浅谈生物化学在环境治理与保护中的应用

张英博

山东省昌乐第二中学 山东 昌乐 262400

在我国工业化迅速发展的背景下,环境污染问题越发的严重了起来,人和自然之间的矛盾变得更加的突出。环境污染使得人们在生活方面的质量逐渐降低,不利于人类身心的健康发展。对此,生物化学怎样在环境治理与保护中发挥出应有的作用,得到了社会各界的关注。

一、生物化学概述

就生物化学而言,其属于生物和化学的分支,通过对化学相关理论与方式的科学应用,探究生命现象,同时对其生物和化学本质予以深入的探究,主要包含生命体的结构与功能、激素与维生素、物质组成以及生命起源等。由此可见,生物化学存在着多学科融合的特点,进而在国防、医学、农业以及工业等方面实现了广泛应用。

二、我国环境现状

现阶段,我国在环境方面的现状可以总结为下三个方面：(1)空气质量差。据统计数据显示,当前我国58%的城市在空气微细粒子方面的含量超过了100μg。(2)土地沙漠化。截止2014年末,我国总共约有261.15万km2的荒漠化土地,沙化172.12万km2,同时超过30万km2的土地正在向着沙漠化的趋势发展。(3)水污染。尽管我国在水资源总量方面较多,但由于人口多,因此人均占比低,再加上工业发展对水资源造成的污染,形势不容乐观；第四,我国在绿色植被覆盖面积方面也较少,大多为今年来补栽的小植被。除了上述几点之外,还时常发生各类自然灾害。

三、生物化学技术在环境保护治理中的应用

(一)解决化肥污染问题。化肥属于农作物在生长过程中的一种材料,能够有效的促进农作物产量的提升[1]。但因为使用化肥过量,部分地区的土壤出现了板结的情况,并且未被植物吸收的化肥会渗透到地下水之中,进而造成污染,影响池塘湖泊之中鱼类的生长。其次,挥发性化肥在进入到空气之中后,会使得氮元素增加,进而形成酸雨,破坏空气层上的臭氧层。所以,降低对化肥的使用属于现阶段急需解决的问题,通过生物化学之中的固氮技术能够让植物将游离在空气之中的氮元素吸收,如此一来就可以减少对氮肥的使用。例如,在小麦根系之中运用生物化学技术,能够让小麦根系以及豆类植物,对空气中存在的氮离子进行吸收,并将其固定在根系中,使小麦增产15%、通过细胞融合技术,则能够把豆类植物的固氮功能运用到非豆类植物中,进一步降低对氮肥的使用。

(二)有效的净化污水。污水中具有诸多有毒物质,包括各种酚类、蛋白质、醇、醛、重金属和各种有机毒害物质等。但微生物却完全可以借助自身的活力将污水的毒害有效消除,还能利用讲解,把污水中的有毒物质转变为无毒,从而使净化的目的顺利达到。现阶段,人们通常运用固定化酶技术有效处理污水,这是一种生物净化污水的方式,其主要借助化学吸附的作用结合水溶性的酶物质和不容载体,然后,尽管酶不能全部溶于水,但其催化性仍未消失,如此便能清除工业废水中的有毒物质,如重金属、污染物等均能展开无毒清除,使水质的健康、安全得到保证。

(三)修复污染土壤。重金属污染是导致土壤污染的重要原因,而在修复重金属污染的时候,最关键的便是借助微生物的作用,将重金属的毒性有效降低[2]。通常而言,我们借助酶促反应使重金属在土壤中的化学形态得到改善,既固定了重金属,同时还可以把一些毒性消解,从而将其在土壤环境中的移动性降低,最后,借助生物吸收把土壤中重金属的含量减少。修复有污染的土壤可以促使土壤中有机质含量增加,将微生物的活性激发出来,从而使土壤的生态结构得到有效改善,全波土壤稳定性,以免土壤受风水侵蚀,避免水土流失现象出现。

(四)白色污染的消除。农用地膜以及废弃塑料属于造成环境污染的主要因素之一。现阶段,我国沟河与土壤之中存在的塑料垃圾上升到了百万吨,进而影响了农作物的正常生长,若不进行解决,那么耕地就会出现颗粒无收的情况,对此急需研究和开发可以通过生物进行降解的塑料。立足于生物化学,能够在分离筛选对塑料进行降解的微生物的同时,对降解基因进行分离与克隆,并将其导入到土壤微生物之中,进而实现对塑料的有效降解。

通过研究发现,部分微生物可以产生与塑料较为接近的高分子化合物,即聚酯,其属于微生物内源性贮藏物质,可采取发酵的方式来对其予以生产。进而形成塑料,并具备熔点高、弹性好、不含有毒物质以及能够被生物降解等相关特点,当前在医院各个领域中实现了较好的运用。其次,为了促进成本的降低以及产量的提高,研究人员利用重组DNA技术改造了微生物。同时,研究人员立足于微生物发酵的方式对聚－羟基烷酸(PHAs)予以生产,深入探究了怎样向后才能自溶性PHAs生产菌种,指的是发酵PHAs重组菌,待积累较多的PHAs后,融入信号物质,以此来建立裂解蛋白,细胞壁破坏,PHAs析出,进而对PHAs提取过程予以简化,促进提取成本的有效降低。

结语：综上所述,环境污染属于关乎民生的重要课题,其除了会影响我们的身体健康之外,还会阻碍可持续发展目标的实现。对此,我们需要增强防污、治污工作,并做好环境监测工作。就生物化学而言,其在环境治理与保护中占据着极其重要的位置,存在着极其突出的优势与前景,能够较好的治理环境污染,避免二次污染的产生,但现阶段我国在生物科技方面还处在初始阶段,仍需努力。