生物技术在环境保护中的应用分析

陈萍花

【摘要】加强对生物技术在环境保护中的应用的研究，有利于提高生物技术在环境保护中的应用水平，具有重要的现实意义。本文笔者对进行了分析和探讨。

【关键词】生物技术，环境保护，应用

前言：随着我国工农业的迅速发展，环境污染问题也随之而来。 目前我国的生态环境基本状况属于局部在改善，整体在恶化，环境的破坏速度远远超过了我国环境的治理速度，生态赤字程度在不断扩大。 生态环境作为一种全社会共享的公共财产，它的好坏程度，直接影响着所有人的利益。

1 生物技术在环境保护中的应用分析

1. 1 生物技术在环境监测中的应用

1. 1. 1 生物芯片和生物传感器应用于环境监测生物芯片、生物传感器是利用固定在载体上的生物大分子与检测对象间的特异性地相互作用的原理做成的检测模块。载体上的生物大分子与检测对象相互作用的过程中发生的物理或化学变化现象转化成生物电信号，检测系统将电子信号放大，可得到与生物转感器或生物芯片相互作用的环境物质的相关信息。这类检测方法灵敏度高、针对性强、检测速率快，目前已有产品成功应用于环境监测领域，诸如生物需氧量生物传感器、微生物毒性生物传感器等。

1. 1. 2 生物免疫检验生物免疫检验是利用检验系统的免疫自我识别功能，对环境毒性物质进行抗原或抗体的特异反应而检测环境毒性物质。该方法灵敏度高、针对性强、操作方便、成本低，目前已广泛应用到环境污染物的实时监控领域。

1. 1. 3 Ames 实验1975 年美国加利福尼亚大学 Ames 教授建立 Ames 实验。该实验广泛应用于食品、化妆品的致突变性。方法适用于测试样品中的混合污染物，反映的是多种污染物的综合致突变效应，是一种较好的环境潜在突变物的预警手段。

1. 2 生物技术在废气治理中的应用随着现代工业的发展，不可避免的会产生大量有机废气，如不经过处理直接排入大气层中，会产生严重的空气污染，最终危害人们的健康。有机废气的处理方法有物理法、化学法、生物法等，生物法是基于 “双膜理论”发展而来的新技术，与传统有机废气处理方法相比，具有成本低、效率高、安全性好和无二次污染等优点，因此，应用生物处理技术净化有机废气逐步成为应用越来越广泛的有机废气治理新技术。生物法治理废气工艺有很多种，比如生物滤池法、生物滴滤法、生物洗涤法、生物吸附法等。生物法理有机废气包括气液转化阶段、生物吸附吸收阶段和生物降解阶段三个阶段。诸如，美国有公司利用微生物分解有机物的能力处理工业性恶臭气体，取得了满意的除臭效果，且无二次污染产生，德国的科学家利用生物滤池法处理含硫化氢气体，90%以上硫化氢得以去除。有机废气生物处理技术是一项新兴的新方法，不但成本低、能耗少，而且处理效率高。但是，应用生物方法处理有机废气也存在着不足之处。比如，生物法在处理低浓度有机废气时效果良好，处理高浓度有机废气的治理效果欠佳，生物过滤法所用填料的比表面积、孔隙率等直接影响有机废气的处理效果，高比表面积、高孔隙率的填料方面的研究和产品还很少，有待更深入的研究。

1. 3 生物技术在污水净化中的应用

1. 3. 1 生物强化处理法为了提高常规活性污泥法的效能，通过提高系统微生物浓度或者投加生物强化材料成为生物治理技术发展的一个主要方向。主要强化方法有： （1） 高浓度活性污泥法。通过培养颗粒污泥等方法，提高生物系统中污泥浓度，延长龄泥，从而促进对难分解物质的处理，提升污染物降解效能。高浓度活性污泥系统中有效微生物的数量是常规活性污泥法的 3 ～ 5 倍，从而大大降低了污泥負荷，提高系统污染物处理效果。日本有科学家采用该方法处理难分解的聚乙烯醇废水，取得显著效果。（2） 化学生物絮凝法。它是 20 世纪 80 年代兴起的一种强化生物处理技术。是在常规活性污泥中加入氯化铁、聚合氯化铝、硫酸铁等混凝剂，形成生物铁或铝絮凝体活性污泥。这种污泥呈颗粒状，沉降性能好，可避免污泥膨胀现象，同时通过周期性排泥，除磷效果好。（3） 生物活性炭法，该方法是美国杜邦公司在 1972 年提出的一种生物强化处理方法，用于处理化工废水，取得了很好的效果。该方法借助活性炭优良的吸附能力以及微生物氧化能力的协同增效作用，提升污染物去除效能。中国的张旭等利用生物活性炭工艺处理石油类污染地下水，发现该技术对石油类污染物的平均去除率为 45. 4%，同时提升了系统的脱氮效果。

1. 3. 2 固定化微生物法

固定化微生物技术是 20 世纪 70 年代发展起来的。这种技术通过将微生物固载到一定的填料或载体上，提升系统中有效微生物的数量，同时可富集污泥龄较长的微生物，并且固、液分离效果好，减少占地面积，缩短水力停留时间。实践证明，固定化微生物技术的容积负荷可达常规活性污泥法的 3 ～7倍，同时可取得 50%以上的的脱氮效果。敬一兵等利用海藻酸钠与戊二醛进行交联作为微生物固定化载体处理味精废水，系统的 COD 去除率在 70% 以上，总氮去除率在 60% 以上。王增长等人利用聚集交联固定化细胞技术，将筛选的脱色菌固定在活性污泥絮体上，投加到 “厌氧 - 好氧 - 生物滤池”系统中处理印染废水，发现处理后出水色度极低，可实现废水回用。固定化微生物技术可增加生物系统中的微生物浓度，提高污染物去除效率，是现有污水处理厂扩容、提升处理能力的一个切实可行的方法。

1. 3. 3 投加特种菌法

投菌法就是筛选出对特定污染物有较强降解功能的微生物，直接或者放大培养后投加到生物系统中，可以使生物反应器中的特定细菌处于最佳状态，以提高特种污染物的处理效率。该方法对于毒性或者难降解废水处理效果好，经济成本低，但对于常规废水经济成本偏高。例如，中科院微生物研究所从上海石化厂分离出能够去除硫氰酸钠的混合菌种处理硫氰酸钠废水，可使得两段生化工艺的硫氰酸钠的去除负荷提高2 ～4 倍，出水水质也得到了显著提升。

2 生物技术在其他领域中的应用

生物技术除了可应用在废水处理、废气净化、固体废弃物的处置以及环境污染的快速监测等领域，还可以应用在污泥处理与处置、农业环境保护以及场地修复等领域。由于农药、化肥等的大量使用已引起土壤、地下水、水系和海洋的严重污染，世界各个国家都积极制定了各类环境修复计划，其中生物修复技术得到了很高的重视。例如，欧洲的德国、丹麦、荷兰等国家非常重视生物修复技术，他们利用微生物分解有毒有害物质，把生物修复技术作为治理大面积区域污染的一种有价值的方法。美国也在积极推进生物修复技术的研究和应用，美国能源部组建了 “生物修复行动委员会”来推进生物修复技术的研究和工程实施。

3 结语

生物技术以其成本低、产出高、无二次污染等诸多优点，在环境保护中已获得了广泛的应用，并取得了明显的经济效益、环境效益和社会效益。虽然生物技术还存在不如化学技术快速、效率高、条件要求高等不足，但是随着现代生物技术的快速发展，以及经济快速发展导致的资源短缺、环境状况恶化情况的加剧，生物技术的环境保护功能显得越来越重要。可以推测，现代生物技术的迅猛发展及其在环保领域的广泛应用必将成为解决资源短缺、能源危机以及环境问题的有力手段，在环境保护领域得到更高的重视和推广。

参考文献

[ 1] 金向春. 生物强化技术及其在废水治理中的应用[J]. 环境科学研究， 1999， 12（3）： 22 -26.

[ 2] 张旭. 石油类污染地下水的生物活性炭净化技术[J]. 环境工程，2000， 18（3）：12 -14.

[ 3] 沈耀良. 固定化微生物技术及其在废水处理中的应用[J]. 污染防治技术， 1995， 8（1）：12 -19.