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生物工程中环境保护的应用

作者【佚名】   来源【道义论文网】   发布时间【2018-08-08 15:52:16】   点击量【

  [摘 要]以细胞学、遗传学、生物化学、微生物学为基础的生物工程技术,自上个世纪七十年代兴起以来,得到了迅猛发展。生物工程的快速发展产生了巨大的自然科学与国民经济的收益。而环境污染也是现在令整个世界都感到棘手的问题,常规的环境污染處理手段流程繁琐、效率低、代谢慢,效果不尽如人意,而如果生物工程应用到环境保护中,似乎能够更好地解决许多现在难以解决的问题。


  [关键词]生物工程;环境保护;环境生物工程;


  引言


  所谓生物工程,一般我们指的是以生物学、微生物学、遗传学、生物化学和遗传学为理论和基础,并辅以一些现代工程技术,充分应用分子生物学中的最新研究成果,将遗传物质进行人为的改变并最终使其改造成为满足我们某种定向需求的,并且具有超远缘性状的新物种,再利用合适的生物反应器对其进行大规模的培养,然后加以利用。生物工程存在着许多社会应用,比如控制和消灭传染病,进行新型药物研发等。


  将生物工程应用到环境保护中的想法其实由来已久,其诞生于二十世纪八十年代的欧美地区,最初叫做“环境生物工程”,这种技术的完成涉及到众多学科的共同参与,通过对生物体进行定向的改造,使其拥有某些生物组成成分或生物机能,来进一步降低甚至消除在化学工艺流程中产生的污染物,同时生产出无害的甚至是有用的物质。在利用生物工程技术处理污染物时,产生的往往都是二氧化碳,水等无害的物质,能够很有效的避免二次污染,处理手段安全,无污染,彻底,效率高。在我看来,生物工程应用在环境保护中往往有以下三个方面:


  一、在源头进行环境监测杜绝污染物


  进行环境监测是进行环境保护工作的源头环节,与以往的化学监测不同,在生物工程技术中,我们可以利用很多先进的技术手段,如生物芯片技术、指示生物、生物传感器和基因工程改造微生物等。以现在的新型生物传感器为例,它是一种由生物分子技术和电化学技术组合的产物,通过使用固定化微生物,从而实现对环境灵敏准确的监测。如今研究比较多的是PCR技术、生物传感器还有核酸探针等,其应用范围有所区别,如PCR技术主要用于水体和环境中有毒物的监测--水体中的酚类、有机磷等,以及分析大气中COx、NOx以及SOx的浓度。我国在用生物工程技术进行环境保护方面也投入了很多的精力,并有了许多进展。


  使用生物工程技术进行环境监测也有不同的研究方向,一种方法是我们可以进行生物监测方法改良研究,对生物工程方法完成进一步优化;第二种我们可以尝试使用多种生物综合监测指标,使结果更加精密可靠;第三种我们可以使用生物监测对环境质量进行评价,并尝试对下一步发展方向趋势进行预测等。我们有理由相信,生物工程技术的快速、灵敏、特异性强的特点,一定能在环境监测中得到充分的发挥。


  二、生物工程技术在减少污染物排放中的应用


  这种技术手法在现在的应用中也是十分常见的,通过生物工程技术,培养出具有特定功能的“工程菌”,用于工业生产流程中来减少甚至完全消除污染物的排放,使有害的物质排放量降到一个极低的水平,实现零排放。除此之外,我们也可以尝试使用生物制品进行流程生产,从而在最大限度上降低污染物的排放,提高反应进行的效率、速率,增加生物质能的使用同时也能减少我们对能源的消耗。在现如今的世界能源现状来看,使用生物工程技术进行污染物减排及降耗有着十分重要的意义。


  三、使用生物工程技术进行污染物的处理


  (1)生物工程技术处理废水


  工业生产会排放大量可能含有某种或多种化学污染物的废水,如若不进行及时有效的处理,很有可能造成大范围、长时间的环境污染问题,我们针对废水进行的处理,往往需要构建一个多层次的处理系统来处理掉其中多种多样的污染物。但是我们常规的化学与物理处理手法很容易产生污染物滞存的问题,严重的甚至会导致二次污染,而如果采用生物工程技术手段,充分利用生物与污染物的新陈代谢作用,使污染物完全转化为无毒无害的稳定物质。这与常规的处理手段相比有很大的优势。


  我们常用的生物工程技术处理废水的手段有以下几种:一种是固定化微生物技术,其常规技术手段是将拥有某些特异性功能的菌种进行增殖,这些菌种往往都具有脱氨、脱磷等特异性的功能,用它们对废水进行处理,能够将水中不稳定的污染物转化为无毒稳定的物质;第二种是生物反应器技术,具体的操作手段是在活性污泥中加入固定或活动的载体,上面同时拥有好氧和厌氧的固定膜反应器,这样的结构可以完全又充分的应用发酵技术,大大发挥生物活性,提高生物处理效率;第三种叫做固定化酶技术,这项技术其实很早就被应用在工业废水的处理中,最常用的酶有固定化酚氧化酶,淀粉酶等,它们可以很有效的降解掉废水中的酚类物质及其他有机物,并且现如今达到的处理效率比传统处理方式提高了许多。


  (2)生物工程技术处理污染土壤


  土壤污染也是现如今所面临的一个十分严峻的问题,重金属污染、农药残留等问题,如果得不到及时有效的处理,很容易演变成一个积累性的大问题,而重金属污染这种污染类型主要原因有工业废水灌溉和生活污水的影响。


  我们通常采用的处理手段的原理是通过基因工程来对生物进行改造,使其被改造为能够处理或者吸附重金属的个体,通常采用的技术手段是改变重金属的化学形态或对其进行吸收削减净化。改变重金属的化学形态阻止其在生物体内的进一步传递和堆积,从而减少其危害。


  (3)生物工程技术处理大气污染


  对于大气污染物的处理,通常的方法是利用微生物吸附降解有机物,这种处理方法与传统方法对比,有成本低、效率高、消耗少、不会造成二次污染的优点。


  四、结语


  环境污染问题是现如今世界很多国家都在面临着的老大难问题,由于世界工业、农业生产水平的进一步发展,我们对环境的影响进一步恶化,越来越多自然资源被人为破坏,这种无节制的开发和破坏对我们的社会生活造成了越来越大的影响。做好环境保护的工作,目前来看是一个迫在眉睫的问题,而将生物工程应用到环境保护中去,似乎成为现如今环境问题的最优解决方案。总的来看,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、成本低、反应条件温和以及没有二次污染的特点。随着生物工程技术和人们对环境保护认识的加深,越来越多的人能够看到,现代生物技术的发展,才是我们在根本上解决环境问题的希望所在。


  参考文献


  [1]籍爽,生物工程技术在环境保护中的应用与研究[J].生物技术世界,2016.5


  [2]罗鸿斌; 徐匆,浅谈生物工程在环境保护中的应用[J].科协论坛(下半月),2013.5


  [3]罗雅琪,论述生物工程技术在环境保护中的应用[J].化工管理,2016.5


  [4] 李霂桐,生物工程技术在环境保护中的应用研究[J].科技视界,2017.10





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