生物反應(yīng)工程復(fù)習(xí)

1、現(xiàn)代環(huán)境生物工程 王家德、成卓偉編著_個人知識點整理（龔）第一章、概述1.四種物質(zhì)與能量循環(huán)圈（O、C、N、S循環(huán)見P17-P20）2.環(huán)境生物工程（封面后一頁）；3.生物技術(shù)（P1-P2）：定義、“先進的工程技術(shù)手段”與傳統(tǒng)生物技術(shù)的三個重要步驟。4.生物治理技術(shù)優(yōu)于其他新技術(shù)的顯著特點在于其是污染物消除技術(shù)而不是污染物分離技術(shù)（美國EPA）5.環(huán)境污染特征（P6）、污染控制技術(shù)（P6-P7）6.技術(shù)發(fā)展趨勢（P3）7.環(huán)境生物技術(shù)定義（P6）、研究領(lǐng)域（P8）第二章 生物及其代謝1.微生物（P9）、真菌優(yōu)勢（P9）2.新陳代謝（P11-P17）3. 八中必需氨基酸（essential am

2、ino acid）：賴氨酸（Lys）、色氨酸（Trp）、苯丙氨酸（Phe）、蛋氨酸（Met）、蘇氨酸（Thr）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、纈氨酸（Val）十二種非必需氨基酸（nonessential amino acid）：丙氨酸（Ala）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、絲氨酸（Ser）、半胱氨酸（Cys）、酪氨酸（Tyr）、天冬酰胺（Asn）、谷氨酰胺（Gln）、精氨酸（Arg）、組氨酸（His）、天冬氨酸（Asp）谷氨酸（Glu）4. 第三章 基因工程1.重組DNA技術(shù)、技術(shù)路線、兩個方面重點（P23）第四章 酶工程1. 酶的催化反應(yīng)機理 酶的活性中心-酶分子中直接和底物

3、結(jié)合，并和酶的催化作用直接有關(guān)的部位。 關(guān)于酶與底物分子結(jié)合的假說 中間絡(luò)合物學(xué)說：底物先與酶結(jié)合成不穩(wěn)定的中間絡(luò)合物，然后再分解釋放出酶與底物 鎖鑰匙學(xué)說：該學(xué)說認為酶的天然構(gòu)象是剛性的，如果底物分子結(jié)構(gòu)上存在著微小的差別，就不能契入酶分子中，從而不能被酶催化。 誘導(dǎo)契合假說:當酶分子與底物接近時，酶蛋白受底物分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生了有利于底物結(jié)合的變化，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補楔合，進行反應(yīng)。2.影響酶催化反應(yīng)速率的因素（P46）3. 酶的固定化和固定化酶的反應(yīng)器 傳統(tǒng)酶（自由酶）催化反應(yīng)存在如下缺點酶催化反應(yīng)幾乎都在水溶液中進行，只能一次性使用，難以回收酶與產(chǎn)物混合，增加產(chǎn)物分離和純化難度

4、溶液中酶的穩(wěn)定性差，容易變形和失活。 酶固定化1971年第一屆國際酶工程會議正式建議采用固定化酶的名稱。固定化酶最大的特點就是既有生物催化劑的功能，又有固相催化劑的特點：可以重復(fù)使用，在大多數(shù)情況下，穩(wěn)定性明顯提高催化后，酶與底物容易分開，產(chǎn)物易于分離純化，質(zhì)量提高反應(yīng)條件易于控制，可實現(xiàn)反應(yīng)的連續(xù)化和自動控制酶的利用效率高了，單位酶量催化的底物濃度增加，而酶量減少更適合于多酶催化反應(yīng) 固定化酶的缺點存在著酶失活現(xiàn)象，尤其是共價法固定消耗固定化材料，增加成本酶被固定到載體后將增加底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)阻力因此，考慮固定化酶的優(yōu)缺點，在工業(yè)采用固定化還是液態(tài)的，應(yīng)該根據(jù)具體情況分析而定。4.酶的固定化

5、方法(P62-P63)5. 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用（P65-71） 腈化物降解酶 氨氧化酶 含芳香族化合物廢水處理 造紙廢水處理 含氰（腈）廢水處理 食品加工廢水處理 酶在土壤修復(fù)中的應(yīng)用酶的固定化方法第五章 細胞工程（P74）第六章 發(fā)酵工程1. 指利用微生物在有氧或無氧條件下的生命活動來制備微生物菌體或其他代謝產(chǎn)物的過程，目前也擴展為培養(yǎng)生物細胞（動植物細胞和微生物細胞）來制得產(chǎn)物的所有過程?，F(xiàn)代發(fā)酵工程不僅包括菌體生產(chǎn)和代謝產(chǎn)物的發(fā)酵生產(chǎn)，還包括微生物機能的利用。其特點有：以生物為對象，不完全依賴有限資源，可再生反應(yīng)溫度較低，生產(chǎn)可連續(xù)化，成本低安全有效，所得生物產(chǎn)品價格低廉、純凈

6、能解決傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)技術(shù)的一些難題可定向創(chuàng)造新品種、新物種投資小，收益大，見效快2. 發(fā)酵工業(yè)回顧3.發(fā)酵的基本過程：4. 5. 發(fā)酵工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用廢水生物處理裝置固體廢物的堆肥，垃圾的填埋以及廢物資源化過程第七章 廢水生物處理1. 處理過程中提高效率與降低能耗的方法（P103）2.3.生物強化高效菌種的直接作用和共代謝作用（P123）技術(shù)應(yīng)用場所1）焦化廢水：組成復(fù)雜，含有十幾種無機物和有機物，有機物包括酚類、芳香族化合物以及含硫、氮、氧的雜環(huán)化合物。2）制藥廢水（醫(yī)藥、農(nóng)藥）：成分復(fù)雜，鹽分高，濃度高。3） 染料廢水：成分復(fù)雜、鹽分高、色度高4）垃圾滲濾液：濃度高、成份復(fù)雜、色度

7、高5） 煉油廢水（重油制氣、煉油堿渣）：有毒物質(zhì)多，芳烴類占50%以上，含硫化物、揮發(fā)酚、苯并芘、呋喃等強致癌物。污染物濃度高。效果評價：提高目標污染物的去除效果改善污泥性能，減少污泥產(chǎn)量污泥容積降低17%30% ，污泥床厚度由2.32.7m降到了0.71.0m縮短系統(tǒng)的啟動時間，增強耐沖擊負荷的能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性4.EGSB和IC反應(yīng)器（P116-P119）EGSBR（顆粒污泥膨化床）20世紀90年代初，荷蘭Wageingen農(nóng)業(yè)大學(xué)Lettinga等人開發(fā)的第三代高效厭氧反應(yīng)器。結(jié)構(gòu)類似UASB，有進水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離區(qū)和出水渠Ø 有專門的出水回流系統(tǒng)。具有很大的高徑比

8、（35），反應(yīng)器高度達1520米。顆粒污泥沉降速率6080m/h ，大于污水上升速度水流10m/h和氣流7m/h時完全流化。特點：超高有機負荷：30 kgCOD /m3·d，是UASB有機負荷的2-5倍適合于低溫( 10) 、低濃度(<1.0gCOD/L)IC反應(yīng)器到目前為止，已成功地應(yīng)用于啤酒生產(chǎn)、造紙、食品加工、檸檬酸等行業(yè)的生產(chǎn)污水治理。兩個UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成，集中了UASB和流化床的優(yōu)點，利用沼氣提升力實現(xiàn)料液內(nèi)循環(huán)。IC反應(yīng)器由5個基本部分組成:混合區(qū)、第1厭氧區(qū)（污泥膨脹床區(qū)）、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)、第2厭氧區(qū)（精處理區(qū)）和氣液分離區(qū)。其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是核心構(gòu)造,由一級三相

9、分離器、沼氣提升管、氣液分離器和泥水下降管組成。上升管和下降管可以做成“同心管”。氣液分離器是一個旋流式板。特點：高徑比大，一般可達48，反應(yīng)器高度可達16 25m。第一反應(yīng)室生物量高、污泥齡長，升流速度大。第一反應(yīng)室沼氣是實現(xiàn)料液內(nèi)循環(huán)的動力。下降管、升流管、旋流氣液分離器設(shè)計是關(guān)鍵。進水布水系統(tǒng)需要一個特別結(jié)構(gòu)的設(shè)計。第二反應(yīng)室上升流速度小，產(chǎn)氣量少，流體接近推流，避免了污泥流失。由于深度凈化室的污泥濃度通常較低，有相當大的今間允許流化床部分的污泥膨脹進人其中，這就防止了高峰負荷時污泥的流失。優(yōu)點：1）容積負荷高。進水有機負荷是普通厭氧反應(yīng)器的3倍以上。2）節(jié)省投資和占地面積。IC反應(yīng)器體

10、積相當于普通反應(yīng)器的1/41/3左右。且高徑比大。3）抗沖擊負荷能力強。反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流量可達進水量的23倍、1020倍。4）抗低溫能力強。通常，可在常溫條件（2025 ）下進行，減少了消化保溫程序。5）具有緩沖pH的能力6）內(nèi)部自動循環(huán)，不必外加動力7）出水穩(wěn)定性好8）啟動周期短。IC反應(yīng)器啟動周期一般為12個月，而普通UASB啟動周期長達46個月。9）沼氣利用價值高。生物氣純度高，CH4為7080，CO2為2030，其它有機物為15，可作為燃料加以利用。5.脫氮除磷：氮：有機氮和無機氮。城市污水有機氮占總氮含量的60%，主要有蛋白氮、多肽、氨基酸、尿素等；無機氮包括氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮

11、。磷包括磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷。因素：第八章 廢氣生物處理1.什么是VOCs、排放源（P137）2. 我國的VOCs污染控制 大氣法規(guī)定不明確 有機烴類尾氣、惡臭氣體、有毒有害氣體、油煙 污染控制歷程 PMSO2NOxVOCs 、有毒有害 控制戰(zhàn)略 政策層面：明確污染控制思路，借鑒成熟管理經(jīng)驗，配套政策、法規(guī)、標準 技術(shù)層面：開發(fā)、引進、推廣技術(shù)有效、經(jīng)濟合理的VOCs治理技術(shù) 標準制訂 國家標準制訂 地方標準制訂（北京、上海等）3. 已發(fā)布的法律法規(guī) 1、大氣污染物綜合排放標準（GB16297-1996） 2、惡臭污染物排放標準（GB14554-1993） 3、煉焦爐大氣污染物排放標準（G

12、B16171-1996） 4、飲食業(yè)油煙排放標準（GB18483-2001） 5、儲油庫大氣污染物排放標準（GB20950-2007） 6、汽油運輸大氣污染物排放標準（GB20951-2007） 7、加油站大氣污染物排放標準（GB20952-2007） 8、合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準（GB21902-2008）4. 5. 6.處理技術(shù)（P145）7.膜分離回收 8.熱力分解蓄熱式燃燒（ROT）、蓄熱式催化氧化（RCO） 關(guān)鍵部位：蓄熱燒嘴、換向閥、蓄熱體 9.吸附技術(shù)使氣體混合物與適當?shù)亩嗫仔怨腆w接觸，利用固體表面存在的未平衡的分子引力或化學(xué)鍵力，把混合物中某一組分或某些組分吸附在固體表

13、面上。吸附劑：比表面積和吸附容量大、機械強度高、熱穩(wěn)定性和化學(xué)熱穩(wěn)定性好、再生性能強。有活性炭、活性氧化鋁、沸石分子篩和硅膠等。吸附-熱力分解：吸附濃度燃燒 吸附-冷凝10.生物處理原理：氣流介質(zhì)上吸附生物降解；氣流水相中溶解生物降解特點：效率高、運行費用低、環(huán)境友好生物處理技術(shù)結(jié)構(gòu)：塔式、箱式、地埋式箱式技術(shù)關(guān)鍵：微生物：商品化菌劑，復(fù)合型劑；生物載體：填料，相間傳質(zhì)和生物附著；流場：氣流分布、液流分布，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)；工藝：多技術(shù)耦合工藝設(shè)計。優(yōu)勢的技術(shù)：停留時間短，減少占地；單位壓降小，能耗低；單位填料生物量高，處理負荷提高；濾料不易老化、板結(jié)，使用周期長，510年內(nèi)無需更換。應(yīng)用領(lǐng)域：石油

14、煉制行業(yè)、污水處理廠除臭工程（硫化氫）、制藥行業(yè)。生物脫硫（P150）11.方法選擇第九章 固體廢物的生物處理1.固廢的分類工業(yè)固廢（industrial solid wastes）指工業(yè)生產(chǎn)、加工過程中產(chǎn)生的廢渣、粉塵、碎屑、污泥，以及在采礦過程中產(chǎn)生的廢石、尾砂等。城市垃圾（municipal wastes）指來自居民的生活消費、商業(yè)活動、市政建設(shè)和維護、機關(guān)辦公等過程中產(chǎn)生的固體廢物，包括生活垃圾、城建渣土、商業(yè)固體廢物、糞便等。危險廢物（hazardous wastes）指對人類、動植物現(xiàn)在和將來會構(gòu)成危害的，沒有特殊的預(yù)防措施不能進行處理或處置的廢棄物，它具有毒性（如含重金屬的廢物）

15、、爆炸性（如含硝酸銨、氯化銨等的廢物）、易燃性（如廢油和廢溶劑等）、腐蝕性（如廢酸和廢堿）、化學(xué)反應(yīng)性（如含鉻廢物）、傳染性（如醫(yī)院臨床廢物）、放射性（如核反應(yīng)廢物）等一種或幾種以上的危害特性。2.固廢處理原則固體廢物處理（treatment of solid wastes），是指通過物理、化學(xué)、生物等不同方法，使固體廢物轉(zhuǎn)化成適于運輸、貯存、資源化利用以及最終處置的一種過程?！暗诙V業(yè)”。無害化（innocuity）指將固體廢物通過工程處理，達到不損害人體健康、不污染周圍自然環(huán)境的目的。處理技術(shù)：垃圾焚燒、衛(wèi)生填埋、有害廢物的熱處理和解毒處理等。減量化（minimization）指通過適宜的

16、手段減少和減小固體廢物的數(shù)量和容積。一是減少產(chǎn)生，二是處理利用。資源化（resource recovery）指采取適當?shù)墓に嚰夹g(shù)，從固體廢物中回收有用的物質(zhì)和能源。4.固廢處理方法5.固體廢物處理：依靠自然界生物（微生物、動物）的代謝活動，通過生物轉(zhuǎn)化(氧化、分解有機固廢)將固廢中易于生物降解的有機組分轉(zhuǎn)化為腐殖肥料、沼氣或其它化學(xué)轉(zhuǎn)化品，從而達到固廢無害化的一種處理方法。包括好氧堆肥技術(shù)、厭氧發(fā)酵技術(shù)、廢物養(yǎng)殖蚯蚓和填埋。6. 堆制工藝：操作是否連續(xù)（間歇式與連續(xù)式） 反應(yīng)器特點（非反應(yīng)器型：靜態(tài)堆制工藝；反應(yīng)器型：機械攪拌式、立倉式堆制工藝、滾筒式堆制工藝等）7. 8.9.10.厭氧發(fā)酵

17、11. 工藝流程、工藝特點（P173） 11. 第十章 生物修復(fù)1.2.生物修復(fù)定義、分類、特點、修復(fù)三原則及主要工藝（P174-P176）3. 植物修復(fù)的方式：植物累計、植物固定、植物降解、植物揮發(fā)、植物萃取4.受體特性（P182-P187）、污染物特性（P187）、環(huán)境條件（P188）第十一章 生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用1.污染土壤定義、特點、污染物進入土壤的途徑、污染土壤類型（P189） 2.污染水體的生物修復(fù)污染水體修復(fù)技術(shù)：物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、生態(tài)修復(fù)技術(shù)及其它修復(fù)技術(shù)。 污染水體修復(fù)技術(shù)： 鳳尾蓮：根系發(fā)達，生長速度快，分泌克藻物質(zhì)污染物去除功能：富集鎘、鉻、鉛、汞、

18、砷、硒、銅、鎳等；吸收降解酚、氰；抑制藻類生長物質(zhì)。蘆葦：根系非常發(fā)達，生長速度快污染物去除功能；去除BOD、氮。狐尾藻：生長速度快污染物去除功能；吸收TNT、DNT等結(jié)構(gòu)相近化合物。浮萍：生長速度快，分泌克藻物質(zhì)污染物去除功能；富集鎘、鉻、銅、硒;抑制藻類生長。土壤植被過濾技術(shù)地下水修復(fù)技術(shù)：空氣注入修復(fù)技術(shù)（AS技術(shù)）；滲透反應(yīng)墻修復(fù)技術(shù)（PRB技術(shù)）；原位生物修復(fù)技術(shù)；原位化學(xué)修復(fù)技術(shù)；多相抽提修復(fù)技術(shù)；多種方法相結(jié)合的修復(fù)技術(shù)生物修復(fù)技術(shù)：利用自然環(huán)境中生息的微生物或投加篩選的微生物在人為促進工程化條件下，分解污染物，修復(fù)受污染環(huán)境的技術(shù)。包括生物注射法技術(shù)、滲透反應(yīng)墻法技術(shù)、抽提與回

19、灌相結(jié)合法技術(shù)、生物反應(yīng)器法技術(shù)。海洋污染的生物修復(fù)（P193）物理方法：人工打撈、吸附法化學(xué)方法：燃燒法、化學(xué)試劑法生物方法 生物修復(fù)的缺陷：受生物特性的限制，有一定的局限性。因為：污染物種類繁多，微生物不能降解所有污染物。對具有生物難降解性和不溶性污染物及污染物土壤腐殖質(zhì)等，修復(fù)效果欠佳甚至難以進行。在修復(fù)前要求作詳細調(diào)查、勘探，前期工作量大，費時、費錢、費力。第十二章 生態(tài)恢復(fù)學(xué)1. 生態(tài)恢復(fù)：根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，通過一定的生物、生態(tài)以及工程的技術(shù)與方法，人為地改變和切斷生態(tài)系統(tǒng)退化的主導(dǎo)因子或過程，調(diào)整、配置和優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部及其外界的物質(zhì)、能量和信息的流動過程和時空次序，使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功

20、能和生態(tài)學(xué)潛力盡快成功地恢復(fù)到一定的或原有乃至更高的水平?；謴?fù)生態(tài)學(xué)(Restoration Ecology)：研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因、退化生態(tài)恢復(fù)與重建的技術(shù)與方法、生態(tài)學(xué)過程與機理，是一門理論性與實踐性都很強的學(xué)科。2.生態(tài)恢復(fù)的目標及恢復(fù)和重建的基本原則（P202-P203）3.生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)體系（P204） 涉及水、土、氣等非生物或環(huán)境要素的恢復(fù)技術(shù) 物種、種群、群落等生物因素的恢復(fù)技術(shù) 生態(tài)系統(tǒng)與景觀的結(jié)構(gòu)和功能的總體規(guī)劃與組裝技術(shù)4. 5.濕地的功能（1）水資源功能：直接利用的水資源；作為集水區(qū)內(nèi)地勢較低的另一塊濕地的水源；補充地下水（2）抵御天然災(zāi)害的功能：洪水控制；防止鹽水入侵

21、；防風(fēng)護堤（3）地球之腎：滯留降解污染物；吸納多余營養(yǎng)物；濕地的碳庫功能（4）生物多樣性保護功能：生物多樣性保護；基因保存庫存在問題：出水污染物濃度升高、溫度、堵塞、占地面積。5.自然保護區(qū)建立自然保護區(qū)是為了拯救某些瀕臨滅絕的生物物種，監(jiān)測人為活動對自然界的影響，研究保持人類生存環(huán)境的條件和本身的自然演替規(guī)律，找到合理利用資源的科學(xué)方法。自然保護區(qū)建設(shè)-森林生態(tài)、草原草甸生態(tài)、荒漠生態(tài)、內(nèi)陸濕地和水域生態(tài)、海洋和海岸生態(tài)自然保護區(qū)功能 天然”本底“作用-自然保護區(qū)是恢復(fù)重建退化生態(tài)系統(tǒng)的天然參照系統(tǒng)-具有代表性的天然生態(tài)系統(tǒng)或原始景觀區(qū)域 生物物種的天然儲存庫-育種、食物、藥物、原材料等 人

22、類的生態(tài)屏障-涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、防風(fēng)固沙、保持水土、改善環(huán)境、維持生態(tài)平衡 科研的天然實驗室6. 廢棄地修復(fù)程序 編制廢棄地恢復(fù)與重建工程的方案 整治廢棄地，劃分結(jié)構(gòu)功能區(qū) 種植地覆土 低洼區(qū)水塘 構(gòu)筑物整修 后期養(yǎng)護及評估第十三章 生物質(zhì)能源1. 2.生物質(zhì)能及其特點（P217-P218）我國生物質(zhì)能以農(nóng)業(yè)廢棄物為主3. 4. 國外：歐美主要采用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)(CHP)，鍋爐設(shè)計基本全部采用流化床技術(shù)。CHP工藝中發(fā)電效率在30%40%，但是它有80%的潛力可控 丹麥政府已明令電力行業(yè)必須每年焚燒140萬噸生物質(zhì)；2020年，電站至少一半的發(fā)電和發(fā)熱將基于生物質(zhì)能美國2010年生物質(zhì)發(fā)電將達

23、到裝機容量達22000MW，預(yù)計2030年達裝機容量達40000MW。日本2002年提出“生物質(zhì)能源戰(zhàn)略”，研發(fā)重點放在以廢棄纖維素材料為原料的第二代生物燃料乙醇和以微藻類為原料的第三代生物燃料碳化氫方面。2010年生物質(zhì)能發(fā)電達330MW國內(nèi)：發(fā)展迅猛。出臺了生物質(zhì)能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃2010年，生物質(zhì)發(fā)電總裝機規(guī)模550萬千瓦。n 到2015年，生物質(zhì)能年利用量超過5000萬噸標準煤：生物質(zhì)發(fā)電裝機容量達到1300萬千瓦；生物質(zhì)年供氣220億立方米，其中建設(shè)大型農(nóng)業(yè)剩余物燃氣供氣6000處，工業(yè)有機廢水和污水處理廠污泥等沼氣供氣1000處；生物質(zhì)成型燃料1000萬噸，生物液體燃料500萬

24、噸。建成一批生物質(zhì)能綜合利用新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范項目。n 農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電裝機規(guī)模將達800萬千瓦，垃圾發(fā)電或超260萬千瓦。5.我國生物質(zhì)能源利用方式：直接發(fā)電、生物質(zhì)與煤混燒發(fā)電、垃圾及污泥焚燒發(fā)電。6. 7.第十四-十五章 生物制氣1.生物制氣：生物制甲烷、生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)制氫。2.生物制甲烷（P227-）：沼氣，來自沼澤之氣。是各種有機物質(zhì)，在隔絕空氣（還原條件），并必適宜的溫度、濕度下，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生的一種可燃燒氣體。沼氣成分：CH4，5080，CO2，2040，N2，05，H2S，013，H2小于1，O2小于04；特性與天然氣相似，發(fā)熱量為2080023600kJ/m3，甲烷

25、發(fā)熱量34000kJ/m3。3. 氣化氣應(yīng)用：供熱、供氣、發(fā)電、化學(xué)品的合成。4.生物制氫（P238）生物制氫存在的問題：氫氣的貯存和運輸問題；解決制氫的能耗問題。第十六-十八章 生物制“液體燃料”1.生物制醇2.生物制油 微藻產(chǎn)油。優(yōu)勢：生長快速，單位面積產(chǎn)量巨大；培養(yǎng)時所需水量較少；適應(yīng)能力強；可再生能力強；可以固定CO2 ，減少溫室效應(yīng)；燃燒時釋放的氮硫化合物較少。產(chǎn)油機理：利用太陽能和CO2合成油脂。藻類的篩選：大量微藻具有產(chǎn)油性能；不能適應(yīng)某些氣候、水質(zhì)等條件。藻類的培養(yǎng)：合適的藻種擴大培養(yǎng)。培養(yǎng)方式：封閉式和開放式。微藻煉油成本相對傳統(tǒng)化石能源較高，降低成本措施有：使用含油量高的微

26、藻；尋求高效率、低成本的采收方法；尋求高效率、低成本的獲取生物燃料的方法。 第十九章 環(huán)境友好材料生物技術(shù)1.材料的環(huán)境負荷（P282）材料產(chǎn)業(yè)是能源的主要消耗者，其能耗約占工業(yè)總能耗的30-40%。材料生產(chǎn)過程涉及大量的資源消耗，包括主原料和輔料。材料的環(huán)境負荷如材料生產(chǎn)過程污染物的排放，電子產(chǎn)品廢棄物排放等。解決方案：分類回收：設(shè)計利于分類回收的結(jié)構(gòu)環(huán)境友好材料開發(fā)。生活方式：作為一個從消費者轉(zhuǎn)變?yōu)樯钫?，強調(diào)消費的環(huán)境意識生產(chǎn)者回收、消費者付費原則。ECOM、生態(tài)環(huán)境材料學(xué)、評估體系（P282）2. 幾種重要的環(huán)境友好材料：生態(tài)混凝土（P282），包括再生骨料混凝土、粉煤灰混凝土、固體垃

27、圾混凝土。再生纖維素纖維（P283）可降解塑料（P286-P292）功能高分子材料生物農(nóng)藥（P292）生物肥料(P301)生物絮凝劑農(nóng)藥可防治病蟲草鼠以挽回經(jīng)濟損失，但導(dǎo)致中毒事件、生物多樣性減少。生物農(nóng)藥：狹義地，利用生物活體或其代謝產(chǎn)物針對農(nóng)業(yè)有害生物進行滅殺或抑制的制劑。廣義地，直接利用生物產(chǎn)生的生物活性物質(zhì)或生物活體作為農(nóng)藥，及人工合成的與天然化合物結(jié)構(gòu)相同的農(nóng)藥。分類：生物化學(xué)農(nóng)藥、微生物農(nóng)藥、轉(zhuǎn)基因農(nóng)藥、天敵農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥生物農(nóng)藥的幾個爭議問題及效果（P293）第二十章 環(huán)境生物監(jiān)測1.理化監(jiān)測的缺陷、生物監(jiān)測、指示生物及基本特征（P307-P308）2.理論基礎(chǔ)生態(tài)系統(tǒng)理論（P

28、307）3.生物監(jiān)測特點：長期性、連續(xù)性（污染物在環(huán)境中含量及對環(huán)境改變強度隨時間而變。這些變化與污染物的排放特性有關(guān)。生活于一定區(qū)域內(nèi)的生物，能把一定時問內(nèi)環(huán)境變化情況反映出來。）富集性綜合性（生物監(jiān)測反映環(huán)境諸因子、多組分綜合作用結(jié)果，能闡明整個環(huán)境的情況。尤其對符合排放標準的污染物，其長期影響環(huán)境的后果。）4.生物監(jiān)測方法（P309）根據(jù)監(jiān)測對象，生物監(jiān)測分類為：（1）水環(huán)境污染生物監(jiān)測（2）空氣污染生物監(jiān)測（3）生物污染監(jiān)測（4）生態(tài)監(jiān)測5.生污染指示生物（P311）主要方法（1）生物群落監(jiān)測方法1）生物指數(shù)監(jiān)測法（貝克生物指數(shù)、貝克-津田生物指數(shù)、生物種類多樣性指數(shù)、硅藻生物指數(shù)）2

29、）污水生物系統(tǒng)法3）微型生物群落監(jiān)測法：聚氨酯泡沫塊法（Polyurethane Foam Unit，PFU法）（2）生物測試法（3）細菌學(xué)檢驗法6.貝克生物指數(shù)、貝克-津田生物指數(shù)、生物多樣性指數(shù)、硅藻生物指數(shù)（P312-P313）7. PFU微型生物群落監(jiān)測法PFU法是以聚氨酯泡沫塑料塊（PFU）作為人工基質(zhì)沉入水體中，經(jīng)一定時間后，水體中大部分微型生物種類均可群集到PFU內(nèi)，達到種數(shù)平衡，通過觀察和測定該群落結(jié)構(gòu)與功能的各種參數(shù)來評價水質(zhì)狀況。根據(jù)水環(huán)境條件確定采樣時間，一般在靜水中采樣約需四周，在流水中采樣約需兩周；采樣結(jié)束后，帶回實驗室，把PFU中的水全部擠于燒杯內(nèi)，用顯微鏡進行微型

30、生物種類觀察和活體計數(shù)。8.生物測試法（P314）靜水式魚類急性毒性試驗：供試魚的選擇和馴養(yǎng)2點（P314）試驗條件選擇：每一種濃度的試驗溶液為一組，每組至少10尾魚試驗容器用容積約10L的玻璃缸，保證每升水中魚重不超過2g。試驗溶液的溫度要適宜，對冷水魚為1228，對溫水魚為2028。同一試驗中，溫度變化為±2。n 試驗溶液中不能含大量耗氧物質(zhì)，要保證有足夠的溶解氧，對于冷水魚不少于5mg/L，對于溫水魚不少于4mg/L。n 試驗溶液的pH值通常控制在6.78.5之間。n 配制試驗溶液和馴養(yǎng)魚用水應(yīng)是未受污染的河水或湖水。如果使用自來水，必須經(jīng)充分曝氣才能使用。不宜使用蒸餾水。半數(shù)

31、忍受限度（TLm），即半數(shù)存活濃度。TLm值計算-將試驗魚存活半數(shù)以上和半數(shù)以下的數(shù)據(jù)與相應(yīng)試驗液毒物（或污水）濃度繪于半對數(shù)坐標紙上（對數(shù)坐標表示毒物濃度，算術(shù)坐標表示存活率），用直線內(nèi)插法求出。發(fā)光細菌法發(fā)光細菌是一類能自發(fā)發(fā)光的細菌，其發(fā)光機制是由于菌體內(nèi)有一種熒光素酶，通過酶催化不飽和脂肪酸反應(yīng)，而向外界輻射藍綠色的熒光，發(fā)光光譜范圍在435630nm，有單一最大發(fā)射峰(max=475nm)。發(fā)光是其自身的正常生理代謝過程，強度易受外界環(huán)境的影響且反應(yīng)迅速、靈敏。Beckman公司依據(jù)其原理,推出用于環(huán)境監(jiān)測的生物毒性檢測儀Microtox。l 生物發(fā)光法直接反映環(huán)境污染對生物的影響，

32、比傳統(tǒng)的檢驗方法更迅速。l 水樣毒性組分與發(fā)光細菌接觸時，可影響或干擾細菌的新陳代謝，使細菌的發(fā)光強度下降或熄滅。在一定毒物濃度范圍內(nèi)，有毒物質(zhì)濃度與發(fā)光強度呈負相關(guān)線性關(guān)系，因而可使用生物發(fā)光光度計測定水樣的相對發(fā)光強度來監(jiān)測有毒物質(zhì)的濃度。其他生物測試法（P315）9.細菌學(xué)檢驗法（1）衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量的判斷在實際工作中，經(jīng)常以檢驗細菌總數(shù)，特別是檢驗作為糞便污染的指示細菌，如總大腸菌群、糞大腸菌群、糞鏈球菌、腸道病毒等，來間接判斷水的衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量。（2）利用細菌的新陳代謝能力檢測廢水毒性l 利用細菌的活動能力l 利用用細菌生長抑制試驗l 利用細菌的呼吸代謝檢測10.空氣污染生物監(jiān)測定義，三種監(jiān)測

33、方法（P315）植物監(jiān)測生物體系中，植物更易遭受大氣污染的傷害，原因：植物以龐大的葉面積與空氣接觸，進行活躍的氣體交換；植物缺乏動物的循環(huán)系統(tǒng)來緩沖外界的影響；植物固定生長的特點使其無法避開污染物的傷害。正因為植物對大氣污染的反應(yīng)敏感性強，加上本身位置的固定，便于監(jiān)測與管理，大氣污染的生物監(jiān)測主要是利用植物進行監(jiān)測。指示植物及其受害癥狀（P316）空氣污染物一般通過葉面上的氣孔或孔隙進入植物體內(nèi)，侵襲細胞組織，并發(fā)生一系列生化反應(yīng)，從而使植物組織遭受破壞，呈現(xiàn)受害癥狀。這些癥狀雖然隨污染物的種類、濃度以及受害植物的品種、曝露時間不同而有差異，但具有某些共同特點，如葉綠素被破壞、細胞組織脫水，進而發(fā)生葉面失去光澤，出現(xiàn)不同顏色（黃色、褐色或灰白色）的斑點，葉片脫落，甚至全株枯死等異?，F(xiàn)象。監(jiān)測方法（P317）動物監(jiān)測（P318-P319）：利用動物個體的異常反應(yīng) 利用動物種群數(shù)量的變化微生物監(jiān)測（P319）11.生物污染監(jiān)測（P321）（1）生物對污染物的吸收及在體內(nèi)分布1) 植物l 空氣污染物主要通過粘附、從葉片氣孔或莖部皮孔侵入方式進入植物體；l 植物通過根系從土壤或水體中吸收水溶態(tài)污染物。2）動物l 環(huán)境中的污染物一般通過呼吸道、消化道、皮膚等途徑進入動物體內(nèi);l 水和土壤中的污染物質(zhì)主要通過飲用水和食物攝入，經(jīng)消化道被吸收;l 脂溶性污染物質(zhì)通過皮