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摘要:近些年来,随着工业的发展以及社会的不断进步,农药大量使用造成的污染和水污染已经严重危害到人们的健康。在环境的治理和保护中,现代生物技术已成为不可缺的手段。
关键词:生物技术;农药监测;环保工程;水污染
现代生物技术是以DNA技术为先导,包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、微生物工程、蛋白质工程和生物修复技术在内的一系列生物高新技术的统称,是为人类提供服务的一项科学技术。生物技术是在常温常压下进行的一种可持续化发展、节省能源、减少环境污染的利用模式,应用过程简单、可连续操作且节约能源、减少环境污染;在工作中可以生产纯度较高、质量高、安全可靠的生物制品的技术。现代生物技术主要应用于以下4个主要领域:医疗保健,谷物生产,农业,谷物非食品利用和其他产品及环境的使用。
1水污染处理
1.1水体污染现状
水体污染是日常生活中常见到的污染现象,过多的污水排入到水中,超过水体的可容纳量,经过水体的自净功能水质仍无法达到标准。污染物不仅破环水中原本的环境,影响水体的功能,还会使居民生活用水和生产用水遭到破壞,威胁人们的身体健康,更破坏了水中生物的多样性。大量含有氮、磷的化工废水排入水中,使水体营养富集化,出现赤潮和水华现象,严重危害水中生物的生存。大量污水直接排放到水中,造成了全国1/3以上的水域受到了严重污染,严重的水污染造成了我国水资源严重短缺。治理水污染已经刻不容缓。利用生物技术中的微生物工程处理水体中的污染取得了显著成效,其中固定化微生物技术和生物修复技术是比较有效实用的废水污染的处理方法。
1.2固定化微生物技术
1.2.1交联法
新研制的聚集-交联固定化微生物技术在废水处理中得到了很大的应用。许以农等通过活性艳红X-3B染料模拟废水,经过固定化小球,一定量的海藻酸钠溶解后与活性污泥混合然后滴入到7.5%的氯化钠溶液中制作出固定化小球,最后把得到的产物用0.85%的氯化钠溶液进行冲洗,直到冲洗干净为止。通过使用重络酸钾—分光光度法进行测定,色度的测定用稀释倍数法。实验结果得出,在处理过程中数据显示对印染污水处理时间在16h以内色度去除率随着时间的增加而增大,停留时间达到16h去除率达到峰值,16h后去除率明显降低,色度去除率最高可达到78.09%。通过此技术可以有效去除印染废水,大大增加了水的循环利用率。
1.2.3吸附法
高吸附能力的物质对微生物进行吸附,然后将其固定化。吸附法包括物理和离子吸附法。常用活性炭、麦秆等农用废弃物及沸石的吸附作用来处理含铀废水、硫酸铜废水、氨氮废水等,取得了良好的效果。
1.3生物修复技术
1.3.1微生物修复
对被重金属污染的水体进行修复。相关专家通过分离、纯化、筛选活性污泥,活性污泥得到的霉菌能够吸附水中的Cr(Ⅵ)离子。通过对藤黄微球菌、产碱假单胞菌的吸附特性进行的研究,得出这2种菌落能够迅速吸附水体中的Cu2+、Pb2+,这2种物质可以被这2种菌吸附,而且速度较快在短短的3min内吸附量就可以达到总量的75%。最后微生物通过改变金属离子及原子的形态,使其沉淀至底部,有毒重金属得以除去。此外,微生物修复还可以改变对金属离子的价态,使离子可以溶解到某种液体,从而除去土壤中的有害物质。
除了可以处理金属污染物,还可以抑制藻类植物的生长,防止出现水华现象。生物修复技术通过往污水中添加生物类抑制剂,使得水质得到改善恢复了水中生物生存的环境,如果没有生物修复技术水华现象的后果将不堪设想。
1.3.2植物修复
经过调查研究,植物根系可以吸收、降解、挥发或者固定住重金属离子,然后达到水中污染物降低的效果,从而有效地治理水污染,修复水体。该技术是一项绿色技术,不会对环境造成二次污染,最重要的是成本低,可以被大量采用。
1.3.3动物修复
除了微生物、植物修复技术,动物修复技术在水污染处理中也取得了很好的效果,如甲壳类动物、贝类以及环节动物能够对水体中重金属起到了一定的富集作用。半静态双箱模型进行牡蛎重金属富集作用模拟实验,可以得出,牡蛎对于水中Hg、Cd、Pb等重金属污染物有着很好的指示作用。在实际情况当中,为了提高分解的速度,一般情况是采用了强化的手段,让生态环境可以保持平衡的状态下去修复一些污染物,使得这些污染物质可以得到降解,分解成没有污染性的一些物质。实践表明,在大多数的情况下,其生物的修复技术相比传统的生物技术法,有很好的经济性,不仅降低了企业的生产成本,而且对环境的污染程度较小,不存在二次污染;通过减少污染物的物质浓度,进而降低其污染的特性;修复时间短,对一些具有毒性的污染物有很好的分解效果。
2农药检测
2.1农药污染现状
在农业发展中,大量农药的使用破坏了环境中的平衡,危害人类的健康。工厂排放的大量的二氧化硫形成酸雨,造成了我国粮食蔬菜和水果减产,林木死亡,更严重的使人类的呼吸系统疾病加重。化学农药的大量使用,使农残蔬菜进入了人们的生活,严重危害了人们的身体健康。因此,现在的严峻情况下,对农药的处理和检测显得越来越重要。
2.2生物酶技术
这种技术在农药检测中应用广泛。在农药检测中这种技术处理功效较高,主要是将微生物与酶进行有效的结合,然后对污染物进行分解,从而达到处理污染物的结果,此技术可以增强环境监测过程中污染的处理功效。它的使用可以降低微生物的生存要求,创造出适宜的温度和酸碱度,提高微生物的作用效果,对污染物有针对性。
最近几十年,为了防治农作物被害虫危害,大量的使用农药使得环境遭受严重破坏,为了监测农药的污染,酶技术中使用胆碱酯酶对环境进行检测。它在被催化后可以水解生成胆碱和有机酸,科学家们通过研究和实验得出,有机磷农药是此酶的抑制物,在农药检测中运用此酶,通过测定它的活性,从而判断出是否出现了有机磷的污染,并且灵敏度极高。目前,此技术在不同的领域和环境都有利用的实例,在使用时可以充分地根据实际情况进行选择,从而采取更具有针对性和效力的方案进行监测。生物酶技术的污染治理成本较低,不需要引进庞大的设备和装置,具有显著的治理效果。
2.3生物传感器技术
除了生物酶技术,利用生物传感器技术可以实现对土壤、农牧产品中有机污染的快速、便捷、低成本检测,已经成为了当下各农学和环境专业研究的热点。大量毒死蜱的使用已经严重危害了人们的身体健康,为此科研人员利用Fe3O4纳米颗粒、石墨烯纳米材料、壳聚糖等复合修饰乙酰胆碱酯酶,研制出一种生物传感器,可以有效检测毒死蜱的浓度。将买来的白菜用高度纯水冲洗后晾干,然后在蔬菜上喷入不同浓度毒死蜱农药,搁置一段时间,然后分2组称取10g外层叶片打成汁,加入20.0mL的丙酮和pH7.0的0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液混合物进行超声处理30min左右,离心机分离超声处理30min后取上清液。将三电极系统插入溶液中,运用循环伏安法和阻抗谱研究修饰电极的电化学性能,通过一系列的实验得出,此生物传感器可以成功测定农药中毒死蜱。检测结果线性相关准确、精度高、出限低,适用于蔬菜等农产品中农药残留物毒死蜱的快速检测。
3结语
生物环保技术具有应用价值高、应用成本低、产物无污染等优势,广泛应用生物环保技术,能够降低污染物处理开支,为环保工作的开展提供实质性支持。但需要注意的是,并非所有环境中都可引入生物环保技术,在利用生物环保技术处理污染问题之前,应针对环境建设要求、污染问题展开专项调查,保障相关工作的科学性,避免造成无用开支。
参考文献
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