前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的生物與環(huán)境的作用主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
本章重點(diǎn)
一、名詞解釋
1.生態(tài)環(huán)境2.生境4.限制因子5.趨同適應(yīng)和趨異適應(yīng)
3.生態(tài)幅(ecologicalamplitute):生物對(duì)每一種生態(tài)因子都有其耐受的上限和下限,上下限之間是生物對(duì)這種生態(tài)因子的耐受范圍,稱為生態(tài)幅或生態(tài)價(jià)。
6.生活型和生態(tài)型:(1)趨同適應(yīng)的生物,具有類似的形態(tài)、生理和生態(tài)特性的物種類群稱為生活型。(2)趨異適應(yīng)的生物,分化形成的形態(tài)、生理和生態(tài)特性不同的基因型類群稱為生態(tài)型。
二、問(wèn)答題
1.簡(jiǎn)述謝爾福德耐性定律。
2.簡(jiǎn)述利比希最小因子定律及其補(bǔ)充。
3.試述生態(tài)因子的作用特征。
答:(1)綜合作用:環(huán)境中各種生態(tài)因子不是孤立存在的,而是彼此聯(lián)系、互相促進(jìn)、互相制約。任何一個(gè)因子的變化都會(huì)引起其他因子不同程度的變化。(2)主導(dǎo)因子作用(非等價(jià)性):在諸多生態(tài)因子中,必有一個(gè)對(duì)生物是起主要作用的,稱為主導(dǎo)因子。(3)階段性作用:生物在生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段對(duì)生態(tài)因子的需求不同,因此生態(tài)因子對(duì)生物的作用也具階段性。(4)不可替代性和補(bǔ)償作用:不可替代性:生態(tài)因子雖非等價(jià),但都不可缺少,一個(gè)因子的缺失不能由另一個(gè)因子來(lái)代替。補(bǔ)償作用:但某一因子的數(shù)量不足,有時(shí)可以由其他因子來(lái)補(bǔ)償。但只能是在一定范圍內(nèi)作部分補(bǔ)償。(5)直接作用和間接作用:環(huán)境中的地形因子,它的坡度、坡向、海拔高度等對(duì)生物的作用不是直接的,但他們能影響光照、溫度、雨水等因子的分布,因而對(duì)生物產(chǎn)生間接作用,這些地方的光照、溫度、水分狀況則對(duì)生物類型、生長(zhǎng)和分布起直接作用。
4.簡(jiǎn)述環(huán)境因子、生態(tài)因子及生存因子之間的關(guān)系。
思考題
一、名詞解釋
1.內(nèi)穩(wěn)態(tài)2.實(shí)驗(yàn)馴化與氣候馴化
二、問(wèn)答題
1.根據(jù)不同分類標(biāo)準(zhǔn),生態(tài)因子分為哪些種類?
2.簡(jiǎn)述生物與環(huán)境之間的相互作用。
3.生物對(duì)耐受性范圍的調(diào)整方式有哪些?
1、具體的生物個(gè)體和群體生活地段上的生態(tài)環(huán)境稱為(B)
A.環(huán)境
B.生境
C.內(nèi)環(huán)境
D.地球環(huán)境
2、簡(jiǎn)述環(huán)境因子與生態(tài)因子的區(qū)別與聯(lián)系
環(huán)境因子是指生物有機(jī)體以外的所有環(huán)境要素。生態(tài)因子是指環(huán)境因子中對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布有著直接或間接影響的因子。生態(tài)因子是環(huán)境因子對(duì)生物起作用的因子,生態(tài)因子包括在環(huán)境因子中。
3、根據(jù)生態(tài)因子的穩(wěn)定性程度可把生態(tài)因子分為穩(wěn)定因子和(D)
A.氣候因子
B.地形因子
C.外來(lái)因子
D.變動(dòng)因子
環(huán)境生物技術(shù)主要是通過(guò)對(duì)生物或者生物體的一些部分功能的直接或間接的利用,來(lái)對(duì)污染物進(jìn)行消除的一種工藝,對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題能夠做到高效的解決,而且在解決污染問(wèn)題的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生出有用物質(zhì),這種工程技術(shù)在當(dāng)前的環(huán)境治理中發(fā)揮著重要的作用,而且與可持續(xù)發(fā)展的思想是相一致的,有著消耗低、速度快以及效率高等特點(diǎn)。
一、環(huán)境生物技術(shù)在固體廢棄物處理中的應(yīng)用
利用環(huán)境生物技術(shù)處理固體廢棄物中的生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物,可以采取衛(wèi)生填埋的方法,它將城市生活垃圾存積在一起放入衛(wèi)生填埋場(chǎng),下層設(shè)置不透水的自然或人工的隔水層[1]。在處理過(guò)程中還要增加排氣口與監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)置,在當(dāng)天的垃圾填埋結(jié)束之后在上面鋪設(shè)一層土壤,然后利用科學(xué)的管理方法來(lái)對(duì)垃圾場(chǎng)地貌以及生態(tài)平衡狀態(tài)進(jìn)行恢復(fù),主要的應(yīng)用理由就是微生物對(duì)垃圾中的有機(jī)物實(shí)行分解,然后用填埋的方式還能夠產(chǎn)生沼氣進(jìn)行二次利用。環(huán)境生物技術(shù)在堆肥中的應(yīng)用,主要就是使廢棄物在一定的溫度環(huán)境中發(fā)酵,這種方法對(duì)生活垃圾的處理比較有效,處理步驟就是先對(duì)廢棄物實(shí)行預(yù)處理,然后進(jìn)行堆肥,后期處理之后存放,堆肥技術(shù)具有安全性高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。沼氣發(fā)酵的手段是將牲畜禽類的糞便與農(nóng)作物秸稈、污水等結(jié)合在一起,利用微生物所具備的厭氧發(fā)酵的特性,最終產(chǎn)生沼氣,主要在農(nóng)村地區(qū)具備比較大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。沼氣能夠在照明以及燃料等方面得到很好的利用,還可以利用沼氣建立生態(tài)農(nóng)場(chǎng)養(yǎng)殖模式,為綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
二、環(huán)境生物技術(shù)在水污染治理中的應(yīng)用
環(huán)境生物技術(shù)中對(duì)微生物實(shí)行降解來(lái)處理水中污染物的形式,被叫作生化處理或生物降解,在生化反應(yīng)中會(huì)因?yàn)槲⑸锏牟顒e,采取的處理技術(shù)也不同[2]。其中好氧降解技術(shù)中的生物膜法就是通過(guò)在污水處理的反應(yīng)器中加入介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,介質(zhì)可以承載微生物,使其獲得繼續(xù)的生長(zhǎng),進(jìn)而轉(zhuǎn)變成為粘液狀的膜,最終會(huì)利用這種膜來(lái)對(duì)污水進(jìn)行凈化,在處理中膜會(huì)逐漸增厚,成為一個(gè)完整的微生態(tài)環(huán)境,這一技術(shù)不需要進(jìn)行污泥的回流,而且產(chǎn)生的膜的生物性較高,在生化反應(yīng)中比較穩(wěn)定。除此之外還有生物自然的凈化技術(shù)類型,比如生物塘、人工濕地等方法,生物塘就是通過(guò)太陽(yáng)能作為基礎(chǔ)能源,然后在其中種植水生植物,通過(guò)對(duì)水體中污染物進(jìn)行吸收來(lái)得到凈化的效果,在生物塘中可以種植水生植物,也可以加入曝氣,對(duì)于水體生物的好氧降解有促進(jìn)作用,現(xiàn)代化復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的建立使得生物塘的技術(shù)功能更加強(qiáng)大。人工濕地對(duì)于化工、紙漿等多種污水類型都可以進(jìn)行凈化處理,主要是通過(guò)自然生態(tài)系統(tǒng)中化學(xué)、物理及生物這三個(gè)方面的作用來(lái)操作的,污水中存在的有機(jī)物在濕地所具備的過(guò)濾、沉淀作用下進(jìn)行截流,再次利用,其中可溶性的有機(jī)物在植物生物膜的反應(yīng)下會(huì)被吸收、分解,濕地的再生與更換則可以通過(guò)填料來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三、環(huán)境生物技術(shù)在廢氣和大氣污染治理中的應(yīng)用
環(huán)境生物技術(shù)對(duì)廢氣進(jìn)行處理,及時(shí)將其中的有機(jī)污染物或惡臭物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)化,達(dá)到凈化空氣的效果,屬于一項(xiàng)空氣污染處理的新技術(shù)[3]。環(huán)境生物技術(shù)對(duì)氣體類的污染物的處理主要有生物過(guò)濾法和洗滌法、植物修復(fù)法等幾種手段,生物過(guò)濾法就是通過(guò)活性物質(zhì)的填充對(duì)廢氣進(jìn)行加壓與預(yù)濕,然后在生物濾池中使得氣體中含有的污染物與生物膜相結(jié)合吸收,最后被降解從濾池的頂部排出。這一處理方式具有操作簡(jiǎn)便、設(shè)備投入少、效率高等優(yōu)點(diǎn),但是通常需要較大的占地面積。生物洗滌法要經(jīng)過(guò)廢氣吸收與懸浮再生兩個(gè)環(huán)節(jié),由洗滌器與生物反應(yīng)器組成,廢氣與生物懸浮液相互反應(yīng)被分解凈化后在反應(yīng)池上部排出,然后對(duì)生物懸浮液進(jìn)行充氧,產(chǎn)生的廢氣就會(huì)被微生物氧化、利用,而懸浮液也會(huì)在處理中實(shí)現(xiàn)再生,屬于一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。
四、未來(lái)環(huán)境生物技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展探究
環(huán)境生物技術(shù)在廢水處理技術(shù)中的應(yīng)用已比較成熟,實(shí)現(xiàn)了廣泛的發(fā)展。好氧與厭氧工藝實(shí)現(xiàn)了相結(jié)合的發(fā)展以及無(wú)害化的生產(chǎn)處理過(guò)程,自動(dòng)化程度不斷提升,在今后的發(fā)展中針對(duì)不容易降解污染物的生物基因庫(kù)的建設(shè)與特殊功能微生物的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)是主要的研究趨勢(shì)。在當(dāng)前科技的進(jìn)步中,分子生物技術(shù)在傳感器研究領(lǐng)域有著重要的支持作用,傳感器能夠使環(huán)境達(dá)到自動(dòng)、連續(xù)的觀測(cè),判斷環(huán)境污染狀態(tài),還可以對(duì)講解規(guī)律進(jìn)行分析,得出污染的發(fā)生原因,促進(jìn)環(huán)境生物技術(shù)更全面的進(jìn)步。另外,環(huán)境生物技術(shù)在發(fā)展中還需要不斷的與相關(guān)科技相結(jié)合。將環(huán)境生物技術(shù)與光、聲、電搭配,可提升技術(shù)作用效率,對(duì)高濃度的有害、難降解廢水有效的處理,如電化學(xué)高級(jí)氧化-高效生物處理技術(shù)、輻射分解-生物處理組合技術(shù)等,這也是環(huán)境生物的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用效果逐漸凸顯,這種高新技術(shù)的應(yīng)用可以產(chǎn)生很大的環(huán)境效益,我國(guó)現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展中污染問(wèn)題逐漸嚴(yán)峻,而且正處在一個(gè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要階段,因此工業(yè)企業(yè)與政府、學(xué)術(shù)研究部門應(yīng)該加強(qiáng)相互間的合作,在我國(guó)所具備的資源優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn),推動(dòng)環(huán)境生物技術(shù)的進(jìn)步,為我國(guó)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
一、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
1.生態(tài)系統(tǒng)定義:由生物群落與它的無(wú)機(jī)環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體,最大的生態(tài)系統(tǒng)是生物圈(是指地球上的全部生物及其無(wú)機(jī)環(huán)境的總和)。
2.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的成分和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)(食物鏈和食物網(wǎng))
3.生態(tài)系統(tǒng)的成分包括(1)非生物的物質(zhì)和能量(無(wú)機(jī)環(huán)境);(2)生產(chǎn)者:自養(yǎng)生物,主要是綠色植物;(3)消費(fèi)者:異養(yǎng)生物,絕大多數(shù)動(dòng)物,(營(yíng)腐生的動(dòng)物是分解者);(4)分解者:異養(yǎng)生物,能將動(dòng)植物尸體或糞便為食的生物(細(xì)菌、真菌、腐生生物)。注意:植物并非都是生產(chǎn)者,如菟絲子是寄生植物,它是消費(fèi)者;動(dòng)物也并非都是消費(fèi)者,如蚯蚓是分解者;細(xì)菌也并非都是分解者,硝化細(xì)菌是生產(chǎn)者,寄生細(xì)菌是消費(fèi)者。
4.食物鏈中只有生產(chǎn)者和消費(fèi)者,其起點(diǎn)是生產(chǎn)者植物;第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)是生產(chǎn)者;初級(jí)消費(fèi)者是植食性動(dòng)物。
5.食物網(wǎng):許多食物鏈彼此相互交錯(cuò)連接成的復(fù)雜營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu),就是食物網(wǎng)。
二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)
1、定義:生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程。
a、能量來(lái)源:太陽(yáng)能。輸入:通過(guò)生產(chǎn)者的光合作用,將光能轉(zhuǎn)化成為化學(xué)能。輸入生態(tài)系統(tǒng)總能量是生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能總量。
b、傳遞途徑:沿食物鏈、食物網(wǎng),
c、散失:通過(guò)呼吸作用以熱能形式散失的。
d、過(guò)程:能量來(lái)源 (上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)),能量去向(呼吸作用、未利用、分解者分解作用、傳給下一營(yíng)養(yǎng)級(jí))。
e、特點(diǎn):?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)、逐級(jí)遞減(能量金字塔中底層為第一營(yíng)養(yǎng)級(jí),生產(chǎn)者能量最多 ),能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率:10%~20%(不可以提高也不可以降低)
2.研究能量流動(dòng)的意義:
①可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃,設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用
②可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?/p>
三、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)
1、定義:組成生物體的c、h、o、n、p、s等元素,都不斷進(jìn)行著從無(wú)機(jī)環(huán)境到生物群落,又從生物群落回到無(wú)機(jī)環(huán)境的循環(huán)過(guò)程。又稱生物地球化學(xué)循環(huán)。
2、特點(diǎn):具有全球性、循環(huán)性
3、舉例:碳循環(huán)
①碳在無(wú)機(jī)環(huán)境中的存在形式:co2和碳酸鹽
②碳在生物體中的存在形式:有機(jī)物 碳在生物之間的傳遞形式:有機(jī)物
③碳在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間循環(huán)形式:co2
④碳從無(wú)機(jī)環(huán)境到生物群落的途徑主要是光合作用(還有化能合成作用),從生物群落回到無(wú)機(jī)環(huán)境的途徑有呼吸作用、微生物的分解作用、化學(xué)燃料的燃燒。
四、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞
1.信息種類
a.物理信息:通過(guò)物理過(guò)程傳遞的信息,如光、聲、溫度、濕度、磁力等可來(lái)源于無(wú)機(jī)環(huán)境,也可來(lái)自于生物。
b.化學(xué)信息:通過(guò)信息素傳遞的信息,如,植物產(chǎn)生的生物堿、有機(jī)酸;動(dòng)物的性外激素
c.行為信息:通過(guò)動(dòng)物的特殊行為傳遞信息的,對(duì)于同種或異種生物都可以傳遞。(孔雀開屏、蜜蜂跳舞、求偶炫耀)
2.范圍:在種內(nèi)、種間及生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間
3.信息傳遞作用:生命活動(dòng)的正常進(jìn)行離不開信息作用,生物種群的繁衍也離不開信息傳遞。信息還能調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系,以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
4.應(yīng)用:a.提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量。如:模仿動(dòng)物信息吸引昆蟲傳粉,光照使雞多下蛋
b.對(duì)有害動(dòng)物進(jìn)行控制,生物防治害蟲,用不同聲音誘捕和驅(qū)趕動(dòng)物
注:物質(zhì)循環(huán)是在無(wú)機(jī)環(huán)境和生物之間,不能在生物與生物間循環(huán)。
5.能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)之間的異同
不同點(diǎn):在物質(zhì)循環(huán)中,物質(zhì)是被循環(huán)利用的;能量在流經(jīng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí),是逐級(jí)遞減的,而且是單向流動(dòng)的,而不是循環(huán)流動(dòng)
聯(lián)系: ①兩者同時(shí)進(jìn)行,彼此相互依存,不可分割
②能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移、釋放,都離不開物質(zhì)的合成和分解等過(guò)程
③物質(zhì)作為能量的載體,使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動(dòng);能量作為動(dòng)力,使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往返。
6.生態(tài)系統(tǒng)的基本功能:能量流動(dòng)(生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)力)、物質(zhì)循環(huán)(生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ))和信息傳遞(決定能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的方向和狀態(tài))。
五、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
1、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念:生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定的能力。包括抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身結(jié)構(gòu)與功能保持原狀的能力,叫做抵抗力穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力,叫做抵抗力穩(wěn)定性。
2、生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力,而且自我調(diào)節(jié)能力是有限的。一般來(lái)說(shuō),生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多,食物網(wǎng)越復(fù)雜,其自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng),抵抗力穩(wěn)定性越高,恢復(fù)力穩(wěn)定性越低。負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在,它是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。
3、提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法:
關(guān)鍵詞:土壤生物修復(fù);根際環(huán)境;機(jī)制
中圖分類號(hào):X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16749944(2013)04022103
1土壤生物修復(fù)與根際環(huán)境
土壤生物修復(fù)是利用生物法對(duì)受污染土壤進(jìn)行治理的技術(shù),其中包含了較為復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程 [1],包括有微生物作用、植物作用以及兩者之間的相互作用等,而越來(lái)越多研究發(fā)現(xiàn),這種相互作用在污染物去除中更為重要。根際環(huán)境是生物修復(fù)作用發(fā)生的主要場(chǎng)所,隨著對(duì)生物修復(fù)技術(shù)的研究的深入,更多的學(xué)者開始關(guān)注根際環(huán)境[2]。
2植物與微生物的土壤修復(fù)機(jī)制
2.1植物修復(fù)
植物修復(fù)是污染土壤的生物治理的重要手段之一,植物修復(fù)土壤的機(jī)制大體上可分為轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化兩大類。前者通過(guò)植物的吸收作用將污染物從土壤中去除進(jìn)入植物組織內(nèi)富集達(dá)到去除污染物的目的,其本質(zhì)是將污染物轉(zhuǎn)移,如Cunningham等(1996)利用胡蘿卜吸收二氯二苯基-三氯乙烷,然后收獲胡蘿卜,曬干,完全燃燒以破壞污染物[3],在這個(gè)過(guò)程中,親脂性污染物離開土壤基質(zhì)進(jìn)入脂含量高的胡蘿卜根中。植物吸收是最為直接的污染物去除的途徑,其機(jī)理也最為直接,污染物通過(guò)根系進(jìn)入植物內(nèi)從而脫離受污染的土壤,從而使土壤得到凈化,去除重金屬、有機(jī)物污染物,是受污染土壤恢復(fù)的重要機(jī)制之一。在利用根系吸收污染的過(guò)程中,根系的巨大比表面積的特征具有積極的作用。后者是通過(guò)植物的分泌物的活性作用使污染物通過(guò)生物化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為低毒物質(zhì),植物在生長(zhǎng)過(guò)程中根系往往會(huì)分泌各種高分子物質(zhì)或酶,研究發(fā)現(xiàn)這些高分子分泌物活酶具有去除污染物的能力,如Schnoor等(1995)發(fā)現(xiàn)植物分泌的硝基還原酶,可用于硝基有機(jī)物的降解[4]。一般通過(guò)該過(guò)程,污染物被礦化為CO2和 H2O或轉(zhuǎn)化為無(wú)毒或低毒的代謝物,從而起到去毒作用。
之前較多的報(bào)道均集中在受重金屬污染的土壤中,對(duì)受有機(jī)污染土壤的研究和應(yīng)用相對(duì)偏少,近些年來(lái)植物修復(fù)有機(jī)污染土壤的研究也逐漸增加。
2.2微生物修復(fù)
相對(duì)于植物修復(fù)而言,微生物去除污染物的應(yīng)用更為廣泛,微生物具有強(qiáng)大的適應(yīng)性,而土壤環(huán)境也為微生物的生命代謝提供了各種良好的條件。
對(duì)于無(wú)機(jī)污染物(如重金屬離子、鹽等),根際微生物能通過(guò)改變根際環(huán)境pH值和氧化還原電位以改變污染物的形態(tài),近而通過(guò)根和土壤吸附,固定污染物,此類研究較多,如Kunita等對(duì)受高濃度銅污染土壤中銅轉(zhuǎn)化細(xì)菌的活性特征進(jìn)行了研究,顯示了微生物在高濃度銅污染土壤中的污染物轉(zhuǎn)化過(guò)程[5],此外,Robinson 等(2001)對(duì)4種根際熒光假單胞菌對(duì)Cd的富集與吸收的研究發(fā)現(xiàn),根際細(xì)菌對(duì)Cd的富集達(dá)到環(huán)境中的100倍以上[6],這類研究均說(shuō)明了微生物具有轉(zhuǎn)化和固定土壤中重金屬的功能。
此外,隨著人類工業(yè)活動(dòng)的復(fù)雜化,不斷有新型的有機(jī)物排入環(huán)境,形成了難降解污染物治理的新難題,新型農(nóng)藥、化工產(chǎn)品的生產(chǎn)、石油工業(yè)的發(fā)展和污水排放均為新型污染物進(jìn)入土壤環(huán)境污染的源頭。而在受難降解污染物污染的土壤中,微生物的難受性和適應(yīng)性也為這類污染物的治理提供了途徑,可以促進(jìn)污染物的去除,如khtuya等研究發(fā)現(xiàn)了真菌對(duì)難降解污染物的去除作用[7]。對(duì)于易降解污染物,微生物通過(guò)自身現(xiàn)有的代謝基因能夠產(chǎn)生相關(guān)的酶系,通過(guò)生長(zhǎng)代謝活動(dòng)使其降解,而對(duì)于有毒難降解類污染物,微生物通過(guò)一定的適應(yīng)期,能夠通過(guò)突變和進(jìn)化形成產(chǎn)生降解該類物質(zhì)的生物酶系的基因,從而具備耐性和降解能力,實(shí)現(xiàn)對(duì)一些難降解的有機(jī)化合物的降解[8]。除了微生物對(duì)污染物的直接降解或轉(zhuǎn)化作用外,研究發(fā)現(xiàn)其中包含更為復(fù)雜的過(guò)程:如微生物分泌物能夠改變有機(jī)物的溶解性、酯溶性及生物可利用性等;另外,根際微生物的分泌物可與金屬離子發(fā)生鰲合作用。通過(guò)代謝過(guò)程,金屬離子可被沉淀或被鰲合在可溶或不可溶生物多聚物上[2]。因此微生物分泌物對(duì)降解微生物或富集污染物也具有一定作用。
2.3植物與微生物的相互作用
2.3.1微生物與植物之間相互促進(jìn)作用
一方面,植物根系的土壤環(huán)境為微生物生長(zhǎng)提供了有利條件。土壤本身屬于多孔介質(zhì),并富含微生物增殖的營(yíng)養(yǎng)因子,土壤中植物根系的存在為微生物創(chuàng)造了多樣性的生長(zhǎng)環(huán)境,同時(shí)植物根系的巨大比表面積也有利于微生物的附著。另一方面,微生物能夠分泌多種生理活性物質(zhì)來(lái)刺激并調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)。這包括活的微生物活動(dòng)產(chǎn)生的植物激素、酸性物質(zhì)以及纖維素等。已發(fā)現(xiàn)的植物激素類物質(zhì)主要有生長(zhǎng)素(主要是IAA)、赤霉素(主要是GA3,GA1)、細(xì)胞分裂素(CTK)、脫落酸(ABA)、乙烯和酚類化合物及其衍生物、鐵載體、抗生素、系統(tǒng)防衛(wèi)酶和氰化物等抗病物質(zhì)等[9],有些微生物能夠產(chǎn)生抗病和抗逆作用,間接促進(jìn)植物生長(zhǎng)。如黃藝等(2000)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)在土壤根際環(huán)境中,與非菌根相比,其必須元素Cu、Zn交換態(tài)含量增加,非必須元素Cd交換態(tài)含量減少;同時(shí),Cu、Zn和Pb的有機(jī)結(jié)合態(tài)的含量在菌根際中都高于非根際[10],這說(shuō)明微生物與植物之間可能存在相互促進(jìn)作用,這為利用植物、微生物修復(fù)受污染的土壤創(chuàng)造了有利條件。
2.3.2微生物與植物之間作用與污染物代謝的關(guān)系
根際環(huán)境中,植物生長(zhǎng)與微生物增殖之間是相互促進(jìn)的,這在污染物的去除中有著重要的作用。Whiting等(2001)利用鋅的超積累植物結(jié)合三種根際菌,使土壤中的重金屬得到活化,提高了植物對(duì)鋅的吸收[11]。Ma等(2001)成功地從鎳污染土壤中分離到耐重金屬污染并促進(jìn)植物生長(zhǎng)的根際細(xì)菌,其能夠促進(jìn)在高水平重金屬污染地土壤中植物的生長(zhǎng),進(jìn)而促進(jìn)污染物的去除[12]。Chekol等(2004)發(fā)現(xiàn)植物修復(fù)中,在根際存在條件下,根際的脫氫酶的活性有很大提高,強(qiáng)化了土壤中PCB的生物降解,同時(shí),根際土壤中生物量也比無(wú)植物條件下有很大提高[13]。根際分泌物中的有機(jī)物對(duì)土壤微生物具有一定的選擇性[14],其中一些可以作為微生物的能源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而被利用,使根際微生物的數(shù)量和代謝活力增加進(jìn)而改變根際微生物群落結(jié)構(gòu),使其分解污染物的能力增加,說(shuō)明根際分泌物中的有機(jī)成分是引起根際新的細(xì)菌群落發(fā)展的潛在機(jī)制[2]。此外,研究發(fā)現(xiàn)根際分泌物可以作為污染物的共代謝基質(zhì)。Zheng等(2001)發(fā)現(xiàn)薄荷類植物的根際分泌物中含有芳香族化合物等多環(huán)芳烴(PAHs)、多聚體染料等的共代謝物質(zhì),促進(jìn)了污染土壤中多聚體染料的代謝分解[15]。
2.3.3優(yōu)勢(shì)種群對(duì)污染物去除的作用
微生物群落的改變對(duì)土壤污染物的去除有著重要影響。優(yōu)勢(shì)種群的出現(xiàn),以及促植物生長(zhǎng)微生物的存在都會(huì)加快污染物的穩(wěn)定和去除。微生物群落結(jié)構(gòu)的變化與微生物的代謝活性相關(guān),而微生物的代謝活性是污染土壤中有機(jī)污染物分解的重要原因。因而,根際分泌物對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程,就可能是對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)的基本過(guò)程[16],這些對(duì)于土壤修復(fù)都有著重要的意義。土壤中微生物的活性及其生物量增長(zhǎng)受到底物的限制,特別是碳源,而根際作用產(chǎn)生的碳源的輸入能夠增加微生物的活性。模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,在添加人工合成的根分泌物的土壤中發(fā)現(xiàn),微生物群落結(jié)構(gòu)及活性與碳源的存在有明顯相關(guān)性[17]。微生物活性的增加使之對(duì)有機(jī)污染物的降解能力加強(qiáng),從而加快了生物修復(fù)過(guò)程。
可以看出,植物與微生物之間往往是存在相互作用的。特別是在根際環(huán)境中,根際分泌物作為植物與微生物相互作用的紐帶,植物根際分泌物促進(jìn)了微生物的活性,而微生物又能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)從而有利于污染物質(zhì)從土壤中去除,這種作用機(jī)制最終有利于污染土壤的生物修復(fù)。
3存在問(wèn)題與展望
目前對(duì)于土壤生物修復(fù)的各種單一作用機(jī)制都已經(jīng)有了清楚的了解,但對(duì)于各個(gè)機(jī)理之間的關(guān)系仍不夠明確。此外生物修復(fù)土壤最大弊端在于處理周期較長(zhǎng),同時(shí)富集生物的處置存在二次污染的可能,某些情況下,代謝產(chǎn)物可能具有更大毒性。
近些年來(lái),土壤重金屬污染、化學(xué)物質(zhì)泄漏風(fēng)險(xiǎn)事故頻發(fā),采用化學(xué)法等工程恢復(fù)措施成本巨大,而土壤生物修復(fù)工程法盡管周期相對(duì)較長(zhǎng),但在未來(lái)邊生產(chǎn)邊恢復(fù)治理的環(huán)境管理要求下將其作為一項(xiàng)常規(guī)措施具有更多的優(yōu)越性。隨著對(duì)各種生物修復(fù)技術(shù)研究的深入,生物修復(fù)技術(shù)必將會(huì)在土壤修復(fù)中起到更加重要的作用。 參考文獻(xiàn):
[1]陳玉成.土壤污染的生物修復(fù)[J].環(huán)境科學(xué)動(dòng)態(tài),1999(2):7~11.
[2]張?zhí)?,潘偉?根際環(huán)境與土壤污染的植物修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)環(huán)境,2003,12(1):76~80.
[3]Cunningham S D. Ow Dw. Promises and prospects of phytoremediation[J]. Plant Physiol, 1996, 110: 715~719.
[4]Schnoor J L. Licht L A, Mc Cutcheon S C et al. Phytoremediation of contaminated soils and sediments[J]. Environ Sci Technol, 1995, 29:318~323.
[5]Kunita T, Saeki K, Nagaoka K, Oyaizu H, Matsumoto S. Characterization of copperresistant bacterial community in rhizosphere of highly coppercontaminated soil[J]. Eur J soil Biol, 2001, 37:95~102.
[6]Robinson B, Russell C, Hedley M, Clothier B. Cadmium adsorption by rhizobacteria: implications for New Zealand pastureland[J]. Agriculture Ecosystem and Environment, 2001,87:315~321.
[7]Enkhtuya B, Rydlová J, Vosátka M. Effectiveness of indigenous and nonindigenous isolates of arbuscular mycorrhizal fungi in soils from degraded ecosystems and manmade habitats[J]. Applied soil Ecology, 2000, 14:201~211.
[8]邢維芹, 駱永明, 李立平,等. 持久性有機(jī)污染物的根際修復(fù)及其研究方法[J]. 土壤, 2004, 36(3):258~263.
[9]馬放等. 環(huán)境生物制劑的開發(fā)與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.
[10]黃藝,陳有健,陶澍.菌根植物根際環(huán)境對(duì)Cu、Zn、Pb、Cd形態(tài)影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2000,11(3):431~434.
[11]White J P. Phytoremediation assisted by microorganisms[J]. Trends in Plant Science, 2001,6 (11):502.
[12]Ma W, Zalec K, Glick B R. Biological activity and colonization pattern of the bioluminescencelabeled plant growthpromoting bacterium Kluyvera ascorbata SUD165/26[J]. FEMS Microbiology Ecology , 2001, 35: 137~144.
[13]Chekol T, Vough L R, Chaney R L. Phytoremediation of polychlorinated biphenylcontaminated soils: the rhizosphere effect[J]. Environment international, 2004, 30 (6): 799~804.
[14]Campbell C D, Grayston S J, Hirst D J. Use of rhizosphere carbon sources in sole carbon source tests to discriminate soil microbial communities[J]. Journal of microbiological methods, 1997, 30: 33~41.
[15]Zheng Z, Sheth U, Nadiga M, Pinkham J L, Shetty K. A model for the role of the prolinelinked pentose phosphate pathway in polymeric dye tolerance in oregano[J]. Process Biochemistry, 2001,36:941~946.
關(guān)鍵詞:現(xiàn)代生物技術(shù);環(huán)境工程;應(yīng)用
經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市建設(shè)作為當(dāng)前時(shí)展的主流與基本趨勢(shì),盡管在多年來(lái)已經(jīng)取得了顯著的成就,然而由于城鎮(zhèn)在自身發(fā)展的過(guò)程中過(guò)于追求經(jīng)濟(jì)效益,而忽視了必然的社會(huì)效益,生態(tài)環(huán)境問(wèn)題油然而生。針對(duì)當(dāng)前愈演愈烈的環(huán)境問(wèn)題,只有不斷完善發(fā)展環(huán)境工程項(xiàng)目體系,不斷創(chuàng)新發(fā)展已有的現(xiàn)代生物技術(shù),才能真正在探索解決環(huán)境問(wèn)題新方法的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的有效統(tǒng)一,真正為人類的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
1現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用
現(xiàn)代生物技術(shù)在構(gòu)成上主要以DNA技術(shù)為基本引導(dǎo),包括一系列生態(tài)高新技術(shù),例如細(xì)胞工程技術(shù)、基因工程技術(shù)、微生物工程技術(shù)、生物修改技術(shù)等。從環(huán)境工程的角度來(lái)看,由于該技術(shù)具有無(wú)污染、再生方便、循環(huán)性強(qiáng)等基本特征,因此在環(huán)境工程中具有較高的應(yīng)用價(jià)值,能夠在確保生態(tài)環(huán)境友好的基礎(chǔ)上追求最大化的經(jīng)濟(jì)效益。下面將以生物技術(shù)和基因工程技術(shù)為例來(lái)具體論述。
1.1生物技術(shù)的應(yīng)用
生物技術(shù)在生態(tài)環(huán)境工程中的作用體現(xiàn)在多個(gè)方面,以醫(yī)學(xué)為例,DNA重組技術(shù)的出現(xiàn)使得血漿蛋白相關(guān)臨床病理特征不再那么神秘。研究人員開始利用生物及時(shí)對(duì)血漿蛋白進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化處理,并通過(guò)母體繁殖的方法,制造出了大量的人體蛋白,而這些蛋白在臨床上都具有極高的應(yīng)用價(jià)值和顯著療效。與常規(guī)的臨床治療技術(shù)進(jìn)行對(duì)比,生物技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特征主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,首先,生物技術(shù)的副作用低,由于人體蛋白是經(jīng)由生態(tài)技術(shù)所獲取的,因此應(yīng)用于人體具有很高的適用性,不良反應(yīng)發(fā)生率極低;其次,由于生物技術(shù)能夠通過(guò)作用與人體網(wǎng)絡(luò)功能體系的方式來(lái)達(dá)到綜合醫(yī)療的臨床診治效果,因此比常規(guī)的化學(xué)療法或放射性療法具有更高的臨床適用性。
1.2基因工程技術(shù)的應(yīng)用
以植物基因工程技術(shù)為例,隨著當(dāng)前基因工程技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展,我們已經(jīng)構(gòu)建起了完善系統(tǒng)的生物技術(shù)體現(xiàn),經(jīng)由將植物基因工程的相關(guān)研究?jī)?nèi)容放置到標(biāo)準(zhǔn)操作流程當(dāng)中,不僅能夠植物基因工程在實(shí)際操作過(guò)程中科學(xué)性和準(zhǔn)確性,同時(shí)還能夠幫助研究人員研制出更多的轉(zhuǎn)基因植物,進(jìn)而產(chǎn)生大量的醫(yī)學(xué)蛋白,為醫(yī)學(xué)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。
2現(xiàn)代生物技術(shù)繼續(xù)發(fā)展的建議
當(dāng)前現(xiàn)代生物技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境工程建設(shè)活動(dòng)起了重要的推動(dòng)作用,而為了適應(yīng)當(dāng)前日益增長(zhǎng)的環(huán)境保護(hù)與綠色發(fā)展的要求,就需要我們進(jìn)一步地發(fā)展現(xiàn)代生物技術(shù)的重要作用。由于上文針對(duì)生物技術(shù)和基因工程技術(shù)展開了論述,下面將繼續(xù)就這兩點(diǎn)分析繼續(xù)發(fā)展壯大現(xiàn)代生物技術(shù)的建議措施。
2.1提供生物技術(shù)在能源問(wèn)題的應(yīng)用效率
能源問(wèn)題作為時(shí)展與經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要問(wèn)題,與生態(tài)環(huán)境之間有著密切的關(guān)系。這就給我們以有益提示,在發(fā)展生態(tài)技術(shù)的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)將生物技術(shù)與能源開發(fā)與利用有機(jī)地結(jié)合起來(lái),一方面不斷提高舊能源的利用效率,另一方面不斷研究探索新型能源與綠色能源,著力轉(zhuǎn)變能源應(yīng)用的傳統(tǒng)地位,嘗試新思路與新途徑。可以說(shuō),基于生物技術(shù)的能源開發(fā)與利用是未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑與趨勢(shì)之一。
2.2強(qiáng)化轉(zhuǎn)基因工程及時(shí)在環(huán)境自治問(wèn)題上的應(yīng)用效果
生態(tài)環(huán)境問(wèn)題在迫使人類開始重新審視人與自然關(guān)系的同時(shí),也開始讓人從環(huán)境保護(hù)的基本思路轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)提高環(huán)境的自治能力,因此如何在發(fā)展的過(guò)程確保生態(tài)環(huán)境的自我恢復(fù)能力,已經(jīng)成為當(dāng)前環(huán)境工程的重要研究課題。以轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)為例,通過(guò)將轉(zhuǎn)基因技術(shù)與新植物培育與養(yǎng)殖有機(jī)地結(jié)合起來(lái),從而達(dá)到植物品種改良、土壤優(yōu)化的目的。此外,研究人員還可以考慮改良一些具有顯著吸附能力的植物,通過(guò)將土壤中一些已經(jīng)超標(biāo)的金屬元素予以有效吸收,在提高土壤自身恢復(fù)能力的基礎(chǔ)上,提高當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的自治能力。另一方面,經(jīng)由轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)所培育出的植物在應(yīng)用過(guò)程中能夠兼具經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,這就達(dá)到了二者的有機(jī)協(xié)調(diào)。
3結(jié)語(yǔ)
事實(shí)上,現(xiàn)代生物技術(shù)所涵蓋的范圍與內(nèi)容及其廣泛,由于篇幅原因,本文在此只是簡(jiǎn)單地選取了生物技術(shù)和基因工程技術(shù)兩方面的內(nèi)容。當(dāng)前現(xiàn)代生物技術(shù)在生態(tài)環(huán)境工程中的應(yīng)用價(jià)值與實(shí)際效果已經(jīng)為人為熟知,為了確?,F(xiàn)代生物技術(shù)能夠在未來(lái)更好地為環(huán)境問(wèn)題作出重要貢獻(xiàn),就需要不斷實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展,不斷將現(xiàn)代生物技術(shù)與生態(tài)環(huán)境工程有機(jī)地結(jié)合起來(lái),達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的和諧統(tǒng)一。
參考文獻(xiàn)
[1]孫毅.現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)研究的新進(jìn)展[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2012,7(14)26-17.
關(guān)鍵詞 酶;環(huán)境保護(hù);應(yīng)用
中圖分類號(hào)X3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2014)114-0128-02
現(xiàn)如今,世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,隨之帶來(lái)的是嚴(yán)重的環(huán)境破壞,所以人類賴以生存的環(huán)境質(zhì)量已經(jīng)成為世界矚目的重大問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類對(duì)自然資源的開發(fā)范圍越來(lái)越廣,環(huán)境問(wèn)題也就越來(lái)越嚴(yán)重,對(duì)人類的生存帶來(lái)了不小的威脅。為了改善現(xiàn)在的壞境問(wèn)題,人類開始利用生物技術(shù)與環(huán)境工程技術(shù)相結(jié)合,為環(huán)境治理提供了高效的技術(shù)手段。
20世紀(jì)以來(lái),在化學(xué)和生物學(xué)的交叉地帶想成了生物技術(shù),現(xiàn)今生物技術(shù)成為了環(huán)境保護(hù)的重要手段。作為生物工程的重要組成部分,酶和酶工程手袋生物和化學(xué)學(xué)者的重視,現(xiàn)代研究表明,酶與酶技術(shù)對(duì)環(huán)境保護(hù)有著重大影響。
1 酶與酶工程的基本技術(shù)
1.1 酶的產(chǎn)生
酶的來(lái)源有植物,動(dòng)物和微生物。由于技術(shù)不夠先進(jìn),早先的酶多從動(dòng)植物中提取。但大多數(shù)酶由微生物產(chǎn)生,因微生物種類繁多,幾乎所有的酶都可以在微生物中找到。由于現(xiàn)在生物技術(shù)的快速發(fā)展,微生物變得容易培養(yǎng),并且繁殖快產(chǎn)量高,所以可以在短期內(nèi)大量培養(yǎng),高效產(chǎn)酶,這樣連續(xù)發(fā)酵可以產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)有效的酶制劑,對(duì)于迫切需要治理的環(huán)境問(wèn)題起到較大改善作用。
1.2 酶的固定化技術(shù)
酶的固定化技術(shù)是通過(guò)物理或化學(xué)的方法將酶連接在一定的固相載體上成為固定化酶,從而發(fā)揮催化的作用。固定化酶具有酶的較高品質(zhì)。固定化酶儲(chǔ)存穩(wěn)定性高、分離和回收容易、可循環(huán)使用、工藝簡(jiǎn)便、成本較低。固定化酶在生物、化學(xué)、生物工程、生命科學(xué)等領(lǐng)域研究越來(lái)越多,應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣泛。并且固定化酶在對(duì)環(huán)境治理中起到了非常重要的作用,有效的改善了生態(tài)環(huán)境,符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。
2 酶在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用
2.1 對(duì)廢水凈化的作用
在20世紀(jì)70年代,固定化酶已被用于空氣和水的凈化。在廢水處理中,固定化酶占據(jù)主導(dǎo)地位。含酚廢水屬于工業(yè)廢水,含有芳香族化合物,樹脂加工業(yè)、塑料廠、染料廠都會(huì)產(chǎn)生含有芳香族化合物的廢水,所以是重大污染物,需優(yōu)先處理。辣根過(guò)氧化酶是處理這種污染物的主要酶制劑,它不僅可以高效去除廢水中的含酚量,還可以利用磁響應(yīng)性回收磁性酶,達(dá)到一舉兩得的效果。墨西哥科學(xué)家在蘿卜中提取出一種蘿卜素酶也可以去除廢水中的含酚化學(xué)物質(zhì),它還可以達(dá)到在廢水處理中使廢水循環(huán)利用的效果。食品廢水與重工業(yè)廢水也是需要凈化的較大廢水污染源,現(xiàn)在也已有多種酶制劑可以凈化這兩種廢水,廢水凈化已得到較大改善。今天,凈水機(jī)幾乎成為每家每戶的必備產(chǎn)品,由此看來(lái),酶的應(yīng)用已經(jīng)廣泛應(yīng)用各地各處。
2.2 對(duì)石油與廢油凈化作用
每年排入大海的石油量數(shù)百萬(wàn)噸,如果得不到及時(shí)的處理,海里的魚蝦等生物造成致命危害,并且石油中的有害物質(zhì)可能通過(guò)海里的生物帶入人體,威脅到人的生命。在開采與煉制石油的過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢油也是廢油的一大污染源,它隸屬石油的附屬污染品,也應(yīng)與是有采用相同的治理方法。現(xiàn)今社會(huì)的飛速發(fā)展是人類的生活品質(zhì)大幅提高,人類所食用的食品含油量也大大增多,不良商家鉆空子制作地溝油在市場(chǎng)上販賣,人類食用地溝油對(duì)身體的危害是很大的,所以廢油處置問(wèn)題迫在眉睫。研究表明,酯酶技術(shù)對(duì)廢油回收利用起關(guān)鍵作用。但現(xiàn)在我國(guó)由于技術(shù)限制,并未能將這種技術(shù)運(yùn)用到廢油處理中。
2.3 對(duì)白色污染治理的作用
科技的迅速發(fā)展對(duì)世界進(jìn)步起到了強(qiáng)大的推動(dòng)作用,但隨之也帶來(lái)了不少負(fù)面問(wèn)題。當(dāng)前我們大多數(shù)使用的高分子材料,大多是非生物降解或是不能降解的材料,例如塑料產(chǎn)品,已經(jīng)成為白色污染的最大污染源。雖然現(xiàn)在有規(guī)定用其他材質(zhì)物品代替塑料產(chǎn)品,但只是冰山一角,對(duì)于控制白色污染還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球每年丟棄的白色垃圾高達(dá)數(shù)千萬(wàn)噸,對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞尤為嚴(yán)重。酶技術(shù)在對(duì)白色污染治理起到了不可代替的作用。酶法合成可降解高分子材料,效果好于化學(xué)催化劑。化學(xué)催化劑太過(guò)強(qiáng)硬,效果不佳。酶作為生物催化劑可以代替化學(xué)催化劑,克服產(chǎn)物分離難,代謝復(fù)雜的缺點(diǎn),同時(shí)在溫和的催化條件下可以高效率的分解掉高分子材料。白色污染在酶技術(shù)的日益提高下完全治理指日可待。
3 結(jié)論
我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)將酶工程提上日程,對(duì)于酶與酶技術(shù)在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用也已經(jīng)大面積開展。在產(chǎn)品加工過(guò)程中酶制劑將逐步取代化學(xué)催化劑,成為環(huán)保高效的生物催化劑。利用科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,對(duì)高效酶類的研究與開發(fā),固化酶的材料選擇,酶生物反應(yīng)器的研究制造,可以以高效率、低成本、安全環(huán)保方式解決廢水,廢油,白色污染等環(huán)境問(wèn)題。利用酶制作的生物傳感器在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣,酶在廢物處理與資源循環(huán)利用、環(huán)境問(wèn)題治理發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
參考文獻(xiàn)
[1]居乃虎;酶工程研究和酶工程產(chǎn)業(yè)的新進(jìn)展(I)[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2004(26).
[2]邵風(fēng)琴.酶工程在污染治理中的應(yīng)用[J];石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào),2003(16).
[3]馬秀玲,陳盛,黃麗梅.磁性固定化酶處理含酚廢水的研究[J].廣州化學(xué),2003(28).
[4]楊雪梅,張?zhí)m英,張蕾.固定化酶在高濃度有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào),2005(35).
[5]何國(guó)慶,朱輝,明.小麥淀粉工業(yè)廢水水質(zhì)特征及酶法預(yù)處理?xiàng)l件研究[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),1997(9).
[6]吳虹,宗敏華,婁文勇.無(wú)溶劑系統(tǒng)中固定化脂肪酶催化廢油脂轉(zhuǎn)酯酶生產(chǎn)生物柴油[J].催化學(xué)報(bào),2004(25).
[7]曾慶冰,馬安德,崔銘玉.酶法合成可生物降解高分子材料[J].國(guó)外醫(yī)學(xué):生物醫(yī)學(xué)工程分冊(cè),1997(20).
[8]耿敬章,仇農(nóng)學(xué).生物傳感器及其在食品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用[J].糧油食品科技,2005(13).
關(guān)鍵詞:森林;病蟲害防治;生物技術(shù)
一、森林病蟲害防治中生物防治技術(shù)分析
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,我國(guó)森林保護(hù)工作取得了顯著的成效,伴隨著城市化進(jìn)程不斷加快,人們對(duì)森林環(huán)境的要求和重視也不斷受到重視。但是在森林資源的開發(fā)和保護(hù)過(guò)程中,病蟲害的發(fā)生容易對(duì)森林資源的保護(hù)產(chǎn)生極具破壞性的影響,并且當(dāng)前我國(guó)的森林病蟲害防治工作所采取的方法主要是化學(xué)方法防治?;瘜W(xué)藥物不僅會(huì)對(duì)森林的整體環(huán)境帶來(lái)不可忽視的破壞作用,而且還可能會(huì)對(duì)森林資源造成不必要的污染,所以針對(duì)當(dāng)前森林防治工作的具體現(xiàn)狀,在森林資源的病蟲害防治工作中,加強(qiáng)生物技術(shù)的使用可以有效提高對(duì)森林資源的保護(hù)力度。
要研究生物防治技術(shù)的應(yīng)用首先需要掌握生物防治技術(shù)的具體定義,具體而言,生物防治技術(shù)的原理是以生物鏈為依據(jù),遵循多種生物的克制關(guān)系原則,向森林中投放病蟲害的天敵,從而降低病蟲害發(fā)生的幾率。與傳統(tǒng)的化學(xué)防治方法相比,這類方法可以降低化學(xué)藥物的使用,更加環(huán)保高效。通過(guò)具體的分析,可以發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前森林病蟲害防治過(guò)程中所使用的生物防治技術(shù)具有明顯的優(yōu)點(diǎn),一方面生物技術(shù)防治殘留毒性的可能性幾乎沒(méi)有,其安全性很高,而且對(duì)于周圍環(huán)境不會(huì)帶來(lái)不必要的污染。由于生物防治是使用害蟲的天敵所以不會(huì)出現(xiàn)化學(xué)防治方法的副作用,比如如果使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)讓病蟲害產(chǎn)生對(duì)藥物的抗性;另一方面生物技術(shù)的防治效果有保障,在森林生態(tài)系統(tǒng)中形成病蟲害的天敵群體或者微生物群,對(duì)于防治病蟲害具有長(zhǎng)期效果。針對(duì)生物技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn),在應(yīng)用生物技術(shù)的過(guò)程中其原材料相對(duì)較多而且常見,甚至有的生物資源能夠?qū)崿F(xiàn)就地找尋,從而有效減少生物技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中所消耗的成本。
二、生物技術(shù)在森林病蟲害防治中的應(yīng)用
在森林病蟲害防治工作過(guò)程中使用生物技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì),不僅能有效提高病蟲害防治效果,而且可以對(duì)于森林生態(tài)環(huán)境的保護(hù)也有積極的促進(jìn)作用,正是在這種大的背景下,生物技術(shù)越來(lái)越受到推崇,所以加大對(duì)森林病蟲害防治過(guò)程中生物技術(shù)的應(yīng)用力度顯得極為迫切,結(jié)合病蟲害防治的具體實(shí)踐,本文將詳細(xì)分析生物技術(shù)的應(yīng)用狀況和注意條件,以更好的發(fā)揮生物技術(shù)在森林病蟲害防治工作中的積極作用。
(一)保護(hù)和利用森林害蟲天敵
為了推動(dòng)生物技術(shù)在森林病蟲害防治過(guò)程中的有效應(yīng)用,首先要充分做好森林區(qū)域生態(tài)自然界內(nèi)天敵昆蟲的保護(hù)和引入,按照天敵昆蟲的具體生活環(huán)境可以適當(dāng)為其營(yíng)造有利其生長(zhǎng)的環(huán)境。為了更好的保護(hù)天敵昆蟲的生活條件和環(huán)境,可以通過(guò)種植多種樹木,混合種植各類植被以充分保護(hù)天敵昆蟲的食物充足和生長(zhǎng)繁殖條件。同時(shí)為了讓天敵昆蟲更好的發(fā)揮生物防治的作用,建議在害蟲繁殖時(shí)期,在森林區(qū)域內(nèi)投放其天敵昆蟲,有效增加森林生態(tài)環(huán)境區(qū)域內(nèi)的天敵昆蟲總體數(shù)量和森林生態(tài)系統(tǒng)中天敵昆蟲的種類。在具體運(yùn)行過(guò)程中,由于森林生態(tài)系統(tǒng)中害蟲種類和數(shù)量較多,僅靠投放一種害蟲天敵無(wú)法取得防治效果,并且也會(huì)因?yàn)樘鞌忱ハx的數(shù)量少或缺乏生存條件和食物而不能有效發(fā)揮作用,針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)情況可以對(duì)害蟲天敵通過(guò)人工養(yǎng)殖的途徑來(lái)人為增加森林生態(tài)系統(tǒng)中害蟲天敵的數(shù)量和種類,進(jìn)而可以更好的確保滅蟲的效果。比如為了防治松毛蟲對(duì)森林的破壞,可以對(duì)松毛蟲的天敵赤眼蜂采取人工養(yǎng)殖的方法,然后再將赤眼蜂投放入森林之中。另外,在對(duì)森林的日常養(yǎng)護(hù)過(guò)程中要注意保護(hù)害蟲天敵及其生活條件,創(chuàng)建害蟲天敵的生存環(huán)境,并注意維護(hù)好害蟲天敵的繁殖環(huán)境和條件,確保害蟲天敵在繁殖時(shí)期能實(shí)現(xiàn)正常繁衍。
(二)推廣生物農(nóng)藥防治技術(shù)的應(yīng)用
在森林病蟲害防治工作過(guò)程中,生物農(nóng)藥防治技術(shù)與化學(xué)農(nóng)藥相比,具有明顯的優(yōu)勢(shì),不僅對(duì)環(huán)境的破壞作用明顯小于化學(xué)農(nóng)藥,而且生物農(nóng)藥大多是從菌類中提煉獲得的,所以不會(huì)對(duì)森林的整體生態(tài)環(huán)境造成污染,并且生物農(nóng)藥也不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生副作用,應(yīng)用環(huán)境相對(duì)安全。因?yàn)樯镛r(nóng)藥具有極強(qiáng)而單一的殺傷性,也就是說(shuō),在使用生物農(nóng)藥的具體使用過(guò)程中,只會(huì)對(duì)一種害蟲發(fā)揮效果,并不會(huì)破壞其他害蟲天敵或森林的有益生物,從這一層面來(lái)看,使用生物農(nóng)藥對(duì)于森林生態(tài)平衡可以發(fā)揮良好的保護(hù)作用。在制作森林病蟲害防治過(guò)程中的生物農(nóng)藥時(shí),要注意使用森林中的天然微生物,通過(guò)這一方式不僅可以有效防止害蟲對(duì)其產(chǎn)生抗藥性,而且還可以有效降解森林土壤中的一些殘留物質(zhì)。另外,使用生物農(nóng)藥進(jìn)行病蟲害防治,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)病蟲害的長(zhǎng)期性控制,需要結(jié)合森林病蟲害的具體情況,合理使用生物農(nóng)藥,努力做到病蟲害的有效治理。
(三)合理引進(jìn)生物酶防治技術(shù)
隨著近幾年來(lái)生物技術(shù)的不斷發(fā)展,生物技術(shù)取得了更深層次的進(jìn)展,其具體方法和技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了多樣化的進(jìn)步,在諸多的生物技術(shù)中,生物酶防治技術(shù)的應(yīng)用前景較為廣泛,并且生物酶防治技術(shù)的防治作用也較為明顯,生物酶發(fā)揮防治病蟲害的原理是通過(guò)抑制昆蟲體內(nèi)的蛋白活性,進(jìn)而破壞昆蟲的相關(guān)內(nèi)部組織系統(tǒng),導(dǎo)致森林害蟲無(wú)法正常生存而死亡。比如由于大部分的生物體中都含有蛋白酶抑制劑,這種生物酶的作用主要是在確保生物體內(nèi)正常代謝活動(dòng)開展的同時(shí),對(duì)其他外來(lái)蛋白水解酶進(jìn)行有效的抵制,通過(guò)這種方式可以有效抑制森林害蟲的生長(zhǎng),進(jìn)而推動(dòng)森林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
三、結(jié)語(yǔ)
總而言之,與傳統(tǒng)的森林病蟲害化學(xué)防治方法相比,生物技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)像化學(xué)方法那樣對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)造成不利的影響,而且通過(guò)使用生物技術(shù),著重加強(qiáng)對(duì)森林病蟲害的自然防治,能夠更有效的防治森林病蟲害的發(fā)生。
參考文獻(xiàn)
[1]葉百誠(chéng).分析生物技術(shù)在園林植物病蟲害防治中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2012(05).
關(guān)鍵詞:農(nóng)藥;土壤污染;微生物;修復(fù)
農(nóng)藥,作為人類文明進(jìn)步的產(chǎn)物,為解決人類溫飽、增強(qiáng)社會(huì)穩(wěn)定、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn),對(duì)人類健康起到了積極作用。尤其是20世紀(jì)三四十年代,有機(jī)農(nóng)藥的成功發(fā)現(xiàn)和生產(chǎn),為控制害蟲的危害提供了有效的手段。然而,從現(xiàn)階段看,農(nóng)藥的使用已不可避免,為了人類更加健康安全地生存,了解、避免、減緩和解決這一越發(fā)嚴(yán)重的問(wèn)題,有必要和必須探索和研究農(nóng)藥的環(huán)境污染機(jī)理。
1 概述
1.1 農(nóng)藥的定義
農(nóng)藥廣義的定義是指用于預(yù)防、消滅或者控制危害農(nóng)業(yè)、林業(yè)的病、蟲、草和其他有害生物以及有目的地調(diào)節(jié)植物、昆蟲生長(zhǎng)的化學(xué)合成或者來(lái)源于生物、其他天然物質(zhì)的一種物質(zhì)或者幾種物質(zhì)的混合物及其制劑。是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,為保障、促進(jìn)植物和農(nóng)作物的成長(zhǎng),所施用的殺蟲、殺菌、殺滅有害動(dòng)物(或雜草)的一類藥物統(tǒng)稱。特指在農(nóng)業(yè)上用于防治病蟲以及調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)、除草等藥劑。
1.2 農(nóng)藥的毒性
農(nóng)藥對(duì)人體的危害主要表現(xiàn)為急性毒性和慢性毒性。農(nóng)藥經(jīng)口、吸呼道或接觸而大量進(jìn)入人體內(nèi),在短時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)出的急性病理反應(yīng)為急性中毒。急性中毒往往導(dǎo)致神經(jīng)麻痹乃至死亡,甚至造成大面積死亡,成為最明顯的農(nóng)藥危害。據(jù)世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國(guó)環(huán)境署報(bào)告,全世界每年有300多萬(wàn)人農(nóng)藥中毒,其中20萬(wàn)人死亡。時(shí)至今日,由于農(nóng)藥在各方面的廣泛應(yīng)用,任何一個(gè)生活在現(xiàn)代生活中的人都不可能避免每天接觸很低濃度的各種不同種類的農(nóng)藥,或是通過(guò)食物,或是通過(guò)飲水。由此所產(chǎn)生的可能對(duì)人體健康的危害屬于連續(xù)的低水平暴露,這是一種潛在的慢性毒性效應(yīng)。
1.3 農(nóng)藥對(duì)土壤的污染
土壤是污染物的匯也是污染物的源。農(nóng)藥土壤污染是農(nóng)藥污染最典型的例子之一。農(nóng)藥的理化特性決定了它在土壤中的分布、降解速率及對(duì)環(huán)境的影響。農(nóng)藥在土壤中經(jīng)土壤微生物作用,可以遷移、轉(zhuǎn)化直至礦化。土壤污染了,土壤上所生長(zhǎng)的作物和所結(jié)的果實(shí)也會(huì)吸收污染空氣。一種簡(jiǎn)單的植物物種,吸收也是多種多樣的,植物根系可以吸收土壤溶液中的農(nóng)藥,土壤中固體顆粒也能吸收土壤溶液中的農(nóng)藥。有些農(nóng)藥易揮發(fā),植物的葉子可以吸收空氣中的農(nóng)藥蒸氣;而根又能吸收土壤中的農(nóng)藥,再?gòu)娜~面上蒸發(fā)出它,過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜。植物根莖葉吸收農(nóng)藥后,繼而在植物體內(nèi)提升,最后可殘留在植物體內(nèi),人們攝入該植物可直接攝入農(nóng)藥。
2 農(nóng)藥在土壤中的環(huán)境行為與降解機(jī)理
2.1 農(nóng)藥在土壤環(huán)境中的滯留、遷移
一般而言,如果農(nóng)藥能被強(qiáng)烈地吸附,則它們就容易滯留在土壤的固相,不易進(jìn)一步造成對(duì)周圍環(huán)境的污染;反之,就容易發(fā)生遷移,如被淋溶進(jìn)入地下水而造成污染。農(nóng)藥滯留、遷移的物理化學(xué)原理有:表面功能基團(tuán);表面配合物;表面吸附。
2.2 農(nóng)藥在土壤中的水解作用
農(nóng)藥的水解是農(nóng)藥分子與水分子發(fā)生相互作用的過(guò)程,它是農(nóng)藥在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化的一個(gè)重要途徑。水解反應(yīng)是許多農(nóng)藥如有機(jī)磷、菊酯、氨基甲酸酯及羧酸脂等降解的主要步驟,與農(nóng)藥在環(huán)境中尤其是在水體中的持久性是密切相關(guān)的,是影響農(nóng)藥在環(huán)境中歸宿機(jī)制的主要判據(jù)之一,也是評(píng)價(jià)農(nóng)藥在水中殘留特性的重要指標(biāo)。研究農(nóng)藥在環(huán)境系統(tǒng)中的水解,尤其是一些有機(jī)磷酸脂類殺蟲劑、磺酰脲類除草劑水解反應(yīng)是其在環(huán)境中降解轉(zhuǎn)化的初始步驟,對(duì)于了解這些農(nóng)藥在環(huán)境系統(tǒng)中的歸宿機(jī)制、殘留特性及其對(duì)靶標(biāo)與非靶標(biāo)生物的毒理效應(yīng)具有重要意義。
2.3 農(nóng)藥在環(huán)境中的光降解
農(nóng)藥可以吸收一定的光能量或光量子,發(fā)生光物理和光化學(xué)反應(yīng)。光物理反應(yīng)包括輻射能以光、熱等能量形式吸收或釋放,但農(nóng)藥分子形態(tài)沒(méi)有變化;而光化學(xué)反應(yīng)則是通過(guò)農(nóng)藥分子的異構(gòu)化、鍵斷裂、分子重排或分子間反應(yīng)生成新的化合物。環(huán)境中農(nóng)藥的光化學(xué)反應(yīng)可在氣相、水相、固相中發(fā)生。盡管評(píng)價(jià)農(nóng)藥在環(huán)境中遷移、轉(zhuǎn)化行為時(shí),有一些農(nóng)藥光化學(xué)降解可以忽視,但許多農(nóng)藥的光降解還是其在環(huán)境中主要的降解途徑之一。農(nóng)藥光解釋農(nóng)藥真正的分解過(guò)程,它不可逆地改變了反應(yīng)分子,強(qiáng)烈影響著某些農(nóng)藥在環(huán)境中的趨勢(shì)。因此研究農(nóng)藥的光化學(xué)降解具有非常重要的意義。
3 農(nóng)藥污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)
微生物修復(fù)技術(shù)是利用微生物的生命代謝活動(dòng)對(duì)有機(jī)農(nóng)藥的降解作用使受污染土壤恢復(fù)到健康狀態(tài)。所利用的微生物主要有土著微生物、外來(lái)微生物和基因工程菌3種類型。微生物修復(fù)技術(shù)可分為原位修復(fù)、現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)和異位修復(fù),其中原位修復(fù)不僅操作簡(jiǎn)單、成本低,而且不破壞植物生長(zhǎng)所需要的土壤環(huán)境,污染物氧化安全,無(wú)二次污染,處理效果好,是一種高效、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)可承受的環(huán)保技術(shù)。
微生物降解農(nóng)藥有2種方式:一是微生物直接作用于農(nóng)藥,以農(nóng)藥成分作為唯一的碳源或氮源、磷源,通過(guò)酶促反應(yīng)降解農(nóng)藥;另一種是將農(nóng)藥與其它有機(jī)質(zhì)進(jìn)行共代謝。微生物修復(fù)與植物修復(fù)不同,通常一種微生物能降解多種農(nóng)藥,
如假單胞桿菌可降解DDT、艾氏劑、毒殺酚和敵敵畏等。另外,微生物也可通過(guò)改變土壤的環(huán)境理化特征降低農(nóng)藥有效性,從而間接起到修復(fù)污染土壤的作用。如:劉憲華等人用假單胞菌AEBL3降解呋喃丹污染,結(jié)果發(fā)現(xiàn)未加菌土壤呋喃丹在0 ~7cm土層中含量已達(dá)90mg/kg,加菌土壤呋喃丹含量為48mg/kg,后者降解率達(dá)96.4%。
現(xiàn)今微生物修復(fù)農(nóng)藥污染已進(jìn)入基因水平,通過(guò)基因重組、構(gòu)建基因工程菌來(lái)提高微生物降解農(nóng)藥的能力。目前對(duì)微生物修復(fù)技術(shù)的研究已相當(dāng)成熟。世界各國(guó)的科研工作者分離篩選了大量的降解性微生物,利用基因工程技術(shù),人們按照需要構(gòu)建具有特殊功能、降解效率高、降解范圍廣和表達(dá)穩(wěn)定的新菌株。有微生物原位修復(fù)技術(shù)的構(gòu)成提高修復(fù)效果的技術(shù)措施的成功例子,但存在的問(wèn)題也非常突出。首先,雖然已經(jīng)篩選到許多有機(jī)農(nóng)藥降解菌,但高效菌種不多;其次,降解菌的降解譜不夠廣,不能完全代謝有機(jī)農(nóng)藥中各組分;另外,許多實(shí)驗(yàn)室得到的高效降解菌在實(shí)際應(yīng)用中效率不高,修復(fù)效果不理想。為此,有機(jī)農(nóng)藥高效降解菌的篩選及降解效果的改良是環(huán)境科學(xué)工作者的研究熱點(diǎn)課題?;蚬こ叹糜谖廴疚锾幚淼难芯砍晒钊斯奈?,發(fā)展?jié)摿艽?。但是,基因工程菌的?yīng)用研究尚停留在實(shí)驗(yàn)室水平,真正投入污染物處理的還很少,而且基因工程菌在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問(wèn)題,主要包括基因工程菌構(gòu)建的技術(shù)問(wèn)題和應(yīng)用的安全性問(wèn)題。如今,微生物修復(fù)技術(shù)作為一種有效的環(huán)境治理措施, 在治理土壤污染方面的作用已越來(lái)越突出。
參考文獻(xiàn)
[1]劉維.農(nóng)藥環(huán)境化學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.7-11.
[2]方玲. 降解有機(jī)氯農(nóng)藥的微生物菌株分離篩選及應(yīng)用效果[J] . 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2000,11(2)
人類社會(huì)的發(fā)展在很大程度上是以犧牲生態(tài)為代價(jià)的,隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,生態(tài)破壞程度也在逐漸加劇,人與自然的矛盾越發(fā)突出。生物是研究生命本質(zhì)的自然科學(xué),其中涉及到的研究?jī)?nèi)容與人類健康、生存環(huán)境有著十分密切的關(guān)系,具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。因此,為了進(jìn)一步提升應(yīng)用型生物學(xué)科對(duì)現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用,有必要將可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)融入到高校生物教學(xué)中,以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)與可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。本文在對(duì)可持續(xù)發(fā)展觀加以概述的基礎(chǔ)上,分析了在高校生物教學(xué)中融入可持續(xù)觀點(diǎn)的積極作用,并提出了幾點(diǎn)具體策略。
【關(guān)鍵詞】
可持續(xù)發(fā)展觀;應(yīng)用型;生物教學(xué);策略
工業(yè)文明為人類社會(huì)帶來(lái)了巨大的財(cái)富,但是加劇了人與自然之間的矛盾,導(dǎo)致環(huán)境污染、全球變暖、資源枯竭等眾多問(wèn)題,生態(tài)危機(jī)頻發(fā),嚴(yán)重影響了人們正常的生產(chǎn)生活。生物學(xué)科與自然界是緊密聯(lián)系的,因此要促進(jìn)生物的發(fā)展就必須重視自然的作用,始終堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展觀,加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)、重視環(huán)境質(zhì)量,這樣才能夠促進(jìn)人類社會(huì)的穩(wěn)定、良好、可持續(xù)發(fā)展。
一、關(guān)于可持續(xù)發(fā)展觀的概述
(一)內(nèi)涵
可持續(xù)發(fā)展觀念最早是由聯(lián)合國(guó)提出的,即“既滿足當(dāng)代人的需求、又不危害后代人滿足其需求的發(fā)展。”要求在工業(yè)發(fā)展的同時(shí),要正確處理經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及生態(tài)效益三者之間的平衡,既能保證經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)增長(zhǎng),又不會(huì)對(duì)生態(tài)造成破壞,保證人類、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)關(guān)系[1]。可持續(xù)發(fā)展理念在提出之后,得到了世界各國(guó)的認(rèn)同。而在我國(guó),可持續(xù)發(fā)展理念與中國(guó)國(guó)情相結(jié)合,從而誕生了“科學(xué)發(fā)展觀”這一理論,要求在發(fā)展過(guò)程中堅(jiān)持“全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)”的基本觀點(diǎn),促進(jìn)人類文明與生態(tài)文明的共同進(jìn)步。
(二)具體觀點(diǎn)
1.可持續(xù)人口觀。近年來(lái),世界人口增長(zhǎng)速度很快,為了滿足人口增加而需要的基本物質(zhì)條件,進(jìn)而導(dǎo)致世界性的糧食緊張與能源危機(jī),加劇了人地矛盾,使得生態(tài)環(huán)境的承載力更加脆弱。因此要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路,就必須保證人口的增長(zhǎng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平相適應(yīng),同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)環(huán)境、資源的保護(hù)與合理開發(fā)。
2.可持續(xù)環(huán)境觀。針對(duì)當(dāng)前眾多的環(huán)境問(wèn)題與生態(tài)危機(jī),必須強(qiáng)化教育的作用,進(jìn)一步培養(yǎng)人類的環(huán)境意識(shí)與生態(tài)保護(hù)意識(shí),可持續(xù)發(fā)展要人類能夠融入到自然環(huán)境中,學(xué)會(huì)與自然平等、和諧相處,而不是成為自然的統(tǒng)治者與破壞者[2]。
3.可持續(xù)資源觀。工業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程在很大程度上依賴于資源的開發(fā),從近代工業(yè)誕生的那一刻起,就注定了其與資源開發(fā)之間難以調(diào)和的矛盾。由于人類對(duì)資源的過(guò)度開發(fā)與浪費(fèi),造成了世界性的能源危機(jī),因此必須樹立可持續(xù)資源觀,合理而有節(jié)制的使用資源與能源,促進(jìn)各種自然資源的可持續(xù)發(fā)展。
二、在高校生物教學(xué)中融入可持續(xù)發(fā)展觀的積極作用
(一)能夠培養(yǎng)具備可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的生物人才。
教育的根本目的是培養(yǎng)與主流社會(huì)意識(shí)具有一致性的人才。作為高校教育的重要組成部分,生物教學(xué)也承擔(dān)著人才培養(yǎng)的基本重任。隨著全球性生態(tài)環(huán)境的惡化,在生物教學(xué)中融入可持續(xù)發(fā)展觀,能夠讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下逐漸樹立正確的環(huán)境意識(shí)。從而在后續(xù)的學(xué)習(xí)與工作中,借助已有的生物學(xué)知識(shí)來(lái)對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行力所能及的改善與保護(hù)。
(二)能夠促進(jìn)生物學(xué)科的發(fā)展。
生物主要研究的是生命本質(zhì)規(guī)律,與自然界有著緊密的聯(lián)系,通過(guò)在教學(xué)中對(duì)可持續(xù)發(fā)展觀點(diǎn)的滲透,能夠讓學(xué)生進(jìn)一步關(guān)注環(huán)境問(wèn)題,并針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行研究與探索[3]。從而加深對(duì)生物學(xué)與環(huán)境學(xué)的認(rèn)識(shí),進(jìn)一步增強(qiáng)生物的實(shí)用性與指導(dǎo)性,從而推動(dòng)生物學(xué)科的發(fā)展。
(三)能夠在一定程度上改善生態(tài)環(huán)境。
高校生物所涉及到的知識(shí)更加具有專業(yè)性與科研性,學(xué)生所具備的專業(yè)技能也比較強(qiáng)。在教學(xué)過(guò)程中,通過(guò)教師有意識(shí)的引導(dǎo),布置與環(huán)境問(wèn)題相關(guān)的研究課題,能夠讓學(xué)生在對(duì)環(huán)境問(wèn)題研究的過(guò)程中,激發(fā)其科研能力與創(chuàng)新能力,甚至可能對(duì)現(xiàn)有的理論知識(shí)加以創(chuàng)新,提出有效的解決措施,從而有利于生態(tài)環(huán)境的改善與保護(hù)。
三、高校生物教學(xué)中融入可持續(xù)發(fā)展觀的策略
(一)教師要有意識(shí)地培養(yǎng)自身的可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。
教師是教學(xué)活動(dòng)的主要參與者之一,是學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要引導(dǎo)者。高校學(xué)生能夠涉獵的知識(shí)遠(yuǎn)超高中生,在他們的知識(shí)結(jié)構(gòu)中甚至有教師不熟悉的知識(shí)。因此教師在教學(xué)活動(dòng)中,需要利用多元化的途徑來(lái)不斷豐富自身的知識(shí),實(shí)現(xiàn)自我提升,這樣才能滿足高校生物教學(xué)的需要。高校生物教師應(yīng)當(dāng)在掌握基本學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步拓展自身的知識(shí)面,并促進(jìn)自身可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的提升,從而能夠在教學(xué)中、日常生活中以言傳身教的方式向?qū)W生灌輸可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)[4]。
(二)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方法。
由于受到應(yīng)試思想的影響,許多高校生物教師在教學(xué)過(guò)程中依舊沿用了初高中生物教學(xué)的方法,片面地從課本出發(fā),不能將理論與生活實(shí)際結(jié)合起來(lái),導(dǎo)致學(xué)生只能對(duì)可持續(xù)發(fā)展觀死記硬背,而不能更好地應(yīng)用于生活實(shí)踐與生物研究中。因此教師必須對(duì)教學(xué)方法加以創(chuàng)新,將課本知識(shí)與生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái),從而讓學(xué)生意識(shí)到可持續(xù)發(fā)展的重要性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域的推廣,教師在教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)當(dāng)有效利用相關(guān)的多媒體設(shè)備,通過(guò)放映與生態(tài)保護(hù)相關(guān)的圖片、視頻等讓學(xué)生了解生態(tài)現(xiàn)狀,并產(chǎn)生一定的警示作用,進(jìn)而培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的觀念。
(三)設(shè)計(jì)與可持續(xù)發(fā)展相關(guān)研究項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。
許多環(huán)境問(wèn)題都能夠用生物學(xué)知識(shí)來(lái)解釋,生物的發(fā)展能夠增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的能力,同時(shí)也能對(duì)自然環(huán)境起到一個(gè)保護(hù)作用。而要實(shí)現(xiàn)這種保護(hù)作用,就必須加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有環(huán)境問(wèn)題的研究。在高校生物教學(xué)中,教師可以提出與環(huán)境問(wèn)題相關(guān)的研究課題,并讓學(xué)生依據(jù)所學(xué)的生物知識(shí)針對(duì)這些課題進(jìn)行具體研究,培養(yǎng)學(xué)生的科研意識(shí)與可生態(tài)保護(hù)意識(shí)。
(四)要注重學(xué)生人文素養(yǎng)的提升。
隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展,生物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛,對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用,但是從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō),生物學(xué)的發(fā)展同樣對(duì)環(huán)境造成了破壞,例如農(nóng)藥對(duì)土壤、水源的污染。而高校生物教學(xué)僅僅單純的科學(xué)教育,學(xué)生沒(méi)有深入到社會(huì)生活中,缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與基本的人文素養(yǎng),對(duì)生物學(xué)科與環(huán)境問(wèn)題的關(guān)系只能從課本上了解[6]。從本質(zhì)上來(lái)看,可持續(xù)發(fā)展觀是屬于人文精神的一個(gè)方面,要在高校生物教學(xué)中融入科學(xué)發(fā)展觀,就必須加強(qiáng)學(xué)生人文素養(yǎng)的培養(yǎng)。一方面,要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)生物發(fā)展史的了解,并通過(guò)實(shí)例展現(xiàn)生物發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的重大貢獻(xiàn)。另一方面,還要展示生物發(fā)展過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞案例,讓學(xué)生意識(shí)到生物學(xué)科是一柄雙刃劍,有利有弊,以增強(qiáng)其人文素養(yǎng)與責(zé)任意識(shí),學(xué)會(huì)關(guān)心社會(huì)、關(guān)心自然,并利用所學(xué)的知識(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
(五)讓學(xué)生學(xué)會(huì)關(guān)注身邊環(huán)境污染問(wèn)題,再利用生物學(xué)的知識(shí)來(lái)進(jìn)行分析。
在高校生物教學(xué)中,除了教師在課堂上舉出與環(huán)境有關(guān)的實(shí)例之外,還需要學(xué)生在日常生活中學(xué)會(huì)關(guān)注身邊的環(huán)境破壞問(wèn)題[7]。例如教師可以在暑假安排社會(huì)實(shí)踐活動(dòng),讓學(xué)生對(duì)居住地的環(huán)境污染問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查研究,并要求寫成社會(huì)實(shí)踐報(bào)告。為了完成實(shí)踐任務(wù),學(xué)生就會(huì)在暑期對(duì)居住地周圍的自然環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,從水源、土壤、大氣、森林資源等方面入手,利用生物學(xué)的觀點(diǎn)探尋其污染的源頭、污染產(chǎn)生的原因等,并根據(jù)這些問(wèn)題制定出具有可行性的解決措施。
結(jié)語(yǔ)
學(xué)生可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的培養(yǎng)是一個(gè)日積月累的過(guò)程,因此教師在高校生物教學(xué)中應(yīng)當(dāng)利用滲透的方法,將可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)觀點(diǎn)融入到學(xué)生的學(xué)習(xí)與生活中,讓其能夠在無(wú)意識(shí)地狀態(tài)下認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性,進(jìn)而學(xué)會(huì)利用所學(xué)的知識(shí)來(lái)對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù),以促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。
作者:黃睿 單位:阿壩師范學(xué)院
參考文獻(xiàn)
[1]劉福森.論發(fā)展倫理學(xué)———可持續(xù)發(fā)展觀的倫理支點(diǎn)[J].江海學(xué)刊,2002,06:12-17+206.
[2]馬坤,趙平.科學(xué)發(fā)展觀與大學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展觀[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2008,01:104-106.
[3]王玉敏.師范生物教學(xué)中可持續(xù)發(fā)展觀的滲透[J].遼寧師專學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008,01:14-15+78.
[4]張紅梅.生物教學(xué)中需要滲透可持續(xù)發(fā)展觀[J].科學(xué)教育,2007,04:41-42.
[5]聶勛孝,黃春梅.生物教學(xué)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生“可持續(xù)發(fā)展”觀[J].科學(xué)咨詢(教育科研),2010,03:105.
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:CSCD期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)