現(xiàn)代生物技術

1、學 科 類：理工類 學 號：101002050213學校代碼：12795 密 級：2014屆本科生畢業(yè)論文現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護上的應用院 系： 生物與環(huán)境工程系 專 業(yè)： 生物工程 姓 名： 雷田 指導教師： 金巧 答辯日期： 二一四年 四 月畢業(yè)論文誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護中的應用是本人在指導老師的指導下，獨立研究、寫作的成果。論文中所引用是他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標明。本聲明的法律結果由本人獨自承擔。 作 者 簽 名： 指導教師簽名： 年 月 日摘 要現(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、

2、酶工程、基因工程等一系列生物高新技術的總稱。近些年，由于人們環(huán)保意識的增強，環(huán)保工作已成為全社會關注的熱點。隨著社會主義工業(yè)化進程的飛速發(fā)展，我國環(huán)境污染程度越來越重，環(huán)保工作也日益嚴峻。以往的環(huán)境治理方法已不能滿足當前環(huán)保的需要，運用現(xiàn)代生物技術進行環(huán)境保護研究取得的新成果,包括運用生物芯片技術和生物傳感器技術進行環(huán)境監(jiān)測；污水的生物凈化，土壤中的重金屬生物修復，白色污染的消除，化學農藥污染的消除，以及空氣脫硫，能源資源的再利用；利用生物技術保護生物圈的生物多樣性。與傳統(tǒng)治理方法相比，運用現(xiàn)代生物技術預防和治理環(huán)境污染,改善生態(tài)環(huán)境具有巨大的潛力和優(yōu)勢。關鍵詞：生物技術；環(huán)境保護；應用Abs

3、tract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。近些年，由于人們環(huán)保意識的增強，環(huán)保工作已成為全社會關注的熱點。隨著社會主義工業(yè)化進程的飛速發(fā)展，我國環(huán)境污染程度越來越重，環(huán)保工作也日益嚴峻。以往的環(huán)境治理方法已不能滿足當前環(huán)保的需要，運用現(xiàn)代生物技術進行環(huán)境保護研究取得的新成果,包括運用生物芯片技術和生物傳感器技術進行環(huán)境監(jiān)測；污水的生物凈化，土壤中的重金屬生物修復，白色污染的消除，化學農藥污染的消除，以及空氣脫硫；能源資源的再利用；利用生物技術保護生物圈的生物多樣性。與傳統(tǒng)治理方法相比，運用現(xiàn)代生物技術預防和治理環(huán)境污染

4、,改善生態(tài)環(huán)境具有巨大的潛力和優(yōu)勢。Modern biological technology is based on the DNA based molecular techniques, which include microbial engineering, cell engineering, enzyme engineering, gene engineering and a series of biological technology. In recent years, as peoples awareness of environmental protection, environ

5、mental protection has become the focus of attention of the whole society. With the rapid development of the socialist industrialization, our country environment pollution is more and more heavy, environmental protection has become more and more severe. Environmental governance the previous method ca

6、n not meet the need of the current environmental protection, new results in the study of environmental protection achieved by using modern biological technique, including environmental monitoring with biochip and biosensor technology; sewage purification and biological, heavy metals in soil remediat

7、ion, eliminate the white pollution, elimination of chemical pesticide pollution, and air desulfurization; re utilization of energy resources; the use of biological technology to protect the biological diversity. Compared with the traditional treatment methods, the use of modern biological technology

8、 to prevent and control environmental pollution, improve the ecological environment has great potential and advantage.keywords： biotechnology； environmental protection； application目 錄 1 現(xiàn)代生物技術簡介及我國環(huán)境現(xiàn)狀11.1 概念11.2 我國環(huán)境現(xiàn)狀12 現(xiàn)代生物技術與環(huán)境保護及應用優(yōu)勢32.1 現(xiàn)代生物技術與環(huán)境保護32.2 現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護上的應用優(yōu)勢33 現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護上的應用53.1 環(huán)

9、境監(jiān)測53.1.1 生物芯片技術53.1.2 生物傳感器技術53.2 消除污染，改善生態(tài)環(huán)境63.2.1 污水的生物凈化63.2.2 污染土壤的生物修復73.2.3 白色污染的消除83.2.4 化學農藥污染的消除83.2.5 微生物脫硫治理空氣污染93.3 能源資源的利用93.4 挽救瀕臨滅絕物種，保護生物多樣性104 現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護上的應用展望12參考文獻13致謝14 南昌理工學院本科生畢業(yè)論文1 現(xiàn)代生物技術簡介及我國環(huán)境現(xiàn)狀1.1 概念 現(xiàn)代生物技術是以生命科學為基礎，利用生物（或生物組織、細胞及其他部分）的特性和功能，設計、構建具有預期性的新物質或新品系，以及與工程原理相結合，

10、加工生產產品或提供服務的綜合性技術。這門技術內涵十分豐富它涉及到：對生物的遺傳基因進行改造或重組，并使重組基因在細胞內表達，產生人類需要的新物質的基因技術（如克隆技術）；從簡單普通的原料出發(fā)，設計最佳路線，選擇適當?shù)拿?，合成所需功能產品的生物分子工程技術；利用生物細胞大量加工、制造產品的生物生產技術（如發(fā)酵）；將生物分子與電子、光學或機械系統(tǒng)連接起來，并把生物分子捕獲的信息放大、傳遞，轉換成為光、電或機械信息的生物耦合技術；在納米（即百萬分之一毫米）尺度上研究生物大分子精細結構及其與功能的關系。并對其結構進行改造利用它們組裝分子設備的納米生物技術，模擬生物或生物系統(tǒng)、組織、器官功能結構的仿生技

11、術等等。1.2 我國環(huán)境現(xiàn)狀目前我國由于工業(yè)“三廢”污染、農用化肥和農藥的污染以及廢棄塑料和農用地膜的污染嚴重的影響了我國的生態(tài)環(huán)境，使得水污染日益加劇，水資源嚴重短缺，全國600多個城市中已有一半城市缺水，農村則有8000萬人和6000萬頭牲畜飲水困難；土壤污染嚴重，耕地面積銳減，近l0年來每年流失的土壤總量達50億t，土地荒漠化日益加劇，森林覆蓋面積下降，草場退化每年減少森林面積達2500萬畝；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)境質量已成為環(huán)保工作者的工作重點。中國環(huán)境狀況公

12、報顯示，我國城市空氣質量污染狀況十分嚴重，經過近幾年的治理，城市的污染狀況有所好轉，但總體上依然嚴重，全國空氣質量達標城市到2010年底僅占1/3。其中二氧化硫年均濃度在3248微克/立方米之間，全國平均值為66微克/立方米。52.3%的北方城市和37.5%的南方城市平均值超過國家二級標準（60微克/立方米）。氮氧化物年均值濃度在4140微克/立方米之間，全國平均值為45微克/立方米。北方城市平均值為49微克/立方米，南方城市平均值為41微克/立方米?？倯腋☆w粒物年均值濃度在32741微克/立方米之間，全國年平均值為291微克/立方米。在我國，水體污染十分嚴重。中國工程院院士、湖泊環(huán)境研究主席

13、、科學家劉鴻亮教授對全國55000千米河段進行了研究調查，報告顯示，23.3%的河段水質污染嚴重而不能用于灌溉，45%的河段魚蝦絕跡，85%的河段不符合人類飲用水標準，而且河流自潔等生態(tài)功能也嚴重衰退，形勢異常嚴峻。在我國，人均土地面積只有0.771公頃，為世界人均水平的1/3；人均耕地面積才0.106公頃，為世界人均水平的43%。不僅如此，我國耕地的總體質量還不好，全國大于陡坡的耕地有近600萬公頃，有水源保證和灌溉設施的耕地只占40%，中低產田占總耕地面積的79%，更有許多耕地面臨嚴重的水土流失，沙漠化，鹽堿化，風蝕，海蝕。152 現(xiàn)代生物技術與環(huán)境保護及應用優(yōu)勢2.1 現(xiàn)代生物技術與環(huán)境

14、保護環(huán)境生物技術是由現(xiàn)代生物技術與環(huán)境工程相結合的新興交叉學科，是應用生物圈的某部分使環(huán)境得以控制，或治理預定要進入生物圈的污染物的生物技術1。這一技術在解決環(huán)境問題過程中顯示出了獨特的功能和顯著的優(yōu)越性，不僅充分體現(xiàn)出這項技術是一個純生態(tài)的過程，且從根本上體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想。在環(huán)境的保護和污染治理中，環(huán)境生物技術與傳統(tǒng)方法相比較，具有明顯優(yōu)勢。生物轉化技術可以真正實現(xiàn)清潔生產的目的，其充分利用生物過程減少生產中產生的污染，很大程度上代替了傳統(tǒng)生產中的化學過程，更有利于實現(xiàn)無廢生產，促進了生產工藝的生態(tài)化?，F(xiàn)代生物技術的發(fā)展，尤其是酶工程、細胞工程、基因工程等，提高了生產效率，強化了環(huán)

15、境生物處理過程，在工農業(yè)生產中應用這些技術，可以降低成本，其高效性、專一性等特性為環(huán)境生物技術在環(huán)境保護中的應用展示了更為廣闊的前景。2.2 現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護上的應用優(yōu)勢現(xiàn)代生物技術可以有效地降低環(huán)境保護工作成本。以往的環(huán)境保護治理工作大都運用一些傳統(tǒng)的工作方式，花費人力物力成本較高且效果一般?，F(xiàn)代生物技術的細胞技術、酶技術和分子技術可以極大地降低環(huán)境治理的綜合成本，且效果十分良好。例如利用降解技術處理垃圾和廢物，可以有效地減少垃圾占地和污染物的排放，經過生物技術降解后的垃圾還可以循環(huán)利用，對環(huán)境的污染程度大大降低?，F(xiàn)代生物技術的應用大都不受氣候、場地等條件限制。利用現(xiàn)代生物技術進行環(huán)境

16、保護工作，大都是通過化學反應的原理處理污染物，這些化學反應一般不受場地、氣候等條件限制，可以隨時發(fā)揮作用。這樣一來，不但可以使現(xiàn)代生物技術的運用范圍迅速擴展，也大大提高了環(huán)境保護工作水平。現(xiàn)代生物技術可以創(chuàng)造可再生資源。一些傳統(tǒng)的環(huán)境污染物經過現(xiàn)代生物技術的處理，可以轉化為可再生能源繼續(xù)使用，這是現(xiàn)代生物技術的另一項重要的優(yōu)勢。例如農村的沼氣池改造項目可以將以往污染農村環(huán)境的牲畜糞便等進行加工，產生沼氣這種清潔能源，既實現(xiàn)了環(huán)保，又生產出了新能源，效果良好?，F(xiàn)代生物技術能夠徹底去除有害污染物，使環(huán)境保護工作一勞永逸。將現(xiàn)代生物技術運用于環(huán)境保護工作中有害污染物的去除，就是利用現(xiàn)代生物技術徹底改

17、變原有污染物的內部分子排列結構，形成新的物質，而這些新的物質大都是水、二氧化碳等無毒無害的物質，不會對環(huán)境造成破壞，污染物去除較為徹底，從而達到一勞永逸的效果。3 現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護上的應用3.1 環(huán)境監(jiān)測 應用酶聯(lián)免疫技術、PCR技術、電子顯微技術、基因差異顯示技術、生物傳感器、基因探針、生物芯片等現(xiàn)代生物技術對環(huán)境進行監(jiān)測與評價，是近年來國內外科學工作者研究的熱點，這里主要介紹生物芯片技術與生物傳感器技術兩種。 3.1.1 生物芯片技術生物芯片技術是通過縮微技術，將生命科學領域中不連續(xù)的分析過程集成于硅芯片或玻璃芯片表面的微型生物化學分析系統(tǒng)，以實現(xiàn)對細胞、蛋白質、基因及其它生物組分的

18、準確、快速、大信息量的檢測。其工作原理是采用光導原位合成或微量點樣等方法，將大量生物大分子比如核酸片段、多肽分子甚至組織切片、細胞等生物樣品有序地固化于支持物(如玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝膠、尼龍膜等載體)的表面，組成密集二維分子排列，然后與已標記的待測生物樣品中靶分子雜交，通過特定的儀器如激光共聚焦掃描或電荷偶聯(lián)攝影像機對雜交信號的強度進行快速、并行、高效地檢測分析，從而判斷樣品中靶分子的數(shù)量。由于常用玻片或硅片作為固相支持物，且在制備過程模擬計算機芯片的制備技術，所以稱之為生物芯片技術。生物芯片技術已成功應用到環(huán)境監(jiān)測中的水質控制、病原細菌瞬時檢測、細菌基因表達水平測量及菌種鑒定等方面。法國

19、一家水管理企業(yè)開發(fā)的生物芯片可隨時監(jiān)測公共飲用水中微生物的變化2；Rhode Island大學開發(fā)的一種生物芯片技術可瞬時檢測出水中的沙門氏菌和大腸桿菌；利用DNA芯片建立的細菌檢測及鑒定系統(tǒng)，可快速(4h)監(jiān)測細菌的種類和濃度，且該系統(tǒng)的精確性、檢測范圍和鑒定能力能通過在芯片上增加更多的寡核苷酸探針得到持續(xù)擴展3。3.1.2 生物傳感器技術生物傳感器是一類特殊的化學傳感器，是利用生物感應元件的專一性和一個能夠產生與待測物濃度成比例的信號傳導器結合起來的分析裝置。其工作原理主要決定于生物敏感元件與待測物質之間的相互作用，通過這種作用，電子組分能將待測對象檢出并轉化為可測量的電子信號。當待測物質

20、經擴散作用，進入固定化生物敏感膜時，經分子識別，發(fā)生生物學反應，產生的信息被相應的化學或物理學轉換器轉變成可定量和可處理的電信號，再經儀表二次放大并輸出，以電子計算機處理后，即完成對產生信號的檢測程序4。由此，可獲得待測物質的種類及濃度的結果。生物傳感技術可用來測定水體中的BOD、酚、NO、有機磷。利用該技術研制的BOD測定儀可直接測量水中BOD含量；用酶電極安培傳感器可以檢測溶液和有機介質中的酚類化合物；以不同的NO還原酶做生物催化劑，通過測量電流的生物傳感裝置可測定水中NO含量。另外，該技術還可以用來分析大氣中的CO2、SO2、NO的含量及濃度等。利用自養(yǎng)微生物和氧電極制成的電位傳感器，可

21、抗各種離子和揮發(fā)性酸的干擾，連續(xù)自動在線分析大氣環(huán)境中CO2的含量，靈敏度高；以硫桿菌屬和氧電極制作安培型生物傳感器可用來檢測酸雨酸霧樣品中SO2的含量；用多孔氣體滲透膜、固定化硝化細菌和氧電極組成微生物傳感器，可通過測定樣品中亞硝酸鹽含量，從而推知空氣中NOx的濃度。除此之外，該技術還可監(jiān)測水體中的赤潮、檢測殘留有毒有害物質、測定持久性有機污染物、評價污染物毒性和測定細菌總數(shù)等。葉綠素a自動監(jiān)測儀可以通過對水中葉綠素a的監(jiān)測來監(jiān)視赤潮和水華現(xiàn)象的發(fā)生，從而可對水質環(huán)境狀況進行評價；免疫傳感器利用抗體和抗原之間的免疫化學反應可以測定環(huán)境中的持久性有機污染物；利用生物傳感技術研制的一種新型伏安型

22、細菌總數(shù)生物傳感器可用來測定細菌總數(shù)。3.2 消除污染，改善生態(tài)環(huán)境現(xiàn)代生物技術在消除污染，改善生態(tài)環(huán)境方面常被采用。它包括環(huán)境污染物的生物減少和污染場地的生物補救或修復。3.2.1 污水的生物凈化污水中的有毒物質的成分十分復雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過身的生命活動可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質，使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術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胞技術是酶工程技術。固定化酶又稱水不溶性酶，是通過物理吸附法或化學鍵合法使水溶性酶和固態(tài)的不溶性載體相結合將

23、酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物。微生物細胞是一個天然的固定化酶反應器用制備固定化酶的方法直接將微生物細胞固定，即是可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、無機金屬毒物等，此方面國內外成功的例子很多，如德國將能降解對硫磷等9種農藥的酶，以共介結合法固定于多孑L玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對硫磷廢水，去除率達95以上；近幾年我國在應用固定化細胞技術降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS)方面取得較大進展，對于含100mg/L廢水，降解率和酶活性保存率均在90以上：利用固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用于廢水處理5。3.

24、2.2 污染土壤的生物修復 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：通過生物作用（如酶促反應)改變重金屬在土壤中的化學形態(tài)，使重金屬固定或解毒。降低其在土壤環(huán)境中的移動性和生物可利用性。通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結構，這將有助于土壤的固定，遏制風蝕、水蝕等作用，防止水土流失。在當代礦產資源的大量開采利用、工業(yè)生產的迅猛發(fā)展和化學藥品的廣泛使用，帶來的一個突出的問題是如何控制

25、和減輕重金屬對環(huán)境的污染。因為重金屬污染會對作物生產、農產品的品質和地下水開采等多方面產生重大影響，并通過食物鏈影響人類的生活和健康。另一方面，重金屬污染具有隱蔽性、不可逆性、生物不可降解性、穩(wěn)定性等特點使重金屬污染的修復比較困難。傳統(tǒng)的治理方法在已污染環(huán)境的改良和治理方面曾起過積極的作用，但這些方法不僅所需費用昂貴，同時大多只能暫時緩解重金屬的危害，還可能導致二次污染，不能從根本上解決問題。用轉基因的方式獲得具有修復多種重金屬復合污染土壤能力的植物，改善植物對重金屬這種污染源的吸收已獲得成效，最近，美國在一項受污染土地的試驗中已證明，將進一步誘發(fā)處理某種基因引入到黃楊，使黃楊抗汞能力提高近1

26、0倍6。隨著基因工程技術新的開發(fā)高潮到來，初步的試驗實踐和生產實踐顯示，運用基因工程消除重金屬等污染源具有廉價、安全的特點，它正在成為研究和開發(fā)的熱點。3.2.3 白色污染的消除廢棄塑料和農用地膜經久不化解，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作物減產，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地分離篩選能夠降解塑料和農膜的優(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導入某一土壤微生物（如根瘤

27、菌)中，使兩者同時發(fā)揮各自的作用，將塑料和農膜迅速降解。同時，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產和應用。有些微生物能產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源性貯藏物質，可以用發(fā)酵方法進行生產，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)酵法生產聚一B羥基烷酸（PHAs)研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種即將PHAs重組菌進行發(fā)酵，在積累大量的PHAs后，加入信號物質，使裂解蛋白產生，細胞壁破壞，P

28、HAs析出以簡化胞內產物PHAs的提取過程，降低提取成本。3.2.4 化學農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藥是最難分解的經生態(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安全有效的辦法，而利用微生物降解農藥已成為消除農藥對環(huán)境污染的一個重要方面。能降解農藥的微生物，都是通過礦化作用將農藥逐漸分解成終產物CO2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會帶來副作用：有的是通過代謝作用，將農藥轉化為可代謝的中間產物，從而從環(huán)境中消除殘留農藥，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藥作用的微

29、生物進行改造改變其生化反應途徑，以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學農藥的污染，最好全面推廣生物農藥。所謂生物農藥是指由生物體產生的具有防止病蟲害和除雜草等功能的一大類物質總稱，它們多是生物體的代謝產物主要包括微生物殺蟲劑、農用抗生素制劑和微生物除草劑等。其中微生物殺蟲劑得到了最廣泛的研究，主要包括病毒殺蟲劑、細菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑、放線菌殺蟲劑等。長期以來并沒有得到廣泛的使用?，F(xiàn)在人們正在利用重組DNA技術克服其缺點來提高殺蟲效果，例如目前病毒殺蟲劑的一個研究熱點是桿狀病毒基因工程的改造人們正在研究將外源毒蛋白基因如編碼神經毒素的基因克隆到桿狀病毒中以增強桿狀病毒的毒性：將能干擾

30、害蟲正常生活周期的基因如編碼保幼激素酯酶的基因插入到桿狀病毒基因組中形成重組桿狀病毒并使其表達出相關激素，以破壞害蟲的激素平衡干擾其正常的代謝和發(fā)育從而達到殺死害蟲的目的。 “露雨二號”是根據(jù)我國傳統(tǒng)的中醫(yī)藥理論研制而成的，它是以多種中草藥材為原料的天然廣譜殺蟲劑，其成本和藥效都與目前的化學高效殺蟲劑不相上下7?？梢哉f，該產品的推出在改善農藥結構及保護生態(tài)環(huán)境方面都是一個突破性的研究進展。目前我國已登記的2 000多個農藥品種中，生物農藥只有40多個，其發(fā)展空間是很大的。實施農業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，必須保護生態(tài)環(huán)境，農藥必須向低毒、無公害方向發(fā)展。3.2.5 微生物脫硫治理空氣污染煤炭直接燃用時將

31、排放出大量的SO2 等有害氣體，造成大氣污染，并由此引發(fā)酸霧、酸雨，破壞生態(tài)平衡，危害人類健康。據(jù)北京環(huán)保局計算，2010年北京市僅燃煤每年排入大氣的SO2就高達26萬t。生物學家利用微生物脫硫，把Fe2+變成Fe3+，把單體硫變成硫酸，取得了良好效果。如日本中央電力研究所從土壤中分離出一種硫桿菌，它是一種鐵氧化細菌，能有效除去煤中的無機硫。目前，在美國和德國已建成2個實驗室規(guī)模的連續(xù)生化脫硫試驗裝置。4個歐洲研究組織在意大利撒丁島已建成一套工業(yè)規(guī)模的中試連續(xù)生化脫硫裝置。這些研究已經取得了很大的進展，獲得了許多有價值的數(shù)據(jù)，為朝著工程應用方向發(fā)展奠定了基礎。微生物脫硫技術簡單。成本低，更為重

32、要的是符合“源頭防治”的環(huán)保新理念比“末端治理”(污染產生后再治理)效益高，是很有前途的大氣污染治理方法8。3.3 能源資源的再利用對能源資源的依賴和使用，使人們預感非再生能源資源的有限性和潛在的危機，現(xiàn)代生物技術的發(fā)展為解決這一問題帶來了新希望。今天，生物技術這一概念也擴展到消除有害物質和廢棄物及這些物質的轉化和再利用方面，如利用廢棄物生產單細胞蛋白（SCP）、纖維質原料生產酒精等。德國從木糖生產食用酵母，后來發(fā)展了從造紙工業(yè)的亞硫酸廢液制造飼料酵母，年產量在1500萬t單細胞蛋白作為肉類代制品以補充蛋白質的不足。我國科學工作者利用味精廢水生產熱帶假絲酵母單細胞蛋白，含蛋白達60%，產品用作

33、飼料，效果與魚料相同。英國倫敦一家公司用硬脂噬熱芽孢桿菌這種“工程菌”能夠將廢棄的稻草、玉米芯等廢棄物轉化為乙醇，并且效率明顯高于酵母菌9。人們利用基因工程、細胞工程和發(fā)酵工程的原理和技術，凈化處理環(huán)境污染物的同時產生有用的產品，既達到了減輕環(huán)境污染的目的，又實現(xiàn)了廢物資源化。目前很有前途的可再生生物資源是木質纖維，它可被轉化為葡萄糖、酒精等醇類、有機酸類、微生物蛋白等多種多樣的產品，是無污染的工業(yè)原料。木質纖維構成了植物的支持系統(tǒng)、是生物圈中數(shù)量最大的廢棄物，它主要成分是木質素、纖維素、半纖維素，相對分子量都很大，難以被微生物分解，尋找到能高效分解木質纖維的菌種是木質纖維資源化的關鍵所在，研

34、究人員運用基因工程技術已成功地將分解纖維素和半纖維素的基因組建到新的菌種中用于乙醇發(fā)酵；我國科研工作者利用細胞融合技術培育出了既能利用木糖又能利用纖維二糖生產乙醇的菌種，這對我國纖維素再生自然資源的開發(fā)和利用，減少環(huán)境污染。具有一定的理論意義和應用價值。同時，海藻發(fā)電、生物絮凝劑、生物表面活性劑、PHAs、生物農藥等其它新型能源資源也已經開發(fā)應用。3.4 挽救瀕臨滅絕物種，保護生物多樣性生物多樣性是指生物之間的多樣化、變異性以及物種生存環(huán)境的生態(tài)復雜性，包括遺傳基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個層次。工業(yè)化以及現(xiàn)代技術的快速發(fā)展，造成了地球的巨大變化，這種變化引起許多物種正在被推向滅絕

35、。然而，隨著“克隆”技術的逐漸成熟，瀕危物種得以延續(xù)，保護生物多樣性是完全可行的。事實上，自從“多莉”羔羊誕生以來，許多科學家便著手克隆瀕危物種，如我國中科院水生所，動物所科學工作者正分別為將來克隆白鰭豚和大熊貓作準備工作，并取得階段性成果。同時，現(xiàn)代生物技術將大大提高單位面積的農產品數(shù)量，減輕生物資源過度利用的壓力，在很大程度上緩解了生物多樣性的減少。我國科學家培育的小麥根際固氮菌肥，試用于小麥拌種，可使小麥增產近20，大大減少了氮肥的施用量，有利于農業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護。二是利用基因工程和細胞融合技術把固氮基因直接重組到作物細胞的基因組中，從而獲得自身可以固氮的農作物，從根本上解決了固氮問題。

36、目前，實驗通過細胞融合把豆科植物固氮基因轉導到稻、麥、玉米等作物的細胞中，成功地把肺炎克氏桿菌的固氮基因轉導到大腸桿菌、酵母菌細胞中，把豆科植物的固氮基因導入胡蘿卜細胞內。由此，人們看到了利用現(xiàn)代生物技術培育人們所需要的作物和減少化肥施用保護生態(tài)環(huán)境的光明前景。生物技術的發(fā)展會培育出抗病強的作物品種，不需要使用像傳統(tǒng)品種那樣多的農藥和化肥，減輕了農業(yè)生產帶來的環(huán)境污染對生態(tài)系統(tǒng)的影響。另外，以蟲治蟲，以草治草，以菌治菌等新型農業(yè)生物技術減少農藥用量，也有利于生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的維持10。4 現(xiàn)代生物技術在環(huán)境保護上的應用展望 我國是一個發(fā)展中大國，改革開發(fā)30余年來，我國經濟總量已居世界第2位。但經濟持續(xù)高速增長的同時也伴隨著嚴重的物質資源過度濫用和生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞?，F(xiàn)代生物技術作為一種有效的環(huán)境污染治理措施，受到越來越多的關注，其在環(huán)境生物監(jiān)測、污染治理、生物修復等方面都得到了廣泛的應用，并取得了很好的經濟效益和社會效益。更新環(huán)保理念，積極借鑒發(fā)達國家先進的現(xiàn)代生物技術對適合我國國情的新技術要加以引進、消化、吸收、創(chuàng)新。大力發(fā)展現(xiàn)代生物技術，是我國推進循環(huán)經濟、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是實現(xiàn)全面建設小康社會的宏偉目