现代生物技术在海洋环境保护中的应用

　　现代生物技术在海洋环境保护中的应用鲁中国水产科学研究院黄海水产研宄所李秋芬寒青岛市崂山区环境保护局杜春梅环境保护技术作为门综合技术，吸收了物理化学生物等各门学科的研究成果，正得到飞速发展，现代生物技术是门主要包括微生物工程酶工程基因工程以及细胞操作DNA操作等技术手段的新兴技术，在各方面的应用中正显出强大的生命力。

　　目前，生物技术在陆地环境保护中应用较多，在海洋环境保护中的应用尚处于起步阶段，但已展出广阔海洋环境和陆地环境的研究进展，供环境保护工作者借鉴。

　　在海洋环境污染监测中的应用06技术和核酸探针技术用于环境中微生物检测简称，08是种在体外模拟自然，1复制过程的核酸扩增技术。由于具有简单快速特异和灵敏的特点，该技术自1985年问世以来，以惊人的速度广泛应用于生物科学的各个领域。所谓核酸探针ucleicacid，336是指特定的具有高度特异性的己知核酸片段，它能与其互补核酸序列退火杂交。标记的核酸探针可以用于待测核酸样品中特定基因序列的检测。*近几年，由于DNA分离技术和PCR技术的不断发展和完善及生物素标记法和地高辛苷元标记法等非放射性标记核酸技术水平的提高，核酸探针和PCR技术等生物技术在细菌病毒及其它毒物检测中应用迅速发展起来，8技术特别适用于海洋环境中存在但目前尚不能培养的微生物检测。

　　陈碧鹃李秋芬等正在开展用，技术快速定量检测海洋环境中几种特殊细菌的方法的研究，并取得了些进展。随着这些技术的进步成熟，核酸探针和，0技术可能发展成为种快速可靠并可能取代常规水质分析中微生物检验的方法12固定化酶用于海洋环境中有毒物质监测酶作为生物催化剂，由于反应条件温和，作用专性强，催化效率高，长久以来得到广泛应用。但传统产物分离，不利于产物的提纯和精制。而经过化学或物理手段制成的固定化酶具有定的机械强度和稳定性，易与底物和产物分开，可重复使用，并提高了产物回收率，从而推动了酶的工业应用。近年来，随着新酶的不断发现和固定化酶工程技术的发展，固定化酶在环保方面也得以应用。如美国宾西法尼亚大学利用多酚氧化酶制成固定化酶柱，将其与氧电极检测器合用，可以检测出海水中20的酚。利用固定化胆碱酯酶检测出海水中微量有机磷农药，灵敏度可达1.3生物传感器用于环境污染物监测生物传感器是以酶抗原或抗体及微生物等具生物活性的生物材料作分子识别元件，用于检测特定的污染物，例如，加等1993年用两层醋酸纤维膜将硝化细，如时7啤8伽4出固定化，以溶解氧探针作为换能器，制成了氨生物传感器，以磷酸缓冲液控制溶液的1值，以恒温水浴控制传感器的工作温度，用来测水中的氨，具有很好的选择性和响应时间。这传感器用于废水处理厂的自动测定，结果元件的酶传感器可以测定环境中的对甲酚和联体酚。

　　生物传感器在海洋环境监测某些领域己达到应用水平，目前日本已开发研制出快速测定工业废水中技术交流生物耗氧量的微生物传感器。我国在此基础上正在研制用于海洋渔业环境中及养殖废水处理过程中，水中生物耗氧量，的微生物传感器。

　　在工业废水处理中的应用海洋环境中的污染物有相当部分来自陆地径流携带的工业废水，将生物技术用于工业废水处理，减少陆源污染量，对保护海洋环境亦可起到间接预防作用。

　　2.1固定化微生物处理工业废水固定化微生物技术是生物工程领域的项新兴技术。它与传统的活性污泥法相比，具有处理效率高稳定性强能纯化和保持局效，种反应器内特定微生物浓度高产污泥量少固液分离效果好等优点。

　　如，从处理含氰化物废水的活性污泥中分离出能分解氰化物的细菌，然后用聚丙烯酰胺包埋装柱，用以除去废水中的氰化物，从而提高了去除效率，而且菌体不易流失4.华松等以甲醛苯酚废水为对象，采用1799冷冻改良法固定化优势菌群，结果明固定化菌群的平均污染物去除率比游离优势菌群高1050，并且固定化菌群具有优良的！环境适应性固定化酶处理废水污水生物处理中的微生物主要是通过酶降解污染物。因此，人们为了提高降解效率，将微生物细胞内物或载体上并保持其活性，这种固定化酶用于污水处理可防止酶的流失，性能稳定，净化力强，有利于处理难降解的污染物，还可制成多酶酶柱，同时降解多种污染物。例如用苯酚甲醛树脂吸附结晶型枯草杆菌，淀粉酶处理造纸厂废水，废水在反应器中停留4.5，可除去废水中78的悬浮胶态淀粉1基因工程微生物在有机化合物降解中的应用随着石油化工的发展，人们制造出越来越多的非天然卤代烃，这些有机化合物具有很强的生物毒性和化学稳定性，难以被自然界中的微生物所降解。每年都有大量的这类污染物通过地面径流或大气排入海中，对海洋生物资源造成极大危害。

　　基因工程技术在环境净化领域的应用方向主要是构建能降解特殊化合物的微生物，即采用基因操作技术来提高某些微生物体内具有特异性降解转化作用的酶类的水平，这些酶是由胞质中的质粒0编码的。质粒的发现及利用生物技术构建特殊功能超级菌的成功，为海洋环境污染的治理，开辟了广阔前景。

　　迄今为止，用质粒辅助分子育种法选择的细菌试验过的卤代烃有氯苯甲酸酯类氯酚类氯苯氧基除草剂和，8等，其中较成功的例子是将选育的降解菌接种于加有2，4，5氯苯氧乙酸的土壤，培养96后，测得2，4，51的降解百分率可达97.1气相色谱法，氯离子释放可达99.4.使用降解菌明显缩短了氯苯氧基的半衰期。将来，随着对有毒化合物代谢途径的进步了解和分子生物学技术的发展，分离到降解酶和降解基因，就有可能通过DNA操作，有目的地设计改造降解酶，提高其降解效率，并合成其基因，再转移到生长繁殖迅速的细菌中。这样，将有希望和彻底消除有毒化合物对海洋环境的污染。

　　在消除海洋环境污染中的应用生物修复是生物特别是微生物催化降解有机污染物，从而去除或消除环境污染的个受控或自发进行的过程。生物修复技术就是通过添加微生物或某种营养盐，来人为强化有机污染物的降解，而使被破坏宄始于70年代。80年代以后，基础研究的成果即被用于大范围污染的治理，并取得了相当的成功，被称为生物处理技术的个里程碑，得到世界环保部门的认可，目前已成为个新的可靠的环保技术6.

　　3.1利用海洋植物消除重金属污染重金属也是海洋环境中不可忽视的污染物之，主要来自金属加工业废料和废水以及化石燃料燃烧废气，通过河流和大气沉降进入海洋环境。由于海洋环境中的重金属离子大多以极低的浓度存在于大量海水中，用传统的化学沉淀氧化或还原反应膜处理技术等方法去除，效果不理想且成本昂贵。人们发现些藻类等水生植物具有从水环境中大量积累重金属离子的能力，可以利用这些藻类来去除海水环境中被称之为植物修复约171.160植物修复技术是管理层污染物的项新兴技术，尽管目前还有诸多限制因素，还没有被优化，但现场实验己得到令人满意的结果，且可大大降低处理费用，因而得到了公众和科学家们的认可，商品化的植物修复系统已被应用于污染了的土壤沉积物和水体。

　　0等1997年6的结果明几种水生1可以在很短的时间内周使格浓度明显下降，同时自身生物量增加，且无可中毒症状，随后这些植物可以很容易地收割用来生产沼气。这结果大大增加了人们将这些植物用于消除海洋环境中重金属污染的信心。

　　3.2生物修复技术及超级细菌消除海洋石油污染石油的海上运输和开采，尤其是油轮泄漏事故的发生，常使大量原油流入海中，危害水体正常生态系统，进而危及人体健康。因此海洋石油污染问越来越引起人们的重视。海上溢油的传统处理方法多是采用物理或化学方法，效果不太理想。后来人们根据自然界天然微生物对石油的降解作用，通过不断加强和完善，发展成为今天的生物修复技术。其中个成功石油泄漏的生物修复项目，通过在被污染海区播撒适量化肥，亲油性的1叩22和缓释型的以8 13促进作用非常明显，与对照相比，降解速率高出34倍，并且所加的化肥并未引起富营养化，对些敏感的海洋生物也未引起严重的毒性反应，短时间内消除了污染，治理了环境由于石油是各种烃类的混合物，某种特定的细菌只能降解有限的几种石油成分，对其它成分却不能分解，因此，3337等科学家们利用遗传工程技术，构建了可以同时降解多种石油成分的起级细菌，能将原油中23的烃消耗掉，与其它已知的微生物相比，降解速度效率都高。经过不断改进，这种超级细菌已成功地用于实际环境治理中。

　　3.3利用生物修复技术改善海水养殖环境近年来海水养殖业迅速发展，但是，随之而来的近岸海水的污染日趋严重，养殖生态环境遭到严重破坏，爆发性病害频繁发生，给整个水产养殖业造成巨大的经济损失。养殖环境的恶化，已经成为制约我国海水养殖业健康持续发展的关键因素，而传统的机械清淤化学降解换水大量使用抗生素等养殖环境净化方法，有净化不彻底易产生次污染危害养殖功能破坏生态平衡等缺点。因此，急需寻求种行之有效操作性强的海水养殖环境修复方法与技术，来保持水产养殖业持续稳定健康发展。

　　自1996年以来，袁有宪李秋芬等开展了海水养殖环境有机污染物的生物降解技术研究，得到了国家自然科学基金和国家863高技术发展计划及国家九攻关计划的资助，已经分离筛选出虾池有机污染物降解菌10株，并研制成功系列养殖环境修复产品，成功地应用于对虾养殖中，显出诱人的应用前景吣有益微生物在水产养殖中的应用研宄也方兴未艾，国内外很多学者已成功地分离到可抑制病原菌可促进养殖生物生长的菌株，有些已实现了商品化，在美国日本和欧洲等地的发达国家及印度尼西亚泰国等的水产养殖上得到越来越广泛的应用⑴。

　　综上所述，现代生物技术的发展促进了海洋环保技术的发展，为人类开发海洋保护海洋做出了积极海省份，在发展海洋产业建设海上山东的同时，应该加强海洋环境保护意识，将更多的生物新技术用于预防和消除海洋环境污染，坚持走可持续发展之路。

　　1张士璀等。海洋生物技术原理和应用。北京海洋出版社，1997 2罗九甫。酶和酶工程。上海上海交通大学出版3陈宗团等。河口及近岸海域环境污染研究动态。

　　4周定等。固定化细胞在废水处理中的应用及前景。环境科学，1993，145159卞华松等。冷冻固定化优势菌群处理含甲醛苯张甲耀等。生物修复技术研宄进展。应用与环李秋芬等。虾池沉积环境生物修复作用菌的分离筛选。应用与环境生物学报待刊袁有宪等。虾池环境生物修复技术的产业化。

　　中国水产科学待刊王祥红等。有益微生物在水产养殖中的应用。

　　海洋湖沼通报，1998，13439

(完)