2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——生物技術(shù)對城市空氣質(zhì)量的改善考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)。每小題2分，共20分）1.下列哪一項(xiàng)不屬于城市空氣污染的主要物理性污染物？A.PM2.5B.氮氧化物C.光化學(xué)煙霧D.二氧化硫2.利用特定微生物或其酶系，在生物反應(yīng)器中處理含揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的工業(yè)廢氣，主要利用了生物技術(shù)的哪一方面？A.基因工程B.微生物工程C.酶工程D.植物生理學(xué)3.生物濾池處理廢氣的核心原理是：A.物理吸附B.化學(xué)燃燒C.微生物降解D.植物吸收4.在生物技術(shù)用于空氣污染治理中，固定化酶或細(xì)胞技術(shù)的優(yōu)勢之一是：A.成本極低B.易于分離回收C.處理效率極慢D.對污染物種類無選擇性5.能夠通過根系吸收并積累空氣中有害物質(zhì)（如重金屬、氟化物）的植物，在生物修復(fù)中被稱為：A.指示植物B.拔除植物C.吸收植物D.濾塵植物6.將能夠高效降解空氣污染物（如甲醛）的基因?qū)氲狡胀ㄎ⑸镏?，以獲得工程菌株，這主要應(yīng)用了生物技術(shù)的：A.細(xì)胞工程B.酶工程C.基因工程D.微生物發(fā)酵工程7.下列哪種生物材料不適合用作生物吸附劑來吸附空氣中的顆粒物？A.菌絲體B.農(nóng)林廢棄物（如稻殼、秸稈）C.活性炭D.海藻酸鈉8.城市綠化在改善空氣質(zhì)量方面的重要作用，除了吸收二氧化碳，主要是指其對以下哪項(xiàng)的改善？A.土壤肥力B.地表徑流C.微氣候和顆粒物濃度D.水體富營養(yǎng)化9.生物監(jiān)測技術(shù)利用生物體對空氣污染的敏感反應(yīng)來指示環(huán)境質(zhì)量，常用的生物指示物不包括：A.植物葉片B.魚類C.昆蟲D.微生物菌落10.評估一種生物技術(shù)（如生物濾池）應(yīng)用于城市空氣質(zhì)量改善效果時(shí)，需要考慮的關(guān)鍵因素通常不包括：A.處理效率B.運(yùn)行成本C.占地面積D.對周邊居民的心理影響二、填空題（請將答案填寫在橫線上。每空2分，共20分）1.城市空氣污染的主要化學(xué)性污染物包括硫氧化物、__________、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物和臭氧等。2.利用__________固定微生物，使其能夠在特定環(huán)境中穩(wěn)定存在并發(fā)揮作用，是生物濾池和生物吸附劑技術(shù)的重要基礎(chǔ)。3.植物修復(fù)空氣污染主要通過植物的光合作用、蒸騰作用以及根系分泌物等過程，將空氣中的污染物轉(zhuǎn)化為植物體內(nèi)的有機(jī)物或__________。4.酶固定化技術(shù)可以提高酶的__________，便于重復(fù)使用，降低處理成本。5.基因工程改造的微生物可以使其具有更強(qiáng)的耐受性或更高效的降解能力，以應(yīng)對特定空氣污染物的治理需求，例如工程菌處理__________廢氣中的VOCs。6.生物傳感器在空氣質(zhì)量監(jiān)測中可用于快速檢測特定的空氣污染物，其基本原理是利用生物敏感元件（如酶、抗體、核酸）與目標(biāo)污染物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生可測量的信號變化。7.微生物固定化方法有多種，如包埋法、化學(xué)結(jié)合法和__________法等。8.城市中增加綠化覆蓋率，種植合適的植物，不僅能美化環(huán)境，還能通過__________作用吸收部分空氣污染物，并改善局部微氣候。9.生物技術(shù)用于空氣凈化時(shí)，需要考慮技術(shù)的環(huán)境友好性，盡量減少二次污染，例如避免釋放不易降解的載體材料或產(chǎn)生耐藥性強(qiáng)的微生物。10.將城市污水處理廠產(chǎn)生的沼氣（主要成分為甲烷）通過生物法轉(zhuǎn)化為電能或熱能，雖然主要目標(biāo)是資源回收，但也間接減少了__________的排放。三、簡答題（請簡要回答下列問題。每題5分，共20分）1.簡述生物技術(shù)應(yīng)用于城市空氣質(zhì)量改善的主要優(yōu)勢。2.簡述生物濾池和生物洗滌塔在處理氣態(tài)污染物原理上的主要區(qū)別。3.簡述影響植物修復(fù)效率的主要環(huán)境因素。4.簡述生物吸附技術(shù)用于空氣污染物處理的基本過程。四、論述題（請就下列問題展開論述。共20分）結(jié)合你所學(xué)的生物技術(shù)知識，分析利用基因工程手段改良微生物以應(yīng)對城市空氣污染（如PM2.5治理、特定VOCs降解）的可行性、潛在優(yōu)勢、可能面臨的挑戰(zhàn)以及相關(guān)的倫理考量。試卷答案一、選擇題1.B解析：氮氧化物（NOx）是化學(xué)性污染物，而PM2.5是物理性污染物。2.B解析：利用微生物或酶系在生物反應(yīng)器中處理VOCs，屬于利用微生物的代謝活性和酶的催化功能，核心是微生物工程。3.C解析：生物濾池的核心是附著在其內(nèi)部填料表面的微生物群落，通過代謝活動(dòng)降解廢氣中的有機(jī)物。4.B解析：固定化酶或細(xì)胞易于從反應(yīng)體系中分離出來，可以反復(fù)使用，這是其相對于游離酶/細(xì)胞的主要優(yōu)勢之一。5.C解析：能夠吸收并積累空氣污染物的植物，直接體現(xiàn)了其作為“吸收植物”在生物修復(fù)中的作用。6.C解析：將特定基因?qū)胛⑸铮淖兤溥z傳特性以獲得特定功能，這是基因工程的典型操作。7.C解析：活性炭是化學(xué)合成材料，屬于吸附劑，但不是生物材料。菌絲體、農(nóng)林廢棄物、海藻酸鈉均可以是生物材料或來源。8.C解析：城市綠化通過蒸騰作用、葉片吸附、改變微氣流等物理化學(xué)過程，可以影響空氣中的顆粒物濃度和改善局部氣候。9.B解析：魚類主要用于水體污染監(jiān)測，而植物、昆蟲、微生物菌落常用于空氣生物監(jiān)測。10.D解析：評估生物技術(shù)應(yīng)用效果需考慮效率、成本、占地面積等客觀因素，心理影響不屬于技術(shù)本身的評估范疇。二、填空題1.氮氧化物解析：硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）、臭氧（O3）和顆粒物（PM）是城市空氣的主要化學(xué)污染物。2.包埋解析：包埋法、化學(xué)結(jié)合法和吸附法是常見的固定化技術(shù)，將微生物包埋在載體中是常用且有效的方法。3.無機(jī)物解析：植物修復(fù)不僅將污染物轉(zhuǎn)化為自身有機(jī)物，也可以將其轉(zhuǎn)化為毒性較低的無機(jī)物或儲存在根系中。4.利用率解析：固定化可以提高酶的穩(wěn)定性、抗抑制性，并便于回收重復(fù)使用，從而提高其利用率并降低成本。5.汽車尾氣解析：汽車尾氣是城市VOCs和NOx的主要來源之一，是基因工程菌治理VOCs的典型應(yīng)用場景。6.電化學(xué)解析：生物傳感器產(chǎn)生的可測量信號可以是電信號（如電位、電流）、光學(xué)信號（如熒光、濁度）或熱信號等。7.吸附解析：吸附法是另一種常見的微生物固定化技術(shù)，利用載體表面的吸附作用固定微生物。8.吸收解析：植物的葉片和根系可以吸收空氣中的部分污染物，這是植物修復(fù)空氣污染的直接機(jī)制。9.抗生素抗性基因解析：為避免產(chǎn)生環(huán)境問題，基因工程菌通常不攜帶抗生素抗性基因，以防其在環(huán)境中擴(kuò)散。此處填“二次污染”也可，指避免產(chǎn)生新的污染。10.碳排放解析：沼氣主要成分甲烷是強(qiáng)效溫室氣體，其轉(zhuǎn)化利用減少了甲烷直接排放到大氣中，從而減少了碳排放。三、簡答題1.生物技術(shù)應(yīng)用于城市空氣質(zhì)量改善的主要優(yōu)勢包括：能處理多種多樣的污染物，特別是針對特定難降解污染物；相比傳統(tǒng)物理化學(xué)方法，通常更環(huán)境友好，能耗較低；可以利用生物體的自然代謝過程，過程可能更接近自然，副產(chǎn)物相對較少；易于實(shí)現(xiàn)資源化利用，如將污染物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能源或肥料；基因工程等手段可以定向改良生物體，提高治理效率和針對性。2.生物濾池主要利用附著在多孔填料表面的微生物群落，通過微生物的新陳代謝活動(dòng)將氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)或CO2、水等無機(jī)物。其處理過程主要發(fā)生在生物相，污染物需擴(kuò)散到微生物表面并被吸收。生物洗滌塔則先通過液體噴淋洗滌或吸收氣態(tài)污染物，使污染物進(jìn)入液相，然后通過物理沉淀、化學(xué)反應(yīng)或生物降解（如活性污泥法）在液相中去除污染物。因此，生物濾池主要在生物相處理，生物洗滌塔則在氣液兩相或多相中處理。3.影響植物修復(fù)效率的主要環(huán)境因素包括：污染物濃度和類型，過高濃度可能抑制植物生長或?qū)е缕渌劳?；氣候條件，如溫度、光照、降水影響植物生長和代謝活性；土壤條件，包括土壤類型、pH值、養(yǎng)分狀況等影響植物根系生長和污染物吸收、轉(zhuǎn)化；植物種類選擇，不同植物對污染物的吸收、耐受和轉(zhuǎn)化能力差異很大；微生物群落，土壤中的共生根際微生物可以影響植物對污染物的吸收和耐受性。4.生物吸附技術(shù)用于空氣污染物處理的基本過程通常包括：含污染物的空氣流經(jīng)填充有生物吸附劑（如菌絲體、農(nóng)林廢棄物等）的吸附裝置；污染物分子擴(kuò)散并附著（吸附）到生物吸附劑的表面或內(nèi)部活性位點(diǎn)；達(dá)到吸附飽和或處理時(shí)間后，停止氣流，將生物吸附劑與污染物分離；對飽和的生物吸附劑進(jìn)行再生處理（如清洗、熱處理等），使其恢復(fù)吸附能力，可重復(fù)使用；收集處理后的潔凈空氣。四、論述題利用基因工程手段改良微生物以應(yīng)對城市空氣污染（如PM2.5治理、特定VOCs降解）具有巨大的潛力，但也面臨諸多挑戰(zhàn)和需要考慮倫理問題?？尚行苑矫妫蚬こ桃寻l(fā)展多年，技術(shù)體系相對成熟?？梢酝ㄟ^基因克隆、載體構(gòu)建、轉(zhuǎn)化/轉(zhuǎn)導(dǎo)等技術(shù)，將編碼特定降解酶（如超氧化物歧化酶、過氧化物酶、胞外酶等）或參與解毒代謝途徑的關(guān)鍵基因?qū)氲侥繕?biāo)微生物（如細(xì)菌、酵母、真菌）中。對于PM2.5，雖然直接降解固體顆粒物較難，但可以改良微生物使其能高效降解PM2.5表面附著的有機(jī)污染物或重金屬，或利用其代謝活動(dòng)改變顆粒物的表面性質(zhì)。對于特定VOCs（如甲醛、苯系物），可以篩選或改造微生物，使其能高效代謝這些有毒有害物質(zhì)?；蚬こ踢€可以通過增強(qiáng)微生物的耐受性（如對毒性物質(zhì)、極端環(huán)境）、提高酶的活性或改變代謝途徑，顯著提升治理效率。潛在優(yōu)勢非常明顯：提高治理效率，縮短處理時(shí)間；增強(qiáng)對特定污染物或惡劣環(huán)境的適應(yīng)性；實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治理，針對性強(qiáng)；可能降低處理成本，提高資源化利用水平（如將污染物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)或能源）?？赡苊媾R的挑戰(zhàn)包括：技術(shù)本身的復(fù)雜性，基因改造過程需要精確設(shè)計(jì)和驗(yàn)證；外源基因的表達(dá)調(diào)控、穩(wěn)定性及潛在的干擾效應(yīng)需要確保；如何將改造后的微生物安全、有效地投加到城市復(fù)雜的環(huán)境中并維持其活性（如競爭排斥問題、環(huán)境壓力下的基因丟失）；可能存在未知的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，如對非目標(biāo)生物的影響、基因漂流的可能性等；成本問題，研發(fā)和大規(guī)模應(yīng)用的成本可能較高；公眾接受度和倫理爭議，部分公眾可能對基因工程產(chǎn)品存在疑慮，涉及“扮演上帝”的倫理問題，