环境保护工作中生物技术的具体应用

环境保护工作中生物技术的具体应用

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摘要:生物技术作为当代工学的新技术和新应用,主要包括动物学、植物学、微生物学、基因学、和酶技术等各种和生物技术相关的研究。之前的生物技术应用于医学制药、农林种植和食品安全等领域,近几年由于生物技术的发展不断扩大,越来越适用于环境保护和治理领域。

关键词:环境保护工作;生物技术;具体应用

引言

生物技术同时又被称为生物工程,是在将生命科学作为基础的前提下,通过强化对生物有机体的研发,多方面技术协调应用的综合性的工程体系。在当前社会进步发展中,生物工程技术的应用主要是能够通过改造遗传物质、转变生物机能以及培育研究新的物种等,对于解决社会发展进步过程中出现的资源短缺、物种濒临灭绝、环境破坏、现代化建设等方面的问题发挥了不可替代的意义。此外,生物工程技术的应用对于在人类发展与经济、环境、社会之间建立协同发展的关系,促进人类社会的可持续发展有着重要的作用。

1生物技术应用于环境保护中的优势

1.1不受气候等条件的限制

通过将生物技术运用在环境保护中,利用特殊的化学反应将废弃污染物进行降解,并且化学反应可以随时随地发生反应,不局限于特定的条件和场地。根据生物技术化学反应这种不局限条件的优势,才有机会进一步扩大使用范围,从整体上完善环境保护的治理工作和水平。

1.2能创造出可再生资源

生物技术的另一项优势是将废弃污染物利用生物技术的处理转变为可利用的再生资源,将废弃物“变废为宝”,节约了资源成本,加快了循环利用。以城镇农村沼气池循环生态系统为例,通过对动物和人类的粪便进行处理,不仅从源头上解决了废弃污染物,还可再生出了新能源沼气,完成了环保再生的工作,节省了资源的成本和利用。

1.3彻底去除有害污染物

生物技术的分子技术中将污染废弃物的分子结构重新排列,转变成无污染的新物质,主要由水和二氧化碳组成。从分子结构对废弃污染物进行了清理和处理,不仅对废弃物进行了清除,还解决了环境污染的问题,效果显著,转变得很彻底。

2环境保护工作中生物技术的具体应用要点

2.1生物技术在海洋环境保护中的应用

(1)在海洋环境监测中的应用

海洋环境监测是认识海洋环境变化、预防严重污染的重要手段,随着生物技术的飞速发展,基于此类技术的监测方法在海洋环境监测中也有广泛运用空间。赤潮是海洋生物监测中重点观测的对象之一,国内外关于赤潮的检测报道相对较多,PCR技术、基因探针技术已成功应用于几十种赤潮藻的检测,具有极高的灵敏性、特异性和快速性。另外,海洋中存在多种对海洋生物及人类有害的细菌、病毒,可通过分子生物学技术检测标记基因,分析基因组序列,从分子水平上反映海洋环境中病原微生物的群落组成以及动态变化、分布状况。与此同时,海水中化学物质的含量也需要实时关注,利用固定化酶技术可以检测海水中微量有机磷农药,灵敏度极高;也有研究报道,将酶制成生物传感器,可以检测污水中的酚、氨等物质。

(2)在海洋环境修复中的应用

即使采用多种有效防范措施,海洋环境的污染仍难以避免。在消除海洋环境污染过程中,生物修复技术得到世界环保部门的认可,已成为一个新型可靠的环保技术。类似重金属与泄漏石油等海洋环境中不可忽视的污染物,均可通过生物修复技术进行处理和改善。例如在面临重金属污染问题时,使用具有积累重金属离子能力的藻类水生生物或微生物同时脱除多种重金属,经济便捷。尽管此类技术目前仍有诸多限制因素,但已在实验中取得令人满意的成效,其优越性也得到了公众与专家们的认可。

由于天然海洋环境不具备修复石油污染的能力,一旦发生溢油,对环境威胁极大。在溢油发生后,向环境中添加石油降解菌以保证石油的高效降解是目前常用方法,但此方法的安全性问题需要关注,菌种不能盲目投加。对此,科学家们利用遗传工程技术,构建了可以降解多种石油的“超级细菌”,这种降解菌在必要的生存、降解条件下,能够高效地对石油污染进行修复,效果理想,已成功用于实际海洋环境的治理中。

2.2固废处理中的应用

固体废物已成为环境污染的顽疾,如城市餐厨垃圾、废弃塑料等。有别于传统的非生物技术处理技术,如卫生填埋、焚烧、机械粉碎直排等方法,该技术利用微生物的发酵,将部分固废进行发酵、降解,并转化为甲烷等无污染物质,以消除固废污染。如好氧堆肥法,利用好氧微生物的降解作用将固废转化成可做肥料的腐殖质,减轻了污染,利用了资源。还有利用基因工程技术培养新型的、有较好塑料降解作用的微生物,达到降解白色污染物的目的。

2.3生物强化技术的应用

(1)常规利用

通过筛选、诱变微生物等方法获取新陈代谢能力较强的微生物,对该部分微生物进行复制,并把其引用到受污染的水内,应用这些微生物去降解水中的污染物。这属于一种常规手段,工作人员把所得到的碳源,同高效降解微生物一同投进水中,这部分微生物主要以依附或是游离的状态漂浮在水中,分解污染物。

(2)共代谢作用

部分污染物无法被微生物全面降解,但水中有其余底物的状况下,能够在水中适当添加一些微生物,依托微生物转变污染物的内在结构,如微生物协同等,进而降解水中的污染物,实现治理水污染的目的。可向水中添加一些营养物质与微生物共代谢物质,这些物质会将水中的原始底物降解掉,如乙烷、二氯苯、酚、氨等,以获取生长所需的能量。微生物降解完以后还会生成氧化酶,进而转变污染物结构,以实现降解污染物的目的。

(3)基因转移作用

通过筛选污染物,来找到特定代谢基因与代谢性能的微生物,并把生物强化技术融入到这些微生物之中,加快自然基因和微生物构建的交换速度,加强微生物降解能力,提升污染物降解效率。

2.4大气污染的生物处理

这个过程是利用微生物在新陈代谢过程中将废气中的有害物质降解或转化为无害物质。如生物除臭技术、生物洗涤和生物吸附等方法。与传统废气治理方法相比,生物技术具有处理效果好、投资及运行费用低、易管理、高效、省时等优点,具有安全性的保障。例如,利用浮选法选煤和微生物处理相结合,分离煤和黄铁矿,进而达到脱硫效果。利用生物膜过滤器处理含硫化氢废气。

2.5生物技术在环境污染修复中的应用

目前关于生物技术的发展,修复技术是这其中发展潜力比较重要的一项,主要涵盖了植物、微生物和真菌等修复技术。虽然生物修复技术作为刚刚兴起的关键技术,未来有很广阔的发展平台,然而依然具有着局限性。这主要是因为生物修复技术仅仅能完成土地的修复,对于其他污染来源的修复还尚不能解决。所以,为了摆脱以往束缚的修复范围,改善修复技术手段,在修复时将技术方法和化学物理的理论内容结合起来,这样才能拓宽修复范围。

结束语

生态环境是我们赖以生存的基础,利用生物技术进行环保工作,有利于环境保护及治理,利于实现社会经济的健康发展。一方面,要变传统的“先污染、后治理”的环保观念为“防治结合、预防为主”的现代环保理念,运用现代生物技术,变后期治理为先期防治;另一方面,利用生物技术,能够提高生产效率,减少环境污染。我们相信,随着全社会环境保护意识的增强,对环境生物治理技术的需求将日益广泛。生物技术在治理环境、保护环境的工程中具有更加关阔的应用前景。

参考文献

[1]宋佳.生物技术在环境保护中的应用及前景[J].化工管理,2014(15):214.

[2]贾彬,杨蕾.生物技术在环境保护工作中的应用研究[J].农业与技术,2013(01):175~176.

[3]陈程.浅议现代生物技术对社会创新的推动作用[J].科技创业月刊,2016,29(4):26-27.

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