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        現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護中的運用解析

        2019-08-06 20:18:00孫園園
        環(huán)境與發(fā)展 2019年4期
        關鍵詞:環(huán)境保護運用

        摘要:當前隨著我國不斷推行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和人們生活質(zhì)量水平的快速提升,對環(huán)境也提出了更高的要求,在環(huán)境保護中有效應用現(xiàn)代生物技術,既可使現(xiàn)代生物技術的整體水平和質(zhì)量得到提升,還可使環(huán)境保護的效果更加優(yōu)化。本文從實際角度出發(fā),結合現(xiàn)代生物技術特點,嘗試性地推動其與環(huán)境保護工作的融合發(fā)展,希望為相關研究人士提供一定的參考。

        關鍵詞:現(xiàn)代生物技術;環(huán)境保護;運用

        中圖分類號:X171 文獻標識碼:A 文章編號:2095-672X(2019)04-0-02

        Abstract: With the continuous implementation of sustainable development strategy and the rapid improvement of peoples quality of life, China has put forward higher requirements for the environment. The effective application of modern biotechnology in environmental protection can make the whole of modern biotechnology Improved levels and quality can also optimize the effectiveness of environmental protection. From a practical point of view, combined with the characteristics of modern biotechnology, the article attempts to promote the integration and development of environmental protection work, and hopes to provide some reference for relevant researchers.

        Keywords: Modern biotechnology; Environmental protection; Application

        1 現(xiàn)代生物技術在治理環(huán)境中的特點

        (1)從某種意義上講,在污染物處理過程中運用生物技術,是對其原有分子結構的重新組合,絕大部分產(chǎn)物或者副產(chǎn)物在經(jīng)過相關降解處理后,均可實現(xiàn)二次利用,不僅可以最大限度地降低人類在活動中對環(huán)境產(chǎn)生的污染,又資源化利用了廢棄物;

        (2)采用生物技術對污染物進行處理,是一步到位地把污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化成如水、氮氣、二氧化碳和甲烷氣體等穩(wěn)定的無毒無害物質(zhì);

        (3)生物技術的化學反應基礎是酶促反應,其可有效適應于常規(guī)溫度和壓力之下,無論是成本還是過程都較為經(jīng)濟和簡單,實際操作過程連續(xù)性較強,有助于減少環(huán)境污染和能源消耗;

        (4)可有效應對和解決傳統(tǒng)技術中難以跨越的鴻溝;

        (5)可與現(xiàn)代社會實際需求相結合,實現(xiàn)對新品種、新物種以及更高經(jīng)濟價值生命類型的積極創(chuàng)造。

        2 現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護中的應用

        2.1 生物凈化污水

        所謂生物凈化污水其實只是一種現(xiàn)代化污水凈化處理方法,其主要處理和凈化依據(jù)有兩種,一種是微生物生命過程中所轉(zhuǎn)移的有毒物質(zhì),另一種是轉(zhuǎn)化污水中的有毒物質(zhì)。目前,現(xiàn)代生物技術中許多方法已經(jīng)得到廣泛應用,諸如厭氧生物法、生物發(fā)酵法以及好氧法等都日漸成熟。

        (1)固定化微生物技術。該技術是70年代末根據(jù)固定化酶技術得到發(fā)展的,指的是利用物理或化學方法在限定的空間區(qū)域內(nèi)固定游離的微生物并使其活性得以保持還可被反復利用的生物技術,該技術可實現(xiàn)對高濃度印染廢水、含氮廢水以及有機廢水等的有效處理,實現(xiàn)對有機廢水和其他廢水的降解,還可以不斷創(chuàng)造或改造具有特殊優(yōu)勢的菌種,固定化處理一些高效專用菌,如脫色菌、脫氮、脫磷菌以及假單胞菌等,確保菌體密度的全面提升,優(yōu)化并改善其整體處理效率,尤其是針對部分降解難度較大的物質(zhì),其技術性優(yōu)勢更加明顯。

        (2)生物強化處理技術。該技術是為使廢水處理效果得到提升,而把利用基因組合技術生成的高效菌種或由自然界篩選的優(yōu)勢菌種加入廢水中,強力去除某一類或者某一種有害物質(zhì)的技術,其作用如下所示:

        ①在廢水中直接投加特效降解微生物,使廢水中微生物呈游離狀態(tài),或者附著于相關載體中最終形成高效生物膜;②在處理城市污水時,科學合理地運用生物強化制劑,可確保有機物去除率的有效提升,避免過量固體物質(zhì)的滋生,進一步強化硝化作用,從而有效確保污水脫氮脫磷效果的優(yōu)化及改善;③在高分子網(wǎng)絡載體內(nèi)固定化生物強化技術可對微生物進行封閉處理,有效遏制菌體的頻繁脫落,整體活性因子較為豐富,為優(yōu)勢微生物濃度的提升奠定了基礎,延長了其在生物處理器中的停留時間。

        (3)生物反應器技術。相較于其他技術形式,該技術是現(xiàn)代生物技術未來主要發(fā)展方向之一。生物反應器裝置系統(tǒng)是運用酶或微生物等的生物體的生物功能,在體外產(chǎn)生生化反應,有助于促進微生物所附著生物膜的成長,其供氣或供給具有十分優(yōu)越的反應條件,污染物有充足的時間與微生物進行直接接觸,為微生物分解代謝能力的提升奠定了基礎。

        2.2 消除白色污染

        “白色污染”指的是在環(huán)境中被拋棄的破壞自然景觀和生態(tài)環(huán)境的廢塑料包裝物和廢農(nóng)膜。相關統(tǒng)計資料顯示,我國當前溝河、土壤中約含有百萬噸的塑料垃圾,在土壤中約殘存的廢農(nóng)膜有45000km2,如果不采取合理的措施,將嚴重影響我國整體生態(tài)環(huán)境,因此,進一步加強對生物可降塑料的研究與開發(fā)便顯得尤為重要。

        “白色污染”消除時對現(xiàn)代生物技術的利用途徑主要有:

        (1)運用生物工程技術可對塑料和農(nóng)膜進行降解的微生物進行分離和篩選,構建高效的降解菌;

        (2)運用該技術可對降解基因進行分離克隆,并在根瘤菌等土壤微生物中導入該基因,充分發(fā)揮兩者實際作用,確保塑料和農(nóng)膜快速降解目標的實現(xiàn);

        (3)對可降解塑料和地膜加強研發(fā)。從功能性來看,降解塑料和普通塑料整體趨于一致,且在完成一定使用功能后可自動廢棄,在某種特定條件下將轉(zhuǎn)變其化學結構,將高分子分解為較小分子量的分子,逐漸與自然環(huán)境同質(zhì)化。而從類型來看,降解塑料主要包括三種:生物降解、光降解以及雙降解塑料。但目前世界范圍內(nèi)尚未實現(xiàn)降解塑料的大規(guī)模運用,因此對降解塑料的開發(fā)使用也只能是對白色污染進行有效解決的一種輔助性措施。

        2.3 生物修復與治理污染的土壤

        當前隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,在環(huán)境中排放了大量嚴重污染資源和環(huán)境的人造化學物質(zhì)。開采和使用化石燃料,排放工業(yè)三廢,大量使用農(nóng)村農(nóng)藥和化肥,很大程度上污染了我們賴以生存的自然環(huán)境。

        2.3.1 導致土壤污染的污染物主要是重金屬污染

        主要的修復途徑有:第一,植物修復,其以植物為工具,能夠達到去除和消減污染物的目的,是對土壤結構、和生態(tài)環(huán)境及微生物均不造成破壞的一種綠色新興的生物修復技術,該技術通過植物根系直接大量地吸收重金屬,使重金屬從土壤中移去,進而使被污染的土壤得到修復,是治理環(huán)境污染的重要手段;第二,微生物修復,其通過對藻類、細菌和酵母等微生物的生物活性進行利用,親和吸附重金屬或向低毒產(chǎn)物轉(zhuǎn)化,從而有效降低重金屬污染程度。

        2.3.2 化學殺蟲劑的使用也會污染土壤

        雖然化學殺蟲劑在農(nóng)作物中的使用可以起到防止病蟲草害的作用,但同時也會嚴重污染土壤,使生態(tài)平衡造成破壞,不僅容易影響農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性,而且容易對人類身心健康產(chǎn)生嚴重影響。當前運用生物技術對農(nóng)藥進行降解的方法較多,主要有:

        利用微生物對農(nóng)藥進行降解。土壤中的微生物主要包括細菌、真菌、放線菌以及藻類等,其中,細菌類微生物對農(nóng)藥有著良好的分解作用,它可以通過自身多種生化適應能力,誘發(fā)突變菌株,比如:敵敵畏由單胞菌進行降解,鏈孢霉菌、曲霉菌可有效降解敵百蟲,甲胺磷的降解主要通過青霉、曲霉、假單胞桿菌、芽孢桿菌以及瓶型酵母等。通過微生物的作用,將環(huán)境中的有機污染物轉(zhuǎn)化為其他毒性較小或無毒無害(如CO2、H2O等)的物質(zhì),這是一種比較徹底的降解途徑,通常不會有副作用產(chǎn)生。

        共代謝作用。共代謝作用指的是在有唯一的可利用的碳源存在時,微生物可以分解代謝原來無法利用的物質(zhì)的情況,在共代謝作用下,微生物從其他化合物中獲得相應的能源和碳源,將農(nóng)藥轉(zhuǎn)換成為具有代謝功能的中間產(chǎn)物,甚至降解完全。可進行共代謝反應的微生物有絲核菌屬與青霉屬等真菌,包括芽孢桿菌屬、諾卡氏菌屬、不動桿菌屬、分枝桿菌屬、甲基彎曲菌屬、節(jié)桿菌屬、有假單胞菌屬的細菌。

        推廣使用生物農(nóng)藥。對于傳統(tǒng)生物農(nóng)藥而言,其主要是防治各類有害生物,如病、蟲、草等的生物活體,是一種通過對病毒、真菌、細菌、線蟲、拮抗微生物有效運用以實現(xiàn)其控制作用的生物制劑。其具有無毒、安全、不對環(huán)境造成污染等特征,當前國內(nèi)外的農(nóng)藥行業(yè)已經(jīng)開始對其有了充分重視。當前我國對于生物農(nóng)藥的研發(fā)和創(chuàng)制業(yè)已具有一定規(guī)模,研制的農(nóng)藥品種較多,隨著生物技術和化學工程的飛速發(fā)展,生物農(nóng)藥以其光譜、高效、相容于生態(tài)環(huán)境和對人畜安全性較高等優(yōu)勢,將成為主流的農(nóng)藥市場產(chǎn)品,值得進一步推廣。

        3 結語

        綜上所述,作為現(xiàn)代環(huán)境保護中應用最為廣泛的現(xiàn)代生物技術,無論是在工業(yè)廢棄物處理、污水生物凈化,城市生活垃圾、有毒有害物質(zhì)降解,還是環(huán)境生物監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境修復方面,均發(fā)揮著不可或缺的作用。隨著全球環(huán)境保護意識的不斷提高,各國家環(huán)境法令逐漸細化,無形中增加了環(huán)境生物技術所面臨的壓力,在現(xiàn)代科學技術持續(xù)提升的今天,現(xiàn)代生物技術在環(huán)境污染預防和治理中的有效應用,將進一步為全球生態(tài)環(huán)境的提升提供有力幫助。

        參考文獻

        [1]劉曉娟.現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護中的應用[J].河南農(nóng)業(yè),2015(09):19.

        [2]趙曉明,唐蕓蕓.現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護中的應用研究進展[J].化工管理,2016(06):156.

        [3]尹琪丹.現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護中的應用對策研究[J].中國高新技術企業(yè),2016(35):109-110.

        [4]吳善兵.現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護中的應用研究進展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2012(17):21.

        收稿日期:2019-01-05

        作者簡介:孫園園(1989-),女,漢族,本科學歷,助理工程師,研究方向為環(huán)保工程。

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