生物技術(shù)在環(huán)保工程中的運用

張 寧 余阿梅

1.重慶一可環(huán)保工程有限公司；2.重慶資源與環(huán)境交易中心

1 前言

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)境惡化問題也越來越嚴重，在如今，追求可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保工作的經(jīng)濟模式已經(jīng)成為社會發(fā)展的主要研究內(nèi)容與方向，而且國家也加強了對這方面管理的力度，并大面積開展環(huán)保工程，對于環(huán)保工程來說，其主要的內(nèi)容就是對生態(tài)環(huán)境進行保護與治理，而在工程開展的過程中采用生物技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)環(huán)境保護的目的，也不會造成二次污染，符合我國可持續(xù)發(fā)展的觀念。

2 生物技術(shù)的相關(guān)概述

對于生物技術(shù)而言，其主要指的就是利用生物或生物的成分，并對其進行合理的利用與改造的一種技術(shù)，生物技術(shù)是基于DNA分子技術(shù)所發(fā)展起來的，其中主要包括細胞工程、微生物工程以及基因工程等。結(jié)合實際情況進行分析，生物技術(shù)的發(fā)展與運用時間仍然比較短，所以生物技術(shù)屬于一種新興的學科。目前，由于人們的環(huán)保理念越來越強烈，也進一步拓展了生物技術(shù)的應(yīng)用范圍，具體來說生物技術(shù)在醫(yī)學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及畜牧業(yè)等方面都有非常廣泛地運用，從而有效地保護了生態(tài)環(huán)境[1]。而在環(huán)保工程中運用生物技術(shù)，主要的原理就是利用酶促反應(yīng)實現(xiàn)處理污染物的目的，在沒促反應(yīng)中，最為主要的就是活性蛋白質(zhì)，將活性蛋白質(zhì)作為反應(yīng)酶，其在常溫下就可以發(fā)揮作用，從而簡化生物工程的處理過程。比如在對廢棄物進行處理時采用生物技術(shù)，改變物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而達到降解垃圾物質(zhì)的目的，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞與影響，也能夠有效地避免二次污染[2]。

3 環(huán)保工程中應(yīng)用生物技術(shù)的重要意義

3.1 實現(xiàn)能源的循環(huán)利用，實現(xiàn)環(huán)境保護的目的

國家與社會的發(fā)展都離不開能源的支持，對于我國來說，我國屬于能源消耗大國，如果缺乏足夠的能源供應(yīng)，則會阻礙到整個社會的發(fā)展，尤其是對于石油與煤炭資源這種不可再生資源來說，在對其進行開采與利用的過程中，很有可能會對環(huán)境造成污染。而且我國的能源分布也比較分散，各個地區(qū)的能源分布情況不均勻表現(xiàn)為西多東少的局面，而在人口分布方面，則呈現(xiàn)為東多西少的局面，這樣一來也就增加了能源有效利用的問題。隨著生物技術(shù)的廣泛推廣與應(yīng)用，也進一步改善了這一局面，利用生物燃料可以充分地滿足人們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠中枰热缟锊裼汀⒄訚砂l(fā)電等技術(shù)。利用這些技術(shù)可以有效地節(jié)省能源的消耗，為社會的可持續(xù)發(fā)展提供充足的能源支持，促進國家的健康發(fā)展[3]。

3.2 節(jié)省資源的消耗

利用生物技術(shù)處理處理污染物所生成的產(chǎn)物，除了少部分不可以進行降解的物質(zhì)，大多數(shù)都屬于對環(huán)境無公害的物質(zhì)，比如水、烴類以及無機鹽等。同時在生物技術(shù)的作用下，也可以將廢棄物中的部分組成元素轉(zhuǎn)化成為人們?nèi)粘Ｉ钪锌梢詫嶋H利用的物質(zhì)，這樣一來就可以實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，真正地做到物盡其用，有效地減少與降低能源的消耗。除此之外，生物技術(shù)也可以將人們?nèi)粘Ｋ枰南奈铮瑥淖匀唤绔@取的方式改變成為人工養(yǎng)殖或種植的方式[4]，比如，培育速生植物、高產(chǎn)農(nóng)作物等，而且在生物技術(shù)的運用下，也可以促進農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)的發(fā)展，以此最大限度地滿足人們對物質(zhì)的需求，降低對天然資源的消耗。

3.3 減少白色污染

塑料袋是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用的一個工具，而每天丟棄的塑料袋數(shù)量更是數(shù)不勝數(shù)，但是更多的人卻不了解廢棄塑料袋的處理時間，人們生產(chǎn)垃圾的速度遠大于處理塑料袋的速度，在這樣的情況下就會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的污染，而且也會對人們的日常生活造成影響。對于廢棄塑料袋來說，不僅會引發(fā)水污染，而且也會對農(nóng)作物造成非常大的惡性影響，使整個生態(tài)系統(tǒng)無法進行健康循環(huán)，所以必須要重視白色污染，加強對白色污染的治理，經(jīng)過相關(guān)的實驗研究結(jié)果表明，采用生物技術(shù)可以對塑料袋進行充分地將解，其主要原理就是利用微生物對廢棄塑料袋進行改造，制作與塑料袋相應(yīng)地降解菌，并將克隆降解基因進行分離，在特定的條件下，將克隆降解物質(zhì)微生物內(nèi)，使其快速對塑料袋進行降解[5]。

3.4 減少重金屬毒性，降低土地污染

重金屬毒性是對土壤造成污染的元兇，因此為了能夠解決好這一污染，達到改善土壤的目的，應(yīng)重點降低重金屬的毒性。采用植物修復(fù)技術(shù)可以有效地降低重金屬毒性，在這一過程中主要就是利用植物具有的某些化學元素使其吸收重金屬所產(chǎn)生的毒性[6]，這樣一來就可以達到凈化土壤的目的，同時植物修復(fù)技術(shù)不僅過程簡單，而且成本也比較低廉，最重要的是植物修復(fù)技術(shù)不會對環(huán)境造成惡劣的影響。一般情況下，植物修復(fù)技術(shù)主要包括4種類型，分別為植物提取、植物穩(wěn)定、根系過濾以及植物揮發(fā)。植物提取指的就是將土壤中含有的重金屬污染物進行吸取，而后再進行集中化的處理，從而達到減少重金屬毒性的目的；植物穩(wěn)定指的就是降低重金屬活性，避免重金屬移動或者擴散到空氣內(nèi)；根據(jù)過濾就是利用水生植物具有的吸附能力，將水體中含有的重金屬進行過濾與沉淀，從而達到減輕水污染的目的；植物揮發(fā)指的就是將重金屬轉(zhuǎn)化為氣態(tài)物質(zhì)，而后發(fā)揮到大氣中，這樣也可以實現(xiàn)改善土壤的目的。

4 生物技術(shù)在環(huán)保工程中的實際應(yīng)用

4.1 生物技術(shù)應(yīng)用于固體垃圾治理

在固體垃圾處理工程中應(yīng)用生物技術(shù)，主要包括兩個方面，分別為好氧堆肥法和厭氧發(fā)酵法兩種。一方面，對于好氧堆肥法來說，具體指的就是利用有氧的自然環(huán)境中所含有的微生物，將固體垃圾中含有的有機物進行分解，使其腐爛變質(zhì)，最終將其制成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的肥料。在實際操作時，將一定比例的填充料與有機物進行混合，并將其放置于適宜的生長環(huán)境內(nèi)，而后讓其自行腐爛，采用這種方法，可以有效地降低固體垃圾的存放量與堆放量。另一方面，對于厭氧發(fā)酵法來說，具體指的就是使微生物在缺氧的環(huán)境下，對固體垃圾進行降解，使其可以生成為對環(huán)境不造成污染的氣體，比如二氧化碳等，而后對這些氣體進行有效、合理的運用，這樣不僅可以達到能源回收的目的，也可以有效地保護環(huán)境，解決環(huán)境污染問題，從而進一步提高環(huán)保工程的經(jīng)濟效益。

4.2 生物技術(shù)應(yīng)用于水污染治理

將生物技術(shù)應(yīng)用于水污染治理中，主要分為三個方面，分別為生物膜法、生物與生態(tài)修復(fù)法以及活性污泥法。

首先，生物膜法具體指的就是利用固體表面原有的微生物，而后對有機污水進行處理的一種方法。生物膜由密度高的厭氧菌、好氧菌以及真菌等微生物共同組成的一種生態(tài)系統(tǒng)，以一種固體介質(zhì)的形態(tài)，發(fā)揮載體與媒介的作用，實現(xiàn)污水處理目的。再利用生物膜法對污水進行治理時，主要的原則就是，當生物膜的表面與液體中的有機物進行接觸時，生物膜表面具有的微生物就可以將有機物進行分解，將其轉(zhuǎn)換成為氣體，而后再對氣體進行再次分解，使氣體可以轉(zhuǎn)化成為有益氣體或者是其他有利用價值的物質(zhì)[7]。同時，因為水的作用，也可以使生物膜得到不斷地更新，在這種情況下就可以利用生物膜，對污水進行持續(xù)化的處理。對于生物膜法來說，其主要的優(yōu)點就是適應(yīng)能力強，而且其自身也會隨著水質(zhì)、水文以及水量的變化而發(fā)生變化，具有非常強的消化能力與處理能力，而且生物膜法的運用不需要特別高的動力支持，成本低廉，經(jīng)濟效益良好，也正是因為如此，該技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于污水處理工程中[8]。

其次是生物及生態(tài)的修復(fù)，具體指的就是利用植物和微生物等生物具有的自然規(guī)律與生長特性，將污水中含有的污染物進行分解、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化，而后創(chuàng)造出更加利于自身生長的水域環(huán)境，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)凈化水體、水質(zhì)的效果，使整個水域的生態(tài)系統(tǒng)都可以得到恢復(fù)。在生物及生態(tài)修復(fù)法中，根據(jù)法的蘆葦床系統(tǒng)具有的處理效果最佳，而且其還具有成本低廉、實用性強等優(yōu)勢，具體的處理方法包括植物系統(tǒng)處理法、沼澤塘法等。對于生物及生態(tài)修復(fù)法來說，其主要的優(yōu)勢就是處理效果好、成本低廉、原材料來源廣泛以及消耗性小等，從而該技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于污水治理工程中。

最后是活性污泥法，活性污泥法指的就是利用在水體表面懸浮的微生物絮體，采用好氧生物的處理方法，對有機廢水進行處理，活性污泥具體指的就是好氧性微生物以及好氧性生物代謝與吸附的有機物和無機物所形成的微生物絮體，顏色表現(xiàn)為黃褐色。現(xiàn)如今，活性污泥法已經(jīng)成為城市污水處理中最常用的工藝與方法之一，利用微生物中含有的細菌與真菌，對可溶性微生物進行降解，從而實現(xiàn)污水處理的目的，而且也能夠達到脫氮除磷的效果，正是因為如此，該方法在污水處理中得到了廣泛地應(yīng)用。但是需要注意的是，在使用活性污泥法對污水進行處理時，不僅要確保活性污泥量的充足性，而且需要采用有效地措施，防止污泥出現(xiàn)膨脹的情況。

4.3 生物技術(shù)應(yīng)用于廢氣污染治理

利用生物技術(shù)處理廢氣污染時，主要所采用的方法就是生物膜處理法，該方法的具體原理就是利用多孔疏松材料比表面積大這一特點，利用這一材料，將微生物固定在洞孔的表面，而后使用特定的輸送設(shè)備，將對污染的氣體，按照規(guī)定的流速，輸送到材料上，這樣一來就能夠?qū)怏w分子進行氧化，從而達到廢氣污染治理的效果。同時，也可以采用生物過濾法對廢氣污染進行治理，生物過濾法指的就是將有害的氣體進行收集，而后使用長滿微生物的固體進行吸收，并利用微生物對氣體進行分解，從而達到凈化廢氣的目的。一般情況下，在環(huán)保工程中應(yīng)用的生物過濾法包括活性炭、干樹皮等，對于微生物來說，隨著環(huán)境條件的變化，也會影響到其生長與繁殖的效果，所以在采用生物過濾法時，必須要時刻關(guān)注工程的變化情況，考慮微生物的適應(yīng)期[9]。

4.4 生物監(jiān)測技術(shù)

生物監(jiān)測技術(shù)指的就是利用生物個體、生物種群或生物群落對環(huán)境的污染情況和變化情況所產(chǎn)生的反應(yīng)進行定點、定期的分析與預(yù)測，以此體現(xiàn)出環(huán)境污染的具體情況，對于生物監(jiān)測技術(shù)來說其具有直觀性、連續(xù)性、保護性以及靈敏性等多個優(yōu)點，現(xiàn)如今生物監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于水體監(jiān)測、大氣監(jiān)測以及土壤監(jiān)測等多個方面，相比于化學監(jiān)測和物理監(jiān)測法，生物監(jiān)測技術(shù)不會對生態(tài)環(huán)境造成影響與破壞，而且生物監(jiān)測技術(shù)的成本也比較低，不會造成資源浪費的情況[10]，通常情況下常用的生物監(jiān)測技術(shù)，包括糞便污染致菌監(jiān)測水質(zhì)、藻類生長對水質(zhì)的酶性進行監(jiān)測，以及利用發(fā)光細菌對環(huán)境中存在的毒物進行監(jiān)測等。

4.5 生物能源技術(shù)

生物能源技術(shù)具體指的就是利用淀粉質(zhì)的生物，比如作物秸稈等，將其作為生產(chǎn)原料，利用其代替石油等油料，從而達到節(jié)約能源的目的。對于生物能源技術(shù)而言，藝術(shù)是在生物質(zhì)本身存在的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，而生物質(zhì)則屬于太陽能的一種，具體來說生物質(zhì)的種類非常多，其中植物類包括農(nóng)作物、雜草、木材以及藻類等，而非植物類則包括動物的尸體、動物的糞便、垃圾中含有的有機成分以及廢水中含有的有機成分等。應(yīng)用生物能源技術(shù)，不僅可以達到降低環(huán)境污染的目的，也可以減少對石油、煤等資源的依賴性，有利于農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展。

4.6 生物制漿與漂白技術(shù)

在造紙業(yè)中表白與制漿技術(shù)，都會對環(huán)境造成嚴重的污染，而有效地處理木質(zhì)素則是造紙業(yè)中提高纖維素利用效率的最大障礙，而將生物漂白技術(shù)應(yīng)用到造紙業(yè)中，可以利用木聚糖酶對紙漿進行預(yù)票白處理，這種技術(shù)不僅污染，而且處理效率也非常高，相信在不久的將來，生物漂白技術(shù)和生物制漿技術(shù)將被廣泛地應(yīng)用于造紙業(yè)中，幫助造紙業(yè)擺脫環(huán)境污染。

4.7 綠色植被混凝土技術(shù)

綠色植被混凝土屬于一種生態(tài)性的混凝土材料，具體指的就是在無沙大孔混凝土的基礎(chǔ)上，設(shè)計環(huán)保型綠色植被混凝土骨架結(jié)構(gòu)。對于該技術(shù)來說，必須要滿足孔隙率的適宜性、充填材料的適宜性、表層客土的適宜性以及改善孔隙內(nèi)環(huán)境，這四個條件才可以確保植被健康生長。采用該技術(shù)，不僅可以滿足防洪擋土的要求，確保建筑工程的基礎(chǔ)功能能夠得到實現(xiàn)，同時也具有一定的生態(tài)景觀性，從而實現(xiàn)綠化的目的。

5 結(jié)束語

總而言之，將生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)保工程中，不僅可以提高污染處理的效果，而且也不會對環(huán)境造成二次污染，因此應(yīng)對生物技術(shù)進行深入的研究，拓展生物技術(shù)的應(yīng)用范圍，以此促進環(huán)保工程的進一步發(fā)展，并實現(xiàn)環(huán)境保護的目的。