生物技術在環(huán)境污染治理中的應用

梁鐘璇 羅燁

（貴州省遵義市環(huán)境保護監(jiān)測中心站 貴州遵義 563300）

生物技術在環(huán)境污染治理中的應用

梁鐘璇 羅燁

（貴州省遵義市環(huán)境保護監(jiān)測中心站 貴州遵義 563300）

針對我國目前生態(tài)環(huán)境狀況，論述了現(xiàn)代生物技術在治理環(huán)境污染，保護生態(tài)環(huán)境中的應用和發(fā)展前景。生物技術在處理環(huán)境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應條件溫和以及無二次污染等顯著優(yōu)點。

生物技術；環(huán)境污染；環(huán)境保護

目前生物技術應用于環(huán)境保護中主要是利用微生物，少部分利用植物作為環(huán)境污染控制的生物。生物技術已是環(huán)境保護中應用最廣的、最為重要的單項技術，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、污染環(huán)境的修復和污染嚴重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等環(huán)境保護的各個方面，發(fā)揮著極為重要的作用。應用環(huán)境生物技術處理污染物時，最終產(chǎn)物大都是無毒無害的、穩(wěn)定的物質(zhì)。

1 我國生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

從我國當前的生態(tài)環(huán)境情況來看，可以說是不容了光，農(nóng)業(yè)污染、工業(yè)污染以及廢棄塑料，對我國的生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴重的破壞，對水資源的影響非常大，直接加劇了我國的水資源惡化情況，進一步加重了我國的水資源缺乏問題。據(jù)統(tǒng)計，我國目前的六百多座城市中，有一半左右的城市都存在缺水的問題，而在農(nóng)村，水資源缺乏的問題更是嚴重；另外，土壤的破壞與污染，又大大減少了我國的可用耕地面積，從最近十年來的統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，我國的土壤流失總量已經(jīng)達到了50億噸左右，土地問題非常嚴重；生態(tài)環(huán)境的破壞，更是使草場與森林的面積大幅度下降，平均每一年，我國的森林面積將會縮小2500萬畝左右，速度驚人；當然，生態(tài)環(huán)境的破壞，對我們?nèi)祟愖陨淼慕】狄苍斐闪朔浅４蟮奈：?，目前各種疾病的發(fā)病率逐年升高，這與環(huán)境的惡化是緊緊相關的。所以，我們必須要通過有效的技術措施，例如現(xiàn)代生物技術，來改善生態(tài)環(huán)境，保障我國社會實現(xiàn)長遠可持續(xù)發(fā)展。

2 現(xiàn)代生物技術與環(huán)境保護

生物技術的體系結(jié)構相當之復雜，它包括了基因工程、酶工程、細胞工程以及微生物工程等多方面的技術內(nèi)容，主要以D N A分子技術為基礎。就當前的生物技術的應用現(xiàn)狀來看，不論是醫(yī)藥領域還是農(nóng)業(yè)領域，都有生物技術的身影，而且它對這些領域的發(fā)展，確實做出了不小的貢獻。隨著全球生態(tài)環(huán)境日益惡化，人們對環(huán)境改善與保護的關注度上升到了一個前所未有的高度，生物技術又被應用到了生態(tài)環(huán)境領域，人們希望通過生物技術來改善和治理生態(tài)環(huán)境。通過對生物技術在環(huán)境治理方面的實踐應用，人們總結(jié)出了生物技術的以下幾點突出優(yōu)勢：第一，采用生物技術來進行環(huán)境治理，可以從分子結(jié)構的層面上，去改變廢棄物，使其可以得到重新的利用或是對環(huán)境無害，這可以幫助我們對生活中的廢棄物進行循環(huán)利用，或是直接降低廢棄物對環(huán)境的影響，而且一勞永逸，不會留下其他的隱患問題。例如，通過發(fā)酵工程技術來進行污染物質(zhì)處理，可以將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)換為其他的可用物質(zhì)，例如甲烷氣體；第二，如今的環(huán)境治理生物技術操作相當簡單，只要原理正確，普通的設施設備即可完成，可以得到較好的推廣與利用。

3 現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護中的應用

3.1 減少碳排放，改善環(huán)境空氣質(zhì)量

我國是農(nóng)業(yè)大國，各類農(nóng)業(yè)廢棄物（如秸稈等）的資源量很大。以秸稈為例，每年在地里放火燃燒，造成大氣污染，甚至影響交通。秸稈是一種生物質(zhì)能源，生物質(zhì)是植物通過光合作用生成的有機物，包括植物、動物排泄物，垃圾及有機廢水等，是生物質(zhì)能的載體，是唯一一種可儲存和可運輸?shù)目稍偕茉?。從化學的角度上看，生物質(zhì)的組成是C-H化合物，它與常規(guī)的礦物能源如石油、煤等是同類。大力發(fā)展以農(nóng)林剩余物為燃料的生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景廣闊，生物質(zhì)能發(fā)電也是現(xiàn)代生物質(zhì)能開發(fā)利用的成熟技術，從環(huán)境效益上看，利用生物質(zhì)可以實現(xiàn)C O2歸零的排放，從根本上解決能源消耗帶來的溫室效應問題。隨著全球環(huán)境問題的日益嚴重，各國主要關心的是生物質(zhì)能對減少C O2排放上的作用，加上發(fā)展速生能源作物有利于改善生態(tài)環(huán)境，不會遺留有害物質(zhì)或改變自然界的生態(tài)平衡，對今后人類的長遠發(fā)展和生存環(huán)境有重要意義，生物質(zhì)能屬于低碳能源，對于逐步改變我國以化石燃料為主的能源結(jié)構具有重要作用。

3.2 污水的生物凈化

受污染物質(zhì)的影響，如今的污水中通常含有相當復雜的有毒物質(zhì)，例如有機酸、重金屬、氰化物、醛、以及有機汞等等。利用微生物技術可以將受污染水的這些有毒物質(zhì)完全去除，消除污水可能對人類或是對環(huán)境造成的進一步破壞。在當前，可以有效用于污水處理的生物技術有固定化細胞技術與固定化酶技術，采用這些技術可以對水資源的污染問題起到有效的治理與改善作用。

3.3 污染土壤的生物修復

從我國當前的土壤污染情況來看，重金屬是主要的污染物。而利用生物技術，可以有效減少受污染土壤中的重金屬毒性，起到凈化土壤的作用效果。其原理是:通過生物作用(如酶促反應)改變重金屬在土壤中的化學形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質(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，這將有助于土壤的固定，防止水土流失。

3.4 白色污染的消除

很多的塑料廢棄物以及農(nóng)用地膜等，都需要經(jīng)過相當長的一段時間，才能被自然所分解，所以它將對環(huán)境造成相當長時間的污染。從相關的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，我國的溝河以及土壤中，存在的塑料垃圾在一百萬噸作用，這對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了非常不良的影響，而且在短期之內(nèi)這種影響不會消除，只會越來越嚴重。利用生物工程技術一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢微生物、構建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸?如：根瘤菌)中，使兩者同時發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應用。

3.5 化學農(nóng)藥污染的消除

在人們進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程當中，所應用的化學藥劑，將有80%左右的成分會殘留在耕地中，尤其是氯代烴類的農(nóng)業(yè)化學藥劑，其分解過程相當緩慢，對耕地的影響非常大，而且短期之內(nèi)不會消除。所以，在如今人們開始采用微生物降解農(nóng)藥來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)化學藥劑，以降低對耕地的污染與影響。能降解農(nóng)藥的微生物，有的是通過礦化作用將農(nóng)藥逐漸分解成終產(chǎn)物C O2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會帶來副作用；有的是通過共代謝作用，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)果比較復雜，有正面效應也有負面效應。為了避免負面效應，就需要用基因工程的方法對已知有降解農(nóng)藥作用的微生物進行改造，改變其生化反應途徑，以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學農(nóng)藥的污染，最好全面推廣生物農(nóng)藥。

4 發(fā)展環(huán)保學科控制污染

第二次世界大戰(zhàn)后的工業(yè)發(fā)展是在人們沒有認識到環(huán)境問題的情況下進行的。全球化學品的種類和年產(chǎn)量急劇增長。到1993年已有數(shù)億噸。普遍使用的化學品有七八萬種之多。它們對提高人類的生活水平起了不可磨滅的作用、產(chǎn)生了巨大的效益。但遺憾的是它們之中不乏有毒有害的化學品，而其中經(jīng)過安全性評價的不足10%。更大量存在的是微量化學品的暴露和對人類生存環(huán)境和人體健康的污染影響。發(fā)達國家經(jīng)歷了“先污染后治理”的彎路。就固體廢物處理而言，僅美國就有數(shù)萬地下填埋廠是不符合標準的。1987年列入EP A重點名單的就有近萬，而清理這些處理場大約需要200億至1000億美元。遺憾的是，不少重要污染尚未列入我國有關排放控制標準中，所以還任重道遠。

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