生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用探析

續(xù)釗

摘 要：伴隨工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)生態(tài)環(huán)境不斷惡化。現(xiàn)環(huán)保問(wèn)題已成為我國(guó)社會(huì)發(fā)展所面臨的首要問(wèn)題，也是影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人們生活的重要問(wèn)題。為此，環(huán)保工程備受重視，也成為我國(guó)未來(lái)發(fā)展的重要內(nèi)容。生物技術(shù)具多方面優(yōu)勢(shì)，并于環(huán)保工程當(dāng)中發(fā)揮著極其有效的作用。文章簡(jiǎn)單闡述了生物技術(shù)的概念，分析了生物技術(shù)對(duì)于環(huán)保工程的作用，并就生物技術(shù)在環(huán)保工程中的具體應(yīng)用展開(kāi)了討論。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；環(huán)保工程；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：Q819 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）05-0139-02

Abstract： With the rapid development of industry， China's ecological environment is deteriorating. At present， environmental protection has become the most important problem in the social development of our country， and it is also an important problem that affects the development of national economy and people's life. Therefore， environmental protection projects have been attached great importance to， and have also become important contents of the future development of our country. Biotechnology has many advantages and plays an extremely effective role in environmental protection engineering. This paper briefly expounds the concept of biotechnology， analyzes the role of biotechnology in environmental protection engineering， and discusses the concrete application of biotechnology in environmental protection engineering.

Keywords： biotechnology； environmental protection engineering； application

工業(yè)的快速發(fā)展方便了人們的生活和工作，但同時(shí)也帶來(lái)了巨大的環(huán)境污染，包括水體污染、大氣污染、固體廢棄物污染等，使得生態(tài)環(huán)境不斷惡化。為此，國(guó)家高度重視環(huán)保工作，在環(huán)保工程當(dāng)中也非常重視高新技術(shù)的引入，生物技術(shù)則成為當(dāng)下環(huán)保工程當(dāng)首選技術(shù)。生物技術(shù)在環(huán)保工程領(lǐng)域中的應(yīng)用具廣闊的前景，尤其是對(duì)于正尋求利用低成本實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染問(wèn)題解決的發(fā)展中國(guó)家極具潛力。

1 生物技術(shù)與環(huán)保工程

（1）生物技術(shù)簡(jiǎn)介。生物技術(shù)是一門新興的綜合性學(xué)科，是指用于改造及利用生物或生物成分的技術(shù)，其是基于DNA分子技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的，包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程及微生物工程等[1]。生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)行業(yè)、儀器行業(yè)等，并發(fā)揮著非常重要的作用。伴隨環(huán)境污染問(wèn)題愈來(lái)愈突出，生物技術(shù)也逐步被應(yīng)用于環(huán)保工程當(dāng)中，以用于治理污染、監(jiān)測(cè)環(huán)境生物等。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，生物技術(shù)越來(lái)越受世界各國(guó)及民間研究機(jī)構(gòu)的重視，且以飛快的速度向前發(fā)展。當(dāng)前生物技術(shù)已被列為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，且已成為21世紀(jì)全球重要的技術(shù)支柱之一。（2）生物技術(shù)對(duì)環(huán)保工程的作用。將生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)保工程當(dāng)中，不僅可有效治療環(huán)境污染問(wèn)題，以抑制生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，而且還可促進(jìn)資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用。相比于傳統(tǒng)的環(huán)境污染治理技術(shù)，如化學(xué)技術(shù)、物理技術(shù)等，生物技術(shù)具效率高、成本低、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)勢(shì)[2]。其對(duì)于環(huán)保工程的作用具體體現(xiàn)在以下三方面：第一，利用生物技術(shù)處理垃圾廢物，可使垃圾廢物內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，將降解后的產(chǎn)物進(jìn)行合理運(yùn)用，可降低垃圾廢物給環(huán)境所帶來(lái)的污染程度。另，還可對(duì)廢物進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，以提高其利用率。第二，經(jīng)生物技術(shù)處理后的污染物最終可轉(zhuǎn)化成氦氣、二氧化碳等，此類氣體具強(qiáng)穩(wěn)定性，有利減少大氣污染。另，整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，生物技術(shù)所采取的是直接處理法，有效減少了轉(zhuǎn)移次數(shù)，也降低了發(fā)生重復(fù)污染的可能性，具較高安全性和科學(xué)性。第三，生物技術(shù)中的酶促反應(yīng)是利用一種活性蛋白質(zhì)實(shí)施處理，其可使得多種生物技術(shù)于常溫環(huán)境下也能快速進(jìn)行，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)便、靈活，且成本較低，反應(yīng)過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定，最終還可取得良好的處理效果。

2 生物技術(shù)在環(huán)保工作中的應(yīng)用

（1）應(yīng)用于治理水污染。于水污染治理當(dāng)中所應(yīng)用的生物技術(shù)主要包括生物膜法、生物及生態(tài)修復(fù)和活性污泥法。生物膜法是利用生長(zhǎng)于固體載體表面的微生物處理有機(jī)污水的方法。生物膜是一種由密度較高的好氧菌、厭氧菌、真菌等微生物共同組成的生態(tài)系統(tǒng)，通過(guò)固體介質(zhì)以處理污水。生物膜法的處理原則是生長(zhǎng)于固體表面的微生物可將附著于生物膜表面的液體有機(jī)物分解成氣體，再將氣體分解成有益氣體或其他有利物質(zhì)，而老化的生物膜在水的作用下不斷更新，從而可持續(xù)凈化被污染的水體。生物膜法具強(qiáng)處理和消化能力，可隨水質(zhì)量及水量的變化發(fā)生改變，且動(dòng)力支持要求不高，具良好經(jīng)濟(jì)效益。被廣泛應(yīng)用于污水處理當(dāng)中。生物及生態(tài)修復(fù)主要是利用微生物或植物等的生命運(yùn)行規(guī)律，以將水體污染進(jìn)行轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化或分解，從而實(shí)現(xiàn)水體凈化，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，從而創(chuàng)造適宜自身生長(zhǎng)的良好環(huán)境。生物及生態(tài)修復(fù)具效果好、材料易得、消耗少等優(yōu)勢(shì)?；钚晕勰喾ㄊ抢盟w表面的懸浮微生物絮體采取好氧生物的方法對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行處理，通過(guò)微生物所含真菌及細(xì)菌分解水體中的可溶性有機(jī)物，以實(shí)現(xiàn)污水凈化效果。同時(shí)，此法還具一定脫氮除磷效果。要注意的是，在應(yīng)用活性污泥法時(shí)，既要保證所使用活性污泥的量，同時(shí)又要避免污泥發(fā)生膨脹現(xiàn)象。此外，針對(duì)一些含有毒物質(zhì)的水源，也可利用生物技術(shù)進(jìn)行處理，如重金屬、氰化物、有機(jī)酸、有機(jī)汞等。當(dāng)前應(yīng)用于凈化污水的生物技術(shù)主要有固定化細(xì)胞技術(shù)和固定化酶技術(shù)。固定化酶技術(shù)主要是利用化學(xué)鍵合法，將水溶性酶與非溶性規(guī)模相互結(jié)合，從而形成一種酶的衍生物，此衍生物具一定催化活性，但不會(huì)溶于水[3]。在制備固定化酶時(shí)，微生物細(xì)胞也會(huì)被固定，從而形成固定化細(xì)胞，固定化細(xì)胞技術(shù)可有效處理被污染水源中的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)金屬等。（2）應(yīng)用于處理廢氣。于廢氣處理當(dāng)中所應(yīng)用的生物技術(shù)主要有生物膜法及生物過(guò)濾法，生物膜法處理廢氣的原理類似于處理污水，主要是利用微生物所附著的多孔性介質(zhì)將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為相對(duì)簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，最終降解成為各類無(wú)害物質(zhì)，如水、二氧化碳、中性鹽等。另，生物膜還能起到除臭的作用，通過(guò)氣液及液固擴(kuò)散和生物氧化過(guò)程以使氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)，并逐步氧化有異味氣體，從而實(shí)現(xiàn)除臭功效。生物過(guò)濾法主要是利用長(zhǎng)有微生物的固體載體吸收所收集的氣體，然后利用填料上的微生物分解氣體，以實(shí)現(xiàn)廢氣的除臭功效。另，附著于載體上的微生物還具物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用，因微生物生長(zhǎng)需一定營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所以，形體上還有較高有機(jī)成分。因此，在對(duì)載體填料進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)盡量選擇具豐富微生物、良好吸水性及表面積大的載體，同時(shí)注意載體本身應(yīng)無(wú)異味，結(jié)構(gòu)均勻且具良好吸附性，如干樹(shù)皮、干草、塑料盒等。（3）應(yīng)用于處理污泥、土壤。于污泥、土壤處理當(dāng)中應(yīng)用生物技術(shù)主要是處理其中所存在的金屬，所使用方法主要有微生物法及植物修復(fù)。利用微生物法處理污泥或是土壤中的金屬時(shí)，要特別注意PH值。在利用加速處理來(lái)轉(zhuǎn)變污泥、土壤中的金屬形式時(shí)多運(yùn)用微生物特性，如代謝性、吸附性等。植物修復(fù)是指得利用植物對(duì)環(huán)境實(shí)施降解處理，多使用植物、微生物等媒介。植物修復(fù)技術(shù)簡(jiǎn)便、環(huán)保，且具良好處理效果，但其對(duì)土壤具一定要求。此技術(shù)主要是利用植物的某些獨(dú)特特征，其中尤其重要的是抗金屬特性，以處理污泥或土壤中所含金屬，有效控制并降低其污染擴(kuò)散的概率，改善泥土環(huán)境，提高泥土質(zhì)量。（4）應(yīng)用于消除化學(xué)農(nóng)藥污染。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，為防止農(nóng)作業(yè)生蟲(chóng)生病，通常會(huì)使用大量化學(xué)農(nóng)藥。噴灑化學(xué)農(nóng)藥確實(shí)有利預(yù)防蟲(chóng)、病，但縱觀多年實(shí)踐可以看到，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中所噴灑的大部分化學(xué)農(nóng)藥最終其實(shí)是進(jìn)入了農(nóng)作物的生長(zhǎng)土壤當(dāng)中，這些化學(xué)農(nóng)藥經(jīng)過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的不斷循環(huán)，最終會(huì)累積大量毒害，影響農(nóng)作生長(zhǎng)環(huán)境。為此，近些年來(lái)，我國(guó)也越來(lái)越重視化學(xué)農(nóng)藥污染的消除。當(dāng)前應(yīng)用于消除化學(xué)農(nóng)藥污染的生物技術(shù)主要為基因工程技術(shù)，其主要是通過(guò)改造一些可降解農(nóng)藥的微生物，以改變其生化反應(yīng)途徑，從而發(fā)揮良好的降解、消毒作用，以免產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)。因此，近些年來(lái)，我國(guó)不斷提倡并推廣使用生物農(nóng)藥，生物農(nóng)藥中的生物體在經(jīng)代謝后所產(chǎn)生的物質(zhì)不僅可將雜草去除，而且還可有效防止發(fā)生各類病蟲(chóng)害。（5）應(yīng)用于處理固體垃圾。于固體垃圾處理當(dāng)中所使用生物技術(shù)主要包括好氧堆肥法和厭氧發(fā)酵法。好氧堆肥法是利用處有氧自然環(huán)境中的微生物以分解固體垃圾中的有機(jī)物，使固體垃圾腐爛變質(zhì)最終成為肥料。具體地，在實(shí)際操作當(dāng)中是將一定比例有機(jī)物及填充料相互混合，將其置于某個(gè)特定環(huán)境下使其腐爛。好氧堆肥法可使固體垃圾的堆放量有效減少，并為自然環(huán)境的良性循環(huán)提供肥料。厭氧發(fā)酵法是利用微生物的缺氧環(huán)境以降解固體垃圾，使其形成不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的氣體，如二氧化碳、氦氣等，部分還為有效氣體，可用于日常生產(chǎn)及生活當(dāng)中，既可有效解決環(huán)境污染問(wèn)題，又可實(shí)現(xiàn)能源的二次回收利用，有利環(huán)保工程經(jīng)濟(jì)效益的提高[4]。（6）應(yīng)用于消除白色污染。白色污染歷經(jīng)很長(zhǎng)一段時(shí)間都無(wú)法自行化解，既占據(jù)自然空間，又污染自然環(huán)境，部分白色污染還會(huì)慢慢融入土壤當(dāng)中，但其又不會(huì)自行分解融于土壤當(dāng)中，極大地影響了土壤環(huán)境，從而影響農(nóng)作物、植物等的生長(zhǎng)，不僅影響我國(guó)生態(tài)環(huán)境，而且還會(huì)影響我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為此，必須采取行而有效的措施以消除白色污染。利用生物技術(shù)消除白色污染主要是利用生物技術(shù)將白色污染進(jìn)行降解，其原理是：選擇可降解白色污染的相關(guān)微生物，對(duì)其進(jìn)行改造后制作成降解菌，此外還可分離克隆降解基因，將此基因?qū)胛⑸锂?dāng)中，于一定條件作用下即可快速降解白色污染。（7）應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)工程?，F(xiàn)生物技術(shù)快速發(fā)展，因具快速、靈活等優(yōu)勢(shì)而廣泛應(yīng)用于環(huán)保工程當(dāng)中，并發(fā)揮著非常重要的作用。環(huán)境監(jiān)測(cè)工程是環(huán)保工程的重要組成部分，近些年來(lái)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)工程當(dāng)中也不斷引入生物技術(shù)。當(dāng)前應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)工程當(dāng)中的生物技術(shù)主要有：利用細(xì)菌總數(shù)及糞便污染指菌檢測(cè)水質(zhì)；利用發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測(cè)環(huán)境當(dāng)中的有毒物質(zhì)；利用藻類生長(zhǎng)測(cè)量監(jiān)測(cè)水質(zhì)的霉性。另，在監(jiān)測(cè)石油污染土壤時(shí)，利用核酸雜交法還可檢測(cè)部分烴解基因。實(shí)踐表明，石油污染土壤當(dāng)中的烴解基因的檢出率較其他未含污染樣品明顯更高。污染越嚴(yán)重，烴解基因含量就越高，利用核酸交雜法所檢出的烴解基因的概率就越大，從而對(duì)石油給土壤所帶來(lái)的污染進(jìn)行客觀、科學(xué)評(píng)價(jià)。

總而言之，生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)保工程當(dāng)中既是社會(huì)及科技發(fā)展的客觀要求，同時(shí)也是為遏制環(huán)境進(jìn)一步惡化的必然選擇?，F(xiàn)生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于環(huán)保工程各領(lǐng)域，并發(fā)揮著越來(lái)越重要作用?？茖W(xué)合理利用生物技術(shù)不僅可有效治療被污染的環(huán)境，而且還可避免在治理的過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生二次污染，保障環(huán)保工程的經(jīng)濟(jì)效益，以提高我國(guó)環(huán)境治理水平，促進(jìn)我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境的和諧、可持續(xù)發(fā)展。

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