生物技术在环境污染治理中的应用

梁钟璇 罗烨

（贵州省遵义市环境保护监测中心站 贵州遵义 563300）

生物技术在环境污染治理中的应用

梁钟璇 罗烨

（贵州省遵义市环境保护监测中心站 贵州遵义 563300）

针对我国目前生态环境状况，论述了现代生物技术在治理环境污染，保护生态环境中的应用和发展前景。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点。

生物技术；环境污染；环境保护

目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质。

1 我国生态环境现状

从我国当前的生态环境情况来看，可以说是不容了光，农业污染、工业污染以及废弃塑料，对我国的生态环境造成了非常严重的破坏，对水资源的影响非常大，直接加剧了我国的水资源恶化情况，进一步加重了我国的水资源缺乏问题。据统计，我国目前的六百多座城市中，有一半左右的城市都存在缺水的问题，而在农村，水资源缺乏的问题更是严重；另外，土壤的破坏与污染，又大大减少了我国的可用耕地面积，从最近十年来的统计数据看，我国的土壤流失总量已经达到了50亿吨左右，土地问题非常严重；生态环境的破坏，更是使草场与森林的面积大幅度下降，平均每一年，我国的森林面积将会缩小2500万亩左右，速度惊人；当然，生态环境的破坏，对我们人类自身的健康也造成了非常大的危害，目前各种疾病的发病率逐年升高，这与环境的恶化是紧紧相关的。所以，我们必须要通过有效的技术措施，例如现代生物技术，来改善生态环境，保障我国社会实现长远可持续发展。

2 现代生物技术与环境保护

生物技术的体系结构相当之复杂，它包括了基因工程、酶工程、细胞工程以及微生物工程等多方面的技术内容，主要以D N A分子技术为基础。就当前的生物技术的应用现状来看，不论是医药领域还是农业领域，都有生物技术的身影，而且它对这些领域的发展，确实做出了不小的贡献。随着全球生态环境日益恶化，人们对环境改善与保护的关注度上升到了一个前所未有的高度，生物技术又被应用到了生态环境领域，人们希望通过生物技术来改善和治理生态环境。通过对生物技术在环境治理方面的实践应用，人们总结出了生物技术的以下几点突出优势：第一，采用生物技术来进行环境治理，可以从分子结构的层面上，去改变废弃物，使其可以得到重新的利用或是对环境无害，这可以帮助我们对生活中的废弃物进行循环利用，或是直接降低废弃物对环境的影响，而且一劳永逸，不会留下其他的隐患问题。例如，通过发酵工程技术来进行污染物质处理，可以将污染物质转换为其他的可用物质，例如甲烷气体；第二，如今的环境治理生物技术操作相当简单，只要原理正确，普通的设施设备即可完成，可以得到较好的推广与利用。

3 现代生物技术在环境保护中的应用

3.1 减少碳排放，改善环境空气质量

我国是农业大国，各类农业废弃物（如秸秆等）的资源量很大。以秸秆为例，每年在地里放火燃烧，造成大气污染，甚至影响交通。秸秆是一种生物质能源，生物质是植物通过光合作用生成的有机物，包括植物、动物排泄物，垃圾及有机废水等，是生物质能的载体，是唯一一种可储存和可运输的可再生能源。从化学的角度上看，生物质的组成是C-H化合物，它与常规的矿物能源如石油、煤等是同类。大力发展以农林剩余物为燃料的生物质发电产业前景广阔，生物质能发电也是现代生物质能开发利用的成熟技术，从环境效益上看，利用生物质可以实现C O2归零的排放，从根本上解决能源消耗带来的温室效应问题。随着全球环境问题的日益严重，各国主要关心的是生物质能对减少C O2排放上的作用，加上发展速生能源作物有利于改善生态环境，不会遗留有害物质或改变自然界的生态平衡，对今后人类的长远发展和生存环境有重要意义，生物质能属于低碳能源，对于逐步改变我国以化石燃料为主的能源结构具有重要作用。

3.2 污水的生物净化

受污染物质的影响，如今的污水中通常含有相当复杂的有毒物质，例如有机酸、重金属、氰化物、醛、以及有机汞等等。利用微生物技术可以将受污染水的这些有毒物质完全去除，消除污水可能对人类或是对环境造成的进一步破坏。在当前，可以有效用于污水处理的生物技术有固定化细胞技术与固定化酶技术，采用这些技术可以对水资源的污染问题起到有效的治理与改善作用。

3.3 污染土壤的生物修复

从我国当前的土壤污染情况来看，重金属是主要的污染物。而利用生物技术，可以有效减少受污染土壤中的重金属毒性，起到净化土壤的作用效果。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，防止水土流失。

3.4 白色污染的消除

很多的塑料废弃物以及农用地膜等，都需要经过相当长的一段时间，才能被自然所分解，所以它将对环境造成相当长时间的污染。从相关的统计数据来看，我国的沟河以及土壤中，存在的塑料垃圾在一百万吨作用，这对农业生产造成了非常不良的影响，而且在短期之内这种影响不会消除，只会越来越严重。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。同时，还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。

3.5 化学农药污染的消除

在人们进行农业生产的过程当中，所应用的化学药剂，将有80%左右的成分会残留在耕地中，尤其是氯代烃类的农业化学药剂，其分解过程相当缓慢，对耕地的影响非常大，而且短期之内不会消除。所以，在如今人们开始采用微生物降解农药来代替传统的农业化学药剂，以降低对耕地的污染与影响。能降解农药的微生物，有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物C O2和H2O，这种降解途径彻底，一般不会带来副作用；有的是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药，这种途径的降解结果比较复杂，有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应，就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造，改变其生化反应途径，以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。

4 发展环保学科控制污染

第二次世界大战后的工业发展是在人们没有认识到环境问题的情况下进行的。全球化学品的种类和年产量急剧增长。到1993年已有数亿吨。普遍使用的化学品有七八万种之多。它们对提高人类的生活水平起了不可磨灭的作用、产生了巨大的效益。但遗憾的是它们之中不乏有毒有害的化学品，而其中经过安全性评价的不足10%。更大量存在的是微量化学品的暴露和对人类生存环境和人体健康的污染影响。发达国家经历了“先污染后治理”的弯路。就固体废物处理而言，仅美国就有数万地下填埋厂是不符合标准的。1987年列入EP A重点名单的就有近万，而清理这些处理场大约需要200亿至1000亿美元。遗憾的是，不少重要污染尚未列入我国有关排放控制标准中，所以还任重道远。

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