第八章 环境生物技术及生物安全

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,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,：,空气中主要污染物有二氧化硫、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:/www.,envir,.,gov,.,cn,/law/index.asp?page=6,8.1,概论,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。,土壤污染：,肥料、农药、酸雨、塑料,噪音：,振幅和频率上完全无规律的震荡称之为噪声,生物圈破坏：,植被破坏，动物灭绝,8.1.2,环境生物技术概念,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。,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,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,8.2.1,废水处理技术,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。,8.2.1,废水处理技术,稳定塘法(,stabilization pond,),8.2.1,废水处理技术,Wetlands,8.2.1,废水处理技术,Land system,8.2.1,废水处理技术,Bio-film treatment process,8.2,废物、污染物的生物处理技术,8.2.2,废气处理技术,生物净气塔,8.2.3,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。,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,40%,其余的部分,最通用的方法是卫生填埋法,堆肥法和焚化法。,最新处理技术是生物反应器式填埋场,(,Bioreactor landfill,BL,),。,8.3生物修复技术,生物修复（,Bioremediation）：,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受控或自发的过程。,基本措施：,接种微生物；,添加营养物质；,提供电子受体；,提供共代谢底物以诱导共代谢酶产生；,添加表面活性剂,8.4,环境友好产品的生产技术,8.4.1 可降解塑料,聚,羟基烷酸(简称)：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生产成本问题。,(1)采用廉价底物；,(2)采用发酵技术进行的组装和结构调控；,(3)构建自溶性生产菌种,简化胞内产物的提取过程,降低提取成本。,(4)基因工程植株生产,淀粉：,聚乳酸：,8.4,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,生物柴油：,其他：甲烷、氢能、生物燃料电池,9 生物技术安全与专利,9.1,生物技术安全,9.1.1 实验室安全,实验设施,实验规程,实验药品试剂,实验生物体,废弃物处理,9.1,生物技术安全,9.1.2 转基因安全关注问题,-基因污染(,genetic contamination),污染传统作物,污染自然界的生物基因库,影响自然界的生态平衡,影响微生态环境,自然界的增殖和扩散,9.1,生物技术安全,9.1.2 转基因安全关注问题,-基因污染(,genetic contamination),防止转基因扩散的方法：,终止子技术：,在转基因作物中加入终止子基因,;,得到的转基因作物的种子由种子公司加上一种诱导剂,;,经诱导剂的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生一种毒素,;,这种毒素杀死了发育后期的胚胎,;,最后得到的是成熟但不萌发的种子。,9.1,生物技术安全,抑制子基因,重组酶基因,重组酶基因,毒素基因,P,P,LP,阻断子,重组酶,毒素基因,LP,阻断子,毒素基因,LP,毒素,无毒素产生,正常种子,死种子,加诱导剂,不加诱导剂,9.1,生物技术安全,9.1.2 转基因安全关注问题,-基因污染(,genetic contamination),防止转基因扩散的方法：,不育：,美国超级鲑鱼。,植物质体转化,：,9.1,生物技术安全,9.1.3 生物技术社会安全问题,-基因伦理,社会结构：,社会分歧：,人的价值问题：,9.1,生物技术安全,9.1.4 食品、医疗安全,毒副作用、过敏反应：,跨物种感染：,免疫反应：,9.1,生物技术安全,9.1.5,生物技术安全管理机制,国际：,生物技术和植物遗传资源以及生物技术守则,21世纪议程,生物多样性公约,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,9.1,生物技术安全,9.1.5,生物技术安全管理机制,美国： 基于产品的管理,病毒-血清-毒素法、联邦植物害虫法、植物检疫法、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,、,公共卫生服务法,、,联邦食品、药物和化妆品法,、,生物安全法,欧洲：基于过程的管理,“,环境释放和商品化生产,”,(90/220/)和,“,封闭使用,”,(90/219/),食品管理法,9.1,生物技术安全,9.1.5,生物技术安全管理机制,日本：,综合性大学研究设施中重组试验准则(教育部制定)、重组试验准则,6个针对工业应用的准则:1)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;2)重组生物在饲养业中应用的安全评估准则;3)重组技术在饲料添加剂中应用的安全评估准则;4)重组技术生产的食物和食品添加剂准则;5)重组技术在制药等行业中的应用准则;6)重组技术工业化准则,9.1,生物技术安全,9.1.5,生物技术安全管理机制,中国现有法规：,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,；,农业生物基因工程安全管理实施办法,。,9.2,生物技术专利,9.2.1 概念,专利: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。,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；兼顾公平和保证科学技术的不断进步。,9.2,生物技术专利,申请专利的要求：,发明必须具有新颖性（,novelty）。,发明必须有创造性（,creativity）。,发明必须是有用的（,useful）。,有一些发明和发现是不能申请专利的；专利法中还有一个原则，就是自然存在物不能申请专利，如：新物种的发现。,9.2,生物技术专利,9.2.2 现代生物技术专利类型,类 型,事 例,产,品,发,明,物 质,克隆的基因、重组蛋白、单克隆抗体、质粒、启动子、载体、,cDNA,序列、单价疫苗，,DNA,片断,物质的组分或生物体,多价疫苗、生物肥料、生物杀虫剂、药用混合物、微生物、转基因生物,装置（设备）,脉冲电泳仪、,DNA,序列分析仪、微注射基因转移系统,过,程,制备过程,DNA,分离、合成双链,DNA、,载体插入构件、,PCR,应用、重组蛋白的纯化,方法发明,核酸杂交分析、诊断程序、,PCR,检测系统、突变体分析,应用发明,使用生物肥料和生物杀虫剂、重组微生物的发酵、非治疗性动物治疗系统,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。,