【文/江晃榮(生物科技開發基金會董事長)】


環保生物技術在汚染防治上的應用範圍很廣,包括:減少污染物質發生源向環境的排放度污染處理技術、環境中存在污染物質的淨化、除去的淨化技術、支援環境污染製品、生產的環境保護技術等。


污染物處理技術


包括:廢氣處理技術(SOX、NOX、惡臭、有害物質)、 水處理技術(下水、產業廢水、上水)、廢棄物處理技術(污泥、糞尿、難分解性有害物質)。


1.廢氣處理技術

也就是生物除臭技術,如:蚯蚓糞便之脫臭劑、培養土壤細菌,附著成粉末狀的脫臭劑、利用土壤微生物的土壤脫臭、利用鐵氧化菌去除硫化氫、固定菌體過濾式生物脫臭系、Thiobacillus thioparus固定化反應器去除硫惡臭、特殊除臭微生物製劑以及脫臭生物酵素製劑等。


2水及廢棄物處理技術

生物技術處理目標以低成本,造成二度污染程度少的方法為主。如:改良傳統活性污泥法、滴濾法、旋轉圓盤法、厭氣消化及堆肥化法等,而以生物技術處理廢棄物及汚染土壤的技術,也就是所謂的生物復育(bioremediation)一種。


對於已受污染的土壤或河川而言,其污染復育工程技術,包括:物化處理技術(如:萃取法、氣提法、固化安定法與焚化法),以及生物復育技術(如:好氣微生物法及厭氣微生物等)。


生物技術在這些領域的運用日漸重要,而新生物技術所發展出的重組 DNA技術,更成為微生物育種的有力工具,各種難以分解的物質,若以重組 DNA法以增強菌種的分解能力應是可行的方式。但經重組DNA改造的菌種是否造成二度污染,亦是值得討論的另一項課題。


總而言之,重組 DNA技術在此一汚染防治方面,可以應用的範圍包括:水處理、有毒害污染物處理,以及與物理、化學法配合項目等。


環境淨化技術


1.水質淨化技術

如:處埋地下水、飲用水及水產養殖用水的微生物製劑等。如:由土壤Pseudomonas mendocina KR-l株,可在甲苯中生長,將Trichloroethylene的氯脫離,再完全分解成水及二氧化碳。


將此菌單離出基因,選殖到大腸菌,獲得重組DNA大腸菌,可在幾小時內,將地下水所污染的Trichloroethylene20-125uM完全分解。


2.空氣淨化技術

多種植物可吸收空氣中污染物,在體內進行無毒化反應,而產生淨化空氣的能力。而微生物在空氣淨化處理上,過去雖較少被提及,事實上,近年來,這一方面的研究在先進國家進展得很快,並有多項成果已經實際運用在商業上。其重要性亦與日俱增,將來還可以配合大氣污染處理工程,發展成一新領域。


3. 土壤改良技術

此一技術與所謂的土壤污染處理有關。污染物所造成的土壤污染,可用生物技術法處理,分解特殊污染物的微生物製劑,生物反應器等淨化法。


如:由地表上壓入乾淨水到地下,循環通過土壤後再回到地表,回收水中的有害物質及重金屬等,可用生物反應器加以分解,其產生的氣體亦可由生物過濾器去除。


4.有害生物之去除

如河川及湖泊中紅潮及藻類的抑制。


環境偵測與評估技術


包括:偵測技術(生物感測器、指標生物),評估技術(毒性評估、生態系影響評估)。


1、環境偵測技術

生物感測器(biosensor)以酵素或微生物進行固定化,利用其認識分子的能力,將水中所含的物質反應轉變,再以電子學方法測出。目前,已應用在醫療及食品範圍。


在環保方面的應用有:BOD、氨、亞硝酸及有機酸定量用感測器、污水中除草劑的定量、毒物定量感測器等。


2、指標生物之利用

指標生物可用在物理及化學指標較難掌握的複雜環境的評估。


環境保護型技術


低環境污染技術(生物分解性塑膠及生物反應器),生態系保護及控制技術(地球環境等)。


1.低環境污染技術

如:生物分解性塑膠原料的開發,以及無公害農藥與微生物肥料製劑等。


2.生態系保護及控制技術

人工光合作用、二氧化碳固定技術的開發、減少大氣中二氧化碳含量以及解決溫暖化問題等。此項技術目前已發展成為地球環境產業。


微生物在整體環境保護方面的利用,不外乎去除污染與預防汚染,也就是將已污染的環境恢復原狀,以及如何減低環境繼續遭受污染的程度。微生物各項機能適用於這兩方面。


地球的所有物質會不斷保持循環,以維持生態的平衡,由於物質的循環,才能使得地球上有限的營養物與能量重複利用,地球上的生物也因而能夠延續生命。而擔任此一物質循環重要任務的,則是存在地球9萬種以上的微生物。


大部分的微生物係生存在土壤中,1公克土壤中有3-500X 106個細菌,1-20X106個放線菌,5-900X103個黴菌,此外,還有酵母與藻類,透過這些微生物的生命活動,物質循環才得以推動進行。


微生物扮演地球淨化

與生態平衡的角色?



自有地球以來,微生物就扮演維持地球淨化與生態平衡的角色。人類自古以來就知道活用微生物各項機能(分解機能,變換機能與儲存機能等)。傳統的製造工業就是最早應用微生物代謝功能的產業,如:發酵與製藥領域。


微生物遍佈於地球每一角落,藉著代謝機能進行碳及氮的循環,使它們適應高等生物生存的環境,也具有分解植物及動物遺體的功能。


在這種情況下,與微生物共同生活的人類,其各項活動當然會影響到微生物。人類活動對土壤微生物、植物生態系等造成影響,進一步改變物質循環的作用,因此,對於這種變化的評估不能以個案進行,必須考慮多種環境變化的效果。


以往微生物在環境保護方面的應用,主要偏重於培養與利用,較缺乏遺傳分子級與作用機制的探討。


因此,微生物的機能並未完全發揮,而隨著新生物技術的興起,各項新技術如:遺傳工程及細胞融合等,已應用在環境微生物機能的開發,因而興起所謂的「環境生物技術學(environmental biotechnology)」。


環境生物技術學如何與目前環保工程相配合,以解決各項環保問題,遂成為環境保護上重要研究方向。



【完整內容請見《生技與醫療器材報導月刊》2月號】


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