浅谈生物工程在环境保护中的作用

尹清扬

摘 要：随着社会的进步和人口的剧增，自然资源逐渐满足不了人类社会的需求。近年来，自然资源紧张、环境污染严重等社会问题日益突出，人类生活和经济发展受到了严重制约。在这种日趋紧张的生存环境下，社会各界都在寻找解决环境问题的新方法、新技术。现代化的生物技术为人类带来了希望，本文即对生物工程在环境保护中的应用进行讨论。

关键词：指示生物 生物防治 微生物技术 濒危生物援救

引言

生物工程是20世纪70年代初开始兴起的一门综合性应用学科。它是以生物学的理论和技术为基础，结合其他现代工程技术，充分利用生物的生理功能，为人类生产活动做出指导的一门学科[1]。生物工程在环境保护领域应用的基本原理是把环境科学与工程技术相结合，通过工程技术措施对环境污染进行防治与控制，同时又生产有用物质。通常来讲，生物治理的产物为二氧化碳和水，均是无毒无害的物质，对环境没有威胁，所以生物治理也是一种安全的、彻底的、不会产生二次伤害的环境治疗手段。

一、利用指示生物检测环境污染

利用指示生物检测环境污染是基于不同生物对环境的不同要求。对某一环境特征具有某种指示特性的生物，叫做这一环境特征的指示生物。特征指示生物分为大气污染指示生物和水污染指示生物。大气污染指示生物主要是鸟类和植物，它们对大气中的某种气体反应非常敏感，比如地衣、苔藓植物、紫花苜蓿等对二氧化硫敏感，金丝雀等对一氧化碳敏感。水污染指示物主要是一些藻类、浮游生物等，可以通过它们的生存来判断水的质量，比如水中如果存在着蜉蝣目稚虫或毛翅目幼虫，则表示水质比较清洁；而如果水中大量存在颤蚓类或食蚜蝇幼虫时，则表明此时的水体受到了严重的有机物污染。指示生物也可以是人工培养出来的菌类。例如利用细菌总数及粪便污染指示菌（大肠埃希氏菌、克霉伯氏菌等）监测水质；用鼠伤寒少门氏菌检验物质致突变性与致癌性[2]。

我们可以根据指示生物在某一环境的生存状态来判断该处环境指标是否合格或者受污染程度，然后根据不同的污染程度采取不同的治理方法。这项技术在环境治理过程中具有非常重要的应用价值。

二、利用生物防治取代化学农药

世界上每年的化學农药产量达到上百万吨，品种超过一千多种，使用最多的是有机氯和有机磷化合物。这些农药虽然能够有效地治理农作物的病、虫、草害，但是对土壤和农作物本身，以及其他的动植物都有巨大的伤害。农药中的化学成分会导致动植物的急性或者慢性中毒，从而对人体的健康造成巨大的威胁。如果长期使用农药的话，还会导致害虫和杂草产生抗药性。对于农业生产来说，使用化学农药只是一个治标不治本的方法。

科学家们将生物防治应用到了农业生产中。生物防治主要包括以虫治虫、以菌治虫和以菌治病等内容，在现代农业生产中得到了广泛利用，比如利用赤眼蜂防治甘蔗螟虫、玉米螟、松毛虫、棉铃虫等害虫；利用丽蚜小蜂防治蔬菜温室里的白粉虱等；利用白僵菌、苏云金杆菌、杀螟杆菌、青虫菌等菌类杀虫剂，来防治玉米螟、稻卷叶螟、松毛虫、菜青虫等[3]。

生物防治巧妙地利用了自然界弱肉强食、动植物相生相克的关系，通过大自然的力量来提高农业生产，在减少环境污染的同时还能种植出绿色环保的农作物。这种治理病虫害的方式对农业生产的发展起到了巨大的促进作用。

三、利用微生物技术处理污水

污水处理一直是环境保护中的重点问题。传统的污水处理方法是通过添加试剂形成沉淀物，或者是通过中和、电解等化学方法来实现污水净化。但是，添加试剂很难分离出水中溶解的污染物，无法彻底清除有害物质；而化学净水方法成本则非常高，还容易造成水体的二次污染。随着对水体清洁的要求越来越高，环境工程专业的科学家们开始在生物工程技术领域展开研究。我们可以通过生物工程中的相关技术，利用微生物的新陈代谢功能，将污水中呈溶解或胶体状态的有机物分解氧化为稳定的无机物，从而净化污水。微生物能够将污水中的污染物分解代谢成为对人体和自然环境没有威胁的清洁水，并且在不引入二次污染的同时达到较好的净水效果[4]。

微生物技术处理污水常用的方法有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法主要是利用微生物的代谢，膜分离技术是利用生物膜的流动镶嵌性。这两种生物治理的方法在处理工业废水和生活污水上均得到了广泛应用。微生物技术处理污水的方法既降低了处理污水的成本，又能获得很好的净水效果。

四、利用生物工程拯救濒危动物

自1600年以来，4226种哺乳类动物中，已有36种灭绝，120种濒临灭绝；已知的8684种鸟类中，已灭绝的有94种，濒临灭绝的有187种。人类这种高等动物依赖着自然形成的生物链，如果物种越来越少，人类的末日也将不远了。因此，援救濒危动物刻不容缓。

近些年，随着生物工程技术的崛起，人类逐渐揭开了基因神秘的面纱。转基因种植技术的推广，标志着基因工程的成熟。世界上第一只克隆动物多利羊的出现，意味着动物克隆技术的成功。生物工程给我们拯救濒危生物带来了希望。2006年，美国圣迭戈动物园建立起“冷冻动物园”，收集了800多种动物皮肤细胞和其他组织样本[5]。2010年，美国加利福尼亚州圣地亚哥动物园就计划利用冷冻细胞让死亡动物获得重生，从而使一些濒危物种免遭灭绝。基因工程帮助人类拯救了濒临灭绝的动植物，从而维护了生态系统的多样性，保证了人类的生存和发展。

总结：综上所述，生物工程对环境保护有着重要的指导意义和促进作用，本文仅选取了其中几个典型应用进行了讨论。但是，我们看到生物工程在环境保护领域中积极作用的同时，也不能忽视生物工程可能产生的负面影响，比如新生物带来的二次环境污染、新生物引起的生态失衡等。相信随着科学家的研究，我们肯定能扬长避短，最大程度地发挥生物工程在环境领域的效益。

参考文献

[1]陈磊. 试析环境保护中生物工程的重要性[J]. 生物技术世界， 2014（11）：19-19.

[2]罗鸿斌， 徐匆. 浅谈生物工程在环境保护中的应用[J]. 科协论坛， 2013（5）：109-110.

[3]王雅珍. 生物工程技术在环境保护中的应用与研究[J]. 鸡西大学学报（综合版）， 2004（6）：35-36.

[4]籍爽. 生物工程技术在环境保护中的应用与研究[J]. 生物技术世界， 2016（3）：37-37.

[5]佚名. 美专家培育出濒危动物干细胞[J]. 科技传播， 2011（19）：33-33.endprint