环境生物技术复习要点
第一章
1 环境生物技术的概念？
环境生物技术的概念:南大程树培教授：直接或间接利用完整的生物物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统
德国Timmis博士：应用生物圈的某部分使环境得以控制，或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术
密歇根州立大学Tiedje教授：环境生物技术的核心是微生物学过程
通俗定义：应用于环境污染治理方面的生物技术
2 分为哪三个层次，分别是什么？
分为高、中、低三个层次
高层次是指以基因工程为主导的现代污染防治生物技术，如降解杀虫剂、基因工程菌的构建等
中层次是指传统的生物处理技术，如活性污泥法等
低层次是指利用天然处理系统进行废物处理的技术，如氧化塘系统等，特点是发挥自然界的生物环境功能
三个层次没有重要与不重要之分，不同层次间是相互渗透和交叉应用
3 基因工程菌是?
将目的基因导入细菌体内使其表达、产生所需要的蛋白的细菌
4活性污泥法？
将空气连续鼓入大量溶解有机污染物的废水中，经一定时间后，形成由好氧性微生物繁殖而形成的活性污泥。活性污泥具有很强的吸附与氧化能力，能分解去除污水中的有机污染物
5 氧化塘？
利用天然净化能力对污水进行处理 (塘水中自然繁育的微生物在其自身的代谢作用下，氧化分解废水中的有机物的)的构筑物。净化过程与自然水体的自净过程相似。以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能（日光辐射提供能量）作为初始能量的推动下，通过氧化塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化。
第二章
1 废水生物处理是什么？
概念：通过微生物的新陈代谢作用，将废水中的有机物的一部分转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为比较稳定的化学物质（无机物或简单有机物）的方法
2 好氧生物处理原理，代谢作用？
原理：在提供游离氧的前提下，以好氧微生物为主，使有机物降解的方法
包括两种代谢：分解代谢和合成代谢
3 BOD5、COD指什么？为什么BOD5/COD是可化降解的指标？
BOD
5
：五日生物耗氧量，指的是水中的微生物可以降解的有机物被降解后消耗的氧的量；也就是说用生物降解水中有机物5天所消耗的氧的总量。
COD：用化学氧化剂(如高锰酸钾、重铬酸钾)氧化水中需氧污染物质时所消耗的氧气量，常以符号COD表示，计量单位为mg／L，BOD5/COD指标是5日生化耗氧量与化学耗氧量的比值，是污水可生化降解性的指标，可反映污水可生化降解性的功能。
4 BOD5/COD是可化降解的指标：
5 好氧生物处理对水质的要求？
溶解氧：废水中的溶解氧应在0.3～2mg/L之间，此时好氧菌和兼性菌都能进行好氧呼吸
pH值：对好氧的处理，pH值应在6～9之间
温度：水温在20℃～40℃之间最为合适
微生物生长必须的营养：微生物生长所需的六大营养元素：碳、氮、能源、生长因子(维生素)、无机盐(钾、钙、镁、铁等)
毒性物质：多数重金属，如锌、铜、铅、铬等均含毒性，不利于微生物的成活。但如逐步提高有毒物质的浓度，则有可能在一定程度上，使其适应新环境，而提高处理效率
进水有机物的浓度：进水BOD
5
浓度一般在100～600mg/L
废水的可生化性：废水的可生化性一般用BOD
5/COD值表示。当BOD
5
/COD＞0.5，采用生物处
理效果明显；BOD
5
/COD＜0.3，则不宜采用生物法处理
6 活性污泥指什么？包括什么微生物？反应过程是什么？增值规律是怎样？（增值曲线包括···，特点）
活性污泥：将空气连续鼓入大量溶解有机污染物的废水中，经一定时间后，形成由好氧性微生物繁殖而形成的活性污泥。
微生物：好氧微生物和兼性厌氧微生物、兼有少量的专性厌氧微生物；
细菌：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等
原生动物：钟虫、小口钟虫、肾形虫、草履虫、盖纤虫、变形虫
后生动物：线虫、轮虫
反应过程：
吸附阶段：污水中的污染物在与活性污泥微生物接触过程中，被由微生物形成的絮凝体吸附及粘连
氧化阶段：在有氧条件下，微生物利用部分被吸附摄入体内的有机物为营养，合成细胞物质，另一部分有机物被分解代谢，并释放能量
絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段：氧化阶段合成的菌体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化
活性增殖规律：活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增殖
增殖曲线：
对数增殖期：F/M值高( 2.2)，有机物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素
微生物的增值速率与有机基质浓度无关，仅由微生物本身特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身生理机能的限制
微生物以最高速率对有机物进行摄取，以最高速率增殖，合成新细胞
活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳
活性污泥的代谢速率极高，需氧量大
减速增殖期：F/M值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微生增殖的控制因素
微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比
有机底物的降解速率开始下降
微生物的增殖速率逐渐下降，直至最终下降为零，但活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高
絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好
出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定
内源呼吸期：内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等
污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好
7 F/M值是什么？
在温度适宜、溶解氧充足、且不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物与有机基质的相对数量，即有机基质(Food)与微生物(Microorganism)的比值，即F/M值。F/M值是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。
8 活性污泥的性能指标：MLSS、MLVSS、SV、SVI的定义。
固体物质：活细胞M
a 、微生物内源代谢的残留物M
e
、由原废水夹入，难以生物降解的有机物
M i 、由原废水夹入，附着在活性污泥上的无机物质M
ii
、
混合液悬浮固体浓度（MLSS）：MLSS = M
a + M
e
+ M
i
+ M
ii
混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）：MLVSS = M
a + M
e
+ M
i
污泥沉降比（SV）
定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示
污泥体积指数（SVI）
定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的污泥体积，( ml/g)
9 活性污泥运行的影响因素？
溶解氧（OD）
供氧不足：溶解氧浓度过低、微生物代谢受阻、净化功能下降、易于滋生丝状菌、产生污泥膨胀现象
溶解氧浓度过高：氧的利用效率降低、增加动力费用
水温
最适温度：15—35℃；20～30℃，效果好，活动旺盛；
＜15℃，＞35℃，效果↓，活动弱；＜5℃，＞45℃，效果很差
营养物质
碳源：组成生物细胞的主要物质，对碳源的需求量较大，一般BOD
5
≥100mg/L
氮源：组成细胞的重要元素，其需要按BOD:N=100:5考虑
盐类
主要的无机盐类：P：按BOD
5
:N:P=100:5:1考虑，它是微生物需要量最多的无机元素，约占全部无机盐元素的50%；还有K、Ca、F e 、S无机元素；微量无机元素
对于生活污水，BOD
5:N:P的比值为100:5:1，但经沉淀池处理后，其BOD
5
:N:P=100:20:25
pH：最适pH介于6.5~8.5之间；低于4.5：原生动物消失，丝状菌占优势；高于9.0，微生物的代谢受抑制
有毒和有抑制物质
主要是重金属，H
2
S、CN－、酚等，当超过一定浓度时，就破坏细胞结构，抑制代谢
有机负荷率
有机负荷率（BOD污泥负荷）F/M：表示曝气池内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机基质的量。
10 活性污泥法的工艺流程？主要组成成分？
活性污泥法的工艺流程：
活性污泥法通常是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成
主要组成成分：
曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖
二次沉淀池：泥水分离，保证出水水质；浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。
回流系统：维持曝气池内的污泥浓度；回流比的改变，可调整曝气池的运行工况
剩余污泥：去除有机物的途径之一；维持系统的稳定运行
供氧系统：为微生物提供溶解氧
11 曝气的作用、类型？
曝气的作用：向液相供给溶解氧，并起搅拌和混合作用
鼓风曝气：曝气系统由加压设备（鼓风机）、空气扩散装置和管道三部分组成。空气以气泡的形式扩散到混合液，使气泡中的氧迅速转移到液相供微生物需要并搅拌混合液
机械曝气：是以装在曝气池水面的表面曝气机的快速转动，进行表面充氧
12 活性污泥系统的主要运行方式······八种各自的特点？比较？
传统活性污泥法(又称推流式活性污泥法)
特征：有机物的吸附与代谢在一个曝气池中连续进行
活性污泥经历了一个生长周期：对数增长期→减速增长期→内源呼吸期。经历了吸附与代谢二个阶段
有机物由多→少，耗氧量由大→小
池首往往供氧不足，后段供氧过剩，池前段DO(溶解氧)浓度较低，沿池长逐渐增高
完全混合活性污泥法
特征：可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态
进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力
适合于处理较高浓度的有机工业废水
优点和缺点：池内水质均匀一致，各点相同
池内需氧均匀，动力消耗小于推流式
微生物对有机物的降解动力低，易产生污泥膨胀；处理水水质较差
阶段曝气活性污泥法(又称多点进水法)
特点：分段多点进水，负荷分布均匀，均化了需氧量，避免了前段供氧不足，后段供氧过剩的缺点
废水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力
吸附-再生活性污泥法(又称生物吸附法或接触稳定法 )
特点：有机污染物去除过程的两个阶段即吸附阶段和降解阶段在空间上分开，使这两个反应在不同的反应器中进行
吸附时间较短(30～60min)，吸附池池容较小，节省基建费用，再生池只对回流污泥再生
具有一定的耐冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充
处理效果低于普通活性污泥法
不宜处理溶解性有机物较多的污水
延时曝气活性污泥法
特点：有机负荷率非常低，延长曝气时间到1～3d，使微生物处于内源呼吸阶段。污水中有机物全部用于微生物能量代谢，转化为二氧化碳，不产生剩余污泥或只产生很少的剩余污泥优点和缺点：此工艺可以认为是污水好氧处理和污泥好氧消化同时处理
处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性
缺点是池容大、曝气时间长，占地面积大；建设费用和运行费用高
高负荷活性污泥法
特点：有机负荷率高，曝气时间短，对废水的处理效果较低
在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同
纯氧曝气活性污泥法
特点：纯氧中氧的分压比空气约高5倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率
氧的转移率可提高到80-90%，而一般的鼓风曝气仅为5~25%左右
可使曝气池内活性污泥浓度高达4000 7000mg/l，能够大大提高曝气池的容积负荷
剩余污泥产量少，SVI值也低，污泥膨胀较少发生
13 活性污泥法中常见的问题······？污泥膨胀的种类···？解决方法？
污泥膨胀：正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥体积指数SVI在50—150之间。由于某种原因导致活性污泥比重减轻，SVI值不断增加，在沉淀池沉淀不下来，导致出水水质变差和污泥流失，这种现象称之为污泥膨胀
种类：
丝状菌膨胀:由于丝状菌大量繁殖，菌丝体相互交织，使污泥内部结构松散，同时菌丝体伸出污泥外相互接触架桥，支撑着污泥絮凝体，使污泥体积膨胀，密度变小，难于沉降
非丝状菌膨胀:由于积累了大量的高黏度亲水性多糖物质，从而结合了大量的水分子，结合水可占污泥干重的350％(正常的恬性污泥结合水为污泥千重的90％左右)。大量的结合水使活性污泥容重减轻，不易沉降，体积膨胀。这种活性污泥膨胀不是由于大量的丝状菌存在，所以叫非丝状菌膨胀，又叫结合水膨胀或高黏性膨胀
解决方法：投加适量的絮凝剂，增加活性污泥的比重：比较常用的絮凝剂有三氯化铁、明矾和硅藻土等，有时候也投加适量的厌氧消化污泥来改善活性污泥的沉降性能
投加化学药剂，杀灭丝状菌：由于丝状菌具有比非丝状菌更大的比表面积，对化学药剂的接触面积更大，所以丝状菌对化学药剂更敏感，因此投加适量的化学药剂可以达到杀死丝状菌而又不伤害非丝状菌的目的。常用的化学药剂有漂白粉、二氧化氯和液氯
当进水浓度大，出水水质差时，加强曝气提高供氧量；加大排泥量，提高进水浓度
污泥上浮(了解),污泥的致密与减少(了解),泡沫问题(了解)
14什么是生物膜？生物膜的原理？分为哪几层?与活性污泥的区别？基本流程？
微生物附着在特定的载体表面上形成独特的微生物群体结构并以固着方式生长时形成生物膜。当污水流经生物膜表面时，污水中的有机物被微生物所吸附、吸收和降解
原理：生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的
生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层
区别：生物膜法需要载体，活性污泥不需要载体，所以生物膜是固定的，活性污泥是可流动的。
生物膜抗水质变化冲击能力较强
生物相多样化，各种微生物的联合作用有利于大分子和难降解物质的降解
生物膜法比活性污泥法的剩余污泥量要少
可以承受较高的有机负荷
优点：具有无污泥膨胀现象，运行管理方便，动力消耗少等
缺点：填料及其支撑结构的一次性投资较大，填料容易堵塞等
基本流程：
废水经初次沉淀池后进入生物膜反应器
在生物膜反应器中经生物氧化去除有机物后，再通过二次沉淀池出水
初次沉淀池的作用是预先去除废水中的悬浮物，防止生物膜反应器受大块物质的堵塞
二次沉淀池的作用是去除从填料上脱落入废水的生物膜
生物膜的含水率比活性污泥小，污泥沉淀速度较大，二次沉淀池容积较小
由于生物固着生长，不需要回流接种，一般生物过滤中无二次沉淀池污泥回流。但是，为了稀释原废水和保证对滤料层的冲刷，高负荷滤池及塔式生物滤池常采用出水回流
15 生物滤池的组成成分？滤料的种类？影响生物滤池的因素？
生物滤池由滤床、布水系统和排水系统等三部分组成
滤料的种类
普通滤池常用的滤料为碎石、煤渣和焦炭等，而塔式滤池一般采用塑料滤料。
影响生物滤池的因素：滤池高度，负荷，处理水回流，供氧
滤池高度：有机物的去除效果随滤床深度的增加而提高，去除速率随深度的增加而降低
负荷：是影响生物滤池性能的主要参数，通常分有机负荷和水力负荷两种
有机负荷指单位时间供给单位体积滤料的有机物量
水力负荷是指单位面积滤池或单位体积滤料每天流过的废水量（包括回流量）
有机负荷高的生物滤池，生物膜增长快，需要较高的水力负荷
处理水回流：1.进水有机物浓度较高（如COD＞400mg/L）；2．水量很小，无法维持水力负荷在最小经验值以上时；3.废水中某种污染物在高浓度时可能抑制微生物生长
供氧：影响滤池自然通风的因素
滤池内外的气温差以及滤池的高度。温差愈大，滤池内的气流阻力愈小（亦即滤料粒径大、孔隙大）、通风量也就愈大
供氧条件与有机负荷密切相关。当进水有机物浓度较低时，自然通风供氧是充足的，但当进水COD＞400～500mg/L时，则出现供氧不足，生物膜好氧层厚度较小，故需采用回流稀释或机械通风等措施，以保证滤池供氧充足
第三章
1 什么叫厌氧生物处理？厌氧生物处理的过程（包括哪些阶段）？
在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法
水解酸化阶段:复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下水解为小分子、溶解性有机物，然后渗入细胞体内，分解产生挥发性有机酸、醇类、醛类。这个阶段主要产生较高级脂肪酸
产氢产乙酸阶段: 在产氢产乙酸细菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙
酸和H
2，在降解奇数碳素有机酸时还形成CO
2
产甲烷阶段:产甲烷细菌将乙酸、乙酸胺、CO
2和H
2
等转化为甲烷。此过程由两组生理上不同
的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸胺产生甲烷，前者约占总量的1/3，后者约占2/3
2 厌氧和好氧相比的优缺点？
优点：既适用于高浓度废水，又适用于中低浓度废水
能耗低，厌氧法产生的沼气可作为能源
有机负荷高，厌氧法为2～10kgCOD/m3·d
剩余污泥量少，厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多
氮、磷营养需要量少：厌氧法的C:N:P为100:2.1:0.5
厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解
厌氧活性污泥可以长期贮存
缺点：反应过程较为复杂，厌氧微生物增殖缓慢，设备启动时间长
出水往往达不到排放标准，需要进一步处理
对温度、pH等环境因素较敏感
3 厌氧生物处理的影响因素？厌氧生物处理三种发酵状态？
温度: 温度主要影响微生物的生化反应速度，与有机物的分解速率有关
pH: 产甲烷菌对pH值的变化敏感，其最适pH值范围为6.8~7.2，在<6.5或>8.2时，产甲烷菌会受到严重抑制
厌氧体系中的pH值受多种因素的影响：进水pH值、进水水质（有机物浓度、有机物种类等）、生化反应、酸碱平衡、气固液相间的溶解平衡等
如果有机物负荷太大，水解和产酸过程的生化速率大大超过气化速率，将导致挥发性脂肪酸的积累和pH值的下降，抑制甲烷细菌的生理机能。最终使气化速率锐减，甚止停止
氧化还原电位: 无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖的最基本条件之一，厌氧环境主要以体系中的氧化还原电位反映
产甲烷菌对氧和氧化剂非常敏感。产甲烷菌初始繁殖的环境条件是氧化还原电位不能高于-330mV, 相当于2.36×1056L水中有1mol氧
氧气和其它一些氧化剂或氧化态物质的存在（如某些工业废水中含有的Fe3+、Cr
2O
7
2-、NO
3
-、
SO
4
2-以及酸性废水中的H+等），同样能使体系中的氧化还原电位升高。当其浓度达到一定程度时，同样会危害厌氧消化过程的进行
营养: 厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生物，其要求COD：N：P = 200：5：1；
多数厌氧菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功能，所以有时需要投加：①K、Na、Ca等金属盐类；②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等；③有机微量物质：酵母浸出膏、生物素、维生素等
F/M比: 厌氧生物处理的有机物负荷较好氧生物处理更高，一般可达5~10kgCOD/m3.d，甚至可达50~80 kgCOD/m3.d；
无传氧的限制;可以积聚更高的生物量
产酸阶段的反应速率远高于产甲烷阶段，因此必须十分谨慎地选择有机负荷
高的有机容积负荷的前提是高的生物量，而相应较低的污泥负荷
高的有机容积负荷可以缩短HRT，减少反应器容积
有毒物质: 常见的抑制性物质有：硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些有机物；
硫化物和硫酸盐：硫酸盐和其它硫的氧化物很容易在厌氧消化过程中被还原成硫化物
可溶的硫化物达到一定浓度时，会对厌氧消化过程主要是产甲烷过程产生抑制作用
投加某些金属如Fe可以去除S2-，或从系统中吹脱H
2
S可以减轻硫化物的抑制作用。
氨氮：氨氮是厌氧消化的缓冲剂
但浓度过高，则会对厌氧消化过程产生毒害作用；
抑制浓度为50~200mg/l，但驯化后，适应能力回得到加强
重金属—使厌氧细菌的酶系统受到破坏
酸性发酵状态: 当有机物负荷率很高时，由于供给产酸菌的食物相当充分，致使作为其代谢产物的有机物酸产量很大，超过了甲烷细菌的吸收利用能力，导致有机酸在消化液中的积累和pH值（以下均指大气压条件下的实测值）下降，其结果是使消化液显酸性（pH<7）。这种在酸性条件下进行的厌氧消化过程称为酸性发酵状态，它是一种低效而又不稳定的发酵状态，应尽量避免。
弱碱性发酵状态: 当有机负荷率适中时，产酸细菌代谢产物中的有机酸基本上能被甲烷细菌及时地吸收利用，并转化为沼气，溶液中残存的有机酸量一般为每升数百毫克。此时消化液中pH值维持在7~7.5之间，溶液呈弱碱性。这种在弱碱性条件下进行的厌氧消化过程称之
为弱碱性发酵状态，它是一种高效而又稳定的发酵状态，最佳负荷率应达此状态。
碱性发酵状态: 当有机物负荷率偏小时，供给产酸细菌的食物不足，产酸量偏少，不能满足甲烷细菌的需要。此时，消化液中的有机酸残存量很少，pH值偏高，在pH值偏高（大于7.5）的条件下进行的厌氧消化过程，称为碱性发酵状态。如前所述，由于负荷偏低，因而是一种虽稳定但低效的厌氧消化状态。
4 厌氧生物处理过程中为什么要谨慎地选择有机物浓度？
产酸阶段的反应速率远高于产甲烷阶段，因此必须十分谨慎地选择有机负荷
高的有机容积负荷的前提是高的生物量，而相应较低的污泥负荷
5 厌氧生物处理工艺：传统厌氧消化池、高速厌氧消化池、两级消化池各自的特点？
传统厌氧消化池: 又称低速消化池，无加热和搅拌装置；有分层现象：只有部分容积有效，HRT很长（30~90天
高速厌氧消化池: 设有加热和搅拌装置;缩短了有机物稳定所需的时间，也提高了沼气产量，在中温（30~35 C）条件下，一般消化时间为15天左右，运行稳定;但搅拌使高速消化池内的污泥得不到浓缩，上清液不能分离，污泥易随水流带走消化速率很低
两级消化池: 两级串联，第一极是高速消化池，第二级则不设搅拌和加热，主要起沉淀浓缩和贮存的作用，并能分离上清液
6 厌氧接触法存在的问题？
存在的问题：混合液难于在沉淀池中进行固液分离，即污泥难以沉淀
原因：污泥上附着有小气泡，且污泥在二沉池中还有活性，还会产生气体，导致已下沉的污泥上浮
解决方法：脱气
真空脱气，由消化池排出的混合液经真空脱气器，将污泥絮体上的气泡除去，改善污泥的沉淀性能
热交换器急冷法，将从消化池排出的混合液进行急速冷却，如中温消化液35℃冷到15～25℃，可以控制污泥继续产气，使厌氧污泥有效地沉淀
絮凝沉淀，向混合液中投加絮凝剂，使厌氧污泥易凝聚成大颗粒，加速沉降
用超滤器代替沉淀池，以改善固液分高效果
7 升流式厌氧污泥层反应器（UASB）反应流程，有什么独特之处？反应流程：废水自下而上地通过厌氧污泥床反应器，在反应器的底部有一个高浓度（可达
60-80g/L）、高活性的污泥层，大部分的有机物在这里被转化为CH
4和C0
2
。由于气态产物（消
化气）的搅动和气泡粘附污泥，在污泥层之上形成一个污泥悬浮层。反应器的上部设有三相分离器，完成气、液、泥三相的分离。被分离的沼气从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层。出水则从澄清区流出
优点:反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为30～40g/L
有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，COD容积负荷一般为10～20kgCOD/m3·d
反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备无混合搅拌设备，投产运行正常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动
污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题
缺点：反应器内有短流现象，影响处理能力
进水中的悬浮物应比普通消化池低得多，特别是难消化的有机物固体不宜太高
运行启动时间长，对水质和负荷变化比较敏感
8 厌氧生物滤池的反应流程？
反应流程：厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解并产生沼气，沼气从池顶部排出。滤池中的生物膜不断地进行新陈代谢，脱落的生物膜随出水流出池外
9 厌氧流化床的反应流程？
反应流程：借鉴流态化技术的一种生物反应装置，它以小粒径载体为流化粒料，废水作为流化介质，当废水以升流式通过床体时，与床中附着于载体上的厌氧微生物膜不断接触反应，达到厌氧生物降解目的，产生沼气，于床顶部排出
第四章
1 生物脱氮的原理，三个反应过程（具体），分别需要什么菌？
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N
2和N
x
O气体的过程
其中包括氨化、硝化和反硝化三个反应过程
氨化作用：有机氮→氨态氮
硝化作用：氨氮→硝酸盐氮
反硝化作用：硝酸盐氮→气态氮
氨化反应：在氨化菌的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮
以氨基酸为例；RCHNH
2COOH+O
2
→RCOOH+CO
硝化反应：硝化反应是在好氧条件下，将NH
4＋转化为NO
2
—和NO
3
－的过程
硝化细菌：亚硝酸菌和硝酸菌两种菌的统称，两种菌共同完成硝化过程
硝化菌的特点：化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机负荷等都会对它产生影响
反硝化反应：反硝化反应是指在无氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮（NO
3－）和亚硝酸盐氮（NO
2
－）还原为氮气的过程
特点：反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌
在有氧存在时，以氧气进行呼吸；在无氧而有NO
3－或NO
2
－存在时，则以NO
3
－或NO
2
－为电子
受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应
种类：假单胞菌属、反硝化杆菌数、小球菌属、嗜气杆菌属、碱杆菌属等
2硝化反应的条件？为什么硝化反应要求废水中的有机物含量不能过高？要求有较长的污泥龄？
条件：
（1）好氧状态：DO≥2mg/L；1gNH
3
-N完全硝化需氧4.57g，即硝化需氧量
（2）消耗废水中的碱度：1gNH
3-N完全硝化需碱度7.1g（以CaCO
3
计），废水中应有足够碱
度，以维持pH值不变，硝化菌适宜的pH范围：8.0-8.4
（3）硝化反应的适宜温度为20℃－30℃，低于15℃时，反应速度迅速下降，5℃时反应几乎完全停止
（4）污泥龄必须大于其最小的世代时间
（5）废水中有机物含量不应过高，BOD
5
≤20mg/L
（6）重金属、高浓度的NH4+-N和NO
X
--N对硝化反应有抑制作用
3 反硝化反应包括哪几种作用？以哪种作用为主？反硝化反应的条件？
反硝化过程包括反硝化细菌的同化作用(合成代谢)和异化作用(分解代谢)以异化反硝化为主(异化占96%，同化占4%)
条件：
溶解氧：DO<0.5mg/L，一般为0.2～0.3mg/L（处于缺氧状态）
碳源：BOD
5/TN≥3～5，否则需另投加碳源，现多采用CH
3
OH，其分解产物为CO
2
+H
2
O，不留任
何难降解的中间产物，且反硝化速率高
pH值：反硝化反应的适宜pH值为6.5～7.5， pH值高于8或低于6时，反硝化速率将迅速下降
温度：反硝化反应的温度范围较宽，在20℃-40℃范围内都可以进行，但温度低于15℃时，反硝化速率明显下降
4 三级活性污泥法的流程？（会画出流程图）注意污泥回流系统。
3级活性污泥法流程，包括氨化、硝化、反硝化三项反应过程
将有机物氧化、硝化及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统
5二级活性污泥生物脱氧工艺与三级活性污泥法的区别？
二级活性污泥生物脱氧工艺与三级活性污泥法的区别是BOD去除和硝化两个反应合并，也就是曝气池和硝化池共用一个池。
6 缺氧-好氧（A-O）生物脱氮工艺的反应流程，优点？
优点：同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用。
反硝化缺氧池不需外加有机碳源，降低了运行费用。
因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高了出水水质（残留有机物进一步去除）。
缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用，减轻了其它好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱度可弥补好氧池中硝化需要碱度的一半。（减轻了好氧池的有机物负荷，碱度可弥补需要的一半）
7 生物除磷的原理？影响除磷过程的因素？
原理：利用聚磷菌一类的微生物，能够过量的、在数量上超过其生理需要地从外部摄取磷，并将磷以聚合形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水中除磷的效果。废水除磷都包含有两个必要的过程，首先将溶解性磷（磷酸盐）物质转化为不溶性悬浮（颗粒）性状态，然后通过固液分离将磷从废水中除去
影响因素：
溶解氧：磷摄取过程要求充足的氧，放磷的过程应保持绝对厌氧的条件
污泥龄：一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果
温度和pH值：5-30 C pH6-8
BOD负荷：较高的BOD负荷可取得较好的除磷效果， BOD/TP＝20是正常进行生物除磷的低限
硝酸氮和亚硝酸氮：抑制磷的释放
8 为什么生物除磷要求比较高的有机负荷？有较短的污泥龄？
9 除磷工艺有哪几种工艺？厌氧-好氧除磷工艺（A/O工艺）的工艺
流程？
福斯特利帕（Phostrip）除磷工艺、厌氧-好氧除磷工艺（A/O工艺）、
同步脱氮除磷处理技术、巴登福（Bardenpho）同步脱氮除磷工艺、福列德克斯（Phoredox）脱氮除磷工艺
10 A-A-O法同步脱氮除磷工艺的反应流程图，包括哪几个反应单元，
各个反应单元的作用？工艺的优、缺点？
反应器单元功能
厌氧反应池：释放磷
缺氧反应器：脱氮
好氧反应器：去除BOD，硝化，吸收磷
优点：最简单的同步脱氮除磷技术
（了解）总的水里停留时间（HRT）少于其他同类工艺
丝状菌不能大量繁殖(好氧、厌氧交替运行)，不会产生污泥膨胀，SVI小于100
污泥中含磷浓度高，肥效高
不需投药，厌氧和缺氧段只进行缓速搅拌，以不提高溶解氧含量为度
缺点：脱氮和除磷是相互影响的，脱氮要求较低负荷和较长污泥龄，除磷却要求较高负荷和较短污泥龄。脱氮要求有较多硝酸盐供反硝化，而硝酸盐不利于除磷
设计生物反应池各池容积时，应根据氮、磷的排放标准等要求，寻找合适的平衡点
11 同步脱氮除磷工艺还有哪几种工艺？
A-A-O法同步脱氮除磷工艺
巴登福（Bardenpho）同步脱氮除磷工艺
福列德克斯（Phoredox）脱氮除磷工艺
第五章
1 单细胞蛋白（SCP）的概念？
SCP：是指通过培养单细胞生物而获得的生物体蛋白质，又称微生物蛋白，包括细菌、放线菌中的非病源菌、酵母菌、霉菌和微型藻类等
2 细菌、丝状真菌、藻类、酵母菌生产单细胞蛋白的特点？
3 生产单细胞蛋白的原料有哪几种？
（1）以碳水化合物为原料，如酿酒酵母，假丝酵母，木霉和青霉等。
（2）以碳氢化合物（石油）为原料，假丝酵母菌
（3）以甲醇为原料，细菌为主
（4）以乙醇为原料，酵母菌为主，其次是细菌和霉菌。
（5）以甲烷为原料，细菌为主
（6）利用CO2为碳源，氢为能源，如氢单胞菌
（7）利用光能，如小球藻、螺旋藻及光合细菌等。
4 植物纤维酸水解的过程？
主要是指纤维素和半纤维素的水解；纤维素实质上是一种己聚糖；半纤维素则主要是戊聚糖
无机酸（硫酸和盐酸）可作为水解反应的催化剂。无机酸催化纤维素分解的机理：
5 浓酸水解纤维素的过程？
6 序列阶段酸水解的过程？
第一阶段：预水解水解和萃取半纤维素
第二阶段：主水解纤维素水解成寡糖和葡萄糖
第三阶段：后水解阶段寡糖的水解
7 稀酸水解有哪几种常用方法？
固定水解法：是最原始的方法。水解液在整个水解过程完成后一次性排出，水解生成的糖的分解现象严重。
分段水解法：是将半纤维素和纤维素的水解分阶段进行，可以保证两者的水解都在各自最适宜的条件下进行。
渗滤水解法：是将稀酸溶液从水解器上部不断淋人，水解液从下部连续排出。
稀酸常压水解法：主要用于木质纤维素的预处理和玉米芯等半纤维素含量高的原料的酸水解。该法可使大部分半纤维素分解。
8纤维素生产酒精包括哪两个阶段？
（1）分别水解、发酵工艺
（2）同步水解、发酵工艺
第六章
1 微生物群落的生物降解功能有哪七种？
1.提供特殊营养物质
2.去除生长抑制物质
3. 改善单个微生物的基本生长参数
4.对
底物的协调利用 5.共代谢 6.电子转移7.提供一种以上初级底物利用者
2 卤代芳烃的氧化模式有哪两种？
好氧生物降解：利用烷烃的细菌通过加氧酶将分子氧引入到有机分子中
以卤代脂肪烃作为唯一碳源和能源的微生物以卤代脂肪烃为初始底物代谢
厌氧生物降解：厌氧条件下，厌氧菌对卤代有机化合物进行还原脱卤作用，降解毒害化合物3不同烃类化合物的降解率模式？直链烷烃的降解途径？支链烷烃的降解途径？环烷烃的降解途径？
石油烃类的微生物代谢途径-直链烷烃：
直链烷烃→醇→醛→羧酸→二碳单位的短链脂肪酸→乙酰辅酶A→CO
2+H
2
O+能量
石油烃类的微生物代谢途径-支链烷烃：微生物对支链的降解机理基本上与直链烷烃一致氧化分解的部位是在直链上，且靠近侧链的一端较难发生氧化反应
带支链烷烃的降解主要转化成二羧酸再进行降解
支链的存在增加微生物氧化降解的阻力，其降解速度慢于相同碳数的直链烃类
石油烃类的微生物代谢途径-环烷烃：环烷烃的降解需要两种氧化酶的协同氧化，一种氧化酶先将其氧化为环醇，接着脱氢形成环酮；另一种氧化酶再氧化环酮，环断开，进行深入降解
芳香烃通过烃基化形成二醇，随着邻苯二酚的形成，环断开，邻苯二酚继而降解为三羧酸循环的中间产物
4影响微生物降解石油烃类化合物的因素？
微生物的种类：不动杆菌和沙雷氏菌(细菌)可分别降解C
22-C
30
和C
20
-C
28
的石油物质；念珠菌
(霉菌)可降解C
12-C
32
的石油物质
一种微生物通常只对特定的石油成分具有较强的降解能力
要提高微生物对石油烃类化合物的降解效果，可通过接种混合的微生物群落
石油烃的性质：不同烃类化合物的降解率：小于C
10的直链烷烃>C
10
-C
24
或更长的直链烷烃>
小于C
10的支链烷烃>C
10
-C
24
或更长的支链烷烃>单环芳烃>多环芳烃>杂环芳烃
低硫、高饱和烃的粗油最易降解，高硫、高芳香族烃类化合物的纯油最难降解
温度：在0-70?C的环境中均发现有降解石油烃类的微生物
大多数微生物在常温下较易降解石油烃类
低温会导致降解时间延长且使微生物降解率降低，如20 ?C时的降解速率高于10 ?C的降解速率。原因是：温度会影响石油烃的粘度，一些具有毒性的正烷烃及芳香烃在低温时很难挥发，使酶受到影响，酶活性降低
常温下，温度的升高能加速生物降解，但温度如高于37-40 ?C以上时，石油烃类化合物对微生物细胞膜的毒性将不断增加
营养物：石油烃的微生物代谢需要氮、磷、铁、镁等营养物质的参与
自然条件下，氮源和磷源常成为微生物降解烃类的限制因子
研究指出，在含油污泥中生物降解达到最大时的C/N为60：1，C/P为800：1
添加营养物质使海洋中石油烃的降解率比没有投加营养物质时增加23%
氧含量：自然环境中，大多数的石油烃类是在好氧条件下被降解的
厌氧条件下也会进行降解，厌氧降解常发生在水体及深层土壤中
pH值：石油烃类的微生物降解一般处于中性pH值，极端的pH环境不利于微生物的生长
第七章
1 生物修复的概念？
广义的生物修复通常是指利用各种生物（包括微生物，动物和植物）的特性，吸收、降解、转化环境中的污染物，使受污染的环境得到改善的治理技术，一般分为植物修复、动物修复和微生物修复三种类型。
狭义的生物修复通常是指在自然或人工控制的条件下，利用特定的微生物降解、清除环境中污染物的技术。
2 原位生物修复的概念？
指受污染的土壤或水不做搬运或输送而在原位污染地进行的生物修复处理，其恢复过程主要依赖于被污染地自身微生物的自然降解能力和人为创造的合适降解条件
3 异位生物修复的概念？
指将受污染的土壤或水，搬动或输送到它处进行的生物修复处理，这里的搬动和输送是有一定限度的，而且更强调人为控制和创造更加优化的降解环境
4 原位修复与异位修复的区别？
在处理位置上：原位修复强调污染物存在的初始空间分布；异位修复则稍作迁移
在处理过程中：异位修复比原位修复有更多的人为调控和优化处理
5 生物修复的基本内容？
1.生物扩增：接种或者种植具有降解或富集功能的植物或微生物。
接种降解性微生物：Nasser（1994）采用同位素标记分析表明，向含有0.14mmol/L阿特拉津土壤接种降解菌后，与不接种相比，阿特拉津的矿化速度提高了20倍。
种植超积累植物：超积累植物是指一些对重金属具有超强吸收和积累的植物。英国开发多种用于清除土壤重金属污染的草本植物。美国用芥子草Brassica juncea 进行野外铅污染修复，预计2年内将实现净化的目的。
2.生物刺激：添加生物活性基质，刺激土著微生物的作用。
生物活性：是指微生物在各种生物治理技术的代谢活性。提高生物活性的基质主要包括营养物、电子受体和表面活性剂。
营养物：土壤和水体微生物的数量和活性常受到许多因素制约，营养物是其中之一。例如营养盐。
电子受体：电子受体种类和浓度也直接影响微生物降解的速度和程度。对于好氧生长的微生物，通过不同方式的增加氧的供给，从而加速污染物的清除。常见方法有翻耕土壤、直接充氧和加入氧发生剂供氧。
表面活性剂：表面活性剂的加入有助于污染物从土壤颗粒洗脱下来。
提供共代谢底物以诱导共代谢酶产生
6 土壤污染物的主要种类？土壤污染生物补救的技术要点？
（1）重金属污染物：重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包括其中。
（2）有机污染物：有机农药、三氯乙醛(酸)、矿物油类、表面活性剂、废塑料制品，以及工矿企业排放的含有机质的三废。
（3）固体废物与放射性污染物：按其来源不同，可分为工业固体废物、农业固体废物，放射性固体废物和城市垃圾四类。
土壤污染的生物补救的技术要点：
碳源和营养盐
土壤污染物中碳源含量充分，不需要额外补充，但需另外添加氮、磷等无机物以供微生物生长
氧：需要以物理方法如翻动土壤等来增加土壤中氧的含量
湿度：表层土壤常被风干，需添加一定量的水分以保持适宜的湿度
温度：常温下利于微生物的生长及保持良好的活性
7 海洋石油泄露的处理方法？
物理法：拦截撇捞法：该法在石油泄漏的初始阶段最为有效。它能使石油在水面扩散之前，尚未形成油水胶冻体时，把漂浮在水面上的石油捞上来。当重大石油泄漏事故发生后，立即采用数百米或数千米的栅栏堵截成一个防护圈，防护圈的油水分界边缘可充分膨胀，形成一道水上屏障，首先防止石油扩散蔓延，其次再辅以一种吸油不吸水的网具，将聚集在“屏障”内的石油吸取回收到容器里，经处理后可供使用。这种方法若遇上海况恶劣的天气，或者事故现场地理复杂时，就难以奏效。
吸附法:该法利用高性能吸油剂，吸附清除海面上的石油。目前，有关研究人员用稻壳等物质制成一种称为ASSW的活性炭吸油剂。这种吸油剂不需要用中和油剂的化学制品，其成本只有其它吸油剂(如家禽羽毛作活性炭等)的十分之一。100克的ASSW能吸附6.8千克的油水混合物，并不对海洋造成二次污染。
化学法：
燃烧法:这种方法简单易行，只要点一把火即可。但此法只能清除石油中的可燃部分，海水中将会留下更难处理的石油残渣等粘稠物质，并且燃烧时产生的烟雾，还将造成大气环境污染。
化学分散法:这种方法采用的分散剂由溶剂和表面活性剂组成。溶剂是表面活性剂的载体，同时也能分散石油；表面活性剂则可以将石油分解成若干个易被某些海洋微生物吞食的液滴。这些细微的液滴被海潮冲散后，分布在1米深左右的水体中、然后被微生物吞食。这种方法虽可将泄漏石油的浓度大为降低，但也将会对某些鱼类及海洋生物造成二次污染，因为它们要吞食某些已经吞食了石油液滴的微生物。
微生物法：
微生物吞食法:这种方法是人工专门培养“石油清污微生物”。将这些“人造微生物”大量抛散在石油污染水域，让这些生物大军去吞食泄漏出来的石油。但国内这种方法还不成熟。首先是为了激活这些微生物去吞食石油，需要在抛散微生物的同时，加入大量氮、磷酸盐，其次是该法只能在小面积的油污区域进行，否则这些微生物将如同脱疆野马，恶性增殖，并且很难控制，造成更为严重的后果，因此生物修复的技术要求度高
8 原位生物处理的方法包括哪三种？
微生物法：这种方法研究的最多，一般根据土壤污染状况，富集、驯化土著微生物，或人工接种培养代表性的土壤微生物，以研究土壤微生物受土壤污染的影响变化，及土壤的污染物含量变化。
目前在大多数实际的生物修复中应用的都是土著微生物，而外来的微生物在环境中难以保持较高的活性，工程菌的应用受到较严格的限制。
植物修复：植物直接吸收并在组织中积累非植物毒性的代谢物
植物—微生物联合修复：利用植物及其根际微生物共存体系净化土壤中有机污染物。大部
第7单元第2章现代生物技术 一、选择题 1. 下列应用实例与必须采用的生物技术，搭配错误的是应用实例生物技术 A. 培养无病毒植株组织培养 B. 制作酸奶发酵技术 C. 培育能产生人生长激素的大肠杆菌基因工程 D. “试管婴儿”的诞生克隆技术 2. 在克隆哺乳动物的过程中，常用到（） A．发酵技术B．胚胎移植技术 C．人工授精技术D．转基因技术 3. 科学家成功地把人的抗病毒干扰素基因连接到烟草细胞的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒能力。这项技术称为（） A．克隆技术 B．嫁接技术 C．组织培养 D．转基因技术 4. 以下有关基因工程的叙述，正确的是（） A．基因工程是细胞水平上的生物工程 B．基因工程的产物对人类都是有益的 C．基因工程产生的变异属于人工诱导变异 D．基因工程育种的优点之一是目的性强 5. 实施基因工程的最终目的是（） A．定向提取生物的DNA B．在生物体外对DNA进行改造 C．定向分离DNA D．定向地改造生物的遗传性状 6. 可以生产转基因食品的生物是一类（） A．提供外源基因的生物 B．转基因动植物 C．获得外源基因的生物 D．转基因微生物 应用实例生物技术 A. 培养无病毒植株组织培养 B. 制作酸奶发酵技术 C. 培育能产生人生长激素的大肠杆菌基因工程 D. “试管婴儿”的诞生克隆技术 8. 下列生物均是在现代生物技术作用下形成的，其中利用的技术与其他不同的是（）A．巨型小鼠B．抗虫棉花 C．多利羊D．抗虫烟草 9. 可以创造出地球上原先不存在的生物的技术是 A.无性繁殖 B. 克隆 C .基因工程 D 组织培养. 10. “试管婴儿”技术在生物学上依据的原理是( ) 。A．有性生殖B．无性生殖C．克隆技术 D．基因工程 11. 人奶营养成分的优越性是牛奶永远无法比拟的。最近中国工程院院士李宁教授率领的科研团队将人乳基因导入奶牛中，使之产生人乳化的牛奶。这种生物技术称为A．发酵技术 B．克隆技术 C．转基因技术 D．仿生技术 12. 生物的生殖方式分为有性生殖和无性生殖，下列个体的产生是通过有性生殖形成的是（） A．克隆绵羊B．组织培养的小麦幼苗 C．嫁接的柑橘D．试管婴儿 13. 据英国《每日邮报》 2010年12月26日报道，一位英国妇女在1998年通过试管婴儿技术受孕后，于次年产下两女，并将其余受精卵冷冻保存；11年后，她和丈夫成功利用当初保存的受精卵再获一个千金。“试管婴儿”技术在生物学上依据的原理是（）。
关于环境保护的文献综述 摘要：随着人口、工农业生产和科学技术的飞速发展 ,环境和环境问题已越来越引起人们的普遍关注和重视。面对世界范围内的环境危机的严峻挑战 ,开展并加强环境保护工作已迫在眉睫。本文主要介绍了以现代微生物选育及培养技术和新型高效生物反应器为基础的环境生物技术在水污染治理、城市垃圾填埋、工农业污染源等方面的应用，最后还讨论了环境生物技术的应用及发展前景。 关键词：环境生物技术；污染治理；城市垃圾填埋；废水；应用前景；MBR技术；环境保护 前言 环境生物技术(EnvironmentalBiotechnology) 是指直接或间接利用生物的生理活动 ,建立降低或消除污染物的生产工艺 ,或能够高效地净化被污染的环境以及将污染物转化为资源的人工技术，是现代生物技术与环境科学结合产生的一门新兴交叉学科, 是从传统的废水生物处理技术起始, 通过应用现代微生物选育和培养技术和新型高效生物反应器, 而逐步发展起来的一种经济效益和环境效益俱佳的、解决当前日益严重的包括水污染在内的“三废”问题的最有效手段之一。 通常，日常生活中较普遍的污染源就是“三废”。“三废”指的是废水、废气和固体废弃物，这三大污染源严重污染了人类的生存环境。将环境生物技术应用于“三废”问题的治理 ,主要是指利用微生物原理将污染物质进行生物降解和生物转化 ,从而提高环境质量 ,达到环境污染治理的目的。 环境生物技术的起源可以追溯到一百多年前的活性污泥工艺的发展 ,其理论和实用技术在此一百多年来不断发展和进步 ,并得到广泛应用 ,对控制环境污染和改善环境质量起到了重要作用。而从全世界范围来看,环境污染至今还没有得到有效控制,特别是对发展中国家而言。在我国,随着经济的迅猛发展 ,环境污染现状也依然严峻 ,并有加剧的趋势，近年来 ,我国的环境污染治理力度不断加大 ,进入了一个新的高速发展时期 ,对环境污染治理新技术的要求也日益迫切。随着现代生物技术的发展 ,尤其是现代分子生物学技术的出现 ,为环境科学的发展带来了新的机遇。现代环境生物技术就是在这一形势下形成的。它是现代生物技术在环境科学领域中的应用 ,是现代生物技术与环境科学紧密结合而形成的新兴交叉学科 ,是一种经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境污染问题的有效手段 ,是当代环境科学研究发展的主导方向之一。 目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展，尤其是基因工程、
2012至2013学年第二学期 《生物环境技术》 课程期末考试A卷答案 一、名词解释：（20分） 1、湿地：指天然形成的沼泽地等带有静止或流动水体的成片浅水区，还包括在低潮时水深不超过6米的水域。湿地与森林、海洋并称全球三大生态系统，每年在足够长的时间内均具有浅的表面水层，能维持大型水生植物生长的生态系统。 人工湿地：根据自然湿地模拟的人工生态系统，用于处理废水。 2、BOD：即生物化学需（耗）氧量，表示在一定条件下（20℃），单位体积废水中所含的有机物被微生物完全分解所消耗的分子氧的数量。单位为mg（氧）/L（废水）。有BOD5和BOD20 之分，BOD5最常用。COD：即化学耗氧量：用化学氧化剂氧化分解废水中的有机物，用所消耗的氧化剂中的氧来表示有机物的多少，单位仍为mg/L。常用的氧化剂有K2Cr2O7和KMnO4，分别用CODCr 和CODMn表示（高锰酸盐指数，常用于测定地下水的指标）。 3、赤潮和水华：当大量营养物质进入水体时，会使藻类大量繁殖，水面上积聚大量的动物和植物，这种现象在海洋中出现叫赤潮，在湖泊中出现叫水华。 4、废水的好氧生物处理：在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物利用废水中的存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主）作为营养源进行好氧代谢，使其稳定、无害化的处理方法。 5、 菌胶团：在微生物学领域里，将动胶菌属形成的细菌团块称为菌胶 团；在水处理工程领域内，则将所有具有荚膜或粘液的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的团块都称为菌胶团。菌胶团是絮凝体的中心，在其上生长着其他微生物。 6、活性污泥：在曝气状态下，由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量的厌氧微生物)与污(废)水中有机的和无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒。由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物组成。构成活性污泥的骨架是菌胶团。 7、微生物浸出：利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸废物中的有价组
《环境微生物学》复习重点 1、微生物是如何分类的？答：各种微生物按其客观存在 的生物属性（如个体形态及大小、染色反应、菌落特征、细胞结构、生理生化反应、与氧的关系、血清学反应等）及它们的亲缘关系，由次序地分门别类排列成一个系统，从大到小，按界、门、纲、目、科、属、种等分类。种是分类的最小单位，“株”不是分类单位。 2、微生物有哪些特点？答：（一）个体极小。微生物的个体极小，有几纳米到几微米，要通过光学显微镜才能看见，病毒小于0.2微米，在光学显微镜可视范围外，还需要通过电子显微镜才可看见。（二）分布广，种类繁多。环境的多样性如极端高温、高盐度和极端pH造就了微生物的种类繁多和数量庞大。（三）繁殖快。大多数微生物以裂殖的方式繁殖后代，在适宜的环境条件下，十几分钟至二十分钟就可繁殖一代。在物种竞争上取得优势，这是生存竞争的保证。（四）易变异。多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受外界环境因素影响，引起遗传物质DNA的改变而发生变异。或者变异为优良菌种，或使菌种退化。 3 革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构有什么异同？各有哪些化学组成？答：革兰氏阳性菌细胞壁厚约20-80nm，结构较简单，含肽聚糖，革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm，结
构复杂，分外壁层和内壁层，外壁层又分三层：最外层是脂多糖，中间是磷脂层，内层是脂蛋白。内壁含肽聚糖，不含磷壁酸。化学组成：革兰氏阳性菌含大量肽聚糖，含独磷壁酸，不含脂多糖。革兰氏阴性菌含极少肽聚糖，含独脂多糖，不含磷酸壁。 4、叙述革兰氏染色的机制和步骤。答：将一大类细菌染上色，而另一类染不上色，一边将两大类细菌分开，作为分类鉴定重要的第一步。其染色步骤如下：1在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净的载玻片上涂布均匀，固定。2用草酸铵结晶紫染色1min，水洗去掉浮色。3用碘—碘化钾溶液媒染1min，倾去多余溶液。4用中型脱色剂如乙醇或丙酮酸脱色，革兰氏阳性菌不被褪色而呈紫色。革兰氏阴性菌被褪色而成无色5用蕃红染液复染1min，格兰仕阳性菌仍呈紫色，革兰氏阴性菌则呈现红色。革兰氏阳性菌和格兰仕阴性菌即被区分开。 5、何谓放线菌？革兰氏染色是何种反应？答:在固体培养基上呈辐射状生长的菌种，成为放线菌。除枝动菌属革兰氏阴性菌，革兰氏染色呈红色外，其余全部放线菌均为革兰氏阳性菌，革兰氏染色呈紫色。 6、什么叫培养基？按物质的不同，培养基可分为哪几类？按试验目的和用途的不同，可分为哪几类？答：根据各种微生物的营养要求，将水、碳源、氮源、无机盐及生长因子等
绪论思考题 1我国的环境问题主要体现在哪些方面？ 主要体现在：水土流失严重、荒漠化加剧；包括淡水在内的许多资源短缺；草原退化严重、沙化和碱化面积逐年增加；濒危野生动物、植物物种增多，生物多样性锐减；自然灾害频繁发生，经济损失重大。2什么是环境生物技术？ 广义上讲：凡是涉及环境污染控制的一切与生物技术有关的技术，都可以称为环境生物技术。 严格上讲：环境生物技术指的是直接或间接利用生物或生物体的某些组成部分或某些机能来降低或消除污染物产生的生产工艺或能高效净化环境污染，同时又能生成有用物质的工程技术。 3环境生物技术划分为几个层次？各层次的内容是什么？是否有明显的界限？ 从技术难度和理论深度上环境生物技术一般可划分为三个层次： 第一层次：是指以基因工程为主导的近代污染物防治生物技术。包括构建降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等高效基因工程学，创造抗污染型转基因植物等。 这个层次是以现代生物技术知识为基础，为寻求快速有效的污染治理与预防途径提供了可能，是解决目前出现的日益严重复杂的环境问题的强有力手段。 第二层次：是以废物的生物处理为主要内容，既包括传统的生物处理技术，如废水的生物处理的活性污泥法、生物膜法等，也包括在新的理论和技术支撑下开发出的废物强化处理技术和工艺，如生物流化床等。这个层次的环境生物技术是当今废物生物处理中应用最广泛的技术，在高新技术不断渗入的过程中，其本身也在不断改进，是目前环境污染治理中的主力军。 第三层次：是指利用天然处理系统进行废物处理的技术，主要包括氧化塘、人工湿地系统和农业生态工程等。这个层次的特点是最大限度地发挥自然界环境中生物生态功能；投资运行费用少，易于操作管理，是一种省力、省费用、省能耗的技术。 在解决实际环境污染问题时，三个层次的技术可能会集于一体，很难有明显的界限。 4环境生物技术主要应用于哪些方面？ 环境生物技术的应用主要包括： 生物工程技术在环境污染防治中的应用；废水生物处理技术； 固体有机废物的生物处理技术；大气污染的生物防治技术； 污染环境的生物修复技术；环境污染预防生物技术；环境生物监测技术等。 5环境生物技术最有应用前景的是在哪个领域？ 环境生物技术最有应用前景的领域是废物高效生物处理技术、污染事故的现场补救、污染环境的现场修复技术、及可降解材料的生物合成技术。 第一章思考题 酶: 酶是动物、植物、微生物等生物体内自身合成的、参与生化反应、并传递电子、原子和化学集团的生物催化剂。 酶工程：是利用酶的催化作用进行物质转化（合成有用物质，分解有害物质）的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术。 酶工程包括的内容：酶的生成、酶的分离纯化、酶分子的修饰、酶固定化、酶反应动力学、酶反应器、酶的应用等。 酶的固定化： 固定化酶：是指将酶固定在载体上，在一定的空间范围内进行催化反应的酶（其被限制在一定的空间的同时，又不妨碍底物的自由扩散）。 益处：与游离酶相比固定化酶的优势在于： 热稳定性提高；可以重复使用； 不需要在反应后进行催化物质与反应物质的分离； 能够避免外源微生物对酶的污染和降解。
环境保护与生物技术 潘涔轩（中国环境科学研究院生物工程重点实验室） 一、我国环境保护的现状 环境保护已成为当前国际关系、经贸合作中的一个极为重要的问题，也日益严重地影响着我国国民经济的可持续发展。在我国过去几十年的经济发展中，由于忽视了发展中的环境保护，目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施，但环境质量下降的趋势仍在继续。 我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，从城市到乡村，我国的大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。贵阳、重庆、北京、兰州等五个城市位于世界十大空气污染最严重的城市中之列，全国600多个城市中、大气质量符合国家一级标准的不足1%。全国范围的酸雨危害的程度和区域日益扩大。全国每年污水排放达360亿吨，仅10%的生活污水和70%的工业废水得到处理，其中约有一半工业污水处理设施的出水达不到国家排放标准。其他未经处理的污水直接排入江河湖海，致使我国的水环境遭受严重污染和破坏。据统计，全国七大水系和内陆河流的110个重点河段中，属4类和5类水体的占39%；城市地面水污染普遍严重，并呈进一步恶化的趋势，136条流经城市的河流中，属4类、5类和超过5类标准的高达76.8%；约50%的城市地下水受到不同程度的污染；全国大淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富营养化程度逐年加剧；一些地区的饮用水源受到严重污染，对人民健康造成严重危害。城市垃圾和工业固体废弃物与日俱增，工业废弃物累计堆积量已超过6 6亿吨，占地超过5万公顷，使200多个城市陷入垃圾包围之中。严重的生态破坏，加重了1998年的长江洪水灾难，给人民的生命财产及国民经济造成了严重损失。 当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进一步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。据中国社会科学院1998年度调查和估计，我国环境污染和生态破坏造成的经济损失每年超过2000亿元人民币。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善环境质量，以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前亟待解决的重要问题。 当今世界各国已普遍接受“可持续发展”这一全新的概念，并围绕它制定和实施本国的环境保护及其相关的产业政策。可持续发展要求在保持经济高速发展的同时，必须保护好人类赖以生存的环境。环境和经济及贸易挂钩是当前国际政治及经济关系发展中的新形势。例如，在日元贷款中，环保贷款已成为非常重要的组成部分。ISO14000系列国际环境管理标准，将要求企业承担相应的环境保护责任，并对达到该标准的企业给予认证。没有得到认证的企业的产品，在出口时将有可能面临被国外政府以未承担环境保护的责任而拒绝进口；同时，国外大型企业也可能因害怕和这些未达到该标准的企业合作而影响其形象，从而中止和这些企业的合作。至2003年，ISO9000系列质量标准将和ISO14000系列环境管理标准统一成一个标准，从而将进一步强化环境保护对企业发展的重要意义。因此，良好的环境保护将加强我国企业的国际竞争力。否则，在当前国际贸易中保护主义盛行的情况下，我国将可能面临因环境问题而被排斥在国际贸易之外的危险。然而，我国现有的环保科技水平仍较低，缺乏可被应用的高科技成果及高技术人才。而可持续发展这一方针的最终实现必须依靠科技进步，特别是高新技术的应用。仅靠传统的污染防治技术和手段，已远远不能满足伴随人类科技进步带来的污染物产生速度和人类对生存环境质量的要求，必须另辟新的途径。20世纪科技进步和社会发展已充分证明了高科技的作用，当前的科索沃战争显示，如要摧毁一座桥梁，过去几百架次飞机也不一定能够成功的事情，而今只需最多两枚导弹即可达到，因此只有发展和掌握高科技技术才能在当今的国际竞争中立于不败。
绪论 一、名词解释 1、微生物 微生物是所有形体微小，用肉眼无法看到，需借助显微镜才能看见的单细胞或个体结构简单的多细胞或无细胞结构的低等生物的统称。 “微生物”不是一个分类学上的概念，而是一切细小的、肉眼看不见的微小生物的总称。 2、原核微生物 原核生物：①细胞核发育不完善，只有DNA链高度折叠形成的一个核区，仅有核质，没有定形的细胞核，称为拟核或拟核。②没有特异的细胞器。③不进行有丝分裂。 二、选择题 1．微生物分类中基本的分类单位是（D ）。 A、科 B、属 C、目 D、种 2．各种微生物具有一些共同点，下列选项中描述错误的是（ C ） A．分布广，种类多 B．适应强，易变异C．体积小，表面积小 D．生长速，繁殖旺 5．所有微生物的共同特征是（ C ）。 A、单细胞 B、没有真正的细胞核 C、个体微小 D、细胞结构简单 6．在分类系统中，细菌和蓝细菌皆属于（ A ）。 A、原核生物 B、真核生物 C、多细胞 D、单细胞 三、填空题 1. 微生物的命名采用双名法，即由一个___属名____和一个___种名____构成；书写排列上，____属___名在前，___种___名在后。 四、简答题
1. 真核微生物与原核微生物的差异表现在哪些方面？它们各自包括哪些主要类群？ 原核生物：①细胞核发育不完善，只有DNA链高度折叠形成的一个核区，仅有核质，没有定形的细胞核，称为拟核或拟核。②没有特异的细胞器。③不进行有丝分裂。 真核生物：①细胞核发育完善，有核膜将细胞核和细胞质分开，核内有核仁和染色质。②有高度分化的细胞器，如线粒体、中心体、高尔基体、内质网、溶酶体和叶绿体等。③能进行有丝分裂。 原核微生物：细菌、古菌、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体 真核微生物：藻类、真菌（酵母菌、霉菌）、原生动物、微型后生动物 五、论述题 3. 结合微生物的特点，分析微生物在环境保护和环境治理中起着举足轻重的作用。 1、微生物在环境保护和治理中的作用： 保持生态平衡 污染物的降解 废水、废气、废渣的处理 污染水体、土壤的生物修复 2、研究内容包括： 微生物学基础知识 环境工程中的微生物原理 饮用水卫生细菌学 自然环境物质循环与转化 水体和土壤的自净作用 污染水体治理、污染土壤的修复等环境工程净化 3、环境工程微生物学的研究任务就是充分利用有益微生物资源为人类造福。防止、控制、消除微生物的有害活动，化害为利。
包括非生环境和生物环境。 （3）相互关系一相互作用：①有机体与非生物环境之间的相互作用；②有机 体之间的相互作用：同种生物之间的相互作用，种内竞争：异种生物之间的相互作用 ,种间竞争、捕 食、寄生、共生。 2.环境： 环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生 物体或生物群体生存的一切事物的总和。 3.环境的分类：①按性质分： 自然环境、非自然环境、社会 环境 ②按范围分： 宇宙环境（空间环境）、地球环境（地理环境）、区域环境、微环境、内环境 ③按 主体分： 人类环境、 （生物） 环境 ④按影响分： 原生环境、次生环境 4.环境因子 ：生物有机体以外的 一切环境要素称为环境因子。环境因子分类：①按环境因子特点：气候类、土壤类、生物类 ②按对环 境的反应：第一性周期因子、次生性周期因子、非周期性因子。 5.生态因子 ：环境中对生物的生长、发 育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。 6.区别： 生态因子是环境中对生物起作用的因 子；而环境因子则是指生物体外部的全部要素。 7生态因子的分类：①按生命特征：生物因子、非生物 因子；②按性质：气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子、人为因子；③对生物种群数量变动的作 用：密度制约因子、非密度制约因子；④按利用方式： 条件、资源；⑤ 稳定性及其作用特点：稳定因 子、变动因子、周期性变动因子、非周期性变动因子。 8.限制因子： 限制因子是对生物的生存、生长、 繁殖或扩散等起限制作用的因子；当生态因子接近或超过生物的耐受性极限，这个因子成为该生物限制 因子。 9.最小因子定律： 植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养元素，这些处于最低量的营养元 素称最小因。 10.耐受性定律： 任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过多 ,即当其接近或达到某种 生物的耐受限度时 ,会使该种生物衰退或不能生存。 两定律异同： 都是对生态因子数量的法则，但是前 者是决定植物的生长，最小因子增加有利于其生长，而后者生态因子的增加会使生物衰退或不能生存。 11.限制因子定律 生态因子处于低于生物正常生长所需的最小量和高于生物正常生长所需的最大量时， 都对生物具有限制性影响。。 12.生态幅： 每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个 生态上的最低点和最高点。在最低点和最高点 （或耐受性的上限和下限 ）之间的范围称生态幅或生态价。 13.适应方式 ：形态适应、行为适应、生理适应、营养适应。 性和1.生态学 ：是研究有机体与环境间相互关系的学科。 1）有机体：包括生命的各组织层次 2）环境： 14. 适应： 生物适合环境条件而形成一定特
现代生物技术在环境保护方面的应用 地质学院勘查技术与工程申玉龙201101171223 摘要：应用现代生物技术进行环境保护拥有许多优点，人们已意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了希望。 正文：现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。 目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有更高的效率，更低的成本和更好的专一性，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。 与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。1 .生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 2. 利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。. 3.生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。 所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。 污染土壤的生物修复 重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。 白色污染的消除 废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产，若再连续使用而不采
生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段及其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。 环境生物技术：应用于环境领域的生物技术 生物技术基本特征：高效益，高智力，高投入，高竞争，高风险，高势能 环境生物技术三个层次高层次是指以基因工程为主导的近现代污染防治生物技术；中层次是指传统的废物生物处理技术（如废水处理中的活性污泥法、生物膜法等）；低层次是指利用天然处理系统进行废物处理的技术（如氧化塘、人工湿地、土地处理系统、农业生态工程等）。 环境生物技术的技术组成：环境污染治理基因工程技术；环境污染生物治理技术；环境污染生物修复技术；环境污染预防生物技术；环境生物监测技术；环境生物资源化技术 环境生物技术在环境中的应用： 环境生物技术研究内容可分为三个部分：一，以基因工程为主导的近代防治污染生物技术；二，以废物的生物处理为注意内容；三，主要包括氧化塘、人工湿地和农药生态工程等。 生物氧化的方式:1.有氧氧化：在有氧条件下，好气生物或兼性生物吸收空气中的氧作为电子受体，可将有机物基质完全氧化分解。2.无氧氧化：在无氧条件下，兼性生物或厌气生物能利用细胞中的氧化型物质作为电子受体，将燃料分子氧化分解。3.无氧呼吸：以无机物分子作为氢受体。4.厌氧发酵：以有机物作为最终氢受体。 有机污染物代谢的基本过程包括：向基质接近、吸附在固体基质上、胞外酶的分泌、基质的跨膜运输、细胞内代谢。 自然界中生物有机物分解的代谢途径 1，好氧降解： 多糖类-单糖类| 脂肪类-甘油+脂肪酸类|--丙酮酸-氧化脱羧--乙酰-CoA-三羧酸循环-CO2+H20 蛋白质类-氨基酸类| 木质素-芳香族单体| 2.厌氧降解 第一阶段：水解发酵阶段： 多糖-（水解）-单糖-（糖酵解）-乙醇和脂肪酸 蛋白质-（水解）氨基酸-(脱氨基）-脂肪酸和氨 第二阶段：产氢、产乙酸阶段，由产氢产乙酸细菌将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2和CO2。 第三阶段：产甲烷阶段，由产甲烷细菌利用乙酸、H2和CO2，产生甲烷。 共代谢只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程 共代谢的原理：一种污染物可以被微生物转化为另一种有机物，但它们却不能被微生物所利用 共代谢应用：在搞清微生物降解环境污染物的能力和途径的基础上,应用现代基因工程技术,扩展微生物酶对基质的专一性和代谢途径,更有效地处理和降解各种污染物,更好地保护环境判断共代谢作用：是否是外生物质或异生物质，是否需要添加其他物质才可被微生物降解 微生物对污染物的去毒与激活作用 去毒：是使污染物的分子结构发生改变（钝化反应），从而降低或去除其对敏感物种的有害性。去毒形式：水解作用，羟基化作用，脱卤作用。甲基化作用，去甲基与去烷基作用，腈转化为酰胺，硝基还原，去氨基，醚键断裂，轭合作用。 激活：是无害的前体物质形成有害产物的过程，也就是，微生物群落可以产生新的环境污染物。激活作用的类型：典型激活，使毒性、迁移率、持久性增强；缓解：A（无毒）激活为B（有毒）或缓解为C(无毒)。 有机污染物的生物降解原则一般来说，具有易失去电子的取代基（如-OH、-COOH、、-NH2）的芳香族
一张图搞清楚环境生物技术 生物学，更确切地说是生物技术，以一种前所未有的方式为我们的社会做出了贡献。其中微生物为新技术提供巨大的潜力，例如：提高贵金属和稀土金属等材料的提取能力，以及建立新的生化过程，更有效地管理来自工业、农业和城市的废水废物。 环境生物技术是指将生物科学与工程技术应用于水、大气、土壤等环境污染治理、污染预防、生物修复、环境监测等。 广义上讲：凡是涉及环境污染控制的一切与生物技术有关的工程技术。 狭义上讲：直接或间接利用生物或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺或者能够高效净化环境污染，同时又能生产有用物质的工程技术。 生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、清洁可再生能源的开发、环境监测和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。 接下来我们具体来看看有哪些具体的环境生物技术和应用： 01污水的生物净化 我国的水污染十分严重，高浓度有机物废水的处理是我国水污染治理的重点难题。 污水中有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。
该部分主要包含：①活性污泥法；②生物膜法；③厌氧生物处理法；④自然生物处理法。 举例看，比如微生物高效菌能够将氰化物(氰化钾、氰氢酸、氰化亚铜等)分解成二氧化碳和氨；利用专门分解硫化物的微生物可以从废水中回收硫磺；利用能够降解石油烃的超级菌以清除油对水质的污染等。 还可以将大量的微生物高效菌凝聚在泥粒上形成活性污泥，用来分解和吸附废水中的有毒物质，污水净化后沉积的污泥中存在丰富的氮、磷、钾等元素，是很好的有机肥料。 02固体废物的生物降解 固体废物的生物降解在众多的处理方法中(如堆肥、焚烧、热处理等)，生物处理具有成本低、运行费用低、操作简单、易管理等优点。城市垃圾的“生物反应堆”理论就是其中的一种，它与传统的卫生填埋相反，允许适量的水分进入填埋场，增加湿度，为微生物的生长和繁殖提供有利的条件，从而加速固体废物的降解和稳定。 好氧生物处理：好氧生物处理是利用好氧微生物在有氧条件下的代谢作用，将废物中复杂的有机物分解成二氧化碳和水，其重要条件是保证充足的氧气供应、稳定的温度和水。实际工程中就是在填埋场中注人空气或氧气，使微生物处于好氧代谢状态。 厌氧生物处理：厌氧生物处理是利用在无氧条件下生长的厌氧或兼性微生物的代谢作用处理废物，其主要降解产物是甲烷和二氧化碳等，一般需要保证温度、无氧或低溶解氧浓度。
（生物科技行业）环境保护 与生物技术
环境保护和生物技术 壹、我国环境保护的现状 环境保护已成为当前国际关系、经贸合作中的壹个极为重要的问题，也日益严重地影响着我国国民经济的可持续发展。在我国过去几十年的经济发展中，由于忽视了发展中的环境保护，目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施，但环境质量下降的趋势仍在继续。 我国是世界上环境污染最为严重的国家之壹，从城市到乡村，我国的大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。贵阳、重庆、北京、兰州等五个城市位于世界十大空气污染最严重的城市中之列，全国600多个城市中、大气质量符合国家壹级标准的不足1%。全国范围的酸雨危害的程度和区域日益扩大。全国每年污水排放达360亿吨，仅10%的生活污水和70%的工业废水得到处理，其中约有壹半工业污水处理设施的出水达不到国家排放标准。其他未经处理的污水直接排入江河湖海，致使我国的水环境遭受严重污染和破坏。据统计，全国七大水系和内陆河流的110个重点河段中，属4类和5类水体的占39%；城市地面水污染普遍严重，且呈进壹步恶化的趋势，136条流经城市的河流中，属4类、5类和超过5类标准的高达76.8%；约50%的城市地下水受到不同程度的污染；全国大淡水湖如滇池、太湖和巢湖等富营养化程度逐年加剧；壹些地区的饮用水源受到严重污染，对人民健康造成严重危害。城市垃圾和工业固体废弃物和日俱增，工业废弃物累计堆积量已超过66亿吨，占地超过5万公顷，使200多个城市陷入垃圾包围之中。严重的生态破坏，加重了1998年的长江洪水灾难，给人民的生命财产及国民经济造成了严重损失。 当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，环境保护的压力将进壹步加重，由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可
环境生物技术复习 生物技术：以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段及其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。 环境生物技术：应用于环境领域的生物技术 生物技术基本特征：高效益，高智力，高投入，高竞争，高风险，高势能 环境生物技术三个层次高层次是指以基因工程为主导的近现代污染防治生物技术；中层次是指传统的废物生物处理技术（如废水处理中的活性污泥法、生物膜法等）；低层次是指利用天然处理系统进行废物处理的技术（如氧化塘、人工湿地、土地处理系统、农业生态工程等）。 环境生物技术的技术组成：环境污染治理基因工程技术；环境污染生物治理技术；环境污染生物修复技术；环境污染预防生物技术；环境生物监测技术；环境生物资源化技术 环境生物技术在环境中的应用： 环境生物技术研究内容可分为三个部分：一，以基因工程为主导的近代防治污染生物技术；二，以废物的生物处理为注意内容；三，主要包括氧化塘、人工湿地和农药生态工程等。 生物氧化的方式:1.有氧氧化：在有氧条件下，好气生物或兼性生物吸收空气中的氧作为电子受体，可将有机物基质完全氧化分解。2.无氧氧化：在无氧条件下，兼性生物或厌气生物能利用细
胞中的氧化型物质作为电子受体，将燃料分子氧化分解。3.无氧呼吸：以无机物分子作为氢受体。4.厌氧发酵：以有机物作为最终氢受体。 有机污染物代谢的基本过程包括：向基质接近、吸附在固体基质上、胞外酶的分泌、基质的跨膜运输、细胞内代谢。自然界中生物有机物分解的代谢途径 1，好氧降解： 多糖类-单糖类| 脂肪类-甘油+脂肪酸类|--丙酮酸-氧化脱羧--乙酰-CoA-三羧酸循环-CO2+H20 蛋白质类-氨基酸类| 木质素-芳香族单体| 2.厌氧降解 第一阶段：水解发酵阶段： 多糖-（水解）-单糖-（糖酵解）-乙醇和脂肪酸 蛋白质-（水解）氨基酸-(脱氨基）-脂肪酸和氨 第二阶段：产氢、产乙酸阶段，由产氢产乙酸细菌将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2和CO2。 第三阶段：产甲烷阶段，由产甲烷细菌利用乙酸、H2和CO2，产生甲烷。 共代谢只有在初级能源物质存在时才能进行的有机化合物的生物降解过程
生态学重要知识点归纳总 结 Revised by Hanlin on 10 January 2021
环境：指某一特定生物体或生物群体周围一切的综合，包括空间及直接或间接影响该生物群体生存的各种因素。 生物环境：A大环境：地区环境（地球环境，宇宙环境）/a大气候：离地面以上的气候，由大范围因素决定。B小环境：对生物有直接影响的领接环境/b小气候：生物所处的局域地区的气候 大环境直接影响小环境影响生物，生物反作用环境。 生态因子：指环境要素中对生物起作用的因子(CO2 、H2O 、食、天敌……）分类：A性质：1气候因子 2土壤因子 3地形因子 4生物因子 5人为因子B有无生命特征：1生物因子 2非生物因子C生态因子对动物种群数量的变动作用：1密度制约因子（食物，天地） 2非密度制约因子（气候，降水）D生态因子的稳定性及作用特点：1稳定因子（引力，光强）2变动因子{周期性变动因子（四季，潮汐）非周期性变动因子} 生态因子的作用特征：1综合作用 2主导因子作用 3阶段性作用 4不可代替性和补偿性作用 5直接或间接作用 生境：特定生物体或群体的栖息地的生态环境（所有生态因子构成生态环境） 利比希最小因子定律：地域某种生物余姚的最小量的任何特定因子，是决定该生物生存和分布的根本因素 限制因子：任何生态因子，当接近或超过某生物的耐受性极限而阻碍其生存，生长，繁殖或扩散时之歌因素称为限制因子 耐受性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当接近或达到某种生物的耐受限度时会使该生物衰退或不能生存
生态幅：每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围，即一个生态上的最高点和最低点，在最高点和最低的之间的范围称为生态幅 光质的生态作用：尽管生物生活在日光全光谱下，但不同的光质对生物的作用是不同的，生物对光质也产生了选择性适应 光合有效辐射：光合作用系统只能够利用太阳光谱的一个有限带，即380-710nm 波长的辐能，这个带对应于辐射能流的最大节 黄化现象：一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，但能形成胡萝卜素，导致叶子发黄 植物物种间对光照强度表现出的适应性差异，是已进化的两类值物间的差异：1阳地植物 2阴地植物 动物对光照强度的适应：1昼行动物 2夜行动物自然条件下，动物每天开始活动的时间常常是由光照强度决定的，当光照强度达到某一水平时，动物才开始活动，因此不同季节随着日出日落的时间差异，动物活动时间也有变化 生物光周期现象：植物的开花结果，落叶及休眠，动物的繁殖，冬眠，迁徙和换毛换羽毛等，是对日照长短的规律性变化的反应。 植物的光周期现象：1 长日照植物：日照超过某一数值或黑夜小于某一数值时才能开花的植物 2 短日照植物：日照小于某一数值或黑夜长于某一数值时才能开花的植物 3 中日照植物：昼夜长度接近相等才能开花的植物 4 日中性植物：开花不受日照长度影响的植物 动物的光周期现象：A繁殖的光周期1 长日照动物 2 短日照动物 B昆虫滞育的光周期现象 C换卖鱼换羽毛的光周期现象 D动物迁徙的光周期现象
( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 现代生物技术在环境保护中的应用和前景(最新版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
现代生物技术在环境保护中的应用和前景 (最新版) 摘要：针对我国目前生态环境状况，论述了现代生物技术在治理环境污染，保护生态环境中的应用和发展前景。 关键词：现代生物技术生态环境环境保护 1我国生态环境现状 目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急
剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。 2现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。 （1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 （2）利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无
第一章生物技术总论 1.生物技术：是指人们以现代生命科学为基础、结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人们生产出所需产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。 2.传统生物技术：主要是通过微生物的初级发酵来生产产品，包括制造酱、醋、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺。 3.现代生物技术：指在20世纪中叶后随着一些生物学领域的重要发现，以及随后产生的新手段和新技术，从而形成以现代生物科学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。 4.现代生物技术的标志：是以1953年DNA双螺旋结构模型建立为基础。以70年代DNA重组技术的建立为标志 5.生物技术的重要性：1）生物技术是解决全球性经济问题的关键技术，可以解决人类所面临的诸如食品短缺问题、健康问题、环境问题、及资源问题；2）生物技术广泛应用于医药卫生、农林牧渔、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成；3）生物技术还与与伦理、道德、法律等社会问题都有着密切的关系，对国计民生产生重大的影响。 6.生物技术的特征：高效益，高智力，高投入，高竞争，高风险，高势能。 7.生物技术的种类：时间上分：传统生物技术，现代生物技术；操作对象和操作对象的不同：基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程，蛋白质工程，生化工程等 8.现代生物技术对经济社会发展的影响：1）改善农业生产、解决食品短缺，包括提高农作物的产量及品质，培育抗逆的作物优良品系，培养动物的优良品系。2）提高生命质量，延长人类寿命。3）解决能源危机、治理环境污染。4）制造工业原料、生产贵重金属。 第二章基因工程 9.基因工程：按照人为的愿望，进行严密的设计，通过体外DNA重组和转移等技术，有目的地改造生物种性，使现有物种在较短的时间内趋于完善，从而创造出新的生物类型，这就是基因工程。 10.基因工程克隆载体：外源基因必须先同某种传递者结合后才能进入细菌和动植物受体细胞，把这种能承载外源DNA片断（基因）带入受体细胞的传递者称之为基因克隆载体。11.目的基因：基因工程的目的是通过优良性状基因的重组，获得有价值的新物质，为此须从现有生物群体中，分离出可用于克隆的相关基因，这样的基因通常称之为目的基因，目的基因主要是结构基因。 12.结构基因：是决定合成某一种蛋白质分子结构相应的一段DNA。结构基因的功能是把携带的遗传信息转录给mRNA（信使核糖核酸）,再以mRNA为模板合成具有特定氨基酸序列的蛋白质。 13.转化：携带基因的外源DNA分子通过与膜结合进入受体细胞，并在其中稳定维持和表达的过程； 14.转导：通过噬菌体颗粒感染，把DNA导入受体细胞的过程。 15.感受态细胞： 16.受体细胞：从技术上讲是能摄取外源基因并能使其稳定维持的细胞；从目的上讲是有应用和研究价值的细胞； 17.植物转基因技术：是将功能基因导入植物的基因组中，从而引起植物体性状的可遗传改变的技术。 13.基因工程的主要操作内容：1）目的基因的获取：从生物基因组中，分离出带有目的基因的DNA片断。2）重组体的制备：将目的基因的DNA片断插入到载体分子上。3）重组体的转化：将重组体转入到受体细胞中。4）克隆鉴定：挑选转化成功的细胞克隆。5）目的基因表达：使导入寄主细胞的目的基因表达出需要的基因产物。 14.基因工程的特征：跨物种性，无性扩增。 跨物种性: 外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖。无性扩增: 外源DNA在寄主细胞内可大量扩增和高水平表达 15.基因工程诞生的理论基础：DNA是遗传物质，DNA双螺旋结构，中心法则和遗传密码。 1、DNA是遗传物质：核酸的组成和分类？（DNA和RNA ） 2、DNA双螺旋结构：1953年James D. Watson和Francis H. C. Crick 揭示了DNA分