時(shí)間：2023-12-13 14:59:11
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關(guān)鍵詞：可降解材料；光降解材料；生物降解材料
中圖分類號(hào)：TQ464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）07-0210-02
由于傳統(tǒng)塑料材料的機(jī)械強(qiáng)度與韌性優(yōu)良，傳統(tǒng)塑料材料被廣泛應(yīng)用于包裝材料，但是對(duì)石油基材料的過度使用，導(dǎo)致一次性消耗的自然資源過多，這使環(huán)境惡化。處理石油基包裝材料的主要方法――填埋、焚燒造成了對(duì)居民的困擾。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，可降解材料應(yīng)運(yùn)而生，針對(duì)資源短缺、環(huán)境污染的問題，可降解材料的特點(diǎn)是原料綠色無污染，降解之后的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境影響污染較小，甚至無污染。
1 可降解材料的概述
可降解材料是在生產(chǎn)過程中加入添加劑，使其本身在一定時(shí)間內(nèi)能維持普通塑料的正常功能，超過一定時(shí)間或被廢棄后，在光或微生物或其他因素的作用下，進(jìn)行自身降解而后消失的材料?？山到獠牧峡梢詼p少一次性的難降解塑料在焚燒時(shí)對(duì)環(huán)境造成的危害，緩解填埋一次性難降解材料造成的人地矛盾?？山到獠牧蠌慕到夥绞竭M(jìn)行分類，可以分為光降解材料、生物降解材料以及其他降解材料。
1.1 光降解材料
光降解材料是一類添加光敏劑或引入特殊鍵的光敏基團(tuán)，在太陽光的參與下，自身能進(jìn)行對(duì)自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞的材料。
一類光降解材料的作用原理是聚合物在吸收太陽光后，光增敏基團(tuán)被激活，使聚合物產(chǎn)生有雙鍵等易于被降解的雜質(zhì)，進(jìn)一步發(fā)生氧化反應(yīng)，最后降解為二氧化碳和水。例如：將一氧化碳為光敏單體與烯烴類單體聚合得到的如含有羰基結(jié)構(gòu)的聚乙烯、聚氯乙烯等的光降解聚合物與同類樹脂混合，可得到一種光降解材料；另一類光降解材料的原理是聚合物在生產(chǎn)時(shí)加入少量光敏劑，光敏劑在光照的條件下，促使聚合物產(chǎn)生自由基，加快自身的降解速率。光敏劑具有在光降解材料使用期內(nèi)抗氧化的作用且能幫助維持光降解材料的正常使用，但在光降解材料使用期過后，又能促進(jìn)其吸收光能進(jìn)行自我分解的雙重作用。含有光敏劑的光降解材料可分為含有過度的金屬化合物如金屬氧化物、有機(jī)金屬化合物等的光降解材料和含有如蒽醌、嵌二萘等具有敏化烯烴塑料的多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔锏墓饨到獠牧稀?/p>
影響光降解的因素有聚合物結(jié)構(gòu)（如含有羰基等）、光敏劑的添加、光波長、大氣條件。光降解材料的缺陷有：第一，光降解的引發(fā)劑大多是對(duì)人體有害，因此不能應(yīng)用于食品級(jí)，醫(yī)療級(jí)塑料；第二，大部分光降解材料不能被完全降解，這可能使其對(duì)環(huán)境的危害更大，第三，光降解材料應(yīng)用范圍較狹窄（地域狹窄），但可大面積應(yīng)用于農(nóng)田。
1.2 生物降解材料
由于光降解材料的局限，以及廣泛的生物來源，目前的研究熱點(diǎn)更多地放在生物降解材料上，相對(duì)于光降解材料，生物降解材料的原料來源更加綠色，降解的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染性也更加小。生物可降解材料是一類在酶或微生物的作用下，使維持自身結(jié)構(gòu)的分子鏈逐漸斷裂，形成對(duì)環(huán)境無害的小分子化合物的材料。
生物降解的方式有生物的物理、化學(xué)作用和酶的直接作用。根據(jù)來源的不同可以分為微生物降解型的生物材料、合成高分子型的生物降解材料、天然高分子型的生物降解材料。微生物降解材料是以有機(jī)物為碳源，微生物進(jìn)行發(fā)酵轉(zhuǎn)化為高分子聚酯，利用這種高分子聚酯制作為塑料的材料。合成高分子型的生物降解材料是利用化學(xué)方法合成在自然界中與原本存在的利于降解的高分子化合物。天然高分子型的生物降解材料是在合成時(shí)以淀粉、纖維素、木質(zhì)素等多糖化合物為原料，在必要的條件下加入生物降解添加劑或經(jīng)氧化、改性而加工制成的塑料。其中，淀粉基構(gòu)成的可降解材料和PLA構(gòu)成的可降解材料是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，PHB作為可降解材料也有較為廣泛的應(yīng)用。
淀粉通過植物光合作用而形成的，易得，降解后仍以二氧化碳和水的形式回歸到生態(tài)環(huán)境中，是完全無污染的非常優(yōu)良的生物降解材料。針對(duì)淀粉作為原料來源的淀粉基塑料是目前可降解材料領(lǐng)域研究的一大熱點(diǎn)。淀粉基塑料研究的階段主要有三個(gè)：第一階段是少量淀粉加入到傳統(tǒng)塑料中來達(dá)到可降解的目的；第二階段是增加淀粉含量和淀粉與其中組分的連接；第三階段是將淀粉經(jīng)過處理，形成完全由淀粉組成的塑料。對(duì)淀粉進(jìn)行改性，使其能夠進(jìn)行生物降解或能溶于水是研究的熱點(diǎn)話題，如PVA與淀粉的混合物的研發(fā)。淀粉基塑料還有需降低成本、提高機(jī)械強(qiáng)度，以及提高給降解材料的降解周期控制等研究空間存在。目前研究最為成功的是將淀粉和高分子材料進(jìn)行共混得到性能良好的可降解材料。
PLA（聚乳酸）是多糖經(jīng)過降解發(fā)酵制得、純化、聚合而成的環(huán)境友好型樹脂。PLA是由乳酸分子在一定條件下脫水縮合而成。PLA在土壤掩埋條件下，在溫度、氧氣、弱堿性的共同作用下，6～12個(gè)月降解為乳酸，最終經(jīng)微生物代謝，形成二氧化碳和水。PLA因其優(yōu)良的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度，被廣泛應(yīng)用于新興功能型醫(yī)用高分子材料如醫(yī)用手術(shù)縫合線、骨科用固定材料等。
PHB（聚β-羥基丁酸酯）是細(xì)菌體內(nèi)碳源和能源的以顆粒狀儲(chǔ)存的酯類積累物。PHB對(duì)氣體有阻擋性，能用于未添加抗氧化劑的食品的包裝袋；PHB有良好的生物相容性，可用于手術(shù)縫合線、骨折固定材料；因PHB能夠降解，可用于與農(nóng)藥或貴重藥品的包埋處理。因?yàn)镻HB用細(xì)菌發(fā)酵法進(jìn)行生產(chǎn)，所以PHB的生產(chǎn)重點(diǎn)放在基因工程等技術(shù)。針對(duì)其易結(jié)晶、較脆、降解速度較慢的缺點(diǎn)，如何通過物理或化學(xué)的方法改善PHB的性能成為研究的重點(diǎn)對(duì)象。
1.3 其他降解材料
PVA（聚乙烯醇）因具有可控性――控制其醇解度和聚合度來把握PVA的溶解時(shí)間，成膜性、物理強(qiáng)度好――完全可以滿足制做塑料的條件、毒性低、可達(dá)到100%降解、降解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無危害等優(yōu)點(diǎn)，成為能夠替代當(dāng)今塑料的重點(diǎn)材料。PVA的原材料，PVA樹脂分子鏈上的醋酸乙烯酯基體積較大，該基團(tuán)的存在使得分子鏈上的羥基之間不易形成氫鍵，也一定程度上阻止了大分子之間的相互靠近，而PVA分子鏈上的羥基能和水分子之間形成氫鍵，這使PVA具有良好的水溶性，優(yōu)異的水溶性有利于材料的降解。但是，單一的PVA材料機(jī)械強(qiáng)度難以滿足使用要求。目前，淀粉/PVA共混體系能夠滿足塑料的正常使用，但是隨著時(shí)間的加長，其力學(xué)性能下降得很快，說明其基本能滿足可降解材料的條件。若要提高淀粉/PVA的耐水性，則可對(duì)淀粉/PVA共混體系進(jìn)行甲基化改性、交聯(lián)處理、加入納米二氧化硅或加入檸檬酸和石油砂。但是PVA的生產(chǎn)工藝主要為流延法――首先將原料組分配好，后和水流延涂布到不銹鋼輥上，再進(jìn)行刮、剝離、收卷等工藝，因此，存在效率低和費(fèi)用大的缺陷。PVA還需解決如何使高溫水溶膜遇低溫水完全不溶以及均勻及透明等問題。
光/生物雙降解是一類加入一定量的光敏劑、促氧化劑等的在光和生物的共同作用下進(jìn)行降解的聚烯烴材料。第一，有研究表明，生物降解以光降解為基礎(chǔ)，對(duì)此，因其現(xiàn)已用于地膜、餐盒，這表現(xiàn)出了這種兼具兩種降解方式的的技術(shù)先進(jìn)性和實(shí)效性；第二，光/生物雙降解材料降解較快，約60天能被完全降解。
2 發(fā)展前景及展望
大部分的可降解材料存在機(jī)械強(qiáng)度較小和韌性較弱以及降解的控制性較弱的缺c，因此，第一，可以多開發(fā)復(fù)合型可降解塑料，避免了單一原料造成的力學(xué)性能缺陷著重點(diǎn)放在開發(fā)應(yīng)用范圍廣，原料易得、價(jià)格低廉的產(chǎn)品；第二，簡化生產(chǎn)工藝擴(kuò)大生產(chǎn)來促進(jìn)可降解材料為我們實(shí)際生活所用。
3 結(jié)語
隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和科技的飛速發(fā)展，可降解材料逐步取代石油基材料是必然趨勢(shì)，如何充分發(fā)揮可降解材料的融傳統(tǒng)包裝材料的功能和特性和可降解，回歸大自然的優(yōu)點(diǎn)，成為各國研發(fā)的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]汪秀麗，張玉榮，王玉忠.淀粉基高分子材料的研究進(jìn)展[J].高分子學(xué)報(bào)，2011（1）：24-37.
關(guān)鍵詞：高分子材料 可降解 生物
1、前言
現(xiàn)代材料包括金屬材料、無機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料三大類。20世紀(jì)后，合成高分子材料的研究迅速增加，給人們生活帶來了巨大的便利。隨著高分子材料在各個(gè)領(lǐng)域的大量應(yīng)用， 廢棄的高分子材料對(duì)環(huán)境的污染已成為世界性的問題。治理白色污染和尋找新的友好型非石油基聚合物是當(dāng)前全球關(guān)注的問題。 生物降解材料正是治標(biāo)又治本的有效途徑，也是我國可持續(xù)發(fā)展的需要。
2、生物降解機(jī)理
高分子材料的降解分為光降解與光學(xué)化降解、機(jī)械化學(xué)降解、熱降解與熱學(xué)化降解、臭氧引發(fā)降解、離子降解、輻射分解降解以及生物降解等。生物降解是指高分子材料通過溶劑化作用、 簡單的水解或酶反應(yīng)，以及其他有的機(jī)體轉(zhuǎn)化為相對(duì)簡單的中間產(chǎn)物或小分子的過程。
高分子材料的生物降解過程可分為 以下4 個(gè)階段：水合作用、強(qiáng)度損失、物質(zhì)整體化喪失和質(zhì)量損失。依靠范德華力和氫鍵維系的二次、三次結(jié)構(gòu)的破裂而引發(fā)的高分子水合作用以及可能因化學(xué)或酶催化水解而破裂的高分子主鏈?zhǔn)垢叻肿硬牧系膹?qiáng)度降低。對(duì)交聯(lián)高分子材料強(qiáng)度的降低，可能由于高分子主鏈、外懸基團(tuán)、交聯(lián)劑的開裂等造成。高分子鏈的進(jìn)一步斷裂會(huì)導(dǎo)致分子量降低和質(zhì)量損失。最后分子量足夠低的小段分子鏈被酶進(jìn)一步代謝為二氧化碳、水等物質(zhì)?？傊?， 生物的降解并非是單一機(jī)理，而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)的協(xié)同作用， 還是一個(gè)相互促進(jìn)的物理化學(xué)過程。目前為止，除了生物降解外，高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、 生物侵蝕及生物劣化等。
3、生物可降解高分子材料的應(yīng)用
生物可降解高分子材料的應(yīng)用范圍很廣，可用于農(nóng)業(yè)、園林、水產(chǎn)以及裝潢、包裝、衛(wèi)生、 化妝品等領(lǐng)域，由于成本等因素，目前研究多集中在生物醫(yī)療工程領(lǐng)域。
3.1農(nóng)業(yè)、園林、土木等用材
農(nóng)業(yè)、園林、土木等用材包括苗圃用膜材、樹根包裝袋、防草用地膜、多功能卷材、坡面防護(hù)綠化卷材等。各種膜材和功能片材的使用時(shí)間不同，有的要求 1 個(gè)季節(jié)，有的最少要求 1- 3 年，例如：在樹苗培植的幾年時(shí)間里，用于植樹方面的材料最終慢慢降解回歸土壤. 目前，一些先進(jìn)的農(nóng)業(yè)國家不斷投資建造以家畜糞或農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的堆肥生產(chǎn)裝置，農(nóng)用等可降解塑料也可通過這些裝置回歸自然.
3.2裝潢、衛(wèi)生、生活、雜品
裝潢、衛(wèi)生、生活、雜品、醫(yī)療用材包括地毯墊布、包裝袋、壁紙、帽子、內(nèi)衣、餐巾紙、桌布、茶葉袋等等。以上大多數(shù)都是一次性用品，用后掩埋或燃燒均無毒氣產(chǎn)生，還可以與其他有機(jī)廢棄物一起變?yōu)槎逊剩?回歸自然。值得一提的是，一些具有生物體適應(yīng)性的生物可降解高分子材料，可以廣泛地應(yīng)用于與生物體相接觸的地方，今后還將研究出更廣泛的用途.例如：一種稱為 “自由樹脂” 的材料，能在60℃熱水里化成一團(tuán)軟泥，可以加工成各種形狀的裝飾品、玩具、文具等。冷卻后，有足夠的強(qiáng)度并長期不變形，再加熱后又可以形成新的造型。
3.3包裝工程中的應(yīng)用
在包裝行業(yè)中，高分子材料的應(yīng)用越來越多，但是大量廢棄的包裝材料給環(huán)境造成了巨大污染。僅靠減少使用量是不能根本地解決問題的，采用降解性高分子才是可行的辦法。目前，各種包裝材料中聚乳酸具有最大、最有潛力的應(yīng)用市場(chǎng)。聚乳酸的阻氣阻水性、可印刷性及透明性良好， 并且其基本原料乳酸是人體固有的物質(zhì)之一，對(duì)人體無毒無害，在食品包裝市場(chǎng)上有很大的前景。
很多大公司都看好這種新型的環(huán)保材料?？煽诳蓸饭驹邴}湖城的冬奧會(huì)上用了50萬只聚乳酸塑料制成的一次性杯子，這些杯子只需40天就可在露天的環(huán)境下消失得無影無蹤。
3.4生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
生物可降解材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用原理是在機(jī)體生理?xiàng)l件下，通過水解或酶解，從大分子的物質(zhì)降解為對(duì)機(jī)體無損害的小分子物質(zhì)或者是小分子物質(zhì)在生物體內(nèi)自行降解，最后通過機(jī)體的新陳代謝完全吸收和排泄出去，對(duì)機(jī)體不產(chǎn)生任何毒副作用。生物降解材料已被廣泛用于人造皮膚、縫合線、體內(nèi)藥物緩釋劑和骨固定材料等外科手術(shù)中。聚丙烯、尼龍及聚酯纖維等合成纖維制成的醫(yī)用縫合線不能被機(jī)體吸收，會(huì)產(chǎn)生排異的現(xiàn)象，而且在傷口愈合后還要進(jìn)行再次手術(shù)才能去除。采用聚L-丙交酯（PLLA）、聚乙交酯及其共聚物等制成的外科縫合線，可在傷口愈合后自動(dòng)降解并被生物體所吸收，無需拆線，現(xiàn)已商業(yè)化。用生物可降解的高分子材料制成的人造皮膚可應(yīng)用于治療燒傷換皮等場(chǎng)合。另外，在治療過程中還可將抗生素類藥物及骨生長調(diào)節(jié)蛋白、骨生長因子等植入材料中，可以防止感染并促進(jìn)骨愈合，控制藥物在體內(nèi)的釋放速率，使藥物在體內(nèi)能夠保持有效的濃度，減小或消除副作用，尤其是在植入或附于病區(qū)時(shí)，則更能顯示其優(yōu)越性。微膠囊技術(shù)在控制藥物定時(shí)釋放、增加藥物的穩(wěn)定性、降低藥物毒副作用和有效利用率等方面具有積極意義。
4、生物可降解高分子前景展望
目前，生物降解聚合物的開發(fā)與應(yīng)用還存在一些問題，國內(nèi)外普遍承認(rèn)，降解塑料比同類現(xiàn)行塑料的產(chǎn)品價(jià)格要高許多。聚合物的降解性必然會(huì)損害產(chǎn)品的持久性，也會(huì)在一定程度上降低它的力學(xué)性能，從而限制生物降解聚合物的應(yīng)用范圍。盡管如此，隨著環(huán)保法規(guī)的完善和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，生物降解聚合物市場(chǎng)繼續(xù)增長，尤其是在包裝材料、塑料薄膜、醫(yī)用材料等領(lǐng)域的應(yīng)用。然而就目前研究的成果而言，欲使其普遍使用仍需經(jīng)過較長的時(shí)間。開發(fā)低成本、 具有降解時(shí)控性和高效性的生物塑料是這一領(lǐng)域以后研究的主要方向。
關(guān)鍵詞：可降解；生物膜載體；水處理
中圖分類號(hào);F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
引言
目前，我國水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及國家對(duì)環(huán)保事業(yè)的日益重視，大大促進(jìn)了各種新型的水處理填料的研究、開發(fā)與應(yīng)用，可降解生物膜載體是其中最具潛力者之一。今后，生物膜載體的發(fā)展方向?qū)⒉粌H僅是提高效率、優(yōu)化性能，而且也在滿足環(huán)境要求、防止二次污染、高效利用能源等方面。在特定的條件下，可降解生物膜載體通過一定的時(shí)間后能被附著在其表面的細(xì)菌、霉菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等各類水處理微生物降解，其自身分子量逐漸變小，最終代謝成CO2和H2O，而不會(huì)產(chǎn)生生物膜載體殘?jiān)瑥亩鉀Q了水處理填料殘?jiān)鼘?duì)環(huán)境的二次污染問題。因此，國內(nèi)外對(duì)可降解生物膜載體在水處理中的應(yīng)用的研究逐步深入。
目前，實(shí)驗(yàn)室研究和工程應(yīng)用中的可降解生物膜載體的種類較多，各自特性有較大差異。本文著重探討了可降解生物膜載體的基本特性，介紹了其類別和研究現(xiàn)狀，并對(duì)可降解生物膜載體今后的研究方向進(jìn)行闡釋。
1 可降解生物膜載體的基本特性
首先，可降解生物膜載體應(yīng)具備傳統(tǒng)生物膜載體的基本特性：（1）比表面積大、孔隙率高并且不易堵塞。生物膜載體通常含有充足的內(nèi)外表面積，可為微生物提供棲息和繁殖所需的載體表面和生存空間，維持生物膜反應(yīng)器內(nèi)較大生物量和生物多樣性。生物膜載體上附著的生物量是隨著比表面積和孔隙率的增大而增多的，而生物量的增多又可以提高反應(yīng)器可承受的最大有機(jī)負(fù)荷量。（2）易流化。孫廣路[1]等研究了生物膜載體在移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）運(yùn)行中的堆積現(xiàn)象，獲得了MBBR的填料分布方程，證明了生物膜載體易流化的重要性。（3）無毒害作用。生物膜載體必須保證運(yùn)行過程中不會(huì)分解出抑制微生物正常生長的有害物質(zhì)。（4）價(jià)格低廉且易于取材。（5）機(jī)械強(qiáng)度大。生物膜載體的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)能保證其在使用周期中的壽命和穩(wěn)定性。
除此之外，針對(duì)傳統(tǒng)生物膜載體使用后含有大量有毒有害物質(zhì)，通常的焚燒、填埋等垃圾處理方法難于去除，使載體殘?jiān)坝泻ξ镔|(zhì)長期存在于自然界中，造成環(huán)境的二次污染現(xiàn)象，可降解生物膜填料可在一定使用期后自發(fā)地或在附著微生物產(chǎn)生的活性降解酶作用下降解為簡單小分子物質(zhì)，這些小分子物質(zhì)可作為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)被分解吸收，從而不會(huì)導(dǎo)致二次污染。
2 可降解生物膜載體的分類
目前，可降解生物膜載體的研究對(duì)象主要有三類：（1）天然高分子生物膜載體；（2）聚酯類可生物降解聚合物（BDP）生物膜載體；（3）改性可降解塑料生物膜載體。
2.1 天然高分子生物膜載體
天然高分子生物膜載體的生產(chǎn)原料十分容易獲得且價(jià)格較低廉，同時(shí)，由于其來自于自然環(huán)境，具有對(duì)微生物無毒害作用，傳質(zhì)性能好，可完全被生物降解等優(yōu)點(diǎn)，但天然高分子生物膜載體也普遍存在著強(qiáng)度較低，壽命短的問題。近年來，研究較多的天然高分子生物膜載體有纖維素、殼聚糖、海藻酸鈉等。
纖維素是植物細(xì)胞的主要成分，是由葡萄糖組成的大分子多糖，不溶于水及一般有機(jī)溶劑，是適合生物膜附著的理想載體。趙薇等[2]對(duì)比研究了未改性、交聯(lián)、交聯(lián)且陽離子化纖維素生物膜載體的性能，各種環(huán)境因子對(duì)纖維素的降解，以及對(duì)生物膜生長的影響情況。研究結(jié)果證明對(duì)纖維素生物膜載體進(jìn)行交聯(lián)或者陽離子化，均可以降低載體降解的速度。同時(shí)，陽離子化還會(huì)促進(jìn)附著的生物膜的形成和生長。李斌等[3]利用農(nóng)業(yè)廢棄物（玉米芯、棉花、稻殼以及稻草）為反硝化碳源濾料，對(duì)比研究了這4種天然高分子生物膜載體的靜態(tài)釋碳量和質(zhì)量、長時(shí)間的生物脫氮效果和微生物的附著特性。結(jié)果表明：相比較下，玉米芯載體在運(yùn)行初期可以溶出較多的有機(jī)物質(zhì)，從而促進(jìn)微生物的附著和生物膜的繁殖生長。同時(shí)，這4種天然高分子生物膜載體中玉米芯表現(xiàn)出的長時(shí)間的生物脫氮效果最好。
殼聚糖是一類天然的堿性多糖，其前身甲殼素在自然界中具有豐富的儲(chǔ)量，僅次于纖維素。殼聚糖具有可生物降解性、較好的生物親和性、易改性和易固定化等諸多有利于作為生物膜載體的特性。20世紀(jì)90年代以來，以殼聚糖為生物膜載體的微生物固定化技術(shù)得到廣泛研究。肖湘竹等[4]利用殼聚糖制備固定化厭氧污泥微球，研究了上流式厭氧污泥床反應(yīng)器對(duì)TNT廢水的處理，TN的去除率為75.76%～94.76%，達(dá)到了良好的處理效果。
Ettayebi等[5]在研究處理含酚廢水時(shí)采用了海藻酸鈣珠體作為假絲酵母菌的載體，24小時(shí)COD、一元酚和多元酚去除率分別為9.7%、69.2%和55.3%，處理效果良好。同時(shí)，微生物載體可促使假絲酵母菌的最大活性期達(dá)到5個(gè)月。
2.2 聚酯類可生物降解聚合物生物膜載體
合成型聚酯類生物膜載體是最常見的可生物降解有機(jī)合成聚合物生物膜載體。該類生物膜載體主要采用植物為原料，通過發(fā)酵生產(chǎn)制取。其中，聚羥基脂肪酸酯（PHA）可降解生物膜載體在近20多年來得到迅速發(fā)展。
蘇彤等[6]以PHA為碳源和生物膜載體，研究其去除地下水中硝酸鹽的影響因素。結(jié)果表明：在一定條件下，PHA為生物膜載體能有效地去除地下水中的硝酸鹽，且可以提高生物膜對(duì)pH的適應(yīng)能力。董明來等[7]在構(gòu)建反硝化生物膜反應(yīng)器用以研究反硝化效果及生物膜上微生物的組成時(shí)，采用了一種新型的可生物降解的聚合物――聚丁二酸丁二醇酯（PBS）作為反硝化碳源和微生物附著生長的載體。研究結(jié)果表明：利用該生物膜載體構(gòu)建的反應(yīng)器脫氮效果顯著，并且可以表現(xiàn)出良好的抗沖擊負(fù)荷能力；并進(jìn)一步研究了以PBS為碳源和生物膜載體的序批式生物膜反應(yīng)器對(duì)含鹽水體的異養(yǎng)反硝化過程。結(jié)果表明：PBS具有良好的可生物降解性和顯著的去除硝態(tài)氮的能力，可以作為處理低C/N含鹽廢水較理想的反硝化碳源。
2.3 改性可降解塑料生物膜載體
過去的研究認(rèn)為：聚烯烴類如聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）由于具有疏水性、高摩爾質(zhì)量、并且缺乏能被微生物利用的官能團(tuán)，因而生物降解十分困難。然而，隨著研究的深入，許多研究者發(fā)現(xiàn)原本不可降解的聚烯烴塑料經(jīng)過特定的改性處理后可以具有一定的生物降解性能，獲得可生物降解塑料生物膜載體。其原理是采用一定方法在聚烯烴分子上引入易降解的基團(tuán)、易斷裂的化學(xué)鍵、易轉(zhuǎn)移的基團(tuán)或原子，或分子上連接或整體成分上摻合一些微生物可吞噬的成分如淀粉、殼聚糖等。
3 展望
目前，對(duì)可降解生物膜載體在水處理中的應(yīng)用的研究正在逐步深入的過程中，其應(yīng)用前景十分廣泛，但距投入工程實(shí)踐的應(yīng)用中尚需一定時(shí)間，仍有許多問題亟待解決：（1）對(duì)于上述三類可降解生物膜載體的降解機(jī)理尚未被完全解釋清楚；（2）如何解決載體材料的成本與生物可降解性之間的矛盾；（3）如何實(shí)現(xiàn)可降解生物膜載體降解速度的精確控制；（4）目前可降解生物膜載體在水處理中的應(yīng)用仍局限于反硝化等某些特定的處理過程，如何拓展其在水處理其他領(lǐng)域應(yīng)用等。
參考文獻(xiàn)
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[3] 李斌, 郝瑞霞. 固體纖維素類廢物作為反硝化碳源濾料的比選[J]. 環(huán)境科學(xué), 2013, 34(4): 1428-1434.
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目前我國工業(yè)“三廢”污染、農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的污染以及廢棄塑料和農(nóng)用地膜的污染,嚴(yán)重的影響了國內(nèi)的生態(tài)環(huán)境,使得水污染日益加劇。水資源嚴(yán)重短缺,全國600多個(gè)城市中已有一半城市缺水,農(nóng)村則有8000萬人和6000萬頭牲畜飲水困難;土壤污染嚴(yán)重,耕地面積銳減,近10年來每年流失的土壤總量達(dá)50億噸,土地荒漠化日益加劇;森林覆蓋面積下降,草場(chǎng)退化,每年減少森林面積達(dá)2500萬畝;人們的身體健康受到嚴(yán)重威脅,疾病發(fā)病率急劇上升。環(huán)境是人類和生物賴以生存和發(fā)展的各種因素的總和。環(huán)境包括自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。環(huán)境與人相互對(duì)立又相互制約。環(huán)境給人類的生存和發(fā)展提供了必要的條件,而人類通過調(diào)節(jié)自身以適應(yīng)不斷變化的外界環(huán)境;同時(shí)也不斷地改造環(huán)境,創(chuàng)造有利于自身生存、發(fā)展的環(huán)境條件。人類對(duì)環(huán)境的改造能力越強(qiáng),環(huán)境對(duì)人類的作用就越強(qiáng)。人類在改造環(huán)境的同時(shí),也將大量的廢棄物帶給了環(huán)境,造成了環(huán)境污染,對(duì)人體健康產(chǎn)生了不良影響甚至危及生命。因此,加大環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理力度,加快應(yīng)用高新技術(shù),如現(xiàn)代生物技術(shù)來控制環(huán)境污染和保持生態(tài)平衡,提高環(huán)境質(zhì)量已成為環(huán)保工作者的工作重點(diǎn)。幾大環(huán)境問題:一是大氣污染對(duì)健康的危害,空氣污染物在短時(shí)間內(nèi)大量進(jìn)入人體,會(huì)導(dǎo)致急性危害。產(chǎn)生的原因,一種是污染地區(qū)的氣象條件發(fā)生了變化,大量污物積聚在低空,擴(kuò)散不開;另一種是事故排放使大量有害物質(zhì)短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入大氣,造成嚴(yán)重污染。二是慢性危害:長期生活在低濃度污染的空氣環(huán)境中,機(jī)體可受到慢性潛在性危害,使慢性呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率增高。如目前吸煙引發(fā)肺癌、石棉引起石棉肺、二氧化硅致矽肺等已為人們所共知。三是致癌作用:空氣污染物的致癌作用是慢性危害的又一表現(xiàn),是現(xiàn)代肺癌發(fā)病率增高、死亡率增加的重要原因之一。實(shí)驗(yàn)證實(shí),有30余種空氣污染物具有致癌作用,其中最突出的是多環(huán)芳烴化合物,以3,4苯并芘為代表。它是煤炭、石油、天然氣、木材等燃燒不完全所形成的一種高活性致癌物,在煤煙、煤焦油、汽車廢氣、飛機(jī)尾氣、柏油路灰塵中都能分離出3,4苯并芘。某些元素如砷、鉛、鎘、鉻、鈹?shù)闹掳┬砸言趧?dòng)物實(shí)驗(yàn)中被證實(shí)。
二、現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)
現(xiàn)代生物技術(shù)是以DNA分子技術(shù)為基礎(chǔ),包括微生物工程,細(xì)胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技術(shù)的總稱?，F(xiàn)代生物技術(shù)不僅在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著重要作用,而且也隨著日益突出的環(huán)境問題在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要的作用。自20世紀(jì)80年代以來生物技術(shù)作為一種高新技術(shù),已普遍受到世界各國和民間研究機(jī)構(gòu)的高度重視,發(fā)展十分迅猛。與傳統(tǒng)方法比較,生物治理方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先,生物技術(shù)處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結(jié)構(gòu),降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人類活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染減輕到最小程度,這樣既做到一勞永逸,不留下長期污染問題,同時(shí)也對(duì)垃圾廢棄物進(jìn)行了資源化利用。其次,利用發(fā)酵工程技術(shù)處理污染物質(zhì),最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害的穩(wěn)定物質(zhì),如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄闅怏w等,常常是一步到位,避免污染物的多次轉(zhuǎn)移而造成重復(fù)污染,因此生物技術(shù)是一種既安全又徹底的手段。再次,生物技術(shù)是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的生物化學(xué)過程,而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì),其反應(yīng)過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的,所以大多數(shù)生物治理技術(shù)可以就地實(shí)施,而且不影響其他作業(yè)的正常進(jìn)行,與常常需要高溫高壓的化工過程比較,反應(yīng)條件大大簡化,具有設(shè)備簡單、成本低廉、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。所以,當(dāng)今生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理以及有毒有害物質(zhì)的無害化處理等各個(gè)方面。
三、現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用
(一)污水的生物凈化
污水中的有毒物質(zhì)其成分十分復(fù)雜,包括各種酚類、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)。固定化酶又稱水不溶性酶,是通過物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(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,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、無機(jī)金屬毒物等,此方面國內(nèi)外成功的例子很多,如德國將能降解對(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;近幾年我國在應(yīng)用固定化細(xì)胞技術(shù)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(jìn)展,對(duì)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(xì)胞降解含酚廢水也已實(shí)際應(yīng)用于廢水處理。
(二)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,通過生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定。污染土壤的生物修復(fù)過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,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解,估計(jì)是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計(jì)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(huì)引起農(nóng)作物減產(chǎn),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(yán)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(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)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?qū)肽骋煌寥牢⑸?如:根瘤菌)中,使兩者同時(shí)發(fā)揮各自的作用,將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時(shí),還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。有些微生物能產(chǎn)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(nèi)源性貯藏物質(zhì),可以用發(fā)酵方法進(jìn)行生產(chǎn),由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點(diǎn)、高彈性、不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)而在醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域有極好的應(yīng)用前景。為了降低成本、提高產(chǎn)量,人們正在用重組DNA技術(shù)對(duì)相關(guān)的微生物進(jìn)行改造,此方面目前一個(gè)研究熱點(diǎn)是采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)聚-羥基烷酸(PHAs),研究人員正設(shè)法構(gòu)建出自溶性PHAs生產(chǎn)菌種,即將PHAs重組菌進(jìn)行發(fā)酵,在積累大量的PHAs后,加入信號(hào)物質(zhì),使裂解蛋白產(chǎn)生,細(xì)胞壁破壞,PHAs析出,以簡化胞內(nèi)產(chǎn)物PHAs的提取過程,降低提取成本。
關(guān)鍵詞 現(xiàn)代生物技術(shù) 生態(tài)環(huán)境 環(huán)境保護(hù)
1 我國生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀
目前我國由于工業(yè)“三廢”污染、農(nóng)用化肥和農(nóng)藥的污染以及廢棄塑料和農(nóng)用地膜的污染，嚴(yán)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(yán)重短缺，全國600多個(gè)城市中已有一半城市缺水，農(nóng)村則有8 000萬人和6 000萬頭牲畜飲水困難；土壤污染嚴(yán)重，耕地面積銳減，近10年來每年流失的土壤總量達(dá)50億t，土地荒漠化日益加??；森林覆蓋面積下降，草場(chǎng)退化，每年減少森林面積達(dá)2 500萬畝；人們的身體健康受到嚴(yán)重威脅，疾病發(fā)病率急劇上升。因此，加大環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理力度，加快應(yīng)用高新技術(shù)，如現(xiàn)代生物技術(shù)來控制環(huán)境污染和保持生態(tài)平衡，提高環(huán)境質(zhì)量已成為環(huán)保工作者的工作重點(diǎn)。
2 現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)
現(xiàn)代生物技術(shù)是以DNA分子技術(shù)為基礎(chǔ)，包括微生物工程，細(xì)胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技術(shù)的總稱。現(xiàn)代生物技術(shù)不僅在農(nóng)作物改良、醫(yī)藥研究、食品工程方面發(fā)揮著重要作用，而且也隨著日益突出的環(huán)境問題在治理污染、環(huán)境生物監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要的作用。自20 世紀(jì) 80年代以來生物技術(shù)作為一種高新技術(shù)，已普遍受到世界各國和民間研究機(jī)構(gòu)的高度重視，發(fā)展十分迅猛。與傳統(tǒng)方法比較，生物治理方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。
（1）生物技術(shù)處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)，降解的產(chǎn)物以及副產(chǎn)物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人類活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染減輕到最小程度，這樣既做到一勞永逸，不留下長期污染問題，同時(shí)也對(duì)垃圾廢棄物進(jìn)行了資源化利用。
（2） 利用發(fā)酵工程技術(shù)處理污染物質(zhì)，最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物大都是無毒無害的穩(wěn)定物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄闅怏w等，常常是一步到位，避免污染物的多次轉(zhuǎn)移而造成重復(fù)污染，因此生物技術(shù)是一種既安全又徹底消除污染的手段。
（3）生物技術(shù)是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的生物化學(xué)過程，而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質(zhì)，其反應(yīng)過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進(jìn)行的，所以大多數(shù)生物治理技術(shù)可以就地實(shí)施，而且不影響其他作業(yè)的正常進(jìn)行，與常常需要高溫高壓的化工過程比較，反應(yīng)條件大大簡化，具有設(shè)備簡單、成本低廉、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。
所以，當(dāng)今生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質(zhì)的無害化處理等各個(gè)方面。
3 現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用
3.1 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、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)。固定化酶又稱水不溶性酶，是通過物理吸附法或化學(xué)鍵合法使水溶性酶和固態(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、無機(jī)金屬毒物等，此方面國內(nèi)外成功的例子很多，如德國將能降解對(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；近幾年我國在應(yīng)用固定化細(xì)胞技術(shù)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(jìn)展，對(duì)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(xì)胞降解含酚廢水也已實(shí)際應(yīng)用于廢水處理。轉(zhuǎn)貼于
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，通過生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復(fù)過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。
3.3 白色污染的消除
廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解，估計(jì)是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計(jì)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(huì)引起農(nóng)作物減產(chǎn)，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(yán)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(shù)一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)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?qū)肽骋煌寥牢⑸?如：根瘤菌)中，使兩者同時(shí)發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時(shí)，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。
有些微生物能產(chǎn)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(nèi)源性貯藏物質(zhì)，可以用發(fā)酵方法進(jìn)行生產(chǎn)，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點(diǎn)、高彈性、不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)而在醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域有極好的應(yīng)用前景。為了降低成本、提高產(chǎn)量，人們正在用重組DNA技術(shù)對(duì)相關(guān)的微生物進(jìn)行改造，此方面目前一個(gè)研究熱點(diǎn)是采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)聚-β羥基烷酸(PHAs)，研究人員正設(shè)法構(gòu)建出自溶性PHAs生產(chǎn)菌種，即將PHAs重組菌進(jìn)行發(fā)酵，在積累大量的PHAs后，加入信號(hào)物質(zhì)，使裂解蛋白產(chǎn)生，細(xì)胞壁破壞，PHAs析出，以簡化胞內(nèi)產(chǎn)物PHAs的提取過程，降低提取成本。
3.4 化學(xué)農(nóng)藥污染的消除
一般情況下，使用的化學(xué)殺蟲劑約80%會(huì)殘留在土壤中，特別是氯代烴類農(nóng)藥是最難分解的，經(jīng)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(nóng)藥已成為消除農(nóng)藥對(duì)環(huán)境污染的一個(gè)重要方面。能降解農(nóng)藥的微生物，有的是通過礦化作用將農(nóng)藥逐漸分解成終產(chǎn)物CO2和H2O，這種降解途徑徹底，一般不會(huì)帶來副作用；有的是通過共代謝作用，將農(nóng)藥轉(zhuǎn)化為可代謝的中間產(chǎn)物，從而從環(huán)境中消除殘留農(nóng)藥，這種途徑的降解結(jié)果比較復(fù)雜，有正面效應(yīng)也有負(fù)面效應(yīng)。為了避免負(fù)面效應(yīng)，就需要用基因工程的方法對(duì)已知有降解農(nóng)藥作用的微生物進(jìn)行改造，改變其生化反應(yīng)途徑，以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學(xué)農(nóng)藥的污染，最好全面推廣生物農(nóng)藥。
所謂生物農(nóng)藥是指由生物體產(chǎn)生的具有防止病蟲害和除雜草等功能的一大類物質(zhì)總稱，它們多是生物體的代謝產(chǎn)物，主要包括微生物殺蟲劑、農(nóng)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(xì)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(shù)克服其缺點(diǎn)來提高殺蟲效果，例如目前病毒殺蟲劑的一個(gè)研究熱點(diǎn)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(jīng)毒素的基因克隆到桿狀病毒中以增強(qiáng)桿狀病毒的毒性；將能干擾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(dá)出相關(guān)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(dá)到殺死害蟲的目的。
參考文獻(xiàn)
1 孔繁翔. 環(huán)境生物學(xué)[M]. 北京:高等教育出版社，2000
2 陳堅(jiān).
關(guān)鍵詞：農(nóng)用地膜;污染現(xiàn)狀;治理措施
1 農(nóng)用地膜的污染現(xiàn)狀及危害
1.1 現(xiàn)有地膜降解度低
生物降解指的是優(yōu)質(zhì)物質(zhì)通過某種活生物作用產(chǎn)生的分解現(xiàn)象，常見的或生物就是微生物如細(xì)菌等，最終將化合物轉(zhuǎn)化成為二氧化碳與水。不同的物質(zhì)降解作用也不一樣，某些物質(zhì)的講解速度非?？烨抑v解過程很安全、某些物質(zhì)發(fā)生的降解會(huì)做會(huì)促使其成為較小的之間分子，這樣的降解也就是初級(jí)降解。這樣的分子也只生物降解作用的中間產(chǎn)物，隨著環(huán)境等因素的不同，它們很有可能比原有的污染存在的時(shí)間更長、擁有更大的毒性。
1.2 使用量和覆膜面積持續(xù)增加，殘留量逐年增大，污染日趨嚴(yán)重
農(nóng)膜覆蓋種植被譽(yù)為農(nóng)業(yè)的“第三次革命”。正是由于它的這一功效，使得它的應(yīng)用量和覆蓋面積不斷增加。根據(jù)相關(guān)研究，中國在過去十多年當(dāng)中農(nóng)用地膜的使用數(shù)量一致呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)。
殘留在耕地土壤當(dāng)中的地膜主要在耕作層分布，約集中在0-10cm厚的土壤中，占到殘留地膜的2/3，剩余的殘留地膜則分布在厚度為10-30cm之間的土壤中，40cm深度以上的土壤中幾乎沒有分布。耕地中殘留的地膜的數(shù)量、大小以及形態(tài)各部相同，受到農(nóng)事活動(dòng)的影響以及地膜的使用方式影響，殘留的地膜主要呈現(xiàn)片狀、球狀以及卷筒狀等，在土壤當(dāng)中呈現(xiàn)水平、傾斜或者垂直分布。地膜殘片的面積大小不一，在我國，山西的棉田中地膜殘片面積一般為10-15cm2，占到地膜殘留量的73.9%左右，此外小于5cm2的殘片占到全部殘留量的13%左右;而在新疆的棉田中，有約34%的殘留地膜面積都小于5cm2;華北以及華東地區(qū)的地膜片面積偏大，多為20-50cm2，主要受到使用年限因素的影響。
1.3 農(nóng)用地膜方面的政策不到位
農(nóng)民本來就是一個(gè)弱勢(shì)群體，他們沒有足夠的知識(shí)，也沒有足夠的資金，更沒有足夠的地位，要讓他們對(duì)殘膜的利用和回收做到百分之百的好，那是絕對(duì)不可能的。但是現(xiàn)在關(guān)于農(nóng)用地膜方面的政策又很少，只有給農(nóng)民提供一個(gè)足夠好的環(huán)境，給他們提出一些既有利于增加他們的經(jīng)濟(jì)收入又不會(huì)造成農(nóng)用地膜殘留于田間土壤的政策，才是解決問題的關(guān)鍵。
2 農(nóng)用地膜污染的防治措施
2.1 改進(jìn)地膜的可降解性，提高回收利用率
2.1.1 提高地膜的質(zhì)量
在現(xiàn)有普遍使用的農(nóng)用地膜中添加各種抗老化物質(zhì)不但能夠延長地膜的使用年限，提高地膜保溫保濕效果，同時(shí)利于干凈地進(jìn)行回收。此外，由于寬幅地膜可有效減少其在土壤中的殘留量，因此研究適合不同地區(qū)種植模式的地膜寬度，對(duì)提高作物產(chǎn)量、改進(jìn)地膜回收率意義重大。
2.1.2 研究開發(fā)地膜回收機(jī)，提高對(duì)殘膜的回收利用
地膜的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，人工回收的費(fèi)時(shí)費(fèi)力，已經(jīng)難以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，而使用機(jī)械進(jìn)行回收成為必然趨勢(shì)。加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，以利用殘膜回收機(jī)械為主，輔以人工撿拾方式，能夠很大程度上提高殘膜的回收率，拓寬殘膜的利用途徑。當(dāng)前國內(nèi)對(duì)回收機(jī)的研究生產(chǎn)已經(jīng)比較成熟，在一定范圍中得到了推廣。以新疆研發(fā)的卷膜式棉花苗期殘膜回收機(jī)為例，其回收率高達(dá)85%～94%，生產(chǎn)效率水平也在不斷提高。
2.1.3 開展地膜替代品和新農(nóng)業(yè)技術(shù)研究，減少普通地膜的應(yīng)用量
研發(fā)出可降解、零污染的新型地膜材料是治理殘膜污染最理想的途徑之一。但是由于各個(gè)方面的原因，降解塑料地膜的大面積推廣應(yīng)用難以真正意義上的實(shí)現(xiàn)。雖然如此，依照地膜的增產(chǎn)原理，對(duì)于新型保溫保濕材料還是有相關(guān)的研究和應(yīng)用，常見的有：光降解地膜、玉米塑料膜、生物降解地膜、光生物降解地膜、紙地膜以及液態(tài)地膜等。當(dāng)前生物降解地膜的研究出現(xiàn)了一定的進(jìn)展，但受到材料、價(jià)格方面的影響較大，難以面積的推廣應(yīng)用。同時(shí)，使用玉米秸稈、麥草等農(nóng)作物進(jìn)行覆蓋也是較好的選擇，能夠有效的避免地膜殘留污染情況的發(fā)生。相關(guān)研究結(jié)果證明，使用農(nóng)作物秸稈覆蓋對(duì)于改善耕地質(zhì)量、優(yōu)化土壤結(jié)構(gòu)非常有效。
2.2 提高農(nóng)民的環(huán)保意識(shí)
利用廣播、電視、海報(bào)等宣傳途徑，向社會(huì)與農(nóng)民宣傳殘膜對(duì)農(nóng)作物以及環(huán)境造成的危害。同時(shí)定期組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行專題講解，提高農(nóng)民對(duì)地膜的認(rèn)識(shí)以及清理和回收殘膜的積極性。農(nóng)業(yè)、農(nóng)機(jī)、環(huán)保、質(zhì)檢、工商等部門應(yīng)當(dāng)制定約束性強(qiáng)的政策、措施，同時(shí)向農(nóng)民宣傳使用合格地膜對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性發(fā)展的重要性，真正的踐行“殘膜不清凈，機(jī)車不播種”。
2.3 制定嚴(yán)格的農(nóng)用地膜政策并監(jiān)督施行
要減少地膜造成的污染，首先需要進(jìn)行生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格化，對(duì)企業(yè)當(dāng)前的生產(chǎn)規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保農(nóng)膜產(chǎn)品的質(zhì)量，其厚度以及拉伸強(qiáng)度均滿足國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。同時(shí)還應(yīng)對(duì)生產(chǎn)劣質(zhì)地膜的廠家進(jìn)行嚴(yán)格查處和處罰。凡使用不能回收的超薄農(nóng)膜要收取污染費(fèi)，把農(nóng)田地膜污染源頭納入法制管理軌道，并制訂農(nóng)田地膜殘留標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)當(dāng)前的通用標(biāo)準(zhǔn)分為三級(jí)。一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)指的是農(nóng)田中有少量地膜殘留，對(duì)與農(nóng)田生態(tài)環(huán)境以及農(nóng)作物生長不產(chǎn)生負(fù)影響;二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)指的是農(nóng)田中有一定量的地膜殘留，對(duì)作物的生長與產(chǎn)量基本不造成負(fù)影響，但是一旦超過這個(gè)值就可能造成農(nóng)作物減產(chǎn);三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)則是指土壤中地膜的殘留量較多，對(duì)耕地土壤造成污染，同時(shí)還導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)5～20%。
3 結(jié)論
針對(duì)農(nóng)用地膜殘留及造成污染的途徑，可從以下幾點(diǎn)措施對(duì)其進(jìn)行改善：通過添加抗老化物質(zhì)、生產(chǎn)寬幅地膜、研發(fā)可生物降解地膜等手段改進(jìn)地膜的可降解性，加強(qiáng)地膜回收機(jī)的研究，提高地膜的回收利用率;通過多種渠道增強(qiáng)農(nóng)民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)和對(duì)農(nóng)用地膜的認(rèn)知度，自覺回收殘膜和減少對(duì)普通農(nóng)膜的使用;用政策手段標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化農(nóng)用地膜的生產(chǎn)和使用。減少農(nóng)用地膜對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染需要國家、社會(huì)和個(gè)人的共同努力。
參考文獻(xiàn)：
摘要：本文詳細(xì)論述了二氧化碳的產(chǎn)生及其危害，并在此基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的污染防治措施，為削減和控制二氧化碳的排放提供對(duì)策。
關(guān)鍵詞：二氧化碳的產(chǎn)生 危害 控制
二氧化碳的產(chǎn)生
（1）凡是有機(jī)物（包括動(dòng)植物）在分解、發(fā)酵、腐爛、變質(zhì)的過程中都可釋放出CO2。
（2）石油、石蠟、煤炭、天然氣燃燒過程中，也要釋放出CO2。
（3）石油、煤炭在生產(chǎn)化工產(chǎn)品過程中，也會(huì)釋放出CO2。
（4）所有糞便、腐植酸在發(fā)酵，熟化的過程中也能釋放出CO2。
（5）所有動(dòng)物在呼吸過程中，都要吸氧氣吐出CO2。
（6）所有綠色植物都吸收CO2釋放出氧氣，進(jìn)行光會(huì)作用。CO2氣體，就是這樣，在自然生態(tài)平衡中，進(jìn)行無聲無息的循環(huán)。
CO2通常情況下，是一種氣體，每時(shí)每刻都存在于空氣中，供綠色植物自由自在地進(jìn)行著呼吸（光合作用）。為人類創(chuàng)造著財(cái)富。
二氧化碳的危害
大氣溫室效應(yīng)是指大氣物質(zhì)對(duì)近地氣層的增溫作用，其增溫原理即隨著大氣中CO2等增溫物質(zhì)的增多，使得能夠更多地阻擋地面和近地氣層向宇宙空間的長波輻射能量支出，從而使地球氣候變暖。其可能的積極作用是使部分干旱區(qū)雨量增多，高緯度農(nóng)業(yè)區(qū)熱量狀況改善，但更主要的是負(fù)面影響，就是亞熱帶和溫帶的旱、澇災(zāi)害發(fā)生頻繁，以及冰山熔化，海平面上升，沿海三角洲被淹沒。因此，減少大氣增溫物質(zhì)的排放量是人類刻不容緩的義務(wù)。
溫室效應(yīng)是怎么來的？我們能做什么？ 溫室效應(yīng)主要是由于現(xiàn)代化工業(yè)社會(huì)過多燃燒煤炭、石油和天然氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入大氣造成的。 二氧化碳?xì)怏w具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結(jié)果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發(fā)散，其結(jié)果是地球表面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。 人類活動(dòng)和大自然還排放其他溫室氣體，它們是：氯氟烴（CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物氣體、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陸地上的森林，尤其是熱帶雨林。
二氧化碳的防治對(duì)策
（1）全面禁用氟氯碳化物
實(shí)際上全球正在朝此方向推動(dòng)努力，是以此案最具實(shí)現(xiàn)可能性。倘若此案能夠?qū)崿F(xiàn)，對(duì)于二五年為止的地球溫暖化，根據(jù)估計(jì)可以發(fā)揮3%左右的抑制效果。
（2）保護(hù)森林的對(duì)策方案
今日以熱帶雨林為生的全球森林，正在遭到人為持續(xù)不斷的急劇破壞。有效的因應(yīng)對(duì)策，便是趕快停止這種毫無節(jié)制的森林破壞，另一方面實(shí)施大規(guī)模的造林工作，努力促進(jìn)森林再生。目前由于森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳，根據(jù)估計(jì)每年約在1～2gt.碳量左右。倘若各國認(rèn)真推動(dòng)節(jié)制砍伐與森林再生計(jì)劃，到了二五年，可能會(huì)使整個(gè)生物圈每年吸收相當(dāng)于0.7gt.碳量的二氧化碳。具結(jié)果得以降低7%左右的溫室效應(yīng)。
（3）汽車使用燃料狀況的改善
日本汽車在此方面已獲技術(shù)提升，大幅改善昔日那種耗油狀況。但在美國等地，或許是因油藏豐富，對(duì)于省油設(shè)計(jì)方面，至今未見有何明顯改善跡象，仍舊維持過度耗油的狀況。因此，該地區(qū)生產(chǎn)的汽車在改善燃油設(shè)計(jì)方面，具有充分發(fā)揮的余地。由于此項(xiàng)努力所導(dǎo)致的化石燃料消費(fèi)削減，估計(jì)到了二五年，可使溫室效應(yīng)降低5%左右。
（4）改善其他各種場(chǎng)合的能源使用效率
是要改善其他各種場(chǎng)合的能源使用效率。今日人類生活，到處都在大量使用能源，其中尤以住宅和辦公室的冷暖氣設(shè)備為最。因此，對(duì)于提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，這對(duì)二五年為止的地球溫暖化，預(yù)計(jì)可以達(dá)到8%左右的抑制效果。
（5）對(duì)石化燃料的生產(chǎn)與消費(fèi)，依比例課稅
如此一來，或許可以促使生產(chǎn)廠商及消費(fèi)者在使用能源時(shí)有所警惕，避免作出無謂的浪費(fèi)。而其稅金收入，則可用于森林保護(hù)和替代能源的開發(fā)方面。 任何化石燃料一經(jīng)燃燒，就會(huì)排放出二氧化碳來。惟其排放量會(huì)因化石燃料種類而有不同。由于天然瓦斯的主要成分為甲烷，故其二氧化碳排放量要比煤碳、石油為低。同樣是要產(chǎn)生一千卡的熱量，煤碳必須排放相當(dāng)于0.098公克碳量的二氧化碳；這在石油則為0.085公克；若是換成天然瓦斯只需排放0.056公克即可。
（6）鼓勵(lì)使用天然瓦斯作為當(dāng)前的主要能源
因?yàn)樘烊煌咚馆^少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯，此案則是希望更進(jìn)一步推廣這種運(yùn)動(dòng)。惟其抑制溫暖化的效果并不太大，頂多只有1%的程度左右。
（7）汽機(jī)車的排氣限制
由于汽機(jī)車的排氣中，含有大量的氮氧化物與一氧化碳，因此希望減少其排放量。這種作法雖然無法達(dá)到直接削減二氧化碳的目的，但卻能夠產(chǎn)生抑制臭氧和甲烷等其他溫室效應(yīng)氣體的效果。預(yù)計(jì)將對(duì)二五年為止的溫暖化，分擔(dān)2%左右的抑制效果。
（8）鼓勵(lì)使用太陽能
譬如推動(dòng)所謂「陽光計(jì)劃之類。這方面的努力能使化石燃料用量相對(duì)減少，因此對(duì)于降低溫室效應(yīng)具備直接效果。不過，就算積極推動(dòng)此項(xiàng)方案，對(duì)于二五年為止的溫暖化，只具4%左右的抑制效果。其效果似乎未如人們的期待。
（9）開發(fā)替代能源
利用生物能源(Biomass Energy)作為新的干凈能源。亦即利用植物經(jīng)由光合作用制造出來的有機(jī)物充當(dāng)燃料，藉以取代石油等既有的高污染性能源。
（10）二氧化碳的掩埋。
據(jù)科學(xué)家最近稱，為了解決全球變暖，拯救地球。人們不得不把大量的二氧化碳直接注入地下。所以在未來50-60年之間將二氧化碳埋入地下的方式可能會(huì)作為一種減少溫室效應(yīng)的最有力的措施而被采用。
（11）二氧化碳合成可降解塑料
我國科學(xué)家經(jīng)過兩年的難苦研究，今天在這項(xiàng)技術(shù)上取得了重大突破。使用已開發(fā)的催化劑的催化效率超過世界最高水平的兩倍，納米技術(shù)的應(yīng)用使每克催化劑能夠催化合成140-180克塑料，每噸塑料所用的催化劑成本僅200元左右。且制成的新塑料中二氧化碳的含量達(dá)43%。成本為0.9萬元/噸，是目前市場(chǎng)同類產(chǎn)品的價(jià)格的三分之一至四分之一。不久前，中國科學(xué)院專家組對(duì)這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了驗(yàn)收。認(rèn)為該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了高效催化二氧化碳制備可降解塑料，成本低，可年產(chǎn)3000噸以上，已具備實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的條件。
結(jié)語
二氧化碳的研究已成為當(dāng)今科學(xué)界的熱點(diǎn)，各國均投入大量資金、人力、物力。我國將在今后五年內(nèi)投入7000萬元用于研究生態(tài)對(duì)二氧化碳的作用，為破解全球關(guān)注的“二氧化碳失蹤之謎” 和“全球變曖之謎” 作出貢獻(xiàn)。人類不但要征服自然，改造自然，而且還有義務(wù)保護(hù)自然。
參考文獻(xiàn)：
[1]羅夏．將二氧化碳“埋”在地下．科學(xué)時(shí)報(bào)，2002年9月．
關(guān)鍵詞：生物工程 環(huán)境 保護(hù)
中圖分類號(hào)：X506 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）005-109-02
生物工程，這門新興的綜合性應(yīng)用學(xué)科于上世紀(jì)70年代初興起，是以生物化學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)和細(xì)胞學(xué)等為代表的生物學(xué)的理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、化工等現(xiàn)代工程技術(shù)，創(chuàng)造出具有特別功能的“工程菌”或“工程細(xì)胞株”，以產(chǎn)生有用的代謝產(chǎn)物或發(fā)揮其特別生理功能。包括基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程和生物反應(yīng)器等內(nèi)容。
生物工程用于環(huán)境有悠久的歷史。但現(xiàn)代生物工程和環(huán)境工程的結(jié)合，于20世紀(jì)80年代誕生在歐美地區(qū)，形成了環(huán)境生物工程，它涉及的學(xué)科領(lǐng)域眾多，通過利用生物體或生物體某些組成部分或機(jī)能，建立降低或消除污染物產(chǎn)生的工藝流程，或者能高效凈化環(huán)境污染，同時(shí)又生產(chǎn)有用物質(zhì)的工程技術(shù)。利用生物工程處理污染物的最大特點(diǎn)是，處理產(chǎn)物都是水、二氧化碳、氮?dú)獾葻o毒、無害的物質(zhì)；可以有效避免二次污染，是一種安全而徹底的方法。
1 生物工程技術(shù)減少污染物排放
利用生物工程技術(shù)，研制具有特別功能的“工程菌”或“工程細(xì)胞株”，并用于生產(chǎn)流程中，減少污染物排放、甚至零排放。例如，生物農(nóng)藥具有安全、無毒、不污染環(huán)境等特點(diǎn)；生物質(zhì)能源的利用能有效降低污染物排放；高催化效率“工程菌”提高化學(xué)反應(yīng)速度，減少生產(chǎn)過程能源、原料的消耗；這些對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境都具有重要意義。
2 生物工程在環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用
監(jiān)測(cè)環(huán)境污染是環(huán)境保護(hù)工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，除了應(yīng)用化學(xué)或儀器分析進(jìn)行測(cè)定外，生物監(jiān)測(cè)也日益成為重要的監(jiān)測(cè)手段?？梢岳弥甘旧?、基因工程技術(shù)改造過的微生物、分子生物學(xué)技術(shù)、生物芯片技術(shù)、生物傳感器等技術(shù)監(jiān)測(cè)環(huán)境污染。如水葫蘆監(jiān)測(cè)水域中的砷；用細(xì)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(cè)水質(zhì)；用鼠傷寒少門氏菌檢驗(yàn)物質(zhì)致突變性與致癌性。近年來，研究較多的有聚合酶式反應(yīng)技術(shù)（PCR技術(shù)）、生物傳感器、核酸探針、酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)（ELISA）、生物熒光方法等生物高新技術(shù)也應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。PCR 技術(shù)可用于土壤、沉積物、水樣等環(huán)境標(biāo)本的細(xì)胞檢測(cè)。生物傳感技術(shù)可用來測(cè)定水體中的BOD、酚、NO3、有機(jī)磷，還可以用來分析大氣中的CO2、SO2、NOx的含量及濃度等。Andreas等報(bào)道了將檢測(cè)汞的傳感器菌株用于測(cè)定土壤中汞的生物有效性；Charlesp等用多孔滲透膜、固定化硝化細(xì)菌和氧電極組成微生物傳感器，用此傳感器測(cè)定樣品中的亞硝酸鹽含量，可間接測(cè)定空氣中NOx的濃度，其檢出限為1*10-8mol/L。今后，生物工程技術(shù)由于其快速、靈敏、特異性強(qiáng)的特性，將在環(huán)境監(jiān)測(cè)中廣泛應(yīng)用。
3 生物工程在廢水處理中的應(yīng)用
廢水中所含的污染物質(zhì)是多種多樣的，需要幾種方法組成一個(gè)多層次處理系統(tǒng)。物理方法一般適用于預(yù)處理，化學(xué)方法容易產(chǎn)生二次污染；利用生物工程措施凈化廢水則是利用生物的新陳代謝作用，對(duì)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定，將廢水中污染物轉(zhuǎn)化為無毒、無害、穩(wěn)定的物質(zhì)。
固定化微生物技術(shù)。這是生物工程領(lǐng)域的新技術(shù)，利用基因工程技術(shù)將一些具有特異性的優(yōu)勢(shì)菌種不斷得到改造或創(chuàng)造，將這些具有脫色菌、脫氮、脫磷等高效專性菌進(jìn)行固定化后，菌體密度提高，極大提高了處理工業(yè)廢水和分解難生物降解的有機(jī)物質(zhì)的效率，具有明顯優(yōu)勢(shì)。
生物反應(yīng)器技術(shù)。在活性污泥中加入既有固定載體又有流動(dòng)載體，既有好氧又有厭氧固定膜的反應(yīng)器，大大增加反應(yīng)體系中的生物量和生物類群，運(yùn)用發(fā)酵工程原理，最高水平地發(fā)揮微生物降解污染物的生物活性。此法可提高生物處理的效率，節(jié)約大量的人力，簡化操作程序。
生物強(qiáng)化處理技術(shù)。通過向廢水中加入優(yōu)勢(shì)菌種或通過基因工程技術(shù)產(chǎn)生的“超級(jí)工程茵”，形成高效生物膜，以去除有害物質(zhì)。常見的方法有：高濃度活性污泥法、生物-鐵法、生物活性炭法。
隨著污染日益嚴(yán)重、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，利用生物工程技術(shù)開發(fā)了不少處理廢水的新工藝和技術(shù)。如升流式厭氧污泥床（USAB）生物處理技術(shù)、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）生物處理技術(shù)、間歇式活性污泥法（SBA）生物處理技術(shù)、吸附-降解（AB）生物處理技術(shù)等。
4 生物工程技術(shù)在固體廢棄物處理中的應(yīng)用
固體垃圾處理的常用方法有：堆肥、填埋、焚燒。堆肥法和填埋法利用了生物學(xué)原理，通過“無害化、資源化、減量化”措施處理的廢棄物，可作為肥料使用，實(shí)現(xiàn)廢物資源的二次利用。國內(nèi)張玲、凌云、孫立明、王建香等研究人員都研究了復(fù)合微生物菌劑在堆肥和填埋處理中的應(yīng)用，并取得很好效果。國外有研究人員用蚯蚓床處理有機(jī)垃圾和糞便。蚯蚓床處理可以將廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o臭味、肥效高的蚯蚓糞土，蚯蚓本身也是很好的醫(yī)藥原料和優(yōu)良飼料，效果顯著。
生物工程技術(shù)對(duì)于消除白色污染亦有重要意義，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）利用基因工程技術(shù)可以篩選優(yōu)勢(shì)微生物、構(gòu)建高效降解菌，并通過發(fā)酵工程技術(shù)大量培養(yǎng)，達(dá)到降解白色污染物的目的。（2）利用基因工程技術(shù)將能編碼降解蛋白的基因?qū)肽骋煌寥牢⑸铮ㄈ纾焊鼍┲?，使兩者同時(shí)發(fā)揮各自的作用，迅速降解塑料等白色污染物。（3）通過基因工程方法，利用微生物生產(chǎn)可降解塑料。
5 生物工程在大氣污染治理中的應(yīng)用
廢氣的生物處理和空氣凈化主要是指利用微生物吸附分解有機(jī)物能力和降解惡臭物質(zhì)與有機(jī)廢物的方法，主要方法有生物洗滌、生物過濾、生物吸附法等。這些方法具有成本低、效率高、消耗低、安全性好和無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，比傳統(tǒng)廢氣處理方法優(yōu)勢(shì)明顯。此外，還可通過減少生產(chǎn)過程的污染物排放，從源頭上減少污染物。酸雨的主要原因是燃煤產(chǎn)生的高濃度SO2，可以通過微生物脫硫技術(shù)減少SO2的排放。
6 生物工程在土壤污染治理的應(yīng)用
土壤污染主要包括重金屬污染、農(nóng)藥殘留、土壤板結(jié)等方面。我國土壤重金屬污染物主要來源于工業(yè)廢渣、污水灌溉、生活垃圾等。土壤是人類生存的基礎(chǔ)，我們既要保證18億畝耕地紅線，又要保證土壤的質(zhì)量，生產(chǎn)健康的食品。
重金屬難以降解，是土壤污染的重要污染源且對(duì)人體健康危害極大。重金屬污染土壤生物修復(fù)技術(shù)包括植物修復(fù)和微生物修復(fù)。生物修復(fù)的主要原理是利用或通過基因工程技術(shù)改造微生物、動(dòng)物和植物等生物的功能，將重金屬吸附或轉(zhuǎn)化為無毒產(chǎn)物。主要通過以下兩種方法實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的凈化：（1）通過生物作用，改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，降低其移動(dòng)性和生物可利用性；（2）通過生物吸收、代謝，削減、凈化與固定重金屬。
另外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，80%以上的農(nóng)藥會(huì)殘留在土壤之中，其中的磷、氯代烴等是造成污染的主要物質(zhì)。運(yùn)用現(xiàn)代微生物技術(shù)可以將這些有害物質(zhì)分解為H2O和CO2等無毒無害或毒性較小的其他物質(zhì)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。
7 結(jié)語
綜上所述，生物工程已經(jīng)在環(huán)保領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并產(chǎn)生了重要的作用和深遠(yuǎn)的影響。隨著現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和相關(guān)工程技術(shù)的提高，生物工程在環(huán)保領(lǐng)域中必將發(fā)揮更積極的作用，擔(dān)當(dāng)更重要的角色，帶動(dòng)整個(gè)環(huán)保事業(yè)邁入新發(fā)展。
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