現代生物技術在環境保護中的應用和前景

摘 要：就現在中國生態環境現狀，本文綜述了生物工藝如何進行環境的治理與現代的生物工藝在環境保護中的應用與發展趨勢。

關鍵詞：現代生物技術；生態環境；環境保護

1 我國生態環境現狀

如今中國因為工業的三廢產生的污染、農藥化肥帶來的污染、廢塑料的污染與農用的地膜造成的污染，對我國生態平衡造成了很大的影響，也嚴重加大了水污染、使得水資源十分缺少，我國有三百個城市工業生產和居民生活用水較為短缺，成為缺水城市，占全國六百個城市中的百分之五十；而農村這一情況更加嚴重，約有一億人口和兩億頭牲畜飲水困難。在廣大農村，由于水體和土壤的嚴重污染，耕地利用率大大降低，不僅減少了有效耕地面積，而且直接威脅居民身體健康，引發各種疾病。目前的當務之急就是要盡快應用高新技術，綜合治理和保護環境，從而有效控制好環境污染，保持生物多樣性，這就是如今環境保護的重點內容。

2 現代生物技術與環境保護

現代生物的新技術就是將DNA作為基礎，用現代生物科學以及一些工程的原理，例如：酶、基因、微生物等工程都是屬于其中。生物技術直接關系到與人民生活，衛生，健康密切相關的醫藥衛生，食品工業，化學工業，農業的發展。可以在糧食危機，能源危機，環境污染中發揮巨大的作用，并且還可以從基因的角度治愈人類的遺傳病。1980年以來，生物技術在世界上顯得越來越重要，因此，現代生物技術已經被世界各國列為重點項目。相對與傳統的方式，現代生物的優點有很多。

2.1 使用生物方法治理了色，主要是分解廢棄物的分子組成結構，分解的廢棄物和其次要產物，很多都能能夠繼續組織使用的，幫助人們吧日常生活中產生的廢棄物對環境的污染降到最小，不僅一了百當，對環境污染很大程度上降低了，并且廢棄物還能夠得到再次使用。

2.2 使用發酵手段整治廢棄物，最后改變得到的大部分是沒有氣味沒有害處相對穩定的物質，例如CO2、H2O、N2以及CH4等，一般都是直接打到理想效果，防止廢棄物經過多次分解對環境造成再次污染，所以生物治理方法不僅安全而且能夠徹底的消滅廢棄物。

2.3 生物工程主要是使用酵素作為最根本的催化劑進行化學反應，酵素其本身就是一種蛋白質，其工作環境在普通的環境下或者符合中性的情況下就可以開展，因此大部分生物治理方法可以就地進行，并且還不會對別的作業產生影響，和其他的需要在特定的情況下才能進行的技術相比，反應要求很簡單，此技術擁有設施簡易、費用低廉、結果好、過程安穩等。

所以，當今生物技術已廣泛應用于環境監測、工業清潔生產、工業廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質的無害化處理等各個方面。

3 現代生物技術在環境保護中的應用

3.1 污水的生物凈化

固定化微生物技術固定化微生物技術是70年代末由固定化酶技術發展起來的，它是指通過物理或化學的手段將游離的微生物固定在限定的空間區域使其保持活性并可反復利用的一項生物技術。其可以被用來處理一般高濃度有機廢水、印染廢水、含氮廢水、難降解有機廢水及其他廢水等，一些具有特異性的優勢菌種不斷得到改造或創造，將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進行固定化后，菌體密度提高，大大提高了處理效率，尤其是對難降解有毒物質有明顯優勢。生物強化處理技術生物強化處理技術是為了提高廢水處理的效果，而向廢水中投加從自然界中篩選的優勢菌種或通過基因組合技術產生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質。主要作用方式有：直接投加特效降解微生物，廢水中的微生物可以附著在載體上形成高效生物膜或以游離的狀態存在；引入生物強化制劑，主要用于處理城市污水，有機物的去除率可以得到顯著提高，固體物質的產生會減少、硝化作用得以增強，從而提高污水脫氮脫磷效果；這種方式較為成功，近幾年中國在這方面取得的成就很大，針對一百升的污水，經降解夠的酶活性的存活率達到了百分之九十。固定化生物強化技術，將特定的微生物封閉在高分子網絡載體內，使菌體脫落少、活性高，從而提高優勢微生物濃度。

3.2 污染土壤的生物修復

重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物（主要是微生物、植物）作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是：通過生物作用（如酶促反應）改變重金屬在土壤中的化學形態，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量，激發微生物的活性，由此可以改善土壤的生態結構，這將有助于土壤的固定，遏制風蝕、水蝕等作用，防止水土流失。

3.3 白色污染的消除

隨著塑料制品的日益增多，廢棄塑料已成為嚴重的公害，被稱為“白色污染”。如今中國的土壤與河溝間的塑料與垃圾大概有近百萬噸。土壤中的塑料過多會使得農作物減少，假如繼續置之不理，以后的時間會會導致顆粒不收，這就是白色污染帶來的影響。近十幾年來，許多科學工作者利用現代的生物技術，基因工程培育出了能生長塑料的植物和細菌，已取得了可喜的成就。檢測表明，生物塑料的最大優點是易于降解，這樣就解決了污染的防治，使用生物工程方法能對能夠降解的塑料與微生物進行篩選，形成高效的降解菌，還能夠將克隆的降解基因進行分離，同時將其導入土壤的微生物中，充分發揮其作用，加速降解。還必須加快對其的研究與開發。

3.4 化學農藥污染的消除

大多情況下，在農業中使用的化學殺蟲藥物都會有百分之八十的的藥劑遺留在田地中，尤其是主材料是氯代烴類的殺蟲劑，導致生態體系含有毒害物質。所以長期以來人們都希望能夠研究出一種安全有用的方法，使用微生物分解農藥，減少農藥對土壤對環境的污染。有一部分微生物是利用礦化影響把農藥慢慢稀釋為水和二氧化碳；一部分是經過共同代謝的影響，把農藥改變為能夠進行化學反應的中間物質，進而把遺留在空氣中的農藥消滅，這種消滅農藥的辦法操作過程不簡單，在消滅殘留農藥的同時也有負面作用。為了防止負面作用，就必須要使用DNA重組技術對可以分解農藥影響的微生物開展更改，更改其生物化學反應的方式，達到最理想的消滅農藥結果。要想完全消滅掉農藥對環境的污染，可以全方面普及生物農藥。

所謂生物農藥是指由生物體產生的具有防止病蟲害和除雜草等功能的一大類物質總稱，它們多是生物體的代謝產物，主要包括微生物殺蟲劑、農用抗生素制劑和微生物除草劑等。其中微生物殺蟲劑得到了最廣泛的研究，主要包括病毒殺蟲劑、細菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑、放線菌殺蟲劑等。長期以來并沒有得到廣泛的使用。現在人們正在利用重組DNA技術克服其缺點來提高殺蟲效果，例如目前病毒殺蟲劑的一個研究熱點是桿狀病毒基因工程的改造，人們正在研究將外源毒蛋白基因如編碼神經毒素的基因克隆到桿狀病毒中以增強桿狀病毒的毒性；將能干擾害蟲正常生活周期的基因如編碼保幼激素酯酶的基因插入到桿狀病毒基因組中，形成重組桿狀病毒并使其表達出相關激素，以破壞害蟲的激素平衡，干擾其正常的代謝和發育從而達到殺死害蟲的目的。