污水處理中分子生物學技術及應用研究

胡威威

摘? 要：隨著社會經濟的快速提升，工業發展所帶來的污染問題愈發嚴重，人們越來越關注污水處理的問題。分子生物學技術的應用，相較于傳統的污水處理技術能夠更加有效地處理污水中復雜的微生態系統。在該文中，將分析在污水處理的過程中分子生物學技術，并探討其在相應過程中的具體應用，以此來提升污水處理的效率與質量，保障人民群眾的用水安全。

關鍵詞：污水處理? 分子生物學技術? 微生物檢測

中圖分類號：X703 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（a）-0083-02

隨著社會經濟的快速提升，工業發展所帶來的污染問題愈發嚴重。而在當前的污染問題中，水污染的問題與人民百姓的生活息息相關，這也使得人們越來越關注污水處理的問題。而分子生物學技術的出現與應用，使得污水處理的效率與質量都得到了保障，并使其成為了當前污水處理領域的重點內容。

1? 污水處理中的分子生物學技術

1.1 污水處理中的檢測工作

分子生物學技術在污水處理中，主要應用于對污水中的微生物進行檢測，其主要類型有以下3種。

（1）致病菌的檢測。水是很多病毒性細菌傳播與存活的途徑，一但含有病毒性細菌的水通過各種方式使病菌進入到人類的身體中，便會對其身體健康乃至生命安全造成影響。而在污水的傳統處理方法中，在對病菌進行測定時大多數都是采用將其細胞進行分離培養，而后再以此為基礎對細菌的種類以及數量進行確定。然而這種方法所消耗的時間較長，操作十分復雜，精度也難以得到保障，難以實現污水的有效處理，使得污水的再次應用中存在著隱患。而分子生物學技術的出現，不僅提升了檢測工作的效率，并且檢測結果的可靠與準確性也能夠得到保障。例如，在目前的污水處理中，對腸炎沙門菌等病菌進行檢測時，通過分子生物學中的基因芯片法能夠快速地對水中的病菌種類以及其特性進行鑒定。同時，除了基因芯片法外，PCR技術、FISH技術、SSCP技術也同樣能夠對病菌進行檢測。

（2）病毒的檢測。病毒是影響人類身體健康的重要因素，并且病毒害具備著感染性、發病率高等問題。而在對其進行檢測的過程中，因為其不具備細胞，難以對其進行檢測。在傳統的方法中，需要利用病毒的寄生特性來對其進行查找，并通過電鏡對并對進行觀察，使得整體的檢測工作效率低下，缺乏精確度。而采用現代分子生物學的原理通過PCR技術來對其進行確認，能夠快速對污水中潛在的病毒污染進行檢測，防治病毒在水中進行傳播的同時，還可以有效地對水質進行改善。

（3）病原微生物的檢測。根據當前水體污染的情況來看，水體中潛藏的病原體主要為蠕蟲，而蠕蟲不僅會通過水體傳播，還會進入到其他生物體內，使得人們在對其進行食用時，導致蠕蟲進入到人體內部，危害身體健康。并且蠕蟲只能夠通過顯微鏡才能夠對其進行觀察，為便需要采用PCR技術，確認其分布并加以治理。

1.2 PCR技術與DNA重組技術

根據上文可以得知在污水處理中，主要采用的分子生物學技術就是PCR技術與DNA重組技術。PCR技術最初被發現于20世紀80年代，其全稱為聚合酶鏈反映技術，而其特點便能夠將微量的DNA進行放大便于利用其進行比對，也因此除了對污水處理有著極大的作用外，還被應用于對犯罪中罪犯遺留的毛發、血液、皮膚進行鑒定，從而獲得罪犯的DNA信息的刑偵工作中。PCR的基本原理是基于DNA的天然復制過程，而其基本反應步驟為變性—退火—延伸這3個基本步驟構成的。并且因為PCR反應具備能夠將引物與模板DNA特異正確地進行結合，遵守堿基配對原則等特性，因此具有較強的特異性，這就使得PCR的操作十分便捷，并且具有較高的靈敏度，以及極強的特異性，便于在污水處理的過程中對病菌、病毒以及病原微生物進行檢測。同時PCR技術也衍生出了RT-PCR技術以及競爭PCR技術等分子生物學技術。RT-PCR技術與競爭PCR技術的差異在于，RT-PCR技術只能夠檢測出含有RNA病毒的微生物，其在對DNA進行轉化時必須應用RNA通過相反轉錄酶來對其進行轉變。而競爭性PCR則是一種定量的PCR，其通過對突變性競爭模板與控制競爭模板進行人工構建后，將其加入到PCR反應體系中，通過對其模板的濃度進行確認來進行定量研究。

DNA重組技術是基于20世紀70年對限制性核酸內切酶的發現而誕生的，其原理是通過對將多個單獨的DNA片段進行連接，而后便會產生出一個自主復制的DNA分子出現在特定的宿主之中。DNA在重組其所要經歷的主要過程，首先，便是在對外源DNA進行獲取后，根據其特性來對載體做出相應的選擇。其次，將目的DNA片段與經過處理后的載體進行連接，并在宿主的細胞中導入連接后的產物，使DNA的分子發生復制擴增的現象，并發生重組。最后，在培養基上對菌落進行培養，篩選出其中的DNA陽性克隆。而在污水處理的過程中，通過基因工程技術，能夠培養出對有害污染物的細菌進行有效降解的基因工程菌，以此來對污染物細菌進行降解。同時，指示菌的應用也能夠對污水以及廢水進行動態監測，將污水中出現的成分改變以及特定物質的變化迅速反映出來。此外，基因工程菌與指示菌需要具備能夠在特定環境擁有較高的存活率、外源基因容易被擴增、檢測與定量、對特定物質發生的變化較為敏感等特點，只有如此才能夠實現在污水處理中合理地應用分子生物學技術。

2? 分子生物學技術在污水處理中的應用

2.1 污水除磷

污水的除磷工作，是控制水土營養含量的重要環節。在水體如果因為磷的含量過度使得水土內部營養過于豐富，便會導致水華現象的發生，使得水體中的生物因為缺氧而死亡。并且水體中磷的含量還會使土壤性質發生改變，因而便需要在對污水進行處理時，采用PCR-DGGE技術來控制污水中磷的含量，將其控制在合理的范圍內。而PCR-DGGE技術相較于傳統的除磷技術有著更高的效率與更好的使用性，并將污水中含有的各類菌體進行集中的統一處理，大幅度提升了污水中過量磷的處理效率。

2.2 提升處理效率

分子生物學技術在提升污水處理效率時，不僅僅是在于一個方面，而是通過對污水中含有的各類菌落進行研究，并把握其性質與功能，實現對污水中污染物的有效降解，以此來對污水的處理效率進行提升。例如，在鹽度較高的水體培養能夠對污染物進行高效降解的基因工程菌時，為了適應其水體環境，在對菌種進行培養的過程中，可以通過PCR技術對菌種的耐鹽性進行提升，以此來提高菌種的使用效率。

2.3 優化處理工藝

在對城市的污水進行處理時，因為城市在發展的過程具有更多的影響因素，這就導致了城市污水中化學物質與微生物種類更加繁雜。因而在對其進行處理時，必須通過分子生物學技術來優化并創新對污水的處理工藝，并且還可以在對污水處理的過程中，通過相應的工藝來對污水中可以應用于其他行業的生產或是研究中的特殊微生物進行提取，實現對污水處理成本的控制，并有效地實現資源的回收再利用。但在對新型工藝的使用中需要注意，嚴格把控好污水處理技術的使用，要使其能夠符合相應規章制度與標準，避免產生反效果，影響污水處理工藝的優化。

3? 結語

綜上所述，在污水處理的過程中，PCR與DNA重組等分子生物學技術的應用能夠有效地實現對致病菌與指標菌、病毒、病原微生物的檢測工作，并且其在污水處理中的具體應用于污水除磷以及處理效率與處理工藝的提升與優化過程中，以此來保障人民群眾的用水安全。

參考文獻

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