生物技术与环境保护

  刘芝在印度新德里召开的"无害环境生物技术应用国际合作会议"上，专家们评估了生物技术应用对环境和人类健康的影响，提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化，加强自然资源的持续利用，保护环境和生态平衡的措施。专家们认为，利用生物技术治理环境污染具有巨大的潜力
微生物脱硫治理空气污染 
燃煤和燃油产生的二氧化硫等硫化物是大气污染的元凶，又是产生硫雨的主要原因。据北京环保局计算，北京市仅燃煤每年排入大气的二氧化硫就达26万吨
煤炭中的硫分无机硫和有机硫两种，无机硫大部分以矿物质的形式存在，其中主要是黄铁矿。生物学家利用微生物脱硫，把2价铁变成3价铁，把单体硫变成硫酸，取得了良好效果。如日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌，它是一种铁氧化细菌，能有效除去煤中的无机硫
美国煤气研究所筛选出一种新的微生物菌株IGIST，它能从硫中分离有机硫而不降低煤的质量。捷克科学家筛选出的酸热硫化叶菌，可脱去黄铁矿中的75%的硫。据统计，捷克利用生物技术脱去煤碳中的无机硫平均达78.5%，有机硫平均为23.4%。目前，科学家发现，能脱去黄铁矿中无机硫的微生物还有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌等
最近，日本、科威特和沙特阿拉泊联合研究小组发现了一种能分离石油中硫的新微生物。这种微生物通过破坏石油成分中碳和硫的结合，将硫分离出来。实验证明，在轻油中加入适量新微生物，一天后含硫量就会下降到50PPM（1PPM为百万分之一）以下，达到限制量的1/10，效果显著，并且不会影响硫的质量
微生物脱硫技术简单，成本低，更为重要的是符合"源头防治"的环保新理念，比"末端治理"（污染产生后再治理）效益高，是很有前途的大气污染治理方法
生物技术处理、净化废污水
废污水处理有物理方法、化学法和生物法三种，其中生物法应用最广，效果也最好。如活性污泥法，即用含有多种微生物的活性污泥，在通气条件下进行吸附、沉淀和氧化分解，解除水中的污染物，使废污水得到净化。利用现代基因工程已培育出分解能力强、能在混合系统中占优势的菌种。美国科学家从土壤中分离出两种在无氧条件下也能生存的厌氧菌，它们能分解聚氯乙烯等有机化合物，并能将这些毒性较强的化合物转化为醋酸盐和乙醇等化工原料。美国科学家还利用一种能吃毒的氰化物的细菌处理废污水，这种细菌同时还能收集水中锌、铜等重金属，使水澄清后再利用。由于这些细菌繁殖力十分惊人，所以1立方米的污水，仅需几个小时，就能把毒物和重金属彻底清理干净。俄罗斯科学家设计的一种生物过滤器，将微生物群落附着在玻璃纤维上。这种有生命的过滤器，不仅净化效率高，而且设备简单，建设费用低，能吸附大量水中杂质，还能使有机化合物分解和腐化
生物农药
化学农药的应用，对控制农作物的病虫害，增加农作物产量起了重要作用，但对人类的健康和生存环境却构成了很大的威胁。据统计，现有30%的杀冲剂，50%的除草剂和90%的灭菌剂在动物实验中引起肿瘤。美国国家科学院的研究报告说，目前食品中的杀虫剂残留量严重超标，比儿童安全量高出100~150倍。农药的使用还使土壤受到污染和破坏。国际上从60年代开始发展起来的生物农药是生物防治病虫害的一支新军。传统的生物防治是利用"天敌"来杀虫除害。这虽可减少化学农药的使用，减少农药的化学污染，但饲养和释放"天敌"，不仅费时费工，耗资巨大。而且在突发性病虫害前常措手不及，无能为力。而生物农药却可解决这个难题
所谓生物农药，是指利用生物工程技术，将病虫害的"微生物天敌"筛选出来，培养加工成一般农药的形式，用以对付病虫害。这些微生物天敌包括细菌、真菌、病毒和原生动物（如线虫、微孢子虫）等。英国科学家利用一种叫绿僵菌的真菌杀灭蝗虫，一取得良好效果。目前，国际上真菌杀虫剂的开发研究方兴未艾，发展迅速
EM生物技术
"EM"是"有益微生物"的英文缩写，是一种复合微生物菌剂。它是把现有对人类和农作物有益的微生物合在一起的菌群，其中包含有光合菌、放线菌、乳酸菌、酵母菌等5科10属80多种微生物。是典型的微生物制剂。由于其中不含任何化学物质，所以无毒副作用，也不会污染环境、危害人畜
大量试验证明，EM在农业、畜牧业、养殖业、园艺业、工业及环境保护等领域都可使用。在农业上，EM能将杂草、牛粪、有机垃圾等转化成高效农肥，还能降解土壤中化肥、农药等残留有害成分，恢复土壤的微生物优势，保护土壤资源（化肥的大量使用使全世界每年有2100公顷肥沃土地丧失生产能力）。EM不仅可促进农作物增产，还净化了环境，大大减少了化肥的使用量。在畜牧业和养殖业中，EM可清除养殖业中的恶臭，能使氨气浓度下降4/5，苍蝇大大减少，产品质量（品味）大大提高，粪便转化为高效农肥。在环境保护方面，用EM处理垃圾和废污水不仅成本低、效率高，还能变废为宝，大大减少垃圾和废水的排放量，减少垃圾处理场及处理设施。EM是集农牧业生产、环境保护与资源再利用于一体的综合技术。目前，世界上许多国家都在开发、使用EM技术。如印度利用EM技术治理恒河污染，效果明显；日本的养猪场、养牛场使用EM技术后，场内无臭味、异味。猪、牛生产快、抗病力强、提早出栏、肉嫩味美。我国的中国农业大学、南京土壤研究所等单位，均在进行EM试验，我国与日本合建的EM生物技术实验室，正在南京建设
基因工程可降解塑料 
由于传统塑料难以降解,给农牧渔业、电力设备、河流和生活环境带来了严重的危害，成为新的"白色危害"
近年来，许多国家的科学家利用生物技术培育能生产塑料的生物和细菌，已取得可喜的成绩。生物塑料的最大优点是易于降解，生产时耗能少，不污染环境。科学家发现，许多种土壤细菌能产生"聚羚酯"小颗粒，这种物质具有塑料的特征，细菌生产这种小颗粒是作为自己的事物，食用并储存。科学家利用基因移植技术，将细菌中生产"聚羚酯"聚合物的基因移植到植物细胞中，使植物也能生产这种小塑料颗粒。1990年，美国密执安州立大学的克里斯托弗.辛斯基教授成功地将能产生聚合物的细菌基因，移植到芥子系植物中。1991年，1月，这些移植基因全部发挥作用，首创了能产生塑料的植物。他的下一步计划是将这种基因植入马铃薯和甜菜中，以便大量生产这种塑料。美国麻省理工学院的安东尼.辛斯基教授则计划将生产聚合物基因移植到玉米细胞中去。他说，"我们希望像收割玉米似地收获塑料玉米棒"。日本和德国的科学家则想直接通过细胞来生产塑料，他们把多种细菌聚合物的基因组合植入某种细菌中，使这种细菌能高效地生产出多功能塑料，甚至有可能生产出代替橡胶的、超韧性的、可被人体吸收的塑料。德国格丁根大学的科学家利用细菌生产的聚合物，可分解为水和二氧化碳，极易降解，其垃圾可作为植物肥料回归自然。这种塑料还可作用作医疗器械。英国利用细菌生产塑料已经形成产业，从技术上看，已经不存在大的困难，关键是成本太高。英国帝国华工股份有限公司生产的微生物塑料，其价格是每磅15美元，大大高于用石油生产的塑料每磅60美分的价格。科学家们认为，10年后用土豆、甜菜、玉米等作为大量生产塑料，其价格可降至每磅23美元。而更为重要的是，利用植物生产塑料，需要的仅仅是阳光和水。这有利于缓解人类面临的能源危机和环境灾难，符合可持续发展战略
超级微生物显神威
近来，科学家发现，有些微生物，不仅能降解石油及其衍生物、金属离子、农药等工农业污染物，甚至连放射性核废料，极毒的化学物质都能降解。美国一家生化公司的科学家，培育出了能降解极毒化学物质多氯代联苯（PCB）的微生物。这种微生物能将这种工业废弃物中常见的毒物分解为水、二氧化碳和无害的单细胞物质。另一组科学家培养出能吞食有毒金属的微生物。为了培养这种微生物，科学家先把他们放在汞、铝等有毒重金属的附近，然后将最健壮的存活微生物收集起来，再从这些微生物中取出能分解有毒金属的基因，植入到另一具有其他降解能力的微生物中，便得到具有多种降解能力的"超级微生物"。科学家还利用基因工程技术，将浮游生物的基因移植到能吞食石油的微生物中去，使这种微生物具有浮游本领，在海洋水面上游弋，专门吞食石油，称为"海上拖布"
---摘自 《Science&Culture 科技潮》（总第133期）---