求有關(guān)“環(huán)境保護與生物技術(shù)”的資料

【專家解說】：本世紀70年代以來，由于基因重組技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，一項以基因工程為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)迅速崛起，并成為高新產(chǎn)業(yè)革命的重要標(biāo)志之一。生物技術(shù)是利用有機體（從微生物直至高等動物、植物）或其組成部分（包括器官、組織、細胞或細胞器等）開發(fā)新產(chǎn)品或新工藝的一種體系或一門技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)成為人類徹底認識和改造自然，解決人類所面臨的糧食、健康、能源、資源和生存環(huán)境等重大問題的重要手段和工具?，F(xiàn)代生物技術(shù)在經(jīng)歷了第一次浪潮（側(cè)重于高附加值產(chǎn)品，醫(yī)藥品等的研究開發(fā)）之后，迎來了第二次浪潮，即環(huán)境生物技術(shù)。 環(huán)境生物技術(shù)是由現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境工程相結(jié)合的新興交叉學(xué)科，是應(yīng)用生物圈的某部分使環(huán)境得以控制，或治理預(yù)定要進入生物圈的污染物的生物技術(shù)。廣義的環(huán)境生物技術(shù)涉及面很廣，凡自然環(huán)境中涉及環(huán)境控制的一切與生物技術(shù)有關(guān)的技術(shù)，都可歸為環(huán)境生物技術(shù)。包括環(huán)境中污染物的生物減少（Bioelimination），污染場地的生物修復(fù)（Bioremediation）和無害化、無污染生物產(chǎn)品如生物可降解材料的開發(fā)應(yīng)用等等[1]。 二、 現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域中的應(yīng)用 隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)的廣泛應(yīng)用，能源的大力開發(fā)以及都市化的進一步擴大，尤其是近年來鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的崛起，使環(huán)境中出現(xiàn)了許多化學(xué)性、物理性及生物性新物質(zhì)，如轉(zhuǎn)基因生物，酶制品。這些新物質(zhì)可能對人類賴以生存的環(huán)境帶來新的不良影響。污染物的復(fù)雜化，污染的愈趨嚴重及生物多樣性的減少等環(huán)境問題的突現(xiàn)使得現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用成為必然。目前，現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用，大致表現(xiàn)在環(huán)境監(jiān)測與評價、消除污染、能源資源的綜合利用和挽救瀕危物種，保護生物多樣性四個方面。 1． 環(huán)境監(jiān)測與評價 應(yīng)用酶聯(lián)免疫技術(shù)，PCR技術(shù)，電子顯微技術(shù)，基因差異顯示技術(shù)，生物傳感器，基因探針，生物芯片等現(xiàn)代生物技術(shù)對環(huán)境進行監(jiān)測與評價，是近年來國內(nèi)外科學(xué)工作者研究的熱點，研究報道也日益增多[2-4]。應(yīng)用酶聯(lián)免疫技術(shù)檢測分析環(huán)境中的農(nóng)藥及其代謝物是90年代的一項新技術(shù)。目前，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出殺蟲劑，殺菌劑，除草劑等農(nóng)藥以及多氯聯(lián)苯，二惡英，抗菌素等污染物的酶聯(lián)免疫分析方法[5]，其中用于現(xiàn)場快速分析的酶免疫試劑盒已商品化。此技術(shù)具有快速靈敏，費用低，特異性強和適于現(xiàn)場大量樣品分析等優(yōu)點。 應(yīng)用PCR技術(shù)可檢測土壤，水體和大氣等環(huán)境中的致病菌與指示菌。Niedrhauser[3]等人利用PCR技術(shù)檢測了食品中易導(dǎo)致人類腦膜炎的單核細胞生利斯特氏菌（Listeria monocytogenes）。應(yīng)用PCR技術(shù)對該菌種的分析只需幾個小時便可完成，大大縮短了分析周期（傳統(tǒng)方法至少需10天時間）。不僅如此，PCR技術(shù)還可以跟蹤檢測環(huán)境中基因工程菌珠（GEMs），可以測定基因表達和根據(jù)基因序列的診斷來檢測環(huán)境中特異性種群[6]。隨著PCR技術(shù)不斷發(fā)展，又相繼建立了套式PCR，反向PCR及復(fù)式PCR等[7]?？梢灶A(yù)見，PCR技術(shù)在檢測水體，土壤等環(huán)境中的致病菌，指示菌及基因工程菌方面將發(fā)揮越來越大的作用。 近年來，利用生物傳感器（biosensors）監(jiān)測環(huán)境中的污染物，特別是現(xiàn)場監(jiān)測，日益為人們所青睞。生物傳感器是由分子識別單元（敏感材料）和轉(zhuǎn)換部分（換能器）兩部分構(gòu)成，以分子識別部分去識別被測目標(biāo)。根據(jù)敏感材料的不同相應(yīng)地分為酶傳感器，微生物傳感器，細胞傳感器和免疫傳感器。目前，生物傳感器已達到商業(yè)化應(yīng)用水平的有：BOD生物傳感器，氨生物傳感器，亞硝酸鹽生物傳感器，乙醇生物傳感器，甲烷生物傳感器等[8-9]，使用生物傳感器具有成本低，易制作，使用方便，測定快，省時等優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用有著誘人的前景。 2． 消除污染，改善生態(tài)環(huán)境 現(xiàn)代生物技術(shù)在消除污染，改善生態(tài)環(huán)境方面常被采用。它包括環(huán)境污染物的生物減少和污染場地的生物補救或修復(fù)[10]。20世紀60年代初，Martin Alexnder[10]就人們對環(huán)境中農(nóng)藥的污染和殘毒問題的關(guān)注而開展的農(nóng)藥在土壤中可降解性的研究，為后來生物技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。70年代以來，可以說是生物技術(shù)快速發(fā)展的階段，生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境污染治理也越來越廣泛。這種勢頭一直延伸到今天。目前，生物技術(shù)在此領(lǐng)域的研究應(yīng)用已朝著具有高效凈化能力的微生物種類及菌株的尋找分離，篩選以及基因工程菌的人工構(gòu)建方向邁進。通過基因工程方法，利用質(zhì)粒DNA重組和質(zhì)粒轉(zhuǎn)化可以培育出對污染物具有抗性的生物。如有人把4種假單胞菌的基因組入到同一菌種中，創(chuàng)造了有超常降解石油能力的超級菌，幾小時內(nèi)能降解浮油中三分之二的烴類，而用自然菌需一年多時間[7]。Chakabrty等將OCT質(zhì)粒和抗汞MER同時轉(zhuǎn)入惡臭假單胞菌中，使其既能降解烷烴又可在含汞50-70mg/L的環(huán)境中生長，并能降解有機汞。美國科學(xué)家把一種細菌中具有分解除草劑2，4-D的基因轉(zhuǎn)移到另一生長速度快的細菌體內(nèi)，使得這種菌明顯加快2，4-D的降解速度[11]。目前，通過生物技術(shù)，已培育出可降解石油及其衍生物如樟腦等，農(nóng)藥類如六六六，化工污染物尼龍低聚體和重金屬如汞等的細菌。同時，轉(zhuǎn)基因植物，特別是能超量吸收和累積重金屬的超量累積植物（hyperaccumulator）[12]，也是當(dāng)前研究開發(fā)的熱點。應(yīng)用植物修復(fù)不但可達到凈化環(huán)境，美化環(huán)境，還可以通過采集進行處理和再利用。 3．開發(fā)清潔能源和資源及能源、資源的綜合利用 對能源資源的依賴和使用，使人們預(yù)感不再生能源資源的有限性和潛在的危機，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展為解決這一問題帶來了新希望。今天，生物技術(shù)這一概念也擴展到消除有害物質(zhì)和廢棄物及這些物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和再利用方面。象利用廢棄物生產(chǎn)單細胞蛋白（SCP），纖維質(zhì)原料生產(chǎn)酒精等。德國從木糖生產(chǎn)食用酵母，后來發(fā)展了從造紙工業(yè)的亞硫酸廢液制造飼料酵母，年產(chǎn)量在15000萬噸單細胞蛋白作為肉類代制品以補充蛋白質(zhì)的不足。我國科學(xué)工作者利用味精廢水生產(chǎn)熱帶假絲酵母單細胞蛋白，含蛋白達60%，產(chǎn)品用作飼料，效果與魚料相同[1]。英國倫敦一家公司用硬脂噬熱芽孢桿菌這種“工程菌”能夠?qū)U棄的稻草、玉米芯等廢棄物轉(zhuǎn)化為乙醇，并且效力明顯高于酵母菌[13]。 新資源能源方面，我國中科院遺傳所，中國農(nóng)科院將降解除草劑三氮苯的基因轉(zhuǎn)入大豆植株中，轉(zhuǎn)基因大豆不再吸收環(huán)境中的三氮苯，利用這一技術(shù)可以生產(chǎn)綠色食品供人類安全食用。瑞士和美國科學(xué)家利用植物生理生化原理研制出新型太陽能電池。同時，海藻發(fā)電，生物絮凝劑，生物表面活性劑，PHAs，生物農(nóng)藥等其它新型能源資源也已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用。 4．挽救瀕臨滅絕物種，保護生物多樣性 生物多樣性是指生物之間的多樣化，變異性以及物種生境的生態(tài)復(fù)雜性，包括遺傳基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個層次[14]。工業(yè)化以及現(xiàn)代技術(shù)的快速發(fā)展，造成了地球的巨大變化，這種變化引起許多物種正在被推向滅絕。然而，隨著“克隆”技術(shù)的逐漸成熟，瀕危物種得以延續(xù)，保護生物多樣性是完全可行的。事實上，自從“多莉”羔羊誕生以來，許多科學(xué)家便著手克隆瀕危物種，如我國中科院水生所，動物所科學(xué)工作者正分別為將來克隆白鰭豚和大熊貓作準(zhǔn)備工作并取得階段性成果。同時，現(xiàn)代生物技術(shù)將大大提高單位面積的農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量，減輕生物資源過度利用的壓力，在很大程度上緩解了生物多樣性的減少。 生物技術(shù)的發(fā)展會培育出抗病強的作物品種，不需要像傳統(tǒng)品種那樣多的農(nóng)藥和化肥，減輕了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的環(huán)境污染對生態(tài)系統(tǒng)的影響。另外，以蟲治蟲，以草治草，以菌治菌等新型農(nóng)業(yè)生物技術(shù)減少農(nóng)藥用量，也有利于生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的維持。 三、現(xiàn)代生物技術(shù)對環(huán)境的潛在影響 一種新技術(shù)的出現(xiàn)對人類歷史的發(fā)展往往產(chǎn)生前所未有的推動作用和深遠的影響。同時也可能產(chǎn)生未知的后果或風(fēng)險，尤其是當(dāng)人類不能確保對技術(shù)的正確，有效地運用時，其造成的災(zāi)難將是令人觸目驚心的，生物技術(shù)作為一種迅速發(fā)展起來應(yīng)用于環(huán)境領(lǐng)域的高新技術(shù)，也不例外具有利弊雙重性，在創(chuàng)造顯著經(jīng)濟效益，社會效益和環(huán)境效益的同時，也存在環(huán)境安全性問題。事實上，生物技術(shù)確也曾對環(huán)境造成負面影響。如用雪花蓮凝集素（GNA）基因的馬鈴薯喂大鼠，引起器官生長異常，破壞免疫系統(tǒng)的Pusztai事件，和普累克西普斑蝶食用轉(zhuǎn)Bt基因玉米后引起44%死亡的斑蝶事件等。自70年代基因工程出現(xiàn)以來，生物技術(shù)活動本身及其產(chǎn)品對人類和環(huán)境的安全問題便引起人們的高度關(guān)注[15-16]，而基因工程更是爭論的焦點。