生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

戴攀

(湖南省隆回縣第一中學(xué),湖南邵陽 422200)

社會(huì)發(fā)展建設(shè)創(chuàng)造人類文明的同時(shí),也帶來了很多生態(tài)環(huán)境方面的問題,如大氣污染、土壤荒漠化、化學(xué)農(nóng)藥污染,使全球環(huán)境急劇惡化,人類的生存與發(fā)展面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn),而生物技術(shù)作為一種新型環(huán)境污染處理技術(shù),降解能力強(qiáng)、并且具有無公害的特點(diǎn),在生態(tài)環(huán)境保護(hù)過程中發(fā)揮重要的作用。

1 我國(guó)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

在工業(yè)建設(shè)快速發(fā)展的過程中,我國(guó)的生態(tài)環(huán)境也極具惡化,具體而言,可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析,第一是水資源問題,我國(guó)水資源分布大體可以為七大水系,而有數(shù)據(jù)調(diào)查研究顯示,在工業(yè)化的快速發(fā)展過程中,在這七大水系河段之中有87%出現(xiàn)不同程度的污染,而主要的污染類型有石油類污染、氨氮類污染,造成水體副營(yíng)養(yǎng)化,同時(shí)相比較城市,農(nóng)村水體破壞同樣嚴(yán)重,由于農(nóng)藥化肥的不合理運(yùn)用以及生活污染物的隨意排放,水資源治理難度不斷加增[1]。第二是土地資源沙漠化,在最新一次的土地荒漠化調(diào)查研究中,發(fā)現(xiàn)我國(guó)沙漠化總面積已經(jīng)達(dá)到174萬平方公里,占據(jù)我國(guó)土地總面積的20%,而產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是因?yàn)槊つ康母乜撤?以及不規(guī)范的開發(fā)建設(shè)活動(dòng),而土地資源沙漠化所帶來的危害不容小覷,對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展造成嚴(yán)重影響。第三是白色污染,在現(xiàn)下的城市購物之中,塑料袋為生活帶來了極大的方便,但同時(shí)也帶來了大量的白色垃圾,而白色污染不僅是視覺上的污染,白色污染難降解對(duì)土壤資源造成的危害增添了生態(tài)環(huán)境的潛在威脅。

2 生物技術(shù)概念及在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

生物技術(shù)也被稱之為生物工程技術(shù),主要是指利用現(xiàn)代生命科學(xué)與其他學(xué)科原理,通過科學(xué)技術(shù)之間的融合,加入生物體或者生物原料,從而更好的實(shí)現(xiàn)某種生物學(xué)目的,如發(fā)酵技術(shù)就是最典型的一種生物技術(shù)。因此相比較傳統(tǒng)的污染處理技術(shù),將生物技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境保護(hù)中具有以下三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。首先是生物技術(shù)可以將一些廢棄物進(jìn)行降解,從而將環(huán)境污染程度控制到最低,并且此種方式具有一勞永逸的特點(diǎn),最大限度的對(duì)廢物資源進(jìn)行了轉(zhuǎn)化[2]。其次是生物技術(shù)中的發(fā)酵技術(shù)可以將一些污染有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水這樣的無污染物質(zhì),避免了污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)移,是一種十分安全的環(huán)境保護(hù)措施。最后生物技術(shù)是一種酶促反應(yīng)技術(shù),而酶是一種具有較好化學(xué)活動(dòng)性的蛋白催化物質(zhì),生產(chǎn)條件比較低,有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3 生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用策略

3.1 污水生物凈化

在城市污水之中含有很多的有害物質(zhì),如氮化物、酚類物質(zhì)、有機(jī)磷、重金屬等,這些污染物質(zhì)若是采用傳統(tǒng)凈化方式,是很難從本質(zhì)上進(jìn)行凈化清除的,但是利用生物處理技術(shù)卻大為不同,微生物可以通過自身的生命活動(dòng)清除水體中的有害物質(zhì),從而使污水得到更好的凈化[3]。在這里筆者舉這樣的一個(gè)例子,如固定化酶和固定化細(xì)胞處理技術(shù)就是生物處理技術(shù)的一種,其中固定化酶是一種不溶性酶,在運(yùn)用此種生物技術(shù)時(shí),主要是通過物理吸附和化學(xué)鍵融合的方式使水溶性酶和固態(tài)不溶性載體結(jié)合,這樣固定化酶在水體中就不會(huì)溶解,并且仍然可以保持自身的活性,而微生物細(xì)胞就會(huì)形成一個(gè)天然的固化酶反應(yīng)器,和固定化酶反應(yīng)原理相似,也可以發(fā)生固定化細(xì)胞催化反應(yīng),運(yùn)用固定化酶和固定化細(xì)胞處理技術(shù)處理水體中的重金屬物質(zhì)具有很好的效果。而關(guān)于這一方面的研究,在國(guó)內(nèi)外都有很多明顯的案例,如在德國(guó)就通過農(nóng)藥化酶的方式,除去了水體之中的9種化學(xué)成份,并且還有研究人員發(fā)現(xiàn),若是可以將固定化酶和固定化細(xì)胞處理技術(shù)與硅珠進(jìn)行結(jié)合固定,水體污染凈化程度還會(huì)進(jìn)一步的提升。而我國(guó)關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞處理技術(shù)也有很深的研究,并且將其與表面活性劑進(jìn)一步結(jié)合,可以更好的保持活動(dòng)酶效率,從而提升污水處理率。

3.2 生物修復(fù)污染土壤

土壤污染主要是由于重金屬污染引起,而生物技術(shù)的土壤污染修復(fù)功能主要是利用微生物或者植被,通過凈化作用,從而消減土壤之中的重金屬或者低重金屬的毒性,進(jìn)而防治土壤污染。具體而言,主要的凈化原理就是生物技術(shù)中的酶化促進(jìn)反應(yīng),從而改變土壤之中的重金屬物質(zhì)化學(xué)形態(tài),進(jìn)而起到更好的固定或者解毒作用,從而使土壤內(nèi)部的有害物質(zhì)減少可移動(dòng)性。并且通過相關(guān)測(cè)試表明,經(jīng)過生物技術(shù)進(jìn)行修復(fù)的污染土壤有機(jī)含量會(huì)得到一定的增加,同時(shí)在生物活性促進(jìn)下,土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)也會(huì)得到一定的改善,并且還會(huì)起到一定的土壤固化效果,這樣即使在發(fā)生風(fēng)蝕或者水蝕時(shí),也可以最大限度防止水土流失,這從某種程度上分析其實(shí)可以控制土地荒漠化的。

3.3 快速消除白色污染

隨著城市購物消費(fèi)的不斷加快,塑料袋成為生活中的一種必須品,并且為人們的生活創(chuàng)造了極大的便利,但是隨之而來就是白色污染的加劇,有數(shù)據(jù)調(diào)查顯示,目前在我國(guó)每年大約有上百萬噸的白色垃圾污染投入到土壤或者溝河之中,這對(duì)環(huán)境造成的破壞是十分巨大的。而很多廢棄塑料是很難化解的,并且會(huì)殘留在土壤之中,若是持續(xù)不能得有有效的治理,對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)就會(huì)造成極大的影響,因此必須要采取有效的方式去控制白色污染。而生物工程技術(shù)的應(yīng)用使消除白色污染實(shí)現(xiàn)了可能。首先利用生物技術(shù),可以更好的刪選出可以降解的塑料產(chǎn)品或者農(nóng)用地膜,提高講解菌利用率。其次還可以通過克隆降解基因的方式,將這一基因?qū)氲轿⑸锿寥?這樣就可以加快土壤中的白色垃圾降解,從而提高可降解塑料產(chǎn)品及地膜的應(yīng)用發(fā)展。具體的應(yīng)用原理就是,在微生物之中可以提取出一種與塑料袋十分類似的聚酯物質(zhì),這種聚酯物質(zhì)是微生物內(nèi)源性儲(chǔ)藏物質(zhì),通過發(fā)酵生產(chǎn),就可以形成一種可降解、高溶點(diǎn)、并且不含有有害物質(zhì)的生物降解塑料,這樣就極大的控制了白色污染問題。而近些年關(guān)于這一方面的研究與發(fā)展也越發(fā)深入,如目前有研究人員開始嘗試?yán)肈 N A技術(shù)對(duì)微生物進(jìn)行改造,在或者進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)時(shí)添入生產(chǎn)菌種,從而重組細(xì)菌進(jìn)行發(fā)酵,從而加快破裂蛋白生產(chǎn),并且還可以降低生產(chǎn)成本,是一種有效的生物技術(shù)消除白色污染方式。

3.4 清除化學(xué)農(nóng)藥污染

隨著化工藝的快速發(fā)展,化學(xué)農(nóng)藥污染也越發(fā)嚴(yán)重,有數(shù)據(jù)顯示在使用化學(xué)殺蟲劑后,有80%的有害物質(zhì)會(huì)殘留在土壤之中,尤其是氯代烴類化學(xué)農(nóng)藥在土壤之中更是難以分解,從而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞。由于化學(xué)農(nóng)藥的這種危害性,近些年有越來越多的研究人員在不斷的尋求清除化學(xué)農(nóng)藥污染的可行方式,在生物技術(shù)的快速發(fā)展過程中,終于探尋出了清除化學(xué)農(nóng)藥污染的曙光。首先可以利用生物技術(shù)中的礦化作用,降解農(nóng)藥中的微生物,將農(nóng)藥中的有害物質(zhì)分解成二氧化碳或者水,從而清除化學(xué)物質(zhì)所產(chǎn)生的毒害。在或者利用生物技術(shù),將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝中間產(chǎn)物,從而消除生態(tài)環(huán)境中的殘留農(nóng)藥,并且在這個(gè)過程中為了能夠更好的避免負(fù)面效應(yīng),還可以采用基因工程方式對(duì)一些可以降解農(nóng)藥的微生物進(jìn)行改造,從而實(shí)現(xiàn)更好排毒效果。其次是開發(fā)生物農(nóng)藥,所謂生物農(nóng)藥就是指利用生物體產(chǎn)生的作用對(duì)病蟲害進(jìn)行防治,如微生物殺蟲劑、細(xì)菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑等都屬于微生物農(nóng)藥,并且隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展,有科研人員嘗試?yán)肈 N A技術(shù)更好的提升殺蟲效果,如利用基因克隆桿狀病毒,從而干擾害蟲基因編碼,破壞害蟲激素片平衡,這樣就可以抑制害蟲繁衍,從而起到殺蟲作用,并且不會(huì)對(duì)土壤造成破壞,清除化學(xué)農(nóng)藥污染對(duì)土壤的破壞作用。

4 結(jié)語

在經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的過程中,化工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自身環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞,而生物技術(shù)研究應(yīng)用可以起到極好的環(huán)境保護(hù)作用,為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展,加快生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究就顯得越發(fā)重要。

[1] 尹琪丹.現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用對(duì)策研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2016,(35)：109-110.

[2] 趙曉明,唐蕓蕓.現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工管理,2016,(06)：156.

[3] 劉鵬,葉偉軍.現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用和前景[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,(20)：149.