淺談生物工程在環(huán)境保護中的作用

尹清揚

摘 要：隨著社會的進步和人口的劇增，自然資源逐漸滿足不了人類社會的需求。近年來，自然資源緊張、環(huán)境污染嚴重等社會問題日益突出，人類生活和經(jīng)濟發(fā)展受到了嚴重制約。在這種日趨緊張的生存環(huán)境下，社會各界都在尋找解決環(huán)境問題的新方法、新技術(shù)。現(xiàn)代化的生物技術(shù)為人類帶來了希望，本文即對生物工程在環(huán)境保護中的應(yīng)用進行討論。

關(guān)鍵詞：指示生物 生物防治 微生物技術(shù) 瀕危生物援救

引言

生物工程是20世紀70年代初開始興起的一門綜合性應(yīng)用學(xué)科。它是以生物學(xué)的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他現(xiàn)代工程技術(shù)，充分利用生物的生理功能，為人類生產(chǎn)活動做出指導(dǎo)的一門學(xué)科[1]。生物工程在環(huán)境保護領(lǐng)域應(yīng)用的基本原理是把環(huán)境科學(xué)與工程技術(shù)相結(jié)合，通過工程技術(shù)措施對環(huán)境污染進行防治與控制，同時又生產(chǎn)有用物質(zhì)。通常來講，生物治理的產(chǎn)物為二氧化碳和水，均是無毒無害的物質(zhì)，對環(huán)境沒有威脅，所以生物治理也是一種安全的、徹底的、不會產(chǎn)生二次傷害的環(huán)境治療手段。

一、利用指示生物檢測環(huán)境污染

利用指示生物檢測環(huán)境污染是基于不同生物對環(huán)境的不同要求。對某一環(huán)境特征具有某種指示特性的生物，叫做這一環(huán)境特征的指示生物。特征指示生物分為大氣污染指示生物和水污染指示生物。大氣污染指示生物主要是鳥類和植物，它們對大氣中的某種氣體反應(yīng)非常敏感，比如地衣、苔蘚植物、紫花苜蓿等對二氧化硫敏感，金絲雀等對一氧化碳敏感。水污染指示物主要是一些藻類、浮游生物等，可以通過它們的生存來判斷水的質(zhì)量，比如水中如果存在著蜉蝣目稚蟲或毛翅目幼蟲，則表示水質(zhì)比較清潔；而如果水中大量存在顫蚓類或食蚜蠅幼蟲時，則表明此時的水體受到了嚴重的有機物污染。指示生物也可以是人工培養(yǎng)出來的菌類。例如利用細菌總數(shù)及糞便污染指示菌（大腸埃希氏菌、克霉伯氏菌等）監(jiān)測水質(zhì)；用鼠傷寒少門氏菌檢驗物質(zhì)致突變性與致癌性[2]。

我們可以根據(jù)指示生物在某一環(huán)境的生存狀態(tài)來判斷該處環(huán)境指標(biāo)是否合格或者受污染程度，然后根據(jù)不同的污染程度采取不同的治理方法。這項技術(shù)在環(huán)境治理過程中具有非常重要的應(yīng)用價值。

二、利用生物防治取代化學(xué)農(nóng)藥

世界上每年的化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)量達到上百萬噸，品種超過一千多種，使用最多的是有機氯和有機磷化合物。這些農(nóng)藥雖然能夠有效地治理農(nóng)作物的病、蟲、草害，但是對土壤和農(nóng)作物本身，以及其他的動植物都有巨大的傷害。農(nóng)藥中的化學(xué)成分會導(dǎo)致動植物的急性或者慢性中毒，從而對人體的健康造成巨大的威脅。如果長期使用農(nóng)藥的話，還會導(dǎo)致害蟲和雜草產(chǎn)生抗藥性。對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說，使用化學(xué)農(nóng)藥只是一個治標(biāo)不治本的方法。

科學(xué)家們將生物防治應(yīng)用到了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。生物防治主要包括以蟲治蟲、以菌治蟲和以菌治病等內(nèi)容，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛利用，比如利用赤眼蜂防治甘蔗螟蟲、玉米螟、松毛蟲、棉鈴蟲等害蟲；利用麗蚜小蜂防治蔬菜溫室里的白粉虱等；利用白僵菌、蘇云金桿菌、殺螟桿菌、青蟲菌等菌類殺蟲劑，來防治玉米螟、稻卷葉螟、松毛蟲、菜青蟲等[3]。

生物防治巧妙地利用了自然界弱肉強食、動植物相生相克的關(guān)系，通過大自然的力量來提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在減少環(huán)境污染的同時還能種植出綠色環(huán)保的農(nóng)作物。這種治理病蟲害的方式對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展起到了巨大的促進作用。

三、利用微生物技術(shù)處理污水

污水處理一直是環(huán)境保護中的重點問題。傳統(tǒng)的污水處理方法是通過添加試劑形成沉淀物，或者是通過中和、電解等化學(xué)方法來實現(xiàn)污水凈化。但是，添加試劑很難分離出水中溶解的污染物，無法徹底清除有害物質(zhì)；而化學(xué)凈水方法成本則非常高，還容易造成水體的二次污染。隨著對水體清潔的要求越來越高，環(huán)境工程專業(yè)的科學(xué)家們開始在生物工程技術(shù)領(lǐng)域展開研究。我們可以通過生物工程中的相關(guān)技術(shù)，利用微生物的新陳代謝功能，將污水中呈溶解或膠體狀態(tài)的有機物分解氧化為穩(wěn)定的無機物，從而凈化污水。微生物能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚锓纸獯x成為對人體和自然環(huán)境沒有威脅的清潔水，并且在不引入二次污染的同時達到較好的凈水效果[4]。

微生物技術(shù)處理污水常用的方法有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法主要是利用微生物的代謝，膜分離技術(shù)是利用生物膜的流動鑲嵌性。這兩種生物治理的方法在處理工業(yè)廢水和生活污水上均得到了廣泛應(yīng)用。微生物技術(shù)處理污水的方法既降低了處理污水的成本，又能獲得很好的凈水效果。

四、利用生物工程拯救瀕危動物

自1600年以來，4226種哺乳類動物中，已有36種滅絕，120種瀕臨滅絕；已知的8684種鳥類中，已滅絕的有94種，瀕臨滅絕的有187種。人類這種高等動物依賴著自然形成的生物鏈，如果物種越來越少，人類的末日也將不遠了。因此，援救瀕危動物刻不容緩。

近些年，隨著生物工程技術(shù)的崛起，人類逐漸揭開了基因神秘的面紗。轉(zhuǎn)基因種植技術(shù)的推廣，標(biāo)志著基因工程的成熟。世界上第一只克隆動物多利羊的出現(xiàn)，意味著動物克隆技術(shù)的成功。生物工程給我們拯救瀕危生物帶來了希望。2006年，美國圣迭戈動物園建立起“冷凍動物園”，收集了800多種動物皮膚細胞和其他組織樣本[5]。2010年，美國加利福尼亞州圣地亞哥動物園就計劃利用冷凍細胞讓死亡動物獲得重生，從而使一些瀕危物種免遭滅絕?；蚬こ處椭祟愓攘藶l臨滅絕的動植物，從而維護了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，保證了人類的生存和發(fā)展。

總結(jié)：綜上所述，生物工程對環(huán)境保護有著重要的指導(dǎo)意義和促進作用，本文僅選取了其中幾個典型應(yīng)用進行了討論。但是，我們看到生物工程在環(huán)境保護領(lǐng)域中積極作用的同時，也不能忽視生物工程可能產(chǎn)生的負面影響，比如新生物帶來的二次環(huán)境污染、新生物引起的生態(tài)失衡等。相信隨著科學(xué)家的研究，我們肯定能揚長避短，最大程度地發(fā)揮生物工程在環(huán)境領(lǐng)域的效益。

參考文獻

[1]陳磊. 試析環(huán)境保護中生物工程的重要性[J]. 生物技術(shù)世界， 2014（11）：19-19.

[2]羅鴻斌， 徐匆. 淺談生物工程在環(huán)境保護中的應(yīng)用[J]. 科協(xié)論壇， 2013（5）：109-110.

[3]王雅珍. 生物工程技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用與研究[J]. 雞西大學(xué)學(xué)報（綜合版）， 2004（6）：35-36.

[4]籍爽. 生物工程技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用與研究[J]. 生物技術(shù)世界， 2016（3）：37-37.

[5]佚名. 美專家培育出瀕危動物干細胞[J]. 科技傳播， 2011（19）：33-33.endprint