生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)和污染治理上的應(yīng)用

1、生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)和污染治理上的應(yīng)用朱祺琪 社科1003 【摘 要】我國(guó)是世界上環(huán)境污染最為嚴(yán)重的國(guó)家之一,從城市到鄉(xiāng)村,我國(guó)的大氣、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。本文針對(duì)我國(guó)目前生態(tài)環(huán)境狀況，論述了現(xiàn)代生物技術(shù)在治理環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用和發(fā)展前景?！娟P(guān)鍵詞】現(xiàn)代生物技術(shù) 生態(tài)環(huán)境 環(huán)境保護(hù) 【引言】當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)仍然保持著高度發(fā)展的態(tài)勢(shì),環(huán)境保護(hù)的壓力將進(jìn)一步加重,由人類活動(dòng)所造成的環(huán)境污染和環(huán)境質(zhì)量的惡化已成為制約我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的障礙。如何在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí)控制環(huán)境污染,改善環(huán)境質(zhì)量,以實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展之目標(biāo)是我國(guó)目前亟待解決的重要問(wèn)題?，F(xiàn)代生

2、物技術(shù)不但在凈化環(huán)境,減少污染和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面發(fā)揮出重要的作用,還可以為保護(hù)人類生存環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展作出積極的貢獻(xiàn)。在環(huán)境治理中,生物技術(shù)因其投資少,處理效率高,運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。【正文】一、我國(guó)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀目前我國(guó)由于工業(yè)“三廢”污染、農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的污染以及廢棄塑料和農(nóng)用地膜的污染，嚴(yán)重的影響了我國(guó)的生態(tài)環(huán)境，使得水污染日益加劇，水資源嚴(yán)重短缺，全國(guó)600多個(gè)城市中已有一半城市缺水，農(nóng)村則有8 000萬(wàn)人和6 000萬(wàn)頭牲畜飲水困難；土壤污染嚴(yán)重，耕地面積銳減，近10年來(lái)每年流失的土壤總量達(dá)50億t，土地荒漠化日益加?。簧指采w面積下降，草場(chǎng)退化，每年減少森林面積達(dá)

3、2 500萬(wàn)畝；人們的身體健康受到嚴(yán)重威脅，疾病發(fā)病率急劇上升。因此，加大環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理力度，加快應(yīng)用高新技術(shù)，如現(xiàn)代生物技術(shù)來(lái)控制環(huán)境污染和保持生態(tài)平衡，提高環(huán)境質(zhì)量已成為環(huán)保工作者的工作重點(diǎn)。二、 現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù) 生物是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的要素,生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)主要是依靠生物過(guò)程來(lái)完成的?？萍嫉陌l(fā)展也充分證明生物技術(shù)是環(huán)境保護(hù)的理想武器,這一技術(shù)在解決環(huán)境問(wèn)題過(guò)程中所顯示的獨(dú)特功能和顯著優(yōu)越性充分體現(xiàn)在它是一個(gè)純生態(tài)過(guò)程。生物技術(shù)在處理環(huán)境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應(yīng)條件溫和以及無(wú)二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn),受到了高度重視。隨著生物技術(shù)研究的進(jìn)展和人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的

4、深入,人們已越來(lái)越意識(shí)到,現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展,為從根本上解決環(huán)境問(wèn)題提供了希望。 目前生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中主要是利用微生物。生物技術(shù)已是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項(xiàng)技術(shù),其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染環(huán)境的修復(fù)等環(huán)境保護(hù)的各個(gè)方面,發(fā)揮著極為重要的作用。應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)處理污染物時(shí),最終產(chǎn)物大都是無(wú)毒無(wú)害的、穩(wěn)定的物質(zhì),如二氧化碳、水和氮?dú)狻＠蒙锓椒ㄌ幚砦廴疚锿ǔＤ芤徊降轿?避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移。特別是現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展,尤其是基因工程、細(xì)胞工程和酶工程等生物高技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用,大大強(qiáng)化了上述環(huán)境生物處理

5、過(guò)程,使生物處理具有更高的效率。美國(guó)環(huán)保局(EPA)在評(píng)價(jià)環(huán)境生物技術(shù)時(shí)也指出“生物治理技術(shù)優(yōu)于其他新技術(shù)的顯著特點(diǎn)在于其是污染物消除技術(shù)而不是污染物分離技術(shù)”三、現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的具體應(yīng)用1、污水的生物凈化污水中的有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無(wú)毒物質(zhì)，使污水得到凈化。當(dāng)今固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是酶工程技術(shù)。固定化酶又稱水不溶性酶，是通過(guò)物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(tài)

6、的不溶性載體相結(jié)合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細(xì)胞是一個(gè)天然的固定化酶反應(yīng)器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細(xì)胞固定，即是可催化一系列生化反應(yīng)的固定化細(xì)胞。運(yùn)用固定化酶和固定化細(xì)胞可以高效處理廢水中的有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)金屬毒物等。2、污染土壤的生物修復(fù)重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復(fù)是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過(guò)生物作用(如酶促反應(yīng))改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，通過(guò)生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土

7、壤的生物修復(fù)過(guò)程可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，這將有助于土壤的固定，遏制風(fēng)蝕、水蝕等作用，防止水土流失。3、白色污染的消除“白色污染”是指被拋棄在環(huán)境中的廢塑料包裝物及廢農(nóng)膜對(duì)自然景觀和生態(tài)環(huán)境造成的破壞。據(jù)資料顯示,目前我國(guó)土壤、溝河中塑料垃圾有百萬(wàn)噸左右,約45000km2面積的廢農(nóng)膜殘存在土壤中,若再不采取相應(yīng)措施,將會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)生態(tài)和環(huán)境,研究和開發(fā)生物可降解塑料已迫在眉睫。而利用現(xiàn)代生物技術(shù)消除白色污染的途徑有:(1) 利用生物工程技術(shù)可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)建高效降解菌。(2) 利用生物工程技術(shù)可以分離克隆降解

8、基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸?如:根瘤菌)中,使兩者同時(shí)發(fā)揮各自的作用,將塑料和農(nóng)膜迅速降解。(3) 大力研發(fā)可降解塑料和地膜。降解塑料具有與普通塑料同樣的使用功能,但在完成其使用功能而被廢棄后,其化學(xué)結(jié)構(gòu)可以在某些條件下發(fā)生變化,使高分子分解成分子量較小的分子,最后,被自然環(huán)境所同化。降解塑料有三類:光降解塑料、生物降解塑料及雙降解塑料。目前在世界上降解塑料還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有得到大規(guī)模使用。開發(fā)使用降解塑料也只能作為解決白色污染的輔助措施。4、化學(xué)農(nóng)藥污染的消除一般情況下，使用的化學(xué)殺蟲劑約80%會(huì)殘留在土壤中，特別是氯代烴類農(nóng)藥是最難分解的，經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)造成滯留毒害作用。因此多年來(lái)人們一直在尋找

9、更為安全有效的辦法，而利用微生物降解農(nóng)藥已成為消除農(nóng)藥對(duì)環(huán)境污染的一個(gè)重要方面。能降解農(nóng)藥的微生物，有的是通過(guò)礦化作用將農(nóng)藥逐漸分解成終產(chǎn)物CO2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會(huì)帶來(lái)副作用；有的是通過(guò)共代謝作用，將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝的中間產(chǎn)物，從而從環(huán)境中消除殘留農(nóng)藥，這種途徑的降解結(jié)果比較復(fù)雜，有正面效應(yīng)也有負(fù)面效應(yīng)。為了避免負(fù)面效應(yīng)，就需要用基因工程的方法對(duì)已知有降解農(nóng)藥作用的微生物進(jìn)行改造，改變其生化反應(yīng)途徑，以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學(xué)農(nóng)藥的污染，最好全面推廣生物農(nóng)藥。5、其他污染的治理 除了上述污染，現(xiàn)代生物技術(shù)還衍生出了城市有機(jī)垃圾的處理技術(shù)、生物曝氣濾池處理生活污水及資源化利用技術(shù)、含油污高新生物處理技術(shù)等等。四、結(jié)語(yǔ)綜上所述,現(xiàn)代生物技術(shù)是環(huán)境保護(hù)廣泛應(yīng)用和十分重要的技術(shù),其在污水的生物凈化、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物、城市生活垃圾的處理、有毒有害物質(zhì)的降解、廢物資源化、環(huán)境生物監(jiān)測(cè)、環(huán)境修復(fù)和污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等方面發(fā)揮著重要的作用