由于農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的污染以及廢棄塑料和農(nóng)用地膜的污染,人們的身體健康受到嚴重威脅,疾病發(fā)病率急劇上升。因此,加大環(huán)境保護和環(huán)境治理力度,加快應用高新技術,如現(xiàn)代生物技術來控制環(huán)境污染和保持生態(tài)平衡,提高環(huán)境質(zhì)量已成為環(huán)保工作者的工作重點。
現(xiàn)代生物技術與環(huán)境保護
現(xiàn)代生物技術是以DNA分子技術為基礎,包括微生物工程,細胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技術的總稱。現(xiàn)代生物技術不僅在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著重要作用,而且也隨著日益突出的環(huán)境問題在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測等方面發(fā)揮著重要的作用。自20世紀80年代以來生物技術作為一種高新技術,已普遍受到世界各國和民間研究機構的高度重視,發(fā)展十分迅猛。與傳統(tǒng)方法比較,生物治理方法具有許多優(yōu)點。
(1)生物技術處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結構,降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人類活動產(chǎn)生的環(huán)境污染減輕到小程度,這樣既做到一勞永逸,不留下長期污染問題,同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。
(2)利用發(fā)酵工程技術處理污染物質(zhì),終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是的穩(wěn)定物質(zhì),如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等,常常是一步到位,避免污染物的多次轉(zhuǎn)移而造成重復污染,因此生物技術是一種既又消除污染的手段。
(3)生物技術是以酶促反應為基礎的生物化學過程,而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì),其反應過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的,所以大多數(shù)生物治理技術可以就地實施,而且不影響其他作業(yè)的正常進行,與常常需要高溫高壓的化工過程比較,反應條件大大簡化,具有設備簡單、成本低廉、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡便等優(yōu)點。
所以,當今生物技術已廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理,有毒有害物質(zhì)的化處理等各個方面。
白色污染的消除
廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解,估計是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會引起農(nóng)作物減產(chǎn),若再連續(xù)使用而不采取措施,十幾年后不少耕地將顆粒無收,可見數(shù)量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態(tài)和環(huán)境,研究和開發(fā)生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢微生物、構建高效降解菌,另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因?qū)肽骋煌寥牢⑸铮ㄈ纾焊鼍┲校箖烧咄瑫r發(fā)揮各自的作用,將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時,還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應用。
有些微生物能產(chǎn)生與塑料類似的高分子化合物即聚酯,這些聚酯是微生物內(nèi)源性貯藏物質(zhì),可以用發(fā)酵方法進行生產(chǎn),由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點、高彈性、不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點而在醫(yī)學等許多領域有極好的應用前景。為了降低成本、提高產(chǎn)量,人們正在用重組DNA技術對相關的微生物進行改造,此方面目前一個研究熱點是采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)聚-β羥基烷酸(PHAs),研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產(chǎn)菌種,即將PHAs重組菌進行發(fā)酵,在積累大量的PHAs后,加入信號物質(zhì),使裂解蛋白產(chǎn)生,細胞壁破壞,PHAs析出,以簡化胞內(nèi)產(chǎn)物PHAs的提取過程,降低提取成本。
化學農(nóng)藥污染的消除
一般情況下,使用的化學殺蟲劑約80%會殘留在土壤中,特別是氯代烴類農(nóng)藥是難分解的,經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)造成滯留毒害作用。因此多年來人們一直在尋找更為有效的辦法,而利用微生物降解農(nóng)藥已成為消除農(nóng)藥對環(huán)境污染的一個重要方面。能降解農(nóng)藥的微生物,有的是通過礦化作用將農(nóng)藥逐漸分解成終產(chǎn)物CO2和H2O,這種降解途徑,一般不會帶來副作用;有的是通過共代謝作用,將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝的中間產(chǎn)物,從而從環(huán)境中消除殘留農(nóng)藥,這種途徑的降解結果比較復雜,有正面效應也有負面效應。為了避免負面效應,就需要用基因工程的方法對已知有降解農(nóng)藥作用的微生物進行改造,改變其生化反應途徑,以希望獲得的降解、除毒效果。要想消除化學農(nóng)藥的污染,全面推廣生物農(nóng)藥。