浅析生物工程技术在环境保护中的应用

浅谈生物工程在环境保护中的应用　口罗鸿斌Ⅲ徐匆　（［１】东莞ＪＥｘ．学院广东・东莞　５２３８０８；　【２】东莞市农业科学研究中心　广东・东莞５２３０７９）　摘要：随着生物学的迅猛发展，生物工程由于其高效、无二次污染等优点，在环境保护中得到广泛应用。通过　综述生物工程在减少污染物排放、环境监测、废水处理、固体废弃物处理、大气污染处理、土壤污染治理等环境保　护领域的应用，以供研究者参考。　关键词：生物工程环境保护　中图分类号：Ｘ５０６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７・３９７３（２０１３）００５・１０９—０２　生物工程，这门新兴的综合性应用学科于上世纪７Ｏ年代　初兴起，是以生物化学、微生物学、遗传学和细胞学等为代表　的生物学的理论和技术为基础，结合机械、电子、计算机、化工　等现代工程技术，创造出具有特别功能的“工程菌”或“工程细　胞株”，以产生有用的代谢产物或发挥其特别生理功能。包括　基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程和生物反应器等内容。　生物工程用于环境有悠久的历史。但现代生物工程和环　境工程的结合，于２０世纪８０年代诞生在欧美地区，形成了环　境生物工程，它涉及的学科领域众多，通过利用生物体或生物　体某些组成部分或机能，建立降低或消除污染物产生的工艺　流程，或者能高效净化环境污染，同时又生产有用物质的工程　技术。利用生物工程处理污染物的最大特点是，处理产物都　是水、二氧化碳、氮气等无毒、无害的物质；可以有效避免二次　污染，是一种安全而彻底的方法。　ｌ生物工程技术减少污染物排放　利用生物工程技术，研制具有特别功能的“工程菌”或“工　程细胞株”，并用于生产流程中，减少污染物排放、甚至零排放。　例如，生物农药具有安全、无毒、不污染环境等特点：生物质能　源的利用能有效降低污染物排放：高催化效率“工程菌”提高　化学反应速度，减少生产过程能源、原料的消耗；这些对于保　护生态环境都具有重要意义。　２生物工程在环境监测的应用　监测环境污染是环境保护工作中的一个重要环节，除了　应用化学或仪器分析进行测定外，生物监测也日益成为重要　的监测手段。可以利用指示生物、基因工程技术改造过的微　生物、分子生物学技术、生物芯片技术、生物传感器等技术监　测环境污染。如水葫芦监测水域中的砷；用细菌总数及粪便　污染指示菌（大肠埃希氏菌、克霉伯氏菌等）监测水质；用鼠伤　寒少门氏菌检验物质致突变性与致癌性。近年来，研究较多　的有聚合酶式反应技术（ＰＣＲ技术）、生物传感器、核酸探针、酶　联免疫吸附技术（ＥＬＩＳＡ）、生物荧光方法等生物高新技术也应　用于环境监测。ＰＣＲ技术可用于土壤、沉积物、水样等环境标　本的细胞检测。生物传感技术可用来测定水体中的ＢＯＤ、酚、　Ｎ　、有机磷，还可以用来分析大气中的ＣＯ：、ＳＯ：、ＮＯ　的含量　及浓度等。Ａｎｄｒｅａｓ等报道了将检测汞的传感器菌株用于测　定土壤中汞的生物有效性；Ｃｈａｒｌｅｓｐ等用多孔渗透膜、固定化　硝化细菌和氧电极组成微生物传感器，用此传感器测定样品　中的亚硝酸盐含量，可间接测定空气中ＮＯ　的浓度，其检出限　为１　１０８ｍｏｌ／Ｌ。今后，生物工程技术由于其快速、灵敏、特异　性强的特性，将在环境监测中广泛应用。　３生物工程在废水处理中的应用　废水中所含的污染物质是多种多样的，需要几种方法组　成一个多层次处理系统。物理方法一般适用于预处理，化学　方法容易产生二次污染；利用生物工程措施净化废水则是利　用生物的新陈代谢作用，对废水中的污染物质进行转化和稳　定，将废水中污染物转化为无毒、无害、稳定的物质。　固定化微生物技术。这是生物工程领域的新技术，利用　基因工程技术将一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或　创造，将这些具有脱色菌、脱氮、脱磷等高效专性茵进行固定　化后，菌体密度提高，极大提高了处理工业废水和分解难生物　降解的有机物质的效率，具有明显优势。　生物反应器技术。在活性污泥中加入既有固定载体又有　流动载体，既有好氧又有厌氧固定膜的反应器，大大增加反应　体系中的生物量和生物类群，运用发酵工程原理，最高水平地　发挥微生物降解污染物的生物活性。此法可提高生物处理的　效率，节约大量的人力，简化操作程序。　生物强化处理技术。通过向废水中加入优势菌种或通过　基因工程技术产生的“超级工程茵”，形成高效生物膜，以去除　——斟协论坛

生物技术在生态保护中的应用

生态保护是我们这个时代面临的一个重要问题，地球上的自然环境不断受到破坏和污染。为了保护自然环境，人类需要不断创新技术和方法，生物技术就是其中之一。生物技术可以被应用于多种生态保护领域，比如农业、海洋、森林等等。本文将探讨生物技术在生态保护中的应用及其重要意义。

农业领域

在农业领域，生物技术主要应用于两个方面：一是生物控制，即利用生物来控制农业害虫和病害；二是转基因作物的使用，即通过基因工程改造作物，提高作物产药、抗病、抗虫能力。

生物控制是一种非常有效的农业生态管理方法。这种方式可以消灭农业害虫和病害，同时不会对农业环境造成负面影响。例如，一些昆虫类生物可以被用于控制那些破坏农作物、蔬菜等农业产品的昆虫。这种生物方法使用的是昆虫、真菌、细菌等微生物来控制害虫和病害的数量。而且，这些生物控制方式不会导致残留物，不会危害人体健康。

除了生物控制，转基因作物也是农业生态管理的一种有效方法。传统的农作物品种，它们的生长条件是非常有限的，而这些缺陷可以通过利用基因工程手段来解决。基因工程能够让这些作物产生对人体健康更有益的物质，比如增加植物生长的速度，减少对农业环境的污染和破坏。例如，生物科技已经被用于制造对人体健康有益的农业产品，例如增加生物多巴胺的苹果，该成果通过基因工程实现了。

海洋领域

海洋生态是我们众所周知的一个非常脆弱的环境。海洋生态线性和复杂度都非常高，这意味着任何单一的污染物质都可能对海洋生态系统造成重大破坏。因此，需要使用一种有效的方法来控制和修复海洋生态环境。与此同时，海洋生态对人类的生存和繁荣也同样重要。

遗传工程技术、基因测序技术和高通量技术等技术能够帮助我们寻找更有效的生物方法，来处理被污染的海洋区域。在这方面，有几种生物技术被广泛应用于海洋生态环境的修复和保护，例如先进的水质检测技术和生物修复技术。

森林领域

森林是全球各地的一种重要生态系统。森林生态主要包括各种不同的生态功能，例如保持水文环境、碳储存和防风作用。森林面积和质量被认为是保持生态平衡和减缓全球气候变化的关键因素之一。

生物技术在环境保护领域中的应用

在人类生存和发展的历史中，环境问题一直是一个重要的话题。近年来，随着生物技术的快速发展，其在环境保护领域中的应用也越来越广泛。本文将探讨生物技术在环境保护中的应用及其意义。

一、生物技术在环境修复中的应用

环境污染是我们所面临的一个大问题。污染的物质多种多样，不同的环境问题需要不同的解决方案。生物技术作为一种独特的修复方式，能够有效地降解有机污染物和重金属离子，成功应用于各种环境污染修复项目中。

例如，生物体系可以通过生物增强、生物修复、生物防治等方式实现油污染的清除。生物增强是指通过添加一定的生物体系来增加环境中的微生物数量和种类，提高微生物对油污染物的代谢能力。生物修复是指使用生物体系实现土壤或水体中油污染物的降解。生物防治是指利用天然或工程构建的微生物体系，减少造成环境破坏的病原体、寄生虫和有害微生物的数量和影响。

除了油污染修复外，生物技术还可以应用于土壤、水体和大气等环境污染的修复，如利用细菌、透明质酸、真菌等微生物和物种来修复土壤和水体中的多种有机物和重金属等有害物质。

二、生物技术在环境监测中的应用

生物技术在环境监测中的应用也具有重要意义。在过去，环境监测主要依靠人工化验和设备检测的方法，但这种方法工作效率低、准确性与鲁棒性有限。而生物技术的应用可以通过改进标记技术、提高检测灵敏度和特异性等手段，有效地提高环境监测的效率和准确性。

例如，水环境中的微生物、浮游生物、水草和水中有机物质等都可以被利用作为指示生物，来监测水体中的污染程度、水质变化等信息。生物监测法不仅能够监测环境中的有害物质，还可以监测环境中的营养物质和健康指数等。同时，生物监测法也比传统的化学和物理检测法更快，更经济，更准确。

三、生物技术在环境保护中的前景

生物技术在环境保护中的应用，不仅能够降低人类生产和生活中的环境损害，同时还能够提高环境质量和生态系统的稳定性。在环境修复领域，生物修复技术可以取代传统的生化、物理和化学处理方式，减少对环境的影响。在环境监测领域，生物监测技术能够更加准确地判断环境变化，预测环境未来的发展趋势。

生物工程研究的最新成果与发展趋势

生物工程是一门注重人类健康发展的学科，随着科技的不断改革，生物领域的突破和创新也日新月异。在这样一个高速发展的时代中，生物工程在药物研发、食品生产以及环境保护等多方面具有广阔的应用前景。本文将从最新的研究成果以及生物工程的发展方向出发，探讨这个领域的未来与发展趋势。

一、生物工程在医学领域的应用

在医学领域，生物工程的应用早已不是一件新事物。但是，在新的一年里，生物工程在这一领域的应用对于患者治疗和医生的研发工作将会有更加深入的影响。比如，CRISPR基因编辑技术的发展为生物医学领域提供了一把利器，降低了遗传性疾病的发生率，同时还可以按需要进行DNA序列修复，将对临床治疗和疾病诊断的提高和发展有着巨大的促进作用。

此外，生物制药也是生物工程在医学领域经久不衰的应用方向。研究人员利用基因改造技术，能够让细胞生产和分泌治疗性蛋白质，在免疫疗法、癌症治疗、重大疾病治疗领域中不断取得新的成果。例如，利用mRNA疫苗技术，针对COVID-19病毒的疫苗研发时间现在已经缩短为了数月，而又利用CAR-T治疗技术的癌症治疗成功率也在不断提高。

二、生物工程在食品领域的应用

与医学领域相比，生物工程在食品领域中的应用还略显不足。但是，随着新兴技术和研究方法的不断发展，人们对于生物工程在食品领域的应用也越来越关注。例如，在植物遗传工程领域，利用基因编辑技术、基因转移技术可以制造出多种高产优质的作物，加速农业种植和生产的效率提高。同时，还可以研发出抗病、适应性更强的作物，增加作物在环境变化下的生存概率。

除此以外，在人们日常生活中经常接触到的食品中，如黄油、饼干等，人们目前已经可以利用基因编辑技术制造出全新的产品，提高了生产效率和适口性。在饲料生产和营养学研究中，利用生物工程技术，人们还可以添加相关酶和微生物，并进行遗传改造，增强动物饲料的营养价值和消化能力，更好地提高肉类、奶类等优质食品的生产率和品质。