[现代生物技术在环境保护中的应用和前景]生物技术应用前景.pdf

[现代生物技术在环境保护中的应用和前景]生物技术应
用前景

摘要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。

1我国生态环境现状

2现代生物技术与环境保护

现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，
酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农
作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突
出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自
20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和
民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方

法具有许多优点。

（1）生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解
的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产
生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问

题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。

（2）利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无
害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，
避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻

底消除污染的手段。

（3）生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催
化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件
下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业
的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，

具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。

所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废

弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。

3现代生物技术在环境保护中的应用

3.1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，此
方面国内外成功的例子很多，如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶，以
共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理对硫磷废水，
去除率达95%以上；近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中

的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展，对于含
100mg/L废水，降解率和酶活性保存率均在90%以上；利用固定化酵母细

胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。

3.2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。

3.3白色污染的消除

废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。
据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引
起农作物减产，若再连续使用而不采取措施，十几年后不少耕地将颗粒无
收，可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境，研究和开发生物可
降解塑料已迫在眉睫。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。

有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯，这些聚酯是微
生物内源性贮藏物质，可以用发酵方法进行生产，由此形成的塑料和地膜
因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许
多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量，人们正