環(huán)境生物技術(shù)及生物安全.ppt

第八章 環(huán)境生物技術(shù)及生物安全,8.1 概論 8.2 廢物、污染物的生物處理技術(shù) 8.3 生物修復(fù)技術(shù) 8.4 環(huán)境友好產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù),8.1.1 環(huán)境基礎(chǔ),環(huán)境：環(huán)境是由大氣圈、生物圈、水圈、巖石圈、土壤圈組成的有機(jī)平衡體系，既相互依存又相互制約，無(wú)論任何一“圈”打破平衡，都可能引發(fā)一系列的連鎖反應(yīng)。 環(huán)境污染：,大氣污染：空氣中主要污染物有二氧化硫、氮氧化物、粒子狀污染物、酸雨 、一氧化碳（CO）、氟化物（F）、鉛及其化合物,/law/index.asp?page=6,8.1 概論,水體污染：氨氮、磷、石油類、高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、揮發(fā)酚、汞和氰化物。 土壤污染：肥料、農(nóng)藥、酸雨、塑料 噪音：振幅和頻率上完全無(wú)規(guī)律的震蕩稱之為噪聲 生物圈破壞：植被破壞，動(dòng)物滅絕,8.1.2環(huán)境生物技術(shù)概念,環(huán)境生物技術(shù)：直接或間接利用完整的生物體或生物體的某些組成部分或機(jī)能，建立降低或消除污染物產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝，或凈化、保護(hù)環(huán)境的生物技術(shù)體系。,廢物、污染物的生物處理技術(shù) 生物補(bǔ)救與生物修復(fù)技術(shù) 環(huán)境友好產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù),8.1.3 環(huán)境生物技術(shù)的內(nèi)容,廢物生物處理后的終產(chǎn)物，無(wú)毒無(wú)害，穩(wěn)定； 可將廢物資源化； 投資省，能耗低； 工藝生態(tài)化，無(wú)廢生產(chǎn)； 生物可降解制品將人類活動(dòng)污染降低到最低水平； 可再生資源的開(kāi)發(fā)，保證了人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。,8.1.4 環(huán)境生物技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn),8.2.1 廢水處理技術(shù) 活性污泥法(Activated Sludge Process) 活性污泥是由具有生命活力的微生物類群組成的顆粒狀絮狀物。,8.2.1 廢水處理技術(shù) 穩(wěn)定塘法(stabilization pond),8.2.1 廢水處理技術(shù),Wetlands,8.2.1 廢水處理技術(shù),Land system,8.2.1 廢水處理技術(shù),Bio-film treatment process,8.2 廢物、污染物的生物處理技術(shù),8.2.2 廢氣處理技術(shù),生物凈氣塔,8.2.3城市垃圾的生物處理技術(shù),處理的目的是使垃圾資源化、減量化和無(wú)害化。 當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家中城市生活垃圾中作為資源再利用的分率高達(dá)40%,其余的部分,最通用的方法是衛(wèi)生填埋法,堆肥法和焚化法。 最新處理技術(shù)是生物反應(yīng)器式填埋場(chǎng)(Bioreactor landfill,BL)。,8.3生物修復(fù)技術(shù),生物修復(fù)（Bioremediation）：生物催化降解有機(jī)污染物以恢復(fù)環(huán)境或消除環(huán)境中污染物的一個(gè)受控或自發(fā)的過(guò)程。 基本措施：,接種微生物； 添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)； 提供電子受體； 提供共代謝底物以誘導(dǎo)共代謝酶產(chǎn)生； 添加表面活性劑,8.4 環(huán)境友好產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù),8.4.1 可降解塑料 聚羥基烷酸(簡(jiǎn)稱)：主要采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化的主要障礙是生產(chǎn)成本問(wèn)題。 (1)采用廉價(jià)底物； (2)采用發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行的組裝和結(jié)構(gòu)調(diào)控； (3)構(gòu)建自溶性生產(chǎn)菌種,簡(jiǎn)化胞內(nèi)產(chǎn)物的提取過(guò)程,降低提取成本。 (4)基因工程植株生產(chǎn) 淀粉： 聚乳酸：,8.4 環(huán)境友好產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù),8.4.2 生物能源 化石能源的替代品 乙醇：廢棄物發(fā)酵生產(chǎn) 生物柴油： 其他：甲烷、氫能、生物燃料電池,9 生物技術(shù)安全與專利,9.1生物技術(shù)安全,9.1.1 實(shí)驗(yàn)室安全 實(shí)驗(yàn)設(shè)施 實(shí)驗(yàn)規(guī)程 實(shí)驗(yàn)藥品試劑 實(shí)驗(yàn)生物體 廢棄物處理,9.1生物技術(shù)安全,9.1.2 轉(zhuǎn)基因安全關(guān)注問(wèn)題 -基因污染(genetic contamination) 污染傳統(tǒng)作物 污染自然界的生物基因庫(kù) 影響自然界的生態(tài)平衡 影響微生態(tài)環(huán)境 自然界的增殖和擴(kuò)散,9.1生物技術(shù)安全,9.1.2 轉(zhuǎn)基因安全關(guān)注問(wèn)題 -基因污染(genetic contamination) 防止轉(zhuǎn)基因擴(kuò)散的方法： 終止子技術(shù)：在轉(zhuǎn)基因作物中加入終止子基因;得到的轉(zhuǎn)基因作物的種子由種子公司加上一種誘導(dǎo)劑;經(jīng)誘導(dǎo)劑的作用及終止子基因間的相互作用,在種子胚胎發(fā)育的后期產(chǎn)生一種毒素;這種毒素殺死了發(fā)育后期的胚胎;最后得到的是成熟但不萌發(fā)的種子。,9.1生物技術(shù)安全,抑制子基因,重組酶基因,重組酶基因,毒素基因,P,P,LP,阻斷子,重組酶,毒素基因,LP,阻斷子,毒素基因,LP,毒素,無(wú)毒素產(chǎn)生,正常種子,死種子,加誘導(dǎo)劑,不加誘導(dǎo)劑,9.1生物技術(shù)安全,9.1.2 轉(zhuǎn)基因安全關(guān)注問(wèn)題 -基因污染(genetic contamination) 防止轉(zhuǎn)基因擴(kuò)散的方法： 不育：美國(guó)超級(jí)鮭魚(yú)。 植物質(zhì)體轉(zhuǎn)化 ：,9.1生物技術(shù)安全,9.1.3 生物技術(shù)社會(huì)安全問(wèn)題 -基因倫理 社會(huì)結(jié)構(gòu)： 社會(huì)分歧： 人的價(jià)值問(wèn)題：,9.1生物技術(shù)安全,9.1.4 食品、醫(yī)療安全 毒副作用、過(guò)敏反應(yīng)： 跨物種感染： 免疫反應(yīng)：,9.1生物技術(shù)安全,9.1.5 生物技術(shù)安全管理機(jī)制 國(guó)際： 生物技術(shù)和植物遺傳資源以及生物技術(shù)守則 21世紀(jì)議程 生物多樣性公約 卡塔赫納生物安全議定書(shū)草案 國(guó)際生物技術(shù)安全技術(shù)指南,9.1生物技術(shù)安全,9.1.5 生物技術(shù)安全管理機(jī)制 美國(guó)： 基于產(chǎn)品的管理 病毒-血清-毒素法、聯(lián)邦植物害蟲(chóng)法、植物檢疫法、通過(guò)遺傳工程所產(chǎn)生或改變的屬于植物害蟲(chóng)類有機(jī)體的引入規(guī)定、聯(lián)邦殺蟲(chóng)劑、殺真菌劑、殺鼠劑法、毒物控制法、公共衛(wèi)生服務(wù)法、聯(lián)邦食品、藥物和化妝品法、生物安全法 歐洲：基于過(guò)程的管理 “環(huán)境釋放和商品化生產(chǎn)”(90/220/)和“封閉使用”(90/219/) 食品管理法,9.1生物技術(shù)安全,9.1.5 生物技術(shù)安全管理機(jī)制 日本：綜合性大學(xué)研究設(shè)施中重組試驗(yàn)準(zhǔn)則(教育部制定)、重組試驗(yàn)準(zhǔn)則 6個(gè)針對(duì)工業(yè)應(yīng)用的準(zhǔn)則:1)重組生物在農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、林業(yè)、食品工業(yè)和其他相關(guān)工業(yè)中的應(yīng)用準(zhǔn)則;2)重組生物在飼養(yǎng)業(yè)中應(yīng)用的安全評(píng)估準(zhǔn)則;3)重組技術(shù)在飼料添加劑中應(yīng)用的安全評(píng)估準(zhǔn)則;4)重組技術(shù)生產(chǎn)的食物和食品添加劑準(zhǔn)則;5)重組技術(shù)在制藥等行業(yè)中的應(yīng)用準(zhǔn)則;6)重組技術(shù)工業(yè)化準(zhǔn)則,9.1生物技術(shù)安全,9.1.5 生物技術(shù)安全管理機(jī)制 中國(guó)現(xiàn)有法規(guī)： 基因工程產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)生物技術(shù)產(chǎn)品的品質(zhì)加以限制,對(duì)基因工程實(shí)驗(yàn)研究、中間試驗(yàn)及應(yīng)用過(guò)程等的安全性未做具體規(guī)定。 基因工程安全管理辦法； 農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實(shí)施辦法。,9.2生物技術(shù)專利,9.2.1 概念 專利:是政府對(duì)一項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)造的首創(chuàng)者授予的在一定時(shí)間內(nèi)受保護(hù)的獨(dú)享權(quán)益。 授予專利的目的是：鼓勵(lì)發(fā)明創(chuàng)造，以一定時(shí)間的壟斷獲利補(bǔ)償發(fā)明創(chuàng)造活動(dòng)期間的投入；兼顧公平和保證科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步。,9.2生物技術(shù)專利,申請(qǐng)專利的要求： 發(fā)明必須具有新穎性（novelty）。 發(fā)明必須有創(chuàng)造性（creativity）。 發(fā)明必須是有用的（useful）。 有一些發(fā)明和發(fā)現(xiàn)是不能申請(qǐng)專利的；專利法中還有一個(gè)原則，就是自然存在物不能申請(qǐng)專利，如：新物種的發(fā)現(xiàn)。,9.2生物技術(shù)專利,9.2.2 現(xiàn)代生物技術(shù)專利類型,2005年5月23日，在京舉行的“紀(jì)念522國(guó)際生物多樣性日”專家報(bào)告會(huì)上，中國(guó)生態(tài)