现代生物技术在环境污染治理的应用

'浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用浅析现代生物技术在环境污染治理的应用摘要：现代生物技术是在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物，对解决当今的环境污染问题具有很强的实用价值。本文主要介绍了现代生物技术的起源发展、应用、局限及发展趋势。重点介绍了现代生物技术在水污染、固体废弃物和土壤污染处理的应用。关键词：现代生物技术环境污染应用局限趋势Abstract:Modernbiotechnologyisestablishedonthebasisofmolecularbiologytocreateanewtypeoforganismoranewbiologicalfunctionofpracticaltechniques.combiningmodernbiologicalscienceandengineeringtechnology,andithasastrongpracticalvaluetosolvetoday"senvironmentalproblems.Thispaperdescribestheoriginsofmodernbiotechnologydevelopment,application,limitationsandtrends.Highlightsofmodernbiotechnologyinwaterpollution,solidwasteandsoilpollutiontreatmentapplications.Keywords:ModernbiotechnologyEnvironmentalPollutionApplicationLimitationTendency1前言当前，环境保护工作已经成为全社会关注的热点问题。随着我国工业化进程的不断加速和社会发展水平的不断提高，环境污染的程度不断加深，这给环境保护工作带来了十分严峻的考验，以往单纯的环境治理方式已经无法适应当前的实际需要。生物技术以其实用性和环保性的特征，正在越来越多地被应用于环境保护工作之中。运用现代生物技术进行环境保护研究取得的新成果，包括运用基因工程减少作物的化肥施用量改善植物吸收重金属的能力、消除除草剂污染源、生产可降解塑料以及新型基因工程杀虫剂的开发，从而起到保护生态环境的作用。在环境污染治理中，13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用作为一种技术手段，现代生物技术具有高效性，反应条件温和等优点，它对环境污染的治理和修复发挥了巨大作用，为废水以及固体废物处理及再利用提供了一条十分有效的途径，运用现代生物技术预防和治理环境污染，改善生态环境，具有巨大的潜力和优势。2现代生物技术的发展概况2.1定义现代生物技术即生物工程，是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础，包括基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等四大体系组成的现代高新技术。自20世纪70年代初，以DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志的现代生物技术诞生以来，迄今已走过了近30年的发展历程。由于现代生物技术对解决人类面临的重大问题如：粮食、健康、环境和能源等将开辟广阔的前景，因此越来越为各国政府和企业界所关注，与信息、新材料和新能源技术并列成为影响国计民生的四大科学技术支柱，是21世纪高新技术产业的先导。2.2起源发展现代生物技术和古代利用微生物的酿造技术和近代的发酵技术有发展中的联系，但又有质的区别。古老的酿造技术和近代的发酵技术只是利用现有的生物或生物机能为人类服务，而现代的生物技术则是按照人们的意愿和需要创造全新的生物类型和生物机能，或者改造现有的生物类型和生物机能，包括改造人类自身，从而造福于人类。现代生物技术生物工程，是人类在建立实用生物技术中从必然王国走走向自由王国、从等待大自然的恩赐转向主动向大自然索取的质的飞跃。现代生物技术是在分子生物学发展基础上成长起来的。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克用X－衍射法搞清了遗传的物质基础核酸的结构，从而使揭开生命秘密的探索从细胞水平进入了分子水平，对于生物规律的研究也从定性走向了定量。在现代物理学和化学的影响和渗透下，一门新的科学分子生物学诞生了。在以后的十多年内，分子生物学发展迅速，取得许多重要成果，特别是科学家们破译了生命遗传密码，并在1966年编制了一本地球生物通用的遗传密码"辞典"。遗传密码辞典将分子生物学的研究迅速推进到实用阶段。197013 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用年，科拉纳等科学家完成了对酵母丙氨酸转移RNA的基因的人工全合成。1971年美国保罗·伯格用一种限制性内切酶，打开一种环状DNA分子，第一次把两种不同DNA联结在一起。1973年，以美国科学家科恩为首的研究小组，应用前人大量的研究成果，在斯坦福大学用大肠杆菌进行了现代生物技术中最有代表性的技术――基因工程的第一个成功的实验。他们在试管中将大肠杆菌里的两种不同质粒（抗四环素和抗链霉素）重组到一起，然后将此质粒引进到大肠杆菌中去，结果发现它在那里复制并表现出双亲质粒的遗传信息。1974年，他们又将非洲爪蛙的一种基因与一种大肠杆菌的质粒组合在一起，并引入到另一种大肠杆菌中去。结果，非洲爪蛙的基因居然在大肠杆菌中得到了表达（“表达”是指该基因在大肠杆菌内能合成生长激素抑制因子），并能随着大肠杆菌的繁衍一代一代地传下去。现代生物技术是一个复杂的技术群。基因工程仅是现代生物技术中具有代表性的一种，它的特征是在分子水平上创造或改造生物类型和生物机能。此外，在染色体、细胞、组织、器官乃至生物个体水平上也可进行创造或改造生物类型和生物机能的工程，例如染色体工程、细胞工程、组织培养和器官培养、数量遗传工程等，这些，也属于现代生物技术的范畴。而为这些工程服务的一些新工艺体系，如现代发酵工程、酶工程、生物反应器工程等，同样被纳入了现代生物技术的系统。2.3环境生物技术环境生物技术是21世纪国际生物技术的又一热点领域。人类赖以生存的环境，由于人类活动自身造成的各种污染(包括工业废水、废气、各种废弃物、有毒化学物质、声、光、电磁和放射性物质等)对环境生态的破坏，已成为威胁人民健康、制约经济发展的严重问题。治理环境污染，改善人类生活环境的质量已经成为人类共同努力的长期任务。生物技术在环境治理上发挥着不可替代的作用。环境生物技术不是1个新概念，过去用微生物处理工业废水就属于这一类研究。美国更把环境生物技术作为21世纪生物技术6个主要研究领域之一，美国培育的基因工程“超级菌”，几小时就可降解自然菌种需1年才能降解的水上浮油；日本将嗜油酸单孢杆菌的耐汞基因转入腐臭单孢杆菌，使该菌株既能有效处理环境汞污染，又能将汞回收利用。13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用2.4现代生物技术的特点生物是构成生态系统的要素，生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器，这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显着优越性充分体现在它是一个纯生态过程[8]。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显着优点，受到了高度重视。随着生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入，人们已越来越意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了希望。目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移。特别是现代生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有更高的效率[3]。美国环保局(EPA)在评价环境生物技术时也指出“生物治理技术优于其他新技术的显着特点在于其是污染物消除技术而不是污染物分离技术”由于大部分有机污染物适于作为生物过程反应物(底物)，其中一些有机污染物经生物过程处理后可转化成沼气、酒精、生物蛋白等有用物质，生物处理方法也常是有机废物资源化的首选技术。生物过程是以酶促反应为基础的，作为催化剂的酶是一种活性蛋白。生物反应过程通常是在常温、常压下进行的。酶对底物有高度的特异性，生物转化技术的效率高，副产物少，这与常常需要高温、高压条件的化工过程相比，反应条件大大简化，因而消耗低，效果好、过程稳定、操作简便。用生物过程代替化学过程可以降低生产活动的污染水平，有利于实现工艺过程生态化或无废生产，真正实现清洁生产的目标。生物处理技术除易于大规模处理外，还可利用天然水体或土壤作为污染物处理场所。另外，生物技术的产品或副产品基本上都是可以较快生物降解的，13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用并且都可以作为一种营养源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化学药物、化石能源、人工合成物等，有助于把人类活动产生的环境污染降至最低程度[6]。生物是构成生态系统的要素，生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质，即用生物修复技术净化环境，使受污染的宝贵资源如水资源(包括地面水和地下水)、土壤等得以重新利用，同时还可进一步强化环境的自净能力。环境生物技术不仅单纯适用于环境污染治理，如今已相当广泛地应用于环境监测，尤其是以生物传感器为核心的环境生物监测技术，可在线在位迅速地提供环境质量参数，成为环境质量预报和报警中的重要组成部分[4]。3现代生物技术在环境污染治理方面的应用3.1现代生物技术水污染治理的应用3.1.1　污水的生物净化污水的生物净化是利用微生物自身的生命活动过程对污水中的有毒物质进行转移和转化，从而使污水得到净化的处理方法。目前，污水生物净化技术发展迅速，好氧法、厌氧生物法以及生物发酵法已趋于成熟，本文只简单介绍其中几种方法：3.1.1．1　固定化微生物技术　固定化微生物技术是70年代末由固定化酶技术发展起来的，它是指通过物理或化学的手段将游离的微生物固定在限定的空间区域使其保持活性并可反复利用的一项生物技术。其可以被用来处理一般高浓度有机废水、印染废水、含氮废水、难降解有机废水及其他废水等，一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造，将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后，菌体密度提高，大大提高了处理效率，尤其是对难降解有毒物质有明显优势。3.1.1.2　生物强化处理技术　生物强化处理技术是为了提高废水处理的效果，而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质。主要作用方式有：直接投加特效降解微生物，废水中的微生物可13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用以附着在载体上形成高效生物膜或以游离的状态存在；引入生物强化制剂，主要用于处理城市污水，有机物的去除率可以得到显著提高，固体物质的产生会减少、硝化作用得以增强，从而提高污水脱氮脱磷效果；固定化生物强化技术，将特定的微生物封闭在高分子网络载体内，使菌体脱落少、活性高，从而提高优势微生物浓度，增加了其在生物处理器中的存留时间。3.1.1.3　生物反应器技术　生物反应器技术，是现代生物技术发展的一个主要方向。生物反应器是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，其有利于微生物附着生长形成生物膜，供气或供给的其他反应条件优越，污染物具有充分的时间与微生物接触，有利于增强微生物的分解代谢能力。3.2现代生物技术在固体废弃物污染防治的应用固体废弃物是人类生产和生活过程中产生的副产品，处理的目的是使其无害化、减量化和资源化。要综合考虑各种因素，才能确定符合环境、经济和社会效益的处理方法。目前国外固体废弃物的处理方法经过多年的实践和比较，正向资源化、综合处理的方向发展，如固体废弃物堆肥的土地利用、城市生活垃圾填埋等。固体废弃物堆肥化处理堆肥化是将要堆腐的有机物料与填充料按一定比例混合，在合适的水份、通气条件下，使微生物繁殖并降解有机质，从而产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物达到稳定化，可包括好氧堆肥和厌氧堆肥。目前多采用好氧堆肥高温堆肥，其堆体温度高50一65℃，可以最大限度地杀灭病原菌，同时对有机质的降解速度快。不同堆肥技术的主要区另寸在于维持堆体物料均匀及通气条件所使用的技术手段，堆肥系统的分类大同小异，根据技术的复杂程度可分为条垛式、通气静态垛式及发酵仓式系统。条垛式堆肥系统是最简单的一种，将堆肥物料以条垛式堆置，通过定期翻堆来实现堆体中的有氧状态，从而提供堆体中的微生物群降解有机质的氧气需求。该堆肥系统尽管技术水平低，却具有设备简单、投资成本相对较低、堆肥易于干燥、填充剂易于筛分和回用、堆腐时间较长而产品的稳定性相对较好等优点但该系统占地面积大，需要大量的翻堆机械通气静态垛系统相对于条垛式系统能有效地确保堆体达到高温条件，不同之处在于堆肥过程中不进行物料的翻堆，而通过鼓风机使堆体保持好氧状态。该技术的关键是通气系统，包括鼓风机和通气管路。管路可以是固定式或可移动式的，13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用管材可以是重复使用或可生物降解的。该系统具有设备投资相对较低、温度及通气条件能得到更好地控制、产品稳定性好、能更有效地杀灭病原菌及控制臭味、堆腐时间相对较短、填充剂用量少、占地面积相对较小等优点但堆肥易受气候条件影响。发酵仓式系统是使物料在部分或全部封闭的容器内，控制通气和水分条件，使物料进行生物降解和转化。与上述两类系统的根本区别是该系统是在一个或几个容器内进行，是高程度化的机械化和自动化。堆肥的整个工艺包括通风、温度控制、水分控制、无害化控制及堆肥的腐熟等几个方面。该系统按物料的流向可划分为水平流向反应器和竖直流向反应器，前者包括旋转仓式和搅动仓式，后者包括搅动固定床式及包裹仓式。相对于条垛式、通气静态垛式系统，发酵仓系统具有设备占地面积小、能够进行很好的过程控制水、气、温、堆肥过程不受气候条件影响、能够对废气进行统一回收处理而防止二次污染及对热量进行回收利用等优点但其设备投资大、运行维护费用高、堆肥周期短、堆肥产品会有潜在的不稳定性。条垛式堆肥系统在美国和加拿大等具有足够土地面积的国家使用比例较高。年，美国条垛式堆肥系统占个堆肥项目的，加拿大98个运行的堆肥厂中，个是条垛式堆肥系统通气静态垛系统在美国使用最为普遍，的堆肥厂属于通气静态垛系统，年增长的40个堆肥厂中，34个为通气静态垛系统，占增长量的发达国家发酵仓系统使用较普遍，法国目前多个堆肥厂中，多采用滚筒式发酵系统，美国发酵仓系统占川。城市生活垃圾的卫生填埋是城市生活垃圾处置的一项重要手段。垃圾填埋场实际是一个庞大的生物反应器，在不同的垃圾降解阶段，微生物群落的种类及作用不同。在好氧降解阶段，好氧菌和真菌起主要作用，兼性厌氧菌在兼性厌氧阶段起主导作用，专性厌氧水解发酵菌、专性厌氧产乙酸菌、专性厌氧产甲烷菌和纤维素分解菌等则是厌氧降解时期的主要菌种。如果适当地控制条件，使不同分解阶段起主导作用的微生物优先大量繁殖，对于促进垃圾降解和加速填埋场稳定化过程都是非常有利的，如根据细菌繁殖的特点适应期、加速期、对数期、减速期、静止期及衰亡期，在垃圾填埋作业时，加人一定量的陈垃圾或厌氧活性污泥及对新鲜垃圾进行细菌接种，可以缩短细菌的适应期，加速垃圾的降解。另外在垃圾填埋时，对底层垃圾进行好氧堆肥预处理，也能达到同样的效果。由于垃圾填埋场稳定化是一个较长的过程，13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用垃圾组成、垃圾水分含量、垃圾预处理、填埋操作方式、填埋场的水文气象条件、渗滤液的值及微生物种群等诸多因素都直接影响到填埋场的稳定化过程。所以需要全面考察填埋场稳定化的影响因素，研究其稳定化过程，以达到减轻或消除填埋场的危害和确保其最大限度地安全再利用。3.3污染土壤的生物修复与治理目前工业的迅速发展，大量的人造化学物质排放入环境中，对资源和环境构成越来越严重的破坏。化石燃料的开采和使用，工业三废的排放，农村化肥和农药的大量使用，给我们赖以生存的环境造成了难以估量的污染。3.3.1　重金属污染是造成土壤污染的主要污染物　(1)植物修复。植物修复是一种利用植物去除和消减污染物的环境治理技术，是一种新兴的绿色生物修复技术，能在不破坏土壤生态环境、保持土壤结构和微生物的状况下，通过植物的根系直接将大量的重金属吸收，从土壤中移去从而修复被污染的土壤，它是环境污染治理的重要手段。(2)微生物修复。微生物修复是利用微生物（细菌、藻类和酵母等）的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。3.3.2　使用化学杀虫剂也会造成土壤污染　给农作物使用化学杀虫剂等，在防止病虫草害的同时，也造成了土壤污染严重，破坏了生态平衡，影响了农业的可持续发展，威胁着人类的身心健康。目前，利用生物技术降解农药，有多种方法，具体如下：（一）利用微生物降解农药：土壤中的微生物，包括细菌、真菌、放线菌和藻类等，其中细菌类对农药分解起主要作用，其可以利用自身生化上的多种适应能力，诱发突变菌株，例如假单胞菌对敌敌畏；曲霉菌、镰孢霉菌对敌百虫；芽孢杆菌、曲霉、青霉、假单胞杆菌、瓶型酵母等对甲胺磷。通过微生物的作用，把环境中的有机污染物转化为CO2和H2O等无毒无害或毒性较小的其他物质。且这种降解途径彻底，一般不会带来副作用。（二）13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用共代谢作用：共代谢作用是指微生物在有它可利用的唯一碳源存在时，对它原来不能利用的物质也能分解代谢的现象。通过共代谢作用，即微生物从其他化合物获得碳源和能源后，将农药转化为可代谢的中间产物，甚至完全降解。能进行共代谢反应的微生物，细菌有假单胞菌属、不动杆菌属、诺卡氏菌属、芽孢杆菌属、分枝杆菌属、甲基弯曲菌属和节杆菌属等；真菌有青霉属和丝核菌属等。（三）推广使用生物农药：生物农药，在传统意义上主要是指可以用来防治病、虫、草等有害生物的生物活体，利用细菌、病毒、真菌、线虫及拮抗微生物等来控制病虫草害的制剂。其具有安全、无毒、不污染环境等特点，目前已得到国内外农药行业的高度重视。现今，我国对生物农药的研发创制已出具规模，主要研制的农药品种有B.t.杀虫剂、农用抗生素、植物源农药、转基因植物、病毒类农药、真菌类农药、植物生长调节类农药等。随着生物技术、生物化学工程的不断进步，生物农药以其高效、广谱、对人畜安全及与生态环境相容等优势，将成为农药市场上的主流产品，值得推广使用。4现代生物技术局限性及发展趋势4.1发展问题及局限性现代生物技术的广泛应用为人类社会带来了美好的前景，它在为人类解决大量实际问题的同时，也有可能带来一些不利的影响，产生社会问题。4.1.1转基因生物产品可能会对人体健康产生影响当人体食入转基因食品，就有可能出现过敏反应。目前已经出现了饮用转基因大豆豆浆过敏、转基因西红柿导致过敏、坚果作为基因被导入其他生物引起人体过敏等现象。在进行转基因作物实验时，较为常见的标记基因是使用抗生素抗性基因来充当，这也有可能让人体对抗生素的耐药性增加。食用转入生长激素的转基因食品，可能会对人体的正常生长发育产生影响，而这些影响往往需要通过较长时间的观测才能被发现。转基因微生物有可能会与其他生物进行遗传物质交换，这样就会增强有害生物的危害性或产生新的有害生物，导致疾病流行。4.1.2转基因生物可以破坏生态环境和影响生物多样性13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用运用现代生物技术生产出抗旱、抗盐碱、抗病毒、抗害虫作物的同时，可能会导致生物多样性遭到破坏，甚至一些物种会灭绝，还可能会加速土壤侵蚀和沙漠化。当转基因植物中的某种抗性基因通过杂交转移到其野生或半驯化种中去，结果就是这些植物的杂草化特性将在特定条件下增强，破会生态环境。一部分具有抗虫性的转基因植物，不仅能对害虫产生毒害，还会对一些有益生物产生不良影响。这些含有抗虫性的转基因植物还可能因为其抗虫性而大量生存下来，在数量上将超过同一区域其他物种，导致这个区域的生物群落遭到破坏。当转基因植物大面积种植时，由于转基因植物病毒载体使用可能导致病毒基因在全部细胞中普遍存在，它的重组风险比普通植物要高出许多，将会出现难以预料的问题。4.1.3生物武器已经成为对全人类生命健康的巨大威胁在以往使用生物武器的战争中，其杀伤力之大让人触目惊心。生物武器具有致病性强、使用简单、传染途径多、污染面积大、危害时间长以及不易被发现等特点。目前生物武器已发展到了基因武器阶段。基因武器可以根据人类不同种群的基因特征来选择杀伤对象，这种武器对敌方有杀伤，而对己方没有任何影响。这样的武器甚至有可能“安静”地消灭一些种群。国际《禁止生物武器公约》于1975年3月生效，中国于1984年11月15日加入该公约。该公约在禁止和销毁生物武器、防止生物武器扩散等方面起着不可替代的重要作用。4.2发展趋势现代生物技术已经成为高技术领域的核心，其应用领域也越来越广泛。酶催化技术、转基因动植物、基因治疗、物种基因库、克隆技术等正在深刻改变着人类社会生产与消费、环境与发展、健康与长寿、伦理与道德、军事与科技、人与自然等一系列传统观念。目前，现代生物技术的应用已经进入产业化阶段。随着人类基因组序列图绘制成功，基因研究就进入了后基因组时代。后基因组主要研究基因的多态性和功能基因组学。基因组中的差异就是多态性，其中最普遍的是单核苷酸多态性，“是指特定碱基位置上出现不同碱基的现象，其频率大约是0.1%，所以人类基因组中大约有300万个多态性位点”。基因多态性主要研究方法有DNA13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用测序或再测序以及多态性遗传标记等。功能基因学是以全面研究基因功能为中心，并结合基因功能解决生物医学中的基础和应用问题，这些功能直接或间接与基因转录有关。包括转录组学、蛋白质组学、药物基因组学和疾病基因组学。快速发展的基因技术，广泛应用到了医疗卫生领域的各个层面，基因导入疗法在临床领域的运用不断完善。可能成为人类“器官库”的转基因动物，将对人类器官移植进行供给。在转基因植物的研究方面也有了重大突破，大量的抗病毒、抗虫、耐干旱、耐盐碱农作物已到了产业化阶段，这将给农业产业结构的调整带来深远的影响。生物芯片技术是近些年来在现代生物技术领域中快速发展起来的一项新技术，是指通过微加工和微电子技术在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统。它的主要目的是快速、准确、大量地实现对生命机体的组织、蛋白质、细胞、糖类、核酸以及其他生物组分的检测。生物芯片主要分为DNA芯片、蛋白质芯片、组织芯片和芯片实验室四大类。生物芯片技术中最早实现商品化发展最成熟的就是DNA芯片，它是根据核酸探针互补杂交技术理论研制出来的。现阶段主要采用化学的方法处理固相基质，再把蛋白质分子或DNA片段按顺序排列在片基上来制备DNA芯片。检测细胞基因表达水平的基因表达谱芯片和检测基因图片的DNA芯片是目前比较完善的产品。蛋白质芯片是将蛋白质按一定顺序固定于滴定板、滤膜和载玻片等载体上成为检测用的芯片。蛋白质芯片可以比现有技术更快更准的识别特定蛋白质表达物、开展蛋白质水平的药物筛选、揭示蛋白激酶的作用以及测定血清中的小分子物质含量，可以应用在遗传性疾病和癌症的诊断和疗效判定。组织芯片是将数量众多的个体标志物按顺序排列在一张玻片上进行筛选分析，为成千上万的候选基因中筛选到与某个疾病类型特异相关个体标志物提供了新的手段。组织芯片的应用主要有进行乳腺癌、前列腺癌、肾癌、肺癌、肝癌、膀胱癌、结直肠癌等肿瘤分子标志物研究。芯片实验室是“指把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生物与化学反应、分离、检测等基本操作单元集成或基本集成一块几平方厘米的芯片上，用以完成不同的生物或化学反应过程，并对其产物进行分析的技术”。芯片实验室是生物芯片技术发展的终极目标，其潜在应用范围包括临床检测、环境监测、空间生物学、高效筛选、现场分析、高效DNA检测、生物战争试剂测试等。13 浅析现代生物技术在环境污染治理中的应用生物能源是指通过加工转化含有大量能源的生物，生产出生物燃料和生物电能等二次能源。生物燃料是指由生物提取或组成的气体燃料、固体燃料和液体燃料，主要产物有甲醇和乙醇。生物电能是通过燃烧快速生长的生物来产生电能。生物能源不仅可以解决能源短缺的问题，还可以在一定程度上改善环境污染，主要表现为能源植物在生长过程中释放氧气吸收二氧化碳，减少二氧化碳在空气中的含量，另外生物燃料的燃烧较为干净，在自然界中可以更好地进行分解。大力发展生物能源产业是经济与环境和谐共进的重要途径。人造生命是指从其他生命体中提取基因，建立新染色体，随后将其嵌入已经被剔除了遗传密码的细胞之中，最终由这些人工染色体控制这个细胞，发育变成新的生命体。2007年10月8日，美国科学家C·文特尔（CraigVenter）宣布他已经在实验室成功地制造出一个合成的人造染色体。2010年，世界首例人造生命诞生，命名为“辛西娅”（Synthia），这个单细胞细菌完全是由人造基因控制的。这个新的生命体是在实验室里制造出来，不是进化来的。人造生命不同于克隆，两者间有着质的区别，克隆是通过现有遗传信息“复制”生命，而人造生命是通过核苷等组成DNA的基本要素来创造新的生命。人造生命的研究对于探索生命起源的问题有着重大的意义。生物信息学是综合运用生物学、物理学、数学、计算机科学和信息技术等学科的理论方法，来研究解决生物信息的一门交叉学科。主要包括基因组信息的研究、存储、显示、处理、模拟和解释，氨基酸和核苷酸序列分析，物理图谱和基因遗传的处理，发现新基因和预测蛋白质结构等。当今社会发展迅速，伴随着不断扩大和完善的全球通讯网络系统，现代生物技术的研究、开发和应用也渐渐加快，生物信息学技术将会更加发达。5结语综上所述，现代生物技术是环境保护广泛应用和十分重要的技术，其在污水的生物净化、工业清洁生产、工业废弃物、城市生活垃圾的处理、有毒有害物质的降解、废物资源化、环境生物监测、环境修复和污染严重的工业企业的清洁生产等方面发挥着重要的作用。随着全球范围内对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法，市场对环境生物技术的需求会越来越广泛，且随着现代生物技术的不断发展，在未来的社会发展中，运用现代生物技术预防和治理环境污染，改善生态环境具有巨大的潜力和优势。13 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