環(huán)境污染治理中生物技術(shù)的應(yīng)用

杜鵑

吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林 吉林 132013

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)峻。煤炭、石油、天然氣等能源的大量消耗，工業(yè)、生活和農(nóng)業(yè)污染物的超量排放，環(huán)境保護(hù)措施的欠缺，導(dǎo)致我國(guó)多地出現(xiàn)嚴(yán)重的環(huán)境污染，環(huán)保問(wèn)題也逐漸引起人們的重視。環(huán)境生物技術(shù)是將生物技術(shù)與工程學(xué)相結(jié)合的現(xiàn)代新興交叉前沿學(xué)科，具有能耗低、速度快、成本低、效率高、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

1 環(huán)境生物技術(shù)概況

現(xiàn)代生物技術(shù)主要包括基因工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程、微生物工程和細(xì)胞工程等多項(xiàng)高新技術(shù)。環(huán)境生物技術(shù)主要利用其中的微生物工程進(jìn)行水污染、大氣污染和土壤污染治理，另有一部分直接利用植物進(jìn)行環(huán)境污染控制。當(dāng)前生物技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用主要分為三方面：一、直接消除環(huán)境污染物，如污染物的生物凈化、污水的生物處理、廢棄物的生物利用、土壤的生物修復(fù)等；二、間接保護(hù)生態(tài)環(huán)境，如利用生物農(nóng)藥代替化學(xué)農(nóng)藥、采用生物固氮代替化肥；三、利用生物技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量。

環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)境污染治理方面擁有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如其反應(yīng)終產(chǎn)物多是無(wú)毒無(wú)害的，不易造成環(huán)境二次污染；污染物處理常能一步到位，減少了污染物轉(zhuǎn)移過(guò)程中對(duì)環(huán)境的再次破壞；多數(shù)反應(yīng)在常溫、常壓下進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單；能耗小，成本低；可用于處理常規(guī)技術(shù)不能解決的環(huán)境問(wèn)題等。

2 環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 土壤污染的生物處理 土壤污染是指人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)中排放的有害物質(zhì)進(jìn)入土壤后，超過(guò)限量造成的污染。我國(guó)現(xiàn)今土壤污染的主要問(wèn)題包括：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用農(nóng)藥、化肥造成的土壤板結(jié)硬化和農(nóng)藥殘留；工業(yè)三廢排放造成的土壤重金屬超標(biāo)；城市生活垃圾掩埋、固積造成的土壤污染。其中，土壤重金屬污染和生活垃圾處理都可采用生物技術(shù)。土壤重金屬污染的生物修復(fù)，是通過(guò)酶促反應(yīng)對(duì)土壤重金屬離子進(jìn)行固定，使其化學(xué)形態(tài)發(fā)生改變，移動(dòng)性降低，再通過(guò)微生物或作物對(duì)不同金屬離子的吸收和代謝，最終削減土壤重金屬含量，達(dá)到修復(fù)凈化土壤的目的。利用生物技術(shù)將城市生活垃圾無(wú)害化處理，并將反應(yīng)產(chǎn)物用作農(nóng)業(yè)肥料，變廢為寶，也是未來(lái)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。

2.2 廢水的生物凈化 水體污染的來(lái)源包括工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)廢水等，污染物成分復(fù)雜，特別是化學(xué)性污染物，既包括無(wú)機(jī)污染物如汞、鉻、鉛、砷、磷、氮、氰化物、酸、堿、鹽等，也包括有機(jī)污染物如酚類、石油醚、苯及苯系物等。廢水的生物凈化技術(shù)主要是利用水體中微生物的新陳代謝作用，使廢水中的有機(jī)物和部分無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化或分解，成為穩(wěn)定且無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)，甚至可再生資源，最終達(dá)到廢水凈化的目的。常用的生物處理方法包括需氧處理法和厭氧處理法。需氧處理法分為生物膜法和活性污泥法，常用于處理電鍍行業(yè)的含氰基廢水、高分子行業(yè)的含甲醛廢水及農(nóng)藥等多種生產(chǎn)性廢水。厭氧處理又稱為厭氧消化，是在缺氧條件下利用厭氧微生物將有機(jī)物分解為硫化氫、甲烷和氨的方法，主要用于處理高濃度有機(jī)廢水，如食品廠、屠宰場(chǎng)廢水等。

2.3 農(nóng)藥殘留的生物降解及生物農(nóng)藥推廣 消除化學(xué)農(nóng)藥殘留危害的方法有兩種，一是利用微生物降解殘留農(nóng)藥；二是推廣生物農(nóng)藥替代化學(xué)農(nóng)藥。微生物降解農(nóng)藥的機(jī)制分兩種：一是農(nóng)藥直接吸附于降解菌表面，進(jìn)而穿透細(xì)胞膜，在膜內(nèi)與降解酶結(jié)合發(fā)生一系列酶促反應(yīng)，最終農(nóng)藥被分解為無(wú)毒產(chǎn)物，從而達(dá)到降解目的；二是通過(guò)礦化作用、共代謝作用等微生物的自身活動(dòng)間接對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥進(jìn)行降解。生物農(nóng)藥的推廣可從根源上消除化學(xué)農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的破壞。生物農(nóng)藥又稱天然農(nóng)藥，主要是利用生物體或其代謝產(chǎn)物，達(dá)到殺滅或抑制影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的病、蟲(chóng)、害的一大類物質(zhì)的統(tǒng)稱。與傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥相比，具有選擇性強(qiáng)，對(duì)人、畜危害性小、可利用天然可再生資源加工等優(yōu)點(diǎn)。而其最大的優(yōu)點(diǎn)是生態(tài)影響小、無(wú)污染，主要活性成分源于自然，易被土壤微生物、植物或日光等分解。

2.4 白色污染的生物消除 白色污染是對(duì)難以降解的塑料垃圾的一種形象稱謂，是指聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等高分子物質(zhì)制成的各類塑料制品，廢棄后形成的固體垃圾。塑料制品從石油中提煉而來(lái)，但在土壤中卻需要一百年以上甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能夠自然分解。我國(guó)現(xiàn)有的解決白色垃圾的方法主要有以紙代塑、使用可降解塑料及通過(guò)行政手段頒布限塑令等，但收效并不明顯。未來(lái)，通過(guò)生物技術(shù)手段降解塑料，使其無(wú)害化，可能是解決白色垃圾的最有效途徑。利用生物技術(shù)手段分離可降解塑料的微生物種群，通過(guò)微生物的代謝、分解，對(duì)塑料制品中的高分子聚酯結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，從而達(dá)到消除污染的目的。目前，德國(guó)、英國(guó)和日本已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)研究，并實(shí)現(xiàn)了部分產(chǎn)業(yè)化。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著基因工程、酶工程、微生物工程和環(huán)境工程的迅速發(fā)展，環(huán)境生物技術(shù)將越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于環(huán)境污染防治和生態(tài)建設(shè)中。合理開(kāi)發(fā)生物可再生資源，保護(hù)生物多樣性、科學(xué)利用生物技術(shù)，必將是未來(lái)全球關(guān)注的重要課題。同時(shí)，人類也應(yīng)從自身做起，合理利用資源，最大限度避免和減少環(huán)境破壞，為人類自己及子孫創(chuàng)造一個(gè)和諧美好未來(lái)。

[1]吳善兵．現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012（17）：216～217．

[2]徐蕾．環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J]．江蘇環(huán)境科技，2008，21（1）：154～156．

[3]朱將偉，陳衛(wèi)紅，邱江平．生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的研究與應(yīng)用概況[J]．生物技術(shù)通訊，2010，21（1）：145～147．