分子生物学技术在污水处理中的运用

来源:用户上传      作者:杨增光

　　摘要：分子生物学技术是基于分子基础分析而对生物技术的研究应用，在当下复杂结构污水处理工作中发挥着良好的应用价值，分子生物学技术无论是在污水处理效率提升还是污水处理工艺的优化上，都能起到良好的促进作用。基于此，本文主要分析了污水处理中常运用到的分子生物学技术，如PCR技术、DNA重组技术等，并简单讨论了这些技术的具体运用表现。
　　关键词：分子生物学技术;污水处理;技术应用
　　中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）06-00-02
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.051
　　Application of molecular biology technology in wastewater treatment
　　Yang Zengguang
　　（Qingdao Feiyoute Testing Co.，Ltd.，Qingdao Shandong 266000，China）
　　Abstract：Molecular biology technology is based on molecular basic analysis and research and application of biotechnology. It plays a good application value in the current complex structure sewage treatment work. Whether molecular biology technology is in the improvement of sewage treatment efficiency or sewage treatment process Optimization can play a good role in promoting. Based on this， this article mainly analyzes the molecular biology techniques commonly used in sewage treatment， such as PCR technology， DNA recombination technology， etc.， and briefly discusses the specific performance of these technologies.
　　Key words：Molecular biology technology;Wastewater treatment;Technical application
　　随着我国工业发展及城市化建设的步伐不断加快，污水问题越来越严重，其直接影响到我国水资源的可持续利用，如何保证污水有效处理，减少其中危害到人体生命健康的致病菌，提高水质，就成了当前水资源管理工作中的关键内容。传统生物防治技术是污水处理的常用方法之一，但其在水体微生物检定效率上相对较低，而且有很多局限性，所以在污水处理中合理运用当前分子生物学技术应作为后续污水处理新研究方向。
　　1 污水处理相关的分子生物学技术
　　分子生物学技术在污水处理应用中能够更准确检测出水体中的微生态系统，而且还可迅速判断污水中菌群构成及其动态变化，在提高污水生物处理效率上能起到积极促进作用。
　　1.1 聚合酶链反应技术
　　聚合酶链反应技术简称为PCR，最早出现在20世纪80年代，该技术作为一类特异性NDA片段技术，可以特异寡核苷酸作为引物，结合目的基因加以设计，并在DNA体外完成合成反应，促进体外酶扩增，进而取得大量目的基因。该技术应用在污水处理中具有很好的特异性和灵敏性，所以处理操作上相对传统生物防治技术而言更加简便，当然，该技术也有一定的局限，仅可作用于微生物方面，而且在污水检测前要进行重复性酶促，获得DNA扩增，必要时还要利用到一些修正或联合性衍生技术，保證污水微生物检测的准确性。
　　RT—PCR是从PCR中衍生而出的应用技术之一，其主要是对RNA病毒携带微生物的监测，虽然其有所局限，而且在对DNA进行转化时必须应用RNA通过相反转录酶来对其进行转变，但相对于以往基于监测病毒寄生特性通过电镜进行微生物检测而言有更高效率。竞争PCR也是从PCR中衍生出的应用技术，不过其更是一种定量PCR，借助突变性及控制性竞争模板的人工构建，反馈到PCR反应体系后，可以按照模板浓度反应展开定量研究。如今水污染中有更多蠕虫病原体，不仅可在水中传播，也会入侵其他生物体内，人类一旦进食鱼虾之类肉食后，蠕虫也会进入人体，带来疾病危害，PCR在其中的检测判定中就能起到很好效果，效率和质量都显著提升，应注意该技术在污水处理中的进一步结合与开发。
　　1.2 DNA重组技术
　　DNA重组技术主要是通过将两组DNA片段连接起来，从而使其产生的DNA分子能够在宿主体内进行自主复制。具体复制的流程主要是从外源DNA获取开始，对载体加以选择后进行片段处理，将其与载体结合起来并置于宿主细胞，再使其中重组DNA分子自主复制即可;经过扩增、培养和筛选，可得出DNA阳性克隆[1]。在污水处理的应用中，该项技术主要用于培养有用的基因工程菌，对有害细菌展开降解，实现对污水的生物处理;此外，还可培养出指示菌，对污水进行全方位动态监测，反映其中的组成结构、成分变化以及特定物质内容量等等，方便于对污水处理方案的合理规划;再者，培养出的指示菌本身因DNA重组及培养中的科学筛选，往往具备较高存活率，在特定环境下也能生存，再加上其对某些物质的变化反应较为敏感，外源基因又能高效扩增，所以在组织复杂的污水处理工作中也能发挥着良好的监测作用。目前因工业污水更加复杂性，生物学技术在降解处理上亟须培养出对多种有害物质均能完成有效降解的基因工程菌，DNA重组技术为其研究发展提供了更多支持，可完成某些微生物特定基因的整合，能实现对病菌微生物的有效降解。 　　1.3 寡核苷酸探针技术
　　寡核苷酸探针技术主要用于群落微生物遗传信息的监测，能够判断微生物群落的基本結构。其应用原理为：决定微生物遗传信息的核酸序列常存储在微生物DNA或rRNA中，寡核苷酸探针通过代表微生物目标基因信息中的单链DNA，控制必要的监测条件，就能在目标细胞中RNA上特定区域与探针碱基序列互补的基础上实现目标细胞RNA的固定化，杂交探针会因此而消退，所剩下的仅有杂交于RNA的探针，据此就能判断目标细胞中rRNA数目。寡核苷酸杂交以荧光原位杂交技术为主，在可视性、精确性上都更加优秀，对污水中微生物不同个体可进行详细而全面的检测，具体数量、水体分布情况等均能直观反馈出来，能为污水处理提供更准确的处理指导[2]。
　　2 分子生物学技术在污水处理中的具体应用
　　2.1 应用在污水除磷工作中
　　作为水体营养含量控制的主要内容，除磷工作的有效性能避免水体中营养过多而造成的水华问题，确保水中生物供氧安全。分子生物学技术在污水除磷工作中常运用到PCR技术，以其中另一种衍生技术PCR—DGGE技术为核心，对污水中微生物菌落构成多样性加以分析，相对传统除磷技术而言，其更能将污水中各类菌体的具体类型、分布情况等准确判定，从而实现集中统一处理，并对污水中的磷含量加以控制，使其维持在合理范围内;该技术具有PCR技术中的一般特定，结合定量研究，在准确性上更高，而且能够实现对污染水体的动态监管，污水中磷含量超标，通过实验检定能够快速得到结果，进而在短时间进行集中处理，污水除磷效率得以大幅提升[3]。
　　2.2 应用在污水处理效率提升中
　　污水处理中应用到分子生物学技术不仅在于某一个方面，上述多种应用技术的分析也可知，其本身多以污水各类菌落整体进行检测与研究，往往究其基本性质和基因构成，从而实现对污水中污染物、细病菌的有效降解，以尽快完成污水的处理工作。如上述所说的污水处理中的PCR—DGGE技术，就是以水体中微生物菌落作为整体进行分析，再加以集中处理;再如盐含量比较高的水体中，也会使用到PCR技术或DNA重组技术，能够对基因工程菌的特殊水体环境适应能力加以提升，确保其具备足够的耐盐性，在高盐度污水中完成病菌微生物的有效降解，使其具备更高的使用效率。
　　2.3 应用在污水处理工艺优化中
　　工业化及城市化建设使污水处理工作越加困难，水中化学及生物种类更多，很多传统处理技术已经无法满足需要，而分子生物技术在其中逐渐发挥着重要的引导作用，诸如膜生物工艺的应用、利用仪器以生物离心力不同特性为基础完成生物膜的分离，从而提高污水中生物处理效率，使水体水质得以有效提升;还可以结合DNA重组技术，将不同微生物群落分离开，隔绝部分有害病菌，实现对污水水体的净化。分子生物学技术还能通过工艺优化将污水中的特殊微生物提取出来，用于其他行业生产或是污水处理等技术研究中，不但可以将污水中的有用资源合理回收利用、节约污水处理成本，而且还能实现新兴污水处理工艺的不断发展，为污水处理提供更合理科学的处理技术。
　　3 结束语
　　总之，面对污水处理问题的逐渐复杂性，务必要尽快将分子生物学技术合理应用其中，从污水处理的基本需求出发，将其中关联性技术与污水处理工艺合理融合，使PCR以及DNA重组技术等污水高效处理的应用价值得以发挥，实现对污水中致病菌、病原微生物的准确检测及有效降解;同时，还应进一步加强对分子生物学技术污水处理相关应用的研究，以实现处理工艺的不断优化。
　　参考文献
　　[1]胡威威.污水处理中分子生物学技术及应用研究[J].科技资讯，2019，17（34）：83-84.
　　[2]胡芳源.污水处理微生物检测中分子生物学技术的应用[J].四川建材，2019，45（11）：30.
　　[3]王小祥.污水处理中分子生物学技术及应用分析[J].居舍，2018（36）：192.
　　[4]李博伟，杨军，郦和生.分子生物学技术在污水处理中的应用[J].工业水处理，2015，35（04）：1-4.
　　收稿日期：2020-04-19
　　作者简介：杨增光（1977-），男，汉族，硕士研究生，研究方向为生命科学、生态环境、理化分析等专业领域提供一站式检测、分析、研发及咨询。
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