現代生物技術在環境保護中的運用解析

摘要：當前隨著我國不斷推行可持續發展戰略和人們生活質量水平的快速提升，對環境也提出了更高的要求，在環境保護中有效應用現代生物技術，既可使現代生物技術的整體水平和質量得到提升，還可使環境保護的效果更加優化。本文從實際角度出發，結合現代生物技術特點，嘗試性地推動其與環境保護工作的融合發展，希望為相關研究人士提供一定的參考。

關鍵詞：現代生物技術;環境保護;運用

中圖分類號：X171 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract： With the continuous implementation of sustainable development strategy and the rapid improvement of peoples quality of life， China has put forward higher requirements for the environment. The effective application of modern biotechnology in environmental protection can make the whole of modern biotechnology Improved levels and quality can also optimize the effectiveness of environmental protection. From a practical point of view， combined with the characteristics of modern biotechnology， the article attempts to promote the integration and development of environmental protection work， and hopes to provide some reference for relevant researchers.

Keywords： Modern biotechnology; Environmental protection; Application

1 現代生物技術在治理環境中的特點

（1）從某種意義上講，在污染物處理過程中運用生物技術，是對其原有分子結構的重新組合，絕大部分產物或者副產物在經過相關降解處理后，均可實現二次利用，不僅可以最大限度地降低人類在活動中對環境產生的污染，又資源化利用了廢棄物;

（2）采用生物技術對污染物進行處理，是一步到位地把污染物質轉化成如水、氮氣、二氧化碳和甲烷氣體等穩定的無毒無害物質;

（3）生物技術的化學反應基礎是酶促反應，其可有效適應于常規溫度和壓力之下，無論是成本還是過程都較為經濟和簡單，實際操作過程連續性較強，有助于減少環境污染和能源消耗;

（4）可有效應對和解決傳統技術中難以跨越的鴻溝;

（5）可與現代社會實際需求相結合，實現對新品種、新物種以及更高經濟價值生命類型的積極創造。

2 現代生物技術在環境保護中的應用

2.1 生物凈化污水

所謂生物凈化污水其實只是一種現代化污水凈化處理方法，其主要處理和凈化依據有兩種，一種是微生物生命過程中所轉移的有毒物質，另一種是轉化污水中的有毒物質。目前，現代生物技術中許多方法已經得到廣泛應用，諸如厭氧生物法、生物發酵法以及好氧法等都日漸成熟。

（1）固定化微生物技術。該技術是70年代末根據固定化酶技術得到發展的，指的是利用物理或化學方法在限定的空間區域內固定游離的微生物并使其活性得以保持還可被反復利用的生物技術，該技術可實現對高濃度印染廢水、含氮廢水以及有機廢水等的有效處理，實現對有機廢水和其他廢水的降解，還可以不斷創造或改造具有特殊優勢的菌種，固定化處理一些高效專用菌，如脫色菌、脫氮、脫磷菌以及假單胞菌等，確保菌體密度的全面提升，優化并改善其整體處理效率，尤其是針對部分降解難度較大的物質，其技術性優勢更加明顯。

（2）生物強化處理技術。該技術是為使廢水處理效果得到提升，而把利用基因組合技術生成的高效菌種或由自然界篩選的優勢菌種加入廢水中，強力去除某一類或者某一種有害物質的技術，其作用如下所示：

①在廢水中直接投加特效降解微生物，使廢水中微生物呈游離狀態，或者附著于相關載體中最終形成高效生物膜;②在處理城市污水時，科學合理地運用生物強化制劑，可確保有機物去除率的有效提升，避免過量固體物質的滋生，進一步強化硝化作用，從而有效確保污水脫氮脫磷效果的優化及改善;③在高分子網絡載體內固定化生物強化技術可對微生物進行封閉處理，有效遏制菌體的頻繁脫落，整體活性因子較為豐富，為優勢微生物濃度的提升奠定了基礎，延長了其在生物處理器中的停留時間。

（3）生物反應器技術。相較于其他技術形式，該技術是現代生物技術未來主要發展方向之一。生物反應器裝置系統是運用酶或微生物等的生物體的生物功能，在體外產生生化反應，有助于促進微生物所附著生物膜的成長，其供氣或供給具有十分優越的反應條件，污染物有充足的時間與微生物進行直接接觸，為微生物分解代謝能力的提升奠定了基礎。

2.2 消除白色污染

“白色污染”指的是在環境中被拋棄的破壞自然景觀和生態環境的廢塑料包裝物和廢農膜。相關統計資料顯示，我國當前溝河、土壤中約含有百萬噸的塑料垃圾，在土壤中約殘存的廢農膜有45000km2，如果不采取合理的措施，將嚴重影響我國整體生態環境，因此，進一步加強對生物可降塑料的研究與開發便顯得尤為重要。

“白色污染”消除時對現代生物技術的利用途徑主要有：

（1）運用生物工程技術可對塑料和農膜進行降解的微生物進行分離和篩選，構建高效的降解菌;

（2）運用該技術可對降解基因進行分離克隆，并在根瘤菌等土壤微生物中導入該基因，充分發揮兩者實際作用，確保塑料和農膜快速降解目標的實現;

（3）對可降解塑料和地膜加強研發。從功能性來看，降解塑料和普通塑料整體趨于一致，且在完成一定使用功能后可自動廢棄，在某種特定條件下將轉變其化學結構，將高分子分解為較小分子量的分子，逐漸與自然環境同質化。而從類型來看，降解塑料主要包括三種：生物降解、光降解以及雙降解塑料。但目前世界范圍內尚未實現降解塑料的大規模運用，因此對降解塑料的開發使用也只能是對白色污染進行有效解決的一種輔助性措施。

2.3 生物修復與治理污染的土壤

當前隨著工業的迅速發展，在環境中排放了大量嚴重污染資源和環境的人造化學物質。開采和使用化石燃料，排放工業三廢，大量使用農村農藥和化肥，很大程度上污染了我們賴以生存的自然環境。

2.3.1 導致土壤污染的污染物主要是重金屬污染

主要的修復途徑有：第一，植物修復，其以植物為工具，能夠達到去除和消減污染物的目的，是對土壤結構、和生態環境及微生物均不造成破壞的一種綠色新興的生物修復技術，該技術通過植物根系直接大量地吸收重金屬，使重金屬從土壤中移去，進而使被污染的土壤得到修復，是治理環境污染的重要手段;第二，微生物修復，其通過對藻類、細菌和酵母等微生物的生物活性進行利用，親和吸附重金屬或向低毒產物轉化，從而有效降低重金屬污染程度。

2.3.2 化學殺蟲劑的使用也會污染土壤

雖然化學殺蟲劑在農作物中的使用可以起到防止病蟲草害的作用，但同時也會嚴重污染土壤，使生態平衡造成破壞，不僅容易影響農業經濟發展的可持續性，而且容易對人類身心健康產生嚴重影響。當前運用生物技術對農藥進行降解的方法較多，主要有：

利用微生物對農藥進行降解。土壤中的微生物主要包括細菌、真菌、放線菌以及藻類等，其中，細菌類微生物對農藥有著良好的分解作用，它可以通過自身多種生化適應能力，誘發突變菌株，比如：敵敵畏由單胞菌進行降解，鏈孢霉菌、曲霉菌可有效降解敵百蟲，甲胺磷的降解主要通過青霉、曲霉、假單胞桿菌、芽孢桿菌以及瓶型酵母等。通過微生物的作用，將環境中的有機污染物轉化為其他毒性較小或無毒無害（如CO2、H2O等）的物質，這是一種比較徹底的降解途徑，通常不會有副作用產生。

共代謝作用。共代謝作用指的是在有唯一的可利用的碳源存在時，微生物可以分解代謝原來無法利用的物質的情況，在共代謝作用下，微生物從其他化合物中獲得相應的能源和碳源，將農藥轉換成為具有代謝功能的中間產物，甚至降解完全?？蛇M行共代謝反應的微生物有絲核菌屬與青霉屬等真菌，包括芽孢桿菌屬、諾卡氏菌屬、不動桿菌屬、分枝桿菌屬、甲基彎曲菌屬、節桿菌屬、有假單胞菌屬的細菌。

推廣使用生物農藥。對于傳統生物農藥而言，其主要是防治各類有害生物，如病、蟲、草等的生物活體，是一種通過對病毒、真菌、細菌、線蟲、拮抗微生物有效運用以實現其控制作用的生物制劑。其具有無毒、安全、不對環境造成污染等特征，當前國內外的農藥行業已經開始對其有了充分重視。當前我國對于生物農藥的研發和創制業已具有一定規模，研制的農藥品種較多，隨著生物技術和化學工程的飛速發展，生物農藥以其光譜、高效、相容于生態環境和對人畜安全性較高等優勢，將成為主流的農藥市場產品，值得進一步推廣。

3 結語

綜上所述，作為現代環境保護中應用最為廣泛的現代生物技術，無論是在工業廢棄物處理、污水生物凈化，城市生活垃圾、有毒有害物質降解，還是環境生物監測、生態環境修復方面，均發揮著不可或缺的作用。隨著全球環境保護意識的不斷提高，各國家環境法令逐漸細化，無形中增加了環境生物技術所面臨的壓力，在現代科學技術持續提升的今天，現代生物技術在環境污染預防和治理中的有效應用，將進一步為全球生態環境的提升提供有力幫助。

參考文獻

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收稿日期：2019-01-05

作者簡介：孫園園（1989-），女，漢族，本科學歷，助理工程師，研究方向為環保工程。