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着知识经济的时代的来临，知识创新对国民经济发展所起的作用日益显著。从长远的观点看，RD投入对于提高一个国家在世界上的竞争能力至关重要。进入90年代以来，德国的RD投入从资金规模和占GNP的比例上都维持有一定的规模。但其中有两个特色：一：政府在研究与开放投资中所占比例不断减少。二：经济界对应用研究的投资越来越多。
尽管政府在整个研究与开放投资中的比例不断减少，但总量上却仍是增加的。企业界的参与表明，基础研究的成果不可能只对参加基础研究的企业有利。由于与美法英等国相比，德国政府在军用投资上的比例较小，用在民用上的投资更有利于提高一个国家的国际竞争能力，因而德国在政府对研究与开发的投资上处于一种非常有利的地位。尽管如此，德国政府和企业界仍然需要迎接未来的挑战。
面对的困境
许多德国人把20世纪70年代看成是德国工业发展的高峰。“德国制造”不光只是非常好的产品的标志，而是也是一个非常有效的工业体系的象征。作为一个相当成功的模式，德国工业得到了国际上的承认。德国在制造工程、动力工程和化学工业方面的技术处于世界领先水平。对德国产品的需求是如此之旺盛，以致许多制造商都感到劳工短缺，不得不引入客籍劳工来满足日益增长的客户的需要。
然而，到了80年代，情况就慢慢地发生了变化。德国的工业似乎逐渐丧失了竞争力。美国的汽车市场的行情变化可以很好地说明这一点。德国汽车逐渐为日本汽车所取代。在其它工业领域，德国人也发现其竞争实力越来越受到挑战。竞争对手在产品质量、产品设计、原料花费、售后服务等方面一点都不输于自己。有些德国学者或外国学者都认为德国的工业失去了竞争力。[1]
尽管不同的研究者对德国工业走下陡路的分析各不相同，但在一些基本特征方面，却有相同的见解。归纳出以下几点。现在将我们逐一加以分析。
第一：相比于其它几个主要的工业发达国家，德国的劳工太贵。如果以当时美元与马克的汇率计算，1996年一个德国工人每小时所得为3l.87美元，日本为20.84美元，而美国仅为l7.70美元，我国的台湾地区为5.82 美元。[2] 雇主付给德国工人小时工资太高，当然，由于高税收和高福利政策是相联在一起的，德国工人实际上并没有得到这么高。更重要地是，德国工人的劳动时间在几个发达国家中已降到了最低点。德国企业家抱怨，高小时工资加上超短的周工作时间，使得德国企业在与对手竞争时如同带着两副手铐。难怪最近德国国内有人提出每周工作50小时，以减少失业，增加竞争的倡议。但这几乎是不可能的。
其次，德国的企业不灵活。德国企业在从发明到应用过程中显得太慢。[3]其理由认为德国的公司结构不够灵活，不适于目前越来越短的产品生命周期。他们的发明周期过长，在将发明推向市场时又不及时，当然没法与快捷的竞争对手相比。比如，目前在移动通信市场方面，德国的西门子从许多方面都落后于芬兰的诺基亚和美国的摩托罗拉。
第三，认为德国过于繁琐的法律、法规影响了德国企业的竞争力。当德国企业和商人在国外投资和办厂时，他们受到较少法律上的约束，而在国内却不得不与一个严密的规则网打交道。规则的泥潭使得德国企业家少有新的想法。由德国研究机构发明出和很有希望的创新很少有机会由德国企业商业化。缺乏创新的产品也是德国落后的原因之一。
第四，认为德国企业太强调技术层面，因而忽视了雇主的偏好。从文化上讲，德国的管理人员有很强的工程取向。他们本人也是在这种氛围和传统中成长起来的。在解决问题的过程中，在设计的过程中，德国的工程师都倾向于追求最完美和最先进的概念。人们认为，在技术开发过程中，这些特性导致了“以技术为中心”的想法，但这并不为消费者所偏好，消费者所喜欢的是实用并易于使用且花费相对较少的产品。与德国企业相反，外国的竞争者把技术仅仅看成是手段而不是目的，因而能满足消费者的需要。
第五，认为德国的工会具有过大的权力和影响，按照共同参与的法律权力，它们有对企业发展发表意见的权力。因此，德国的雇主们常常要与工会妥协。而这个结果却是与市场的灵活性规则相违背的。因此认为德国的企业在适应市场的变化方面不够灵活。
第六、德国的创新地点太过于集中。尽管联邦德国是一个非常强调社会性的（soziale）的国度，但它的工地区差异还是相当大。比如，德国的研究与开发活动主要分布在下述八个地方：慕尼黑(12%)、斯图加特(12%)、黑森州南部(9%)、莱因－内卡河地区(6%)、柏林(4%)、杜塞尔多夫(4%)、Braunschweig (3%)以及科隆(3%)等。这些地区的RD费用占全德国的53%。东部德国尽管正在复苏，但在研发方面与西部相比，还有相当大的差距。当然这在发达国家里还不是最糟糕的。比如，仅维也纳就占整个奥地利RD的52％。但消除区域之间的不平衡，仍是联邦德国的一个很重要的任务。[4]
最后，范围广泛的环保主张，也被认为对经济竞争力不利。德国人公众论对环境退化、再循环和自然保护过于关心，企业必须尊重公众的态度和环境规则与要求。据说工业界认为这些压力进一步增加了费用，送减少了德国产品的竞争能力。
德国居高不小的失业率又反过来对其竞争力产生影响。到了90年代后期，德国的失业人口已超过400万，失业率高达11％。尽管与意大利和法国相比，德国的失业率也不算太高，但与美国、日本、英国和荷兰相比，还是高出许多。而且整个90年代的经济增长率都不高，民众的购买欲望不高。尽管银行利率较低，德国公司还是不太愿意在国内投资。大部分德东地区（原民主德国）经济萧条，原来所谓统一之后，迅速繁荣的诺言成了谎言。德国马克也一再降值。联邦政府当时面临着低效率的平均主义，权利相当集中化，地位分配政治化所带来的严重后果。消除政治性的资格指派的后果，提高纵向流动性，弥补第三产业化的空白，消灭人浮于事，重建有能力的中产阶级，消除迁徙压力成了非常紧迫的结构调整问题。因而，还没的有时间来谈发展。
但是，上述对德国竞争力的解释，并不是完全能站住脚。也有大量相反的证据来反驳上述论点。比如，尽管德国的劳动力非常昂贵，德国的生产力仍然很高，出口产品的单位工资最终花费（final wage costs per unit of output）在国际上仍有竞争力。德国工业产品的出口仍创新高。 人均出口额比美国高两倍。比日本高1/3。不可否认，德国的产品在世界市场上仍有很强的竞争力[5]。
另外还有证据表明，德国的一些大公司，比如拜尔、H?chst、BASF、达姆勒-奔驰（Daimler-Benz）和大众汽车公司都在结构上做了调整，恢复赢利。一种以赢利为导向的管理态度在大企业中出现。股票市场对这种态度也做出了正面回应，从长远走向看，这种态度带动了德国股市走向新高。
尽管失业人口的比重还没有降下来，而且仇外和排外的事件时有所闻，但德国的整个社会体系还是运转良好。教育和福利体系还保持着。
之所以出现上述相互矛盾的解释，是因为有些研究基于少数的例证，因而很容易找出相反的例证。但有一点是可以肯定的，即德国的核心制造业在面对全球化的挑战时，如何才能保持竞争优势？这一点已经引起了德国工业界的广泛关注。工业结构已经重新开始调整，要么合并，规模增加，要么减少冗员。许多德国企业扩大了在海外的生产。另外，留在德国的制造业也开始采用新技术，新的生产概念来提高生产率、改进质量，增加灵活性。但并不是所有德国的企业都做到了这一点，步调不一致。
未来的挑战
我们今天已处于21世纪的开端。目前上述文章内容就是全球化的讨论正如火如荼。不管我们是否喜欢它，全球化都不可逆转地改变了我们的生活。各国政府也都积极地寻找对策，来适应所带来的变化。作为一个国家至关重要的技术政策，也应得到相应的调整。作为工业企业，也要有相应的战略对应。全球化的赢家，只能是那些对此作好准备的国家或地区或公司。它们具有竞争实力，对外开放，成为信息、交流和知识应用的中心。未来的国家创新政策应该在这方面多下功夫。不只是鼓励单个企业的创新突破，而且应建立支撑这种突破的创新网络。
前联邦教育与研究部部长提出了与国际化和全球化上述文章内容就是的五个问题[6]
1. 增加区域竞争力的可视性
2. 融合研究与应用
3. 支持并促进商业启动
鼓励新的商业和支持中小型企业非常重要。OECD发现，在OECD成员国中，5%的中小型企业创造了几乎70%的新的工作。风险资本的投资在1996至1998年间上升了240%。这一趋势还在上升。生物技术公司从1995年到1996年从75家上升到150家，1997年又上升到300家以上。5.65亿德国马克的私人风险投资已投到“生物区”(BioRegio)。
4. 扩展德国的教育和创新体系
德国的教育体系正面临着历史的挑战[7]。许多学校已严重超员，学生人数不断增加，政府必须不断向高校投钱才能保证其正常运转。但这对于国家和地方来说都是一个不小的挑战。高校的结构如不做出结构上的改变，将很难继续生存[8]。许多获得教授资格的人也加入失业大军的行列，这对德国的研究教育体制是一莫大的讽刺。[9] 另外，许多外国学生进入美国的，而不是德国的大学学习深造，就是对德国大学教学和研究质量的反讽。如何提高外国学生的人数在德国大学中的比例也是对全球化的回答。为此，德国联邦教育与研究部发起了一个领航计划，主要对象是面向外国学生，以英语教学，从97/98冬季学期先开设13门课程。德国联邦教育与研究部还与MIT签订了相互交换学生的计划，以及一系列旨在增加德国大学吸收力的措施。
5. 架设国际桥梁
德国国内研究的国际化，比如，马普学会在Njmwegen设立了心理语言研究所。与我国的国家自然科学基金会进行合作研究。夫琅和费协会在美国建立了激光技术、产品工程、材料研究、医学技术和计算机制图的研究中心。在马来西亚建立了高级软件开发中心。正是这些在国外的研究基地的建立，使得德国的企业容易地在当地找到合作伙伴。1997年从美国得到的研究合约为一千一百万美元。另外，夫琅和费协会还加强了在亚洲的活动。在中国建立了两个不同性质的办事处[10]。与此同时，德国政府也鼓励外国政府在德国建立研究机构。比如韩国就在萨尔州建立了一个环境技术研究所。为了迎接全球化的挑战，德国联邦教育与研究部还相应地修改了资助规则。
他指出，“我们必须积极地迎接全球化的挑战。社会的团结这一基本的理念必须保持，而同时整个社会系统必须导向未来。”
我们从经济上讲，究竟有从全球化中得到何种好处？我们是否值得这么做？全球化从未来来说，是否是可行的，可持续的？还是会食品或能源供应的瓶颈的限制？[11] 面对社会结构的加速调整，如何保持社会的凝聚力？穷国是否会被推向国际经济整合的边缘？
国内政策如何与国际政策协调？因为全球经济不只是经济结构的变化，而且也是社会结构的变化。这类发展也影响了教育与研究。目前对研究的定义也有修改的必要。以前人们区分了纯基础研究、基于应用的基础研究和基于生产的研究这三种研究类型。但这种区分已不适合于今天。 这三种研究类型之间有一个动态的关系，它们形成了动态的研究三角形。当经济全球化，研究三角形之间没有任何限制，那么未来的教育也必须打破固有的学科边界。未来的学术与研究，应该是受问题驱动的跨学科的研究。
创新应该是在所有组织层次和所有商业领域里进行。除了产品创新外，还要在生产环节、管理实践、质量控制等各方面进行。
在德国，很长一段时间内，人们并没有认真对待服务领域里提出的挑战。这个认识上的盲点已给德国的竞争能力带来了很大的负面影响。人们正在从理论和实践两方面加以改进。
德国能保持增长和生产力的成绩表明了德国研究体系作为一个创新模式的重要性。它的创新机制加速了新技术的普及与商业化。合约研究体制表明了在工业界、政府、学术界为了相互利益而互动的潜力。资源根据工业需要被有效地引导。小企业通过合作研究体系得以有机会进行合约研究。技术扩散网帮助私人企业得到各种各样的从技术概念到市场管理的创新信息。教育培训体系推进了技术创新。它把工人培养成能适应创新的技术能手。而且，工业界的声音可以在政策制定的过程中被直接和有效地体现出来。
尽管德国的研究体制有许多毛病，但它在促进创新方面至今仍被认为是强有力的。然而，它也面临着许多挑战。德国不能再依靠传统制造业来谋求经济发展，除非它能转移相当一部分注意力和资源到新的能应用到工业的方方面面的交叉技术上来。传统的制造业应辅以放在关键技术上的更多注意力，才能达到一个新的增长水平。德国必须对研究政策做相应的调整，才能继续保持在工业竞争力方面的领先水平。[12]
近年来，德国政府出台了一系列措施，力图对相对僵化的研究体制进行改革。其指导思想是创造竞争氛围，让最具创新性的思想和研究课题得到国家的资助，以脱颖而出。
综上所述，德国人并没有沉浸在自己过去的辉煌之中。作为一个“过份自觉”的民族[13]，我们有理由期待它的政治、经济、科学和教育体系在为人类的持续发展发挥更大的作用。
摘要：微生物在环境中充当着极其重要的角色，它在自然界的生态平衡和物质循环中起着不可替代的作用。同时，在环境污染和治理方面，微生物也起着重要作用。环境微生物学的兴起是微生物学与环境科学交叉发展的必然结果。它由普通微生物学发展起来的环境科学和环境工程的一门学科.它以普通微生物学为基础，在研究微生物学一般规律的同时，着重微生物和环境之间互相作用的规律，微生物活动对环境和人类产生的有益和有害的影响以及在环境污染控制工程中上述文章内容就是的微生物原理的研究，是环境科学和环境工程的重要理论基础。环境微生物学的内容十分广泛，而且该学科近年来的发展十分迅速，一些生物学的新技术手段被不断应用到环境微生物学领域中。
关键词:环境科学；环境工程；微生物学；环境微生物学
1 微生物学的发展简史
微生物学是研究微生物及其生命活动的科学。微生物具有种类繁多、体积微小、比表面积大、代谢类型多、代谢强度高、生长繁殖速度快、容易变异、种类多等多种特点。它广泛分布于空气、水、土壤、人体及动植物体内独立或寄生生活。大多数微生物对人类和动植物是有益的，特别是它与人类的生活有密切的关系，对工农业生产、人类的生活环境与健康卫生有极大的影响[1]。
人类对微生物的利用甚早。我国在利用微生物方面，更有着丰富的经验和悠久的历史。早在公元前3世纪，在《吕氏春秋》里就有“仪狄作酒禹饮而甘之”之说。在公元6世纪，后魏贾思勰所著的《齐民要术》一书中就详细记载了制曲和酿酒的技术，还记载了栽种豆科植物可以肥沃土壤，当时虽不知根瘤菌的存在，也不知固氮作用，而会利用根瘤菌积累氮肥等等。
1676年，微生物学的先驱列文虎克用自制的单式显微镜首次观察到了细菌的个体，为揭开微生物世界的奥秘打开了大门，具有划时代的意义。在之后近200年的时间里，人们对微生物的研究仅停留在出于个人爱好对一些微生物进行形态描述的低级水平上，包括细菌、原生动物和真菌，但对它们的生理活动机理及其与人类实践活动的关系却未加研究，因此，微生物作为一门学科在当时还未形成。
在19世纪末和20世纪初微生物学被牢固地建立起来。法国的巴斯德和德国的科赫，分别被称为微生物学的奠基人和细菌学的奠基人。巴斯德在研究酿酒生产中酒质变酸的问题时，指出发酵是微生物的作用。巴斯德创立了培养基和玻璃器皿的灭菌方法及巴氏消毒，建立完成了稀释和次代培养的无菌技术。为生物学的发展做出了突出的贡献。科赫在培养细菌学的巨大贡献是发明了用固体培养基的“细菌纯培养法”和把混合培养物纯化的技术，并用在固体培养基上划线接种的方法获得了单一的纯种。这种技术使得培养细菌学发生革命性变化，并使得十九世纪最后二十年中这个学科得以开出绚丽的花朵。进入二十世纪，微生物学获得了飞速的发展，研究重点逐渐转移到了生化水平及分子生物学的水平上。工业微生物学与发酵工程、遗传工程、细胞工程、酶工程和生物反应器工程一起组成了生物工程学这个当代高科技领域。
随着社会经济发展的需要，人们不断加强对微生物的研究，己形成了许多微生物学的分支学科。例如有普通微生物学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学；有病毒学、细菌学、真菌学；还有土壤微生物学、海洋微生物学；再有医学微生物学、工业微生物学、农业微生物学、环境微生物学、石油微生物学等等， 由此可见微生物学的发展无不体现着学科的交叉，特别是相关的细胞生物学，生物化学，遗传学及分子生物学间的相互促进，由此推动整个生命科学的飞速发展。同时物理，化学，计算机技术及材料科学的发展，为微生物学的发展提供了必要的技术手段。所以，微生物学的发展历史是辉煌的[2~4]。
2、环境微生物学的研究内容
环境微生物学主要是介绍环境微生物学的发展和生物学基础知识；在环境中存在的微生物主要种类和特点；微生物的生理和代谢，微生物生长和环境因子对微生物的影响；微生物的遗传和变异，微生物的生态及其分布；在各种环境条件下微生物的存在和变化，微生物的代谢活动对环境的影响；微生物在自然界中的地位和作用，在生物地球化学循环中的作用；在环境领域中微生物所起的作用，微生物对污染物产生抗性的分子机理，以及对污染物降解的代谢途径。
3、环境微生物学的发展
随着人类的生活要求和工农业生产的迅速发展，大量人工合成的并难以被天然微生物迅速降解转化的污染性化合物进入到自然环境中。严重威胁人类及其他生物正常生存发展。其中，普遍存在于土壤环境中的重要有机污染物如多环芳烃，农药类等，因其致癌性，致畸性，致突变性而被认为是危险物质。分子生物学技术的应用为污染治理、防治提供了新的思路和方法[5] 。同时，污染导致资源环境中的生物重组，对环境中复杂的混合微生物群落进行及时监控和准确鉴定变得越来越重要。而分子生物学技术因其快速、准确、灵敏的特点，正逐步取代某些传统的研究方法而被广泛用于环境微生物的监测[6] 。
3.1与环境微生物研究相关的各种分子生物学技术
3.1.1核酸探针检测技术
利用能与特定核苷酸序列发生特异性互补的已知核苷酸片段作探针分析DNA序列及片段长度多态性。被标记(放射性或非放射性的)的探针以原位杂交、Southern印迹杂交、斑点印迹和狭线印迹杂交等不同的方法，可直接用来探测溶液中、细胞组织内或固定在膜上的同源核酸序列。由于核酸分子杂交的高度特异性及检测方法的高度灵敏性，使得核酸分子杂交技术广泛应用于对环境中微生物的检测，定性、定量分析它们的存在、分布、丰度和适应性等研究目标。
荧光原位杂交(FISH)是目前单个细胞水平上分析微生物群落结构的常用分子生态学方法。目前可利用FISH的方法，使用一整套特异的寡核苷酸探针可进行单个细胞的快速分类[7~8]。流式细胞计(FCM)是另一种能快速分析和分类单细胞群体的技术。适用于对上述文章内容就是微生物群落的组成和动态进行快速和频繁的监测。RFLP标记基于Southern印迹杂交的技术，即DNA限制片段长度多态性，是在生物多样性研究中广泛应用的DNA分子标记。可作为一种能高度灵敏检测污染环境下微生物种群变化的方法。
3.1.2 PCR及相关技术
PCR是一种体外扩增核酸序列从而得到多个核酸拷贝的技术。根据扩增的模板，引物序列来源及反应条件的不同可将PCR技术分为以下几种：(1)反转录PCR技术是在mRNA反转录之后进行的PCR扩增，可以用来分析不同生长时期的mRNA表达状态的相关性。(2)竞争PCR是一种定量PCR，通过向PCR反应体系中加入人工构建的带有突变的竞争模板、控制竞争模板的浓度来确定目的模板的浓度，对目的模板作定量研究。竞争性PCR曾被用来测定受多环芳烃污染的沉降物中的编码邻基二酚-2，3-加双氧酶的dmpB基因浓度[9]。(3)扩增的rDNA限制酶切分析技术，是美国最新发展起来的一项现代生物鉴定技术，它根据原核生物rDNA序列的保守性，将扩增的rDNA片段进行酶切。然后通过酶切图谱来分析菌间的多样性。
3.1.3电泳分离及显示方法
除我们熟知的琼脂糖凝胶电泳并用溴乙锭(EB)染色方法和聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE分离)银染的方法外，还有一些通过特殊的电泳分离技术而建立的分子标记。如变性梯度凝胶电泳、温度梯度凝胶电泳、单链构象多态性等，都是通过实施一些变性条件改变DNA双螺旋结构(如添加线性梯度的变性剂或建立变性温度梯度等)，由于序列不同的DNA片段，其部分解链程度也不同，不同的结构对DNA在凝胶中迁移速率影响很大，结果不同序列的DNA片段在凝胶上得以高分辨率的分离。
3.1.4 基因重组技术
利用DNA体外重组或扩增技术从供体生物基因组中分离感兴趣的基因或DNA片段，或经人工合成的方法获得基因，然后经一系列切割，加工修饰，连接反应产生重组DNA分子，再将其转入适当的受体细胞，以期获得基因表达的过程。此技术用于环境微生物的研究可构建出各种生物降解特性增强的重组菌用于污染环境的治理修复或发酵某些废弃物生产天然气。如将微生物分解纤维素和木质素的基因转入到中温细菌中，使发酵能在较高温度下进行，提高转化速度，用于蔗糖发酵生产天然气[10] 。
3.1.5 基因芯片技术
基因芯片技术作为生物芯片技术一个发展最完备的分支，基因芯片可以分为cDNA芯片和寡核苷酸芯片cDNA芯片有多种制备方法，在基因表达相关研究方面具有重大价值;寡核苷酸芯片主要应用于杂交测序、单核苷酸多态性分析和突变检测。基因芯片，又称DNA微阵列，是指按照预定位置固定在固相载体上很小面积内的千万个核酸分子所组成的微点阵阵列。在一定条件下，载体上的核酸分子可以与来自样品的序列互补的核酸片段杂交。如果把样品中的核酸片段进行标记，在专用的芯片阅读仪上就可以检测到杂交信号。cDNA芯片即在玻璃片、硅片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜等固相载体上固定的成千上万个cDNA分子组成cDNA微阵列。
3.2 分子生物学技术在环境微生物研究中的应用
3.2.1重组细菌用于环境污染防治
Pseudomonas sp.P2是一株甲酰磷降解菌，罗如新等人(1999)[11]克隆了氯苯降解菌L1的邻苯二酚1,2-双加氧酶基因，在表达载体PKT230携带下转入了P2菌中，使P2获得高效的邻苯二酚1,2-双加氧酶酶活，该酶活性甚至比天然宿主还高21倍。
植物根际是一个有潜力的污染降解地点，在植物根际由植物供给能被微生物利用的营养物质使微生物繁殖，最终进行污染物的消除。在外来微生物中表达与脱毒上述文章内容就是的酶类也能在实地应用中提供专一选择优势。该例利用了小麦根际微生物对土壤中的三氯乙烯(TCE)脱毒。D.C.yec等人(1998)[12]将洋葱伯克霍尔德菌G4的甲苯邻单加氧酶基因转入荧光假单子孢菌2-79中后，荧光假单孢菌比小麦根际其它菌长得好。
3.2.2 胞内酶在细胞表面表达更好发挥生物降解功能
当有重金属存在时，较高等植物可产生相应的金属硫蛋白(MTs)。MTs是含半胱氨酸丰富的蛋白质，能结合镉、铬、汞和铜等重金属离子。在E.coli中表达MTs是一项有希望的技术，但细胞内的MTs对金属离子的吸附能力有限。解决这一困难的一条途径是在细胞表面表达MTs，据报道把MTs插入LamB序列的153位点而证实了这一可能性[13]，杂合蛋白的表达提高了对镉的结合力达15~20倍，由于MTs定位于细胞表面，即使细胞死亡，仍可用于金属的吸附和积累。有机磷广泛用于农业制造杀虫剂，由土壤微生物中分离到的有机磷水解酶(OPH)能有效降解这些杀虫剂。但OPH纯化所需的成本高，而用完整的细胞脱毒受到转运有机磷通过细胞膜屏障的限制。在细胞表面表达0PH的完整细胞降解磷!硫和Paraoxon比在细胞内表达OPH的细胞快几倍[14]。得到的酶活定位于细胞表面的生物催化剂比纯化的0PH明显更稳定，也更活跃。
3.2.2 分子生物学技术在环境微生物监测中的应用
环境中存在的大量微生物中，仅有1%可通过传统的培养方法在培养皿上进行培养和进一步分离，而绝大多数细菌要求非常严格的营养条件或是难以培养 [15] PCR技术及衍生出的一系列生物技术，使得在复杂环境中对那些混合物内低含量的群体成员或生物群中某个特异基因的检测与研究成为可能。
Fantroussi等人[16]用嵌套式PCR(nestedPCR)来监测未被污染的土壤淤泥实验生态系中3-氯苯脱氯细菌的外源基因的种类。Selvaratnam等人[17]用编码苯酚单加氧酶的dmpN基因的PCR扩增来检测处理废水的分批式反应器中的降解酚的假单胞杆菌。PCR技术还与其它方法结合应用于环境监测中。Chandler等人[18]用MPN/PCR技术来估测被燃料污染的土壤中的萘过氧化物酶基因nahAc、链烷单加氧酶基因alkB及dmpB的数量。PCR技术与核酸杂交技术结合，用来进一步检测PCR扩增产物，核实被扩增的序列即目的序列。
环境微生物监测环境中微生物的研究难点是常常无法准确定性和直接定量地检测环境中可能存在的众多微生物种群。基因芯片技术的出现和发展为微生物学领域的研究者提供了高效快捷的技术方法，为科研迅速向纵深化发展提供了可能[19]。一些作为分子标记的基因工程菌也应用到环境生物技术中，主要用来监测投放到环境中的微生物的情况。许多学者对细菌中的荧光基因(luxgene)进行克隆，转移到具有分解能力的特种微生物体内，具有分解能力的菌体中就有了特定的荧光标记，通过对荧光菌和荧光量的监测可以达到对专门细菌的跟踪，并可以了解到它们与其它菌株之间在分解过程中的关系[20]。
3.2.3 分子生物技术在环境基因工程菌的稳定性和安全性研究中的应用
对转基因生物的环境安全问题需进行长期的系统的研究，因风险的出现有长期滞后性。在关于被引入遗传物质的稳定性和新的遗传物质是否转移到其他微生物中，通过生物的表型可初步判断，进一步的证实则可以利用DNA序列分析，探针杂交等。关于生物围堵，目的是加强对重组微生物的行为和命运的可预见性。生物围堵系统可以是被动的，如对菌株引入培养缺陷型，recA-等突变；或是主动的系统，指向细胞中引入诱导细胞死亡的自杀基因。化学诱导自杀作为生物围堵的基本原理，其策略是将杀伤功能与生物降解途径的调节系统相联系，细胞在非生物物质存在时存活(自杀基因被遏制)，但非生物物质完全降解后，自杀基因开启，细胞死亡。
随分子生物学技术的发展和对环境微生物研究的深入，分子生物学技术在环境微生物中的应用越来越广泛也越来越重要。分子生物学技术的应用不仅扩大了环境微生物研究的广度而且加大了研究的深度。随着越来越多微生物全部基因序列的解码，对各种细菌体内降解基因的分布和表达会有更深入的了解，这方面技术的成熟必将对环境微生物的研究有一个整体的系统的生态水平上的认识，必将使研究更具目标性，应用更具可控性[21]。
ADSL介绍
一、概述
ADSL是DSL的一种非对称版本，它利用数字编码技术从现有铜质电话线上获取最大数据传输容量,同时又不干扰在同一条线上进行的常规话音服务。其原因是它用电话话音传输以外的频率传输数据。也就是说,用户可以在上网”冲浪”的同时打电话或发送传真,而这将不会影响通话质量或降低下载Internet内容的速度。
ADSL能够向终端用户提供8Mbps的下行传输速率和1Mbps的上行传输速率,比传统的28.8K模拟调制解调器快将近200倍。这也是传输速率达128Kbps的ISDN(综合业务数据网)所无法比拟的。与电缆调制解调器相比, ADSL具有独特优势:它提供针对单一电话线路用户的专线服务,而电缆调制解调器则要求一个系统内的众多用户分享同一带宽。尽管电缆调制解调器的下行速率比ADSL高,但考虑到将来会有越来越多的用户在同一时间上网,电缆调制解调器的性能将大大下降。另外,电缆调制解调器的上行速率通常低于ADSL。不容忽视的是,目前,全世界有将近7.5亿铜质电话线用户,而享有电缆调制解调器服务的家庭只有1200万。
ADSL设计目的有两个功能：高速数据通信和交互视频。数据通信功能可为因特网访问、公司远程计算或专用的网络应用。交互视频包括需要高速网络视频通信的视频点播(VoD)、电影、游戏等。目前，ADSL只支持与T1/E1的接口，在未来可以到桌面。
二、ADSL的标准
一直以来,ADSL有CAP和DMT两种标准,CAP由ATT Paradyne设计，而DMT由Amati通信公司发明，其区别在于发送数据的方式。ANSI标准T1.413是基于DMT的，DMT已经成为国际标准,而CAP则大有没落之势。近来谈论很多的G.Lite标准很被看好,不过DMT和G.Lite两种标准各有所长,分别适用于不同的领域。DMT是全速率的ADSL标准,支持8Mbps/1.5Mbps的高速下行/上行速率,但是,DMT要求用户端安装POTS分离器,比较复杂;而G.Lite标准虽然速率较低,下行/上行速率为1.5Mbps/512Kbps,但由于省去了复杂的POTS分离器,因此用户可以像使用普通Modem一样,直接从商店购买CPE,然后自己就可以简单安装。就适用领域而言,DMT可能更适用于小型或家庭办公室(SOHO);G.Lite则更适用于普通家庭用户。
1、CAP（Carrierless Amplitude/Phase Modulation）
CAP是ATT Paradyne的专有调制方式，数据被调制到单一载体信道，然后沿电话线发送。信号在发送前被压缩，在接收端重组。
2、DMT（Discrete Multi-Tone）
将数据分成多个子载体信道，测试每个信道的质量，然后赋予其一定的比特数。DMT用离散快速傅立叶变换创建这些信道。
DMT使用了我们熟悉的机制来创建调制解调器间的连接。当两个DMT调制解调器连接时，它们尝试可能的最高速率。根据线路的噪声和衰减，两个调制解调器可能成功地以最高速率连接或逐步降低速率直到双方都满意。
3、G.Lite
正如N1标准和互用性测试曾推动了ISDN市场一样,如今客户和厂商也急切地等待着一项DSL设备互用性标准的到来。该标准被称为G.lite,也被另称为Consumer Asymmetrical DSL (消费者ADSL),它正在由一个几乎包括所有主要的DSL设备制造商的集团–Universal ADSL Working Group进行开发。不过不要将这个标准与Rockwell公司1997年夏天展示的已不再使用的基于QAM的Consumer DSL芯片集或者与Universal ADSL相混淆。G.lite的第一版工作文档是1998年6月在亚特兰大举行的Supercomm贸易博览会上公布的。这项初步的G.lite标准首先由UAWG交付表决,然后作为一项建议转交给国际电信联盟ITU。ITU当时预计在1998年底之前签署认可一项正式的G.lite标准。
未来的G.lite标准的某些细节已经明了,基于该标准的CPE也许很快就会出现。G.lite标准(即ADSL)将基于ANSI标准”T1.413 Issue 2 DMT Line Code”之上,并且将1.5Mbps的下行速度和384Kbps的上行速度预定为其最大速度。小于那些最大速度的”速度自适应(Rate-Adaptive)”也是该标准的一部分,所以,Internet服务提供商(ISP)可以提供256Kbps的对称速度作为一个G.lite连接速度。不过,为了简化设备和供应要求,多数设备将被限制在那些最大速度上。
1.5Mbps的速度限制虽然与DSL的一般被公布的7Mbps的最大下行速度相比似乎具有限制性,但它是基于典型客户布线方案的经验测试之上,也是基于可通过ISP获得的实际骨干带宽之上。
DSL线路需要优质铜环–这意味着没有加感线圈,桥接抽头之间不超过2500英尺,而一般与中心局之间的距离不超过18000英尺。如果速度更高,距离要求就变得更加关键,而且线路也更容易被”扰乱者”–和DSL线路处于同样线捆中的ISDN和T1线路–破坏。
虽然G.lite正被宣传为一项”不分离(splitterless)”的标准,但新的标准所面临的工程现实意味着,在一开始可能仍然对分离器、过滤器,甚至新的客户场所布线有所需要。随着G.lite的标准走向成熟,人们更好地理解这些问题,更好地实施厂商芯片,它也许才会更接近于成为一项真正的不分离的标准。
当然,即使处于G.lite速度,常规的PC串行端口上的UARTs(通用异步接收机/发送器)也已不能跟上。因此,使用串行技术的单个用户的外置PC调制解调器将会在PC上采用通用串行总线端口(Universal Serial Bus),也有可能采用增强的并行端口;路由器和桥接单位则使用以太网;更新一点的芯片集,如Rockwell最近宣传的V.90/ADSL配对芯片集,将会把G.lite和V.90标准结合在一个调制解调器上,为客户提供一项连接配置选择。
带宽是另一项考虑因素。当Bellcore于1989年首次公布其DSL工作时,其目的是为了将DSL用于视频点播服务,而不是纯粹的数据通信。
但是,现在没有几家ISP能够真正满足1000个用户的7Mbps Internet访问需求。G.lite的1.5Mbps/384Kbps限制是一个合理的最大速度,无论如何,许多用户很可能会选择更慢的对称速度。..
4、目前的标准
ANSI提出了速率可达6.1Mbps的ADSL标准T1.413，ETSI(European Technical Standard Institute)增加了附件以适应欧洲的需要，称为T1E1.4，将扩展标准以包含用户端的复用接口、网络配置和管理协议及其它改进。
三、原理
ADSL用其特有的调制解调硬件来连接现有双绞线连接的各端，它创建具有三个信道的管道，见下图。
该管道具有一个高速下传信道(到用户端)，一个中速双工信道和一个POTS信道(4KHz)，POTS信道用以保证即使ADSL连接失败了，语音通信仍能正常运转。高速和中速信道均可以复用以创建多个低速通道。
在过去数年中，电话系统的硬件技术有了很大进步，然而ADSL使用了非常简单的方法来获取取惊人的速率：压缩。它使用很先进的DSP和算法在电话线（双绞线）中压缩尽可能多的信息。
ADSL用频分复用(FDM)或回馈抑制(Echo Cancellation)在电话线中创建多个信道。FDM使用一条下传数据管道和一条上传数据管道，并用时分复用(TDM)将下传管道分割，上传管道也被分成多个低速信道。回馈抑制将下传管道和上传管道重叠，并用本地回馈抑制（如V.34规范）将二者区分。回馈抑制虽然更加有效，但增加了复杂性和成本。
ADSL复用下传信道，双工化，将信道分块，给每块加上错误码，然后发送数据，接收端根据误码和块长纠错。测试表明ADSL调制解调器的纠错足以应付MPEG2和多种其他的数字视频方案。
四、ADSL的未来
ADSL的未来可能不会与现在有太大的差异。目前ADSL的实现有两种方式：CAP和DMT，后者已成为标准。虽然CAP不是标准，但它由ATT Paradyne发明，已经在通信中广为应用。G.Lite也很有发展前途。很难说将来会是什么样子，但有一点可以肯定：厂商和电话公司有一个需要克服以发展网络的瓶颈，解决方法必须在目前很快可用，并在未来仍然有用武之地。
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