现代生物技术在环境保护中的运用解析

摘要：当前随着我国不断推行可持续发展战略和人们生活质量水平的快速提升，对环境也提出了更高的要求，在环境保护中有效应用现代生物技术，既可使现代生物技术的整体水平和质量得到提升，还可使环境保护的效果更加优化。本文从实际角度出发，结合现代生物技术特点，尝试性地推动其与环境保护工作的融合发展，希望为相关研究人士提供一定的参考。

关键词：现代生物技术;环境保护;运用

中图分类号：X171 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract： With the continuous implementation of sustainable development strategy and the rapid improvement of peoples quality of life， China has put forward higher requirements for the environment. The effective application of modern biotechnology in environmental protection can make the whole of modern biotechnology Improved levels and quality can also optimize the effectiveness of environmental protection. From a practical point of view， combined with the characteristics of modern biotechnology， the article attempts to promote the integration and development of environmental protection work， and hopes to provide some reference for relevant researchers.

Keywords： Modern biotechnology; Environmental protection; Application

1 现代生物技术在治理环境中的特点

（1）从某种意义上讲，在污染物处理过程中运用生物技术，是对其原有分子结构的重新组合，绝大部分产物或者副产物在经过相关降解处理后，均可实现二次利用，不仅可以最大限度地降低人类在活动中对环境产生的污染，又资源化利用了废弃物;

（2）采用生物技术对污染物进行处理，是一步到位地把污染物质转化成如水、氮气、二氧化碳和甲烷气体等稳定的无毒无害物质;

（3）生物技术的化学反应基础是酶促反应，其可有效适应于常规温度和压力之下，无论是成本还是过程都较为经济和简单，实际操作过程连续性较强，有助于减少环境污染和能源消耗;

（4）可有效应对和解决传统技术中难以跨越的鸿沟;

（5）可与现代社会实际需求相结合，实现對新品种、新物种以及更高经济价值生命类型的积极创造。

2 现代生物技术在环境保护中的应用

2.1 生物净化污水

所谓生物净化污水其实只是一种现代化污水净化处理方法，其主要处理和净化依据有两种，一种是微生物生命过程中所转移的有毒物质，另一种是转化污水中的有毒物质。目前，现代生物技术中许多方法已经得到广泛应用，诸如厌氧生物法、生物发酵法以及好氧法等都日渐成熟。

（1）固定化微生物技术。该技术是70年代末根据固定化酶技术得到发展的，指的是利用物理或化学方法在限定的空间区域内固定游离的微生物并使其活性得以保持还可被反复利用的生物技术，该技术可实现对高浓度印染废水、含氮废水以及有机废水等的有效处理，实现对有机废水和其他废水的降解，还可以不断创造或改造具有特殊优势的菌种，固定化处理一些高效专用菌，如脱色菌、脱氮、脱磷菌以及假单胞菌等，确保菌体密度的全面提升，优化并改善其整体处理效率，尤其是针对部分降解难度较大的物质，其技术性优势更加明显。

（2）生物强化处理技术。该技术是为使废水处理效果得到提升，而把利用基因组合技术生成的高效菌种或由自然界筛选的优势菌种加入废水中，强力去除某一类或者某一种有害物质的技术，其作用如下所示：

①在废水中直接投加特效降解微生物，使废水中微生物呈游离状态，或者附着于相关载体中最终形成高效生物膜;②在处理城市污水时，科学合理地运用生物强化制剂，可确保有机物去除率的有效提升，避免过量固体物质的滋生，进一步强化硝化作用，从而有效确保污水脱氮脱磷效果的优化及改善;③在高分子网络载体内固定化生物强化技术可对微生物进行封闭处理，有效遏制菌体的频繁脱落，整体活性因子较为丰富，为优势微生物浓度的提升奠定了基础，延长了其在生物处理器中的停留时间。

（3）生物反应器技术。相较于其他技术形式，该技术是现代生物技术未来主要发展方向之一。生物反应器装置系统是运用酶或微生物等的生物体的生物功能，在体外产生生化反应，有助于促进微生物所附着生物膜的成长，其供气或供给具有十分优越的反应条件，污染物有充足的时间与微生物进行直接接触，为微生物分解代谢能力的提升奠定了基础。

2.2 消除白色污染

“白色污染”指的是在环境中被抛弃的破坏自然景观和生态环境的废塑料包装物和废农膜。相关统计资料显示，我国当前沟河、土壤中约含有百万吨的塑料垃圾，在土壤中约残存的废农膜有45000km2，如果不采取合理的措施，将严重影响我国整体生态环境，因此，进一步加强对生物可降塑料的研究与开发便显得尤为重要。

“白色污染”消除时对现代生物技术的利用途径主要有：

（1）运用生物工程技术可对塑料和农膜进行降解的微生物进行分离和筛选，构建高效的降解菌;

（2）运用该技术可对降解基因进行分离克隆，并在根瘤菌等土壤微生物中导入该基因，充分发挥两者实际作用，确保塑料和农膜快速降解目标的实现;

（3）对可降解塑料和地膜加强研发。从功能性来看，降解塑料和普通塑料整体趋于一致，且在完成一定使用功能后可自动废弃，在某种特定条件下将转变其化学结构，将高分子分解为较小分子量的分子，逐渐与自然环境同质化。而从类型来看，降解塑料主要包括三种：生物降解、光降解以及双降解塑料。但目前世界范围内尚未实现降解塑料的大规模运用，因此对降解塑料的开发使用也只能是对白色污染进行有效解决的一种辅助性措施。

2.3 生物修复与治理污染的土壤

当前随着工业的迅速发展，在环境中排放了大量严重污染资源和环境的人造化学物质。开采和使用化石燃料，排放工业三废，大量使用农村农药和化肥，很大程度上污染了我们赖以生存的自然环境。

2.3.1 导致土壤污染的污染物主要是重金属污染

主要的修复途径有：第一，植物修复，其以植物为工具，能够达到去除和消减污染物的目的，是对土壤结构、和生态环境及微生物均不造成破坏的一种绿色新兴的生物修复技术，该技术通过植物根系直接大量地吸收重金属，使重金属从土壤中移去，进而使被污染的土壤得到修复，是治理环境污染的重要手段;第二，微生物修复，其通过对藻类、细菌和酵母等微生物的生物活性进行利用，亲和吸附重金属或向低毒产物转化，从而有效降低重金属污染程度。

2.3.2 化学杀虫剂的使用也会污染土壤

虽然化学杀虫剂在农作物中的使用可以起到防止病虫草害的作用，但同时也会严重污染土壤，使生态平衡造成破壞，不仅容易影响农业经济发展的可持续性，而且容易对人类身心健康产生严重影响。当前运用生物技术对农药进行降解的方法较多，主要有：

利用微生物对农药进行降解。土壤中的微生物主要包括细菌、真菌、放线菌以及藻类等，其中，细菌类微生物对农药有着良好的分解作用，它可以通过自身多种生化适应能力，诱发突变菌株，比如：敌敌畏由单胞菌进行降解，链孢霉菌、曲霉菌可有效降解敌百虫，甲胺磷的降解主要通过青霉、曲霉、假单胞杆菌、芽孢杆菌以及瓶型酵母等。通过微生物的作用，将环境中的有机污染物转化为其他毒性较小或无毒无害（如CO2、H2O等）的物质，这是一种比较彻底的降解途径，通常不会有副作用产生。

共代谢作用。共代谢作用指的是在有唯一的可利用的碳源存在时，微生物可以分解代谢原来无法利用的物质的情况，在共代谢作用下，微生物从其他化合物中获得相应的能源和碳源，将农药转换成为具有代谢功能的中间产物，甚至降解完全。可进行共代谢反应的微生物有丝核菌属与青霉属等真菌，包括芽孢杆菌属、诺卡氏菌属、不动杆菌属、分枝杆菌属、甲基弯曲菌属、节杆菌属、有假单胞菌属的细菌。

推广使用生物农药。对于传统生物农药而言，其主要是防治各类有害生物，如病、虫、草等的生物活体，是一种通过对病毒、真菌、细菌、线虫、拮抗微生物有效运用以实现其控制作用的生物制剂。其具有无毒、安全、不对环境造成污染等特征，当前国内外的农药行业已经开始对其有了充分重视。当前我国对于生物农药的研发和创制业已具有一定规模，研制的农药品种较多，随着生物技术和化学工程的飞速发展，生物农药以其光谱、高效、相容于生态环境和对人畜安全性较高等优势，将成为主流的农药市场产品，值得进一步推广。

3 结语

综上所述，作为现代环境保护中应用最为广泛的现代生物技术，无论是在工业废弃物处理、污水生物净化，城市生活垃圾、有毒有害物质降解，还是环境生物监测、生态环境修复方面，均发挥着不可或缺的作用。随着全球环境保护意识的不断提高，各国家环境法令逐渐细化，无形中增加了环境生物技术所面临的压力，在现代科学技术持续提升的今天，现代生物技术在环境污染预防和治理中的有效应用，将进一步为全球生态环境的提升提供有力帮助。

参考文献

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[2]赵晓明，唐芸芸.现代生物技术在环境保护中的应用研究进展[J].化工管理，2016（06）：156.

[3]尹琪丹.现代生物技术在环境保护中的应用对策研究[J].中国高新技术企业，2016（35）：109-110.

[4]吴善兵.现代生物技术在环境保护中的应用研究进展[J].现代农业科技，2012（17）：21.

收稿日期：2019-01-05

作者简介：孙园园（1989-），女，汉族，本科学历，助理工程师，研究方向为环保工程。