论水资源养护过程中生物工程的重要性

经验交流│The exchange of experience

论水资源养护过程中生物工程的重要性

马 俊

（长江大学生命科学学院 湖北 荆州 434000）

【摘要】现代生物工程技术随着不断的发展，其研发出的新成果广泛的应用可以对水资源的预防污染及治理起到较好的效果，再水资源的运用中可以得出生物工程技术运用的真实数据，本文将从多个角度进行详尽的分析。 【关键词】生物工程；水资源养护；生物手段

当今，环境保护已成为国际关系、经贸合作中的一个极为重要的问题，而水资源的问题更是日以得到重视，其严重地影响着我国国民经济的可持续发展。在我国过去几十年的经济发展中，由于忽视了发展中的环境保护，目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施，但水资源质量下降的趋势仍在继续，目前，我国社会经济仍然保持着高度发展的态势，合理保护水资源的压力将进一步加重，由人类活动所造成的水污染和环境质量的恶化已成为制约我国社会和经济可持续发展的障碍。如何在经济高速发展的同时控制环境污染，改善水资源质量，以实现社会经济可持续发展之目标是我国当前亟待解决的重要问题。

一、随着生物技术研究的进展和人们对水资源保护的认识

现代生物技术不但在净化环境，减少污染和改造传统产业等方面发挥出重要的作用，还可以为保护人类生存环境和社会可持续发展做出积极的贡献，运用现代生物工程技术，可有效地减少水资源的流失及破坏。

二、现代生物技术的潜力和优势

在运用科学技术保护水资源的运用中,不难预料,生物技术将发挥最为重要的作用。现如今人们越来越认识到，运用现代生物技术是预防、阻止水资源恶化、维护生态平衡最有效措施之一。现代生物技术在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移。利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质，即用生物修复技术净化环境，使受污染的宝贵资源如水资源(包括地面水和地下水)、土壤等得以重新利用，同时还可进一步强化环境的自净能力。现代生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，在水资源环境保护及污染物治理具有更高的效率。

三、现代生物技术在水资源保护的应用

随着基因工程技术新的开发高潮到来,初步的试验实践和生产实践显示,运用基因工程消除水资源污染等污染源具有廉价、安全的特点,它正在成为研究和开发的热点。生物固氮技术为减少化肥用量、增加作物产量、减少环境污染也提供了有效途径。如利用基因工程,让非豆科植物可以像豆科植物那样可以利用空气中游离的氮。目前,已有两种技术取得了成效。一是运用现代生物技术的基因重组固氮功能基因导入禾本科植物根际的细菌中去,使其具有固氮能力,为作物提供氮肥。我国科学家培育的小麦根际固氮菌肥，试用于小麦拌种，可使小麦增产近20%，大大减少了氮肥的施用量，有利于农业生态环境的保护。二是利用基因工程和细胞融合技术把固氮基因直接重组到作物细胞的基因组中,从而获得自身可以固氮的农作物,从根本上解决了固氮问题。目前,实验通过细胞融合已把豆科植物固氮基因转导到稻、麦、玉米等细胞中，成功地把肺炎克氏杆菌的固氮基因转导到大肠杆菌、酵母菌细胞中，把豆科植物的固氮基因导入胡萝卜细胞内。由此,人们看到了利用现代生物技术培育人们所需要的作物和减少化肥施用保护生态环境的光明前景。

四、现代生物技术在污染控制工程中已取得广泛应用

现代生物技术的污染控制应用主要有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物脱氮法、生物除磷法。城市生活垃圾的微生

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物处理，污泥的微生物处理，禽畜粪便处理与资源化工程，生物修复，微生物脱臭，废弃物的微生物资源化，固定化微生物技术及其在污染控制中的应用，绿色环保产品的开发和应用。以环境污染的生物治理为主，开展环境微生物学的基础，应用基础和应用研究，为重金属废水，石油废水，印染废水，油脂废水，农药废水，生活污水等提供效果好的，成本低的生物治理技术和设备，以促进我国的环境工程建设。我国在环境污染治理中应用的技术主要有：

4.1固体废物的生物处理技术

沼气发酵是有机物在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度等条件下，微生物分解有机物的过程。堆肥是垃圾、粪便处理方法之一；堆肥是在人工控制的条件下，利用微生物的作用，将堆料中的有机物分解，产生高热，以达到杀死寄生虫卵和病原菌的目的；细菌冶金是利用某些微生物的生物催化作用，使矿石或固体废物中的金属溶解出来，从而能够较为容易地从溶液中提取所需要的金属。

4.2废水的生物处理技术

生物曝气滤池处理生活污水及资源化利用技术集生物处理和过滤两种功能于一体，出水水质优良，是一种高效的新型生物反应器，极适用于生活污水和工业有机废水的处理及资源化利用。生物工程技术处理油脂化工废水利用来自于自然界又经培养驯化的功能菌株，根据废水和污水的不同性质，组成，配制不同菌株，通过发酵培养形成多功能复合型菌液，用于油脂化工，化工有机废水，食品，印染，生活污水，工业废水的处理。通过对大中型油田，炼油厂废水石油污染物样品采集，降解微生物菌株的分离，筛选，获得石油降解优势微生物，针对含油废水的不同水质特征，选用不同的微生物菌剂处理，使其稳定达标排放。

4.3污水的生物净化

污水中的有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等，此方面国内外成功的例子很多，如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶，以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理对硫磷废水，去除率达95%以上

五、结语

随着大工业生产技术的飞速发展，生物方法所处理或修复的对象也在时刻不停地改变，势必将推动现代生物技术不断改革创新。为了使生物技术能满足新的发展需要。我们必须真正进行探索，并且可能以过去未曾想象到的方式来使用生物或是它们的衍生物，运用现代生物技术预防和治理环境污染,有效地改善生态环境。

【参考文献】

[1]晓林.生物科学和生物工程[M].北京:新时代出版社,2002. [2]胡玉佳.现代生物学[M].北京:高等教育出版社,2001. [3]孙东.生物技术应用于环境保护的新进展[J].环境保护,