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                生物化學工程環境改造分析

                所屬欄目:化學工程論文 發布日期:2018-11-21 13:45:35 論文作者:佚名

                一、我國生態環境現狀

                目前我國工業“三廢”汙染、農用化肥和農藥的汙染以及廢棄◢塑料和農用地膜的汙染,嚴重的影響了國內的生態環境,使得水汙染日益加劇。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;土壤汙染嚴重,耕地面積銳減,近10年來每年流失的土壤總量達50億噸,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,疾病發病率急劇上升。環境是人類和生物賴以生存和發展的各◤種因素的總和。環境包括自然環境和社會環境。環境與人相互對立又相互制約。環境給人類的生存和發展提供了必要的條件,而人類通過調節自身以適應不斷變化的外界環境;同時也不斷地改造環境,創造有利於自身生∮存、發展的環♀境條件。人類對環境的改造能力越強,環境對人類的作用就越強。人類在改造環境的同時,也將大量的廢棄物帶給了◆環境,造成了環♂境汙染,對人體健康產生了不良影響甚至危及生命。因此,加大環境保護和環境治理力度,加快↑應用高新技術,如現代生物技術來控制環境汙々染和保持生態◢平衡,提高環境質量已成為環保工作者的工作重點。幾大環境問題:一是大氣汙染對健康的危害,空氣汙染物在短時間內大量進入人體,會導致急性危害。產生的原因,一種是汙□染地區的氣象條件發生了變化,大量汙物積聚在低空,擴散不開;另一種是事故排放使大量有害物質短時間內進入大氣,造成嚴重汙▅染。二是慢性危害:長期生活在低濃度汙染的空氣環境中,機體可受到慢性潛在性危害,使慢性呼吸系統疾病的發病率增高。如目㊣前吸煙引發肺癌、石棉引起石棉卐肺、二氧化矽致矽肺等ㄨ已為人們所共知。三是致癌作用:空氣汙染物的致癌作用是慢性危害的又一表↘現,是現代肺癌發病率增高、死亡率增加的重要原因之一。實驗證實,有30余種空氣汙染⊙物具有致癌作用,其中最←突出的是多環芳烴化合物,以3,4苯並芘為代表。它是煤炭、石油、天然氣、木材等燃燒不完全如豆燈光照在劍身上所形成的一種高活性▃致癌物,在煤煙、煤焦油、汽車廢氣、飛機尾氣、柏油路灰∑ 塵中都能分離出3,4苯並芘。某些㊣元素如砷、鉛、鎘、鉻、鈹的致癌性已在動物實驗中被證實。

                二、現代生物技術與環境保護

                現代生物技術是以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卻是雄才大略物高新技術的總稱。現代生物技術不僅在農作物千調萬查改良、醫藥研究、食品工程方面發揮著重要作用,而且也㊣隨著日益突出的環境問題在治理汙染、環境門內卻是鼾聲陣陣生物監測等方面發揮著重要的作用。自20世紀80年代以來生物技術作為一種高新技術,已普遍受到世〗界各國和民間研究機構的高№度重視,發展十分迅猛。與傳統方法比屍體較,生物治理方法具有許多優點。首先,生物ξ技術處理垃圾廢棄物是降解破壞汙染物的分子結構,降解的產物以及副產物,大都是可以被生物重新利用的,有助於把人類√活動產生的環境汙染減輕到最小程度,這樣既做到一勞永逸,不留下長期汙染問題,同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。其次,利用發酵工程@技術處理汙染物質,最終轉化產物大都是無毒無害的穩定物質,如二氧化碳、水、氮氣和甲時光烷氣體等,常常是一步卐到位,避免汙染物的多次轉移而造成重復汙染,因此生物技術是一種既安全又徹底的手段。再次,生物技術是以酶促反應為基礎的生物化學小姑娘還不知道李師弟過程,而作為生物催化劑的酶∩是一種活性蛋白質,其反應過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的,所以大多數生物治理技術卐可以就地實施,而且不影響其他作業的正常進行,與常常需要高溫高壓的化工過程比較,反應條件大大簡化,具有設備簡單、成本低廉、效果好、過程穩定、操作簡↓便等優點。所以,當今生物技術已廣泛應用於環境監測、工業清潔生產、工業廢棄物和城市生活垃圾的處理以∏及有毒有害物質的無害化處理等各個方面。

                三、現代生物技術在環境保護中還有的應用

                (一)汙水的生物凈化

                汙水中的有毒物質其成分十分復雜≡,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。微生物通過自身的生命活動可以解除汙水的毒害作用,從而使汙水中的有毒物質↘轉化為有益的無毒▲物質,使汙水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術處理汙水就是生物凈化汙水的方法之一。固定化酶和固定化細胞技術是酶ㄨ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的不溶性載體相結合,將酶變成〖不溶於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,可催化一系列生化反應的固定化ㄨ細胞。運用固定化酶和固定化細其中恐怕還有無數胞可以高效處理廢水中的有機汙染物、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,以共介結合法固定於多孔玻璃及矽珠上,制成酶柱,用於處理對硫磷廢水,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,對於含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〗應用於廢水處理。

                (二)汙染土壤的生物修復

                重金屬汙染是造成土壤汙染的主要汙染物。重金屬汙染的生物修復是利用生物(主要這個打算基本沒有成功是微生物、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,使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環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、凈化與固然後才徐徐定。汙染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質@的含量,激發微生物的活性,由此可以改善土壤的生態〖結構,這將有助於土壤的固定,遏制風蝕、水蝕,防止水土流失。

                (三)白色汙染的消除

                廢棄塑料和農用〓地膜經久不化解,估計是形成環境汙染的重要成分。據估計我國土壤、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,若再連續使用而不采取措施,十幾年後不少耕地將顆粒無人收,可見數量巨大的塑料垃圾嚴重卐影響著生態和環境,研究和開發生物可降解塑料已◆迫在眉睫。利用生物工程技術一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農膜的優勢微生∩物、構建高效降解①菌;另一方面可以分離克隆降解基◣因並將該基因目光看在成子昂身上導入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使兩者同時發揮各自的作用,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、生產和滿意應用。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←優點而在醫學等許多領域Ψ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◤采用微生物發酵法生產聚-羥基烷酸(PHAs),研究人稍有些局促員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種,即將PHAs重組菌進我對九情有獨鐘行發酵,在積∑ 累大量的PHAs後,加入信號物質,使裂不由得長嘆一聲解蛋白產生,細胞壁破向抓去壞,PHAs析出,以簡化胞內產物PHAs的⌒ 提取過程,降低提取成本。

                (四)化學農藥汙染的消除

                一般情況下,使用的化㊣ 學殺蟲劑約80%會殘留在土壤心性中,特別是氯代烴類農藥是最難分解的,經生態系統造成滯留毒害作用。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終於明白藥已成為消除農藥對環境汙染的一個重家庭要方面。能降解農藥網觀的微生物,有的是通過礦化←作用將農藥逐漸分解成終產物CO2和H2O,這種降解途徑徹底,一般不會帶來副不要眼睛了作用;有的□ 是通過共代謝作用,將♂農藥轉化為可代謝的中間產物,從而從環境中消除殘留農藥,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原來是他藥作用的微生物進行改造,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汙染,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在他稱,它們多是生物體的代謝產物,主要包括微生物殺蟲劑、農用抗生素制劑唐小唬和微生物除草劑等。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,但長期瘋狂沖上來以來並沒有得到廣泛的使用。現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,人們微笑道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;將只要這種感覺種下了種子能幹擾害蟲正常生活周期的基因☆如編碼保幼激素酯酶的基劍一入手因插入到桿狀病毒基因組中,形成重組桿狀病毒並使其表達出相關激素,以破壞害㊣蟲的激素平衡,幹擾其正常』的代謝和發育從而達到殺死害蟲現代版的目的。

                文章標題:生物化學工程環境改造分析

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