当前世界环境

介绍

人类活动是破坏地球生存条件的主要因素。人类的影响导致了温室气体排放量的增加、全球变暖、土壤污染、自然资源枯竭和土壤、水和空气的污染、物种灭绝、危险的顽固性化合物的积累以及其他困难。近几十年来，有几次会议强调了环境挑战的影响。然而，为了定义“环境可持续性”一词，理解的深度非常差，考虑到在不同职业中工作的不同群体或个人的观点存在差异(Vezzoli和Manzini, 2008)。世界日益扩大的环境问题在很大程度上与人类活动的增加有关。土地可用性、环境健康和多样性的前景一直在稳步下降，预计到2050年情况会更糟。为了实现迄今缺乏的环境可持续性目标，必须将生态和生物组成部分纳入其中。为了消除地球上的人为问题，必须紧急和持续地制定一项综合战略。为了实现环境可持续性目标，生物技术必须处于最前列，并充分发挥其潜力。本研究讨论了重要的环境问题，然后是采用生物技术实现可持续发展的补救措施，这一点已经进行了研究和预测。环境挑战是世界各国政府和学者的重要优先事项。 The way things are going, a number of severe environmental concerns may even be dangerous to human civilization. Several significant environmental issues are currently afflicting the world, with grave consequences for living species. This section discusses the most prominent environmental concern (Rockstorm et al. 2018).

图1:环境问题(https://in.pinterest.com/pin/environmental-problem-environment-problem-and-solution--522206519267336793/) 点击此处查看图

环境恶化是一个影响全世界的全球性问题。所有种类的生物都在某种程度上受到污染的影响。即使是生活在两极或海底的物种也受到污染的影响。近几十年来，人为活动导致了许多污染物的出现，对生态系统产生了不利影响(Rockström et al. 2018)。工业化、城市化和森林砍伐率正在使发展中国家的情况变得更糟。温室气体日益增加，对环境造成不利影响。温室气体主要包括一氧化二氮、氯氟烃、甲烷和二氧化碳。

图2:各种温室气体对全球变暖的相对贡献(NCERT, 12级生物学)。 点击此处查看图

在所有与污染有关的死亡中，约92%发生在发展中国家(Landrigan et al. 2017)。城市污染对土地、水和空气的质量有负面影响(sol - ribalta et al. 2016)。联合国预测，到2030年，居住在城市的人口数量将翻两番(UN 2014)。不同类型的污染可使低收入和高收入国家的年度卫生保健预算分别提高1.7%和7% (Landrigan等人，2017年)(表1)。

表1:主要空气污染物及其实例(Ileperuma, 2000年)。

美国没有。	污染物类别	例子
1.	碳氧化物	有限公司2、有限公司
2.	氮氧化合物	没有2N2O
3.	硫的氧化物	二氧化硫，三氧化硫
4.	微粒	灰尘、烟灰
5.	无机化合物	引领
6.	光化学烟雾	臭氧，过氧酰基硝酸盐
7.	碳氢化合物	苯并芘(cx),苯

与此同时，恢复空气、土壤和水等资源的真正成本尚未计算出来。每年，由于工业排放，各种各样的污染物被排放到水体中。氯氟烃对臭氧层消耗的影响已被广泛了解。研究人员现在认为，涂料行业使用的化学品是造成非极地臭氧层变薄的罪魁祸首(Carrington 2018)。全球使用数量惊人的化石燃料来满足其能源需求，这是造成大气污染的主要原因之一。塑料对环境也有负面影响。Wieczorek等人(2018)和Borrelle等人(2017)做了类似的研究，显示了塑料对海洋水生植被的影响。尽管塑料带来了可怕的后果，但它们的制造业仍在扩大，地球正成为这些不可生物降解生物的垃圾场。由于快速的城市化、工业化和其他人类活动，重金属已经破坏了土地和水(Yadav, 2010)。虽然重金属是自然存在的，但由于人为活动，其浓度正在达到危险水平(Mishra etal . 2017)。

土壤中的重金属主要由农业和工业废水、家庭污水、溢油、采矿、金属加工、核电、化石燃料燃烧、金属腐蚀、聚合物和织物等工业活动引起(世卫组织，2010年;Yan et al. 2018)。世界各地的水和土壤都被发现含有重金属污染。由于湖中铅中毒，2014年，北美密歇根州的供水通过弗林特河和休伦湖转移。这一问题进一步破坏了供水，美国总统还因饮用水严重铅污染而宣布进入紧急状态(Wendling et al. 2018)。巴基斯坦卡拉奇超过89%的饮用水样本被确定为铅污染。拉丁美洲有一些世界上污染最严重的城市，原因是糟糕的重金属开采做法。北极表层土壤已被证明受到微量汞和其他元素的污染。北极和西伯利亚部分地区的采矿活动导致土壤重金属中毒。这篇论文的主要目标是展示像印度这样集约化程度最高的国家所面临的严重的环境问题和可持续性挑战。 The first half of the article in this review discusses the main environmental problems, and then the remedies, which involve biological methods to attain environmental sustainability, have been investigated and anticipated (Fig. 1).

研究区域的位置

在这项研究中，我们试图突出印度的环境问题和可能的解决方案。发展活动造成的全球环境恶化现象并非印度独有。工业化、城市化、交通运输、化石燃料燃烧和森林砍伐都以牺牲环境退化为代价促进了经济增长和发展，导致全球变暖和气候变化的温室气体排放已经释放出来。由于城市化和人口增长，森林砍伐大大增加。由于森林砍伐带来的水土流失和沉积，水库的寿命缩短。由于栖息地的退化，许多动植物正面临灭绝的危险。环境退化、工业废水和车辆排放的污染、室内空气污染和空气质量、未经处理的污水造成的水污染、卫生设施不足、饮用水资源枯竭、土壤污染、声音污染、森林砍伐、农业用地退化、栖息地破坏、生物多样性丧失、资源枯竭等都是印度人口快速增长和经济发展的结果(Kumar, 2019)。

材料与方法

基于我们最近的研究和其他关于印度环境问题和解决方案的文献，本文旨在概述环境问题和解决方案，并提出未来工作的研究趋势。

结果

农业废弃物焚烧

印度的另一个环境风险是农村地区露天焚烧作物废料，特别是在水稻收获季节。在田地里焚烧农业垃圾的话题每年两次登上德里NCR报纸的头版，分别是10月和12月。该地区的环境空气质量已经恶化，原因是在丰收季节德里上空的静态大气状态(Kanawade et al.， 2019)。作为世界第二大农业经济体，由于全年种植农作物，印度产生了大量的农业废物，包括剩余的作物。根据不同的农业气候带，特别是在旁遮普邦、哈里亚纳邦、北方邦和拉贾斯坦邦的北部地区，许多不同形式的剩余作物残余物被焚烧;尽管如此，水稻作物的残余物占全国焚烧的作物残余物的一半以上。农民在使用联合收割机后焚烧田地里的作物残余物，以最简单可行的方式为下一季作物准备土壤。全国大约有1.78亿吨剩余的农业副产品。焚烧这些垃圾会恶化空气质量，提高污染水平。焚烧农业废弃物会显著增加pm2.5浓度。 The amount of residue burned in a short period of time (a few weeks) makes a considerable contribution to pollutant levels like PM 2.5. The following crop wastes were burned, Maize (11.2), Cotton (9.8), Rice (9.3), Wheat (8.5), and Sugarcane (12.0%). According to several studies, the concentration of organic carbon and its fertility are negatively impacted by open burning of agricultural waste (Hesammi et al. 2014).

水污染

印度的另一个重要问题是水污染。城市地区约60%的污水是未经处理的污水，这些污水经常进入各种水体。结果，水被污染，不适合人类饮用。农民还经常使用受污染的河水来种植庄稼，这危及了他们的健康，也影响了印度的粮食供应。许多水道重金属污染严重，包括恒河。恒河是印度的主要河流，也是印度教徒的圣河。成千上万的人每天在恒河洗漱，并聚集在这里参加世界上最大的宗教节日大壶节(Kumbh Mela)。

根据国家统计研究所的一份评估报告(2018年)，印度经历了最严重的水问题，6亿印度人面临严重的缺水压力，每年有超过10万人因缺乏安全饮用水而死亡。根据这份报告，印度在水质指数中排名垫底。政府打算改变30条河流的路线，以缓解该国灾难性的水资源问题，这引发了对环境的担忧。中央水资源委员会(CWC)调查了20个流域的67条河流。2014年5月至2018年4月，中央水务委员会(CWC)进行了第三次测试，结果显示，只有三分之一的水质站的样本是安全的。其余287份(65%)样本受到重金属污染。101个站点的2种金属污染了样本，6个站点的3种金属污染了样本。Pb、Ni、Cr、Cd和Cu等重金属是样品中发现的其他主要污染物，Pb、Cd、Ni、Cr和Cu的污染在非季风季节更为常见，而Fe、Pb、Cr和Cu在季风期间经常超过“容忍水平”。Ar和Zn这两种金属的浓度始终在研究的限制范围内。

沙漠化

尽管土地不多，但印度是全球第二大农产品生产国。农业、林业和渔业占该国国内生产总值的17%，雇佣了大约50%的劳动力。土壤退化是自然和人为因素共同作用的结果(Bhattacharyya et al.， 2015)。人为造成的土壤退化是由土地清理和森林破坏、不适当的耕作技术、工业废物管理效率低下和过度放牧造成的(奥斯曼,2014)．过度耕作和机械使用，使用无机肥料，农药使用和有机碳输入是不适当农业实践的例子(Karlen和Rice, 2015)。

讨论

可持续的解决方案

上述环境问题引发了关于应该采取什么行动来防止进一步的环境破坏的争论。尽管科学家们多年来一直在研究这些环境挑战的程度和意义，但在实现这些目标方面进展甚微。除此之外，环境友好的解决办法有时被忽视，而有利于技术解决办法。因此，为了建立可持续的生态系统，必须实施包含生物处理或更环保方法的修复计划(图3)。本节探讨了人为活动引起的问题的长期补救措施，主要是生物方法。

图3:环境问题的生物技术解决方案(Arora et al.， 2018)。 点击此处查看图

通过微生物实现环境的可持续性

微生物无处不在，可以在环境的各个部分找到。自然界中的微生物种类繁多，它们的广泛分布意味着它们可能在生态系统保护中起着至关重要的作用。由于它们的适应性，由于它们的基因组成和多样化的代谢能力，微生物可以被利用来解决广泛的环境问题(Ahmad et al. 2011;Mishra et al. 2017;Akinsemolu, 2018)。根据Khatoon等人(2017)的研究，生物降解是利用微生物消除不同聚合物污染物的关键方法。微生物可用于解决问题，以直接和具有成本效益的方式，很少投入和复杂性。微生物可以成为对抗污染的重要工具。微生物是杰出的清洁剂(Gupta et al. 2018)。通过生物过程(主要是微生物)从环境中消除毒素的过程称为生物降解。 Microbial treatments are used as acceptable replacements for many traditional waste disposal procedures. To detoxify a broad variety of microorganisms can be utilized. Microorganisms or other biological systems are used in bioremediation to convert contaminants into less dangerous ones (Coelho et al. 2015). Positive, environmentally responsible, and successful technique for removing dangerous pollutants from the surroundings is bioremediation (Lal et al. 2018; Abhilash et al. 2016; Kotoky et al. 2018). Human health is put at risk by contaminated soil, which also causes numerous environmental issues such as nutrient loss and groundwater contamination (Fredua 2014; Panagos et al. 2018). Long-term tools for removing contaminants from agricultural areas and assisting in soil repair include microbes (Verma et al. 2017). A cheap method for decontaminating places that have been affected by pollutants is microbial bioremediation. Because of the increasing severity of pollutants, ocean and coastal region pollution is a significant issue on a global scale. Both Sakthipriya et al. (2015) and Parthipan et al. (2017) successfully used microorganisms that develop bio-surfactants to bio-remediate petroleum pollutants. An article on the microorganisms used in the oil spill bioremediation in saltwater and along the coast was published in 2016 by Tanzadeh and Ghasemi. In order to maintain environmental sustainability, microbes recycle thermal, agricultural, and industrial waste and remediate wastewater (Sharma et al. 2013). A significant worry is the release of industrial effluents.

在可持续农业中的作用

土壤肥力是一个术语，指的是养分的可用性以及土壤中茁壮成长的微生物群落(Lazcano et al. 2013)。土壤细菌通过维持生态平衡，使农业生态系统肥沃，作物高产。然而，由于农业生态系统的大量化学物质投入，土壤中许多有用的细菌正在减少或灭绝。除此之外，如前所述，使用化肥和杀虫剂还有许多其他缺点(Helsel, 1992;Popp et al, 2013)。因此，必须将有益的土壤细菌引入受影响和未受影响的农业生态系统，以便以环境友好的方式增加产量。根际是一个包含多种微生物的高架区域，这些微生物主要与宿主生物共生，并以多种方式提供帮助(Hartmann et al. 2008)。在栖息在根际的许多微生物中，它们是维持农业生态系统生产的最有效贡献者。PGPR是重要的植物根定殖菌，可以在根际大量发现(Spaepen et al. 2008)。微生物的能力提高了它们在植物中的水平，使它们成为生态友好作物生物强化的绝佳候选者(Vessey, 2003)。 Microbes have successfully chelated micronutrients. Biofortified crops are becoming more popular in order to satisfy the population's dietary needs (Nooria et al. 2014).

表2:利用微生物修复严重污染场地的例子。

S.No。	在严重污染地点取得积极成果	微生物利用	参考文献
1.	法国去除硫酸盐和锌(Zn)	减少硫酸盐的细菌联合体	布鲁希和古尔亨(2006)
2.	氯化溶剂去除，英国。	微生物是天然的生物刺激物	夏弗纳(2004)
3.	美国石油泄漏，阿拉斯加海岸线清理。	原生微生物被油破坏	Boopathy (2000);Das和 Chandran (2011)
4.	墨西哥湾的石油泄漏清理工作。	原生微生物被油破坏	阿特拉斯和哈森(2011)
5.	多环芳烃生物修复土壤污染，西班牙	假单胞菌	Pelaez et al. (2013)
6.	土壤生物修复，加州	甘油磷酸二铵和高氯酸还原菌(DAP)	Evans et al. (2008)
7.	印度炼油厂的污油正在清理。	铜绿假单胞菌	Mishra et al. (2001)
8.	欧洲电解工厂的清理	Mercury-resistant微生物	Leonhäuser et al. (2013)
9.	奥地利柴油污染土壤的修复。	微生物群(假单胞菌的物种和Pantoea物种）	侯赛因(2016)
10.	佛罗里达州燃料油污染	商业肥料和微生物接种物	琼斯与格林菲尔德(1991)
11.	处理前荷兰Budelco锌精炼站点	减少硫酸盐的微生物	Hockin and Gadd (2007)
12.	阿莫科加的斯漏油清理，法国人	分解碳氢化合物的微生物	阿特拉斯(1981)
13.	清理墨西哥坎佩切湾，在被IXTOC I污染后。	分解碳氢化合物的微生物	阿特拉斯(1981)
14.	从西非炼油厂移除碳氢化合物	枯草芽孢杆菌,和曲霉属真菌sp。	Nkeng et al. (2012)
15.	香港纺织及染料工业对偶氮染料的废水处理	liquefaciens醋菌	夏尔马(2010)
16.	石油烃降解，尼日利亚	铜绿假单胞菌, 和棒状杆菌属sp	Adebusoye et al. (2007)

结论

环境的长期可持续性对人类的生存至关重要。无论如何，我们必须保护我们的生态系统和栖息地，以维持这个蓝色星球上的生命，特别是人类的生命。目前的破坏速度远远超过了生态系统恢复或恢复的能力，这种情况必须尽快扭转。由于人类活动正在破坏地球的稳定，如果我们想要恢复环境并使事情恢复正常，我们应该转向绿色替代品。除其他生物工具和实体外，微生物和植物可以帮助恢复受污染的生态系统，减少全球变暖和气候变化的影响。可持续发展是当今的流行语，如果我们不立即开始工作并开始关注，事情可能会失控。利用环境友好和低投入的生物技术技术，本研究中强调和发现的许多问题都可以得到解决。我们才刚刚开始触及表面;进一步的工作和研究是必要的。地球是多种多样的，尽管遭到了巨大的破坏，但它的大部分仍然没有受到破坏，这使得用尖端的生物技术和方法解决环境挑战成为可能。

利益冲突

作者没有任何利益冲突。

资金来源

作者在研究、撰写和/或发表本文时未获得任何资金支持。

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