浅谈生物工程技术及在环境保护中的应用

浅谈生物工程技术及在环境保护中的应用

孙敏

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摘要：科学技术不断创新的背景下，生物工程技术应运而生并实现了在多领域内的广泛应用，促进了社会发展与进步。新时期，随着人们环保意识的不断提升，环保工作引发了社会各界的高度关注。将生物工程技术应用于环保工作中，能够更好地保证环境保护效果，改善人类生活环境，实现人与自然的和谐发展。本文首先概述了当前我国自然生态环境现状，其次分析了生物工程技术在环保工作中的优势，最后探讨了生物工程技术在环境保护中的具体应用。

关键词：生物工程技术; 环境保护; 应用; 分析;

在过去的一段时间里，工业、农业、建筑业等各个行业的快速发展，极大地推动了社会进步与经济增长，但是也引发了严重的水污染、空气污染、土壤污染问题，严重降低了人们的生活质量，阻碍社会可持续发展。在其情形下，做好环保工作势在必行，将生物工程技术应用于环保工作中，具备显著的优势。

1对现代生物技术的理解

1.1现代生物技术的定义

现代生物技术又叫生物工程，由多个学科构成，具有很强的综合性。简单来说，它是以现代生命科学（分子生物学、细胞生物学、免疫学、遗传学等）为基础，结合计算机技术、电子技术、工程技术等先进手段，利用生物有机体或其他组成部分，预期性地改变生物特性或制造新产品的一种高新技术。现代生物技术具有准确度高、反应灵敏、操作灵活等特点，使其在各个检测领域具有广泛应用。

1.2现代生物技术的研究内容与发展趋势

现代生物技术以生物有机体为研究对象，以开发生物资源为研究目的，研究内容涉及酶工程、细胞工程、基因工程、微生物工程等，主要包括PCR技术、生物传感器、生物酶、生物芯片等技术。该项技术的操作环境简单，一般在常温常压的条件下对生物进行研究，不会对环境造成生物污染，进而提高资源利用率。就其应用领域而言，主要涉及环境监测、农作物与动物检测、食物检测等，并将在生物制造、生物处理工艺、海洋生物以及新能源领域发挥重要作用。基于该项技术开发的新产品具有纯度高、可靠性强等特点，为今后的发展奠定了研究基础。

2现代生物技术在环境监测中的具体应用

2.1环境监测中生物监测技术的应用

在土壤监测中常运用动物监测法、植物监测法、微生物监测法。动物监测法即利用土壤内的动物，如对土壤污染比较敏感的蚯蚓，来对土壤进行监测，通过分析蚯蚓体内某种成分的含量来间接检测土壤中的物质成分的含量，进而确认土壤污染程度。植物监测法即依据植物的生长变化来监测土壤污染状况，一旦土壤被污染，植物的新陈代谢会发生变化，呈现出不同的外在特征，如叶子枯萎、烂根、停止生长等，研究人员可对其进行研究，进一步确认土壤污染程度。微生物监测法即分析土壤中某种微生物群落的变化来判断土壤的污染状况。二是在水体污染监测中常运用微生物群落监测法、生物指示法。水体污染后，微生物敏感性较高，因此运用微生物群落监测法来收集微生物群落，准确判断水体污染情况。生物指示法，就是以对水污染物比较敏感的无脊椎动物（如小颤藻、蚊幼虫、颤蚓类等）为指示生物，通过分析它们的生命期的变化及其活动范围的改变，来判断水体污染情况。

2.2环境监测中生物发光检测技术的应用

发光菌具有发光现象，对土壤中的重金属极其敏感，它是生物发光检测技术的重要组成部分，生物发光检测技术可根据发光菌的发光强度来判断土壤中的某些重金属含量，进一步确定土壤污染情况。另外，要想快速准确检测出土壤中的Zn、Cu的含量，还必须依靠荧光菌这一生物材料。与传统的监测方法相比，该监测方法具有快速、简便、灵敏度高等优点，在环境监测中的应用也日益广泛。

2.3环境监测中PCR技术的应用

PCR技术又叫聚合酶链式反应，即在体外模拟DNA的天然复制过程，是DNA的一种体外扩增技术。PCR技术在环境监测中的原理是：利用PCR技术有效检测PCR扩增产物的靶序列和模板核酸，分析环境中某种生物的DNA突变，并采取相关措施解决问题，从而保护环境。利用PCR技术来进行环境监测工作，既能有效检测出环境中的病毒、病原体等有害生物，又能检测环境中的特异性种群，还能测定基因表达。它具有高灵敏度、特异性强、快速简便等优点，克服了传统的监测方式中对样品检测时间长、难以分离培养的困难，在环境监测中的应用越来越广泛，成为环境监测中不可或缺的重要手段。

2.4环境监测中生物酶技术的应用

生物酶技术主要包括生物酶抑制技术、酶免疫测定技术两个方面。其中，生物酶抑制技术就是利用环境污染物（如农药、化肥等）在外部对特定酶的抑制作用，并加入催化特定酶的显色剂，通过显色剂的变化来判断环境中是否存在污染物或污染物存在的比例如何；酶免疫测定技术则是将环境污染物作为抗原，动物体内给予特定的免疫力抗体，根据抗原和抗体在动物体外进行的特异性反应，并加入类似跟踪物的酶，以显示抗原和抗体之间的免疫反应。与传统监测方法相比，生物酶技术环境监测中的应用具有如下优点：一是生物酶技术能直接降解有机物，迅速除去环境中的污染物，提高处理环境污染的效率；二是生物酶技术具有针对性强、节约成本、绿色环保等优点，使得它在环境监测中的应用也越来越广泛。

2.5环境监测中生物芯片技术的应用

生物芯片技术利用芯片能自动、快速、准确地检测成千上万的基因表达形式，使环境监测从根本上得到保证。一些比较敏感的细胞在环境污染物的影响下，可能会发生基因突变，而生物芯片技术可以找出突变基因，分析其与正常基因有何区别，并找出环境中污染物对敏感生物体产生何种影响，据此判断环境污染物产生的生物效应。芯片上固定的样品探针不同，致使生物芯片具有多样性，主要包括细胞芯片、蛋白质芯片、基因芯片等，其中蛋白质芯片与基因芯片能提供更加广泛地信息和数据，在环境监测中应用相对更加广泛。生物芯片技术所运用的芯片具有较强的专一性、稳定性，将其运用于环境监测中，可快速检测出环境中的污染微生物，进一步明确其对动植物、环境的污染。

2.6环境监测中生物传感技术的应用

随着计算机技术、电子信息技术的不断发展，生物传感技术也获得高速发展，主要被应用于环境中酚类污染物、硝酸盐、生化需氧量（BOD）的监测。生物传感器由识别能力的感受器和换能器组成。生物传感技术在环境监测中的原理是：待测物质进入生物活性材料（如抗体、酶、DNA、蛋白质等），经感受器进行分子识别，发生生物反应，产生特有信息，换能器将这些特有信息转换为一系列电信号，并通过仪表放大设备将电子信号输出，记录结果，从而检测出待测物质的浓度。与其他监测技术相比，生物传感技术具有微型化及自动化、灵敏性强、准确度高、特异性强等优点，能快速、有效、准确地进行在线分析，并且可以检测出极微量的环境污染物。目前BOD生物传感器、硝酸盐生物传感器、甲烷生物传感器等在环境监测中的应用前景广阔。

结语

综上所述，社会快速发展的背景下，环境污染问题引发了社会各界的高度关注，因此积极做好环保工作具有重要的现实意义。生物工程技术属于新型技术，安全性高，成本低，将其应用于环境保护工作中，能够极大地优化传统环保工作模式，提升环保工作水平，改善人们的生活质量，实现人与自然的协调发展。

参考文献

[1]罗雅琪．论述生物工程技术在环境保护中的应用[J]．化工管理，2016(30):84.

[2]郭艳霞．论生物技术在环境保护中的应用[J]．科技与创新，2015(21):119-120.

[3]李霂桐．生物工程技术在环境保护中的应用研究[J]．科技视界，2017(30):177+180.