生物技術在環境保護中的應用

戴攀

(湖南省隆回縣第一中學,湖南邵陽 422200)

社會發展建設創造人類文明的同時,也帶來了很多生態環境方面的問題,如大氣污染、土壤荒漠化、化學農藥污染,使全球環境急劇惡化,人類的生存與發展面臨著嚴重的挑戰,而生物技術作為一種新型環境污染處理技術,降解能力強、并且具有無公害的特點,在生態環境保護過程中發揮重要的作用。

1 我國生態環境現狀

在工業建設快速發展的過程中,我國的生態環境也極具惡化,具體而言,可以從以下三個方面進行分析,第一是水資源問題,我國水資源分布大體可以為七大水系,而有數據調查研究顯示,在工業化的快速發展過程中,在這七大水系河段之中有87%出現不同程度的污染,而主要的污染類型有石油類污染、氨氮類污染,造成水體副營養化,同時相比較城市,農村水體破壞同樣嚴重,由于農藥化肥的不合理運用以及生活污染物的隨意排放,水資源治理難度不斷加增[1]。第二是土地資源沙漠化,在最新一次的土地荒漠化調查研究中,發現我國沙漠化總面積已經達到174萬平方公里,占據我國土地總面積的20%,而產生這種現象的原因就是因為盲目的耕地砍伐,以及不規范的開發建設活動,而土地資源沙漠化所帶來的危害不容小覷,對經濟建設發展造成嚴重影響。第三是白色污染,在現下的城市購物之中,塑料袋為生活帶來了極大的方便,但同時也帶來了大量的白色垃圾,而白色污染不僅是視覺上的污染,白色污染難降解對土壤資源造成的危害增添了生態環境的潛在威脅。

2 生物技術概念及在環境保護中的應用優勢

生物技術也被稱之為生物工程技術,主要是指利用現代生命科學與其他學科原理,通過科學技術之間的融合,加入生物體或者生物原料,從而更好的實現某種生物學目的,如發酵技術就是最典型的一種生物技術。因此相比較傳統的污染處理技術,將生物技術應用到環境保護中具有以下三個方面的優勢。首先是生物技術可以將一些廢棄物進行降解,從而將環境污染程度控制到最低,并且此種方式具有一勞永逸的特點,最大限度的對廢物資源進行了轉化[2]。其次是生物技術中的發酵技術可以將一些污染有害物質轉化為二氧化碳、水這樣的無污染物質,避免了污染物質的轉移,是一種十分安全的環境保護措施。最后生物技術是一種酶促反應技術,而酶是一種具有較好化學活動性的蛋白催化物質,生產條件比較低,有利于實現可持續發展。

3 生物技術在環境保護中的應用策略

3.1 污水生物凈化

在城市污水之中含有很多的有害物質,如氮化物、酚類物質、有機磷、重金屬等,這些污染物質若是采用傳統凈化方式,是很難從本質上進行凈化清除的,但是利用生物處理技術卻大為不同,微生物可以通過自身的生命活動清除水體中的有害物質,從而使污水得到更好的凈化[3]。在這里筆者舉這樣的一個例子,如固定化酶和固定化細胞處理技術就是生物處理技術的一種,其中固定化酶是一種不溶性酶,在運用此種生物技術時,主要是通過物理吸附和化學鍵融合的方式使水溶性酶和固態不溶性載體結合,這樣固定化酶在水體中就不會溶解,并且仍然可以保持自身的活性,而微生物細胞就會形成一個天然的固化酶反應器,和固定化酶反應原理相似,也可以發生固定化細胞催化反應,運用固定化酶和固定化細胞處理技術處理水體中的重金屬物質具有很好的效果。而關于這一方面的研究,在國內外都有很多明顯的案例,如在德國就通過農藥化酶的方式,除去了水體之中的9種化學成份,并且還有研究人員發現,若是可以將固定化酶和固定化細胞處理技術與硅珠進行結合固定,水體污染凈化程度還會進一步的提升。而我國關于固定化酶和固定化細胞處理技術也有很深的研究,并且將其與表面活性劑進一步結合,可以更好的保持活動酶效率,從而提升污水處理率。

3.2 生物修復污染土壤

土壤污染主要是由于重金屬污染引起,而生物技術的土壤污染修復功能主要是利用微生物或者植被,通過凈化作用,從而消減土壤之中的重金屬或者低重金屬的毒性,進而防治土壤污染。具體而言,主要的凈化原理就是生物技術中的酶化促進反應,從而改變土壤之中的重金屬物質化學形態,進而起到更好的固定或者解毒作用,從而使土壤內部的有害物質減少可移動性。并且通過相關測試表明,經過生物技術進行修復的污染土壤有機含量會得到一定的增加,同時在生物活性促進下,土壤的生態結構也會得到一定的改善,并且還會起到一定的土壤固化效果,這樣即使在發生風蝕或者水蝕時,也可以最大限度防止水土流失,這從某種程度上分析其實可以控制土地荒漠化的。

3.3 快速消除白色污染

隨著城市購物消費的不斷加快,塑料袋成為生活中的一種必須品,并且為人們的生活創造了極大的便利,但是隨之而來就是白色污染的加劇,有數據調查顯示,目前在我國每年大約有上百萬噸的白色垃圾污染投入到土壤或者溝河之中,這對環境造成的破壞是十分巨大的。而很多廢棄塑料是很難化解的,并且會殘留在土壤之中,若是持續不能得有有效的治理,對農作物生產就會造成極大的影響,因此必須要采取有效的方式去控制白色污染。而生物工程技術的應用使消除白色污染實現了可能。首先利用生物技術,可以更好的刪選出可以降解的塑料產品或者農用地膜,提高講解菌利用率。其次還可以通過克隆降解基因的方式,將這一基因導入到微生物土壤,這樣就可以加快土壤中的白色垃圾降解,從而提高可降解塑料產品及地膜的應用發展。具體的應用原理就是,在微生物之中可以提取出一種與塑料袋十分類似的聚酯物質,這種聚酯物質是微生物內源性儲藏物質,通過發酵生產,就可以形成一種可降解、高溶點、并且不含有有害物質的生物降解塑料,這樣就極大的控制了白色污染問題。而近些年關于這一方面的研究與發展也越發深入,如目前有研究人員開始嘗試利用D N A技術對微生物進行改造,在或者進行發酵生產時添入生產菌種,從而重組細菌進行發酵,從而加快破裂蛋白生產,并且還可以降低生產成本,是一種有效的生物技術消除白色污染方式。

3.4 清除化學農藥污染

隨著化工藝的快速發展,化學農藥污染也越發嚴重,有數據顯示在使用化學殺蟲劑后,有80%的有害物質會殘留在土壤之中,尤其是氯代烴類化學農藥在土壤之中更是難以分解,從而對生態系統造成嚴重的破壞。由于化學農藥的這種危害性,近些年有越來越多的研究人員在不斷的尋求清除化學農藥污染的可行方式,在生物技術的快速發展過程中,終于探尋出了清除化學農藥污染的曙光。首先可以利用生物技術中的礦化作用,降解農藥中的微生物,將農藥中的有害物質分解成二氧化碳或者水,從而清除化學物質所產生的毒害。在或者利用生物技術,將農藥轉化為可代謝中間產物,從而消除生態環境中的殘留農藥,并且在這個過程中為了能夠更好的避免負面效應,還可以采用基因工程方式對一些可以降解農藥的微生物進行改造,從而實現更好排毒效果。其次是開發生物農藥,所謂生物農藥就是指利用生物體產生的作用對病蟲害進行防治,如微生物殺蟲劑、細菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑等都屬于微生物農藥,并且隨著生物技術的不斷發展,有科研人員嘗試利用D N A技術更好的提升殺蟲效果,如利用基因克隆桿狀病毒,從而干擾害蟲基因編碼,破壞害蟲激素片平衡,這樣就可以抑制害蟲繁衍,從而起到殺蟲作用,并且不會對土壤造成破壞,清除化學農藥污染對土壤的破壞作用。

4 結語

在經濟建設快速發展的過程中,化工業生產對自身環境造成了嚴重的破壞,而生物技術研究應用可以起到極好的環境保護作用,為了能夠更好的實現自然環境可持續發展,加快生物技術在環境保護中的應用研究就顯得越發重要。

[1] 尹琪丹.現代生物技術在環境保護中的應用對策研究[J].中國高新技術企業,2016,(35)：109-110.

[2] 趙曉明,唐蕓蕓.現代生物技術在環境保護中的應用研究進展[J].化工管理,2016,(06)：156.

[3] 劉鵬,葉偉軍.現代生物技術在環境保護中的應用和前景[J].科技創新與應用,2013,(20)：149.