《环境生物技术思考题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《环境生物技术思考题（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 1 页绪论 思考题1、我国的环境问题主要体现在哪些方面？水的问题、大气的问题、生活垃圾水土流失严重、荒漠化加剧；包括淡水在内的许多资源短缺；草原退化严重、沙化和碱化面积逐年增加；濒危野生动物、植物物种增多，生物多样性锐减；自然灾害频繁发生，经济损失重大。2、什么是环境生物技术？广义上讲： 凡是涉及环境污染控制的一切与生物技术有关的技术，都可以称为环境生物技术。严格上讲：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来降低或消除污染物产生的生产工艺或能高效净化环境污染，同时又能生成有用物质的工程技术。3、环境生物技术划分为几个层次？各层次的内容是什么？是否有明显的界限？
2、从技术难度和理论深度上环境生物技术一般可划分为三个层次：第一层次：是指以基因工程为主导的近代污染物防治生物技术。包括构建降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等高效基因工程学，创造抗污染型转基因植物等。这个层次是以现代生物技术知识为基础，为寻求快速有效的污染治理与预防途径提供了可能，是解决目前出现的日益严重复杂的环境问题的强有力手段。第二层次：是以废物的生物处理为主要内容，既包括传统的生物处理技术，如废水的生物处理的活性污泥法、生物膜法等，也包括在新的理论和技术支撑下开发出的废物强化处理技术和工艺，如生物流化床等。这个层次的环境生物技术是当今废物生物处理中应用最广泛的技术，在高新技术不断渗入的过
3、程中，其本身也在不断改进，是目前环境污染治理中的主力军。第三层次：是指利用天然处理系统进行废物处理的技术，主要包括氧化塘、人工湿地系统和农业生态工程等。这个层次的特点是最大限度地发挥自然界环境中生物生态功能；投资运行费用少，易于操作管理，是一种省力、省费用、省能耗的技术。在解决实际环境污染问题时，三个层次的技术可能会集于一体，第 2 页很难有明显的界限。例如：在废物资源化生物技术中，所需要的高效菌可能是通过基因工程技术构建的，采用的工艺既可能是现代的发酵技术，也可能是传统的技术。4、环境生物技术主要应用于哪些方面？废水生物处理技术；固体有机废物的生物处理技术；大气污染的生物防治技术；污染环境的
4、生物修复技术；环境污染预防生物技术；环境生物监测技术等。5、环境生物技术最有应用前景的是在哪个领域？环境生物技术最有应用前景的领域是废物高效生物处理技术、污染事故的现场补救、污染环境的现场修复技术、及可降解材料的生物合成技术第一章 生物工程技术及其在环境污染防治中的应用 思考题1、什么是酶工程？其主要包括的内容是什么？酶是动物、植物、微生物等生物体内自身合成的、参与生化反应、并传递电子、原子和化学集团的生物催化剂。酶学是现代生物技术领域中十分重要的学科，并与其他学科，尤其是生物化学、物理化学、微生物学、遗传学、植物性农学药理学等关系密切。酶工程：是利用酶的催化作用进行物质转化（合成有用物质，分
5、解有害物质）的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术。酶工程包括的内容：酶的生成、酶的分离纯化、酶分子的修饰、酶固定化、酶反应动力学、酶反应器、酶的应用等。2、酶的应用领域有哪些？酶在环境治理中的应用，可追溯到采用微生物降解污染物质的应用。目前普遍采用的活性污泥法和生物膜法就是典型的应用酶来治理环境污染是例子。这个酶采用的是微生物细胞内的酶系统。3、什么是酶的固定化?其方法有哪些？各方法中主要的内容、特点是什么？固定化酶：是指将酶固定在载体上，在一定的空间范围内进行催化反应的酶（其被限制在一定的空间的同时，又不妨碍底物的自由扩散） 。酶的固定化方法主要有：吸附法、包埋法、结合法、交联法
6、等吸附法：采用非水溶性吸附剂，将酶或含酶菌体吸附在其表面，而使酶固定的方法就称为吸附法，为一种物理方法。可利用的吸附剂有：活性炭、高岭土、第 3 页氧化铝、硅胶、硅藻土、多孔玻璃、胶原、纤维素、羟基石灰石等。影响酶与吸附剂结合程度的主要因子有：pH 值、离子强度、温度、溶剂性质和种类、酶的浓度等。特点：操作简单，条件温和，载体可以重复使用，但是酶与吸附剂吸附不牢固，容易脱落。包埋法：将酶或酶菌体包埋在凝胶微小格子或半透性的聚合物内，这样的酶固定化方法被称为包埋法。可利用的载体主要有：琼脂、琼脂糖、明胶、树脂等。特点：不易渗漏，底物分子可以在包埋结构中任意扩散，不足是分子量大的底物在网格中扩散较
7、困难，这种方法不适合大分子底物的测定。结合法：选择适宜的载体，使酶与载体通过共价键或离子键相互结合在一起的固定方法。特点：采用离子键相结合的方法：其条件温和，操作简便，只需要一定的 pH 值、温度和离子强度下即可，结合活性损失少，但结合力弱。采用共价键结合的方法：结合牢固，酶分子不易脱落，载体不易被降解，但是操作麻烦。交联法： 借助功能试剂，使酶结合到惰性载体上。功能试剂具有 2 个功能基团：能与酶分子中 -氨基和 -氮基发生共价交联。主要的试剂有：戊二醛、双偶氮苯、无水丁烯二酸一乙酸等。特点：操作简单，结合牢固，不足之处是固定化时需要严格控制 pH 值。4、举例说明酶在环境污染治理中的应用。
8、活性污泥法就是利用曝气池内的活性污泥中的微生物，不断地从其周围的环境中摄取污水中的有机物质作为营养加以摄取和代谢。污水中的有机污染物首先被吸附在大量微生物栖息的活性污泥的表面，并与微生物细胞表面接触，在微生物透膜酶的作用下，透过细胞壁进入微生物细胞体内， （小的有机物质直接透过细胞壁进入微生物体内，大分子的有机物质在胞外酶的作用下，被水解成小分子的有机物再进入细胞内） 。在各种酶的作用下对其进行代谢反应，从而达到将水体中有机污染物去除的目的。5、利用酶处理污废水有什么益处？能处理难以生物降解的化合物；无论污废水的浓度高或低，都适用酶来处理；第 4 页操作时，pH 值、温度和盐度的范围广泛；不会
9、因为生物物质的聚合而减慢处理速度；处理过程的控制简便易行。6、对基因工程起决定性作用的三大发现及三大发明是什么？生物遗传物质 DNA 的发现、DNA 双螺旋结构的发现、遗传信息传递方式的确定工具酶、载体、逆转录酶7、什么是基因工程？包括哪些内容有哪些特点？将外源基因通过体外重组后，导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译、表达的过程，称为基因工程。基因的分离、重组、转移，以及基因在受体细胞内的复制、转录、翻译、表达的全过程基因工程的特点：DNA 分子的新组合是按照工程学的方法设计和操作的；设计和操作赋予了基因工程跨越天然物种屏障的能力，克服了固有的物种间的限制；允许并扩大了定向
10、创造新物种的可能性，这是基因工程最大的特点。8 基因工程实施的必要条件是什么？工具酶、基因、载体、受体细胞9、试举例说明，在环境污染治理中，哪项基因工程技术相对成熟，应用最广泛？最成熟的最广泛的就是质粒育种技术。例如：大肠杆菌的 F 因子、R 因子能够通过细胞与细胞的接触而转移，质粒从供体细胞转移到受体细胞中，使受体细胞具有供体细胞的遗传性状。10、质粒存在于哪种微生物的什么部位？是指在原核微生物中，除染色体外，携带少量遗传基因的环状 DNA 分子，这个就称为质粒。11、与土著菌相比较，工程菌具有哪些特点？提高了微生物的降解速率；拓宽了底物的专一性第 5 页构建的工程菌，与环境中的土著菌比较而
11、言，前者有更强的适应能力。因此，在使用工程菌时，应防止工程菌作为外来物种侵入环境，工程菌的快速物种利用性和广谱的底物利用范围成为优势菌种，使环境中的土著菌逐渐消失，破坏当地的自然环境。12、什么是细胞工程？包括哪些内容？是指应用微生物进行细胞水平的研究和生产。各种微生物细胞的培养：不同微生物的营养要求及培养方法；遗传性状的改造：改变微生物遗传性状，目的是进行基础性遗传学研究或选育高产菌株。微生物细胞的应用：有微生物细胞本身的应用，如产生单细胞蛋白；利用微生物细胞进行有用产物的生产13、在细胞工程中，利用什么技术构建工程菌？质粒育种技术14、什么是发酵工程？其主要内容是什么？是将微生物学、生物化
12、学、化学工程学的基本原理有机地结合起来，利用微生物的生长和代谢活动来产生各种有用物质的工程技术。生产菌种的选育；发酵条件的优化与控制；反应器的设计；产物的分离、提取与精制等。15、什么是固态发酵？其过程是什么？有什么优缺点？是指某些微生物生长需水量少，可以利用疏松而含有必要营养物的固体培养基进行发酵生产，这种发酵类型称为固态发酵。固态发酵的过程： 一般为开放式的，不是纯培养，无菌的要求不高，通常是将原料加工，煮灭菌，加入一定量的水，接种，发酵。之后出料，并进行适当的处理，提取产物。优点：设备简单，操作方便，因地制宜的利用一些来源丰富的工农业副产品。不足：劳动强度大，不便于机械操作，微生物品种少
13、，且生长慢，产品有限等。第二章 污染预防的生物技术 思考题1、污染预防的重要性和意义是什么？主要包括三个方面：尽可能改善燃料结构，减少大气中污染物的排放；实行水资源的合理利用，提高水的循环利用率，减少废水的排放；改变传统的生产工业，实行清洁生产。2、一般将环境中的污染物分为哪几类？第 6 页大气中的污染物、水体中的污染物、土壤中的污染物3、概述大气、土壤、水体中主要的污染物。烟尘及生产性粉尘、SO2、CO、烃类、H2S、CO2、Pb、Hg、Cr生活污水、垃圾、工业三废、汽车废气、农田用农药和化肥。有毒物质：某些无机盐、重金属、农药、致癌物如：苯并芘、来源于树脂焦油、石油产品、汽车废气、沥青路面
14、等主要来自工业排放的污水、生活污水、自然降水、以及使用过农药的农田灌溉水，其中工业排放的污废水量大、污染严重，毒性大4、煤炭、原油中硫存在的主要形式是什么？煤炭中的硫：以无机和有机硫二种形式存在：无机硫：硫化物主要是黄铁矿FeS2，是主要形式，占总硫量的 6070%；硫酸盐含量极少。有机硫：有噻吩型（C4H4S） 、硫醇型（SH） 、硫醚型（S） ，占总硫量 3040%。原油中的硫：主要是有机硫包括：硫醇：是低分子量的，在石油炼制过程中被除去。在 200以上沸点的石油中很少存在。硫醚：是沸点 200以上石油产品中如柴油中硫化物的主要成分。噻吩：在有机硫中含量最多，尤其衍生物是高硫原油的重要组分
15、。还有部分无机硫：S、H2S、FeS2 等溶解或悬浮在油中。5、无机硫脱除所利用的主要微生物是什么？氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌；6、无机硫脱除有什么特点？利用的菌主要是氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌；对煤炭中的黄铁矿去除率最高达 90-97%；处理的时间长约 46 天。7、有机硫脱除所利用的主要微生物是什么？假单孢菌、红球菌、棒杆菌、硫化叶菌、短杆菌。8、煤炭生物脱硫具有应用前景的两种方法分别是什么？有什么特点？浸出脱硫法： 在煤上撒上含有微生物的溶液，以水浸透，使煤和微生物淹没在水体中， ，生成的硫酸从底部排除。特点：操作简单，经济；但是处理的时间长，同时硫酸对设备有腐蚀。助浮脱硫法：将煤粉碎成
16、微粒，并与水混合，在其悬浊液的下面吹进微气泡，第 7 页使煤和黄铁矿的微粒附着在气泡上，由于空气的浮力，两者一起浮在水面上不能分开。此时，将微生物透入混合液中，微生物仅能浮在黄铁矿上，使黄铁矿的表面变成亲水性而能溶于水，进而从气泡上分离开来，下沉到底部，这样就把煤和黄铁矿分开。特点：脱硫的时间仅为数分钟即可；还可以同时洗去煤中的灰分。9、影响悬浮法煤炭脱硫效果的主要因素是什么？煤的因素、微生物的浓度、接触时间、介质 pH 值及温度10、脱硫还存在哪些问题?存在的问题：处理前煤的粉碎费用过高；受微生物繁殖慢的限制，处理反应的时间不定，难以保证脱硫的稳定性；微生物和生物催化剂对温度较为敏感，在大规模的生产中，传热是个棘手的问题；煤是非均质的物质，其中有机硫的检测还缺乏确定的方法；煤中的杂质对微生物产生抑制作用11、目前，脱硫研究的焦点是什么？研究的焦点：集中在菌的开发上，主要方向是通过遗传工程和酶工程改进脱硫菌种的性能，使之对重金属、盐浓度具有更高的抗性，对 pH 值和温度有更广泛的适应性。简化微生物重组的制备方法，降低成本第三章 生物技术与能
