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關鍵詞：可降解材料；光降解材料；生物降解材料
中圖分類號：TQ464 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0210-02
由于傳統塑料材料的機械強度與韌性優良，傳統塑料材料被廣泛應用于包裝材料，但是對石油基材料的過度使用，導致一次性消耗的自然資源過多，這使環境惡化。處理石油基包裝材料的主要方法――填埋、焚燒造成了對居民的困擾。隨著人們環保意識的不斷加強，可降解材料應運而生，針對資源短缺、環境污染的問題，可降解材料的特點是原料綠色無污染，降解之后的產物對環境影響污染較小，甚至無污染。
1 可降解材料的概述
可降解材料是在生產過程中加入添加劑，使其本身在一定時間內能維持普通塑料的正常功能，超過一定時間或被廢棄后，在光或微生物或其他因素的作用下，進行自身降解而后消失的材料。可降解材料可以減少一次性的難降解塑料在焚燒時對環境造成的危害，緩解填埋一次性難降解材料造成的人地矛盾。可降解材料從降解方式進行分類，可以分為光降解材料、生物降解材料以及其他降解材料。
1.1 光降解材料
光降解材料是一類添加光敏劑或引入特殊鍵的光敏基團，在太陽光的參與下，自身能進行對自身結構進行破壞的材料。
一類光降解材料的作用原理是聚合物在吸收太陽光后，光增敏基團被激活，使聚合物產生有雙鍵等易于被降解的雜質，進一步發生氧化反應，最后降解為二氧化碳和水。例如：將一氧化碳為光敏單體與烯烴類單體聚合得到的如含有羰基結構的聚乙烯、聚氯乙烯等的光降解聚合物與同類樹脂混合，可得到一種光降解材料；另一類光降解材料的原理是聚合物在生產時加入少量光敏劑，光敏劑在光照的條件下，促使聚合物產生自由基，加快自身的降解速率。光敏劑具有在光降解材料使用期內抗氧化的作用且能幫助維持光降解材料的正常使用，但在光降解材料使用期過后，又能促進其吸收光能進行自我分解的雙重作用。含有光敏劑的光降解材料可分為含有過度的金屬化合物如金屬氧化物、有機金屬化合物等的光降解材料和含有如蒽醌、嵌二萘等具有敏化烯烴塑料的多環芳香族碳氫化合物的光降解材料。
影響光降解的因素有聚合物結構（如含有羰基等）、光敏劑的添加、光波長、大氣條件。光降解材料的缺陷有：第一，光降解的引發劑大多是對人體有害，因此不能應用于食品級，醫療級塑料；第二，大部分光降解材料不能被完全降解，這可能使其對環境的危害更大，第三，光降解材料應用范圍較狹窄（地域狹窄），但可大面積應用于農田。
1.2 生物降解材料
由于光降解材料的局限，以及廣泛的生物來源，目前的研究熱點更多地放在生物降解材料上，相對于光降解材料，生物降解材料的原料來源更加綠色，降解的產物對環境的污染性也更加小。生物可降解材料是一類在酶或微生物的作用下，使維持自身結構的分子鏈逐漸斷裂，形成對環境無害的小分子化合物的材料。
生物降解的方式有生物的物理、化學作用和酶的直接作用。根據來源的不同可以分為微生物降解型的生物材料、合成高分子型的生物降解材料、天然高分子型的生物降解材料。微生物降解材料是以有機物為碳源，微生物進行發酵轉化為高分子聚酯，利用這種高分子聚酯制作為塑料的材料。合成高分子型的生物降解材料是利用化學方法合成在自然界中與原本存在的利于降解的高分子化合物。天然高分子型的生物降解材料是在合成時以淀粉、纖維素、木質素等多糖化合物為原料，在必要的條件下加入生物降解添加劑或經氧化、改性而加工制成的塑料。其中，淀粉基構成的可降解材料和PLA構成的可降解材料是當今研究的熱點，PHB作為可降解材料也有較為廣泛的應用。
淀粉通過植物光合作用而形成的，易得，降解后仍以二氧化碳和水的形式回歸到生態環境中，是完全無污染的非常優良的生物降解材料。針對淀粉作為原料來源的淀粉基塑料是目前可降解材料領域研究的一大熱點。淀粉基塑料研究的階段主要有三個：第一階段是少量淀粉加入到傳統塑料中來達到可降解的目的；第二階段是增加淀粉含量和淀粉與其中組分的連接；第三階段是將淀粉經過處理，形成完全由淀粉組成的塑料。對淀粉進行改性，使其能夠進行生物降解或能溶于水是研究的熱點話題，如PVA與淀粉的混合物的研發。淀粉基塑料還有需降低成本、提高機械強度，以及提高給降解材料的降解周期控制等研究空間存在。目前研究最為成功的是將淀粉和高分子材料進行共混得到性能良好的可降解材料。
PLA（聚乳酸）是多糖經過降解發酵制得、純化、聚合而成的環境友好型樹脂。PLA是由乳酸分子在一定條件下脫水縮合而成。PLA在土壤掩埋條件下，在溫度、氧氣、弱堿性的共同作用下，6～12個月降解為乳酸，最終經微生物代謝，形成二氧化碳和水。PLA因其優良的生物相容性和機械強度，被廣泛應用于新興功能型醫用高分子材料如醫用手術縫合線、骨科用固定材料等。
PHB（聚β-羥基丁酸酯）是細菌體內碳源和能源的以顆粒狀儲存的酯類積累物。PHB對氣體有阻擋性，能用于未添加抗氧化劑的食品的包裝袋；PHB有良好的生物相容性，可用于手術縫合線、骨折固定材料；因PHB能夠降解，可用于與農藥或貴重藥品的包埋處理。因為PHB用細菌發酵法進行生產，所以PHB的生產重點放在基因工程等技術。針對其易結晶、較脆、降解速度較慢的缺點，如何通過物理或化學的方法改善PHB的性能成為研究的重點對象。
1.3 其他降解材料
PVA（聚乙烯醇）因具有可控性――控制其醇解度和聚合度來把握PVA的溶解時間，成膜性、物理強度好――完全可以滿足制做塑料的條件、毒性低、可達到100%降解、降解產物對環境無危害等優點，成為能夠替代當今塑料的重點材料。PVA的原材料，PVA樹脂分子鏈上的醋酸乙烯酯基體積較大，該基團的存在使得分子鏈上的羥基之間不易形成氫鍵，也一定程度上阻止了大分子之間的相互靠近，而PVA分子鏈上的羥基能和水分子之間形成氫鍵，這使PVA具有良好的水溶性，優異的水溶性有利于材料的降解。但是，單一的PVA材料機械強度難以滿足使用要求。目前，淀粉/PVA共混體系能夠滿足塑料的正常使用，但是隨著時間的加長，其力學性能下降得很快，說明其基本能滿足可降解材料的條件。若要提高淀粉/PVA的耐水性，則可對淀粉/PVA共混體系進行甲基化改性、交聯處理、加入納米二氧化硅或加入檸檬酸和石油砂。但是PVA的生產工藝主要為流延法――首先將原料組分配好，后和水流延涂布到不銹鋼輥上，再進行刮、剝離、收卷等工藝，因此，存在效率低和費用大的缺陷。PVA還需解決如何使高溫水溶膜遇低溫水完全不溶以及均勻及透明等問題。
光/生物雙降解是一類加入一定量的光敏劑、促氧化劑等的在光和生物的共同作用下進行降解的聚烯烴材料。第一，有研究表明，生物降解以光降解為基礎，對此，因其現已用于地膜、餐盒，這表現出了這種兼具兩種降解方式的的技術先進性和實效性；第二，光/生物雙降解材料降解較快，約60天能被完全降解。
2 發展前景及展望
大部分的可降解材料存在機械強度較小和韌性較弱以及降解的控制性較弱的缺c，因此，第一，可以多開發復合型可降解塑料，避免了單一原料造成的力學性能缺陷著重點放在開發應用范圍廣，原料易得、價格低廉的產品；第二，簡化生產工藝擴大生產來促進可降解材料為我們實際生活所用。
3 結語
隨著人們環保意識的增強和科技的飛速發展，可降解材料逐步取代石油基材料是必然趨勢，如何充分發揮可降解材料的融傳統包裝材料的功能和特性和可降解，回歸大自然的優點，成為各國研發的重點。
參考文獻
[1]汪秀麗，張玉榮，王玉忠.淀粉基高分子材料的研究進展[J].高分子學報，2011（1）：24-37.
關鍵詞：高分子材料 可降解 生物
1、前言
現代材料包括金屬材料、無機非金屬材料和有機高分子材料三大類。20世紀后，合成高分子材料的研究迅速增加，給人們生活帶來了巨大的便利。隨著高分子材料在各個領域的大量應用， 廢棄的高分子材料對環境的污染已成為世界性的問題。治理白色污染和尋找新的友好型非石油基聚合物是當前全球關注的問題。 生物降解材料正是治標又治本的有效途徑，也是我國可持續發展的需要。
2、生物降解機理
高分子材料的降解分為光降解與光學化降解、機械化學降解、熱降解與熱學化降解、臭氧引發降解、離子降解、輻射分解降解以及生物降解等。生物降解是指高分子材料通過溶劑化作用、 簡單的水解或酶反應，以及其他有的機體轉化為相對簡單的中間產物或小分子的過程。
高分子材料的生物降解過程可分為 以下4 個階段：水合作用、強度損失、物質整體化喪失和質量損失。依靠范德華力和氫鍵維系的二次、三次結構的破裂而引發的高分子水合作用以及可能因化學或酶催化水解而破裂的高分子主鏈使高分子材料的強度降低。對交聯高分子材料強度的降低，可能由于高分子主鏈、外懸基團、交聯劑的開裂等造成。高分子鏈的進一步斷裂會導致分子量降低和質量損失。最后分子量足夠低的小段分子鏈被酶進一步代謝為二氧化碳、水等物質。總之， 生物的降解并非是單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學的協同作用， 還是一個相互促進的物理化學過程。目前為止，除了生物降解外，高分子材料在機體內的降解還被描述為生物吸收、 生物侵蝕及生物劣化等。
3、生物可降解高分子材料的應用
生物可降解高分子材料的應用范圍很廣，可用于農業、園林、水產以及裝潢、包裝、衛生、 化妝品等領域，由于成本等因素，目前研究多集中在生物醫療工程領域。
3.1農業、園林、土木等用材
農業、園林、土木等用材包括苗圃用膜材、樹根包裝袋、防草用地膜、多功能卷材、坡面防護綠化卷材等。各種膜材和功能片材的使用時間不同，有的要求 1 個季節，有的最少要求 1- 3 年，例如：在樹苗培植的幾年時間里，用于植樹方面的材料最終慢慢降解回歸土壤. 目前，一些先進的農業國家不斷投資建造以家畜糞或農業廢棄物為原料的堆肥生產裝置，農用等可降解塑料也可通過這些裝置回歸自然.
3.2裝潢、衛生、生活、雜品
裝潢、衛生、生活、雜品、醫療用材包括地毯墊布、包裝袋、壁紙、帽子、內衣、餐巾紙、桌布、茶葉袋等等。以上大多數都是一次性用品，用后掩埋或燃燒均無毒氣產生，還可以與其他有機廢棄物一起變為堆肥， 回歸自然。值得一提的是，一些具有生物體適應性的生物可降解高分子材料，可以廣泛地應用于與生物體相接觸的地方，今后還將研究出更廣泛的用途.例如：一種稱為 “自由樹脂” 的材料，能在60℃熱水里化成一團軟泥，可以加工成各種形狀的裝飾品、玩具、文具等。冷卻后，有足夠的強度并長期不變形，再加熱后又可以形成新的造型。
3.3包裝工程中的應用
在包裝行業中，高分子材料的應用越來越多，但是大量廢棄的包裝材料給環境造成了巨大污染。僅靠減少使用量是不能根本地解決問題的，采用降解性高分子才是可行的辦法。目前，各種包裝材料中聚乳酸具有最大、最有潛力的應用市場。聚乳酸的阻氣阻水性、可印刷性及透明性良好， 并且其基本原料乳酸是人體固有的物質之一，對人體無毒無害，在食品包裝市場上有很大的前景。
很多大公司都看好這種新型的環保材料。可口可樂公司在鹽湖城的冬奧會上用了50萬只聚乳酸塑料制成的一次性杯子，這些杯子只需40天就可在露天的環境下消失得無影無蹤。
3.4生物醫學領域
生物可降解材料在醫學領域上的應用原理是在機體生理條件下，通過水解或酶解，從大分子的物質降解為對機體無損害的小分子物質或者是小分子物質在生物體內自行降解，最后通過機體的新陳代謝完全吸收和排泄出去，對機體不產生任何毒副作用。生物降解材料已被廣泛用于人造皮膚、縫合線、體內藥物緩釋劑和骨固定材料等外科手術中。聚丙烯、尼龍及聚酯纖維等合成纖維制成的醫用縫合線不能被機體吸收，會產生排異的現象，而且在傷口愈合后還要進行再次手術才能去除。采用聚L-丙交酯（PLLA）、聚乙交酯及其共聚物等制成的外科縫合線，可在傷口愈合后自動降解并被生物體所吸收，無需拆線，現已商業化。用生物可降解的高分子材料制成的人造皮膚可應用于治療燒傷換皮等場合。另外，在治療過程中還可將抗生素類藥物及骨生長調節蛋白、骨生長因子等植入材料中，可以防止感染并促進骨愈合，控制藥物在體內的釋放速率，使藥物在體內能夠保持有效的濃度，減小或消除副作用，尤其是在植入或附于病區時，則更能顯示其優越性。微膠囊技術在控制藥物定時釋放、增加藥物的穩定性、降低藥物毒副作用和有效利用率等方面具有積極意義。
4、生物可降解高分子前景展望
目前，生物降解聚合物的開發與應用還存在一些問題，國內外普遍承認，降解塑料比同類現行塑料的產品價格要高許多。聚合物的降解性必然會損害產品的持久性，也會在一定程度上降低它的力學性能，從而限制生物降解聚合物的應用范圍。盡管如此，隨著環保法規的完善和人們環保意識的增強，生物降解聚合物市場繼續增長，尤其是在包裝材料、塑料薄膜、醫用材料等領域的應用。然而就目前研究的成果而言，欲使其普遍使用仍需經過較長的時間。開發低成本、 具有降解時控性和高效性的生物塑料是這一領域以后研究的主要方向。
關鍵詞：可降解；生物膜載體；水處理
中圖分類號;F407.61 文獻標識碼：A
引言
目前，我國水處理技術的不斷進步，以及國家對環保事業的日益重視，大大促進了各種新型的水處理填料的研究、開發與應用，可降解生物膜載體是其中最具潛力者之一。今后，生物膜載體的發展方向將不僅僅是提高效率、優化性能，而且也在滿足環境要求、防止二次污染、高效利用能源等方面。在特定的條件下，可降解生物膜載體通過一定的時間后能被附著在其表面的細菌、霉菌、原生動物、后生動物等各類水處理微生物降解，其自身分子量逐漸變小，最終代謝成CO2和H2O，而不會產生生物膜載體殘渣，從而解決了水處理填料殘渣對環境的二次污染問題。因此，國內外對可降解生物膜載體在水處理中的應用的研究逐步深入。
目前，實驗室研究和工程應用中的可降解生物膜載體的種類較多，各自特性有較大差異。本文著重探討了可降解生物膜載體的基本特性，介紹了其類別和研究現狀，并對可降解生物膜載體今后的研究方向進行闡釋。
1 可降解生物膜載體的基本特性
首先，可降解生物膜載體應具備傳統生物膜載體的基本特性：（1）比表面積大、孔隙率高并且不易堵塞。生物膜載體通常含有充足的內外表面積，可為微生物提供棲息和繁殖所需的載體表面和生存空間，維持生物膜反應器內較大生物量和生物多樣性。生物膜載體上附著的生物量是隨著比表面積和孔隙率的增大而增多的，而生物量的增多又可以提高反應器可承受的最大有機負荷量。（2）易流化。孫廣路[1]等研究了生物膜載體在移動床生物膜反應器（MBBR）運行中的堆積現象，獲得了MBBR的填料分布方程，證明了生物膜載體易流化的重要性。（3）無毒害作用。生物膜載體必須保證運行過程中不會分解出抑制微生物正常生長的有害物質。（4）價格低廉且易于取材。（5）機械強度大。生物膜載體的機械強度應能保證其在使用周期中的壽命和穩定性。
除此之外，針對傳統生物膜載體使用后含有大量有毒有害物質，通常的焚燒、填埋等垃圾處理方法難于去除，使載體殘渣及有害物質長期存在于自然界中，造成環境的二次污染現象，可降解生物膜填料可在一定使用期后自發地或在附著微生物產生的活性降解酶作用下降解為簡單小分子物質，這些小分子物質可作為微生物的營養物質被分解吸收，從而不會導致二次污染。
2 可降解生物膜載體的分類
目前，可降解生物膜載體的研究對象主要有三類：（1）天然高分子生物膜載體；（2）聚酯類可生物降解聚合物（BDP）生物膜載體；（3）改性可降解塑料生物膜載體。
2.1 天然高分子生物膜載體
天然高分子生物膜載體的生產原料十分容易獲得且價格較低廉，同時，由于其來自于自然環境，具有對微生物無毒害作用，傳質性能好，可完全被生物降解等優點，但天然高分子生物膜載體也普遍存在著強度較低，壽命短的問題。近年來，研究較多的天然高分子生物膜載體有纖維素、殼聚糖、海藻酸鈉等。
纖維素是植物細胞的主要成分，是由葡萄糖組成的大分子多糖，不溶于水及一般有機溶劑，是適合生物膜附著的理想載體。趙薇等[2]對比研究了未改性、交聯、交聯且陽離子化纖維素生物膜載體的性能，各種環境因子對纖維素的降解，以及對生物膜生長的影響情況。研究結果證明對纖維素生物膜載體進行交聯或者陽離子化，均可以降低載體降解的速度。同時，陽離子化還會促進附著的生物膜的形成和生長。李斌等[3]利用農業廢棄物（玉米芯、棉花、稻殼以及稻草）為反硝化碳源濾料，對比研究了這4種天然高分子生物膜載體的靜態釋碳量和質量、長時間的生物脫氮效果和微生物的附著特性。結果表明：相比較下，玉米芯載體在運行初期可以溶出較多的有機物質，從而促進微生物的附著和生物膜的繁殖生長。同時，這4種天然高分子生物膜載體中玉米芯表現出的長時間的生物脫氮效果最好。
殼聚糖是一類天然的堿性多糖，其前身甲殼素在自然界中具有豐富的儲量，僅次于纖維素。殼聚糖具有可生物降解性、較好的生物親和性、易改性和易固定化等諸多有利于作為生物膜載體的特性。20世紀90年代以來，以殼聚糖為生物膜載體的微生物固定化技術得到廣泛研究。肖湘竹等[4]利用殼聚糖制備固定化厭氧污泥微球，研究了上流式厭氧污泥床反應器對TNT廢水的處理，TN的去除率為75.76%～94.76%，達到了良好的處理效果。
Ettayebi等[5]在研究處理含酚廢水時采用了海藻酸鈣珠體作為假絲酵母菌的載體，24小時COD、一元酚和多元酚去除率分別為9.7%、69.2%和55.3%，處理效果良好。同時，微生物載體可促使假絲酵母菌的最大活性期達到5個月。
2.2 聚酯類可生物降解聚合物生物膜載體
合成型聚酯類生物膜載體是最常見的可生物降解有機合成聚合物生物膜載體。該類生物膜載體主要采用植物為原料，通過發酵生產制取。其中，聚羥基脂肪酸酯（PHA）可降解生物膜載體在近20多年來得到迅速發展。
蘇彤等[6]以PHA為碳源和生物膜載體，研究其去除地下水中硝酸鹽的影響因素。結果表明：在一定條件下，PHA為生物膜載體能有效地去除地下水中的硝酸鹽，且可以提高生物膜對pH的適應能力。董明來等[7]在構建反硝化生物膜反應器用以研究反硝化效果及生物膜上微生物的組成時，采用了一種新型的可生物降解的聚合物――聚丁二酸丁二醇酯（PBS）作為反硝化碳源和微生物附著生長的載體。研究結果表明：利用該生物膜載體構建的反應器脫氮效果顯著，并且可以表現出良好的抗沖擊負荷能力；并進一步研究了以PBS為碳源和生物膜載體的序批式生物膜反應器對含鹽水體的異養反硝化過程。結果表明：PBS具有良好的可生物降解性和顯著的去除硝態氮的能力，可以作為處理低C/N含鹽廢水較理想的反硝化碳源。
2.3 改性可降解塑料生物膜載體
過去的研究認為：聚烯烴類如聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）由于具有疏水性、高摩爾質量、并且缺乏能被微生物利用的官能團，因而生物降解十分困難。然而，隨著研究的深入，許多研究者發現原本不可降解的聚烯烴塑料經過特定的改性處理后可以具有一定的生物降解性能，獲得可生物降解塑料生物膜載體。其原理是采用一定方法在聚烯烴分子上引入易降解的基團、易斷裂的化學鍵、易轉移的基團或原子，或分子上連接或整體成分上摻合一些微生物可吞噬的成分如淀粉、殼聚糖等。
3 展望
目前，對可降解生物膜載體在水處理中的應用的研究正在逐步深入的過程中，其應用前景十分廣泛，但距投入工程實踐的應用中尚需一定時間，仍有許多問題亟待解決：（1）對于上述三類可降解生物膜載體的降解機理尚未被完全解釋清楚；（2）如何解決載體材料的成本與生物可降解性之間的矛盾；（3）如何實現可降解生物膜載體降解速度的精確控制；（4）目前可降解生物膜載體在水處理中的應用仍局限于反硝化等某些特定的處理過程，如何拓展其在水處理其他領域應用等。
參考文獻
[1] 孫廣路, 李山, 孫承林. 推流式移動床生物膜反應器填料分布研究[J]. 環境工程, 2009, 27: 202-204.
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[3] 李斌, 郝瑞霞. 固體纖維素類廢物作為反硝化碳源濾料的比選[J]. 環境科學, 2013, 34(4): 1428-1434.
[4] 肖湘竹, 趙國偉, 陳夢雪. 殼聚糖固定化厭氧污泥微球的制備研究[J]. 中國西部科技, 2007, 04:1-2.
[5] Khalil Ettayebi, Faouzi Errachidi, Latifa Jamai, et al. Biodegradation of polyphenols with immobilized Candida tropicalis undermetabolic induction[J]. FEMSMicrobi-oligy Letters, 2003, 223(2): 215-219.
目前我國工業“三廢”污染、農用化肥和農藥的污染以及廢棄塑料和農用地膜的污染,嚴重的影響了國內的生態環境,使得水污染日益加劇。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;土壤污染嚴重,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,創造有利于自身生存、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,造成了環境污染,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污染和保持生態平衡,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:一是大氣污染對健康的危害,空氣污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,一種是污染地區的氣象條件發生了變化,大量污物積聚在低空,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,造成嚴重污染。二是慢性危害:長期生活在低濃度污染的空氣環境中,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、石棉引起石棉肺、二氧化硅致矽肺等已為人們所共知。三是致癌作用:空氣污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余種空氣污染物具有致癌作用,其中最突出的是多環芳烴化合物,以3,4苯并芘為代表。它是煤炭、石油、天然氣、木材等燃燒不完全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苯并芘。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物高新技術的總稱。現代生物技術不僅在農作物改良、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污染、環境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。與傳統方法比較,生物治理方法具有許多優點。首先,生物技術處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結構,降解的產物以及副產物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人類活動產生的環境污染減輕到最小程度,這樣既做到一勞永逸,不留下長期污染問題,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污染物質,最終轉化產物大都是無毒無害的穩定物質,如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等,常常是一步到位,避免污染物的多次轉移而造成重復污染,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于環境監測、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的應用
(一)污水的生物凈化
污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污水的毒害作用,從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質,使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術處理污水就是生物凈化污水的方法之一。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,將酶變成不溶于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細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、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,以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于處理對硫磷廢水,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,對于含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于廢水處理。
(二)污染土壤的生物修復
重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物(主要是微生物、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、凈化與固定。污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,這將有助于土壤的固定,遏制風蝕、水蝕,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
廢棄塑料和農用地膜經久不化解,估計是形成環境污染的重要成分。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,十幾年后不少耕地將顆粒無收,可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境,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、構建高效降解菌;另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因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),研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種,即將PHAs重組菌進行發酵,在積累大量的PHAs后,加入信號物質,使裂解蛋白產生,細胞壁破壞,PHAs析出,以簡化胞內產物PHAs的提取過程,降低提取成本。
關鍵詞 現代生物技術 生態環境 環境保護
1 我國生態環境現狀
目前我國由于工業“三廢”污染、農用化肥和農藥的污染以及廢棄塑料和農用地膜的污染，嚴重的影響了我國的生態環境，使得水污染日益加劇，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8 000萬人和6 000萬頭牲畜飲水困難；土壤污染嚴重，耕地面積銳減，近10年來每年流失的土壤總量達50億t，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2 500萬畝；人們的身體健康受到嚴重威脅，疾病發病率急劇上升。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污染和保持生態平衡，提高環境質量已成為環保工作者的工作重點。
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，包括微生物工程，細胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技術的總稱。現代生物技術不僅在農作物改良、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污染、環境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。與傳統方法比較，生物治理方法具有許多優點。
（1）生物技術處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結構，降解的產物以及副產物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人類活動產生的環境污染減輕到最小程度，這樣既做到一勞永逸，不留下長期污染問題，同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。
（2） 利用發酵工程技術處理污染物質，最終轉化產物大都是無毒無害的穩定物質，如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等，常常是一步到位，避免污染物的多次轉移而造成重復污染，因此生物技術是一種既安全又徹底消除污染的手段。
（3）生物技術是以酶促反應為基礎的生物化學過程，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于環境監測、工業清潔生產、工業廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質的無害化處理等各個方面。
3 現代生物技術在環境保護中的應用
3.1 污水的生物凈化
污水中的有毒物質的成分十分復雜，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污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質，使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術處理污水就是生物凈化污水的方法之一。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，將酶變成不溶于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，即是可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、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，以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于處理對硫磷廢水，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，對于含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于廢水處理。轉貼于
3.2 污染土壤的生物修復
重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物(主要是微生物、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、凈化與固定作用。污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，這將有助于土壤的固定，遏制風蝕、水蝕等作用，防止水土流失。
3.3 白色污染的消除
廢棄塑料和農用地膜經久不化解，估計是形成環境污染的重要成分。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，十幾年后不少耕地將顆粒無收，可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境，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、構建高效降解菌，另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因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-β羥基烷酸(PHAs)，研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種，即將PHAs重組菌進行發酵，在積累大量的PHAs后，加入信號物質，使裂解蛋白產生，細胞壁破壞，PHAs析出，以簡化胞內產物PHAs的提取過程，降低提取成本。
3.4 化學農藥污染的消除
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藥已成為消除農藥對環境污染的一個重要方面。能降解農藥的微生物，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污染，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。長期以來并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；將能干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基因組中，形成重組桿狀病毒并使其表達出相關激素，以破壞害蟲的激素平衡，干擾其正常的代謝和發育從而達到殺死害蟲的目的。
參考文獻
1 孔繁翔. 環境生物學[M]. 北京:高等教育出版社，2000
2 陳堅.
關鍵詞：農用地膜;污染現狀;治理措施
1 農用地膜的污染現狀及危害
1.1 現有地膜降解度低
生物降解指的是優質物質通過某種活生物作用產生的分解現象，常見的或生物就是微生物如細菌等，最終將化合物轉化成為二氧化碳與水。不同的物質降解作用也不一樣，某些物質的講解速度非常快且講解過程很安全、某些物質發生的降解會做會促使其成為較小的之間分子，這樣的降解也就是初級降解。這樣的分子也只生物降解作用的中間產物，隨著環境等因素的不同，它們很有可能比原有的污染存在的時間更長、擁有更大的毒性。
1.2 使用量和覆膜面積持續增加，殘留量逐年增大，污染日趨嚴重
農膜覆蓋種植被譽為農業的“第三次革命”。正是由于它的這一功效，使得它的應用量和覆蓋面積不斷增加。根據相關研究，中國在過去十多年當中農用地膜的使用數量一致呈現增長的趨勢。
殘留在耕地土壤當中的地膜主要在耕作層分布，約集中在0-10cm厚的土壤中，占到殘留地膜的2/3，剩余的殘留地膜則分布在厚度為10-30cm之間的土壤中，40cm深度以上的土壤中幾乎沒有分布。耕地中殘留的地膜的數量、大小以及形態各部相同，受到農事活動的影響以及地膜的使用方式影響，殘留的地膜主要呈現片狀、球狀以及卷筒狀等，在土壤當中呈現水平、傾斜或者垂直分布。地膜殘片的面積大小不一，在我國，山西的棉田中地膜殘片面積一般為10-15cm2，占到地膜殘留量的73.9%左右，此外小于5cm2的殘片占到全部殘留量的13%左右;而在新疆的棉田中，有約34%的殘留地膜面積都小于5cm2;華北以及華東地區的地膜片面積偏大，多為20-50cm2，主要受到使用年限因素的影響。
1.3 農用地膜方面的政策不到位
農民本來就是一個弱勢群體，他們沒有足夠的知識，也沒有足夠的資金，更沒有足夠的地位，要讓他們對殘膜的利用和回收做到百分之百的好，那是絕對不可能的。但是現在關于農用地膜方面的政策又很少，只有給農民提供一個足夠好的環境，給他們提出一些既有利于增加他們的經濟收入又不會造成農用地膜殘留于田間土壤的政策，才是解決問題的關鍵。
2 農用地膜污染的防治措施
2.1 改進地膜的可降解性，提高回收利用率
2.1.1 提高地膜的質量
在現有普遍使用的農用地膜中添加各種抗老化物質不但能夠延長地膜的使用年限，提高地膜保溫保濕效果，同時利于干凈地進行回收。此外，由于寬幅地膜可有效減少其在土壤中的殘留量，因此研究適合不同地區種植模式的地膜寬度，對提高作物產量、改進地膜回收率意義重大。
2.1.2 研究開發地膜回收機，提高對殘膜的回收利用
地膜的應用范圍正在不斷擴大，人工回收的費時費力，已經難以適應社會發展，而使用機械進行回收成為必然趨勢。加強技術攻關，以利用殘膜回收機械為主，輔以人工撿拾方式，能夠很大程度上提高殘膜的回收率，拓寬殘膜的利用途徑。當前國內對回收機的研究生產已經比較成熟，在一定范圍中得到了推廣。以新疆研發的卷膜式棉花苗期殘膜回收機為例，其回收率高達85%～94%，生產效率水平也在不斷提高。
2.1.3 開展地膜替代品和新農業技術研究，減少普通地膜的應用量
研發出可降解、零污染的新型地膜材料是治理殘膜污染最理想的途徑之一。但是由于各個方面的原因，降解塑料地膜的大面積推廣應用難以真正意義上的實現。雖然如此，依照地膜的增產原理，對于新型保溫保濕材料還是有相關的研究和應用，常見的有：光降解地膜、玉米塑料膜、生物降解地膜、光生物降解地膜、紙地膜以及液態地膜等。當前生物降解地膜的研究出現了一定的進展，但受到材料、價格方面的影響較大，難以面積的推廣應用。同時，使用玉米秸稈、麥草等農作物進行覆蓋也是較好的選擇，能夠有效的避免地膜殘留污染情況的發生。相關研究結果證明，使用農作物秸稈覆蓋對于改善耕地質量、優化土壤結構非常有效。
2.2 提高農民的環保意識
利用廣播、電視、海報等宣傳途徑，向社會與農民宣傳殘膜對農作物以及環境造成的危害。同時定期組織專業技術人員進行專題講解，提高農民對地膜的認識以及清理和回收殘膜的積極性。農業、農機、環保、質檢、工商等部門應當制定約束性強的政策、措施，同時向農民宣傳使用合格地膜對于農業生產可持續性發展的重要性，真正的踐行“殘膜不清凈，機車不播種”。
2.3 制定嚴格的農用地膜政策并監督施行
要減少地膜造成的污染，首先需要進行生產標準的嚴格化，對企業當前的生產規范進行相應的調整，確保農膜產品的質量，其厚度以及拉伸強度均滿足國家相關的標準規范。同時還應對生產劣質地膜的廠家進行嚴格查處和處罰。凡使用不能回收的超薄農膜要收取污染費，把農田地膜污染源頭納入法制管理軌道，并制訂農田地膜殘留標準。國內當前的通用標準分為三級。一級標準指的是農田中有少量地膜殘留，對與農田生態環境以及農作物生長不產生負影響;二級標準指的是農田中有一定量的地膜殘留，對作物的生長與產量基本不造成負影響，但是一旦超過這個值就可能造成農作物減產;三級標準則是指土壤中地膜的殘留量較多，對耕地土壤造成污染，同時還導致農作物減產5～20%。
3 結論
針對農用地膜殘留及造成污染的途徑，可從以下幾點措施對其進行改善：通過添加抗老化物質、生產寬幅地膜、研發可生物降解地膜等手段改進地膜的可降解性，加強地膜回收機的研究，提高地膜的回收利用率;通過多種渠道增強農民的環境保護意識和對農用地膜的認知度，自覺回收殘膜和減少對普通農膜的使用;用政策手段標準化、規范化農用地膜的生產和使用。減少農用地膜對生態環境的污染需要國家、社會和個人的共同努力。
參考文獻：
摘要：本文詳細論述了二氧化碳的產生及其危害，并在此基礎上，提出了相應的污染防治措施，為削減和控制二氧化碳的排放提供對策。
關鍵詞：二氧化碳的產生 危害 控制
二氧化碳的產生
（1）凡是有機物（包括動植物）在分解、發酵、腐爛、變質的過程中都可釋放出CO2。
（2）石油、石蠟、煤炭、天然氣燃燒過程中，也要釋放出CO2。
（3）石油、煤炭在生產化工產品過程中，也會釋放出CO2。
（4）所有糞便、腐植酸在發酵，熟化的過程中也能釋放出CO2。
（5）所有動物在呼吸過程中，都要吸氧氣吐出CO2。
（6）所有綠色植物都吸收CO2釋放出氧氣，進行光會作用。CO2氣體，就是這樣，在自然生態平衡中，進行無聲無息的循環。
CO2通常情況下，是一種氣體，每時每刻都存在于空氣中，供綠色植物自由自在地進行著呼吸（光合作用）。為人類創造著財富。
二氧化碳的危害
大氣溫室效應是指大氣物質對近地氣層的增溫作用，其增溫原理即隨著大氣中CO2等增溫物質的增多，使得能夠更多地阻擋地面和近地氣層向宇宙空間的長波輻射能量支出，從而使地球氣候變暖。其可能的積極作用是使部分干旱區雨量增多，高緯度農業區熱量狀況改善，但更主要的是負面影響，就是亞熱帶和溫帶的旱、澇災害發生頻繁，以及冰山熔化，海平面上升，沿海三角洲被淹沒。因此，減少大氣增溫物質的排放量是人類刻不容緩的義務。
溫室效應是怎么來的？我們能做什么？ 溫室效應主要是由于現代化工業社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。 二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發散，其結果是地球表面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。 人類活動和大自然還排放其他溫室氣體，它們是：氯氟烴（CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物氣體、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陸地上的森林，尤其是熱帶雨林。
二氧化碳的防治對策
（1）全面禁用氟氯碳化物
實際上全球正在朝此方向推動努力，是以此案最具實現可能性。倘若此案能夠實現，對于二五年為止的地球溫暖化，根據估計可以發揮3%左右的抑制效果。
（2）保護森林的對策方案
今日以熱帶雨林為生的全球森林，正在遭到人為持續不斷的急劇破壞。有效的因應對策，便是趕快停止這種毫無節制的森林破壞，另一方面實施大規模的造林工作，努力促進森林再生。目前由于森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳，根據估計每年約在1～2gt.碳量左右。倘若各國認真推動節制砍伐與森林再生計劃，到了二五年，可能會使整個生物圈每年吸收相當于0.7gt.碳量的二氧化碳。具結果得以降低7%左右的溫室效應。
（3）汽車使用燃料狀況的改善
日本汽車在此方面已獲技術提升，大幅改善昔日那種耗油狀況。但在美國等地，或許是因油藏豐富，對于省油設計方面，至今未見有何明顯改善跡象，仍舊維持過度耗油的狀況。因此，該地區生產的汽車在改善燃油設計方面，具有充分發揮的余地。由于此項努力所導致的化石燃料消費削減，估計到了二五年，可使溫室效應降低5%左右。
（4）改善其他各種場合的能源使用效率
是要改善其他各種場合的能源使用效率。今日人類生活，到處都在大量使用能源，其中尤以住宅和辦公室的冷暖氣設備為最。因此，對于提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，這對二五年為止的地球溫暖化，預計可以達到8%左右的抑制效果。
（5）對石化燃料的生產與消費，依比例課稅
如此一來，或許可以促使生產廠商及消費者在使用能源時有所警惕，避免作出無謂的浪費。而其稅金收入，則可用于森林保護和替代能源的開發方面。 任何化石燃料一經燃燒，就會排放出二氧化碳來。惟其排放量會因化石燃料種類而有不同。由于天然瓦斯的主要成分為甲烷，故其二氧化碳排放量要比煤碳、石油為低。同樣是要產生一千卡的熱量，煤碳必須排放相當于0.098公克碳量的二氧化碳；這在石油則為0.085公克；若是換成天然瓦斯只需排放0.056公克即可。
（6）鼓勵使用天然瓦斯作為當前的主要能源
因為天然瓦斯較少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯，此案則是希望更進一步推廣這種運動。惟其抑制溫暖化的效果并不太大，頂多只有1%的程度左右。
（7）汽機車的排氣限制
由于汽機車的排氣中，含有大量的氮氧化物與一氧化碳，因此希望減少其排放量。這種作法雖然無法達到直接削減二氧化碳的目的，但卻能夠產生抑制臭氧和甲烷等其他溫室效應氣體的效果。預計將對二五年為止的溫暖化，分擔2%左右的抑制效果。
（8）鼓勵使用太陽能
譬如推動所謂「陽光計劃之類。這方面的努力能使化石燃料用量相對減少，因此對于降低溫室效應具備直接效果。不過，就算積極推動此項方案，對于二五年為止的溫暖化，只具4%左右的抑制效果。其效果似乎未如人們的期待。
（9）開發替代能源
利用生物能源(Biomass Energy)作為新的干凈能源。亦即利用植物經由光合作用制造出來的有機物充當燃料，藉以取代石油等既有的高污染性能源。
（10）二氧化碳的掩埋。
據科學家最近稱，為了解決全球變暖，拯救地球。人們不得不把大量的二氧化碳直接注入地下。所以在未來50-60年之間將二氧化碳埋入地下的方式可能會作為一種減少溫室效應的最有力的措施而被采用。
（11）二氧化碳合成可降解塑料
我國科學家經過兩年的難苦研究，今天在這項技術上取得了重大突破。使用已開發的催化劑的催化效率超過世界最高水平的兩倍，納米技術的應用使每克催化劑能夠催化合成140-180克塑料，每噸塑料所用的催化劑成本僅200元左右。且制成的新塑料中二氧化碳的含量達43%。成本為0.9萬元/噸，是目前市場同類產品的價格的三分之一至四分之一。不久前，中國科學院專家組對這個項目進行了驗收。認為該項目實現了高效催化二氧化碳制備可降解塑料，成本低，可年產3000噸以上，已具備實現工業化的條件。
結語
二氧化碳的研究已成為當今科學界的熱點，各國均投入大量資金、人力、物力。我國將在今后五年內投入7000萬元用于研究生態對二氧化碳的作用，為破解全球關注的“二氧化碳失蹤之謎” 和“全球變曖之謎” 作出貢獻。人類不但要征服自然，改造自然，而且還有義務保護自然。
參考文獻：
[1]羅夏．將二氧化碳“埋”在地下．科學時報，2002年9月．
關鍵詞：生物工程 環境 保護
中圖分類號：X506 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）005-109-02
生物工程，這門新興的綜合性應用學科于上世紀70年代初興起，是以生物化學、微生物學、遺傳學和細胞學等為代表的生物學的理論和技術為基礎，結合機械、電子、計算機、化工等現代工程技術，創造出具有特別功能的“工程菌”或“工程細胞株”，以產生有用的代謝產物或發揮其特別生理功能。包括基因工程、細胞工程、發酵工程、酶工程和生物反應器等內容。
生物工程用于環境有悠久的歷史。但現代生物工程和環境工程的結合，于20世紀80年代誕生在歐美地區，形成了環境生物工程，它涉及的學科領域眾多，通過利用生物體或生物體某些組成部分或機能，建立降低或消除污染物產生的工藝流程，或者能高效凈化環境污染，同時又生產有用物質的工程技術。利用生物工程處理污染物的最大特點是，處理產物都是水、二氧化碳、氮氣等無毒、無害的物質；可以有效避免二次污染，是一種安全而徹底的方法。
1 生物工程技術減少污染物排放
利用生物工程技術，研制具有特別功能的“工程菌”或“工程細胞株”，并用于生產流程中，減少污染物排放、甚至零排放。例如，生物農藥具有安全、無毒、不污染環境等特點；生物質能源的利用能有效降低污染物排放；高催化效率“工程菌”提高化學反應速度，減少生產過程能源、原料的消耗；這些對于保護生態環境都具有重要意義。
2 生物工程在環境監測的應用
監測環境污染是環境保護工作中的一個重要環節，除了應用化學或儀器分析進行測定外，生物監測也日益成為重要的監測手段。可以利用指示生物、基因工程技術改造過的微生物、分子生物學技術、生物芯片技術、生物傳感器等技術監測環境污染。如水葫蘆監測水域中的砷；用細菌總數及糞便污染指示菌（大腸埃希氏菌、克霉伯氏菌等）監測水質；用鼠傷寒少門氏菌檢驗物質致突變性與致癌性。近年來，研究較多的有聚合酶式反應技術（PCR技術）、生物傳感器、核酸探針、酶聯免疫吸附技術（ELISA）、生物熒光方法等生物高新技術也應用于環境監測。PCR 技術可用于土壤、沉積物、水樣等環境標本的細胞檢測。生物傳感技術可用來測定水體中的BOD、酚、NO3、有機磷，還可以用來分析大氣中的CO2、SO2、NOx的含量及濃度等。Andreas等報道了將檢測汞的傳感器菌株用于測定土壤中汞的生物有效性；Charlesp等用多孔滲透膜、固定化硝化細菌和氧電極組成微生物傳感器，用此傳感器測定樣品中的亞硝酸鹽含量，可間接測定空氣中NOx的濃度，其檢出限為1*10-8mol/L。今后，生物工程技術由于其快速、靈敏、特異性強的特性，將在環境監測中廣泛應用。
3 生物工程在廢水處理中的應用
廢水中所含的污染物質是多種多樣的，需要幾種方法組成一個多層次處理系統。物理方法一般適用于預處理，化學方法容易產生二次污染；利用生物工程措施凈化廢水則是利用生物的新陳代謝作用，對廢水中的污染物質進行轉化和穩定，將廢水中污染物轉化為無毒、無害、穩定的物質。
固定化微生物技術。這是生物工程領域的新技術，利用基因工程技術將一些具有特異性的優勢菌種不斷得到改造或創造，將這些具有脫色菌、脫氮、脫磷等高效專性菌進行固定化后，菌體密度提高，極大提高了處理工業廢水和分解難生物降解的有機物質的效率，具有明顯優勢。
生物反應器技術。在活性污泥中加入既有固定載體又有流動載體，既有好氧又有厭氧固定膜的反應器，大大增加反應體系中的生物量和生物類群，運用發酵工程原理，最高水平地發揮微生物降解污染物的生物活性。此法可提高生物處理的效率，節約大量的人力，簡化操作程序。
生物強化處理技術。通過向廢水中加入優勢菌種或通過基因工程技術產生的“超級工程茵”，形成高效生物膜，以去除有害物質。常見的方法有：高濃度活性污泥法、生物-鐵法、生物活性炭法。
隨著污染日益嚴重、環境標準的不斷提高、科學技術的進步，利用生物工程技術開發了不少處理廢水的新工藝和技術。如升流式厭氧污泥床（USAB）生物處理技術、厭氧折流板反應器（ABR）生物處理技術、間歇式活性污泥法（SBA）生物處理技術、吸附-降解（AB）生物處理技術等。
4 生物工程技術在固體廢棄物處理中的應用
固體垃圾處理的常用方法有：堆肥、填埋、焚燒。堆肥法和填埋法利用了生物學原理，通過“無害化、資源化、減量化”措施處理的廢棄物，可作為肥料使用，實現廢物資源的二次利用。國內張玲、凌云、孫立明、王建香等研究人員都研究了復合微生物菌劑在堆肥和填埋處理中的應用，并取得很好效果。國外有研究人員用蚯蚓床處理有機垃圾和糞便。蚯蚓床處理可以將廢棄物轉變為無臭味、肥效高的蚯蚓糞土，蚯蚓本身也是很好的醫藥原料和優良飼料，效果顯著。
生物工程技術對于消除白色污染亦有重要意義，主要表現在以下幾個方面：（1）利用基因工程技術可以篩選優勢微生物、構建高效降解菌，并通過發酵工程技術大量培養，達到降解白色污染物的目的。（2）利用基因工程技術將能編碼降解蛋白的基因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，迅速降解塑料等白色污染物。（3）通過基因工程方法，利用微生物生產可降解塑料。
5 生物工程在大氣污染治理中的應用
廢氣的生物處理和空氣凈化主要是指利用微生物吸附分解有機物能力和降解惡臭物質與有機廢物的方法，主要方法有生物洗滌、生物過濾、生物吸附法等。這些方法具有成本低、效率高、消耗低、安全性好和無二次污染等優點，比傳統廢氣處理方法優勢明顯。此外，還可通過減少生產過程的污染物排放，從源頭上減少污染物。酸雨的主要原因是燃煤產生的高濃度SO2，可以通過微生物脫硫技術減少SO2的排放。
6 生物工程在土壤污染治理的應用
土壤污染主要包括重金屬污染、農藥殘留、土壤板結等方面。我國土壤重金屬污染物主要來源于工業廢渣、污水灌溉、生活垃圾等。土壤是人類生存的基礎，我們既要保證18億畝耕地紅線，又要保證土壤的質量，生產健康的食品。
重金屬難以降解，是土壤污染的重要污染源且對人體健康危害極大。重金屬污染土壤生物修復技術包括植物修復和微生物修復。生物修復的主要原理是利用或通過基因工程技術改造微生物、動物和植物等生物的功能，將重金屬吸附或轉化為無毒產物。主要通過以下兩種方法實現對重金屬的凈化：（1）通過生物作用，改變重金屬在土壤中的化學形態，降低其移動性和生物可利用性；（2）通過生物吸收、代謝，削減、凈化與固定重金屬。
另外，農業生產中，80%以上的農藥會殘留在土壤之中，其中的磷、氯代烴等是造成污染的主要物質。運用現代微生物技術可以將這些有害物質分解為H2O和CO2等無毒無害或毒性較小的其他物質，不會對環境造成破壞。
7 結語
綜上所述，生物工程已經在環保領域得到了廣泛應用，并產生了重要的作用和深遠的影響。隨著現代生物學技術的迅猛發展和相關工程技術的提高，生物工程在環保領域中必將發揮更積極的作用，擔當更重要的角色，帶動整個環保事業邁入新發展。
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