生物技术与环境概论市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

生物技術與環境概論第1页第1页序言序言序言序言人類文明活動過程中，替生活帶來了舒適及便利，人類文明活動過程中，替生活帶來了舒適及便利，但也給予了環境負面影響。自然環境原本有其復原但也給予了環境負面影響。自然環境原本有其復原能力，負面影響如在環境自然復原範圍內，則環境能力，負面影響如在環境自然復原範圍內，則環境生態體系尚能維持在一均衡狀態，反之則也许使其生態體系尚能維持在一均衡狀態，反之則也许使其發展受阻。現今有許多办法是用於處理環境汙染，發展受阻。現今有許多办法是用於處理環境汙染，而生物技術則是依成本最低，而效果最好解決。而而生物技術則是依成本最低，而效果最好解決。而生物技術亦是希望能在處理環境汙染同時，能夠预生物技術亦是希望能在處理環境汙染同時，能夠预防二次污染產生。可使地球上生物能夠維持生態平防二次污染產生。可使地球上生物能夠維持生態平衡，達到永續發展之目的。衡，達到永續發展之目的。第2页第2页環保生環保生物技術物技術(environmental biotechnology)定義：應用在環境保護，包括生態保育以及防治污染上生物技術。第3页第3页應用空氣污染防治空氣污染防治 廢水處理廢水處理 噪音防治噪音防治 廢棄物處理廢棄物處理 地下水處理地下水處理 第4页第4页設立環境品質監測系統：（）以發光菌來檢測毒性（）水質糞便污染微生物指標第5页第5页n n7.7.民國民國9090年希臘籍貨輪阿瑪斯號在墾丁外海擱淺，污染年希臘籍貨輪阿瑪斯號在墾丁外海擱淺，污染當地海域，根據學者估計，至少要當地海域，根據學者估計，至少要5050年才干恢復原來面年才干恢復原來面貌。貌。3 3年前在墾丁龍坑海域擱淺阿瑪斯號貨輪，當時從年前在墾丁龍坑海域擱淺阿瑪斯號貨輪，當時從船體漏出重油隨著海浪潮汐污染了南台灣海洋、海岸線、船體漏出重油隨著海浪潮汐污染了南台灣海洋、海岸線、礁石岩岸，甚至是海底珊瑚，全都在這次意外中受到重礁石岩岸，甚至是海底珊瑚，全都在這次意外中受到重創，南台灣美麗海洋被破壞，也嚴重影響海洋生態資源。創，南台灣美麗海洋被破壞，也嚴重影響海洋生態資源。而在當時危機處理方式除了進行廣大清理跟吸油外，科而在當時危機處理方式除了進行廣大清理跟吸油外，科學家也培養了能夠分解油污細菌，以加快海洋淨化速度，學家也培養了能夠分解油污細菌，以加快海洋淨化速度，以達到環境復原效果。以達到環境復原效果。第6页第6页n n阿瑪斯貨輪係一九八四年建造阿瑪斯貨輪係一九八四年建造之希臘散裝貨輪，於民國（下之希臘散裝貨輪，於民國（下同）八十九年十二月二十九日同）八十九年十二月二十九日在船長在船長LAZARIDIS EVANGELOSLAZARIDIS EVANGELOS先生指揮下從印度先生指揮下從印度PANAJIPANAJI港出港出發，船上共載運礦沙約六萬二發，船上共載運礦沙約六萬二仟餘噸，船員二十五員（含船仟餘噸，船員二十五員（含船長）預定前往中國大陸南通港長）預定前往中國大陸南通港卸貨，途經新加坡並補充油料卸貨，途經新加坡並補充油料後由婆羅洲北部經巴拉旺航路後由婆羅洲北部經巴拉旺航路再經台灣東部航行至上海，該再經台灣東部航行至上海，該貨輪於九十年一月十三日二十貨輪於九十年一月十三日二十二時許主機發生故障，輪機長二時許主機發生故障，輪機長即向船長報告因即向船長報告因B2B2汽缸活塞卡汽缸活塞卡住，約需十至十二小時更換，住，約需十至十二小時更換，一月十四日十三時當值船副告一月十四日十三時當值船副告知船長船舶漂流往海岸線，船知船長船舶漂流往海岸線，船長並確認船位離淺水區僅九海長並確認船位離淺水區僅九海浬，船長請大副上駕駛台商討浬，船長請大副上駕駛台商討處理方式，決定先下錨以穩定處理方式，決定先下錨以穩定船舶，右錨下水五節，左錨下船舶，右錨下水五節，左錨下水四節半。水四節半。n n第7页第7页n n十四日約十七時輪機長報告他十四日約十七時輪機長報告他開始補充主機冷卻水並可開始開始補充主機冷卻水並可開始運轉主機，但管路內油溫仍低，運轉主機，但管路內油溫仍低，主機無法马上正常運轉，大約主機無法马上正常運轉，大約十七時二十分雙錨仍在水中，十七時二十分雙錨仍在水中，船艏朝北北西，船往二百六十船艏朝北北西，船往二百六十度至二百七十五度方向漂流，度至二百七十五度方向漂流，船長於是下令主機全速進車，船長於是下令主機全速進車，主機马上啟動，但轉速因油溫主機马上啟動，但轉速因油溫仍低，只有四十五轉左右，由仍低，只有四十五轉左右，由於右舷受風到達九級，浪高約於右舷受風到達九級，浪高約六公尺，似乎主機動力不足，六公尺，似乎主機動力不足，船仍漂流，船長再令大副加長船仍漂流，船長再令大副加長放下錨鏈，因為直到此時錨未放下錨鏈，因為直到此時錨未起作用，大約於一月十四日十起作用，大約於一月十四日十七時四十分左右船身擱淺，船七時四十分左右船身擱淺，船長马上於十九時四十分使用長马上於十九時四十分使用VHFVHF無線電頻道嘗試聯絡基隆海岸無線電頻道嘗試聯絡基隆海岸電台，於二十時再以電台，於二十時再以G.M.D.S.SG.M.D.S.S全球海上遇險及安全系統發出全球海上遇險及安全系統發出衛星求救信號，請求救援。衛星求救信號，請求救援。第8页第8页n n基隆海岸電台於一月十四日二基隆海岸電台於一月十四日二十時四十五分接獲該船呼喊，十時四十五分接獲該船呼喊，該船並於一月十四日二十一時該船並於一月十四日二十一時二十七分至二十九分傳送自動二十七分至二十九分傳送自動信號，基隆海岸電台並回應訊信號，基隆海岸電台並回應訊息，國家搜救指揮中心於一月息，國家搜救指揮中心於一月十四日二十一時五分告知行政十四日二十一時五分告知行政院海岸巡防署，該署海洋巡防院海岸巡防署，該署海洋巡防總局第十四海洋巡防隊巡防艇總局第十四海洋巡防隊巡防艇於二十二時許到達觸礁地點救於二十二時許到達觸礁地點救援，二十五名船員於二十二時援，二十五名船員於二十二時二十五分全數獲救，因該船船二十五分全數獲救，因該船船體觸礁裂損，於一月十八日造體觸礁裂損，於一月十八日造成燃油外洩，直到一月十九日成燃油外洩，直到一月十九日產生大規模油料外洩後，致使產生大規模油料外洩後，致使墾丁國家公園龍坑附近海域遭墾丁國家公園龍坑附近海域遭受嚴重油污染。受嚴重油污染。第9页第9页n n針對希臘貨輪阿瑪斯號擱淺漏油事件後續第二階段處理工作，環保署長林俊義針對希臘貨輪阿瑪斯號擱淺漏油事件後續第二階段處理工作，環保署長林俊義1717日早晨邀集了學者專家開會後，大体歸納成日早晨邀集了學者專家開會後，大体歸納成2 2個處理模式，龍坑潮間帶油污將以海水拍個處理模式，龍坑潮間帶油污將以海水拍打沿岸等自然方式處理，至於潮間帶以上油污，則以高壓水柱、微生物分解等方式處打沿岸等自然方式處理，至於潮間帶以上油污，則以高壓水柱、微生物分解等方式處理。理。n n在國軍全面撤出龍坑地區後，当前油污清除工作仍持續進行中，今天現場仍雇工在國軍全面撤出龍坑地區後，当前油污清除工作仍持續進行中，今天現場仍雇工6060人人處理近日清除處理近日清除460460噸油污搬離工作，預計一個月可完毕；另外現場帶有油污枕木，也須噸油污搬離工作，預計一個月可完毕；另外現場帶有油污枕木，也須在短時間拖離。在短時間拖離。n n今天早晨參加討論與會人員包括了台灣大學专家洪楚璋、劉康克、中山大學专家楊磊、今天早晨參加討論與會人員包括了台灣大學专家洪楚璋、劉康克、中山大學专家楊磊、成功大學专家高家俊等十餘人。成功大學专家高家俊等十餘人。n n與會人員認為，這次漏油事件，除了造成龍坑附近營養源增长、總油脂增长外，其餘與會人員認為，這次漏油事件，除了造成龍坑附近營養源增长、總油脂增长外，其餘墾丁海域均無受本次油污事件影響，海水品質均符合海水體標準，龍坑海洋生態未受墾丁海域均無受本次油污事件影響，海水品質均符合海水體標準，龍坑海洋生態未受破壞。破壞。n n另一方面，與會人員也要求持續蒐集研究事件，對整個生態環境復育影響，以作為未另一方面，與會人員也要求持續蒐集研究事件，對整個生態環境復育影響，以作為未來求償依據。至於擱淺船舶拖離工作，則請交通部會同相關單位等快速處理。來求償依據。至於擱淺船舶拖離工作，則請交通部會同相關單位等快速處理。n n而攸關第二階段礁岩除污工作，林俊義表示，歸納專家學者意見，大体確定分為兩個而攸關第二階段礁岩除污工作，林俊義表示，歸納專家學者意見，大体確定分為兩個方向，一是潮間帶部分，由於龍坑處生物敏感地區，假如以任何方式清除，都將對生方向，一是潮間帶部分，由於龍坑處生物敏感地區，假如以任何方式清除，都將對生態造成衝擊，因此決定以大自然力量分解，他指出，這個地區海象險惡，海浪拍擊力態造成衝擊，因此決定以大自然力量分解，他指出，這個地區海象險惡，海浪拍擊力強，再加上日照強烈，紫外線強，有助於附著於礁岩上油污分解。至於潮澗帶以上地強，再加上日照強烈，紫外線強，有助於附著於礁岩上油污分解。至於潮澗帶以上地區，則朝任何也许有效處理方式，如微生物分解、高壓水柱清洗等方式進行除污。區，則朝任何也许有效處理方式，如微生物分解、高壓水柱清洗等方式進行除污。n n林俊義表示，在徵詢專家學者意見後發現，近來所發展油污分散劑，其濃度祇有洗衣林俊義表示，在徵詢專家學者意見後發現，近來所發展油污分散劑，其濃度祇有洗衣粉、洗碗精粉、洗碗精140140分之分之1 1，因此能够用於清除礁岩上油污，然後再用吸油棉擦拭，或者使，因此能够用於清除礁岩上油污，然後再用吸油棉擦拭，或者使用固化劑，可使油污剝落。用固化劑，可使油污剝落。n n環保署強調，為預防也许油污擴散，環保署已協調海巡署岸巡總局、墾丁國家公園警環保署強調，為預防也许油污擴散，環保署已協調海巡署岸巡總局、墾丁國家公園警察隊等單位，另差遣環保署督察大隊會同環保警察，不定時巡邏南灣海域，同時高港察隊等單位，另差遣環保署督察大隊會同環保警察，不定時巡邏南灣海域，同時高港局也差遣高一局也差遣高一0 0八拖船，每日定時兩次巡邏後壁湖至沙島，陸上也派巡邏車不定時巡查，八拖船，每日定時兩次巡邏後壁湖至沙島，陸上也派巡邏車不定時巡查，以監視任何也许污染發生。以監視任何也许污染發生。第10页第10页墾丁浩劫，第二階段油污清除展開，墾丁浩劫，第二階段油污清除展開，擬以自然淨化及微生物進行擬以自然淨化及微生物進行 第11页第11页生物技術在廢水處理應用原則 第12页第12页n n第一級應用(primary utilization)n n第二級應用(second utilization)n n利用共同代謝原理(cometabolism)第13页第13页紙廠廢水處理紙廠廢水處理第14页第14页紙廠原廢水池紙廠原廢水池 第15页第15页污濁原廢水污濁原廢水 第16页第16页初級處理 粗欄污柵 細欄污柵 第17页第17页 空氣加壓浮除 氣泡由底部冒上並將較輕 浮在水面污泥由刮泥機 汙物往上帶 掃除 第18页第18页二級處理 活性污泥曝氣池活性污泥曝氣池 曝氣中生物污泥曝氣中生物污泥第19页第19页後處理 n n 污泥沉澱後上層澄清水污泥沉澱後上層澄清水 還能够養魚呢還能够養魚呢!水生植物已可生長良好水生植物已可生長良好第20页第20页放流水 第21页第21页生物技術在廢水處理應用原則生物技術在廢水處理應用原則生物技術處理法原理，主要是利用微生物將汙染物中有機物質加以代謝與分解成無毒，而達成淨化水質目的，基本原理可區分為下述三個反應。第一級應用(primary utilization)：利用污染中有機物質作為微生物初級生長物質，提供微生物在代謝所需養分和能量，使得微生物快速滋長，第二級應用(second utilization)：前述之有機物質不足以提供微生物生長代謝時，則下一種可被微生物應用有機物質亦被代謝分解，稱為第二級利用。利用共同代謝原理(cometabolism)：一些有機性污染物質雖然能被微生物所利用，但並沒有特定微生物能將其利用為能量來源，若微生物代謝某一第一級利用物質酵素也能與其發生反應，稱為共同代謝作用。第22页第22页環保生物技術之研發有下列幾個方向 1 環境品質生物偵測與監測 2環境汙染生物處理與生物分解 3生質體與生質能源開發 4 受污染環境整改用生物復育技術開發 5 生物可分解高生物高分子材料 6溫室效應氣體：二氧化碳生物固定與利用第23页第23页生物技術疫苗生物技術疫苗 1796年英國人詹納(Edward Jenner)成功利用接種牛痘來預防天花，而本世紀科技上快速發展，也使得疫苗在研發上產生了重大突破，並利用生物技術之办法，而獲得優良结果。抱负中之疫苗，須具備下列特性：1.人畜無害且具持久良好保護性免疫力(protective immunity)2.以便接種且減少接種次數3.對於有潛伏性之病源(pathogen)，不僅要克制發病，且能預防感染。4.以便保留5.價格低廉 第24页第24页生物技術應用於疫苗上之具體成就：生物技術應用於疫苗上之具體成就：1.抗原蛋白製備：疫苗製造過程之中，抗原蛋白制備為不可或缺主要步驟。以往既費時又昂貴，并且安全性不佳。如今藉由基因工程之办法，便可大量製造安全且免疫性良好疫苗。2.合成胜肽疫苗(synthetic peptide vaccine)：裏用基因工程办法來生產抗原蛋白，雖然解決了不少疫苗上問題，但一些情況下然然有限制與不足。而近年來免疫學之成長，讓我們理解引發免疫反應之主導權往往在於抗原蛋白一部份。利用胜肽合成來製作疫苗已經成為未來主流之，如口蹄疫疫苗。3.疫苗馴化：傳統以人工办法將活毒疫苗減毒馴化過程，會造成其特性改變，也也许造成其毒性恢復。而基因工程發展，可將其損壞基因或無關部份切除，也可利用此法研發新疫苗。第25页第25页4.疫苗載體(vaccine vector)：疫苗載體乃是指利用基因工程技術，將其病原之基因移植到另一個安全無致病能力病毒或細菌，並造成良好免疫效果，但抗原蛋白間彼此間相容性與重覆使用同種疫苗，則會造成其失效也许。5.核酸疫苗(DNA vaccine)：利用核酸也是近年來在疫苗研發上新嘗試與考驗，其原理為利用基因工程技術，將抗原蛋白植入質體(expression)，靠其本身達到免疫反應效果，優點為省去大量時間，最大顧慮則是病毒進入動物體內將有也许造成基因突變。6.疫苗佐劑(adjuvant)7.治療性疫苗：這裡指發生疾病後所採用治療疫苗。環保生物技術未來發展 1 環境保護已成為先進已開發國家在國際經貿談判一種籌碼，並成為另一種形式之關 稅貿易障礙。2 產業界已由過去被動配合環保法規要求而消極執行，轉而在經濟誘因下投入環保生技產業 3 首先能夠减少生產成本，首先開發高附加價值生技產品 第26页第26页第27页第27页