生物技术在环境保护领域中的应用

贺光祖

摘  要：生物技术指的是人们以改造生物体或者加工生物原料为主要方法，进而实现人类生活生产所需要的某种环境或者某种产品的目的。随着科技的发展，生物技术的应用范围不断扩大、生物技术水平不断提高，促使环境得到不断改善，本文结合生物技术的特征以及在环境保护中的应用价值，进而引申出生物技术在当前环境保护中出现的问题以及后续的改善措施。

关键词：生物技术  特点  价值  环境保护  问题  改善对策

中图分类号：X17                               文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）10（c）-0063-03

Abstract： Biotechnology refers to the main method that people use to transform organisms or process biological raw materials， and then achieve the purpose of a certain environment or a certain product that human life requires. With the development of science and technology， the scope of application of biotechnology continues to expand， and the level of biotechnology continues to improve， which promotes the continuous improvement of the environment. This article combines the characteristics of biotechnology and its application value in environmental protection， thus extending the biotechnology in the current environmental protection problems and subsequent improvement measures.

Key Words： Biotechnology; Characteristics; Value; Environmental protection; Problems; Improvement measures

生物技术的实现主要是通过微生物、动植物体对物质原料的加工，以某个产品或者某个特定环境的方式服务于社会。近些年政府部门对生物技术重视度越来越高，大力扶持相关产业的发展，现代生物技术应用广泛，由早期的农业、医疗领域扩展到现在的环境保护、能源创造、产品研发等，尤其在环境保护方面发挥了巨大的作用，有效解决了我国当前环境治理的难题，且现代生物技术完全吻合我国提倡的可持续发展战略，因此应大力发展现代生物技术，将环境保护工作与现代生物技术进行高效结合正是大势所趋。

1  现代生物技术的特征

生物技术是一项新兴的、综合性的现代化高新技术，内容包含众多，主要有微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程等，在我国早期的生物技术仅用于农业、食品、医疗等生存性行业领域，随着近些年生物技术的不断发展、适用范围的不断拓展，生物技术还可以用于环境保护等方面。现在生物技术在环境保护中的特征主要有：（1）以生物为中介，以环境为中心，不过于依赖不可再生资源，更多的是利用可再生资源来开展环境保护工作;（2）现代生物技术在常温、常压下可以连续工作，而且高温高压下也不会影响，使环境被污染的可能性降低;（3）利用生物技术可以研发出更为优质、安全、环保的产品，进而保护生态环境。

2  生物技术应用到环境保护中的优势

将现代生物技术应用到环境保护中，可以提高环境污染的治理效果，还可以降低环境保护的成本费用，具体包括人力、物力、财力等。而使这些费用降低的主要途径是现代生物技术中的酶技术和分子技术。例如，在生活中常见的废物处理便采用了降解技术，通过对垃圾实行降解技术，可以减少垃圾排放、减少垃圾的污染，同时还能让垃圾尽可能的再循环利用，从而保护我们赖以生存的环境。

除此之外，现代生物技术在环境保护中还具有以下3个层面的优势。

2.1 不受气候条件限制

生物技术之所以能运用到环境保护中，主要是利用生物技术在污染物中的化学反应来进行环境治理，而生物技术在污染物中产生的化学反应通常情况下不受气候、地点等自然条件限制，随时随地的可以产生化学反应。也正是由于现代生物技术不受自然条件限制的原因才致使现代生物技术的应用范围被不断扩大，环境治理的水平和成效不断地被提高。

2.2 可再生资源的创造

现代生物技术在进行环境治理、环境保护的过程中，始终秉持着“可再生”的思想理念，从污染物中尽可能的提取可再生资源，从而保证循环利用的持续进行，这既是现代生物技術优势，也是其特点，更是其发展理念。例如农村的沼气改造工程，不仅升级改善了农村的能源应用问题，还达到了环境保护的目的，也促进了农村资源合理有效的循环利用。

2.3 将有害污染物彻底消灭

现代生物技术可以将原有的污染物内部分子排列结构进行彻底打乱并重组，进而促使新的物质产生，新的物质是由无污染性、无毒害性、无腐蚀性的原子组成，而在这一过程中生物技术自然地以肉眼不可见的方式将有毒、有害的物质彻底消灭，在环境保护的过程中具有一劳永逸的作用。例如通过现代生物技术在处理污染物的过程中会产生二氧化碳（CO2）和水（H2O）等，而这些物质正是无毒、无害物质，对于生态环境没有丝毫的破坏性。

3  通过生物技术对环境的改善

3.1 减少污染物的排放

人们利用现代生物技术研发出了类似“工程菌”或者“菌类细胞株”等物质，进而可以促使污染物的排放量有效降低，甚至是零排放、零污染，使生态环境得到一定改善。例如生物农药的出现改变了以往农药巨毒、污染大的问题，进而实现了无毒、无污染，让农民用得安全、用得放心，市民也买得放心，吃得放心;生物质能源的出现也可以有效减少污染物的排放量;“工程菌”具有催化作用，可以提升能源或者原料等化学反应的效率，进而提高原料或者能源的使用率。

3.2 进行环境监测

环境保护工作中必不可缺的项目便是环境监测，环境监测的方式主要有两种，一种是生物监测，还有一种是借用化学反应与相关的检测设备进行环境监测，其中生物监测适用最广。例如水域中的砷物质可以通过水葫芦达到监测目的，利用大肠埃希氏菌、克霉伯氏菌等可以对水质进行有效的监测。现代生物技术中有多项技术已经成功适用于现代环境监测当中，譬如核酸探针技术、酶联免疫吸附技术、PCR技术、生物传感技术、聚合酶式反应技术以及生物荧光技术等。聚合酶式反应技术被用在沉积物、水样、土壤等环境标本的细胞检测过程中;水域中的含氧量、有机磷、酚、硝酸根以及空气中的二氧化硫、氧化氮、二氧化碳等气体浓度都可以通过生物传感技术进行监测。通过环境监测，可以优化环保技术，提高环保工作的质量和效率。

3.3 污水处理

水污染是环境污染中污染面积、污染程度都较为严重的部分，而水污染中最主要的便是工业污染，因此急需进行有效的生物治理。生物技术可以将污水净化，将污水中的污染物转变为无毒且无害的新物质，使生物的新陈代谢功能加强。现代生物技术中的固定化微生物技术是最新研究出的生物工程技术，对部分优异菌种具有改造升级的作用，将具有脱色、脱氮、脱磷作用的专性菌进行固定，增加菌体密度，以此来提升污水治理的工作效率。

另外，还可以将特殊微生物应用在污水处理中，特殊微生物降解的淤泥中，含有丰富的有机物，这类有机物中，蛋白质含量丰富，其菌体中，还有大量的维生素，适合多种植物的生长。特殊微生物类型广泛，能处理的污染物种类也非常多，污水中的洗涤剂、酒精等，均可以降解。普通厌氧菌、需氧菌无法轻易降解此类物质，但是，微生物对于物质的降解无选择性，只要可以产生生物反应，即可降解，特殊微生物能够直接将原有害物质分层处理，将大颗粒转化为小颗粒，小颗粒转化为小分子，分子再转化为原子，最终形成对环境无害的微粒。另外，特殊微生物基本不会受到环境的影响，即便污水中氧气浓度、温度发生变化，对于降解效果的影响也微乎其微。

3.4 固体废弃物处理

固体废弃物即人类生产、生活中产生的丧失使用价值的各类固体、半固体废弃物，在科技的发展与工业化进程的推进下，人民生活水平显著提升，产生的固体废弃物数量也越来越多。固体废弃物种类多元、数量巨大、来源广泛，对于水源、大气、人类生活以及土壤等，都造成了极大的污染。对于固体废弃物的处理，可以将复合微生物菌剂与填埋和堆肥进行有效结合，另外蚯蚓床也可以处理有机垃圾，通过蚯蚓床将固体废弃物变为营养价值高且无异味的肥料。同时，还可以应用生物反应器填埋，这一技术是利用微生物的降解作用，借助先进设备与技术将填埋场转化为生物反应器，为微生物的繁殖提供良好的条件，最大显著提升固体废弃物的降解效率。有研究人员尝试将矿化垃圾床对渗透液处理功能与生物反应器技术相结合，构建出厌氧-准好氧新型联合型生物反应器，取得了良好的降解效果。现代生物工程技术还可以解决生活中的白色污染，主要方法有3种。（1）将白色污染中的优势微生物培养出来，进而培养出良好的降解菌，再结合发酵技术降解白色污染;（2）利用基因工程技术将降解白色污染蛋白的基因置入到土壤中，进而在土中自行降解;（3）根据基因工程创造出相关微生物，有效分解白色污染。

固体废弃物是我国环境污染的常见污染源，传统的填埋、焚烧、堆放处理方式，不仅效果有限，也会引发二次污染，近年来，微生物技术开始在固体废弃物处理中得到推广，这一处理方式有着绿色环保、成本低廉、不会产生二次污染的优势，特别适合应用在城市生活垃圾的处理上。当然，微生物技术的应用也存在各类不足，如对部分固体废弃物降解难、反应速度慢等等，相信随着研究深入，上述问题均会得到解决。

3.5 土壤污染处理

当前我国的土壤污染主要是重金属污染，生活垃圾、污水灌溉、工业废渣等都属于重金属污染。现代生物技术在处理重金属污染时需要两个步骤：（1）借用生物技术的作用将土壤中重金属物质的化学形态改变，将化学物质进行固定并限制其再发展。（2）发挥现代生物技术的代谢和吸收功能，净化和减低重金属物质的含量，尽可能地消灭重金属对土壤的污染程度。土壤污染中污染的降解是一个长期、缓慢过程，在污染物种类的增加下，降解效率也会受到影响，情况严重时，甚至导致大量微生物死亡，对此，在微生物的选择上，要做到合理、科学，为微生物生长提供良好的环境。在必要情况下，为了提高降解质量，需要增设营养盐与氧气，对于不同的污染源和土壤，要根据其特征来培育相应的微生物种群，需要注意的是，还要正视各类微生物之间的冲突和干扰问题，排除外部因素的干扰，为其生长提供良好的条件支持。同时，在土壤污染的治理上，要遵循环保、绿色原则，充分发挥出生物修复技术的作用和价值。

3.6 化肥污染治理

在农作物的生长中，化肥是一个重要生产资料，化肥的施加可以有效提升农作物品质，但是，如果化肥施加过量，容易导致土壤板结，未被吸收的化肥会进入地下水、地表水中，对水源造成严重污染，导致鱼类死亡。还有的化肥有挥发性，会对空气造成污染，因此，需要科学控制好化肥用量，应用生物固氮技术，能够让植物吸收空气中的氮，另外，还可以应用细胞融合技术，将豆科植物固氮能力转化到其他植物中，减少氮肥用量。

4  结语

当前的生态环境已严重影响到市民的生产生活、国家的经济发展等，必须加大对环境的保护力度。现代生物工程技术是一项新型的科技技术，现代生物工程技术可以有效治理环境污染问题，防止环境污染扩散化发展，保护生态环境可以有良好的发展，进而促进人与自然的和谐相处、和谐发展，因此还应加大对现代生物技术的关注度以及投入力度，通过大力扶持现代生物技术发展，进而保障人们赖以生存的生态环境，为我们的子孙后代创造一个绿色的、健康的生活环境。

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