環(huán)境工程中固定化酶與固定化微生物的應用初探

李強

【摘 要】隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對環(huán)境造成的破壞也越來越大，嚴重影響人們的生活環(huán)境，制約著人類和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，必須要加強對環(huán)境污染治理工作的研究，生物技術作為21世紀一項新型高效無污染的技術，在環(huán)境保護治理工作中有著十分重要的應用價值和應用潛力。論文主要針對環(huán)境工程中固定化酶與固定化微生物的應用進行探究，希望能夠指導污染物的防治，提高環(huán)境污染治理效率。

【Abstract】With the continuous development of social economy， the damage to the environment has become more and more serious， which has seriously affected people's living environment and restricted the sustainable development of human beings and economy. Therefore， it is necessary to strengthen the research of the environmental pollution control. As a new， efficient and non-polluting technology in the 21st century， biotechnology has very important application value and potential in environmental protection and treatment. This paper mainly studies the application of immobilized enzyme and immobilized microorganism in environmental engineering， hoping to guide the prevention and control of pollutants and improve the efficiency of environmental pollution control.

【關鍵詞】環(huán)境工程;固定化酶;固定化微生物

【Keywords】 environmental engineering; immobilized enzyme; immobilized microorganism

【中圖分類號】X172? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）05-0178-02

1 引言

隨著科學技術的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，制造的廢物垃圾越來越多，對環(huán)境造成了嚴重破壞。自然界中的微生物種類繁多，起著物質(zhì)轉(zhuǎn)化與降解作用，是整個生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，將微生物應用到環(huán)境污染治理中，可以實現(xiàn)垃圾的無害化降解和污染的有效治理，在廢水中投入微生物可以有效降解廢水中的污染物，達到利用微生物進行環(huán)境治理保護的目的。

2 固定化酶技術在環(huán)境工程中的應用

2.1 進行環(huán)境污染物的監(jiān)測

科學技術的發(fā)展對水環(huán)境造成了很大程度的污染與破壞，極大地危害水體周圍人們的健康和安全，因此，要加大對有關水體的檢測工作，保障水體的安全性和可靠性。固定化酶技術的應用可以有效提升環(huán)境污染物監(jiān)測的準確性，縮短檢測使用的時間，使檢測效率大大提高。利用固定化酶制定的酶反應器可以直接進行環(huán)境污染物的監(jiān)測，也可以在固定化酶技術的基礎之上，輔助應用傳感器技術提高檢測的靈敏性。酶反應器與傳統(tǒng)的檢測手段相比，成本更低，靈敏度更高，體積小，攜帶方便，特異性強，在水體環(huán)境的檢測過程中有十分廣泛的應用。此外，酶反應系還可以應用于農(nóng)藥的檢測，研究人員利用固定化乙酰膽堿酯酶制成檢測設備，可以快速準確地檢測蔬菜樣品中的農(nóng)藥殘留情況[1]。

2.2 固定化酶應用于有機廢水處理工作

水體污染工作一直無法得到有效治理的一個主要原因是缺乏系統(tǒng)科學的廢水處理與治理手段，由于廢水成分相對比較復雜，波動性較大，只選取一種或單獨幾種固定化酶往往無法很好地實現(xiàn)水體中垃圾的降解，所以一般采取組合使用的方法，使污染物能夠得到有效處理。根據(jù)實際固定化酶的應用案例來看，多種固定化酶聯(lián)用的效果要遠遠強于單一固定化酶，但從實際污水處理活動中來看，固定化酶處理方法相對來說投入成本較高，而且固定化酶壽命較短，機械強度較差，本身也容易變質(zhì)，影響固定化酶在污水處理中的應用效果[2]。

污水處理中常用的固定化酶包括漆酶酪氨酸酶、辣根過氧化物酶等，這些酶具有較強的降解能力，可以有效降解廢水中毒性較強的酚類。用固定化酶也可以有效處理受污染水體中的農(nóng)藥，利用聚丙烯負載二氧化鈦膜固定農(nóng)藥降解酶，可以有效降解農(nóng)藥中的甲基對硫磷，減少農(nóng)藥對水體環(huán)境的污染。隨著人們對固定化酶降解技術的研究不斷深化，固定化酶技術已經(jīng)逐漸發(fā)展成熟，各種新的固定化酶廢水處理技術層出不窮，進一步擴大了固定化酶的使用領域。比如當前正熱的污染水源修復固定化酶復合材料，可以廣泛應用于廢水處理工程，材料成本較低，經(jīng)濟性強，具有綜合交叉學科創(chuàng)新集成的優(yōu)勢，彌補了原有固定化酶的不足，具有極大的應用空間和發(fā)展?jié)摿3]。

2.3 固定化酶技術用于大氣治理活動

工廠生產(chǎn)過程中排放的煙氣、汽車尾氣以及秸稈燃燒等都會對大氣環(huán)境造成污染和破壞，而且隨著我國工業(yè)體系的不斷完善和經(jīng)濟建設的不斷發(fā)展，能源資源消耗量逐年加大，導致空氣中二氧化碳含量越來越多，其他污染物質(zhì)的比例也相應上升，嚴重影響人們的生活環(huán)境。利用固定化酶技術可以減少大氣環(huán)境中二氧化碳的量，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，比如以還原型煙酸胺腺嘌呤二核苷酸為電子供體制備的一種新型海藻酸，可以把二氧化碳催化成甲醇，或者催化二氧化碳水化。

2.4 固定化酶技術在清潔生產(chǎn)中的應用

固定化酶技術在使用過程中一般不會產(chǎn)生二次污染，反應條件相對比較溫和，因此廣泛應用于企業(yè)的清潔生產(chǎn)過程中，并隨著技術研究的不斷深化，在清潔生產(chǎn)工藝中應用也越來越廣泛。比如在造紙廠生產(chǎn)過程中，使用木聚糖酶和漆酶可以防止生產(chǎn)過程中產(chǎn)生氯代有機物質(zhì)，減少污染物的排放，解決該工藝生產(chǎn)過程中的污染問題。隨著生物技術的不斷發(fā)展，固定化酶技術的應用范圍不斷拓寬，各種新型固定化酶技術和聯(lián)合固定化酶技術在污染治理和污染防護過程中有良好的應用效果，具有重要的環(huán)保意義和環(huán)保價值。

3 固定化微生物在環(huán)境工程中的運用

3.1 處理廢氣

我國對固定化微生物技術的研究相對來說起步較晚，雖然發(fā)展速度快，但與發(fā)達國家之間仍然存在較大的差距。我國針對固定化微生物在環(huán)境保護中的應用最早可以追溯于20世紀90年代，但只有數(shù)量很少的研究人員進行該項目的研究，相關的實踐與理論知識較少，例如通過滴濾塔反應器對含硫化氫的氣體進行處理，通過海藻酸鈉和氯化鈣交聯(lián)法可以達到硫化氫氣體80%的凈化效果。比如通過固定床反應器可以對固定化微生物的作用進行系統(tǒng)的分析和探究，通過使用海澡酸鈉包埋的活性污泥對含有氨氣的臭氣進行處理，處理結果表明氨基的去除力能夠達到90%以上。使用固定化微生物也可以對含甲硫醇的惡臭氣體進行處理和過濾，處理效率高，能夠除去99%以上的甲硫醇氣體，而且處理速度快。只要在反應塔中停留十幾秒便可實現(xiàn)大多數(shù)甲硫醇氣體的去除，具有良好的處理效果。

3.2 固定化微生物在廢水處理中的應用

固定化微生物技術有較高的生物量和比較高的生物活性，在進行廢水處理過程中，固定化微生物通過生物育種的形式固定廢水中的有機污染物和微生物，避免廢水中微生物的繁殖和變異，從而實現(xiàn)廢水的凈化。

4 固定化酶技術與固定化微生物的前景和展望

固定化酶技術和固定化微生物技術都是一種相對比較新的污水處理技術，雖然在其他領域有比較廣泛的應用，但在污水處理過程中，仍然沒有實現(xiàn)規(guī)?；氖褂谩Ｔ诶霉潭ɑ讣夹g和固定化微生物技術進行環(huán)境污染治理的過程中，要根據(jù)實際污染情況和污染物的種類，采取針對性的方法合理處理固定化酶和固定化微生物，保證投入使用的效果，推進環(huán)境工程的發(fā)展進程。從實際使用過程中我們發(fā)現(xiàn)，固定化酶技術和固定化微生物技術在水質(zhì)監(jiān)測和水污染的治理方面有十分顯著的效果，可以明顯改善水體質(zhì)量，減少水體污染。同時，這兩種技術在其他領域尤其是環(huán)境監(jiān)測領域也有十分廣泛的應用，包括對水生物的處理，二氧化碳的處理以及土壤條件的改善等。因此，固定化酶技術和固定化微生物技術在環(huán)境工程領域有至關重要的作用，并具有良好的發(fā)展前景和應用前景，相應的技術人員與研究機構要不斷加強對固定化酶和固定化微生物技術的研究，大力開發(fā)針對性強、靈敏度高、成本低的固定化酶與固定化微生物治理技術，有效推進環(huán)境工程污染治理工作，實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

5 結語

綜上所述，固定化酶和固定化微生物技術能夠充分利用自身的優(yōu)勢，有效降解環(huán)境污染物中的有害物質(zhì)，在環(huán)境工程領域有十分關鍵的應用價值，本文主要針對固定化酶和固定化微生物的應用進行探討，指出二者的應用領域和應用效果，希望能為環(huán)境工程污染物治理與污染監(jiān)測工作提供一定的參考。

【參考文獻】

【1】李德昆，林洪，江潔，等.利用固定化草酸氧化酶快速檢測河豚毒素[J].中國水產(chǎn)科學，2005，12（05）：638-642.

【2】王建龍.生物固定化技術與水污染控制[M].北京：科學出版社，2004，291-292.

【3】李貴寶，周懷東，郭祥云，等.我國水環(huán)境監(jiān)測存在的問題及對策[J].水利技術監(jiān)督，2005（03）：57-60.