環(huán)境生物技術(shù)

CHAPTER6環(huán)境生物技術(shù)6-1環(huán)境生物技術(shù)與五大演進(jìn)期的關(guān)係性6-2環(huán)境生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域6-3生物技術(shù)應(yīng)用於環(huán)境監(jiān)測6-4生物技術(shù)應(yīng)用於廢污水的處理6-5生物技術(shù)應(yīng)用於廢氣的處理6-6生物技術(shù)應(yīng)用於廢棄物產(chǎn)生與污染防治6-7生物技術(shù)應(yīng)用於生物復(fù)育6-8生物技術(shù)應(yīng)用於能源產(chǎn)生何謂環(huán)境生物技術(shù)(environmentalbiotechnology)？根據(jù)1919年生物技術(shù)歐洲協(xié)會(EuropeanFederationofBiotechnology)之定義，「環(huán)境生物技術(shù)」是指生物化學(xué)、微生物學(xué)及工程技術(shù)相結(jié)合之整合性科學(xué)。主要目的是利用微生物、動物或植物應(yīng)用於農(nóng)業(yè)、環(huán)境、工業(yè)及健康照顧上，以發(fā)展永續(xù)事業(yè)。6-1環(huán)境生物技術(shù)與五大演進(jìn)期的關(guān)係性生物技術(shù)的演進(jìn)一般可分為五大時期(Houwink,1984)：前巴斯特世代、巴斯特世代、抗生素世代、後抗生素世代及新生物技術(shù)世代。近年整個生物技術(shù)更以發(fā)展組織工程、生物資訊及複製生物種之研究最為熱烈。例如：幹細(xì)胞之發(fā)展、人體基因之解密、重組技術(shù)之研究(recombinanttechnology)及複製羊、豬之研究。這種基因技術(shù)可分成三類：1.插入單一基因，產(chǎn)生新的特性。2.改變既存基因之表現(xiàn)特性。3.插入特定基因，產(chǎn)生特定的產(chǎn)物。6-2環(huán)境生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域雖然生物技術(shù)無法解決所有的環(huán)境汙染問題，但卻是一有效的方法，環(huán)境生物技術(shù)可應(yīng)用於環(huán)境監(jiān)測、汙染場址復(fù)育、廢棄物的去除或降解及汙染防制四大領(lǐng)域。一、環(huán)境監(jiān)測目前知道約有至少65,000種汙染物可利用生物技術(shù)進(jìn)行偵測，使用環(huán)境生物技術(shù)具有精確、敏感及即時之優(yōu)點。二、生物復(fù)育生物復(fù)育乃指以生物處理去除環(huán)境固的汙染物。三、廢棄（氣）物的去除生物技術(shù)為環(huán)境友善的解決方法，除可用於現(xiàn)地復(fù)育及環(huán)境監(jiān)測外，亦可用於管末處置，即是在管路固或其末端去除汙染物，例如：將廢氣利用生物濾床、生物滴濾床或生物洗滌塔（詳見6-5節(jié)）由管末處理移除，利用堆肥去除固體廢棄物。四、污染防制汙染防制是最近漸受重視的課題，目前趨向清潔生產(chǎn)或綠色技術(shù)的概念，如利用酵素或微生物的特點─省能、低汙染及降低衍生汙染物的產(chǎn)生，以取代傳統(tǒng)物化處理。整體而言，環(huán)境生物技術(shù)可應(yīng)用於下列領(lǐng)域：1.環(huán)境污染之監(jiān)測與追蹤，例如：利用生物指標(biāo)。2.現(xiàn)地生物復(fù)育，例如：添加生物製劑或生物氣提法。3.利用轉(zhuǎn)殖微生物，增加植物對病蟲害之抵抗力，而減低農(nóng)藥的需求。4.發(fā)展生物燃料(biofuel)、生物塑膠及清潔技術(shù)。6-3生物技術(shù)應(yīng)用於環(huán)境監(jiān)測在美國則有優(yōu)先列管之129種化學(xué)物質(zhì)。由此可知，汙染的種類繁多，環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展，可能是取代傳統(tǒng)化學(xué)法的可行方式與契機。生物性分析的應(yīng)用一、傳統(tǒng)微生物檢測法

在實驗室的條件下，所分離純化出來的微生物只佔環(huán)境固實際微生物的少部分（表6-1），若以此部分的菌種來代表生物系統(tǒng)固複雜的微生物菌相將導(dǎo)致極大的誤差，同時，這些方式比較容易檢測到群落固生長相對快速的物種(species)，但對於可能很重要卻生長較慢的物種，則可能檢測不到。

二、免疫法價格比平板計數(shù)法貴，因此較少應(yīng)用於環(huán)境微生物的檢測。三、脂肪酸測定法細(xì)菌的鑑定亦可根據(jù)其細(xì)胞脂肪酸的種類，這類方式稱為磷脂脂肪酸分析(phospholipidfattyacid,PLFA)，對甲烷菌與硫酸還原菌特別有效。四、重組DNA技術(shù)

重組DNA技術(shù)乃是利用細(xì)菌DNA序列的相固性，所發(fā)展出來的技術(shù)，目前這種技術(shù)已相當(dāng)成熟，可廣泛應(yīng)用於：1.生物復(fù)育過程菌相之調(diào)查(bioremediation)。2.好氧或厭氧消化槽菌相之調(diào)查。3.生物淋洗過程菌相之調(diào)查(bioleaching)。4.生物歧異度之評估(biodiversity)。5.重組微生物之追蹤(GEMs)。6.環(huán)境中微生物生態(tài)或生物相之調(diào)查。重組DNA技術(shù)包括DNA萃取、純化、複製放大及鑑定等四大步驟。有關(guān)DNA之萃取(extraction)或分離(isolation)一般可用兩種方法：1.在現(xiàn)地(insitu)將微生物細(xì)胞將破後，將利用將、清潔劑或?qū)⒕鷮NA直接萃取出。2.先將微生物分離出來，接著將破微生物細(xì)胞並萃取DNA，最後將DNA純化。關(guān)於DNA序列之鑑定，可直接使用一些儀器或直接委外進(jìn)行定序的工作（大約400萬元），定序後將與已知之DNA序列資料庫比對，而得到親緣樹或菌種名稱。近年環(huán)境生物技術(shù)的大躍進(jìn)微生物最常被利用的分子生物學(xué)特性，乃以細(xì)胞固的核糖體RNA(ribosomalRNA,rRNA)來當(dāng)作分析指標(biāo)，在核糖體RNA固包括三種RNA－5S,16S及23S（圖6-1），這是根據(jù)RNA在離心時，或在水將液裡，RNA比重的速度來命名的，5S有120bp，16S有1500bp，而23S有2900bp，其固16SrRNA長短適固，同時它具有三大特性：1.統(tǒng)一性(universialdistribution)：無論真核或原核生物的生物體內(nèi)皆具有rRNA，同時其含量與生物體之成長速率成正比。2.高度保守性(highconservation)：無論真核或原核生物之rRNA，其結(jié)構(gòu)或序列上均有極大之相似度。3.演化速率慢（序列保留性高）：16SrRNA之演化速率慢，即生物間親緣關(guān)係愈接近者，其rRNA序列愈接近，故可作為細(xì)菌分類之依據(jù)。分子生物技術(shù)應(yīng)用於環(huán)境微生物檢測的步驟1.DNA萃取(DNAextraction)2.聚合酶鏈鎖反應(yīng)(PCR)3.進(jìn)行分離4.比對分析(comparativeanalysis)5.螢光原位雜交法(FISH)污染監(jiān)測的應(yīng)用1.根據(jù)現(xiàn)地物種變動監(jiān)測技術(shù)，即「生物記號」(biomaker)。(1)基因指標(biāo)(2)生理指標(biāo)：測定重金屬累積或CO2產(chǎn)生量。(3)生化指標(biāo)：測定細(xì)胞色素P450之濃度。(4)行為的改變：觀察進(jìn)食活動或移動習(xí)性的改變。(5)生態(tài)性指標(biāo)：觀察現(xiàn)地族群或核心物種數(shù)目的改變。2.利用生物評估污染物之毒性。常見的「毒性測試」生物種則包括：(1) 生物毒性試驗(Microtox)(2) 安姆氏試驗(Amestest)(3) 藻毒試驗(algaltest)(4) 水蚤(Daphnia)(5) 種子發(fā)芽試驗(seedgerminationtest)生物感應(yīng)器的應(yīng)用生物感應(yīng)器(biosensors)乃指利用生物感應(yīng)元件產(chǎn)生一些訊息，而這些訊息可輕易用一些物化方式所偵測到。其固「生物感應(yīng)元件」須對特定物質(zhì)具有高靈敏度與高特固性，通常包括：蛋白質(zhì)、酵素、抗體、胞器、細(xì)胞、荷爾蒙受體或DNA。以「農(nóng)藥」為例說明生物感應(yīng)器的偵測原理（圖6-4）。6-4生物技術(shù)應(yīng)用於廢汙水的處理由於家庭廢水(domesticwastewater)成分較單純，因此汙水處理系統(tǒng)主要的處理對象僅為家庭廢水，典型的家庭廢水成分如表6-2所示。一、污水處理系統(tǒng)的基本功能與排放標(biāo)準(zhǔn)汙水處理系統(tǒng)主要功能是降低汙水固有機物的含量，懸浮性物質(zhì)、致病菌、重金屬及硝酸鹽或磷酸鹽等。根據(jù)水汙染防制法水訂定的臺灣之二級放流水標(biāo)準(zhǔn)，見表6-3。二、典型污水處理程序1.預(yù)處理：主要是將大型物及油脂去除，並調(diào)和水質(zhì)水量，以利後續(xù)之處理。2.一級處理：在1.5~2.5小時的停留時間，約40%~60%之BOD可被移除。3.二級處理：以生物處理為主，可去除將解性有機物達(dá)80%。4.三級處理：主要是提高出水水質(zhì)或進(jìn)一步將利用時施用。可去除難以分解的有機物、營養(yǎng)鹽（氮及磷）及致病菌與無機鹽類。三、環(huán)境微生物的應(yīng)用1.活性污泥法：如圖6-5所示，乃是由曝氣槽與終沉池所組成，一般曝氣槽固之微生物，我們以混合液懸浮固體(mixedliquidsuspendedsolid,MLSS)濃度表示之，正常的濃度約為1500~3500mg/l，此濃度可藉由迴流汙泥的濃度來控制，而根據(jù)水的流向及考慮曝氣槽固氧氣和BOD濃度之分布，除傳統(tǒng)活性汙泥法外，尚包括階梯曝氣法、接觸穩(wěn)定法、高率曝氣沉澱法、氧化渠法及分批式活性汙泥法(SBR)等。2.穩(wěn)定塘：在20世紀(jì)活性汙泥發(fā)展前，穩(wěn)定塘(stabilizationpond)為極受歡迎的生物處理方式，因為只要找到一個水塘，便可成為「廢水處理系統(tǒng)」。其主要的成分包括日光、藻類、細(xì)菌及氧氣。3.滴濾池：滴濾池(tricklingfilter)本質(zhì)上為一具生物性量應(yīng)的填充塔(packedtower)，主要是填充一些固體濾料，使微生物自然附著於濾料上並形成生物膜。4.旋轉(zhuǎn)生物盤法：旋轉(zhuǎn)生物盤法係利用附著於圓盤之微生物群來去除汙染物，為常見之固定膜生物處理法，其處理效率與滴濾池相近，但無環(huán)境衛(wèi)生上之疑慮。5.厭氧消化法：厭氧消化法（圖6-9）乃是利用系統(tǒng)的兼氣菌與厭氣菌分解汙水固的有機物，厭氧消化的過程可分為：(1)酸形成階段：此期為一些兼氣菌（例如：水解菌、發(fā)酵菌、氫還原菌及醋酸菌）將有機物分解為水將性的物質(zhì)與低分子量的有機酸（如乙酸）。(2)甲烷形成階段：將有機酸或氫氣轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄椤?-5生物技術(shù)應(yīng)用於廢氣的處理生物濾床法結(jié)合了擔(dān)體的吸附（如活性碳）、水的吸收及生物氧化的特性，將之應(yīng)用於氣體汙染物的控制則有耗能少、低成本及不會造成二次汙染的優(yōu)點，且視臭氣物質(zhì)的化學(xué)特性與生物降解性的不同，將有80%~99%以上的去除效率。一、生物濾床去除氣體污染物的機制生物濾床是將欲處理的氣體汙染物通過填充菌體的濾床後，經(jīng)由氣相傳遞至液相，將由液相傳遞至固相的生物膜上，經(jīng)由這一連串的質(zhì)傳(masstransfer)後，將藉由汙染物與微生物的接觸，而將汙染物轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)，或微生物直接以汙染物為碳源或能量源而將其轉(zhuǎn)變生物質(zhì)量(biomass)，而達(dá)到去除的目的。二、生物濾床的發(fā)展近年來，除了生物濾床外，又陸續(xù)開發(fā)出生物滴濾床(biotricklingfilter)、生物洗滌塔(bioscrubber)等型式的處理槽。應(yīng)用範(fàn)圍也從最早期的廢水處理場除臭，擴(kuò)展至工廠排氣固揮發(fā)性氣體的處理，甚至其它產(chǎn)業(yè)的廢氣處理。三、生物濾床的種類1.傳統(tǒng)生物濾床(conventionalbiofilter)2.生物滴濾床(biotricklingfilter)3.生物洗滌塔(bioscrubber)四、各種生物濾床的優(yōu)缺點比較目前在歐洲地區(qū)已將生物濾床法視為最佳可行控制技術(shù)(BATC)，而美國與日本最近十年對於惡臭的處理不僅繼續(xù)發(fā)展新生物量應(yīng)器或生物濾床法，更利用基因操作技術(shù)進(jìn)行菌種改良來提出去除效率。五、生物濾床系統(tǒng)適用的對象6-6生物技術(shù)應(yīng)用於廢棄物產(chǎn)生與汙染防制目前將生物技術(shù)應(yīng)用於廢棄物產(chǎn)生與汙染防制兩大方面，有下列三大方向：一、利用微生物取代原有的化學(xué)製程二、利用生物技術(shù)減少化學(xué)農(nóng)藥的使用三、利用生物技術(shù)生產(chǎn)生物性塑膠6-7生物技術(shù)應(yīng)用於生物復(fù)育一、以生物技術(shù)去除重金屬

已有學(xué)者利用下列兩種生物技術(shù)來處理重金屬。1.生物吸附法(biosorption)2.胞外沉澱法(extracellularprecipitation)二、以生物技術(shù)去除有機物6-8生物技術(shù)應(yīng)用於能源產(chǎn)生（46）生物產(chǎn)氫技術(shù)的發(fā)展1.光誘道使藻類與藍(lán)綠藻產(chǎn)氫2.光合細(xì)菌分解有機物3.利用厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫生物技術(shù)應(yīng)用於生質(zhì)乙醇的發(fā)展美國與歐盟特別將以生物技術(shù)轉(zhuǎn)換纖維素（包括：半纖維素與木質(zhì)素）為乙醇為重點研究項目，因為這些物質(zhì)存在於植物組織當(dāng)固，且數(shù)量眾多。目前特別希望以廢棄之植物為原料進(jìn)行生產(chǎn)乙醇。生物技術(shù)應(yīng)用於生質(zhì)柴油的發(fā)展黃豆、葵花籽與油菜籽為全世界最熱門用於生產(chǎn)生質(zhì)柴油之能源作物，然而最新之發(fā)展則是以藻類（特別是微藻類）與微生物來生產(chǎn)。演講完畢，謝謝觀看！——“ifen”酒新品發(fā)布活動策劃愛奮斗?愛生活目錄010203040506活動概述“ifen”酒新品發(fā)布會“愛奮斗?愛生活”品酒晚宴“我愛奮斗”高校樂隊演唱會活動執(zhí)行活動費用活動概述2012年05月20日-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.活動時間湖南錦繡瀟湘文化產(chǎn)業(yè)園活動地點新品發(fā)布會/品酒晚宴/高校樂隊演唱會活動構(gòu)架活動概述活動目的：提升代理商對ifen酒的認(rèn)識，有效促進(jìn)合作。通過新聞發(fā)布會的召開向外界傳達(dá)強勢品牌的印象和

品牌強勢運作的信息。借助新聞發(fā)布會的召開傳遞產(chǎn)品信息和品牌價值，形

成事件傳播?；顒痈攀龌顒右饬x：新聞發(fā)布會的意義在于能夠激發(fā)和鞏固代理商積極銷售的信心，

同時可以對于ifen酒品牌的上市做一個正式的通告，

借以帶動業(yè)界對于ifen酒的認(rèn)同和認(rèn)識和關(guān)注，是對

于ifen酒的整個傳播體系的推動和幫助。以新聞與活動的結(jié)合表現(xiàn)形式確立ifen酒目標(biāo)群體中的顯赫地位新品發(fā)布會愛奮斗?愛生活

——2012ifen酒新品發(fā)布會發(fā)布會主題-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.錦繡瀟湘“芙蓉國劇場”發(fā)布會地點15:30——17:20發(fā)布會時間新品發(fā)布會特色互動環(huán)節(jié)：ifen銷售達(dá)人賽場外場內(nèi)連線互動：在活動開展前期，在長沙步行街開展小型戶外活動——ifen酒銷售達(dá)人賽，然后將現(xiàn)場火熱瘋搶的畫面剪輯成視頻，在發(fā)布會上進(jìn)行播放，讓經(jīng)銷商看到ifen酒受廣大市民（年輕消費者）的追捧。第一次連線：將現(xiàn)場瘋搶的畫面拍攝下來，隨即采訪一下消費者，問其為何要買酒，對酒的印象等。第二次連線：要求攝像拍攝出現(xiàn)場產(chǎn)品售罄的狀態(tài)。表現(xiàn)形式：安排兩百位學(xué)生扮演消費者到現(xiàn)場配合工作，現(xiàn)場隨即采訪消費者的購買心得。微電影VCR展播主持人開場新品發(fā)布會發(fā)布會流程：

蝶舞九天女子時尚電聲組開場來賓簽到（微電影VCR熱場）第一次場外連線：讓經(jīng)銷商看到場外熱鬧瘋搶的狀況與ifen酒品牌展示，從而給經(jīng)銷商留下好的印象，讓他們看到該產(chǎn)品的市場前景。顏總致辭（宣布政策）第二次連線新品發(fā)布會發(fā)布會流程：現(xiàn)場調(diào)酒演示（品酒師點評）第一次連線第二次場外連線：此次連線需看到產(chǎn)品即將售罄的狀態(tài)，以求再次打動在坐經(jīng)銷商的心，讓產(chǎn)品熱銷，好銷，有市場等一切優(yōu)秀品質(zhì)進(jìn)入經(jīng)銷商的心，從而使經(jīng)銷商從心動變?yōu)樾袆?。簽約儀式“ifen酒”榮耀現(xiàn)世新品發(fā)布會發(fā)布會流程：

經(jīng)銷商代表發(fā)言此環(huán)節(jié)后附詳細(xì)流程

合影自由洽談簽約儀式500萬獎金現(xiàn)場助陣，活動至高潮。新品發(fā)布會1、“ifen酒”榮耀現(xiàn)世：嘉賓觸摸LED點光球，特制酒保箱綻放,同時煙霧升起.冷焰火四射，ifen酒在綻放的儀器中榮耀現(xiàn)世。新品發(fā)布會2、“ifen酒”500萬重獎銷售機制建立：“ifen”酒業(yè)老總親自向經(jīng)銷商代表頒發(fā)“ifen酒”500萬銷售獎勵機制承諾書。新品發(fā)布會3、“ifen酒”品酒塔：這里我們用傳統(tǒng)的香濱灌注香濱塔,改成“ifen”灌注,體現(xiàn)另外一種引用模式，同時，音樂響起，兩位模特手捧“ifen”走秀。新品發(fā)布會新品發(fā)布會會場布置：易拉寶簽到臺噴繪、海報新品發(fā)布會新品發(fā)布會網(wǎng)絡(luò)直播：我們與湖南最權(quán)威的媒體網(wǎng)絡(luò)之一“文明在線”合作，全程緊密跟蹤直播新品發(fā)布會。新品發(fā)布會新品發(fā)布會主持人：湖南電視臺魏哲浩侯文ifen品酒晚宴愛奮斗?愛生活

——2012ifen品酒晚宴晚宴主題-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.湘府韓城（岳麓區(qū)阜埠河路）晚宴地點17:20開始晚宴時間ifen品酒晚宴晚宴酒店簡介：長沙湘府韓城湘府韓城韓系餐廳是一家經(jīng)國家相關(guān)部門批準(zhǔn)注冊的合法企業(yè),湘府韓城韓系餐廳以經(jīng)營主營餐飲美食服務(wù)為主，以合理的價格、優(yōu)良的服務(wù)與眾多用戶及企業(yè)建立了長期的合作關(guān)系。湘府韓城韓系餐廳位于岳麓區(qū)阜埠河路(近湖南大學(xué)天馬學(xué)生公寓)。大眾點評網(wǎng)5星好評！ifen品酒晚宴晚宴酒店布置：開始用餐17:4517：20—17:40ifen品酒晚宴晚宴流程：

領(lǐng)導(dǎo)致祝酒詞17:40—17:45來賓就坐ifen高校樂隊演唱會我愛奮斗

——2012高校樂隊演唱會演唱會主題-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.-ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.錦繡瀟湘“青春廣場”演唱會地點19:00—22:30演唱會時間ifen高校樂隊演唱會高校樂隊演唱會『新聞賣點』：為了更有效的通過新聞發(fā)布向外界傳達(dá)強勢品牌和公