生物技术与环境保护Word格式.docx

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2现代生物技术与环境保护……………………………………1

3现代生物技术在环境保护中的应用…………………………3

4废水的处理与生物净化……………………………………3

3.2污染土壤的生物修复………………………………………4

3.3白色污染物的消除…………………………………………5

3.4化学农药污染的消除………………………………………5

3.5生物外表活性剂的应用……………………………………6

4结语……………………………………………………………7

5参考文献………………………………………………………8

生物技术与环境保护

1我国生态环境现状

环境保护已成为当前国际关系、经贸合作中的一个极为重要的问题，也日益严重地影响着我国国民经济的可持续开展。

在我国过去几十年的经济开展中，由于无视了开展中的环境保护，目前环境状况十分严峻。

近年来虽采取了大量控制措施，但环境质量下降的趋势仍在继续。

我国是世界上环境污染最为严重的国家之一，从城市到乡村，我国的大气、河流、湖泊、海洋和土壤等均受到不同程度的污染。

目前我国由于工业生产产生的废水、废气、废渣；

农用化肥和农药以与废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，土壤污染严重，耕地面积锐减，土地荒漠化日益加剧，森林覆盖面积下降，草场退化，使人们的身体安康受到了严重的威胁，疾病发病率急剧上升。

环境和经济与贸易挂钩是当前国际政治与经济关系开展中的新形势因此，必须加大环境保护和环境治理力度，应用高新技术，当今世界各国已普遍承受“可持续开展〞这一全新的概念，并围绕它制定和实施本国的环境保护与其相关的产业政策。

因此我们应该利用先进的现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡。

实现资源与环境的“可持续开展〞。

2现代生物技术与环境保护

现代生物技术是以DNA分子技术为根底，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程，蛋白质工程等一系列高新技术。

这一技术在解决环境问题过程中显示出了独特的功能和显著的优越性，不仅充分表达出这项技术是一个纯生态的过程，且从根本上表达了可持续开展的战略思想。

生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、本钱低、反响条件温和以与无二次污染等显著优点，加之其技术开发所预示的广阔的市场前景，受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视。

现代生物技术不仅在农作物改进、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。

目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少局部利用植物作为环境污染控制的生物。

生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。

特别是现代生物技术的开展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速开展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有高效率，低本钱和高专一性等特点，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。

自20世纪80年代以来生物技术作为一项高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，开展十分迅猛。

与传统方法比拟，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，降解的产物以与副产物，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展了资源化利用。

〔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，防止污染物的屡次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既平安又彻底消除污染的手段。

〔3〕生物技术是以酶促反响为根底的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反响过程是在常温常压和接近中性的条件下进展的，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展，另外，酶对底物有高度的特异性，因此，生物转化技术（Bioconversion）的效率高，副产物少，这与常常需要高温、高压条件的化工过程相比，反响条件大大简化，因而投资省、费用少、消耗低，而且效果好、过程稳定、操作简便，同时，在多数情况下，它还可和其他技术结合使用。

用生物过程代替化学过程可以降低生产活动的污染水平，有利于实现工艺过程生态化或无废生产，真正实现清洁生产的目的，因此，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。

率高，经济效益好

3.现代生物技术在环境保护中的应用

3.1废水的处理与的生物净化

污水中的有毒物质的成分十分复杂，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、醇与蛋白质等等。

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存催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反响器，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响的固定化细胞。

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、无机金属毒物等废物，到达良好的废水处理效果。

3.1.1废水好氧生物处理

活性污泥法是一种应用最广的废水好氧生物处理技术，它是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成外表积较大的菌胶团来大量絮凝吸附废水中污染物，并在氧的作用下将这些物质同化为菌体本身组分。

活性污泥有着很大的外表积，能够与混合液广泛接触，在较短的时间内，通过吸附作用，就能够除去废水中大量的呈悬浮状态和肢体状态的有机污染物，使废水的BOD值大幅度下降。

因为它不但操作简单、方便，而且能使运行管理人员随时了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况，从而掌握和控制整个工艺的运行参数，通过确定稳定的污泥沉降比值，可以到达高效污水处理的效果。

3.1.2废水厌氧生物处理

厌氧生物处理又称厌氧消化，是在厌氧条件下由许多种微生物的共同作用，使有机物分解并形成甲烷和二氧化碳的过程。

其过程包括水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。

由于厌氧处理能量需求低，污泥产量低，能分好氧生所不能讲解的微生物，因此这项技术也广泛被应用于当今废水处理方面，并到达了预期的效果。

3.1.3废水的脱氮与除磷

由于生活污水以与生产废水的大X围排放，导致过多的含氮化合物和含磷化合物进入天然水体，使水质不断恶化，严重影响渔业开展和人类身体安康，因此，水体氮污染以与磷污染问题日益受到人们的关注。

〔1〕生物脱氮技术

生物脱氮是污水中的含氮有机物，在生物处理过程中被异氧型微生物氧化分解，转换成氨氮，然后由自养型硝化细菌将其转化成为硝酸根离子，最后再由反硝化细菌转变成氮气，从而到达脱氮的目的

〔2〕生物除磷技术

生物除磷就是利用聚菌一类的细菌，过量的、超出其生理需要地从外部摄取磷，并将其以聚合物的形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，到达废水中除磷的效果。

3.2污染土壤的生物修复

社会的不断进步，给环境带来了严重的污染，特别是重金属污染已成为当代人面临的最大污染问题，严重危害着人们的安康。

在重金属污染治理上，人们不断提出新的方法，特别是生物修复技术更多为人们所应用。

其原理是通过生物作用（如酶促反响）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、代谢到达对重金属的削减、净化与固定作用。

其中应用最广的乃属低温微生物修复技术，重金属的低温微生物修复是利用低温微生物的生物活性，对重金属亲和吸附或转化为低重金属的污染程度。

低温修复主要在处理低浓度、大面积污染等方面具有其独有优势，在未来的生态保护和污染治理上，具有很好的应用前景。

污染土壤经过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白色污染物的消除

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，假设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别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，另一方面可以别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，可以用发酵方法进展生产，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。

为了降低本钱、提高产量，人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进展改造，此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-β羟基烷酸（PHAs），研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种，即将PHAs重组菌进展发酵，在积累大量的PHAs后，参加信号物质，使裂解蛋白产生，细胞壁破坏，PHAs析出，以简化胞内产物PHAs的提取过程，降低提取本钱。

3.4化学农药污染的消除

生物技术处理、净化废污水废污水处理有物理方法、化学法和生物法三种，其中生物法应用最广，效果也最好。

如活性污泥法，即用含有多种微生物的活性污泥，在通气条件下进展吸附、沉淀和氧化分解，解除水中的污染物，使废污水得到净化。

利用现代基因工程已培育出分解能力强、能在混合系统中占优势的菌种。

美国科学家从土壤中别离出两种在无氧条件下也能生存的厌氧菌，它们能分解聚氯乙烯等有机化合物，并能将这些毒性较强的化合物转化为醋酸盐和乙醇等化工原料。

美国科学家还利用一种能吃毒的氰化物的细菌处理废污水，这种细菌同时还能收集水中锌、铜等重金属，使水澄清后再利用。

由于这些细菌繁殖力十分惊人，所以1立方米的污水，仅需几个小时，就能把毒物和重金属彻底清理干净。

俄罗斯科学家设计的一种生物过滤器，将微生物群落附着在玻璃纤维上。

这种有生命的过滤器，不仅净化效率高，而且设备简单，建立费用低，能吸附大量水中杂质，还能使有机化合物分解和腐化生物农药化学农药的应用，对控制农作物的病虫害，增加农作物产量起了重要作用，但对人类的安康和生存环境却构成了很大的威胁。

据统计，现有30%的杀冲剂，50%的除草剂和90%的灭菌剂在动物实验中引起肿瘤。

美国国家科学院的研究报告说，目前食品中的杀虫剂残留量严重超标，比儿童平安量高出100~150倍。

农药的使用还使土壤受到污染和破坏。

国际上从60年代开场开展起来的生物农药是生物防治病虫害的一支新军。

传统的生物防治是利用"

天敌"

来杀虫除害。

这虽可减少化学农药的使用，减少农药的化学污染，但饲养和释放"

，不仅费时费工，耗资巨大。

而且在突发性病虫害前常措手不与，无能为力。

而生物农药却可解决这个难题。

所谓生物农药，是指利用生物工程技术，将病虫害的"

微生物天敌"

筛选出来，培养加工成一般农药的形式，用以对付病虫害。

这些微生物天敌包括细菌、真菌、病毒和原生动物〔如线虫、微孢子虫〕等。

英国科学家利用一种叫绿僵菌的真菌杀灭蝗虫，一取得良好效果。

目前，国际上真菌杀虫剂的开发研究方兴未艾，开展迅速。

EM生物技术

"

EM"

是"

有益微生物"

的英文缩写，是一种复合微生物菌剂。

它是把现有对人类和农作物有益的微生物合在一起的菌群，其中包含有光合菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌等5科10属80多种微生物。

是典型的微生物制剂。

由于其中不含任何化学物质，所以无毒副作用，也不会污染环境、危害人畜

一般情况下，使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中，特别是氯代烃类农药是最难分解的，经生态系统造成滞留毒害作用。

因此多年来人们一直在寻找更为平安有效的方法，而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。

能降解农药的微生物，有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O，这种降解途径彻底，一般不会带来副作用；

有的是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药，这种途径的降解结果比拟复杂，有正面效应也有负面效应。

为了防止负面效应，就需要用基因工程的方法对有降解农药作用的微生物进展改造，改变其生化反响途径，以希望获得最正确的降解、除毒效果。

要想彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物技数农药。

3.5生物外表活性剂的应用

生物外表活性剂十分适合应用于环境领域，不溶性污染物的分散与增溶是生物修复的重要步骤。

从土壤取出有机化合物以与乳化促进微生物同化作用都需要用到外表活性剂。

一些生物外表活性剂显示出对土壤疏水污染具有增强其生物可利用性和生物讲解的作用。

例如，已证实PseudomonasaeruginosaUG2生产的鼠李糖脂具有从不饱和土壤中除去脂肪族和芳香族污染物的能力。

与合成化合物相比，生物外表活性剂具有无或较小环境影响的优点和原位生长的可能性。

新近研究证实，生物外表活性剂在促进土壤有机污染讲解与石油泄露分散中得到了应用，Bacilluslicheniformis生产的生物外表活性剂在溶解有机成分使煤炭升级上的应用也得到了研究。

##轻工业大学也通过实验证实，CandidaantarcticWSH-112在利用正构烷烃产生物外表活性剂的同时，对正构烷烃的降解在治理石油污染领域具有良好的前景。

4结语

中国是一个开展中大国，改革开发20余年来，中国经济总量已居世界第七位，13亿人口初步到达小康生活水平，但经济持续增长的同时伴随着严重的物质资源过度滥用和生态环境的严重破坏。

目前我国的经济开展还没有摆脱粗放型增长方式，人口、资源和环境的压力依然存在，并在相当长一段时间内仍是制约我国社会、经济和生态协调开展的主要瓶颈。

大力开展环境生物技术，是我国推进循环经济、实施可持续开展战略的重要组成局部，也是实现全面建立小康社会的宏伟目标，推动整个社会走上生产开展、生活富裕、生态良好的文明开展之路的重要技术保障。

随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，现代生物技术的开展，为从根本上解决环境问题提供了无限的希望。

我们要在污染环境修复、污染环境治理、废弃物的循环再生过程中应用生物技术，使其更好的为人类的环保技术效力。

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