分子生物學技術在水處理中的應用分析

陳京

【摘 要】分子生物學技術是現代生物學技術的一種，其能夠有效改善傳統微生物分析技術帶來的高成本、低靈敏度、低準確度的缺陷。在污水處理中，現代生物學技術主要用于剖析污水中含有的微生物群落的多樣性、細菌群的數量以及污水淤泥擴散膨脹的原因，以便優化污水處理。論文介紹了現代分子生物學技術在水處理中的應用，并對其進行了深入研究，以促進水行業的發展，并為未來分子生物學技術的發展提出更好的建議。

【Abstract】 Molecular biology is one of the modern biological techniques， which can effectively improve the defects of high cost， low sensitivity and low accuracy caused by traditional microbiological analysis techniques. In wastewater treatment， modern biological techniques are mainly used to analyze the diversity of microbial communities in sewage， the number of bacterial colonies， and the reasons for the expansion and expansion of sewage sludge， so as to optimize the treatment of sewage. In this paper， the application of modern molecular biology technology in water treatment is introduced， and further research is carried out to promote the development of water industry， and puts forward better suggestions for the development of molecular biology technology in the future.

【關鍵詞】分子生物學；技術；水處理；應用；分析

【Keywords】molecular biology； technology； water treatment； application； analysis

【中圖分類號】X52 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）07-0136-02

1 引言

眾所周知，水是生命之源，是人類生命得以延續的重要成分。一旦發生水污染，便會給人類的健康帶來威脅，例如水中的細菌會破壞人體的健康細胞，病毒會侵蝕人體出現病變，寄生蟲會導致人體出現異樣等。水中生物分子的污染危害著人類的健康，對生命形成嚴重的威脅，因此，要對水體中具有傳染性疾病的病原體進行實時監測，實行有效的生物控制，防止傳染性疾病的病原體對人體造成傷害。但傳統的微生物分析技術在病原體鑒定和培養過程中，存在精準度不高、檢測效率低等問題，而且對微生物不同群落的培養具有一定的局限性，從而導致忽略了微生物種類多樣性的問題，這將嚴重阻礙人類生物衛生領域的發展。而現代分子生物學技術的誕生，將采用新的技術，例如聚合酶鏈反應技術、分子標記技術、熒光原位雜交技術等，極大地改良了傳統微生物分析技術存在的不足，優化對微生物多樣性研究、定量分析、菌種鑒定的分析方法，從而進一步推進了水行業在生物學領域研究的發展。[1]

2 分子生物學技術在供水工程中的應用

2.1 水中致病菌與指標菌的快速測定

水是生命之源，在自然水中會涵蓋多種病菌，對人體的健康形成嚴重危害。傳統病菌測定方法通過將病菌細胞分離培養來作為鑒定細菌種類和數量的手段，但這類方法存在耗時長、精度低、無法檢測人工難以培養的病菌的問題，故而對實際菌落數量和種類的估計有較大誤差。而隨著生物學技術的進步，分子生物學技術在水處理領域得到大范圍的應用，并且其效率高，測得的致病病菌和指標菌的數量、種群準確，從而在生物領域大范圍使用。例如，對于水中是否含有霍亂弧菌、腸炎沙門菌等病菌進行檢測時，采用分子生物學技術中的基因芯片法就可檢測出水中病菌的特性和種類，具備操作簡單、效率高、靈敏度好等有點。類似針對病菌檢測的手段還有很多，包括PCR技術、FISH技術、SSCP技術等。

2.2 水中病毒的快速測定

病毒是細菌中最特殊的存在，由于病菌具備感染性強、致病率高、不容易被檢測等特性，對人體的危害程度很高，讓人不得不對水質問題提高警惕。而常規的檢測手段是通過將病毒在營養豐富的環境中進行培養，然后通過電鏡對病毒進行細致觀察，這段過程耗時長、花費大、精確度低，因此，不支持采用這樣的檢測手段。而在現代分子生物學技術領域中，PCR技術的應用將對病毒進行明確標識，對水樣中病毒污染的狀況，能夠快速地作出檢測，以此來預防病毒通過水進行傳播，此外，其對改善水質環境發揮著重要作用。[2]

2.3 水中病原原生物檢測

造成水污染的因素不只是通過肉眼能看到的清澈程度，還有水中病原生物的數量以及種類。在現實生活中，水中往往會存在隱孢子蟲、賈地鞭毛蟲等對水危害極大的病原生物。由于這些病原生物帶有芽孢和孢子囊，對外界具備一定的抗性，且分布密度低，不容易檢測，不容易培養。而分子生物學技術就彌補了傳統生物檢測技術的缺陷，例如，在針對孢子蟲卵囊檢測試驗中，通過免疫磁分離PCR技術就實現了對孢子蟲卵囊的檢測，甚至可以精確水中含有的1個隱孢子蟲，這樣就能夠快速地了解水污染情況，對預防人體造成病原生物的危害做出貢獻。endprint

2.4 水中病原蠕蟲檢測

在現實生活中，最常見的水源污染就是蠕蟲。在我國，蠕蟲病是高發病。那么，蠕蟲都包括哪些呢？我們最熟悉的蛔蟲、絳蟲、肝吸蟲等，這些蠕蟲會在人體血液和器官中生存繁衍，有的甚至會通過血液傳入大腦，嚴重危害到人體健康。而蠕蟲的蟲卵只有在顯微鏡下才能檢測出來，且由于個體小，對于蟲卵的檢測時常會出現漏檢的問題。因此，生物學專家將分子生物學技術用來檢測蠕蟲的情況，這樣就能夠在最短的時間內，準確地掌握蠕蟲蟲卵的分布情況以及水樣中蠕蟲的群落問題。例如在檢測肝吸蟲蟲卵的時候，往往通過對該蠕蟲的DNA進行提取，然后再通過PCR檢測技術對其進行檢測，從而發現蟲卵的分布，為解決蠕蟲污染提供生物學依據。

3 分子生物學技術在污水處理中的應用

3.1 在生物除磷系統中的聚磷菌分析

污水處理是水循環利用最常見的方式，也是節能環保最佳的處理措施。一般而言，污水中含磷過量就會對土壤造成一定的影響，嚴重一點，就會影響到整個生態的發展。因此，分子生物學技術在污水處理中必然要采取除磷措施。污水處理的生物除磷大都通過聚磷菌的特性來實現去除污水中的磷含量。聚磷菌特性是在 厭氧的情況下會釋放磷，在好氧的情況下會吸磷。而為了進一步提升污水處理中除磷的技藝，分子生物學技術對除磷的機理進行了深入研究分析。其中，利用PCR-DGGE技術就可以幫助去除污水、污泥中的磷，研究表明，碳源類對聚磷菌的群落結構和種群數量有著明顯的影響。而FISH技術應用到研究中，則發現，在微生物快速增殖的階段，聚磷菌的體型較小、結構上也很松散，而隨著菌體體積逐漸增大，最后達到一定密度，形成一個團狀的時候，也就實現了最好的處理效果。[3]

3.2 在優化污水處理工藝中的指導作用

將分子生物學水處理技術應用到污水處理領域中，將對污水中所存在的不同菌種、菌落形成威脅，提升污水處理的工藝，豐富科學治污的手段。當然，為了進一步提高污水處理技術，在微生物的研究領域，可依據相關菌群的功能，實現對水中污染物進行降解，以此來優化污水處理的技藝。例如通過PCR-TGGE技術來監測耐鹽性微生物群的馴化過程，通過監測發現，在反應器中的微生物群落非常的豐富，而且馴化出了耐鹽性高的、符合研究結果的優勢菌種。

4 結語

分子生物學技術拓寬了對水環境中細菌、病菌、病毒等微生物的研究范圍，同時也優化了水處理手段，大大提升了污水處理效果。當然，任何技術的研究發展都不是順利、完美的。分子生物學技術所表現出來的特性，雖然很完美，但仍舊存在許多不足之處。例如，PCR技術會引入抑制劑，從而對研究結果造成影響；FISH技術檢測會受自帶熒光效果的微生物影響，從而造成結果偏差。從現在研究狀況來看，分子生物學技術還處在理論分析階段，通過優化水處理技術，為提高生物治污技術提供理論保障。未來，分子生物學技術在水處理中的應用將會不斷完善，這必然會促進水行業在微生物研究領域取得長足進步。

【參考文獻】

【1】楊建雄.分子生物學[M].北京：化學工業出版社，2009.

【2】戴睿，夏四清.PCR技術在水體微生物檢測中的應用[J].環境科學與技術，2006（9）：103-105.

【3】王偉.碳源及電子受體對反硝化除磷系統的影響研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2007.endprint