（1）净化有毒和高分子化合物过去一直公认难被生物降解的100多种人工合成污染物，也可被微生物降解和转化。例如，某些假单胞菌、无色杆菌有清除氰、腈剧毒化合物的功能；某些产碱杆菌、无色杆菌、短芽孢杆菌有对联苯类致癌化合物的降解能力。烈性炸药RDX（三次甲基三硝胺），纺织业废水中的偶氮染料，农药中的DDT、PCB（聚氯联苯），除草剂氯磺隆、甲磺隆、丁草胺，塑料中的尼龙666（聚酰胺类）、聚乙烯醇、聚乙二醇，甚至废轮胎、辐射污染过的橡胶制品，均已分离到降解它们的微生物。不少污染物的微生物降解能力，已达到工业化生产水平。有的国家将几种降解力强的微生物混合一起，制成生物降解剂出售。用高压喷洒细菌降解剂到石油严重污染的土壤，4个月后总污染水平下降65％；其中苯和甲苯下降73％；多环芳烃下降86％。值得注意的是环境中排放的污染物往往是混杂的，因此，研究工作已发展到构建具有多种特殊功能高效降解力的“工程菌”上。例如，采用基因重组技术，将两种菌的降解基因同时组入大肠杆菌，构建后的“工程菌”可将致癌作用强的三种卤素化合物DDT、PCB和甲基氯苯分解为CO2和水，是较理想的分解卤素化合物的环境净化菌。虽然“工程菌”在污染降解方面的研究仍处实验室阶段，但也让我们看到了美好的应用前景。
（2）海上浮油的降解某些微生物制剂能吃掉水上的浮油，在净化海洋石油污染方面，显出惊人效果。据美国报道，使用由50株嗜烃细菌和某些生长因子制成的细菌制剂，处理1800加仑污染石油的水面，24小时后90％的石油被细菌分解掉了。法国生产的清除石油的“降解剂”，除含某些假单胞菌和酵母菌外，还添加了适量营养盐和油层分散剂，处理泄漏在海上的浮油，一个月内60％～80％的石油烃被降解得无影无踪，2～9个月后浮油完全消失。降解石油的基因多数位于细菌内的质粒上，为了选育多功能的石油降解菌，美国科学家采用连续杂交的方法，将降解石油不同组分的几个质粒，转移到一株降解脂肪烃的假单胞菌中。由于不同质粒上携带了降解石油不同组分的基因，这样构建的新菌株就有了降解原油多种组分的功能。人们称它们为“超级微生物”。在自然生态环境中喷淋这种“超级微生物”菌剂，能在几小时内把原油中60％烃消耗掉，而野生型未经遗传改造的菌株，消耗掉同样多的浮油需一年以上。采用此法净化海面浮油，只有现在净化法价格的1/10。这些降解海面浮油的微生物，也能清除废弃油井中的粘质原油。
（3）有毒气体和恶臭物质的清除主要工作集中在CH4（甲烷）、CO（一氧化碳）和硫磺类恶臭物质的清除上。人们知道，煤矿发生的瓦斯爆炸就是甲烷引起的，而煤气中毒是因空气中充满CO。我们在煤矿开采中使用高效甲烷菌制剂，可以清除瓦斯（将甲烷氧化分解）。据报道，在99％瓦斯环境中，一周内可清除97％的甲烷，为防止瓦斯爆炸取得良好效果。有的国家还利用甲烷氧化菌生产胞外多糖或单细胞蛋白，利用CO氧化菌发酵丁酸或生产单细胞蛋白，不仅消除或降低了有毒气体，还从菌体中开发了有价值的产品。日本科学家找到一株硫杆菌，对硫磺类恶臭物质分解效率极高，760ppm的硫化甲基1分钟内就被完全分解。
（4）有机废水、废渣综合利用工业三废、生活垃圾及废水，农业废弃物等，虽然大多数没有毒性，但是堆积造成腐烂，排入水体有机物分解，都会严重污染环境。许多国家将这些有机废物进行微生物转化或发酵生产有价值的产品。例如，造纸废水生产甾类激素，制造尼龙废水生产塑料原料（多聚β-羟基丁酸），甘薯废渣生产四环素，味精废液生产单细胞蛋白，啤酒糟生产洗涤剂用的淀粉酶、蛋白酶、？.不胜枚举。最引人注目的是日本用农业大量废弃物麦麸，生产烷基低聚糖，据说它对艾滋病有较好的抑制效果。生物技术应用于有机废弃物资源的开发，既保护环境，又获取新产品，真是一举两得。
（5）危险废弃物处理我们知道，一些重金属如铬、镉、铅、汞、硒等和核废弃物中的放射性物质，能使人中毒、染病、甚至死亡。对付危险废弃物多采用物理或化学方法，这种办法不仅成本过高，而且容易造成二次污染。近年来，各国都发现了一些解毒的微生物。它们将重金属吸附在自己细胞表面或吸入细胞体内，细胞凝集沉淀排出水体，细菌把有毒的重金属还原成无毒的金属化合物。有些细菌能把废水中核废弃物内的放射性铀、钚等还原成固体排出水体，有的霉菌固定化细胞能吸附核废料中的铀。这样，不仅有可能用来处理含有核废料的垃圾，还可防止河流、湖泊或地下水中核废弃物的污染蔓延。
将降解能力强的微生物或微生物产生的酶固定在载体上，保持其降解污染物的功能，结果细胞密度增加、降解效率增强，被称为新型废水处理剂或絮凝剂。人们并没有就此满足，又设计了将分解不同污染物的微生物分别固相化后置入生物反应器中，反应器内的细菌各显神通，吞食废水中各类污染物。事实证明：微生物是人类净化大气、消除污染、保护环境最得力的助手。
8.特异微生物
我们常听说，有的人闭上眼睛只凭耳朵就能认字，有的人靠双眼就能准确道出患者体内的病灶。人们称这种“绝招”为“特异功能”。微生物有没有“特异功能”？有！在微生物世界中，确有许多诱人之谜待我们去探索，有许多宝贵的资源待我们去发掘。
（1）向磁微生物1975年，美国科学家伯莱克莫尔在显微镜下观察取自海泥的一种只有一微米宽、身上延伸出两组鞭毛的小螺菌时，发现了异乎寻常的现象，小螺菌不像其他细菌那样东西南北乱窜，而是像长跑运动员一样，朝一个目标直线前进。是因为细菌有趋光性，朝有光的地方跑吗？移到暗室中观察，依然如故。科学家成功的秘诀之一是对偶然发生的事件绝不轻易放过。经过各种试验，当他把一块磁铁放在附近时，奇迹发生了，小螺菌总向南极移动。原来地球就是一个大磁场，小螺菌当然向朝南的方向直线运动了。科学家把这种对磁场敏感的微生物称为“向磁微生物”。
小螺菌为什么会朝南方向移动呢？科学家们发现原来它们的细胞内有两条特异的长链，每条长链由5～15个排列整齐、大小均匀、类似立方体或平行六面体形状的磁微粒体组成。每个微粒体只有500～1000埃大小，它们的成分是Fe3O4（四氧化三铁）。小螺菌中铁含量极高，为干燥菌体的3.8％，而一般大肠杆菌铁含量仅为0.013％，比一般微生物铁含量高100倍。正是这些磁细菌体内的超微小磁粒，对细菌起了导航指南作用，它们都是单畴晶体，有超常磁性质。
装备现代化飞机、导弹和卫星，需要既轻又薄的微型磁部件。这种向磁细菌中的超微磁粒体，做成磁性记录材料，比现在使用的磁粉还要小，更均匀，真空度更高，不仅高磁能积提高数十倍，价格也便宜。因此，可望制成比现在更高清晰度、高真空水平的新型磁性材料。将这种超微磁粒体做为酶或其他吸附剂的载体，可用来清除和分离发酵液中细胞等杂质，既不需要消耗能量，又不需要复杂设备。这种磁分离技术，在我国已取得较理想的成绩。对癌症病灶的治疗方面，如果把酶或抗体固定在磁微粒体上制成一支“运载火箭”，再把药物制成“弹头”，然后将它们注入血液，药物进入血液循环；只要在人体病灶的“靶区”放上一块合适的磁石，药物便可直接轰击病灶，对其他正常细胞不再伤害，达到安全治疗的目的。日本学者在“火箭疗法”和大量培养磁细菌研制磁微粒体上已经作了很多工作。向磁微生物作为一种微生物资源在电子、化工、医疗卫生领域会有巨大潜力。
（2）极端环境微生物我们已经知道，在高盐、高温、高酸和高碱等极端环境中，分别生存着嗜盐菌、嗜热菌、嗜酸菌和嗜碱菌。为什么这些微生物有如此抗极端环境的功能呢？原来极端环境微生物为了适应环境得以生存，已逐步改变了自我，形成了新的独特结构和遗传基因。例如，嗜盐菌在细胞膜上镶嵌有紫色膜区，约占细胞膜的一半。紫色膜区中含有细菌视紫质分子，在光照下不仅将光能转换成化学能，还能不停地将盐分子排出细胞之外。你知道吗？就连在pH2或pH12环境中自由生长的嗜酸菌、嗜碱菌，它们细胞内的环境仍然维持pH7的中性状态，原来有些嗜酸菌有拒氢离子的本领，它们的细胞对H+透性小，有些嗜碱菌细胞膜上有反运转器，主动排出多余的氢氧根离子（OH-）。搞清这些极端环境微生物的细胞结构及适应机理，为开发利用它们带来了希望。
极端环境微生物也许是大自然留给人类最后的资源，近年来，颇受人们关注，并已逐步应用于生产实践。我国选育出在发酵工业中有广泛用途的α-淀粉酶产生菌地衣芽孢杆菌，淀粉分解为糖的最适温度高达95摄氏度，用于生产既可免除噬菌体、杂菌污染，又可提高产量、节约能源、降低成本。丹麦和我国最新研制成功的低温型脂肪酶产生菌，在15摄氏度或20摄氏度就有较强的分解脂肪、血、奶等蛋白质污垢能力，大大增添了加酶洗涤剂的光彩，避免了热水洗涤的麻烦，又防止化纤织物变形。将光能转变为化学能的嗜盐细菌，与一般光合微生物、绿色植物的光合作用不同，不需要叶绿素参加，光化学反应结构简单。将这种结构取出加工，可制成光能转换器、光开关、改写型光盘，信息贮存器及非线性光学材料，为研制生物计算机、太阳能电池显示了诱人的前景。此外，模拟嗜盐菌的排盐功能，为海水淡化、盐碱地开发利用均有广阔前景。
浩瀚的大海是个万能的聚宝盆，生活在海洋中的微生物是其中的一部分。今后的生物工程研究，将向海洋、宇宙人类未涉足的领域扩展。海洋占地球面积70％，有人说海洋能给人类提供的食物将会超过农业耕种面积的1000倍！我国海岸线很长，资源丰富，其潜在的应用价值还有待深入研究和开发。