生命科学概论结课论文生物技术在能源开发及环境治理中的应用摘要： 地球是人类赖以生存的唯一家园，在地球这个大家庭里，人类是生物界 的主要成员，人类的发展给这个世界带来了生机和活力，创造了许多伟大的文明 奇迹。但同时，随着人类社会生产力的发展，人口的不断增长，资源的大量消耗 和废弃物的大量产生，地球生态系统受到严重的破坏。人类的发展米面临着许多 诸如：人口膨胀、环境污染、资源匮乏、能源短缺、急病肆略等问题的严重困扰, 因此人类要发展就必须得解决好这些问题。从根本上讲，解决这些问题的关键在 于解决好能源问题和环境问题。因为，首先，能源是一切物体能够运转起来的根 本，没有了能源一切都无从谈起，其次是要解决环境问题，因为很多的疾病大都 是因为环境的恶化导致的，只有解决了环境问题我们的生活才会安定，我们才有 充裕的时间来解决人口、资源、疾病等其他问题。而要解决这些问题在很大程度 上依赖于生物技术的发展。关键词：生物技术，能源，污染，环境.正文：近年来，随着能源的逐渐消耗，能源短缺已成为一个不争的事实，人类正 设法利用新技术创造更多的能源，虽然一些诸如以水力，风力为动力的发电设备 生产了许多能源，但离人类对能源的需求还相差甚远，为此，以生物技术制造的 生物能源越来越受人们的关注，生物能源有以下优点：第一，生物能源是可再生 能源，从理论上讲，地球上的许多生物，尤其是植物都可以用来生产生物能源， 因为地球上的几乎所有的生物的能量的最终来源是太阳能，生物能是太阳能以化 学能形式贮存在生物中的一种能量形式，是一种唯一可再生的碳源，可转化成常 规的固态、液态和气态燃料。它直接或间接地来源于植物的光合作用，他们只是 暂时储存能源，然后以其他形式再释放出去，为此，我们可以利用这些生物来制 造能源。生物能源的来源丰富，据科学家估计地球上每年植物光合作用固定的碳达 2x10111，含能量达3xlO21J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶 中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。只要有生物，它就是一种取之不尽，用之不竭的能源。另外，生物能源是一种“绿色能源”，其最大的优点是无污染，因为它是利 用原生生物制造的所以它燃烧的产物主要是二氧化碳和水，二氧化碳和水都是植 物在生长时所必需的，再加上，我们可以利用生物技术改良某些植物的性能提高 它们的光合作用效率使其充分吸收这些“产物”，这样就不会造成污染，所以 我们可以放心使用。一些国家的生物能源使用情况玉家使用方式使用部门地域羡玉柴油80%+生物柴油20%B20大型运输弃二辆法至柴油丫0%+生物柴油30%B30政舟生轲门区公交车辆低硫柴油也%+生物柴油30%B30坏境污染严重的大城市公交车辆柴油9砒+生物柴油3%B3郊区的一般厘F辆德国生物柴油100%B110门区公交车辆柴油95%+生物柴油5%B5郊区的一般ZF辆意大利生物柴油100%B110大城市供暖燃料柴油70%+生物柴油30%B30大城市公交车轲瑞典低硫柴油7 09 5%+生物柴油3 0-5%B30-B5大城市必交车辆生物能源主要形式有以下几种:一：生物柴油生物柴油是利用生物技术制造的一种可燃液体，其主要原理是利用微生物 的发酵技术让一些特殊的植物进行发酵，最终得到的产物就是生物柴油，其原料 来源丰富，主要是一些含炭量比较高的植物和一些特殊的微生物，其工艺也逐渐 趋向成熟，适合进行大批量生产，是一种非常理想的生物燃料，目前，在许多国 家已经开始使用这种柴油。例如，前不久武汉市某一所高校的科技人员就利用生 物技术生产出了生物柴油，只要工艺更加完善，相信不久它将会是一种非常盛行 的燃料。二：乙醇乙醇也就是酒精，是由碳、氢、氧三种兀素组成的有机化合物，酒精是一种 清洁能源。少量使用可代替四乙基铅和ETBE （乙基叔丁基醚）作汽油的防爆剂。 大量使用则可与汽油混合制造乙醇汽油作汽车燃料。乙醇汽油就是指在汽油中加 入一定比例的变性酒精形成的混合燃料。这是一种清洁实用的燃料。乙醇汽油作 燃料可减少汽油燃烧对大气的污染，还可增加汽油辛烷值，提高燃烧效率。使用 汽油醇作为燃料，可明显降低汽车废气的排放，据调查试用乙醇汽油可以使一氧 化碳排放量降低2 0%30%，二氧化碳降低27%。酒精发酵和超作实际上是一种相当传统的工艺，酒精生产方法有化学合成法 和生物发酵法。化学合成法酒精含杂质较多，其应用受到限制。生产上主要采用 生物发酵法。制造酒精的原料可以是淀粉质原料、糖蜜原料、纤维原料和亚硫酸 造纸废液。所需要的生物主要是酵母菌。酵母菌含有丰富的蔗糖水解酶喝酒化酶 经过酵母菌的作用后乙醇及二氧化碳就被生产出来，最近的工艺还发明了用纤维 素发酵生产乙醇的方法，由于许多生产乙醇的高活性菌株不能直接利用纤维素作 为发酵过程中所需的糖类物质。所以必须对说含纤维素进行一些列酸碱处理，转 化为微生物可以利用的糖类，但对纤维素的酸碱处理要求条件苛刻，而且会造成 一定的污染所以工艺还不算成熟，但是假如有一天我们能找到一种非常高效而且 清洁的生物催化剂来生产酒精，那么地球上所有的植物都可以用作生产酒精燃 料，特别是在一些受外来物种侵扰的地方，例如在我国的江南一带有很多地区的 河道受到“水葫芦”和“水花生”等外来物种的侵扰造成河道堵塞，如果将来的技术能将纤维素转化为酒精那么不仅可以解决能源问题还有利于水利建设，再进一步，如果我们能利用基因技术和杂交技术生产出许多中能有特殊功能得植物， 譬如能吸收特定矿物质粒子的植物，这样我们可以广泛种植这些植物雨水污染较 重的地方治理水污染，同时又能将这些植物用于酒精生产，这样会是一种多么惬 意的事情，所以酒精技术的发展是很有前途的，它很有可能成为未来石油的替代 品。二：生物技术在环境治理中也有广泛的应用其主要反面有如下几点：（一）：污水治理：人类的生活离不开水，但同时又带来了大量的工业废水和生活污水。如果不 能将这些废弃物进行及时处理，一方面会导致严重的环境污染，危害人类将康； 另一方面会引起可用水资源的枯竭。因此我们必须进行水污染治理工作其主要方 法有很多但像物理法和化学方法都有很大的局限性，因此我们必须依靠生物方法 来治理水污染，其主要方法有：（1）工湿地处理系统法。就是利用人工种植湿地让污水流过湿地起到过滤的 作用，其特点是：出水水质好运行及维护管理方便。但不利于大规模的污水处理。（2）活性污泥处理法。就是利用一些具有生命活力的多种微生物类群组成的 生物絮体与废水充分接触混合后吸收走大量的有机或无机污染物。被吸收的有机 或无机污染物 又在微生物的作用下，进行分解或合成代谢活动，实现了物质的 转化，从而使废水和污水得以净化。污水的生物净化是利用微生物自身的生命活动过程对污水中的有毒物质进 行转移和转化，从而使污水得到净化的处理方法。目前，污水生物净化技术发展迅 速,好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟，本文只简单介绍其中几种方 法：A：固定化微生物技术固定化微生物技术是70年代末由固定化酶技术发展起 来的，它是指通过物理或化学的手段将游离的微生物固定在限定的空间区域使其 保持活性并可反复利用的一项生物技术。其可以被用来处理一般高浓度有机废 水、印染废水、含氮废水、难降解有机废水及其他废水等,一些具有特异性的优 势菌种不断得到改造或创造，将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞 菌等进行固定化后，菌体密度提高,大大提高了处理效率，尤其是对难降解有毒物 质有明显优势。B：生物强化处理技术生物强化处理技术是为了提高废水处理的效果,而向废 水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种,以去 除某一种或某一类有害物质。主要作用方式有:直接投加特效降解微生物,废水中 的微生物可以附着在载体上形成高效生物膜或以游离的状态存在；引入生物强化 制剂，主要用于处理城市污水，有机物的去除率可以得到显著提高，固体物质的产 生会减少、硝化作用得以增强，从而提高污水脱氮脱磷效果；固定化生物强化技术，将特定的微生物封闭在高分子网络载体内，使菌体脱 落少、活性高，从而提高优势微生物浓度，增加了其在生物处理器中的存留时间。C：生物反应器技术是现代生物技术发展的一个主要方向。生物反应器是利 用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统， 其有利于微生物附着生长形成生物膜，供气或供给的其他反应条件优越，污染物 具有充分的时间与微生物接触，有利于增强微生物的分解代谢能力。（二）大气净化：由于工业化大生产给大气带来了严重的污染，破坏了人类的生存空间严重 危害了人类的生心健康，所以对大气进行处理是非常必要的目前利用生物技术在 大气精华的主要有：生物净气塔和生物滤池他们主要用于消除一些化工厂所产生 的废气，在它们的主要系统中起降解作用的主要是腐生性细菌和真菌，通过这些 物质的作用可以将废气进行净化。（三）固体垃圾的处理固体废弃物主要包括固体生活垃圾和生产废弃物。其中主要以城市的生活垃 圾为主。它的存在不仅会影响城市的环境卫生质量，而且会危害人们生体健康成 为社会公害之一。由于这些固体废弃物主要是一些难以分解的高聚合材料所以用 一些常规的方法来处理是非常困难的，所以我们想到了用生物技术来处理这些垃 圾。其主要方法有：（一）堆肥法。堆肥法主要用于农业生产的制造农家肥中，但也是一种实现城市垃圾资源 化，减量化的重要途径。其技术是基于微生物的生命代谢活动，利用微生物的降 解作用时的垃圾中的有机废料转化成稳定的腐殖质。这些产物大大减少了原材料 的体积，并能用作土壤改良剂或安全返回环境中。这种技术是一种安全有效的方 法，因此在未来的废料管理规划中他仍将继续起着重要的作用。（二）填埋技术填埋技术就是将固体废弃物存积在大坑和低洼地并通过科学的管理来恢复 地貌和维护生态平衡的工艺。其优点是吃力垃圾量大投入少是一种普遍采用的 方法。但也有缺点，就是容易导致二次污染此外，被填埋的垃圾发酵后产生的甲 烷气体容易引发爆炸事故。针对上述问题，现在已经有很大改进，在选择场地和 填埋基质上进行了规划和处理，并在填埋点设有通风口将垃圾产生的甲烷收集利 用，所以这种技术仍被广泛采用。此种方法虽然可行，但仍然有缺点，就是这种技术处理垃圾的速度过慢，而 且一定会有污染，要能真正的做到无公害化处理就必须能快速彻底地将这些固体 垃圾消灭掉，即我们能利用生物技术制造出一种能快速分解这些固体垃圾的工程 菌，但在目前的技术还没达到这种水准，因此我们必须耐心等待，将这些固体废 弃物暂时储存，等将来的技术发展到这一步，我们就既可以将这些废弃物处理掉, 也可以利用这些垃圾（尤其是乙烯制品）生产燃料。这是一举两得的事情。 总之，生物技术在新能源开发和环境治理方面将发挥巨大的作用，它的大力发展 将对我们将来的生活产生巨大的影响，我们要努力学好生物技术并正确利用好生 物技术让它造福于我们的生活。白色污染的消除“白色污染”是指被抛弃在环境中的废塑料包装物及废农膜对自然景观和生 态环境造成的破坏。据资料显示，目前我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右, 约45000km2面积的废农膜残存在土壤中，若再不采取相应措施，将会严重影响我 国生态和环境，研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。而利用现代生物技术消 除白色污染的途径有：(1) 利用生物工程技术可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生 物、构建咼效降解菌。(2) 利用生物工程技术可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生 物(如:根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。(3) 大力研发可降解塑料和地膜。降解塑料具有与普通塑料同样的使用功能, 但在完