低温生物技术要解决许多难题，其中冷冻速度是很关键的。冷冻速度过快，生物细胞内的水分会结冰，把细胞涨破；冷冻速度过慢，细胞会脱水而使盐分增加，蛋白质分解。各种细胞的组成成分和含水量都不一样，所以，对于由各种器官组织、各种细胞组合成的生物机体，要确定一个最适宜的冷冻速度是非常困难的事。类似的难题还有掌握复温的速度、避免细胞器的低温损伤等等。
由于低温生物技术凝集着人类巨大的兴趣和期望，所以近20年来发展很快。根据生理医学专家预测，到2050年，人类有可能第一次对冰冻保存的人体施行解冻复苏手术。在21世纪内，人类通过用各种冬眠技术断断续续地放慢机体的生理作用，会使人生命的跨度放大20倍。
奇妙的去污手段
我们在自然界中会发现一个奇妙的现象：在一条溪流的上游漂浮着一些油污杂物，随着溪水的流动这些脏东西会逐渐消失，只要不再扔进去脏东西，这条小溪会越流越清澈。这是微生物对水的净化作用的一个最简单而实用的例子。水中生长着各种各样的微生物，它们的食物就是水中所含的那些有机物质，如油污、剩饭、剩菜渣以及其他很多人们扔掉的废物，甚至水边树木飘落的叶子也成为它们的食物。微生物对水的净化作甩也叫做自然界的流水自净原理。但自从工业发达以来，城市生活污水与工业污水大量排放，生态平衡受到破坏，微生物的负担加重到了它们不能承受的程度，超过了自然净化的范围，因此河流湖泊发生严重污染，不但鱼类不能生存，而且危及人类的健康。所以城市生活污水与工业污水必须经过处理，使其符合排放标准后方可排放。这几年整治淮河和太湖，就是因为某些工厂(造纸厂、印染厂等)未经处理或未达到排放标准而排放污水。
生物处理污水就是在污水池的范围内利用各类微生物进行物质转化的过程。通过不同生理特性和代谢类型的微生物间的协同作用，使城市生活污水中的有机物和工业污水中的有毒物质，如酚、氰、苯等不断被转化分解、吸附沉降，从而达到净化污水、消除公害的目的。
微生物处理污水的方法大致分为好氧处理和厌氧处理法。
好氧处理法
好氧处理法就是在有氧条件下，使污水和微生物充分地接触氧气，在好氧性微生物类群的作用下将污水中的有机物分解成气体、固体沉淀物及含水溶性无机物的清水三个部分。譬如糖类的分解，就是糖类在微生物的作用下被氧化分解成CO2和水。利用好氧处理法处理污水有下列几种方法：
1.活性污泥法
活性污泥就是在黑乎乎的污泥中存在着一些有活性的物质，能够将流过污泥的水中的杂质吸附过滤下来并氧化分解成简单的无机物质，这些活性物质就是神通广大的微生物。
活性污泥中经常出现的微生物有菌胶团属、假单胞菌属、芽孢杆菌属和无色杆菌属等不同属的细菌。不过不论这些细菌属于哪一种门类，它们一般都能产生一种分泌物叫多糖荚膜，这是细菌的一种像糖一样粘乎乎的外衣，可以将这些细菌粘在一起，形成大团大团的菌胶团。细菌形成的菌胶团中还生活着一些客人，就是一些营固定生活的原生动物和丝状细菌，其中的一种球衣细菌特别喜欢附着在菌胶团上或与菌胶团交织在一起形成絮片状的菌团。活性污泥中的原生动物主要是根足虫类和纤毛虫类，它们能吞食污水中有机物颗粒及细菌，对污水净化起着一定的作用。在活性污泥中除单细胞的原生动物外还有多细胞的动物，主要有轮虫和线虫。在有机物含量较低的水中常出现轮虫、这表明污水处理效果较好，但如果轮虫过多，由于吞食细小污泥而破坏污泥的结构，会使活污泥去污能力降低。
人们利用活性污泥处理污水废水，简单地说就是让水依次流过几个真不同作用的大池子，污水流过第一个调节池时，水中的粗大颗粒和其他杂物就被过滤下来，同时在水中加入一些供微生物生活用的营养，然后按一定量将污水连续送人曝气池，活性污泥就贮放在这个池中。污水在这个池中与活性污泥混合，在不断地通入空气、氧气和机械设备搅拌的帮助下，活性污泥中的微生物与污水充分接触，过一段时间后，污水中的有机废物、毒物等污染物就被微生物吸收分解了，这时候再将泥水混合物通入下一个池子——二次沉淀池，在这个池中停留大约两三个小时，等活性污泥沉淀下来，水就变清了。而那些沉淀下来的活性污泥还可以流回曝气池净化下一批污水，或者收集起来燃烧处理掉。
2.生物膜法
在这个方法中处理污水的微生物生活在一些固定的支撑物上，如碎石、煤渣或塑料制成的过滤材料，微生物在上面生长，形成一层粘乎乎的膜状物质，叫做生物膜。生物膜主要由细菌菌胶团和大量真菌菌丝组成，在其表面还栖息着很多原生动物。当污水进入滤池，通过滤料表面时，生物膜大量地吸附水中各种有机物，同时膜上的微生物群利用溶解氧将有机物分解，产生可溶性无机物随水流走，产生的CO2和H2等飘至大气中；从而使污水得到净化。当生物膜长到一定厚度，内层的菌因为接触不到氧气而形成厌氧层，就会把有机物分解成一些有机酸、硫化氢等酸性物质，这些酸性物质就使生长在滤料上的生物膜脱落下来，因此滤料表面又重新形成新的生物膜，所以生物膜并不是永久性的，而是不断地形成、不断地脱落、不断更新着的。这样的生物膜过滤材料结构有滤床式的、塔式的和转盘式的(生物滤池、塔式滤池、生物转盘)。生物滤池是一种层状滤床式的大圆池，用碎石、卵石、炉渣、焦炭或常用塑料铺成滤床，利用布水器将污水均匀地洒在整个滤床上，经滤床过滤、微生物处理后的净水就从排水渠流出来了。这种生物膜去污装置简单便宜，但占地面积较大。塔式滤池实际上是将滤床式过滤池中平铺的滤床材料一层层搭成塔式结构，节省了占地空间。它的具体过程是：通过水泵先将污水压到塔顶，一层层滤下来，经塔底层的集水器收集净水。
转盘式的滤床也叫旋转圆板，结构就像举重运动员举的杠铃，将圆板一片片装在轴上，圆板上生长一层生物膜，一半浸入污水中，二半暴露在空气中，轴带动圆板缓慢转动，浸入在污水的那一半圆板中的生物膜就吸附污水中的有机物，当转盘夹带污水薄膜露出水面时，膜上的微生物从大气中吸收氧气，对有机物进行生物氧化并排出代谢产物。转盘不停地旋转，污水中的有机物反复地被吸附、充氧，然后被氧化，使污水得到净化。这个方法对处理有机物浓度高的工业污水效果很好。
厌氧处理法
污水厌氧处理是指在无氧气(即不通风)的条件下通过厌氧微生物的作用，将污水中含有的各种复杂有机物，如碳水化合物(糖)、脂肪、蛋白质等，经厌氧分解成简单的无机物，如甲烷、二氧化碳等的过程。因为分解后多数都产甲烷气，所以这种方法又称甲烷发酵法。
常用的污水厌氧处理方法是先将污水导入储水池，沉淀大量悬浮物，然后连续输送到不通气的发酵槽内进行微生物的厌氧处理，处理后杂质被分解，释放出甲烷气体，这些气体收集起来可作为工业上其他生产中的原料，而除去了杂质的水就变清澈了。厌氧处理污水对高浓度的污水的处理特别有效。
以石油为食物的微生物
20世纪60年代以来，石油产量急剧上升，石油产品包括石油、煤油、蜡等，通过各种途径散布到环境里，随水流动，到处扩散。不仅影响水的利用，而且在水面扩散成为一大片薄薄的油膜，氧气无法进到水里，鱼类和水中的植物呼吸不到氧气就会窒息致死，而且这些油污又会堵塞鱼鳃，使鱼呼吸困难。在河口和沿海海岸，油污染使海滩受损，风景区被破坏，连海边生活的鸟类也受到威胁，因为它们既失去了立足之地，又找不到干净的食物和水，无法生存下去。仅北大西洋的北海区，历年来因为油污染而飞走的鸟类就有几十万只，严重破坏了当地的生态平衡。油污染成为了一个世界性的大问题。
毫不起眼的微生物这个时候大显身手了。欧洲的一家化学公司曾经进行过一项有趣的实验：他们在一容量为6000加仑的燃油舱里装满海水，过了一段时间把海水排除，这时人们发现，燃油舱已被清洗一新，在排出的海水中也见不到油污杂质了。这是怎么回事呢？原来他们在试验前已经选育出了一种“吃油”能力很强的微生物，试验的时候他们把这种微生物连司海水一起装进燃油舱里，这些微生物见油就吃，迅速繁殖，很短时间内就把石油的各种有机成分分解成了水、二氧化碳等简单无机物，完成了清除油污的任务。
美国一家石油公司曾研究了存在于土壤中的微生物对地下泄漏的汽油的清除作用，为了加速土壤中降解烃类微生物的生长，他们灌注了氮、磷养料的空气。这样，由于细菌能更好地利用石油为碳源从而增殖，结果地层中汽油在一年内即被清除完毕。美国有几家公司从事降解环境污染微生物的选育，他们用配好的混合菌种降解污染。一个成功的例子是用混合菌种将船底含油800000加仑的水进行处理，使其达到可安全地排放到长岛海湾的程度。
上面的例子说明正是由于微生物的作用，使石油中的烃类化合物不断被消耗、分解成简单的无机物质如CO2、CH4等。
才使得利用方法简单、价格低廉的微生物方法治理石油污染成为可能。
当油在含水的环境中渗透出时，会发生一系列变化导致其成分改变。油的蒸发是主要变化，当油蒸发时，有20％一60％较轻的易挥发的成分逸出，留下的油则变得更为粘稠。
变得粘稠的油一部分受到光化学和氧化反应可被分解，尽管在自然条件下微生物降解石油的速度比较缓慢，但是大多数还是依靠微生物的氧化作用才使世界海洋和海滩未被油覆盖。所以科学家着手解决用微生物治理石油污染时要解决的主要问题有两个：一是选育高级菌种，提高微生物代谢速度，增强其消除污染的能力；二是用基因工程技术创出新的菌种，为保护环境而发挥更大作用。
对付特殊污染物质的微生物造成环境污染的汞、酚、氰等大量化学废液实际上是现代化工业发展造成的后果。常规污水处理方法能去掉大部分污染水质中的这些污染物质，而实际上，每一种特殊污染物都是被一种专门对付它的微生物解决掉的。
例如我们前面提到的导致水病的剧毒污染物汞就有一种细菌专门对付它。这是一种假单孢杆菌，抗汞能力极强，可以消除甲基汞、乙基汞、硝酸汞等汞北合物的危害，效率达90％以上。因为在这一类细菌的细胞内，有一套特殊的酶系统，能把透过细胞膜进入细胞里的汞离子转化成金属汞。而金属汞在自然界是很不稳定的，很容易挥发消失在大气中。
在微生物体内被转化的金属汞甚至可以被收集起来，重新加以利用，据说回收率可以达到80％以上呢。还有一些微生物，虽不能直接进行汞的转化工作，但是能够生成硫化氢。硫化氢同废水里的汞反应，生成硫化汞。硫化汞难溶于水，沉淀于水底，水里的汞浓度自然也就降低了。
工业废水中还常含有酚，酚毒性很大，1升水中只要含有5毫克酚，水中的鱼就会被毒死。人长期饮用被酚污染的水，会引起头昏、出疹、搔痒、贫血和各种神经系统症状。微生物能把酚分解成CO2和水，一种芽孢杆菌还能把酚类转变成醋酸供自己享用，除酚效率可以达到99％。
氰和酚一样也是有毒物质，电镀、化工、高炉、焦化等工业废水里都含有氰。用微生物来处理含氰废水，氰将被氧化成二氰化碳、水和铵盐，它的除氰效果与化学法差不多，但成本只有化学法的1／10～1／5。
总之，人们总是能从微生物界找到治理和防止污染的新办法，科学家又进一步将天然防治污染的微生物进行改造，使它们具有更高效更简便的特性。在防治污染方面，小小的微生物起到了令人难以置信的大作用。
除虫能手微生物
相当长一段时期来，人们都把化学药剂看做是消灭害虫的主要武器而大量施用。用来击退或杀死害虫的第一代杀虫剂是一些无机化学物质，如硫、铅、砷和汞等。它们在土壤中的积累达到一定量时会抑制植物的生长，同时害虫对它们也产生抵抗性，所以长时期地使用这些杀虫剂，其效果越来越差。第二代杀虫剂从发现DDT的1940年开始使用，生产的杀虫剂都是合成的有机化合物。这些杀虫剂主要包括DDT和一些氯化碳氢化合物(氯丹)，如有机磷酸盐(如1605)、氨基甲酸等。有机磷酸盐及氨基甲酸都是生物可降解杀虫剂，即喷洒后它们经几个星期或几个月便分解掉了。DDT和其他氯化碳氢化合物则属于持久性杀虫剂，它们都不是生物可降解的。这些高效有机杀虫剂由于效果明显、生产方便，曾得到广泛使用。不仅农民用，甚至家庭妇女也在使用。但是人们后来发现使用这些杀虫剂带来许多问题。首先，大多数杀虫剂都是广谱的有毒物质，既可杀死害虫，也可杀死非害虫的物种。而吃害虫的益虫被杀死，使害虫失去了天敌的控制。其次，化学杀虫剂使许多昆虫能产生抗药性。虽然在最初或开始时杀虫剂可使害虫量迅速下降，但经过自然选择具有抗药性的突变型昆虫会生存下来并大量繁殖，逐渐替代那些无抗药性的昆虫。从1940年开始使用DDT到1960年，能抗DDT的虫种已多达200种以上。经常情况是，在害虫逐渐演化成为抗杀虫剂的种群的同时，它们的自然捕食者却未产生有抗药性的。于是害虫量随着它们的自然捕食者被压倒而急剧增加，所造成的威胁甚至比使用杀虫剂以前更大。而最重要的问题是，由于DDT及其他氯化碳氢化合物是不溶于水的，它们既不容易通过新陈代谢被分解掉，也不容易排泄掉，因而很易积累于生物体之中，转别是在水体，通过食物链而逐级浓缩起来，这就导致所谓的生物放大效应。DDT及其他有机氯杀虫剂对脊椎动物，包括人类的神经系统和性激素代谢有毒害影响。作为终极捕食者的人取食由于生物放大作用而积累了大量杀虫剂的各种动物、植物和其他生物，给健康带来极大危害。
由于广泛使用化学杀虫剂产生了许多问题，人们迫切地需要开发出无毒害无副作用的新型杀虫剂平代替它。当科学家们发现某地区某种群的害虫也会自然灭亡并在他们体内找到了使之灭亡的微生物之后，就提出了“以菌治虫”的设想。
