环境检测中现代生物技术的应用

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【摘 要】在科学技术发展的推动下,环境检测技术其检测灵敏性与精度不断提高.现代生物技术属于环境检测的重要内容,在整个环境检测领域占有着十分重要的地位.现代生物技术主要包括生物发光检测技术、生物酶技术、PCR技术、生物芯片技术、生物传感器技术等.重点对几种现代生物技术在环境检测中的应用进行探讨.

【关 键 词】环境检测；现代生物技术；应用

1现代生物技术概述

现代生物技术主要指的是以DNA技术基础的一系列生物高新技术的总称,包括基因工程、细胞工程、微生物工程、酶工程、蛋白质工程、生物修复技术等.现代生物技术产业其开发周期较短,效益较高,在上世纪七十年代,现代生物技术已经进入大规模工程应用阶段.现代生物技术在农业、药品、食品等工业中广泛应用,并在环境监测评价与环境防治等方面发挥着十分重要的作用.随着环境问题日益突出,现代生物技术将在环境检测与环境治理方法发挥着更为重要的作用.在环境检测中,生物发光检测技术、生物酶技术、PCR技术、生物芯片技术、生物传感器技术等现代生物技术在应用中表现出灵敏性高、检测快速、操作简单等优势,在环境检测中应用越发广泛.

2环境检测中现代生物技术的应用分析

2.1生物发光检测技术

在自然环境中,一些细菌、真菌及昆虫等生物具有着发光特性,其均属于革兰氏阴性兼厌氧杆菌,可以运动.在环境检测中可以选择发射荧光特性的细菌作为指示菌,放射荧光强度受到土壤中重金属影响,将放射荧光强度作为环境检测指标,可以进行土壤中混合毒物、樟脑球、Cu、Zn等重金属.实践证明,在环境检测中应用生物发光检测技术,以荧光细菌作为敏感材料其检测灵敏性高,检测直观、快速,可以与生物传感器技术、计算机技术等相结合应用,未来其在环境检测中的检测范围将会扩大,自动化检测水平更高.

2.2生物酶技术

生物酶技术在环境检测中的原理主要是建立于环境污染物对特定酶所存在的抑制作用原理,通过显色剂显色程度对酶是否被抑制或抑制程度进行分析,从而判断环境污染物是否存在或其含量高低.如重金属对土壤酶存在着一定影响,利用重金属与土壤酶之间的影响关系,以酶指标作为重金属污染检测依据切实可行.生物酶技术将酶与微生物相结合,极大提高了其污染治理效果,于污染物中投放生物酶,可以快速消除其臭味,降低水体氨、氮、COD等含量,改善水质.随着生物酶技术发展,其酶种类增加,在不同污染环境、不同领域中适用性良好,可以针对特定治理情况采取相应生物酶技术进行处理.

2.CR技术

PCR技术即为聚合酶链式反应,属于一种于体外合成特异性DN段方法,能够实现基因DN段快速扩增.PCR技术在应用中其特点主要表现在以下方面：其一,操作简单.当前,PCR技术在应用中多应用耐高温TAQDNA聚合酶,于NDA扩增仪进行检测,通过计算机实现对扩增仪的操作控制,从而简化了步骤；其二,速度快.让目的DNA实现数百万倍扩增的反应,一般需要约30个周期,应用PCR技术则只需要几个小时便可完成；其三,特异性强.耐高温TAQDNA聚合酶可以在高温环境中进行操作,其结合特异性较高,其正确程度增加；其三,灵敏度高.PCR进行DNA定型灵敏度较高,可以通过单细胞、双细胞、单一精子等进行检测.以DNA双链模板形成为例,PCR技术原理如下图所示：

图1PCR技术原理示意图

PCR技术在环境检测中的应用,可以准确快速检测出环境中的有害生物、致病性细菌,其检测效率较高,逐渐取代了传统的分离培养法.通过PCR技术进行水体病原微生物检测,较之细菌指标法其灵敏性更高,水中病原体均可以扩增,在病原微生物含量极低的情况也可以进行有效检测.构建基于PCR技术的实时监测水体系统,可以评价水体污染程度,确定流行病污染源提供技术支持.随着PCR技术的不断发展,出现了较多的新型PCR技术,如反向PCR技术、复式PCR技术等.

2.4生物芯片技术

生物芯片技术,指的是将抗原、抗体、基因组DNA、CDNA等生物探针分子,通过微电子技术及微加工技术固定于玻璃片、硅片、凝胶等介质表面,从而组建为微型生物化学分析系统,对DNA、蛋白质、细胞等生物组分进行有效检测分析.将生物芯片技术应用于环境检测领域,可以实现污染微生物、化合物对人体、动植物及环境等方面的污染及危害进行快速检测,主要应用于食品添加剂检测、水质监控、药物检测、有害细菌检测等.

2.5生物传感器技术

在生物技术及电子科技发展的推动下,生物传感器获得高度发展.传感器设备多具备微型化、自动化与高度集成化特征,能够为环境检测提供有效的新型分析方法.一般生物传感器主要由转换器与敏感材料两大部分构成,其在检测速度较快,操作简单便捷,成本较低.基于PCR技术及芯片技术制作出的生物传感器芯片,其分析检测速度较快,体积较小,便于携带,在未来环境检测中应用前景广阔.

3现代生物技术在环境检测中的发展趋势

随着科学技术与环境检测技术的不断发展,现代生物技术在环境检测中的应用将更为广泛,其所发挥的作用更为突出.未来,PCR技术、生物酶技术等其他生物检测技术将更为完善,检测内容更为丰富,检测效果更为突出,并取代一些传统的环境检测方法；现代生物技术的应用,将会为水处理技术提供巨大的技术支持,尤其是生物酶技术,开发新型高效工程菌,构建相应的处理设备,实现工程菌应用产品化；生物修复技术在环境治理中将会获得广泛应用.

4结语

现代生物技术属于环境检测的新型技术,其在环境检测中灵敏性较高,精度较好,操作简单快捷,成本较低,在环境检测中的作用及地位不断提高,取代了部分传统环境检测方法,其应用现实意义重大.在概述现代生物技术的基础上,重点对发光检测技术、生物酶技术、生物芯片技术、生物传感器技术等进行分析,并探讨其未来发展趋势.相信未来现代生物技术其综合效益更为明显,应用前景更为广阔.