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针对我国目前的生态状况，论述了现代生物技术在治理环境污染和保护生态环境方面的应用和发展前景。

现代生物技术，生态环境与环境保护

1中国生态环境现状

目前，由于“三废”、农业化肥和农民的污染，以及废塑料和农用塑料薄膜的污染，我国的生态环境受到严重影响，导致水污染日益严重，水资源严重短缺。中国600多个城市中有一半缺水，8000万人和6000万头牲畜饮水困难。土壤污染严重，耕地面积锐减。10年来，每年流失的土壤总量达50亿吨，土地沙化与日俱增。森林覆盖面积下降，草地退化，每年减少森林面积2500万亩；人们的健康受到严重威胁，发病率急剧上升。因此，加强环境保护和治理，加快应用现代生物技术等高新技术，控制环境污染，维护生态平衡，改善环境质量，已成为环保工作者关注的焦点。

2现代生物技术与环境保护

现代生物技术是以DNA分子技术为基础的，包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程等一系列生物高新技术。随着环境问题的日益突出，现代生物技术不仅在作物改良、研究和食品工程中发挥着重要作用，而且在污染控制和环境生物监测中也发挥着重要作用。自20世纪80年代以来，生物技术作为一项高新技术，受到了世界各国和私人研究机构的高度重视，发展非常迅速。与传统方法相比，生物处理方法有许多优点。

(1)垃圾废弃物的生物技术处理是降解和破坏污染物的分子结构。降解产物和副产物大部分可以被生物重新利用，有助于最大限度地减少人类活动对环境的污染，做到一劳永逸，不留长期污染问题，同时也使垃圾废弃物资源化利用。

(2)利用发酵工程技术处理污染物，最终转化产物多为无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气、甲烷气体等，往往一步到位，避免了污染物反复转移造成的重复污染。因此，生物技术是一种安全彻底的消除污染的手段。

(3)生物技术是以酶促反应为基础的生化过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，因此大部分生物处理技术可以就地实施，不会影响其他操作的正常进行。与通常需要高温高压的化学过程相比，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低、效果好、过程稳定、操作简单等优点。

因此，生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废物和城市固体废物的处理以及有毒有害物质的无害化处理。

3现代生物技术在环境保护中的应用

3.1污水的生物净化

污水中有毒物质的成分非常复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛类、醇类和蛋白质等。微生物可以通过自身的生命活动去除污水的毒性作用，从而将污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，净化污水。利用固定化酶和固定化细胞技术处理污水是目前污水生物净化的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是将水溶性酶与固体不溶性载体通过吸附或化学键结合，使酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物。微生物细胞是天然的固定化酶反应器，通过制备固定化酶直接固定化微生物细胞，即能催化一系列生化反应的固定化细胞。利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和无机金属毒物，国内外已有不少成功的例子。如德国采用* * *结合法将能降解对硫磷等9种农药的酶固定在多孔玻璃和硅珠上制成酶柱，用于处理对硫磷废水，去除率达95%以上；近年来，我国固定化细胞技术在降解合成洗涤剂中表面活性剂直链烷基苯磺酸盐(LAS)方面的应用取得了很大进展。对于含100mg/L的废水，降解率和酶活保持率均在90%以上。固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。

3.2污染土壤的生物修复

重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物和植物)的作用，减少和净化土壤中的重金属或降低其毒性。其原理是通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，从而对重金属进行固定或解毒，降低其在土壤环境中的迁移性和生物有效性，通过生物吸收和代谢实现重金属的还原、净化和固定。污染土壤的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，从而改善土壤的生态结构，有助于土壤固定，抑制风蚀水蚀，防止水土流失。

3.3消除白色污染

废塑料和农用地膜长期存在，估计是环境污染的重要组成部分。据估计，中国的土壤、沟渠和河流中大约有一百万吨塑料垃圾。塑料在土壤中的残留会导致农作物减产。如果不采取措施继续使用，十几年后很多耕地就没有粮食了。可见，大量的塑料垃圾严重影响生态和环境，研究和开发生物降解塑料迫在眉睫。利用生物工程技术，一方面可以广泛分离筛选能降解塑料和农膜的优势微生物，构建高效降解菌；另一方面，我们可以分离克隆降解基因，导入到某种土壤微生物(如根瘤菌)中，使它们同时发挥各自的作用，快速降解塑料和农膜。同时，要大力推进可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。

有些微生物可以产生类似塑料的高分子化合物，即聚酯，是微生物的内源性储存物质，可以通过发酵产生。由于其生物降解性、高熔点、高弹性和无毒性物质，由此产生的塑料和地膜在许多领域具有极好的应用前景。为了降低成本，提高产量，人们正在利用重组DNA技术转化相关微生物。目前，微生物发酵生产聚β-羟基烷酸是该领域的一个研究热点。研究人员正在尝试构建一种自溶PHAs生产菌株，即发酵PHAs重组菌，在积累大量PHAs后加入信号物质，产生裂解蛋白，破坏细胞壁，沉淀PHAs，从而简化胞内产物的提取过程。

3.4消除化学农药污染

一般来说，使用的化学农药中约有80%会残留在土壤中，尤其是氯代烃类农药，最难分解，通过生态系统造成残留和毒性。因此，多年来人们一直在寻找更安全有效的方法，利用微生物降解农药成为消除农药对环境污染的一个重要方面。一些能降解农药的微生物通过矿化作用将农药逐渐分解为最终产物CO2和H2O，这种分解是彻底的，一般不会带来副作用。其中有些通过* * *代谢将农药转化为可代谢的中间体，从而将残留农药从环境中消除。这种方法的退化结果是复杂的，既有积极的影响，也有消极的影响。为了避免负面影响，需要通过基因工程改造已知降解农药的微生物，改变其生化反应途径，以获得最佳的降解解毒效果。为了彻底消除化学农药的污染，最好全面推广生物农药。

所谓生物农药，是指生物产生的一大类具有防除害虫和杂草功能的物质，多为生物的代谢产物，主要包括微生物农药、农用抗生素制剂和微生物除草剂。其中，微生物杀虫剂得到了广泛的研究，包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂和放线菌杀虫剂。很长一段时间没有被广泛使用。目前，人们正在利用重组DNA技术来克服其缺点，提高杀虫效果。例如，病毒杀虫剂的研究热点之一是杆状病毒基因工程的改造，人们正在研究将编码神经毒素的基因等外源毒性蛋白基因克隆到杆状病毒中，以增强杆状病毒的毒性。将能够干扰害虫正常生活周期的基因，如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒的基因组中，形成重组杆状病毒，使其表达相关激素，从而破坏害虫的激素平衡，干扰其正常代谢和发育，达到杀灭害虫的目的。

参考

1孔凡祥。环境生物学[M]。北京:高等出版社，2000年。

2陈建。环境生物技术[J]，生物工程进展，2001(5)

3江，人。微生物资源的开发与利用[M]。北京:中国轻工业出版社，2001。