近年来 , 利用生物传感器 (biosensors) 监测环

境中的污染物 , 特别是现场监测 , 日益为人们所青
睐。生物传感器由分子识别单元 (敏感材料) 和转
换部分 (换能器) 构成 , 以分子识别部分去识别被
测目标。根据敏感材料的不同相应地分为酶传感

器、微生物传感器、细胞传感器和免疫传感器。目
前 , 生物传感器已达到商业化应用水平的有 BOD
生物传感器、氨生物传感器、亚硝酸盐生物传感
器、乙醇生物传感器和甲烷生物传感器等

[ 8 - 9 ]

。使

用生物传感器具有成本低、易制作、使用方便、测

定快、省时等优点 , 在环境监测应用中有着诱人的
前景。

12 　消除污染 , 改善生态环境

现代生物技术在消除污染 , 改善生态环境方面

常被采用。它包括环境污染物的生物减少和污染场

地的生物补救或修复

[ 10 ]

。20 世纪 60 年代初 , Mar

tin Alexnder

[ 10 ]

就人们对环境中农药的污染和残毒问

题的关注而开展的农药在土壤中可降解性的研究 ,
为后来生物技术在环保领域的应用打下了基础。70
年代以来 , 可以说是生物技术快速发展的阶段 , 生
物技术应用于环境污染治理也越来越广泛。这种势
头一直延伸到今天。目前 , 生物技术在此领域的研
究应用已朝着具有高效净化能力的微生物种类及菌
株的寻找分、离、筛选以及基因工程菌的人工构建
方向迈进。通过基因工程方法 , 利用质粒 DNA 重
组和质粒转化可以培育出对污染物具有抗性的生
物。如有人把 4 种假单胞菌的基因组入到同一菌种
中 , 创造了有超常降解石油能力的超级菌 , 几小时
内能降解浮油中的三分之二的烃类 , 而用自然菌则
需一年多时间

[ 7 ]

。Chakabrty 等将 OCT 质粒和抗汞

MER 同时转入恶臭假单胞菌中 , 使其既能降解烷

烃又可在含汞 50 - 70mg/ L 的环境中生长 , 并能降
解有机汞。美国科学家把一种细菌中具有分解除草
剂 2 , 4 - D 的基因转移到另一生长速度快的细菌
体内 , 使得这种菌明显加快 2 , 4 - D 的降解速
度

[ 11 ]

。目前 , 通过生物技术 , 已培育出可降解石

油及其衍生物如樟脑等、农药类如六六六、化工污
染物尼龙低聚体和重金属如汞等的细菌。同时 , 转
基因植物 , 特别是能超量吸收和累积重金属的超量
累积植物 ( hyperaccumulator)

[ 12 ]

, 也是当前研究开

发的热点。应用植物修复不但可达到净化环境 , 美
化环境 , 还可以通过采集进行处理和再利用。

13 　开发清洁能源和资源及能源、资源的综合利

用

对能源资源的依赖和使用 , 使人们预感非再生

能源资源的有限性和潜在的危机 , 现代生物技术的
发展为解决这一问题带来了新希望。今天 , 生物技
术这一概念也扩展到消除有害物质和废弃物及这些
物质的转化和再利用方面 , 如利用废弃物生产单细
胞蛋白 ( SCP) 、纤维质原料生产酒精等。德国从
木糖生产食用酵母 , 后来发展了从造纸工业的亚硫
酸废液制造饲料酵母 , 年产量在 15000 万 t 单细胞
蛋白作为肉类代制品以补充蛋白质的不足。我国科
学工作者利用味精废水生产热带假丝酵母单细胞蛋

白 , 含蛋白达 60 % , 产品用作饲料 , 效果与鱼料
相同

[ 1 ]

。英国伦敦一家公司用硬脂噬热芽孢杆菌这

种 “工程菌”能够将废弃的稻草、玉米芯等废弃物
转化为乙醇 , 并且效率明显高于酵母菌

[ 13 ]

。

新资源能源方面 , 我国中科院遗传所、中国农

科院将降解除草剂三氮苯的基因转入大豆植株中 ,
转基因大豆不再吸收环境中的三氮苯 , 利用这一技
术可以生产绿色食品供人类安全食用。瑞士和美国
科学家利用植物生理生化原理研制出新型太阳能电
池。同时 , 海藻发电 , 生物絮凝剂 , 生物表面活性
剂 , PHAs , 生物农药等其它新型能源资源也已经
开发应用。

14 　挽救濒临灭绝物种 , 保护生物多样性

生物多样性是指生物之间的多样化、变异性以

及物种生境的生态复杂性 , 包括遗传基因多样性、
物种多样性和生态系统多样性三个层次

[ 14 ]

。工业

化以及现代技术的快速发展 , 造成了地球的巨大变
化 , 这种变化引起许多物种正在被推向灭绝。然
而 , 随着 “克隆”技术的逐渐成熟 , 濒危物种得以
延续 , 保护生物多样性是完全可行的。事实上 , 自
从 “多莉”羔羊诞生以来 , 许多科学家便着手克隆
濒危物种 , 如我国中科院水生所 , 动物所科学工作
者正分别为将来克隆白鳍豚和大熊猫作准备工作并
取得阶段性成果。同时 , 现代生物技术将大大提高
单位面积的农产品数量 , 减轻生物资源过度利用的
压力 , 在很大程度上缓解了生物多样性的减少。

生物技术的发展会培育出抗病强的作物品种 ,

不需要使用像传统品种那样多的农药和化肥 , 减轻
了农业生产带来的环境污染对生态系统的影响。另
外 , 以虫治虫 , 以草治草 , 以菌治菌等新型农业生
物技术减少农药用量 , 也有利于生态系统生物多样
性的维持。

2 　现代生物技术对环境的潜在影响

一种新技术的出现对人类历史的发展往往产生

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云南环境科学　第 21 卷　第 4 期　2002 年 12 月