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1生物工程技術減少污染物排放

在生產流程中,為了減少污染物排放、甚至零排放,可以利用生物工程技術,研制具有特別功能的“工程菌”或“工程細胞株”,例如,在農業領域使用生物農藥無毒、安全、無污染等;利用生物質能源能極大降低污染物排放;高催化效率“工程菌”加快化學反應,使生產過程能源、原料的消耗降低;綜上所述,生物工程技術對于生態環境保護意義重大。

2生物工程在環境監測的應用

環境保護工作中的一個重要環節就是監測環境污染,應用化學儀器分析以及生物監測是環境監測的重要方法。可以利用基因工程技術改造過的微生物、指示生物、生物芯片技術、生物傳感器技術、分子生物學等技術監測環境污染。近年來,環境監測也可以通過研究較多的有聚合酶式反應技術(PCR技術)、酶聯免疫吸附技術(ELISA)、核酸探針、生物傳感器、生物熒光方法等生物高新技術。土壤、沉積物、水樣等環境標本的細胞檢測可以通過PCR技術完成。水體中的BOD、酚、NO3、有機磷,以及大氣中的CO2、SO2、NOx的含量及濃度分析都可以用生物傳感技術測定。今后,由于其快速、靈敏、特異性強的特性,生物工程技術將在環境監測中廣泛應用。

3生物工程在廢水處理中的應用

需要一個由多種方法組成的多層次處理系統將廢水中所含的多種污染物質處理。預處理多為物理方法,化學方法容易產生二次污染;利用生物的新陳代謝作用,對廢水中的污染物質進行轉化和穩定,將廢水中污染物轉化為無毒、無害、穩定的物質,這種方法就是利用生物工程措施在廢水凈化中的應用。固定化微生物技術。利用基因工程技術將一些具有特異性的優勢菌種不斷得到改造或創造,將這些具有脫色菌、脫氮、脫磷等高效專性菌進行固定化后,菌體密度提高,這種技術應用于廢水處理,有利于提高生物反應器內微生物(尤其是特殊功能的微生物)的濃度,有利于微生物抵抗不利環境的影響,有利于反應后的固液分離,縮短處理所需的時間。生物反應器技術。在活性污泥中加入固定載和流動載體,以及好氧和厭氧固定膜的反應器,極大的增加了反應體系中的生物量和生物類群,運用發酵工程原理,使得微生物降解污染物的生物活性得到最大化的發揮。此法處理效率高、出水水質好;設備緊湊、占地面積小;易實現自動控制、運行管理簡單。生物強化處理技術。通過向傳統的生物處理系統中引入具有特定功能的微生物,提高有效微生物的濃度,增強對難降解有機物的降解能力,提高其降解速率,并改善原有生物處理體系對難降解有機物的去除效能。在水污染治理中的應用主要有:治理高濃度有機廢水;有毒、有害難降解污染物的治理;脫氮除磷等。

4應用生物工程技術處理固體廢棄

物固體垃圾處理通過物理的手段(如粉碎、壓縮、干燥、蒸發、焚燒等)或生物化學作用(如氧化、消化分解、吸收等)用以縮小其體積、加速其自然凈化的過程。焚燒、填埋等常規處理方式不能從根本上解決污染問題,污泥直接焚燒的熱值過低,還要治理有害氣體、粉塵污染,污泥焚燒的一次性投資和運行成本過高,采用現代生物技術處理這些有機物,把有機廢棄物發酵成為有機肥或營養土去肥沃土地,再把植物變成食物,這是適應大自然自身規律的一種處理和循環利用方式。生物工程技術在消除白色污染方面意義重大,主要表現為:(1)通過基因工程技術可篩選優勢微生物、構建高效降解菌,并通過發酵工程技術大量培養,可使白色污染物得到降解。(2)利用基因工程技術將能編碼降解蛋白的基因導入某一土壤微生物中,使他們共同發揮各自的功能和作用,迅速將塑料等白色污染物降解。

5應用生物工程治理大氣污染廢氣

的生物處理和空氣凈化是一種利用微生物吸附分解有機物能力和降解惡臭物質與有機廢物的方法,主要方法有生物洗滌、生物過濾、生物吸附法等。這些方法具有成本低、效率高、安全性好和無二次污染等優點。

6應用生物工程治理土壤污染土壤污染

主要包括重金屬污染、農藥殘留、土壤板結等。我國土壤重金屬污染物主要來源于工業廢渣、污水灌溉、生活垃圾等。重金屬是土壤污染的重要污染源,不易降解,且危害人體健康。重金屬污染土壤生物修復技術包括植物修復和微生物修復。微生物修復的主要原理是用基因工程技術改造微生物、動物和植物等生物的功能,將重金屬吸附或轉化為無毒產物。另外,農業生產中,土壤之中有80%以上的農藥會殘留,主要污染物質是其中的磷、氯代烴等。運用現代微生物技術可以將這些有害物質分解為H2O和CO2等無毒無害或毒性較小的其他物質,不會對環境造成破壞。

作者：陳磊單位：長江大學生命科學學院