有關(guān)環(huán)境生物無機(jī)化學(xué)分析

胡榮華

（貴州省檢測技術(shù)研究應(yīng)用中心，貴州 貴陽 550000）

引言：生物無機(jī)化學(xué)學(xué)科的研究內(nèi)容主要集中在生物體系中無機(jī)元素這一領(lǐng)域，能其不僅能夠?qū)⑸矬w內(nèi)各種無機(jī)元素及其化合物的結(jié)構(gòu)、生理功能明確下來，加深人們對生物體內(nèi)無機(jī)元素循環(huán)的理解，同時(shí)還可以將生物體內(nèi)無機(jī)元素與環(huán)境、醫(yī)藥、食品營養(yǎng)等方面的問題聯(lián)系起來，確定無機(jī)元素的各種作用，在環(huán)境治理、藥品研制等方面都有著很高的應(yīng)用價(jià)值，而對于環(huán)境生物無機(jī)化學(xué)的相關(guān)研究，自然也是十分具有現(xiàn)實(shí)意義的。

一、生物無機(jī)化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

生物無機(jī)化學(xué)雖然在上世紀(jì)七十年代初期才逐漸被定義為一門獨(dú)立學(xué)科，但由于國際上有關(guān)生物學(xué)、無機(jī)化學(xué)的交叉與滲透早在二十世紀(jì)初期就已經(jīng)展開，生物無機(jī)化學(xué)在成為獨(dú)立學(xué)科之前，就已經(jīng)經(jīng)過了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，因此該學(xué)科一經(jīng)建立之后，就立即成為了很多學(xué)者及相關(guān)專業(yè)研究人員的廣泛關(guān)注，而相關(guān)研究成果也隨著各項(xiàng)研究工作的持續(xù)推進(jìn)陸續(xù)出現(xiàn)，尤其是在近十余年間，生物無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的研究工作更是取得了很多突出成果[1]。例如美國學(xué)者M(jìn)ackinnon 曾在本世紀(jì)初期針對鉀離子通道結(jié)構(gòu)展開研究，并探索出了金屬神經(jīng)生物學(xué)這一全新研究領(lǐng)域，而美國國立衛(wèi)生院則于此后制定了“MetalsinMedicine”研究計(jì)劃，針對生物無機(jī)化學(xué)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用展開了多項(xiàng)研究工作，目前在肥胖癥治療、糖尿病治療等方面都取得了比較大的進(jìn)展。除此之外，如生物體內(nèi)金屬離子作用、生物的金屬離子代謝功能、生命體系中金屬探針、環(huán)境中金屬等研究課題同樣是當(dāng)前生物無機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其研究成果也是比較理想的[2]。

相比之下，我國在生物無機(jī)化學(xué)這一學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)研究工作則起步較晚，在上世紀(jì)八十年代初期，有關(guān)生物無機(jī)化學(xué)的研究工作才陸續(xù)展開，且大多集中在基礎(chǔ)理論等相對淺顯的研究層次，相關(guān)研究成果也并不多，與美國等其他國家相比存在著不小的差距。然而在進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著國家自然科學(xué)基金委員會(huì)支持力度的不斷加大，國內(nèi)有關(guān)生物無機(jī)化學(xué)學(xué)科的研究水平在短短十余年間實(shí)現(xiàn)了快速飛躍，從最初的生物小分子配體研究開始，逐步跨越生物大分子、生物體系等研究層次，進(jìn)入到細(xì)胞層次這一生物無機(jī)化學(xué)研究領(lǐng)域中來，與西方發(fā)達(dá)國家間的研究水平差距已經(jīng)大大縮小。

二、生物無機(jī)化學(xué)在環(huán)境治理中的應(yīng)用

（一）大氣污染治理

面對臭氧層破壞、酸雨和溫室效應(yīng)等大氣污染問題，當(dāng)前很多研究學(xué)者都將生物無機(jī)化學(xué)與污染物處理及新型清潔能源開發(fā)聯(lián)系了起來，并在相關(guān)研究工作中取得了較為理想的研究成果，雖然這些研究成果目前并未能夠在大氣污染治理工作中廣泛應(yīng)用，但其未來發(fā)展前景卻是十分良好的。例如有些研究人員曾以為生物體內(nèi)的氫化酶作為催化劑，利用其高效制氫功能，在溫和化學(xué)反應(yīng)條件下對水中質(zhì)子進(jìn)行了還原（還原為氫氣），最終制備出了具有無污染特性的新型燃料，如果能夠?qū)崿F(xiàn)對這種燃料的有效推廣，代替各種傳統(tǒng)能源，那么因石油、煤炭等礦物燃料應(yīng)用所導(dǎo)致的大氣污染問題就能夠得到極大緩解。另外，有些研究人員還曾進(jìn)行過秸稈酸——酶兩步水解實(shí)驗(yàn)，利用精稈廢棄物發(fā)酵生物來生產(chǎn)乙醇與氫氣作為清潔能源，對降低污染氣體排放、緩解大氣污染同樣能夠起到很大幫助。另外，近幾年有關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn)，微乳體系中的納米陘基磷灰石具有有效去除重金屬離子的作用，這意味著如果能夠?qū)⒑拾彼岬慕?jīng)基磷灰石應(yīng)用大氣污染治理領(lǐng)域，那么Zn2+和CdF2+等污染物的處理效果就會(huì)大大提升。

（二）土壤污染治理

由于土壤污染問題主要來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥的使用及各種固體污染物的排放，因此當(dāng)前生物無機(jī)化學(xué)學(xué)科的土壤污染治理相關(guān)研究大多集中在污染物的降解、無污染化學(xué)藥劑研制等方面，目前污染物降解領(lǐng)域已經(jīng)取得了比較突出的研究成果[3]。如某國外研究所就曾利用光催化技術(shù)對多種咪唑啉酮類除草劑進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光催化處理可使除草劑在環(huán)境中得到有效降解，雖然這一污染物降解處理方式目前仍會(huì)受到有機(jī)懸浮物的阻礙，但仍然能夠?yàn)榛瘜W(xué)藥劑過度使用等方面的耕地土壤污染問題提供可行解決思路。

（三）生態(tài)污染治理

由于生物無機(jī)化學(xué)本身就是面向生物體系的無機(jī)元素及其化合物研究，因此在生態(tài)污染治理領(lǐng)域，生物無機(jī)化學(xué)的相關(guān)研究成果往往能夠發(fā)揮出十分突出的作用，而有關(guān)生態(tài)污染治理的相關(guān)研究課題，也一直都是生物無機(jī)化學(xué)學(xué)科的研究熱點(diǎn)。如早在上世紀(jì)末期，就已經(jīng)有國外研究人員針對化學(xué)元素在生物體內(nèi)的循環(huán)展開研究，并使很多復(fù)雜的生物污染問題得到了明確解釋。而在進(jìn)入到二十一世紀(jì)后，研究人員則將研究工作延伸到了“雌激素對生物生長發(fā)育影響”“慢性毒性疾病反應(yīng)預(yù)防”“自然界中化學(xué)物質(zhì)與慢性毒性疾病間關(guān)系”“敏感性病毒傳播特征”等諸多領(lǐng)域，為生態(tài)污染危害的控制與預(yù)防提供了重要支持。以目前最受關(guān)注的人類慢性毒性疾病預(yù)防為例，由于很多慢性毒性疾病因人體中吸收了過多有害元素所導(dǎo)致，因此只要能夠明確自然界中各種化學(xué)物質(zhì)對慢性毒性疾病的影響，那么就可以通過針對性的食品安全管控、飲用水水質(zhì)管控等措施，實(shí)現(xiàn)對各種慢性毒性疾病的有效預(yù)防。

結(jié)束語：總而言之，生物無機(jī)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展時(shí)間雖然比較短，但其發(fā)展速度卻異常之快，相關(guān)研究成果目前已經(jīng)在很多行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是面向環(huán)境污染治理的環(huán)境生物無機(jī)化學(xué)，更是具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)性，而要想將環(huán)境生物無機(jī)化學(xué)的現(xiàn)實(shí)作用充分能發(fā)揮出來，則還需在未來繼續(xù)推動(dòng)生物無機(jī)化學(xué)在環(huán)境治理領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。