在当今世界普遍关心的环境问题中，最紧迫的问题当属全球转暖和臭氧层枯竭，这两种现象均由二氧化碳（CO₂）和其他化学排放物增多引起的。与此同时，日益积聚的塑料废品、日渐扩大的沙漠、酸雨以及热带雨林的损失等环境负载，又使我们这颗星球的环境犹如雪上加霜。

在运用科学技术保护全球环境的运动中，不难预料，生物技术将发挥最为重要的作用，因为植物处理是能够在诸多环境问题上发挥一定作用的。这促使通产省制定规划，从各种生物技术中寻找保护环境的办法。本文将重点介绍该领域的研究成果。

早在前，美国环境保护署和国家科学院就发出警告：大气层正在不正常的转暖（成因是CO₂等）。这些警告引起世界各国的不安。一般预计温度将上升0.6—4.5°C，但它造成的结果是不平衡的。人们担心两极地区的水位增高，在那种地方造成不可估量的影响。

CO₂排放物增多的主要原因是燃烧矿物燃料和砍伐森林。这两个人为因素使CO₂的产生总体系过量。估计每年前者造成的CO₂排放量为55亿吨以上，后者为25亿吨以上，矿物燃料造成的过量CO₂排放物必定还将继续上升，尽管得依赖世界经济的发展和各种地区影响。

对世界各地监测区CO₂浓度含量的调查显示，每年估计有27亿吨碳滞留在大气层。这依然使未计入的56亿吨碳的位置和动态成为一个谜，这是阐明碳循环和CO₂滞留时“缺少的一环”。

海洋中的海藻和浮游生物吸收CO₂，被认为能将碳以碳酸盐形式排放至需要固定的深度，即使不能指望这种机制吸收每一点排放的CO₂，但海藻和浮游生物无疑会对这种过程起重要的作用。

由此推论，生物浓度越高，指望它们吸收的CO₂就越多，由于CO₂增长必需的硝酸盐和磷酸盐含量接近海面时等于零，所以它们的增长速度受到限制。

如果开发海洋的意图可行，那将有助于加速海藻及浮游生物的生长。用于此目的有两种方法，一种是利用合成方法产生的营养素，另一种是简化天然营养素从含量丰富的深度喷到地面时的过程。遗憾的是两种方法皆因能耗费和海洋工程费高而无法实用。

其他方法还包括用生物技术制造这类高光合作用的海藻和浮游生物，这些生物吸收摄入食物中的含氮化合物，因而具有脱氮能力。但是，在把这些生物放进大海以前，必须彻底检查和确认这种策略的安全性。

另一项着手实施的大胆计划是开发一种用高技术将海藻或珊瑚结合在一起吸收CO₂的系统。换句话说，它是一种靠太阳能驱动的吸收CO₂的生物反应器。

这些研展活动旨在消除发电站的废气或烟气中的CO₂。

植物生物技术的应用

热带雨林每年的总损失量估计约为100，000 KM²，究其原因是第三世界作物轮作或刀耕农业以及土地开垦造成的。解决这类问题的办法是燃烧矿物燃料，可这么做又会产生另一半多余的CO₂，因此今天的最大挑战是促进先进农业技术国家的技术转让，减少森林损失。

被植物固定的碳因森林与森林、地区与地区差异，估计每公顷平均为6.5吨。如果某处森林要用25~35年的时间才能成材，到成材时所固定的含碳总量将达到每公顷约200吨；此外，如果砍伐树木，将其制品用于建筑行业等领域，它们保持碳的时间会更长。今天我们的地球为42亿公顷森林面积所覆盖，其中，30亿即70%公顷为热带雨林。

虽然热带雨林难以扩大，但绿化温带地区的大平原和大草原则很容易。如果能把10第的大平原、20%的大草原改造成森林，地球的森林面积将分别增加1，500，000 KM²和1，800，000 KM²，增加的这部分森林每年能够固定15亿吨以上的CO₂，因此，植树造林是强化CO₂固定的重要且可行的手段。

另外在可行的情况下，绿化沙漠将有助于进一步提高所固定的总碳量，为帮助森林吸收因燃烧矿物燃料导致的CO₂排放物一58亿吨碳，我们要绿化的干旱地带的面积跟撒哈拉大沙漠不相上下。此项计划的规模将覆盖900万平方公里的面积，即比日本国土大24倍的地域。因此，它值得作为一项国际计划在全球财政和高技术支援下进行研究。

鉴于沙漠干旱，气候不稳定，土壤为盐渍地这样的事实，必须通过遗传工程开发一种新型植物，如“红树仙人掌”，它是“耐旱”仙人掌和耐盐红树之间的一种可能的杂交品种。最初，它们将用在海滨上，等到气候随降雨量增高而转暖后，再逐步向内陆扩展。

亲水聚合物地下层通过增加滞留水帮助激活土壤微生物。这将最终导致植物的出现，实现沙漠绿化。我们的星球在生物技术的帮助下是能够获得再生的。

作为一种重要的防御措施，日本应尽快在世界各地输出和促进它的脱硫/脱氮技术，这样才有助于防止酸雨对森林的毁坏，尤其是欧洲和加拿大北部的酸雨。酸雨的成因是矿物燃料燃烧产生的氧化硫和氧化氮。

但是，对发展中国家来讲，应开发简易且价廉的脱硫和脱氮系统，因为昂贵的设备和系统是他们力所不及的。这里，生物技术再一次显示了在发展新系统，将催化性能优异的微生物用于脱硫和脱氮反应中所起的作用。

消除污染

目前正在进行开发氯氟烃（CTC）代用品的生物降解改性剂的研究，CTC被广泛用在冰箱上，但该物质会危害臭氧层。另外一个值得考虑的想法是开发生物降解塑料，借助微生物减轻塑料对环境造成的日益增长的不利影响。因而生物技术在分解乃至消除这类污染物上将扮演重要角色。

生物工业

虽然工业发展使日本经济乃至世界经济受益匪浅，但它也带来了环境问题，包括工业CO₂排放物和随之而来的臭氧枯竭等问题。

为解决这类问题，21世纪将开发彻底改变工业生产体系和产品的无害工业。

甚至在正常的温度和压力情况下，生物技术工艺也能简化极为独特的反应。生物工艺的显著特征是极大地减少了副产物的产生和矿物燃料的燃烧。

然而，与传统的化学工艺相比，由于反应速度较慢，生物工艺生产率低，产量亦低的缺点暴露出来。即便如此，保护全球环境的迫切需要迫使我们必须采取效率不高的方法，包括某些生物技术。虽然工业上的所有工艺不能一一被生物工技取代，但开发无害工业是可能的。同样，情报系统的利用和仿生学的探索将使生物－催化剂、生物工艺或生物电子装置的制造成为可能。

这种以仿生学为基础的工艺将最终改变高温高压下消耗大量能源的当今化工的面貌。也就是说，我们能够在下一个世纪到来之际实现这种优先以保护全球环境为前提的工业社会。

环境监测

因地球CO₂循环的数据极为缺乏，应在国际合作的前提下建立全球环境监测体系，用人造卫星收集排放和吸收的数据及信息。

利用鉴别农产品中化学制品的灵敏探测系统监测环境污染和环境损害也极为重要。生物传感器在开发这类系统上将一显身手。

生物传感器是检测化学物质的装置，作用灵敏，可以直接测量环境负载。据报，生物传感器技术一旦与微电子学结合，可制造高密度微生物芯片，并作生物传感器用。这些生物传感器应用于各种环境可望使直接观测环境的微细变化成为可能。

因此，在保护全球环境问题上生物技术将发挥重要作用，它在21世纪后半叶的成功应用将恢复地球的天然美貌。

［Science and Technology in Japan 1991年第7期］