環(huán)境生物技術(shù)概論優(yōu)選ppt資料

第一章環(huán)境生物技術(shù)(jìshù)概論第一頁，共55頁。王金祥博士、副教授植物營養(yǎng)系副主任、資環(huán)學(xué)院本科教學(xué)委員會委員華南農(nóng)業(yè)大學(xué)根系(gēnxì)生物學(xué)研究中心、資源與環(huán)境學(xué)院植物營養(yǎng)系

第二頁，共55頁。RootdevelopmentInteractionsbetweenphytohormonesandnutrientsinrootdevelopmentandgrowthBrassinosteroidsignalinginsoybean基金資助：國家自然科學(xué)(zìránkēxué)基金省自然科學(xué)(zìránkēxué)基金科技部973項目

Myresearchinterests：第三頁，共55頁。

InhibitoryefficiencyofNOonprimaryrootgrowthisDELLAproteins-dependentaedc

SNPafeddcbb(n≥21)第四頁，共55頁。Two-week-oldwild-type(left)andslr-1seedlings

Themoststrikingphenotypeisthelackoflateralroots.第五頁，共55頁。Amodelofauxin-regulatedTIR1–substrateinteractions(Nature,2007)GWPPVmotif(degron)iscrucialforbingingofAUX/IAAwithTIR1GmSLR(IAA14,Gm10g32340)MTTMLTNEHGLSLNLKETELCLGLPGGGSEVETPRATGKRGFSETVDLKLNLQTKEDLNENLKNVSKEKTLLKDPAKPPAKAQVVGWP88P89VRSYRKNMMAVQKVSNEEVAEKTTSSTIANSGAFVKVSMDGAPYLRKVDLTMYKSYKDLSDALAKMFSSFTMGNYGAQGMIDFMNESKLMDLLNSSEYVPTYEDKDGDWMLVGDVPWEMFVGSCKRLRIMKGSEAIGLAPRAMEKCKSRS

mutation1:P88S

mutation2:P89S第六頁，共55頁。

(LiJetal,Cell,2002)LoseoffunctionofBRreceptorresultsindwarfphenotypes第七頁，共55頁。ThephenotypeofBIN2

mutant

wild-typebin2/+bin2-1/bin2-1(Lietal.,2001)第八頁，共55頁。GmBRI2TOLLlikereceptor3GmBRI1(2005,Science)3-DmodelingofGmBRI1andGmBRI2

第九頁，共55頁。1j1bBGmBIN2GluThrGluThrGluThrGluThr1h8fAGmBINL1Thr(T)-isoleucine(I)Glutamicacid(E)-Lysine(K)第十頁，共55頁。參考書環(huán)境生物工程倫世儀(shìyí)化學(xué)工業(yè)出版社現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)王建龍文湘華清華大學(xué)出版社環(huán)境生物技術(shù):理論和應(yīng)用GarethM.Evans,JudithC.Furlong邢新會(主譯)化學(xué)工業(yè)出版社第十一頁，共55頁。上課(shàngkè)初步安排老師授課專題討論－分組，同學(xué)準(zhǔn)備，上臺介紹考試安排：開卷成績(chéngjì)計算：平時40％＋考試60％第十二頁，共55頁。二個關(guān)鍵問題為什么學(xué)習(xí)環(huán)境生物技術(shù)這門課程？環(huán)境污染、能源危機、氣候危機、糧食安全如何(rúhé)學(xué)習(xí)環(huán)境生物技術(shù)？聽課自學(xué)相關(guān)期刊：NatureBiotechnologyPlantbiotechnologyjournalEnvironmentalBiotechnology第十三頁，共55頁。環(huán)境(huánjìng)Environment：物理(wùlǐ)環(huán)境――聲、光、電、溫度、濕度……化學(xué)環(huán)境――生物環(huán)境――水環(huán)境土壤環(huán)境:大氣環(huán)境第一章環(huán)境生物技術(shù)(jìshù)概論第十四頁，共55頁。環(huán)境污染(huánjìngwūrǎn)(pollution)

土壤污染：水污染：河流、湖塘、海洋、地表水、地下水大氣污染：工廠廢氣、汽車尾氣、沙塵微粒、酸雨

點源污染線源污染面源污染

物理污染：光污染、聲污染、熱污染、塑料、玻璃化學(xué)污染:化工產(chǎn)品、環(huán)境(huánjìng)激素、生物污染：有害動植物，赤潮第十五頁，共55頁。污染物和廢棄物

固體污染物（廢棄物):城市垃圾，農(nóng)業(yè)廢棄物、廢礦渣液體污染物（廢棄物):氣體(qìtǐ)污染物（廢棄物):SO2、CO、N/O化合物、粉塵第十六頁，共55頁。我國環(huán)境保護(hù)(huánjìngbǎohù)的現(xiàn)狀環(huán)境保護(hù)已成為當(dāng)前國際關(guān)系、經(jīng)貿(mào)合作中的一個極為重要的問題，也日益嚴(yán)重地影響著我國國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。在我國過去幾十年的經(jīng)濟發(fā)展中，由于忽視了發(fā)展中的環(huán)境保護(hù)，目前環(huán)境狀況十分嚴(yán)峻。近年來雖采取了大量控制措施，但環(huán)境質(zhì)量下降的趨勢仍在繼續(xù)。我國是世界上環(huán)境污染最為嚴(yán)重的國家之一。GDP能耗(nénɡhào)中國是美國的2.43倍，是日本的8倍,是歐盟的2.22倍。第十七頁，共55頁。水污染從城市到鄉(xiāng)村，我國的大氣、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。全國每年污水排放達(dá)360億噸，僅10%的生活污水和70%的工業(yè)廢水得到處理，其中約有一半工業(yè)污水處理設(shè)施的出水達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。其他未經(jīng)處理的污水直接排入江河湖海，致使我國的水環(huán)境遭受嚴(yán)重污染和破壞。據(jù)統(tǒng)計，全國七大水系和內(nèi)陸河流的110個重點河段中，屬4類和5類水體的占39%；城市地面水污染普遍嚴(yán)重，并呈進(jìn)一步惡化的趨勢，136條流經(jīng)城市的河流中，屬4類、5類和超過5類標(biāo)準(zhǔn)的高達(dá)76.8%；約50%的城市地下水受到不同程度的污染。全國大淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富營養(yǎng)化程度逐年加??；一些地區(qū)(dìqū)的飲用水源受到嚴(yán)重污染，對人民健康造成嚴(yán)重危害。第十八頁，共55頁。貴陽、重慶、北京、蘭州等五個城市位于世界十大空氣污染最嚴(yán)重的城市中之列，全國600多個城市中、大氣質(zhì)量符合國家一級標(biāo)準(zhǔn)的不足1%。全國范圍(fànwéi)的酸雨危害的程度和區(qū)域日益擴大?？諝馕廴镜谑彭?，共55頁。土壤污染(tǔrǎnɡwūrǎn)農(nóng)用化工產(chǎn)品：化肥，殺蟲劑，殺菌劑,除草劑其它化學(xué)物品：石油污染，重金屬污染等工業(yè)廢棄物：塑料，玻璃制品，電池(diànchí)等農(nóng)業(yè)廢棄物：塑料，秸稈第二十頁，共55頁。城市污染城市垃圾和工業(yè)固體廢棄物與日俱增，工業(yè)廢棄物累計堆積量已超過66億噸，占地超過5萬公頃，使200多個(duōɡè)城市陷入垃圾包圍之中。第二十一頁，共55頁。環(huán)境污染的治理(zhìlǐ)與修復(fù)：物理手段(shǒuduàn)：過濾、沉淀、吸附、粉碎、燃燒、填埋、隔離、光降解化學(xué)手段(shǒuduàn)：分解、中和、聚合、結(jié)合、改性生物手段(shǒuduàn)：降解、轉(zhuǎn)化、修飾、富集、替代、阻隔、修復(fù)第二十二頁，共55頁。解決方案技術(shù)途徑：提高資源(zīyuán)利用率－減少污染開發(fā)新的替代品污染治理技術(shù)－污水處理廢物資源(zīyuán)化技術(shù)（污染物有益化）－循環(huán)經(jīng)濟提出第二十三頁，共55頁。生態(tài)環(huán)境(shēnɡtàihuánjìnɡ)嚴(yán)重的生態(tài)破壞，加重了1998年的長江洪水災(zāi)難，給人民的生命財產(chǎn)及國民經(jīng)濟造成了嚴(yán)重?fù)p失。酸雨水污染土壤污染(tǔrǎnɡwūrǎn)大氣污染第二十四頁，共55頁。當(dāng)前我國社會經(jīng)濟仍然保持著高度發(fā)展的態(tài)勢，環(huán)境保護(hù)的壓力將進(jìn)一步加重，由人類活動所造成的環(huán)境污染和環(huán)境質(zhì)量的惡化已成為制約我國社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的障礙。我國環(huán)境污染和生態(tài)破壞造成的經(jīng)濟損失每年超過5000億元人民幣。如何在經(jīng)濟高速發(fā)展的同時控制環(huán)境污染，改善環(huán)境質(zhì)量，以實現(xiàn)(shíxiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展之目標(biāo)是我國目前亟待解決的重要問題。第二十五頁，共55頁。Chapter1緒論1.1資源與環(huán)境是人類面臨的重大問題(wèntí)問題(wèntí)資源有限，替代開發(fā)緩慢利用效率低下環(huán)境污染嚴(yán)重，威脅人類生存食品安全、飲水安全、居住安全第二十六頁，共55頁。Chapter1緒論1.1資源與環(huán)境(huánjìng)是人類面臨的重大問題問題（依據(jù)污染結(jié)果）空氣污染（酸雨、有毒氣體、灰塵等）水體污染（有害化合物、重金屬、富營養(yǎng)化）土壤污染（有害化合物、重金屬）輻射污染噪音污染

第二十七頁，共55頁。Chapter1緒論1.1資源與環(huán)境是人類面臨的重大問題問題（依據(jù)污染來源）工業(yè)污染（生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成污染）交通(jiāotōng)污染（不完全燃燒排放）農(nóng)業(yè)污染（農(nóng)藥和化肥的過量使用）生活污染（日常生活產(chǎn)生污染）事故污染（事故造成污染）戰(zhàn)爭污染（破壞設(shè)施造成污染）第二十八頁，共55頁。環(huán)境污染(huánjìngwūrǎn)事故的幾個例子DTT事件----寂靜的春天.切爾諾貝爾核電站.1986年10月江西省修水縣上橋鄉(xiāng)發(fā)現(xiàn)金礦，競相開采(kāicǎi)，1991年陸續(xù)出現(xiàn)100多名矽肺患者。05年底吉林中石化化工廠笨泄漏，哈爾濱停水.06年春廣東北江鎘污染.08太湖藍(lán)藻爆發(fā)09湖南陜西血鉛事件第二十九頁，共55頁。1.1資源與環(huán)境(huánjìng)是人類面臨的重大問題危害1）生物(shēngwù)生存環(huán)境惡化；2）食品供應(yīng)和安全；3）危害生物(shēngwù)（人類）健康。

第三十頁，共55頁。1.1資源與環(huán)境是人類面臨(miànlíng)的重大問題人類和自然的關(guān)系原則：和諧合理保護(hù)(bǎohù)解決環(huán)境問題的根本途徑:控制人口,增強環(huán)境意識,強化環(huán)境管理,依靠科技進(jìn)步。第三十一頁，共55頁。

解決方案非技術(shù)途徑：政策法規(guī)公民(gōngmín)環(huán)保、節(jié)約資源意識等。1.1資源(zīyuán)與環(huán)境是人類面臨的重大問題環(huán)境規(guī)劃與管理1經(jīng)濟刺激2環(huán)境行政33宣傳教育4第三十二頁，共55頁。法律、法規(guī)(fǎguī)的制定和嚴(yán)格執(zhí)行《環(huán)境法》國內(nèi)法規(guī)：《中華人民共和國憲法》《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》《中華人民共和國海洋環(huán)境保護(hù)法》《中華人民共和國水污染防治法》《中華人民共和國大氣污染(dàqìwūrǎn)防治法》《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》《中華人民共和國自然保護(hù)區(qū)條例》地方性法規(guī)第三十三頁，共55頁。國際公約《〈聯(lián)合國氣候變化框架公約〉京都議定書》《生物多樣性公約》《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》《防止海洋石油污染(wūrǎn)的國際公約》《捕漁與養(yǎng)護(hù)公海生物資源公約》《大陸架公約》《世界氣象組織公約》 《核材料實物保護(hù)公約》《核事故或輻射事故緊急情況援助公約》第三十四頁，共55頁。Chapter1緒論1.2環(huán)境生物技術(shù)環(huán)境生物技術(shù)的定義現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境工程結(jié)合產(chǎn)生交叉學(xué)科。直接或間接利用完整生物體或生物的某些機能，建立降低(jiàngdī)或消除污染物產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)有用物質(zhì)，或高效凈化環(huán)境污染的技術(shù)體系。包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程和發(fā)酵工程等第三十五頁，共55頁。Chapter1緒論1.2環(huán)境生物技術(shù)環(huán)境生物技術(shù)的生物學(xué)基礎(chǔ)生物多樣性---極端環(huán)境條件(tiáojiàn)下生物生理、生化過程的分子基礎(chǔ)現(xiàn)代生物技術(shù)的新發(fā)展第三十六頁，共55頁。Chapter1緒論1.2環(huán)境生物技術(shù)環(huán)境生物技術(shù)的內(nèi)容復(fù)雜綜合從技術(shù)難度和理論深度角度分為三個層次：現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)（基因工程為主導(dǎo)(zhǔdǎo)）傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)（生物處理）自然生物修復(fù)功能（氧化塘、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程）第三十七頁，共55頁。Chapter1緒論1.2環(huán)境生物技術(shù)環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展1940-1970Cornell的Martin環(huán)境中農(nóng)藥殘留和降解。1970-至今(zhìjīn)環(huán)境污染物的可生物降解性研究。1980-至今(zhìjīn)可降解微生物及降解機理研究。2000-至今(zhìjīn)可持續(xù)發(fā)展條件下能源、清潔生產(chǎn)。第三十八頁，共55頁。Chapter1緒論1.2環(huán)境生物技術(shù)環(huán)境生物技術(shù)的范圍1）解決基因工程菌的應(yīng)用（遺傳穩(wěn)定、高效、生態(tài)安全）；2）開發(fā)廢物資源化和能源化技術(shù)；3）建立無害化清潔生產(chǎn)新工藝；4）發(fā)展對環(huán)境污染物的生理毒性及生態(tài)影響(yǐngxiǎng)的檢測技術(shù)。第三十九頁，共55頁。1.2環(huán)境生物(shēngwù)技術(shù)環(huán)境生物(shēngwù)技術(shù)的市場1）巨大：全球2500～3000億美元2）增長迅速：每年增長25％3）效益多：經(jīng)濟和社會效益4）市場專業(yè)化：Chapter1緒論第四十頁，共55頁。一、環(huán)境有關(guān)(yǒuguān)的概念：

1．氣候2.大氣圈、水圈、巖石圈、土壤圈、生物圈3．生物圈：食物鏈――能量(néngliàng)金字塔4．生物環(huán)境、化學(xué)環(huán)境、物理環(huán)境、人文環(huán)境5．水環(huán)境、大氣環(huán)境、土壤環(huán)境、氣候環(huán)境第四十一頁，共55頁。1.環(huán)境生物技術(shù)的研究(yánjiū)內(nèi)容，第一層次為現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)，是指以基因工程為主導(dǎo)的現(xiàn)代污染防治生物技術(shù)．如構(gòu)建降解殺蟲劑、除草劑、多環(huán)芳烴類化合物等污染物的高效基因工程菌，創(chuàng)造抗污染型轉(zhuǎn)基因植物等。這一層次知識密集，為快速、有效地防治污染開辟了新途徑，使解決日益出現(xiàn)的大量環(huán)境難題成為可能。第二層次是指傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)，如活性污泥法、生物膜法，及其在新的理論和技術(shù)背景下產(chǎn)生出的強化處理技術(shù)和工藝，如生物流化床、生物強化工藝等。這是目前廣泛使用的治理污染的生物技術(shù)，仍在不斷強化和改進(jìn)，已為控制現(xiàn)時的環(huán)境質(zhì)量起到了極其重要的作用。第三層次是指利用天然處理系統(tǒng)進(jìn)行廢物處理的技術(shù)，如氧化塘、人工濕地和農(nóng)業(yè)生態(tài)工程等，其特點是最大限度地發(fā)揮自然界的生物環(huán)境功能，投資運行費用少，易于操作(cāozuò)管理。應(yīng)該指出的是,環(huán)境生物技術(shù)中的三個層次沒有重要與不重要之分。第四十二頁，共55頁。環(huán)境污染、能源危機、氣候危機、糧食安全一、環(huán)境有關(guān)(yǒuguān)的概念：wild-typebin2/+bin2-1/bin2-1當(dāng)前我國社會經(jīng)濟仍然保持著高度發(fā)展的態(tài)勢，環(huán)境保護(hù)的壓力將進(jìn)一步加重，由人類活動所造成的環(huán)境污染和環(huán)境質(zhì)量的惡化已成為制約我國社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的障礙?！斗乐购Ｑ笫臀廴?wūrǎn)的國際公約》43倍，是日本的8倍,是歐盟的2.農(nóng)業(yè)廢棄物：塑料，秸稈利用效率低下環(huán)境生物(shēngwù)技術(shù)的應(yīng)用Thr(T)-isoleucine(I)問題（依據(jù)污染來源）化學(xué)工業(yè)出版社全國大淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富營養(yǎng)化程度逐年加劇；InhibitoryefficiencyofNOonprimaryrootgrowthisDELLAproteins-dependent第四十八頁，共55頁。成績(chéngjì)計算：平時40％＋考試60％應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)(jìshù)解決環(huán)境污染問題的特點生物技術(shù)處理污染物時，最終產(chǎn)物都是無毒無害、穩(wěn)定的物質(zhì)。大部分有機污染物作為生反應(yīng)過程的底物，經(jīng)生物處理后可轉(zhuǎn)化為沼氣、酒精和生物蛋白等有用物質(zhì)。生物反應(yīng)以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)，常在常溫常壓下進(jìn)行?？蓪崿F(xiàn)清潔生產(chǎn)，降低生產(chǎn)活動的污染水平?？晒?jié)約處理過程的費用可使生物產(chǎn)品替代化學(xué)產(chǎn)品，把環(huán)境污染(huánjìngwūrǎn)程度降低。第四十三頁，共55頁。2.環(huán)境生物(shēngwù)技術(shù)的應(yīng)用生態(tài)修復(fù)(xiūfù)食物鏈重建污染治理大氣污染的治理水污染的治理污染土壤的生物修復(fù)(xiūfù)環(huán)境友好產(chǎn)品生產(chǎn)城市生活垃圾煤、原油生物脫氮脫硫技術(shù)

第四十四頁，共55頁。（1）解決基因工程菌從實驗室進(jìn)入模擬系統(tǒng)和現(xiàn)場應(yīng)用過程中，其遺傳(yíchuán)穩(wěn)定性、功能高效性和生態(tài)安全性等方面的問題；（2）無害化或無污染生物生產(chǎn)工藝技術(shù)研究，如生物制漿、生物絮凝劑、生物冶金等；（3）生物反應(yīng)器和固定化技術(shù)高效處理廢水的工業(yè)應(yīng)用研究；（4）廢物資源化和