淺談生物化學在環境治理與保護中的應用

張英博

山東省昌樂第二中學 山東 昌樂 262400

在我國工業化迅速發展的背景下,環境污染問題越發的嚴重了起來,人和自然之間的矛盾變得更加的突出。環境污染使得人們在生活方面的質量逐漸降低,不利于人類身心的健康發展。對此,生物化學怎樣在環境治理與保護中發揮出應有的作用,得到了社會各界的關注。

一、生物化學概述

就生物化學而言,其屬于生物和化學的分支,通過對化學相關理論與方式的科學應用,探究生命現象,同時對其生物和化學本質予以深入的探究,主要包含生命體的結構與功能、激素與維生素、物質組成以及生命起源等。由此可見,生物化學存在著多學科融合的特點,進而在國防、醫學、農業以及工業等方面實現了廣泛應用。

二、我國環境現狀

現階段,我國在環境方面的現狀可以總結為下三個方面：(1)空氣質量差。據統計數據顯示,當前我國58%的城市在空氣微細粒子方面的含量超過了100μg。(2)土地沙漠化。截止2014年末,我國總共約有261.15萬km2的荒漠化土地,沙化172.12萬km2,同時超過30萬km2的土地正在向著沙漠化的趨勢發展。(3)水污染。盡管我國在水資源總量方面較多,但由于人口多,因此人均占比低,再加上工業發展對水資源造成的污染,形勢不容樂觀；第四,我國在綠色植被覆蓋面積方面也較少,大多為今年來補栽的小植被。除了上述幾點之外,還時常發生各類自然災害。

三、生物化學技術在環境保護治理中的應用

(一)解決化肥污染問題。化肥屬于農作物在生長過程中的一種材料,能夠有效的促進農作物產量的提升[1]。但因為使用化肥過量,部分地區的土壤出現了板結的情況,并且未被植物吸收的化肥會滲透到地下水之中,進而造成污染,影響池塘湖泊之中魚類的生長。其次,揮發性化肥在進入到空氣之中后,會使得氮元素增加,進而形成酸雨,破壞空氣層上的臭氧層。所以,降低對化肥的使用屬于現階段急需解決的問題,通過生物化學之中的固氮技術能夠讓植物將游離在空氣之中的氮元素吸收,如此一來就可以減少對氮肥的使用。例如,在小麥根系之中運用生物化學技術,能夠讓小麥根系以及豆類植物,對空氣中存在的氮離子進行吸收,并將其固定在根系中,使小麥增產15%、通過細胞融合技術,則能夠把豆類植物的固氮功能運用到非豆類植物中,進一步降低對氮肥的使用。

(二)有效的凈化污水。污水中具有諸多有毒物質,包括各種酚類、蛋白質、醇、醛、重金屬和各種有機毒害物質等。但微生物卻完全可以借助自身的活力將污水的毒害有效消除,還能利用講解,把污水中的有毒物質轉變為無毒,從而使凈化的目的順利達到。現階段,人們通常運用固定化酶技術有效處理污水,這是一種生物凈化污水的方式,其主要借助化學吸附的作用結合水溶性的酶物質和不容載體,然后,盡管酶不能全部溶于水,但其催化性仍未消失,如此便能清除工業廢水中的有毒物質,如重金屬、污染物等均能展開無毒清除,使水質的健康、安全得到保證。

(三)修復污染土壤。重金屬污染是導致土壤污染的重要原因,而在修復重金屬污染的時候,最關鍵的便是借助微生物的作用,將重金屬的毒性有效降低[2]。通常而言,我們借助酶促反應使重金屬在土壤中的化學形態得到改善,既固定了重金屬,同時還可以把一些毒性消解,從而將其在土壤環境中的移動性降低,最后,借助生物吸收把土壤中重金屬的含量減少。修復有污染的土壤可以促使土壤中有機質含量增加,將微生物的活性激發出來,從而使土壤的生態結構得到有效改善,全波土壤穩定性,以免土壤受風水侵蝕,避免水土流失現象出現。

(四)白色污染的消除。農用地膜以及廢棄塑料屬于造成環境污染的主要因素之一。現階段,我國溝河與土壤之中存在的塑料垃圾上升到了百萬噸,進而影響了農作物的正常生長,若不進行解決,那么耕地就會出現顆粒無收的情況,對此急需研究和開發可以通過生物進行降解的塑料。立足于生物化學,能夠在分離篩選對塑料進行降解的微生物的同時,對降解基因進行分離與克隆,并將其導入到土壤微生物之中,進而實現對塑料的有效降解。

通過研究發現,部分微生物可以產生與塑料較為接近的高分子化合物,即聚酯,其屬于微生物內源性貯藏物質,可采取發酵的方式來對其予以生產。進而形成塑料,并具備熔點高、彈性好、不含有毒物質以及能夠被生物降解等相關特點,當前在醫院各個領域中實現了較好的運用。其次,為了促進成本的降低以及產量的提高,研究人員利用重組DNA技術改造了微生物。同時,研究人員立足于微生物發酵的方式對聚－羥基烷酸(PHAs)予以生產,深入探究了怎樣向后才能自溶性PHAs生產菌種,指的是發酵PHAs重組菌,待積累較多的PHAs后,融入信號物質,以此來建立裂解蛋白,細胞壁破壞,PHAs析出,進而對PHAs提取過程予以簡化,促進提取成本的有效降低。

結語：綜上所述,環境污染屬于關乎民生的重要課題,其除了會影響我們的身體健康之外,還會阻礙可持續發展目標的實現。對此,我們需要增強防污、治污工作,并做好環境監測工作。就生物化學而言,其在環境治理與保護中占據著極其重要的位置,存在著極其突出的優勢與前景,能夠較好的治理環境污染,避免二次污染的產生,但現階段我國在生物科技方面還處在初始階段,仍需努力。