污水处理中分子生物学技术及应用研究
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摘 要：随着社会经济的快速提升，工业发展所带来的污染问题愈发严重，人们越来越关注污水处理的问题。分子生物学技术的应用，相较于传统的污水处理技术能够更加有效地处理污水中复杂的微生态系统。在该文中，将分析在污水处理的过程中分子生物学技术，并探讨其在相应过程中的具体应用，以此来提升污水处理的效率与质量，保障人民群众的用水安全。
關键词：污水处理 分子生物学技术 微生物检测
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（a）-0083-02
随着社会经济的快速提升，工业发展所带来的污染问题愈发严重。而在当前的污染问题中，水污染的问题与人民百姓的生活息息相关，这也使得人们越来越关注污水处理的问题。而分子生物学技术的出现与应用，使得污水处理的效率与质量都得到了保障，并使其成为了当前污水处理领域的重点内容。
1 污水处理中的分子生物学技术
1.1 污水处理中的检测工作
分子生物学技术在污水处理中，主要应用于对污水中的微生物进行检测，其主要类型有以下3种。
（1）致病菌的检测。水是很多病毒性细菌传播与存活的途径，一但含有病毒性细菌的水通过各种方式使病菌进入到人类的身体中，便会对其身体健康乃至生命安全造成影响。而在污水的传统处理方法中，在对病菌进行测定时大多数都是采用将其细胞进行分离培养，而后再以此为基础对细菌的种类以及数量进行确定。然而这种方法所消耗的时间较长，操作十分复杂，精度也难以得到保障，难以实现污水的有效处理，使得污水的再次应用中存在着隐患。而分子生物学技术的出现，不仅提升了检测工作的效率，并且检测结果的可靠与准确性也能够得到保障。例如，在目前的污水处理中，对肠炎沙门菌等病菌进行检测时，通过分子生物学中的基因芯片法能够快速地对水中的病菌种类以及其特性进行鉴定。同时，除了基因芯片法外，PCR技术、FISH技术、SSCP技术也同样能够对病菌进行检测。
（2）病毒的检测。病毒是影响人类身体健康的重要因素，并且病毒害具备着感染性、发病率高等问题。而在对其进行检测的过程中，因为其不具备细胞，难以对其进行检测。在传统的方法中，需要利用病毒的寄生特性来对其进行查找，并通过电镜对并对进行观察，使得整体的检测工作效率低下，缺乏精确度。而采用现代分子生物学的原理通过PCR技术来对其进行确认，能够快速对污水中潜在的病毒污染进行检测，防治病毒在水中进行传播的同时，还可以有效地对水质进行改善。
（3）病原微生物的检测。根据当前水体污染的情况来看，水体中潜藏的病原体主要为蠕虫，而蠕虫不仅会通过水体传播，还会进入到其他生物体内，使得人们在对其进行食用时，导致蠕虫进入到人体内部，危害身体健康。并且蠕虫只能够通过显微镜才能够对其进行观察，为便需要采用PCR技术，确认其分布并加以治理。
1.2 PCR技术与DNA重组技术
根据上文可以得知在污水处理中，主要采用的分子生物学技术就是PCR技术与DNA重组技术。PCR技术最初被发现于20世纪80年代，其全称为聚合酶链反映技术，而其特点便能够将微量的DNA进行放大便于利用其进行比对，也因此除了对污水处理有着极大的作用外，还被应用于对犯罪中罪犯遗留的毛发、血液、皮肤进行鉴定，从而获得罪犯的DNA信息的刑侦工作中。PCR的基本原理是基于DNA的天然复制过程，而其基本反应步骤为变性—退火—延伸这3个基本步骤构成的。并且因为PCR反应具备能够将引物与模板DNA特异正确地进行结合，遵守碱基配对原则等特性，因此具有较强的特异性，这就使得PCR的操作十分便捷，并且具有较高的灵敏度，以及极强的特异性，便于在污水处理的过程中对病菌、病毒以及病原微生物进行检测。同时PCR技术也衍生出了RT-PCR技术以及竞争PCR技术等分子生物学技术。RT-PCR技术与竞争PCR技术的差异在于，RT-PCR技术只能够检测出含有RNA病毒的微生物，其在对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。而竞争性PCR则是一种定量的PCR，其通过对突变性竞争模板与控制竞争模板进行人工构建后，将其加入到PCR反应体系中，通过对其模板的浓度进行确认来进行定量研究。
DNA重组技术是基于20世纪70年对限制性核酸内切酶的发现而诞生的，其原理是通过对将多个单独的DNA片段进行连接，而后便会产生出一个自主复制的DNA分子出现在特定的宿主之中。DNA在重组其所要经历的主要过程，首先，便是在对外源DNA进行获取后，根据其特性来对载体做出相应的选择。其次，将目的DNA片段与经过处理后的载体进行连接，并在宿主的细胞中导入连接后的产物，使DNA的分子发生复制扩增的现象，并发生重组。最后，在培养基上对菌落进行培养，筛选出其中的DNA阳性克隆。而在污水处理的过程中，通过基因工程技术，能够培养出对有害污染物的细菌进行有效降解的基因工程菌，以此来对污染物细菌进行降解。同时，指示菌的应用也能够对污水以及废水进行动态监测，将污水中出现的成分改变以及特定物质的变化迅速反映出来。此外，基因工程菌与指示菌需要具备能够在特定环境拥有较高的存活率、外源基因容易被扩增、检测与定量、对特定物质发生的变化较为敏感等特点，只有如此才能够实现在污水处理中合理地应用分子生物学技术。
2 分子生物学技术在污水处理中的应用
2.1 污水除磷
污水的除磷工作，是控制水土营养含量的重要环节。在水体如果因为磷的含量过度使得水土内部营养过于丰富，便会导致水华现象的发生，使得水体中的生物因为缺氧而死亡。并且水体中磷的含量还会使土壤性质发生改变，因而便需要在对污水进行处理时，采用PCR-DGGE技术来控制污水中磷的含量，将其控制在合理的范围内。而PCR-DGGE技术相较于传统的除磷技术有着更高的效率与更好的使用性，并将污水中含有的各类菌体进行集中的统一处理，大幅度提升了污水中过量磷的处理效率。
2.2 提升处理效率
分子生物学技术在提升污水处理效率时，不仅仅是在于一个方面，而是通过对污水中含有的各类菌落进行研究，并把握其性质与功能，实现对污水中污染物的有效降解，以此来对污水的处理效率进行提升。例如，在盐度较高的水体培养能够对污染物进行高效降解的基因工程菌时，为了适应其水体环境，在对菌种进行培养的过程中，可以通过PCR技术对菌种的耐盐性进行提升，以此来提高菌种的使用效率。
2.3 优化处理工艺
在对城市的污水进行处理时，因为城市在发展的过程具有更多的影响因素，这就导致了城市污水中化学物质与微生物种类更加繁杂。因而在对其进行处理时，必须通过分子生物学技术来优化并创新对污水的处理工艺，并且还可以在对污水处理的过程中，通过相应的工艺来对污水中可以应用于其他行业的生产或是研究中的特殊微生物进行提取，实现对污水处理成本的控制，并有效地实现资源的回收再利用。但在对新型工艺的使用中需要注意，严格把控好污水处理技术的使用，要使其能够符合相应规章制度与标准，避免产生反效果，影响污水处理工艺的优化。
3 结语
综上所述，在污水处理的过程中，PCR与DNA重组等分子生物学技术的应用能够有效地实现对致病菌与指标菌、病毒、病原微生物的检测工作，并且其在污水处理中的具体应用于污水除磷以及处理效率与处理工艺的提升与优化过程中，以此来保障人民群众的用水安全。
参考文献
[1] 冯萃敏，郭栋，杨童童，等.分子生物学技术在水处理中的应用研究进展[J].环境工程，2017，35（4）：51-54.
[2] 王利明.污水处理的微生物检测中对分子生物学技术的应用探讨[J].资源节约与环保，2016（6）：78.
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