生物技术在环境保护和污染治理上的应用

生物技术在环境保护和污染治理上的应用

朱祺琪社科1003 3100104077

【摘要】我国是世界上环境污染最为严重的国家之一,从城市到乡村,我国的大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。本文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。

【关键词】现代生物技术生态环境环境保护

【引言】当前我国社会经济仍然保持着高度发展的态势,环境保护的压力将进一步加重,由人类活动所造成的环境污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染,改善环境质量,以实现社会经济可持续发展之目标是我国目前亟待解决的重要问题。现代生物技术不但在净化环境,减少污染和改造传统产业等方面发挥出重要的作用,还可以为保护人类生存环境和社会可持续发展作出积极的贡献。在环境治理中,生物技术因其投资少,处理效率高,运行成本低等优点而得到广泛的应用。

【正文】

一、我国生态环境现状

目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2 500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。二、现代生物技术与环境保护

生物是构成生态系统的要素,生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器,这一技术在解决

环境问题过程中所显示的独特功能和显着优越性充分体现在它是一个纯生态过程。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着优点,受到了高度重视。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入,人们已越来越意识到,现代生物技术的发展,为从根本上解决环境问题提供了希望。

目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物。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,如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位,避免了污染物的多次转移。特别是现代生物技术的发展,尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用,大大强化了上述环境生物处理过程,使生物处理具有更高的效率。美国环保局(EPA)在评价环境生物技术时也指出“生物治理技术优于其他新技术的显着特点在于其是污染物消除技术而不是污染物分离技术”

三、现代生物技术在环境保护中的具体应用

1、污水的生物净化

污水中的有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等。

2、污染土壤的生物修复

重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。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，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。

3、白色污染的消除

“白色污染”是指被抛弃在环境中的废塑料包装物及废农膜对自然景观和生

态环境造成的破坏。据资料显示,目前我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右,约45000km2面积的废农膜残存在土壤中,若再不采取相应措施,将会严重影响

我国生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。而利用现代生物技术消除白色污染的途径有:

(1) 利用生物工程技术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。

(2)利用生物工程技术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。

(3)大力研发可降解塑料和地膜。降解塑料具有与普通塑料同样的使用功能,

但在完成其使用功能而被废弃后,其化学结构可以在某些条件下发生变化,使高分子分解成分子量较小的分子,最后,被自然环境所同化。降解塑料有三类:光降解塑料、生物降解塑料及双降解塑料。目前在世界上降解塑料还远远没有得到大规模使用。开发使用降解塑料也只能作为解决白色污染的辅助措施。

4、化学农药污染的消除

一般情况下，使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中，特别是氯代烃类农药是最难分解的，经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法，而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。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CO2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