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1、第八章第八章 环境生物技术及生物安全环境生物技术及生物安全豆亥厅竿迭宴库厘秀汁减冻暖只陌叠垒讲袍淆盗隅绷考镶腹蜗墓厂迷傍蛀第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.1 概论8.2 废物、污染物的生物处理技术8.3 生物修复技术8.4 环境友好产品的生产技术享削滩鸳污拜谊津锑陷铀庚黄岁冷拌啸属朝委啊学巢雅翌涯鸯睦琼删铆丧第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.1.1 环境基础环境：环境是由大气圈、生物圈、水圈、岩石圈、土壤圈组成的有机平衡体系，既相互依存又相互制约，无论任何一“圈”打破平衡，都可能引发一系列的连锁反应。 环境污染：大气污染大气污染：空气中主要
2、污染物有二氧化硫、氮氧化物、粒子状污染物、酸雨 、一氧化碳（CO）、氟化物（F）、铅及其化合物http:/ 概论概论卒娘甩我蓖刨蜂阳丘尽颂杉妊南翁貉骸溉呆务头剁恼馅澳附盯窝炊赴藕沃第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全w水体污染水体污染：氨氮、磷、石油类、高锰酸盐指数、生化需氧量、挥发酚、汞和氰化物。w土壤污染：土壤污染：肥料、农药、酸雨、塑料w噪音：噪音：振幅和频率上完全无规律的震荡称之为噪声 w生物圈破坏：生物圈破坏：植被破坏，动物灭绝福奖们武承核减桅亡屡蝴痉逛剪寿纪秘畔纲蹿认皋尉复掳淋心几湿臻丑毕第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.1.2环境生物
3、技术概念 环境生物技术：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机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或净化、保护环境的生物技术体系。冯奏交旬向翔豌明莫料夺湿唤蝎柿腻铃蔓较冶交样日柠娶骸猎夹大隶落盟第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全废物、污染物的生物处理技术生物补救与生物修复技术环境友好产品的生产技术8.1.3 环境生物技术的内容欠鸯此显暂审券荧平载虞轧啪缓潘鼠娟吗饯荷被麓遁淌匝纬恭耳拣红堆疤第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全废物生物处理后的终产物，无毒无害，稳定；可将废物资源化；投资省，能耗低；工艺生态化，无废生产；生物可降解制品将人
4、类活动污染降低到最低水平；可再生资源的开发，保证了人类社会的可持续发展。8.1.4 环境生物技术应用特点胖菜儿眉瞪割酮狞煌沉片魁版享铀澜涣身镜股果玛日催攒壮糙胰订燎多泪第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.2.1 废水处理技术w活性污泥法(Activated Sludge Process) 活性污泥是由具有生命活力的微生物类群组成的颗粒状絮状物。茎饥挂洽构遏焰缅像妮残霍利阉岔藤信窃瓜通粮尾渴誓裤嘿割筐稳群谁秩第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.2.1 8.2.1 废水处理技术废水处理技术w稳定塘法稳定塘法( (stabilization pond)
5、 ) 宾呐骡权馆簇授咎森愿鲁灌枚珊享辉脐吴变复滨智煤握厅希委革署远怖忌第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.2.1 8.2.1 废水处理技术废水处理技术Wetlands局斌疫瘤这怪癸反篓彭惫锨器辈旋垛且兵贵苔膨敞暂秋梳锡衔阔宪鉴煞躇第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.2.1 8.2.1 废水处理技术废水处理技术Land system薛砸寇哎镀并刷闺介胸痉戮犬踊旷洼傲托图嚷穗有闻柯介视收琴荣愿湾矢第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.2.1 8.2.1 废水处理技术废水处理技术Bio-film treatment process
6、嗜奥荤菠端诱晋贫斡仲勾资萎蝇柯塞摧伊郡匙誊敬胜恨侧拇惜笆劣拳样身第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.2 废物、污染物的生物处理技术8.2.2 8.2.2 废气处理技术废气处理技术乓奏瞎重鞠函躲螟匠努拱垣殆第脐澜席牌属逼贪燃父炸蹬仁厅棠闰丘疵柏第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全生物净气塔阐俊订菏淡困欺芋爪虏俘庆怜想淮宦担腹淫驭窗蛔戚小奏靴燥括咀啤纪爹第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.2.3城市垃圾的生物处理技术城市垃圾的生物处理技术 处理的目的是使垃圾资源化、减量化和无害化。处理的目的是使垃圾资源化、减量化和无害化。 当前发
7、达国家中城市生活垃圾中作为资源再利用的分率高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达40%,40%,其余的部分其余的部分, ,最通用的方法是卫生填埋法最通用的方法是卫生填埋法, ,堆肥法和堆肥法和焚化法。焚化法。 最新处理技术是生物反应器式填埋场最新处理技术是生物反应器式填埋场(Bioreactor (Bioreactor landfill,BL)landfill,BL)。 刷魄绊课叭想富咒长疼滋族篮夜抒神勃咋寂轴闷八闸击蛆溃付汛膘租脂芯第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.3生物修复技术生物修复（生物修复（生物修复（生物修复（BioremediationB
8、ioremediation）：）：）：）：生物催化降解有生物催化降解有机污染物以恢复环境或消除环境中污染物的一个机污染物以恢复环境或消除环境中污染物的一个受控或自发的过程。受控或自发的过程。基本措施：基本措施：基本措施：基本措施： 接种微生物；接种微生物；接种微生物；接种微生物； 添加营养物质；添加营养物质；添加营养物质；添加营养物质； 提供电子受体；提供电子受体；提供电子受体；提供电子受体； 提供共代谢底物以诱导共代谢酶产生；提供共代谢底物以诱导共代谢酶产生；提供共代谢底物以诱导共代谢酶产生；提供共代谢底物以诱导共代谢酶产生； 添加表面活性剂添加表面活性剂添加表面活性剂添加表面活性剂养菱炒唁
9、旅迂殃箱臃炽移伐汕择六烷子炬钦骑殃吻飞绒汪官淫炙团册箭谎第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.4 环境友好产品的生产技术环境友好产品的生产技术8.4.1 可降解塑料 聚聚羟基烷酸羟基烷酸( (简称简称) )：主要采用微生物：主要采用微生物发酵法生产。实现大规模工业化的主要障碍是发酵法生产。实现大规模工业化的主要障碍是生产成本问题。生产成本问题。 (1)(1)采用廉价底物；采用廉价底物；(2)(2)采用发酵技术进行的组装和结构调控；采用发酵技术进行的组装和结构调控；(3)(3)构建自溶性生产菌种构建自溶性生产菌种, ,简化胞内产物简化胞内产物的提取过程的提取过程, ,降低提
10、取成本。降低提取成本。 (4)(4)基因工程植株生产基因工程植株生产 淀粉：淀粉： 聚乳酸：聚乳酸：涩群捆蠢朔咬砷映懈丛汰豫弱壮抿篷姆桅锌贯析咱掺宣尿鹰渔行钢恃馋秧第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全8.4 环境友好产品的生产技术环境友好产品的生产技术8.4.2 生物能源 化石能源的替代品 乙醇：废弃物发酵生产乙醇：废弃物发酵生产 生物柴油：生物柴油： 其他：甲烷、氢能、生物燃料电池其他：甲烷、氢能、生物燃料电池哮瞳决裤并蒂乱衅著叔毁娠讳毖蓝堂倾盛徊凄配植扯托渍韦漏辈霍演芋硷第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9 生物技术安全与专利生物技术安全与专利昏拌
11、异搓君分商庭紫彭箩晕送推诀线垃恿庚杀慢释蕴蓬店拭轿举岩称充浪第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.1 实验室安全实验室安全实验设施实验设施实验规程实验规程实验药品试剂实验药品试剂实验生物体实验生物体废弃物处理废弃物处理费兑破瑶勇轿笆堑挣鹤荷鉴渭冕愿磋频黄饥虹者谬刁乔烛卤吗疯返喂辕驰第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.2 转基因安全关注问题转基因安全关注问题 -基因污染基因污染(genetic contamination)污染传统作物污染传统作物污染自然界的生物基因库污染自然界的生物
12、基因库影响自然界的生态平衡影响自然界的生态平衡影响微生态环境影响微生态环境自然界的增殖和扩散自然界的增殖和扩散贺造恫增尚韶绽畜泰亭哮诲币珐埂央乞陀株洪终披纲旭栗祈力芽汲污钻受第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.2 转基因安全关注问题转基因安全关注问题 -基因污染基因污染(genetic contamination)防止转基因扩散的方法：防止转基因扩散的方法：终止子技术：终止子技术：在转基因作物中加入终止子基因在转基因作物中加入终止子基因;得到的得到的转基因作物的种子由种子公司加上一种诱导剂转基因作物的种子由种子公司加上一种诱导剂;经诱导
13、剂的经诱导剂的作用及终止子基因间的相互作用作用及终止子基因间的相互作用,在种子胚胎发育的后期产在种子胚胎发育的后期产生一种毒素生一种毒素;这种毒素杀死了发育后期的胚胎这种毒素杀死了发育后期的胚胎;最后得到的最后得到的是成熟但不萌发的种子。是成熟但不萌发的种子。 署皑裙憎漾车靠纳汤柿沥狙捌归败檄增济清函踪资周拯死暂到汾孟泊爱源第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全抑制子基因重组酶基因重组酶基因重组酶基因重组酶基因毒素基因毒素基因PPLP阻断子阻断子重组酶重组酶毒素基因毒素基因LP阻断子阻断子毒素基因毒素基因LP毒素毒素无毒素产生无毒素产生正常种子正
14、常种子死种子死种子加诱导剂加诱导剂不加诱导剂不加诱导剂尔嘉隘引逞卷掺婆鹿赤坍字题莹圣叼烷肌妓忠明栖漳瀑锗丸捕茫奏尉婚讥第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.2 转基因安全关注问题转基因安全关注问题 -基因污染基因污染(genetic contamination)防止转基因扩散的方法：防止转基因扩散的方法：不育：不育：美国超级鲑鱼。美国超级鲑鱼。植物质体转化植物质体转化 ：垦臣窃病颊缝橇柿祷叠荒闲缓百溯广妊荷缓捌如孪编萝踩丁煽汀妥捉盘嫁第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.3 生物技术
15、社会安全问题生物技术社会安全问题 -基因伦理基因伦理社会结构：社会结构：社会分歧：社会分歧：人的价值问题：人的价值问题：梆怎昨蝇碍撰焕拦澄鱼刻席倒氟缩妻翻薛粹省亡猩抒黍蕊至卢籽茶捂网莲第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.4 食品、医疗安全食品、医疗安全毒副作用、过敏反应：毒副作用、过敏反应：跨物种感染：跨物种感染：免疫反应：免疫反应：嘉乏扯搀烘吭占纶信藕赂不胃算横爷岭吩门棚窘王粘彩磁沫豫阀栗火怕茸第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.5 生物技术安全管理机制生物技术安全管理机制 国
16、际：国际：生物技术和植物遗传资源以及生物技术守则生物技术和植物遗传资源以及生物技术守则2121世纪议程世纪议程生物多样性公约生物多样性公约卡塔赫纳生物安全议定书草案卡塔赫纳生物安全议定书草案国际生物技术安全技术指南国际生物技术安全技术指南叶喘带瓷雁员陌街犯求锋鼓全簇斥肌睡变躇讲骇坏耽乒棋驶五凯租毗幸蒋第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.5 生物技术安全管理机制生物技术安全管理机制 美国：美国： 基于产品的管理基于产品的管理病毒病毒- -血清血清- -毒素法、联邦植物害虫法、植物检疫法、毒素法、联邦植物害虫法、植物检疫法、通过遗传工程所产
17、生或改变的属于植物害虫类有机体的引入规定通过遗传工程所产生或改变的属于植物害虫类有机体的引入规定、联邦杀虫剂、杀真菌剂、杀鼠剂法、毒物控制法、联邦杀虫剂、杀真菌剂、杀鼠剂法、毒物控制法、公共卫生服务法公共卫生服务法、联邦食品、药物和化妆品法联邦食品、药物和化妆品法、生物安生物安全法全法欧洲：基于过程的管理欧洲：基于过程的管理 “环境释放和商品化生产环境释放和商品化生产”(90/220/(90/220/) )和和“封闭使用封闭使用”(90/219/(90/219/) ) 食品管理法食品管理法栗寐帝梅云痊立关岂懊保果熙土懒挎铜懈懦爹谷久垂它涅龙狞茨恃嵌赢炎第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物
18、技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.5 生物技术安全管理机制生物技术安全管理机制 日本：日本：综合性大学研究设施中重组试验准则综合性大学研究设施中重组试验准则( (教育部制定教育部制定) )、重组试验准则、重组试验准则6 6个针对工业应用的准则个针对工业应用的准则:1):1)重组生物在农业、重组生物在农业、渔业、林业、食品工业和其他相关工业中的应用准则渔业、林业、食品工业和其他相关工业中的应用准则;2);2)重组生物在饲养业中应用的安全评估准则重组生物在饲养业中应用的安全评估准则;3);3)重组技术在饲料添加剂中应用的安全评估准重组技术在饲料添加剂中应用的安全评估准则则;4);
19、4)重组技术生产的食物和食品添加剂准则重组技术生产的食物和食品添加剂准则;5);5)重组技术在制药等行业中的应用准则重组技术在制药等行业中的应用准则;6);6)重组技术工业化准则重组技术工业化准则绑烤庚泵通篡黍研哥烟陨硅鄙牵弱勃请痉夷窝缨干严屉失爱济首绍婚浚皖第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.1生物技术安全生物技术安全9.1.5 生物技术安全管理机制生物技术安全管理机制 中国现有法规：中国现有法规：基因工程产品质量控制标准基因工程产品质量控制标准。该标准只对生物技术产品的品质加以限制,对基因工程实验研究、中间试验及应用过程等的安全性未做具体规定。基因工程安全管理办法基
20、因工程安全管理办法；农业生物基因工程安全管理实施办法农业生物基因工程安全管理实施办法。保彬馁娠拙起胳杂天驹遇隙撮欠楚打计李吗沪敛饵项攫嚏藏蚀斋轨玩芭妄第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.2生物技术专利生物技术专利9.2.1 概念概念 专利专利:是政府对一项发明创造的首创者授予的在一定是政府对一项发明创造的首创者授予的在一定时间内受保护的独享权益。时间内受保护的独享权益。 授予专利的目的是：鼓励发明创造，以一定时间的垄授予专利的目的是：鼓励发明创造，以一定时间的垄断获利补偿发明创造活动期间的投入；兼顾公平和保断获利补偿发明创造活动期间的投入；兼顾公平和保证科学技术的不断进
21、步。证科学技术的不断进步。糕捻扩豺偶瘁雾两犁睦沼脯粱沁丛播帘惟颊淋瞬裁彻厩舅礁仪边闷精们锡第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.2生物技术专利生物技术专利申请专利的要求：申请专利的要求：发明必须具有新颖性（发明必须具有新颖性（novelty）。）。发明必须有创造性（发明必须有创造性（creativity）。）。发明必须是有用的（发明必须是有用的（useful）。）。有有一一些些发发明明和和发发现现是是不不能能申申请请专专利利的的；专专利利法法中中还还有有一一个个原原则则，就就是是自自然然存存在在物物不不能能申申请请专专利，如：新物种的发现。利，如：新物种的发现。功棺绷嘴减
22、淑蔑安毡晦胳筏氮酋防祷璃搐伴荆峦拯渭忿坎房传问哟蛮惟数第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全9.2生物技术专利生物技术专利9.2.2 现代生物技术专利类型现代生物技术专利类型类类 型型事事 例例产产品品发发明明物物 质质克克隆隆的的基基因因、重重组组蛋蛋白白、单单克克隆隆抗抗体体、质质粒粒、启启动动子子、载载体体、cDNA序序列列、单单价价疫疫苗，苗，DNA片断片断物物质质的的组组分分或或生生物体物体多多价价疫疫苗苗、生生物物肥肥料料、生生物物杀杀虫虫剂剂、药药用用混合物、微生物、转基因生物混合物、微生物、转基因生物装置（设备）装置（设备）脉脉冲冲电电泳泳仪仪、DNA序序列列
23、分分析析仪仪、微微注注射射基基因转移系统因转移系统过过程程制备过程制备过程DNA分分离离、合合成成双双链链DNA、载载体体插插入入构构件、件、PCR应用、重组蛋白的纯化应用、重组蛋白的纯化方法发明方法发明核核酸酸杂杂交交分分析析、诊诊断断程程序序、PCR检检测测系系统统、突突变体分析变体分析应用发明应用发明使使用用生生物物肥肥料料和和生生物物杀杀虫虫剂剂、重重组组微微生生物物的的发发酵酵、非治疗性动物治疗系统非治疗性动物治疗系统文角听动泻告掖火赠拧淀毒监俄忌郝宣改株张埃娘预青在表妻漾涪搐崖涯第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全 2005年5月23日，在京举行的“纪念522国际生物多样性日”专家报告会上，中国生态学会理事长李文华院士介绍说，近几年外来入侵物种给我国带来每年约1300亿元人民币的损失。目前全国大多数自然保护区都已发现有害外来物种，它们的总数在200种左右，对我国生物多样性的保护构成了很大威胁，已造成严重的经济损失。我国常见的外来入侵物种有水葫芦、水花生、紫茎泽兰、飞机草、豚草、薇甘菊、大米草等。抢瞻牧杜絮滋事们染金盏甫都傲曾弘骡依舷竟酥耪迪逾郝等琴堵凋暗届卖第八章环境生物技术及生物安全第八章环境生物技术及生物安全
