生物技術在環保工程中的應用研究

方前逵

（蘇州蘇凈環保工程有限公司，江蘇 蘇州 215122）

生物技術是指利用生物或是生物性物質針對產品、作物和特殊用途的微生物進行培養與改良的科學技術。生物技術可以簡單地劃分為發酵技術與現代生物技術兩類，作為新型學科具備一定的綜合性特征。生物技術可以統稱為生物工程，是指應用生物化學、微生物學和遺傳學等學科原理，結合生化工程針對細胞遺傳物質和作物微生物品種進行改造與重構，具備一定產業化特征的過程[1]。具體而言，生物技術大體可以分為基因工程、細胞工程、微生物工程和酶工程等細分部分，在包括農業、醫療、能源以及環保在內的諸多領域得到了較為實際且廣泛的應用。

1 生物技術綜述

1.1 基因工程技術

基因工程技術也稱基因拼接技術，是以分子遺傳學為必要基礎，應用分子生物學和微生物學的基本研究方法，在生物體體外進行不同來源基因分子結構的改造與再重構，進而導入活體細胞改變其原有的生物性遺傳特性。

1.2 細胞工程技術

細胞工程技術是指在細胞層級進行一定的操作，針對細胞的實際結構與內含物進行重組，并以此為據培育新型品種，大規模地進行細胞及組織培養。細胞工程在環保工程中的應用較為關鍵，不僅有利于確保物種的多樣性，還可以減少各種生態環境污染問題[2]。

1.3 微生物工程技術

微生物工程技術也稱發酵工程技術，是指借助特定微生物的特定功能性，生產有益產品或是改善生產過程本身的技術。在環保工程領域，微生物工程技術多用于對用于污水處理的微生物進行改良與強化，進而實現更加理想的污水處理效果。

1.4 酶工程技術

酶工程技術是指利用酶或微生物、生物細胞以及細胞器，在特定的生物反應裝置中借助酶的生物性催化功能將各種原料轉化為有益物質的技術。該技術可以用于處理工業生產廢水，原因在于廢水中的有機物質可以作為特定微生物的營養來源，進而借助微生物分解各種污染性有機物質[3]。

2 生物技術在環保工程中應用的必要性

受各種生態環境污染問題的困擾，國內的生態環境保護工作面臨著較為艱巨的治理困難。而生物技術在環保工程中的應用，逐漸為國內生態環境污染問題的治理提供了更加不同的嶄新思路。在環保工程的各個細分環節中，生物技術均可以發揮其高效性、安全性及低成本性優勢。具體而言，在環保工程中應用生物技術的必要性主要體現在緩解生態環境污染，節約資源損耗、安全高效等多個方面[4]。

2.1 緩解生態環境污染問題

在處理城市垃圾廢棄物的具體過程中，應用生物技術可以有效地改變垃圾中的物質分子結構，對城市垃圾廢棄物進行分解和發酵，并對在此過程中產生的各種產物進行循環再利用，進而減少生態環境污染問題。不僅如此，應用生物技術還可以減少污染物的轉移，防止潛在的二次污染問題。

2.2 節約資源損耗

在處理各種生態環境污染物時，利用生物技術最終可以得到無毒無害的穩定物質，這不僅有利于減輕各種生態環境污染問題，還有可能在此過程中產生可利用資源，實現資源的循環利用。與此同時，考慮到環保工程可能涉及到一定的物質轉移，因而應用生物技術可以相應地減少其間的資源消耗。

2.3 安全性表現理想

由于生物技術可以將有害的污染有機物降解為安全的無毒無害物質，因而應用生物技術可以為環保工程提供安全性是其他生態環境污染治理技術難以實現的，在安全性方面的理想表現也為其廣泛的應用奠定了較為堅實的基礎。

2.4 處理效率較為優秀

利用生物技術處理污染物的效率較高，舉例而言，在使用酶促反應針對污染物進行實際處理時，作為活性蛋白質的酶可以在常溫常壓下產生催化反應，因而基于酶促反應的生物技術可以在處理現場即刻生效。生物處理技術不僅處理效率高，而且操作簡單，成本較低，所需條件較少，穩定性極強。

3 生物技術在環保工程中的應用及發展趨勢

3.1 生物技術在環保工程中的應用

生物技術在環保工程中的應用主要包括水體污染防治工程、大氣污染防治工程、固體廢物處理工程、白色污染處理工程和其他環保工程在內的各種細分環保工程[5]。

3.1.1 水體污染防治工程

在我國社會經濟的持續發展過程中，各種工農業生產活動的發展速度逐漸加快，各種城市污水大量產生，為各地城市的生態可持續發展帶來了不小的壓力。在此過程中，生物技術的積極促進作用逐漸引起了業內人士的關注與重視。例如活性污泥法，不僅有效而且已經過了多年的實踐與應用。該技術主要是利用好氧微生物的新陳代謝活動，對水體中的無機物進行吸附，進而通過形成絮凝體的形式去除水體中的有機物。

3.1.2 大氣污染防治工程

在治理大氣污染過程中，生物技術的具體應用主要體現在利用特定微生物的新陳代謝活動，對各種廢氣中所含有的各種有害物質進行降解與轉化。生物過濾方法是較為常見的廢氣處理方式，可以利用生物性的除臭技術，對氣體中的有害物質進行分離，進而實現廢氣凈化處理的目標。生物過濾方法通常用于處理垃圾站點處理垃圾時可能產生的各種有害和惡臭氣體。

3.1.3 固體廢物處理工程

在實際的固體廢棄物處理過程中，生物技術的具體應用體現在借助特定微生物的發酵能力，對部分可降解固體廢棄物進行發酵和降解，進而將其分解為包含二氧化碳和甲烷在內的無害物質，實現較為理想的固體廢棄物處理效果。好氧堆肥法是固體廢物處理中較為常見的生物技術，可以在好氧微生物的降解作用下將部分固體廢棄物轉化為與之相應的腐殖質，再將其轉化為肥料。

3.1.4 白色污染處理工程

塑料的發明與普及為社會公眾的生產和生活活動帶來了較大的便利，同時也因其難以降解的性質而帶來較為嚴重的白色污染物。在土壤中如果留存有廢氣塑料產品，種植其中的作物會在土質及水源狀況的作用下出現較為明顯的產量不足問題。而應用生物技術之后，可以更加有效地針對作為白色污染主因的塑料進行科學合理的降解處理。具體而言，生物技術主要應用于借助基因工程技術，對可降解塑料的微生物進行有關基因克隆轉移，培育更具塑料降解效果的新型微生物，最終實現更加理想的白色污染治理效果。

3.1.5 其他環保工程

首先是生物檢測技術，可以借助生物個體或種群對生態環境污染問題定期、定點進行分析測定，進而更加及時、敏銳地掌握生態環境的細微變化。其次是生物能源技術，可以在生物技術的支撐下針對各種農業生產活動廢料，諸如秸稈和品質難以達到銷售要求的農產品，進行能源生產。具體而言，主要是可以得到生產用乙醇和生物柴油。再次是煤的微生物潔凈技術，在生物技術的有力支撐下，技術人員可以更好地在浮選法中應用微生物處理，實現更加理想的分離煤中雜質的成效。

3.2 生物技術在環保工程中應用的發展趨勢

盡管生物技術在環保工程中已經得到了有效應用，但仍然具有較大的發展空間。具體而言，可以從能源問題、環境自治、生物醫藥、生物農業和生物材料等角度出發，對該技術進行更加深入地研究和應用[6]。

3.2.1 解決能源問題

作為發展中國家，能源問題始終是我國各行各業發展過程中的核心問題。當下，各種新能源逐漸被應用和普及，但包括煤和石油在內的各種不可再生化石燃料仍占有較大比例，為國內各行各業的深入發展帶來一定的阻礙，主要體現在化石燃料燃燒所帶來的生態環境污染問題。而應用生物技術可以較好地提升化石燃料的利用率，并有效地分解此過程中產生的污染物，從而解決了能源問題。

3.2.2 實現環境自治

國內的環保工程基本是在生態環境污染問題出現后再進行治理，其實在此期間已經對環境造成了不可逆轉的嚴重危害。因此，在環保工程實際應用過程中，應進一步探索新的環保工程理念以及開展工作的方式。生物技術的創新應用可以有效提升生態環境的自治能力，使各種生態環境污染問題在出現過程中就能夠治理和預防，從而防止了各種潛在的、更加惡劣的生態環境污染惡果。

3.2.3 生產生物醫藥

在醫療事業的發展過程中，抗生素類物質的殘留同樣會帶來一定的生態環境污染問題。而應用生物技術可以較好地應對和解決，如以基因工程為基礎，使用脫氧核糖核苷酸分子探針進行病況檢測；以微生物發酵技術為基礎，生產代糖為糖尿病患者提供更加安全的甜味劑。除此之外，生物技術還可以用于藥物制造、抗體及疫苗生產，其成本較低，同時具備易于分離純化的性質。

3.2.4 發展生物農業

考慮到現階段農業生產活動仍然會產生較為顯著的生態環境污染問題，在環保工程中進一步應用生物技術，對生物農業的嶄新發展方向進行實踐和探索。具體而言，可以在農作物育種和優質植株培養等方面收獲較為理想的應用效果，也可以在草原地區種植有助于土壤固化且繁殖效率較強的牧草，還可以在洪水問題多發的地區種植對土壤吸附性較強的植株。

3.2.5 研制生物材料

在現代材料的發展過程中，生物技術同樣具有較為關鍵的基礎性地位。首先，應用生物技術可以從各種固體廢棄物中提取有益物質，進而提升資源的循環利用率。其次，應用生物技術還為生產大量嶄新的生物材料提供了方便。再次，在生物技術的支持下，生產出更具可分解性特征的新型塑料材料也成為了嶄新的方向和可能。

4 結語

總之，隨著國內生物技術領域的持續發展，生物技術的實際應用已經不再只停留于農業生產和藥物研制等傳統范圍內，而是逐漸運用到了包括環境工程在內的各個嶄新的領域中。應用生物技術可以更加科學合理地分析和處理各地市的水污染、土壤污染和大氣污染等諸多生態環境污染。在此過程中，應注意各地市實際存在的各種生態環境污染問題的原因不同，在應用生物技術治理當地生態環境時，各地市應因地制宜地采用多種不同類型的生物技術，以便獲得更加符合預期的生態環境治理效果。具體而言，首先應當更加清晰地了解生物技術的各個細分領域，從基因工程技術、細胞工程技術、微生物工程技術和酶工程技術等諸多角度出發，認識生物技術的內涵。其次，應當更加切實地理解生物技術可以減緩生態環境污染問題，在環境工程應用中具有積極的促進作用。再次，應當更加明確生物技術在環保工程中的實際應用，如水體污染防治工程、大氣污染防治工程、固體廢物處理工程、白色污染處理工程以及其他環保工程。最后，還應當充分地認識到生物技術在環保工程中應用的發展趨勢，只有更加科學合理地將生物技術應用于環境工程，才能夠實現更具綜合性和統籌性特征的生態環境治理效果。