生物技術(shù)與環(huán)境概論

1、生物技術(shù)與環(huán)境概論1前言人類文明活動過程中，替生活帶來了舒適及便利，但也給予了環(huán)境負面的影響。自然環(huán)境原本有其復(fù)原能力，負面影響如在環(huán)境自然復(fù)原的範圍內(nèi)，則環(huán)境生態(tài)體系尚能維持在一均衡狀態(tài)，反之則可能使其發(fā)展受阻。現(xiàn)今有許多方法是用於處理環(huán)境汙染，而生物技術(shù)則是依成本最低，而效果最好的解決。而生物技術(shù)亦是希望能在處理環(huán)境汙染的同時，能夠防止二次污染的產(chǎn)生?？墒沟厍蛏系纳锬軌蚓S持生態(tài)平衡，達到永續(xù)發(fā)展之目的。2環(huán)保生物技術(shù)(environmental biotechnology) 定義：應(yīng)用在環(huán)境保護，包括生態(tài)保育以及防治污染上的生物技術(shù)。 3應(yīng)用空氣污染防治 廢水處理 噪音防治 廢棄物處理

2、地下水處理 4設(shè)立環(huán)境品質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng) ：（）以發(fā)光菌來檢測毒性（）水質(zhì)糞便污染微生物指標57. 民國90年希臘籍貨輪阿瑪斯號在墾丁外海擱淺，污染當?shù)睾Ｓ?，根?jù)學(xué)者估計，至少要50年才能恢復(fù)原來面貌。3年前在墾丁龍坑海域擱淺的阿瑪斯號貨輪，當時從船體漏出的重油隨著海浪潮汐污染了南臺灣的海洋、海岸線、礁石巖岸，甚至是海底的珊瑚，全都在這次意外中受到重創(chuàng)，南臺灣美麗的海洋被破壞，也嚴重影響海洋生態(tài)資源。而在當時的危機處理方式除了進行廣大的清理跟吸油外，科學(xué)家也培養(yǎng)了能夠分解油污的細菌，以加快海洋的淨化速度，以達到環(huán)境復(fù)原的效果。 6阿瑪斯貨輪係一九八四年建造之希臘散裝貨輪，於民國（下同）八十九年十二月

3、二十九日在船長LAZARIDIS EVANGELOS先生的指揮下從印度PANAJI港出發(fā)，船上共載運礦沙約六萬二仟餘噸，船員二十五員（含船長）預(yù)定前往中國大陸南通港卸貨，途經(jīng)新加坡並補充油料後由婆羅洲北部經(jīng)巴拉旺航路再經(jīng)臺灣東部航行至上海，該貨輪於九十年一月十三日二十二時許主機發(fā)生故障，輪機長即向船長報告因B2汽缸活塞卡住，約需十至十二小時更換，一月十四日十三時當值船副通知船長船舶漂流往海岸線，船長並確認船位離淺水區(qū)僅九海浬，船長請大副上駕駛臺商討處理方式，決定先下錨以穩(wěn)定船舶，右錨下水五節(jié)，左錨下水四節(jié)半。7十四日約十七時輪機長報告他開始補充主機冷卻水並可開始運轉(zhuǎn)主機，但管路內(nèi)油溫仍低，主機

4、無法立即正常運轉(zhuǎn)，大約十七時二十分雙錨仍在水中，船艏朝北北西，船往二百六十度至二百七十五度方向漂流，船長於是下令主機全速進車，主機立即啟動，但轉(zhuǎn)速因油溫仍低，只有四十五轉(zhuǎn)左右，由於右舷受風到達九級，浪高約六公尺，似乎主機動力不足，船仍漂流，船長再令大副加長放下錨鏈，因為直到此時錨未起作用，大約於一月十四日十七時四十分左右船身擱淺，船長立即於十九時四十分使用VHF無線電頻道嘗試聯(lián)絡(luò)基隆海岸電臺，於二十時再以G.M.D.S.S全球海上遇險及安全系統(tǒng)發(fā)出衛(wèi)星求救信號，請求救援。 8基隆海岸電臺於一月十四日二十時四十五分接獲該船呼叫，該船並於一月十四日二十一時二十七分至二十九分傳送自動信號，基隆海岸電

5、臺並回應(yīng)訊息，國家搜救指揮中心於一月十四日二十一時五分通知行政院海岸巡防署，該署海洋巡防總局第十四海洋巡防隊巡防艇於二十二時許到達觸礁地點救援，二十五名船員於二十二時二十五分全數(shù)獲救，因該船船體觸礁裂損，於一月十八日造成燃油外洩，直到一月十九日產(chǎn)生大規(guī)模油料外洩後，致使墾丁國家公園龍坑附近海域遭受嚴重油污染。 9針對希臘貨輪阿瑪斯號擱淺漏油事件後續(xù)的第二階段處理工作，環(huán)保署長林俊義17日上午邀集了學(xué)者專家開會後，大致歸納成2個處理模式，龍坑潮間帶油污將以海水拍打沿岸等自然方式處理，至於潮間帶以上油污，則以高壓水柱、微生物分解等方式處理。在國軍全面撤出龍坑地區(qū)後，目前油污清除工作仍持續(xù)進行中，今

6、天現(xiàn)場仍雇工60人處理近日清除的460噸油污的搬離工作，預(yù)計一個月可完成；此外現(xiàn)場帶有油污的枕木，也須在短時間拖離。今天上午參加討論的與會人員包括了臺灣大學(xué)教授洪楚璋、劉康克、中山大學(xué)教授楊磊、成功大學(xué)教授高家俊等十餘人。與會人員認為，這次的漏油事件，除了造成龍坑附近營養(yǎng)源增加、總油脂增加外，其餘墾丁海域均無受此次油污事件影響，海水品質(zhì)均符合海水體標準，龍坑海洋生態(tài)未受破壞。其次，與會人員也要求持續(xù)蒐集研究事件，對整個生態(tài)環(huán)境復(fù)育影響，以作為未來求償依據(jù)。至於擱淺船舶拖離工作，則請交通部會同相關(guān)單位等迅速處理。而攸關(guān)第二階段的礁巖除污工作，林俊義表示，歸納專家學(xué)者意見，大致確定分為兩個方向，一

7、是潮間帶部分，由於龍坑處生物敏感地區(qū)，如果以任何方式清除，都將對生態(tài)造成衝擊，因此決定以大自然力量分解，他指出，這個地區(qū)海象險惡，海浪拍擊力強，再加上日照強烈，紫外線強，有助於附著於礁巖上的油污的分解。至於潮澗帶以上地區(qū)，則朝任何可能有效處理方式，如微生物分解、高壓水柱清洗等方式進行除污。林俊義表示，在徵詢專家學(xué)者意見後發(fā)現(xiàn)，近來所發(fā)展的油污分散劑，其濃度祇有洗衣粉、洗碗精的140分之1，因此可以用於清除礁巖上油污，然後再用吸油棉擦拭，或者使用固化劑，可使油污剝落。環(huán)保署強調(diào)，為預(yù)防可能油污擴散，環(huán)保署已協(xié)調(diào)海巡署岸巡總局、墾丁國家公園警察隊等單位，另派遣環(huán)保署督察大隊會同環(huán)保警察，不定時巡邏

8、南灣海域，同時高港局也派遣高一0八拖船，每日定時兩次巡邏後壁湖至沙島，陸上也派巡邏車不定時巡查，以監(jiān)視任何可能污染的發(fā)生。 10墾丁浩劫，第二階段油污清除展開，擬以自然淨化及微生物進行 11生物技術(shù)在廢水處理的應(yīng)用原則 12第一級應(yīng)用(primary utilization) 第二級應(yīng)用(second utilization) 利用共同代謝的原理(cometabolism) 13紙廠的廢水處理14紙廠原廢水池 15污濁的原廢水 16初級處理 粗欄污柵 細欄污柵 17 空氣加壓浮除 氣泡由底部冒上並將較輕 浮在水面的污泥由刮泥機 的汙物往上帶 掃除 18二級處理 活性污泥曝氣池 曝氣中的生物污泥

9、19後處理 污泥沉澱後上層的澄清水 還可以養(yǎng)魚呢! 水生植物已可生長良好20放流水 21生物技術(shù)在廢水處理的應(yīng)用原則生物技術(shù)處理法的原理，主要是利用微生物將汙染物中的有機物質(zhì)加以代謝與分解成無毒，而達成淨化水質(zhì)的目的，基本原理可區(qū)分為下述三個反應(yīng)。第一級應(yīng)用(primary utilization)：利用污染中的有機物質(zhì)作為微生物的初級生長物質(zhì)，提供微生物在代謝所需的養(yǎng)分和能量，使得微生物快速滋長，第二級應(yīng)用(second utilization) ：前述之有機物質(zhì)不足以提供微生物生長代謝時，則下一種可被微生物應(yīng)用的有機物質(zhì)亦被代謝分解，稱為第二級利用。利用共同代謝的原理(cometaboli

10、sm) ：某些有機性污染物質(zhì)雖然能被微生物所利用，但並沒有特定微生物能將其利用為能量的來源，若微生物代謝某一第一級利用物質(zhì)的酵素也能與其發(fā)生反應(yīng)，稱為共同代謝作用。 22環(huán)保生物技術(shù)之研發(fā)有下列幾個方向 1 環(huán)境品質(zhì)生物偵測與監(jiān)測 2環(huán)境汙染生物處理與生物分解 3生質(zhì)體與生質(zhì)能源開發(fā) 4 受污染環(huán)境整治用生物復(fù)育技術(shù)開發(fā) 5 生物可分解高生物高分子材料 6溫室效應(yīng)氣體：二氧化碳生物固定與利用23生物技術(shù)疫苗 1796年英國人詹納(Edward Jenner)成功的利用接種牛痘來預(yù)防天花，而本世紀科技上的快速發(fā)展，也使得疫苗在研發(fā)上產(chǎn)生了重大的突破，並利用生物技術(shù)之方法，而獲得優(yōu)良的成果。理想中

11、之疫苗，須具備下列特性：1.人畜無害且具持久良好的保護性免疫力(protective immunity)2.方便接種且減少接種次數(shù)3.對於有潛伏性之病源(pathogen)，不僅要抑制發(fā)病，且能預(yù)防感染。4.方便保存5.價格低廉 24生物技術(shù)應(yīng)用於疫苗上之具體成就： 1.抗原蛋白的製備：疫苗的製造過程之中，抗原蛋白的制備為不可或缺的重要步驟。以往既費時又昂貴，而且安全性不佳。如今藉由基因工程之方法，便可大量製造安全且免疫性良好的疫苗。2.合成勝肽疫苗(synthetic peptide vaccine) ：裏用基因工程的方法來生產(chǎn)抗原蛋白，雖然解決了不少疫苗上的問題，但某些情況下然然有限制與不

12、足。而近年來免疫學(xué)之成長，讓我們了解引發(fā)免疫反應(yīng)之主導(dǎo)權(quán)往往在於抗原蛋白的一部份。利用勝肽合成來製作疫苗已經(jīng)成為未來主流之，如口蹄疫疫苗。3.疫苗的馴化：傳統(tǒng)以人工方法將活毒疫苗減毒馴化的過程，會造成其特性改變，也可能造成其毒性恢復(fù)。而基因工程的發(fā)展，可將其損壞的基因或無關(guān)的部份切除，也可利用此法研發(fā)新的疫苗。254.疫苗載體(vaccine vector) ：疫苗載體乃是指利用基因工程的技術(shù)，將其病原之基因移植到另一個安全無致病能力的病毒或細菌，並造成良好的免疫效果，但抗原蛋白間彼此間的相容性與重覆使用同種疫苗，則會造成其失效的可能。5.核酸疫苗(DNA vaccine)：利用核酸也是近年來在疫苗研發(fā)上新的嘗試與考驗，其原理為利用基因工程技術(shù)，將抗原蛋白植入質(zhì)體(expression)，靠其本身達到免疫反應(yīng)的效果，優(yōu)點為省去大量時間，最大的顧慮則是病