梁鐘璇 羅燁

（貴州省遵義市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心站 貴州遵義 563300）

生物技術(shù)在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用

梁鐘璇 羅燁

（貴州省遵義市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心站 貴州遵義 563300）

針對(duì)我國目前生態(tài)環(huán)境狀況，論述了現(xiàn)代生物技術(shù)在治理環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用和發(fā)展前景。生物技術(shù)在處理環(huán)境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應(yīng)條件溫和以及無二次污染等顯著優(yōu)點(diǎn)。

生物技術(shù)；環(huán)境污染；環(huán)境保護(hù)

目前生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中主要是利用微生物，少部分利用植物作為環(huán)境污染控制的生物。生物技術(shù)已是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項(xiàng)技術(shù)，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染環(huán)境的修復(fù)和污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等環(huán)境保護(hù)的各個(gè)方面，發(fā)揮著極為重要的作用。應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)處理污染物時(shí)，最終產(chǎn)物大都是無毒無害的、穩(wěn)定的物質(zhì)。

1 我國生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

從我國當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境情況來看，可以說是不容了光，農(nóng)業(yè)污染、工業(yè)污染以及廢棄塑料，對(duì)我國的生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的破壞，對(duì)水資源的影響非常大，直接加劇了我國的水資源惡化情況，進(jìn)一步加重了我國的水資源缺乏問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國目前的六百多座城市中，有一半左右的城市都存在缺水的問題，而在農(nóng)村，水資源缺乏的問題更是嚴(yán)重；另外，土壤的破壞與污染，又大大減少了我國的可用耕地面積，從最近十年來的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，我國的土壤流失總量已經(jīng)達(dá)到了50億噸左右，土地問題非常嚴(yán)重；生態(tài)環(huán)境的破壞，更是使草場(chǎng)與森林的面積大幅度下降，平均每一年，我國的森林面積將會(huì)縮小2500萬畝左右，速度驚人；當(dāng)然，生態(tài)環(huán)境的破壞，對(duì)我們?nèi)祟愖陨淼慕】狄苍斐闪朔浅４蟮奈：?，目前各種疾病的發(fā)病率逐年升高，這與環(huán)境的惡化是緊緊相關(guān)的。所以，我們必須要通過有效的技術(shù)措施，例如現(xiàn)代生物技術(shù)，來改善生態(tài)環(huán)境，保障我國社會(huì)實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。

2 現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)

生物技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)之復(fù)雜，它包括了基因工程、酶工程、細(xì)胞工程以及微生物工程等多方面的技術(shù)內(nèi)容，主要以D N A分子技術(shù)為基礎(chǔ)。就當(dāng)前的生物技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，不論是醫(yī)藥領(lǐng)域還是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，都有生物技術(shù)的身影，而且它對(duì)這些領(lǐng)域的發(fā)展，確實(shí)做出了不小的貢獻(xiàn)。隨著全球生態(tài)環(huán)境日益惡化，人們對(duì)環(huán)境改善與保護(hù)的關(guān)注度上升到了一個(gè)前所未有的高度，生物技術(shù)又被應(yīng)用到了生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，人們希望通過生物技術(shù)來改善和治理生態(tài)環(huán)境。通過對(duì)生物技術(shù)在環(huán)境治理方面的實(shí)踐應(yīng)用，人們總結(jié)出了生物技術(shù)的以下幾點(diǎn)突出優(yōu)勢(shì)：第一，采用生物技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境治理，可以從分子結(jié)構(gòu)的層面上，去改變廢棄物，使其可以得到重新的利用或是對(duì)環(huán)境無害，這可以幫助我們對(duì)生活中的廢棄物進(jìn)行循環(huán)利用，或是直接降低廢棄物對(duì)環(huán)境的影響，而且一勞永逸，不會(huì)留下其他的隱患問題。例如，通過發(fā)酵工程技術(shù)來進(jìn)行污染物質(zhì)處理，可以將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)換為其他的可用物質(zhì)，例如甲烷氣體；第二，如今的環(huán)境治理生物技術(shù)操作相當(dāng)簡單，只要原理正確，普通的設(shè)施設(shè)備即可完成，可以得到較好的推廣與利用。

3 現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

3.1 減少碳排放，改善環(huán)境空氣質(zhì)量

我國是農(nóng)業(yè)大國，各類農(nóng)業(yè)廢棄物（如秸稈等）的資源量很大。以秸稈為例，每年在地里放火燃燒，造成大氣污染，甚至影響交通。秸稈是一種生物質(zhì)能源，生物質(zhì)是植物通過光合作用生成的有機(jī)物，包括植物、動(dòng)物排泄物，垃圾及有機(jī)廢水等，是生物質(zhì)能的載體，是唯一一種可儲(chǔ)存和可運(yùn)輸?shù)目稍偕茉?。從化學(xué)的角度上看，生物質(zhì)的組成是C-H化合物，它與常規(guī)的礦物能源如石油、煤等是同類。大力發(fā)展以農(nóng)林剩余物為燃料的生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景廣闊，生物質(zhì)能發(fā)電也是現(xiàn)代生物質(zhì)能開發(fā)利用的成熟技術(shù)，從環(huán)境效益上看，利用生物質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)C O2歸零的排放，從根本上解決能源消耗帶來的溫室效應(yīng)問題。隨著全球環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，各國主要關(guān)心的是生物質(zhì)能對(duì)減少C O2排放上的作用，加上發(fā)展速生能源作物有利于改善生態(tài)環(huán)境，不會(huì)遺留有害物質(zhì)或改變自然界的生態(tài)平衡，對(duì)今后人類的長遠(yuǎn)發(fā)展和生存環(huán)境有重要意義，生物質(zhì)能屬于低碳能源，對(duì)于逐步改變我國以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu)具有重要作用。

3.2 污水的生物凈化

受污染物質(zhì)的影響，如今的污水中通常含有相當(dāng)復(fù)雜的有毒物質(zhì)，例如有機(jī)酸、重金屬、氰化物、醛、以及有機(jī)汞等等。利用微生物技術(shù)可以將受污染水的這些有毒物質(zhì)完全去除，消除污水可能對(duì)人類或是對(duì)環(huán)境造成的進(jìn)一步破壞。在當(dāng)前，可以有效用于污水處理的生物技術(shù)有固定化細(xì)胞技術(shù)與固定化酶技術(shù)，采用這些技術(shù)可以對(duì)水資源的污染問題起到有效的治理與改善作用。

3.3 污染土壤的生物修復(fù)

從我國當(dāng)前的土壤污染情況來看，重金屬是主要的污染物。而利用生物技術(shù)，可以有效減少受污染土壤中的重金屬毒性，起到凈化土壤的作用效果。其原理是:通過生物作用(如酶促反應(yīng))改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復(fù)過程可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，這將有助于土壤的固定，防止水土流失。

3.4 白色污染的消除

很多的塑料廢棄物以及農(nóng)用地膜等，都需要經(jīng)過相當(dāng)長的一段時(shí)間，才能被自然所分解，所以它將對(duì)環(huán)境造成相當(dāng)長時(shí)間的污染。從相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，我國的溝河以及土壤中，存在的塑料垃圾在一百萬噸作用，這對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了非常不良的影響，而且在短期之內(nèi)這種影響不會(huì)消除，只會(huì)越來越嚴(yán)重。利用生物工程技術(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸?如：根瘤菌)中，使兩者同時(shí)發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時(shí)，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。

3.5 化學(xué)農(nóng)藥污染的消除

在人們進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程當(dāng)中，所應(yīng)用的化學(xué)藥劑，將有80%左右的成分會(huì)殘留在耕地中，尤其是氯代烴類的農(nóng)業(yè)化學(xué)藥劑，其分解過程相當(dāng)緩慢，對(duì)耕地的影響非常大，而且短期之內(nèi)不會(huì)消除。所以，在如今人們開始采用微生物降解農(nóng)藥來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)化學(xué)藥劑，以降低對(duì)耕地的污染與影響。能降解農(nóng)藥的微生物，有的是通過礦化作用將農(nóng)藥逐漸分解成終產(chǎn)物C O2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會(huì)帶來副作用；有的是通過共代謝作用，將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝的中間產(chǎn)物，從而從環(huán)境中消除殘留農(nóng)藥，這種途徑的降解結(jié)果比較復(fù)雜，有正面效應(yīng)也有負(fù)面效應(yīng)。為了避免負(fù)面效應(yīng)，就需要用基因工程的方法對(duì)已知有降解農(nóng)藥作用的微生物進(jìn)行改造，改變其生化反應(yīng)途徑，以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學(xué)農(nóng)藥的污染，最好全面推廣生物農(nóng)藥。

4 發(fā)展環(huán)保學(xué)科控制污染

第二次世界大戰(zhàn)后的工業(yè)發(fā)展是在人們沒有認(rèn)識(shí)到環(huán)境問題的情況下進(jìn)行的。全球化學(xué)品的種類和年產(chǎn)量急劇增長。到1993年已有數(shù)億噸。普遍使用的化學(xué)品有七八萬種之多。它們對(duì)提高人類的生活水平起了不可磨滅的作用、產(chǎn)生了巨大的效益。但遺憾的是它們之中不乏有毒有害的化學(xué)品，而其中經(jīng)過安全性評(píng)價(jià)的不足10%。更大量存在的是微量化學(xué)品的暴露和對(duì)人類生存環(huán)境和人體健康的污染影響。發(fā)達(dá)國家經(jīng)歷了“先污染后治理”的彎路。就固體廢物處理而言，僅美國就有數(shù)萬地下填埋廠是不符合標(biāo)準(zhǔn)的。1987年列入EP A重點(diǎn)名單的就有近萬，而清理這些處理場(chǎng)大約需要200億至1000億美元。遺憾的是，不少重要污染尚未列入我國有關(guān)排放控制標(biāo)準(zhǔn)中，所以還任重道遠(yuǎn)。

[1]劉淑梅，張淑芬.環(huán)境生物技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2005,30（4）：44-46.

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