分子生物學(xué)技術(shù)在污水處理中的運(yùn)用

摘要：分子生物學(xué)技術(shù)是基于分子基礎(chǔ)分析而對(duì)生物技術(shù)的研究應(yīng)用，在當(dāng)下復(fù)雜結(jié)構(gòu)污水處理工作中發(fā)揮著良好的應(yīng)用價(jià)值，分子生物學(xué)技術(shù)無(wú)論是在污水處理效率提升還是污水處理工藝的優(yōu)化上，都能起到良好的促進(jìn)作用?；诖耍疚闹饕治隽宋鬯幚碇谐＿\(yùn)用到的分子生物學(xué)技術(shù)，如PCR技術(shù)、DNA重組技術(shù)等，并簡(jiǎn)單討論了這些技術(shù)的具體運(yùn)用表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)技術(shù);污水處理;技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）06-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.051

Application of molecular biology technology in wastewater treatment

Yang Zengguang

（Qingdao Feiyoute Testing Co.，Ltd.，Qingdao Shandong 266000，China）

Abstract：Molecular biology technology is based on molecular basic analysis and research and application of biotechnology. It plays a good application value in the current complex structure sewage treatment work. Whether molecular biology technology is in the improvement of sewage treatment efficiency or sewage treatment process Optimization can play a good role in promoting. Based on this， this article mainly analyzes the molecular biology techniques commonly used in sewage treatment， such as PCR technology， DNA recombination technology， etc.， and briefly discusses the specific performance of these technologies.

Key words：Molecular biology technology;Wastewater treatment;Technical application

隨著我國(guó)工業(yè)發(fā)展及城市化建設(shè)的步伐不斷加快，污水問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，其直接影響到我國(guó)水資源的可持續(xù)利用，如何保證污水有效處理，減少其中危害到人體生命健康的致病菌，提高水質(zhì)，就成了當(dāng)前水資源管理工作中的關(guān)鍵內(nèi)容。傳統(tǒng)生物防治技術(shù)是污水處理的常用方法之一，但其在水體微生物檢定效率上相對(duì)較低，而且有很多局限性，所以在污水處理中合理運(yùn)用當(dāng)前分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)作為后續(xù)污水處理新研究方向。

1 污水處理相關(guān)的分子生物學(xué)技術(shù)

分子生物學(xué)技術(shù)在污水處理應(yīng)用中能夠更準(zhǔn)確檢測(cè)出水體中的微生態(tài)系統(tǒng)，而且還可迅速判斷污水中菌群構(gòu)成及其動(dòng)態(tài)變化，在提高污水生物處理效率上能起到積極促進(jìn)作用。

1.1 聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)

聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)簡(jiǎn)稱為PCR，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，該技術(shù)作為一類特異性NDA片段技術(shù)，可以特異寡核苷酸作為引物，結(jié)合目的基因加以設(shè)計(jì)，并在DNA體外完成合成反應(yīng)，促進(jìn)體外酶擴(kuò)增，進(jìn)而取得大量目的基因。該技術(shù)應(yīng)用在污水處理中具有很好的特異性和靈敏性，所以處理操作上相對(duì)傳統(tǒng)生物防治技術(shù)而言更加簡(jiǎn)便，當(dāng)然，該技術(shù)也有一定的局限，僅可作用于微生物方面，而且在污水檢測(cè)前要進(jìn)行重復(fù)性酶促，獲得DNA擴(kuò)增，必要時(shí)還要利用到一些修正或聯(lián)合性衍生技術(shù)，保證污水微生物檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

RT—PCR是從PCR中衍生而出的應(yīng)用技術(shù)之一，其主要是對(duì)RNA病毒攜帶微生物的監(jiān)測(cè)，雖然其有所局限，而且在對(duì)DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)化時(shí)必須應(yīng)用RNA通過(guò)相反轉(zhuǎn)錄酶來(lái)對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)變，但相對(duì)于以往基于監(jiān)測(cè)病毒寄生特性通過(guò)電鏡進(jìn)行微生物檢測(cè)而言有更高效率。競(jìng)爭(zhēng)PCR也是從PCR中衍生出的應(yīng)用技術(shù)，不過(guò)其更是一種定量PCR，借助突變性及控制性競(jìng)爭(zhēng)模板的人工構(gòu)建，反饋到PCR反應(yīng)體系后，可以按照模板濃度反應(yīng)展開定量研究。如今水污染中有更多蠕蟲病原體，不僅可在水中傳播，也會(huì)入侵其他生物體內(nèi)，人類一旦進(jìn)食魚蝦之類肉食后，蠕蟲也會(huì)進(jìn)入人體，帶來(lái)疾病危害，PCR在其中的檢測(cè)判定中就能起到很好效果，效率和質(zhì)量都顯著提升，應(yīng)注意該技術(shù)在污水處理中的進(jìn)一步結(jié)合與開發(fā)。

1.2 DNA重組技術(shù)

DNA重組技術(shù)主要是通過(guò)將兩組DNA片段連接起來(lái)，從而使其產(chǎn)生的DNA分子能夠在宿主體內(nèi)進(jìn)行自主復(fù)制。具體復(fù)制的流程主要是從外源DNA獲取開始，對(duì)載體加以選擇后進(jìn)行片段處理，將其與載體結(jié)合起來(lái)并置于宿主細(xì)胞，再使其中重組DNA分子自主復(fù)制即可;經(jīng)過(guò)擴(kuò)增、培養(yǎng)和篩選，可得出DNA陽(yáng)性克隆[1]。在污水處理的應(yīng)用中，該項(xiàng)技術(shù)主要用于培養(yǎng)有用的基因工程菌，對(duì)有害細(xì)菌展開降解，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的生物處理;此外，還可培養(yǎng)出指示菌，對(duì)污水進(jìn)行全方位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，反映其中的組成結(jié)構(gòu)、成分變化以及特定物質(zhì)內(nèi)容量等等，方便于對(duì)污水處理方案的合理規(guī)劃;再者，培養(yǎng)出的指示菌本身因DNA重組及培養(yǎng)中的科學(xué)篩選，往往具備較高存活率，在特定環(huán)境下也能生存，再加上其對(duì)某些物質(zhì)的變化反應(yīng)較為敏感，外源基因又能高效擴(kuò)增，所以在組織復(fù)雜的污水處理工作中也能發(fā)揮著良好的監(jiān)測(cè)作用。目前因工業(yè)污水更加復(fù)雜性，生物學(xué)技術(shù)在降解處理上亟須培養(yǎng)出對(duì)多種有害物質(zhì)均能完成有效降解的基因工程菌，DNA重組技術(shù)為其研究發(fā)展提供了更多支持，可完成某些微生物特定基因的整合，能實(shí)現(xiàn)對(duì)病菌微生物的有效降解。

1.3 寡核苷酸探針技術(shù)

寡核苷酸探針技術(shù)主要用于群落微生物遺傳信息的監(jiān)測(cè)，能夠判斷微生物群落的基本結(jié)構(gòu)。其應(yīng)用原理為：決定微生物遺傳信息的核酸序列常存儲(chǔ)在微生物DNA或rRNA中，寡核苷酸探針通過(guò)代表微生物目標(biāo)基因信息中的單鏈DNA，控制必要的監(jiān)測(cè)條件，就能在目標(biāo)細(xì)胞中RNA上特定區(qū)域與探針堿基序列互補(bǔ)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)目標(biāo)細(xì)胞RNA的固定化，雜交探針會(huì)因此而消退，所剩下的僅有雜交于RNA的探針，據(jù)此就能判斷目標(biāo)細(xì)胞中rRNA數(shù)目。寡核苷酸雜交以熒光原位雜交技術(shù)為主，在可視性、精確性上都更加優(yōu)秀，對(duì)污水中微生物不同個(gè)體可進(jìn)行詳細(xì)而全面的檢測(cè)，具體數(shù)量、水體分布情況等均能直觀反饋出來(lái)，能為污水處理提供更準(zhǔn)確的處理指導(dǎo)[2]。

2 分子生物學(xué)技術(shù)在污水處理中的具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)用在污水除磷工作中

作為水體營(yíng)養(yǎng)含量控制的主要內(nèi)容，除磷工作的有效性能避免水體中營(yíng)養(yǎng)過(guò)多而造成的水華問(wèn)題，確保水中生物供氧安全。分子生物學(xué)技術(shù)在污水除磷工作中常運(yùn)用到PCR技術(shù)，以其中另一種衍生技術(shù)PCR—DGGE技術(shù)為核心，對(duì)污水中微生物菌落構(gòu)成多樣性加以分析，相對(duì)傳統(tǒng)除磷技術(shù)而言，其更能將污水中各類菌體的具體類型、分布情況等準(zhǔn)確判定，從而實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一處理，并對(duì)污水中的磷含量加以控制，使其維持在合理范圍內(nèi);該技術(shù)具有PCR技術(shù)中的一般特定，結(jié)合定量研究，在準(zhǔn)確性上更高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)污染水體的動(dòng)態(tài)監(jiān)管，污水中磷含量超標(biāo)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢定能夠快速得到結(jié)果，進(jìn)而在短時(shí)間進(jìn)行集中處理，污水除磷效率得以大幅提升[3]。

2.2 應(yīng)用在污水處理效率提升中

污水處理中應(yīng)用到分子生物學(xué)技術(shù)不僅在于某一個(gè)方面，上述多種應(yīng)用技術(shù)的分析也可知，其本身多以污水各類菌落整體進(jìn)行檢測(cè)與研究，往往究其基本性質(zhì)和基因構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中污染物、細(xì)病菌的有效降解，以盡快完成污水的處理工作。如上述所說(shuō)的污水處理中的PCR—DGGE技術(shù)，就是以水體中微生物菌落作為整體進(jìn)行分析，再加以集中處理;再如鹽含量比較高的水體中，也會(huì)使用到PCR技術(shù)或DNA重組技術(shù)，能夠?qū)蚬こ叹奶厥馑w環(huán)境適應(yīng)能力加以提升，確保其具備足夠的耐鹽性，在高鹽度污水中完成病菌微生物的有效降解，使其具備更高的使用效率。

2.3 應(yīng)用在污水處理工藝優(yōu)化中

工業(yè)化及城市化建設(shè)使污水處理工作越加困難，水中化學(xué)及生物種類更多，很多傳統(tǒng)處理技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足需要，而分子生物技術(shù)在其中逐漸發(fā)揮著重要的引導(dǎo)作用，諸如膜生物工藝的應(yīng)用、利用儀器以生物離心力不同特性為基礎(chǔ)完成生物膜的分離，從而提高污水中生物處理效率，使水體水質(zhì)得以有效提升;還可以結(jié)合DNA重組技術(shù)，將不同微生物群落分離開，隔絕部分有害病菌，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水水體的凈化。分子生物學(xué)技術(shù)還能通過(guò)工藝優(yōu)化將污水中的特殊微生物提取出來(lái)，用于其他行業(yè)生產(chǎn)或是污水處理等技術(shù)研究中，不但可以將污水中的有用資源合理回收利用、節(jié)約污水處理成本，而且還能實(shí)現(xiàn)新興污水處理工藝的不斷發(fā)展，為污水處理提供更合理科學(xué)的處理技術(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，面對(duì)污水處理問(wèn)題的逐漸復(fù)雜性，務(wù)必要盡快將分子生物學(xué)技術(shù)合理應(yīng)用其中，從污水處理的基本需求出發(fā)，將其中關(guān)聯(lián)性技術(shù)與污水處理工藝合理融合，使PCR以及DNA重組技術(shù)等污水高效處理的應(yīng)用價(jià)值得以發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中致病菌、病原微生物的準(zhǔn)確檢測(cè)及有效降解;同時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)分子生物學(xué)技術(shù)污水處理相關(guān)應(yīng)用的研究，以實(shí)現(xiàn)處理工藝的不斷優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]胡威威.污水處理中分子生物學(xué)技術(shù)及應(yīng)用研究[J].科技資訊，2019，17（34）：83-84.

[2]胡芳源.污水處理微生物檢測(cè)中分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用[J].四川建材，2019，45（11）：30.

[3]王小祥.污水處理中分子生物學(xué)技術(shù)及應(yīng)用分析[J].居舍，2018（36）：192.

[4]李博偉，楊軍，酈和生.分子生物學(xué)技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2015，35（04）：1-4.

收稿日期：2020-04-19

作者簡(jiǎn)介：楊增光（1977-），男，漢族，碩士研究生，研究方向?yàn)樯茖W(xué)、生態(tài)環(huán)境、理化分析等專業(yè)領(lǐng)域提供一站式檢測(cè)、分析、研發(fā)及咨詢。