生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用和前景

1、生物工程概論論文生物工程概論論文100211307100211307胡貴春胡貴春學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院與日本日立化成公司合作從5種活性污泥或土壤中馴化分離了6種菌考查了它們?cè)诘蜏叵?5~10)對(duì)含低濃度(100106)植物類(lèi)油脂的降解能力.各種菌的降解能力不一其中編號(hào)為C2和X1的兩種菌在24h內(nèi)的去除率分別可達(dá)到92.80%和95.49%.菌株C2可生長(zhǎng)條件為pH為6~9溫度為0~35生長(zhǎng)適宜條件為:pH7~8溫度15~30菌株X1可生長(zhǎng)

2、條件為pH為6~9溫度為0~40生長(zhǎng)適宜條件為:pH7~8溫度15~35.進(jìn)一步的研究還在進(jìn)行中。3.2污染土壤的生物修復(fù)重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復(fù)是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過(guò)生物作用(如酶促反應(yīng))改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，通過(guò)生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用

3、。污染土壤的生物修復(fù)過(guò)程可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，這將有助于土壤的固定，遏制風(fēng)蝕、水蝕等作用，防止水土流失?，F(xiàn)在環(huán)境污染日益嚴(yán)重不僅危害到污染地域的動(dòng)植物區(qū)系從而導(dǎo)致食物鏈中有害化學(xué)物質(zhì)的累積與級(jí)聯(lián)放大在某些情況下還會(huì)嚴(yán)重危害到人體健康甚至引起基因損傷.因此人們對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題日漸重視和敏感.從20世紀(jì)80年代開(kāi)始?xì)W洲等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究污染土壤生物修復(fù)技術(shù)(biemediation)就是利用微

4、生物將諸如土壤、廢水中的環(huán)境污染物降解為無(wú)害的CO2和H2O的過(guò)程與傳統(tǒng)的物化方法相比更為行有效得多.生物修復(fù)的主要優(yōu)點(diǎn)為:成本低不破壞植物生長(zhǎng)所需的土壤環(huán)境處理效果好使污染物殘留量降到很低水平對(duì)環(huán)境影響小無(wú)二次污染可以就地處理.一般生物除污都是利用嗜溫菌在常溫下進(jìn)行處理.而在溫帶地域溫度隨季節(jié)會(huì)大幅度地變化低溫會(huì)抑制微生物對(duì)有機(jī)污染物(如油和脂)的降解效果.低溫微生物的代謝機(jī)制使它們能夠在低溫下很好地生長(zhǎng)和代謝因此在寒冷及適溫環(huán)境條件

5、下應(yīng)用低溫微生物對(duì)廣受污染的寒冷地域環(huán)境進(jìn)行廢物處理越來(lái)越受到人們的重視.污染物生物降解能力的提高不能僅考慮嗜溫菌受污染土壤的恢復(fù)可通過(guò)低溫微生物的原位清潔作用(insitucleaning)來(lái)實(shí)現(xiàn).這一過(guò)程通常發(fā)生在15以下溫度不會(huì)受外部因素而改變.如果采用適當(dāng)?shù)木N、起始溫度和保持條件不但大規(guī)模的牲畜糞便的厭氧耐冷分批消化(digestion)是可行的在低溫條件下對(duì)魚(yú)類(lèi)加工廠中的大量油渣進(jìn)行消化以及對(duì)寒冷地區(qū)污染物(如泄漏于土壤、海

6、洋中的原油廢棄物等)的生物降解作用也是可行的[13].近年來(lái)各國(guó)的科研人員對(duì)低溫微生物在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用作了大量的工作為環(huán)境污染的防治開(kāi)拓了新的領(lǐng)域并大大豐富了生物修復(fù)的理論.Kolenc等。在耐冷型P.putida中進(jìn)行了嗜溫型質(zhì)粒(TOL質(zhì)粒pWWO)介導(dǎo)的降解能力的轉(zhuǎn)移和表達(dá).該轉(zhuǎn)移接合體在0的低溫條件下能夠降解甲苯甲酸鹽并以此作為惟一碳源.將嗜溫菌在代謝方面的有用性能經(jīng)質(zhì)粒介導(dǎo)轉(zhuǎn)移至低溫菌中.這一方法的建立能夠增進(jìn)利用低溫微生物

7、從不同的相對(duì)寒冷環(huán)境中去除染物質(zhì)的可能性3.3污水的生物凈化污水中的有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜，包括各種酚類(lèi)、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無(wú)毒物質(zhì)，使污水得到凈化。當(dāng)今固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是酶工程技術(shù)。固定化酶又稱(chēng)水不溶性酶，是通過(guò)物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和

8、固態(tài)的不溶性載體相結(jié)合，將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物細(xì)胞是一個(gè)天然的固定化酶反應(yīng)器，用制備固定化酶的方法直接將微生物細(xì)胞固定，即是可催化一系列生化反應(yīng)的固定化細(xì)胞。運(yùn)用固定化酶和固定化細(xì)胞可以高效處理廢水中的有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)金屬毒物等，此方面國(guó)內(nèi)外成功的例子很多，如德國(guó)將能降解對(duì)硫磷等9種農(nóng)藥的酶，以共介結(jié)合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對(duì)硫磷廢水，去除率達(dá)95%以上；近幾年我國(guó)在應(yīng)用固定化細(xì)胞技術(shù)降解