生物技术在环境保护中的可持续应用体现在多个领域，其核心在于利用微生物、植物或酶系统解决污染问题，同时促进资源循环利用。以下是主要应用方向及技术扩展：
1. 污染物的生物降解
微生物（如细菌、真菌）通过代谢活动分解有毒有机物（石油烃、农药、多氯联苯等）。例如，白腐真菌分泌木质素降解酶，可处理工业染料废水；基因工程菌（如导入降解基因的假单胞菌）能针对性分解难降解污染物（如TNT）。厌氧微生物在污水处理中还原盐或降解氯代有机物，减少二次污染。
2. 废水处理与资源回收
- 活性污泥法：通过微生物群落吸附并氧化有机物，结合膜生物反应器（MBR）提升效率。
- 微藻系统：利用小球藻、螺旋藻吸收氮磷及重金属，同时生成生物质燃料（如生物柴油）。
- 厌氧消化：将有机废水转化为沼气（甲烷），剩余污泥可制成有机肥料。
3. 土壤修复
- 植物修复：超富集植物（如蜈蚣草吸收砷）联合根际微生物强化重金属去除。
- 生物刺激与强化：添加营养物或外源菌剂（如不动杆菌）加速石油污染土壤修复。
- 蚯蚓-微生物协同：蚯蚓改善土壤结构，其肠道微生物降解有机污染物。
4. 废气与温室气体控制
- 生物滤池：利用硫杆菌处理含硫化氢工业废气。
- 碳固定技术：蓝藻通过光合作用固定CO₂，基因改造后可提升固碳效率；甲烷氧化菌（如Methylococcus）转化甲烷为甲醇。
5. 固废资源化
- 厨余垃圾堆肥：高温放线菌促进有机物腐殖化，制成高品质堆肥。
- 塑料生物降解：发现并改造PET降解酶（如Ideonella sakaiensis的PETase），推动可降解塑料研发。
6. 生态监测与预警
基于生物传感器（如转基因发光细菌检测重金属毒性）或环境DNA（eDNA）技术外来入侵物种及污染源。
延伸技术挑战：
合成生物学应用：设计高效人工微生物群落需解决生态安全性问题。
多技术耦合：如生物修复联合电化学或纳米材料（纳米零价铁活化微生物降解）。
经济性优化：降低大规模培养微生物或转基因生物的应用成本。
生物技术的核心优势在于低能耗、低二次污染，未来需通过跨学科合作推动标准化与产业化，以实现环境效益与经济效益的平衡。
