一门由现代生物技术与环境工程技术相结合的技术与环境工程技术相结合的前沿交叉学科前沿交叉学科。2022-12-4生物技术和人类生活n研究及应用的范畴研究及应用的范畴：与生物技术结合，对环境进行监：与生物技术结合，对环境进行监控、治理或修复、清洁生产、污染物资源化、环保生控、治理或修复、清洁

20、生产、污染物资源化、环保生物材料开发、无污染能源开发等等。物材料开发、无污染能源开发等等。n环境生物技术：环境生物技术：诞生于诞生于20世纪世纪80年代末期的欧美经年代末期的欧美经济发达国家和地区，主要由生物技术学、工程学、环济发达国家和地区，主要由生物技术学、工程学、环境学和生态学等组成，是现代生物技术与环境污染防境学和生态学等组成，是现代生物技术与环境污染防治工程及其它工程技术的结合。治工程及其它工程技术的结合。2022-12-4生物技术和人类生活重点研究领域及缘由重点研究领域及缘由n重点研究领域重点研究领域：包括以生物传感器为代表的环境：包括以生物传感器为代表的环境污染监控技术，工业和生

21、活废水中污染物的微生污染监控技术，工业和生活废水中污染物的微生物降解技术，生态环境生物防治和生物修复技术，物降解技术，生态环境生物防治和生物修复技术，环境友好型的可再生材料和能源的生物合成技术环境友好型的可再生材料和能源的生物合成技术等。等。n缘由缘由：在过去的：在过去的100年时间里，人类社会的发展创年时间里，人类社会的发展创造了前所未有的文明，但在环境问题上也付出了造了前所未有的文明，但在环境问题上也付出了惨重的代价。如惨重的代价。如全球气候变暖、臭氧层破坏、生全球气候变暖、臭氧层破坏、生物多样性减少、酸雨蔓延、森林锐减、大气污染、物多样性减少、酸雨蔓延、森林锐减、大气污染、水体及海洋污染

22、、固体废物污染、水资源短缺、水体及海洋污染、固体废物污染、水资源短缺、土地荒漠化土地荒漠化等十大环境问题。等十大环境问题。2022-12-4生物技术和人类生活本节的主要内容本节的主要内容n全球环境的急剧恶化使人类越来越意识到环境保护的全球环境的急剧恶化使人类越来越意识到环境保护的重要性。也意识到了环境生物技术才是环境保护的最重要性。也意识到了环境生物技术才是环境保护的最有利和最有效的技术手段，拟依赖其快速发展，使上有利和最有效的技术手段，拟依赖其快速发展，使上述环境问题得以缓解或解决。述环境问题得以缓解或解决。n因此，本节重点介绍环境生物技术在因此，本节重点介绍环境生物技术在污水、废气和固污水

23、、废气和固体废料处理体废料处理，以及，以及环境污染监测评价环境污染监测评价等方面的应用及等方面的应用及发展；让我们了解环境生物技术的基本原理和应用发发展；让我们了解环境生物技术的基本原理和应用发展状况。展状况。2022-12-4生物技术和人类生活主要内容主要内容（一）环境生物技术的（一）环境生物技术的基本原理基本原理（二）环境生物技术在（二）环境生物技术在污水、废气和废料处理污水、废气和废料处理中中的应用的应用（三）环境生物技术在（三）环境生物技术在环境监测评价环境监测评价中的应用及中的应用及发展发展2022-12-4生物技术和人类生活（一）环境生物技术的（一）环境生物技术的基本原理基本原理

24、根据技术的难度和理论基础的深度，根据技术的难度和理论基础的深度，环境生环境生物技术物技术可以分为高、中、低三个层次：可以分为高、中、低三个层次：高层次环境生物技术高层次环境生物技术 以基因工程为主导的近代污染以基因工程为主导的近代污染防治技术；如高效降解杀虫剂或除草剂的基因工程菌株的应用防治技术；如高效降解杀虫剂或除草剂的基因工程菌株的应用等等.中层次环境生物技术中层次环境生物技术 主要包括一些经过强化和创新后主要包括一些经过强化和创新后的传统的防治污染的处理技术方法及工艺；的传统的防治污染的处理技术方法及工艺；低层次环境生物技术低层次环境生物技术 是指氧化塘法、人工湿地法及是指氧化塘法、人工

25、湿地法及厌氧发酵法等传统的生态工程技术手段。厌氧发酵法等传统的生态工程技术手段。三个层次的环境生物技术的应用，在目前的环境污染治三个层次的环境生物技术的应用，在目前的环境污染治理中缺一不可。所以，应该科学规划，合理配合使用不同层次，理中缺一不可。所以，应该科学规划，合理配合使用不同层次，使其各自的功能发挥到极致。使其各自的功能发挥到极致。2022-12-4生物技术和人类生活（二）环境生物技术的应用（二）环境生物技术的应用1、污水处理、污水处理（主要是工业废水和生活污水）（主要是工业废水和生活污水）n稳定塘（氧化塘）稳定塘（氧化塘）法、法、人工湿地处理系统人工湿地处理系统法、法、污水处理土地系统

26、污水处理土地系统法、法、活性污泥处理活性污泥处理法和法和生物生物膜处理膜处理法等。法等。n如果按照技术层次来分，则可分为：如果按照技术层次来分，则可分为：n低层次低层次 稳定塘法稳定塘法 、人工湿地、土地系统等；、人工湿地、土地系统等；n中层次中层次 活性污泥处理法、生物膜处理法；活性污泥处理法、生物膜处理法；n（什么是生物膜什么是生物膜：就是依赖填充物存活的腐生性细菌：就是依赖填充物存活的腐生性细菌和真菌；它能够吸收或者分解污水中的有毒有害物质）和真菌；它能够吸收或者分解污水中的有毒有害物质）2022-12-4生物技术和人类生活2、大气净化、大气净化n主要是指大气中的主要是指大气中的CO2、

27、CO、SO2、铅和恶、铅和恶臭气体等的净化。臭气体等的净化。n常用的方法有：常用的方法有：生物过滤生物过滤法、法、生物洗涤生物洗涤法和法和生生物吸收物吸收法；所采用的法；所采用的生物反应器生物反应器包括：包括：生物净生物净气塔气塔、渗滤器渗滤器和和生物滤池生物滤池。n如果按照技术层次来分，则可分为：如果按照技术层次来分，则可分为：n低层次低层次 生物净气塔生物净气塔n中层次中层次 渗滤器（生物膜法）、生物滤池渗滤器（生物膜法）、生物滤池2022-12-4生物技术和人类生活3、固体废弃物处理、固体废弃物处理n主要是指固体生活垃圾和工农业生产固体废弃主要是指固体生活垃圾和工农业生产固体废弃物。物。

28、n城市城市垃圾的填埋垃圾的填埋、堆肥和焚烧堆肥和焚烧，矿渣的生物淋矿渣的生物淋溶处理溶处理等。等。n如果按照技术层次来分，则可分为：如果按照技术层次来分，则可分为：n低层次低层次 固体垃圾的生物处理固体垃圾的生物处理 填埋技术及堆肥法；填埋技术及堆肥法；n中层次中层次 矿渣的生物淋溶处理矿渣的生物淋溶处理 微生物冶金或浸矿微生物冶金或浸矿（可从贫矿、废矿、尾矿或火冶炉渣中提取出贵重金属或稀有金属；避免或（可从贫矿、废矿、尾矿或火冶炉渣中提取出贵重金属或稀有金属；避免或减少固体废物对环境的污染。）减少固体废物对环境的污染。）2022-12-4生物技术和人类生活4、污染环境的生物修复、污染环境的生

29、物修复n主要是指主要是指石油污染石油污染、重金属污染重金属污染和和地下水污地下水污染染等的清除，包括部分等的清除，包括部分有毒有害的固体生活有毒有害的固体生活垃圾和生产废弃物垃圾和生产废弃物的处理。的处理。2022-12-4生物技术和人类生活（1）生物修复的方法）生物修复的方法 向环境中提供营养物质或通气；向环境中提供营养物质或通气；原位生物修复原位生物修复 接种合适的微生物以降解污染物；接种合适的微生物以降解污染物；种植适宜的植物类型吸降污染物。种植适宜的植物类型吸降污染物。应用各种类型的生物反应器：应用各种类型的生物反应器：异位生物修复异位生物修复 处理某些有毒化合物、挥发性污染物处理某些

30、有毒化合物、挥发性污染物 或浓度较高的污染物等。或浓度较高的污染物等。2022-12-4生物技术和人类生活（2）生物修复技术的应用）生物修复技术的应用n石油污染的生物修复石油污染的生物修复 两种方法两种方法 一是通过增加营养盐以促使土著微生物的生长；一是通过增加营养盐以促使土著微生物的生长；二是用生物反应器繁殖微生物或工程菌混合菌群，二是用生物反应器繁殖微生物或工程菌混合菌群，然后把菌群接种到污染地进行大量生长、繁殖然后把菌群接种到污染地进行大量生长、繁殖。n重金属污染的生物修复重金属污染的生物修复 生物吸附法生物吸附法（藻类、地衣、真菌、细菌吸附汞或镉）（藻类、地衣、真菌、细菌吸附汞或镉）生

31、物累积法生物累积法（抗汞、镉、铅的细菌或吸收积累铅的特种植物）（抗汞、镉、铅的细菌或吸收积累铅的特种植物）n地下水污染的生物修复地下水污染的生物修复 原位生物修复方法原位生物修复方法（分别钻掘注水井和抽水井，接种（分别钻掘注水井和抽水井，接种 微生物和营养物，以利微生物微生物和营养物，以利微生物 的生长、繁殖和降解净化过程）的生长、繁殖和降解净化过程）2022-12-4生物技术和人类生活（三）环境污染监测与评价的生物技术（三）环境污染监测与评价的生物技术 有指示生物（或植物）、核酸探针和有指示生物（或植物）、核酸探针和PCR技技术、生物芯片技术、生物传感器和其他生物技术术、生物芯片技术、生物传

32、感器和其他生物技术方法等。方法等。1、指示生物（或植物）指示生物（或植物）常用的指示生物有常用的指示生物有细菌、原生动物、藻类、细菌、原生动物、藻类、高等植物和鱼类高等植物和鱼类等，曾经还用过等，曾经还用过哺乳动物哺乳动物。如发光菌用于检测如发光菌用于检测空气中的毒物空气中的毒物，或制备毒，或制备毒物生物检测器；用鱼类和两栖类胚胎幼体进行存物生物检测器；用鱼类和两栖类胚胎幼体进行存活实验，可以检测出活实验，可以检测出慢性毒物慢性毒物对整个生命周期的对整个生命周期的慢性毒害作用；一些特定藻类不能存活在慢性毒害作用；一些特定藻类不能存活在某些污某些污染环境染环境中等。中等。2022-12-4生物技

33、术和人类生活2、核酸探针和、核酸探针和PCR技术技术 用病原微生物特有的用病原微生物特有的DNA片段作成探针片段作成探针，通，通过监测外界环境中有无对应互补的过监测外界环境中有无对应互补的DNA片段存在，片段存在，即可检测出水等环境中有没有致病菌；如大肠杆即可检测出水等环境中有没有致病菌；如大肠杆菌、志贺氏菌、沙门氏菌和乙肝病毒、爱滋病病菌、志贺氏菌、沙门氏菌和乙肝病毒、爱滋病病毒等。毒等。PCR技术技术是对致病菌的特异性是对致病菌的特异性DNA片段在体片段在体外进行百万倍扩增的一种非常快速和简便的新方外进行百万倍扩增的一种非常快速和简便的新方法，有极高的灵敏度和特异性，在被检测的病原法，有极

34、高的灵敏度和特异性，在被检测的病原微生物极少时也能起作用，甚至微生物极少时也能起作用，甚至100毫升水样中只毫升水样中只要有一个细菌也能被检测出来。它可以弥补要有一个细菌也能被检测出来。它可以弥补DNA探针分子直接杂交的不足，也可以直接用于土壤、探针分子直接杂交的不足，也可以直接用于土壤、废物和污水等环境标本中的生物检测，包括那些废物和污水等环境标本中的生物检测，包括那些不能进行人工培养的病原微生物的检测。不能进行人工培养的病原微生物的检测。2022-12-4生物技术和人类生活3、生物芯片、生物芯片 生物芯片（生物芯片（biochip）是近年来在生命科学领是近年来在生命科学领域中迅速发展起来的

35、一项高新技术，它是一种通域中迅速发展起来的一项高新技术，它是一种通过微加工技术和微电子技术将生物探针分子（寡过微加工技术和微电子技术将生物探针分子（寡聚核苷酸、聚核苷酸、cDNA、基因组、基因组DNA、多肽、抗原、多肽、抗原、抗体等）固定在硅片、玻璃片、塑料片、凝胶和抗体等）固定在硅片、玻璃片、塑料片、凝胶和尼龙膜等固相介质表面，构建起来的微型生物化尼龙膜等固相介质表面，构建起来的微型生物化学分析系统，它可以对细胞、蛋白质、学分析系统，它可以对细胞、蛋白质、DNA以及以及生物组分进行准确、快速和大信息量的检测。当生物组分进行准确、快速和大信息量的检测。当待分析样品中的生物分子与生物芯片中的探针

36、分待分析样品中的生物分子与生物芯片中的探针分子发生杂交或相互作用，从而快速检测出污染微子发生杂交或相互作用，从而快速检测出污染微生物或有害有机化合物等。生物或有害有机化合物等。2022-12-4生物技术和人类生活n4、生物传感器、生物传感器n根据被测物与分子识别元件上的敏感物质发生相根据被测物与分子识别元件上的敏感物质发生相互作用的类型，可以把互作用的类型，可以把生物传感器生物传感器分为分为亲和型亲和型和和代谢型代谢型（或催化型）两种。（或催化型）两种。n生物传感器已应用在环境检测中的生物传感器已应用在环境检测中的例子例子：日本研：日本研制开发出可测定制开发出可测定工业废水工业废水BOD的微生

37、物传感器；的微生物传感器；用酚氧化酶做生物元件的传感器可测定用酚氧化酶做生物元件的传感器可测定环境中的环境中的-甲酚和联苯三酚等；另外，国外研制出可测定甲酚和联苯三酚等；另外，国外研制出可测定水中细菌总数水中细菌总数的生物传感器和可测量水中微藻类的生物传感器和可测量水中微藻类含量的传感器等。含量的传感器等。2022-12-4生物技术和人类生活n5、环境监测中的其他生物技术方法、环境监测中的其他生物技术方法n酶学方法酶学方法和和免疫学测定方法免疫学测定方法在环境监测上的应用在环境监测上的应用实例：实例：n美国利用美国利用酶联免疫分析法酶联免疫分析法原理，采用双抗体夹心原理，采用双抗体夹心法（法（ELISA）研制出微生物快速检测诊断试剂盒，）研制出微生物快速检测诊断试剂盒，在在2小时内快速检测出沙门氏菌和李斯特菌等。小时内快速检测出沙门氏菌和李斯特菌等。n日本和英国等研究出用日本和英国等研究出用3-葡聚糖苷酶活性法葡聚糖苷酶活性法检测检测饮水和食品中的大肠杆菌等。饮水和食品中的大肠杆菌等。