环境生物技术的发展与应用

文/胡毕斯哈拉图

引言

近些年来，我国的经济与科技都实现了飞速的发展，人们的生活质量也有了明显的提高。与此同时，人们对环境的关注度与日俱增。环境生物技术正是在这一背景下产生的，该技术的中心理念就是根据不同微生物的生态活动规律来采取相应的对策，以此来缓解日渐加重的环境问题。

环境保护是我国一项非常重要的国策，特别是在社会主义市场经济发展与和谐社会建设的今天。实际上从早时期开始，社会各界便一直关注着环境保护问题，而且重视程度也在逐渐加深。但是很长时间以来，环境保护工作的成效都不够明显。环境生物技术是从环境保护问题上发展来的，它是生物技术与环境保护的有机结合。只要和生物技术有关，对环境所做一系列处理，包括治理以及修复等，都可以将其划分到环境生物技术行列中。

环境生物技术的形成与发展

从整体上来看，不论是环境生物技术的形成还是其发展，都和环境之间有着紧密的联系。对于环境工程行业来说，人们习惯将19世纪出现的生物滤池看作是环境生物技术形成的伊始。而在20世纪50年代与60年代这一时期内，工业与农业的快速发展进一步加深了环境污染的严重性，特别是水污染问题。从另一个角度上来讲，也正是因为如此，环境生物技术才获得了快速的发展。对于水处理行业来说，大部分研究人员的观点都为生物处理是解决环境问题投入成本最低的一种方法，同时这一方法也完全满足了生态学与可持续发展决策的需求。在这一背景下，各种生物处理技术如雨后春笋般萌发，并在较短的时间内获得了大范围的应用，实现了快速的发展。而将现代生物技术引入到环境科学与工程中后，环境生物技术的形成也就呼之欲出了。Chakrabaty与其伙伴于20世纪70年代首次构建了含有不同种类降解质粒的“超级细菌”，而这一事件极大的促进了环境生物技术的发展。20世纪80年代初期，欧洲生物技术联盟第一次将环境生物技术用于设立环境生物技术专门机构的名称，同时还把控制污染的生物技术概括为环境生物技术。在这之后，美国专门举行了第一届“利用基因控制污染”的环境生物技术会议。在这次会议上，研究学家明确指出环境生物技术的核心目标就是要尽快缓解有毒有害化学品的污染现状。而我国国家自然科学基金项目指南则在80年代末期提出了环境生物技术，从这之后我国的研究机构与高校都开始了对这一技术的研究。

环境生物技术的应用

污染土壤的生物修复

与其他污染源相比，重金属对土壤的污染是最为严重与普遍的。重金属污染的生物修复实际上就是借助生物自身的作用来减弱重金属的毒性或总量，在这过程中经常用到的生物大都是微生物与植物。污染土壤的生物修复的主要原理就是：借助生物的作用来改变重金属在土壤中所呈现出的化学形态，最终使重金属固定或解毒，从而减弱它们在土壤中的移动性与生物可利用性。与此同时，还可以借助生物的吸收作用与新陈代谢作用来降低重金属的含量。对污染土壤进行生物修复能够有效的提高土壤中有机质的含量，并增强微生物的活性，从而极大的优化土壤生态结构，这样一来就提高了土壤的固定性，避免了水蚀问题的发生。

化学农药污染的消除

资料数据表明，化学杀虫剂在使用后会于土壤中有将近79%的残留，尤其是氯代烃类农药，其融解度极低，这样就形成了滞留毒害作用。所以，在很长时间以来，人们都在积极寻求一个切实合理、有效的方法来解决上述问题。在这种情况下，借助微生物来解决农药的降解问题，从而缓解农药对土壤的污染现状已经成为了一大趋势。通常情况下，可以成功降解农药的微生物多种多样，而它们实现对农药的降解所使用的“手段”也是各有不同。一部分是借助矿化作用把农药分解成终产物二氧化碳和谁，这种“手段”比较彻底，通常不会引发副作用。还有一部分是借助共代谢作用，把农药转化成能够代谢的中间产物，这样就能够实现残留农药的清除。但是这种方法具有一个缺点，那就是降解结果比较繁琐，同时还会引发某些副作用。因此，要想杜绝这种副作用就要选择基因工程中的相应的微生物来对土壤进行修复，从而达到清毒的目的。

白色污染的缓解

从理论上分析，随处可见的废旧塑料与农用地膜是导致环境污染的最主要原因，这是因为这两大元素在土壤中很难化解。调查资料显示，存在于我国土壤与沟河中的垃圾塑料总重达到了百万吨级。塑料长期存在于土壤中能够降低农作物的产量，如果放任这一问题而不去解决，那么在经过十几年后该片土地农作物的产量将降低到零。由此可见，数量庞大的垃圾塑料会对我国的生态环境产生极大的负面作用，而加快对生物可降解塑料的研究工作早已势在必行。在白色污染的缓解问题上，生物工程技术具有两大突出优势，其一，它能够大范围的筛选具有降解塑料与农用地膜、功能的微生物、形成降解菌的微生物。其二，它能够分离克隆降解基因，同时还可以把该基因导入到相应的合适土壤微生物内，从而充分发挥出两者各自的优势，最终达到塑料与农用地膜降解的目的。

污水的生物净化

污水中存在有多种有毒物质，例如重金属、有机汞、以及醛等。微生物的某些生命活动能够有效的减弱污水中有毒物质的毒性，最终促进有毒物质向无毒物质的转化，从而实现污水的净化目的。现阶段应用比较广的生物净化污水方法主要包括固定化酶与固定化细胞技术两种。固定化酶与固定化细胞技术两者的本质均是酶工程技术。其中，前者又被人们称为是不溶性酶，其原理就是利用物理吸附法或化学键合法将水溶性酶与固态不溶性载体进行有机的结合，把酶转化成不溶于水但依然具有催化活性的衍生物。微生物细胞实际上就是一个天然的固定化酶反应器，利用制备固定化酶的方法对微生物细胞进行固定之后就成为了具有催化生化反应的固定化细胞。借助固定化酶与固定化细胞能够有效的降低水中污染生物的含量，从而保证水体的洁净。

环境生物技术的发展前景

借助环境生物技术对污染物进行处理时，由于其最终产物大部分都是一些无毒无害的物质，并且其见效也比较快，所以在世界范围内已经得到了广泛的应用。不仅仅是我国，西方国家对环境保护的重视程度也在日渐加深，同时市场对环境生物技术的需求也逐渐扩大。而在环境生物技术快速发展的现阶段，这一技术的应用目的早已不仅仅局限在环境目标治理上，而是扩大到了环境保护的多个方面。环境生物技术现在已经不仅仅是一种污染治理技术，它在其他行业中的优势正在逐渐凸显出来，并能够加快国内多个行业用生物过程代替传统化工过程的发展历程。

结语

现阶段我国的环境生物技术正经历初级时期，要想实现这一技术的快速发展我国相关行业与部门就必须要充分发挥自身的作用，加大对环境生物技术的研究力度与投入力度。只有保证了生态环境的发展，才能实现人类的发展。