針對我國目前的生態狀況，論述了現代生物技術在治理環境汙染和保護生態環境方面的應用和發展前景。
現代生物技術，生態環境與環境保護
1中國生態環境現狀
目前，由於“三廢”、農業化肥和農民的汙染，以及廢塑料和農用塑料薄膜的汙染，我國的生態環境受到嚴重影響，導致水汙染日益嚴重，水資源嚴重短缺。中國600多個城市中有壹半缺水，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。10年來，每年流失的土壤總量達50億噸，土地沙化與日俱增。森林覆蓋面積下降，草地退化，每年減少森林面積2500萬畝；人們的健康受到嚴重威脅，發病率急劇上升。因此，加強環境保護和治理，加快應用現代生物技術等高新技術，控制環境汙染，維護生態平衡，改善環境質量，已成為環保工作者關註的焦點。
2現代生物技術與環境保護
現代生物技術是以DNA分子技術為基礎的，包括微生物工程、細胞工程、酶工程、基因工程等壹系列生物高新技術。隨著環境問題的日益突出，現代生物技術不僅在作物改良、研究和食品工程中發揮著重要作用，而且在汙染控制和環境生物監測中也發揮著重要作用。自20世紀80年代以來，生物技術作為壹項高新技術，受到了世界各國和私人研究機構的高度重視，發展非常迅速。與傳統方法相比，生物處理方法有許多優點。
(1)垃圾廢棄物的生物技術處理是降解和破壞汙染物的分子結構。降解產物和副產物大部分可以被生物重新利用，有助於最大限度地減少人類活動對環境的汙染，做到壹勞永逸，不留長期汙染問題，同時也使垃圾廢棄物資源化利用。
(2)利用發酵工程技術處理汙染物，最終轉化產物多為無毒無害的穩定物質，如二氧化碳、水、氮氣、甲烷氣體等，往往壹步到位，避免了汙染物反復轉移造成的重復汙染。因此，生物技術是壹種安全徹底的消除汙染的手段。
(3)生物技術是以酶促反應為基礎的生化過程，而作為生物催化劑的酶是壹種活性蛋白質，其反應過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的，因此大部分生物處理技術可以就地實施，不會影響其他操作的正常進行。與通常需要高溫高壓的化學過程相比，反應條件大大簡化，具有設備簡單、成本低、效果好、過程穩定、操作簡單等優點。
因此，生物技術已廣泛應用於環境監測、工業清潔生產、工業廢物和城市固體廢物的處理以及有毒有害物質的無害化處理。
3現代生物技術在環境保護中的應用
3.1汙水的生物凈化
汙水中有毒物質的成分非常復雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛類、醇類和蛋白質等。微生物可以通過自身的生命活動去除汙水的毒性作用，從而將汙水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質，凈化汙水。利用固定化酶和固定化細胞技術處理汙水是目前汙水生物凈化的方法之壹。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，是將水溶性酶與固體不溶性載體通過吸附或化學鍵結合，使酶變成不溶於水但仍保留催化活性的衍生物。微生物細胞是天然的固定化酶反應器，通過制備固定化酶直接固定化微生物細胞，即能催化壹系列生化反應的固定化細胞。利用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機汙染物和無機金屬毒物，國內外已有不少成功的例子。如德國采用* * *結合法將能降解對硫磷等9種農藥的酶固定在多孔玻璃和矽珠上制成酶柱，用於處理對硫磷廢水，去除率達95%以上；近年來，我國固定化細胞技術在降解合成洗滌劑中表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鹽(LAS)方面的應用取得了很大進展。對於含100mg/L的廢水，降解率和酶活保持率均在90%以上。固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用於廢水處理。
3.2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(主要是微生物和植物)的作用，減少和凈化土壤中的重金屬或降低其毒性。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，從而對重金屬進行固定或解毒，降低其在土壤環境中的遷移性和生物有效性，通過生物吸收和代謝實現重金屬的還原、凈化和固定。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，從而改善土壤的生態結構，有助於土壤固定，抑制風蝕水蝕，防止水土流失。
3.3消除白色汙染
廢塑料和農用地膜長期存在，估計是環境汙染的重要組成部分。據估計，中國的土壤、溝渠和河流中大約有壹百萬噸塑料垃圾。塑料在土壤中的殘留會導致農作物減產。如果不采取措施繼續使用，十幾年後很多耕地就沒有糧食了。可見，大量的塑料垃圾嚴重影響生態和環境，研究和開發生物降解塑料迫在眉睫。利用生物工程技術，壹方面可以廣泛分離篩選能降解塑料和農膜的優勢微生物，構建高效降解菌；另壹方面，我們可以分離克隆降解基因，導入到某種土壤微生物(如根瘤菌)中，使它們同時發揮各自的作用，快速降解塑料和農膜。同時，要大力推進可降解塑料和地膜的研發、生產和應用。
有些微生物可以產生類似塑料的高分子化合物，即聚酯，是微生物的內源性儲存物質，可以通過發酵產生。由於其生物降解性、高熔點、高彈性和無毒性物質，由此產生的塑料和地膜在許多領域具有極好的應用前景。為了降低成本，提高產量，人們正在利用重組DNA技術轉化相關微生物。目前，微生物發酵生產聚β-羥基烷酸是該領域的壹個研究熱點。研究人員正在嘗試構建壹種自溶PHAs生產菌株，即發酵PHAs重組菌，在積累大量PHAs後加入信號物質，產生裂解蛋白，破壞細胞壁，沈澱PHAs，從而簡化胞內產物的提取過程。
3.4消除化學農藥汙染
壹般來說，使用的化學農藥中約有80%會殘留在土壤中，尤其是氯代烴類農藥，最難分解，通過生態系統造成殘留和毒性。因此，多年來人們壹直在尋找更安全有效的方法，利用微生物降解農藥成為消除農藥對環境汙染的壹個重要方面。壹些能降解農藥的微生物通過礦化作用將農藥逐漸分解為最終產物CO2和H2O，這種分解是徹底的，壹般不會帶來副作用。其中有些通過* * *代謝將農藥轉化為可代謝的中間體，從而將殘留農藥從環境中消除。這種方法的退化結果是復雜的，既有積極的影響，也有消極的影響。為了避免負面影響，需要通過基因工程改造已知降解農藥的微生物，改變其生化反應途徑，以獲得最佳的降解解毒效果。為了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，是指生物產生的壹大類具有防除害蟲和雜草功能的物質，多為生物的代謝產物，主要包括微生物農藥、農用抗生素制劑和微生物除草劑。其中，微生物殺蟲劑得到了廣泛的研究，包括病毒殺蟲劑、細菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑和放線菌殺蟲劑。很長壹段時間沒有被廣泛使用。目前，人們正在利用重組DNA技術來克服其缺點，提高殺蟲效果。例如，病毒殺蟲劑的研究熱點之壹是桿狀病毒基因工程的改造，人們正在研究將編碼神經毒素的基因等外源毒性蛋白基因克隆到桿狀病毒中，以增強桿狀病毒的毒性。將能夠幹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的基因組中，形成重組桿狀病毒，使其表達相關激素，從而破壞害蟲的激素平衡，幹擾其正常代謝和發育，達到殺滅害蟲的目的。
參考
1孔凡祥。環境生物學[M]。北京:高等出版社，2000年。
2陳建。環境生物技術[J]，生物工程進展，2001(5)
3江，人。微生物資源的開發與利用[M]。北京:中國輕工業出版社，2001。