浅析生物技术在环境工程中的应用与前景

　　中图分类号：Q933

　　1我国生态环境的现状

　　我国生态环境污染日趋严重，如"三废"污染、水体污染、土壤污染、废弃塑料和农用地膜污染、农用化肥和农药污染等，造成水资源严重短缺，土地荒漠化日益加剧，森林覆盖率剧减，草场严重退化。生态环境的恶化，时刻威胁着人们的生命财产安全，疾病发病率也迅速提高。因此，必须积极发展高新技术，如现代环保生物技术等，采用防治结合的方式，解决当前的环境危机，维护生态平衡，已迫在眉睫。

　　2环境生物技术简介

　　生物技术是建立在生命科学的基础上，通过直接或间接的方式利用生物或生物有机体的特定部分或某些功能，建立降低或消除污染物的生产工艺或能够高效净化环境污染，同时又能生产有用物质的工程技术。主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程、染色体工程、生化工程等。生物技术在环保领域发挥着越来越重要的作用，正衍生出一门新兴的学科与技术，即我们所说的"环境生物技术"，亦称"环境生物工程"。其特点如下：

　　2.1实现对污染物的循环利用

　　对垃圾废弃物的降解生成的产物或副产物，一般都可重新利用。这样，可把污染降到最小程度，不仅可解决长期污染的问题，还实现了对固废的循环利用。

　　2.2安全可靠、效果明显

　　利用发酵工程技术治理，产生的物质基本属于稳定无害的物质，常见的包括CO2、水、氮气、甲烷等。并且，多数都是一步到位，无二次污染。因此，该技术既安全、彻底又高效。

　　2.3简化流程，节约成本

　　生物技术是建立在酶促反应基础上的生物化学过程。酶作为生物催化剂，实质是一种活性蛋白质。一般在常温常压或近乎中性的条件下即可发生反应。因此，绝大部分生物治理对环境条件要求不高，并可就地实施。

　　3.环境生物技术在三废处理中的应用

　　3.1在废水处理方面的应用

　　废水中含有许多有毒有害物质，比如，酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇、蛋白质等。废水生化处理经近百年的发展，现已形成了许多新工艺、新技术。通过生物技术治理废水，主要借助微生物的降解作用完成。它分为耗氧降解技术与厌氧降解技术两种。耗氧降解技术又分为：活性污泥法与生物膜法。目前，采用较多的是固定化酶与固定化细胞技术，它属于酶工程技术。固定化酶又称为水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法，导致水溶性酶和固态的不溶性载体结合起来，从而使酶不再溶于水。微生物细胞犹如一个天然的固定化酶反应器。微生物细胞的固定可采用制备固定化酶的方式。对于污水中的多种污染物，均可通过固定化酶或固定化细胞进行治理。国内外有很多这方面的成功案例。

　　3.2在废气净化方面的应用

　　废气是近年来重要的污染源之一。如何利用生物技术高效净化废气也成为重要的研究课题。目前采用的方法包括生物过滤、生物洗涤、生物吸附和植物修复法等。常用的生物反应器有生物净气塔、渗滤器和生物滤池等。根据微生物在废气处理过程中的具体形式，分为两大类：生物吸附法与生物过滤法。前者可治理含胺、酚和乙醛等气体，后者可降解恶臭性废气。植物修复技术是把太阳能作为动力，依靠植物的同化作用达到净化气体的目的。它属于一种绿色技术。现在，全球都有很多成功处理废气的案例。美国利用微生物作用来净化工业恶臭气体，效果明显，且还不会出现二次异臭。德国与荷兰利用生物膜过滤技术可除掉超过90%的硫化氢。我国相关学者也在此方面取得了不错的成果。比如，利用生物膜填料塔处理橡胶再生脱硫过程中产生的低浓度的有机废气，经试验表明，该方法是可行的，若相关条件控制适度，净化效果显著，净化率可超过90%。相比原有的废气处理方法，生物技术法有着很多优势：节约成本、效果好、安全可靠、没有二次污染等。

　　3.3在处理固废方面的应用

　　工农业生产、城市建设与日常生活都会产生很多固体废弃物。传统固体废弃物的处理方式，不仅浪费资源能源，还会污染环境。利用生物技术处理城市生活垃圾和农业废弃物，不但可以把这些废弃物变为优质的有机肥料，实现废物的资源化，更有利于生态环境的良性循环。常见的处理方式包括卫生填埋、堆肥和发酵制沼气等。

　　4.环境生物技术在环境污染修复中的应用

　　4.1污染土壤的生物修复

　　随着农业的发展，各种化学杀虫剂、农药被大量使用。而这些农药很多都会残留在土壤中，。尤其是那些极难降解的农药给生态环境造成难以估量的损害。通过相关生物技术处理，可以把这些污染物质进行有效分解，生成水与CO2。不仅不会造成对环境的破坏，还能防止出现二次污染。但是是分解周期较长，不符合农业生产的需求。重金属属于土壤污染中重要的污染物。重金属污染的生物治理机制是：借助生物作用（酶促反应）导致重金属的化学形态改变，将其固定在土壤中，或减轻其毒性。这样，可有效制约重金属在土壤中的移动。通过生物的吸收、代谢作用后，会进一步固定重金属或减小其毒性，从而净化土壤。此外，生物修复污染土壤的过程中，还能提高土壤有机物的数量，调动相关微生物的活性，从而优化土壤生态结构。同时，还能强化对土壤的固定作用，避免土壤受到风蚀、水蚀的破坏，预防水土流失。

　　4.2.水体生物自然净化技术

　　环境生物技术中通过植物吸收达到净化水体与土壤的方法被称为生物自然净化技术。分为生物塘与人工湿地两种。前者把太阳能作为初始能源，利用塘中植物的同化作用将水中的污染物吸收掉，从而净化水体。生物塘中可栽植的高效净化植物有水葫芦、芦苇、水莴苣等。同时，还应构建集组合曝气、水生植物、水产养殖一体化复合生态系统，进而提高生物塘的处理能力。后者是通过自然生态系统中的物理、化学、生物等作用达到对水体的净化作用。由于人工湿地处理系统出水水质较好，可用于饮用水源的处理，并且所需成本也比常规处理方法要低。