環(huán)境生物技術(shù)論文(2)
環(huán)境生物技術(shù)論文
環(huán)境生物技術(shù)論文篇二
環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展
摘 要：作為一門利用微生物介質(zhì)來為人類提供相關(guān)服務(wù)的技術(shù)，環(huán)境生物技術(shù)的核心是以各種微生物活動(dòng)規(guī)律為依據(jù)進(jìn)而尋求解決一系列環(huán)境問題的新方法。闡述當(dāng)前環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)境污染治理及監(jiān)測(cè)技術(shù)及等幾個(gè)方面的研究進(jìn)展，并分析其今后發(fā)展的前景與趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：環(huán)境生物技術(shù) 污染治理 環(huán)境保護(hù) 發(fā)展前景
中圖分類號(hào)：X505 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973(2013)004-093-02
1 前言
環(huán)境污染問題是當(dāng)前世界所面臨的四大難題之一，我國(guó)也將環(huán)保作為基本國(guó)策之一，主要應(yīng)用于環(huán)境污染治理的環(huán)境生物技術(shù)也得到了與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展。生物技術(shù)作為高新技術(shù)之一已經(jīng)具有悠久的歷史，而由環(huán)境工程技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)相互結(jié)合所形成的新興學(xué)科即環(huán)境生物技術(shù)只是在上世紀(jì)末期才在歐美發(fā)達(dá)區(qū)域萌芽，但其能在短時(shí)期內(nèi)得到飛速的發(fā)展，成為了兼具環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益并能有效解決當(dāng)前復(fù)雜環(huán)境污染問題的方式之一。環(huán)境生物技術(shù)的核心是微生物學(xué)的過程，其主要研究?jī)?nèi)容有：污染物微生物的降解技術(shù)、環(huán)境污染的監(jiān)控技術(shù)、環(huán)境友好材料生物的合成技術(shù)、污染場(chǎng)地生物的監(jiān)測(cè)技術(shù)以及固體廢物的強(qiáng)化處理技術(shù)等，因此環(huán)境生物技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境污染治理、監(jiān)控以及監(jiān)測(cè)等環(huán)節(jié)之中的重要應(yīng)用手段。筆者主要從污染水、廢氣與固體廢棄物的處理與凈化、生物監(jiān)測(cè)技術(shù)以及化學(xué)農(nóng)藥污染清除等方面論述環(huán)境生物技術(shù)研究進(jìn)展，并探討其在相關(guān)方面的發(fā)展前景。
2 環(huán)境生物技術(shù)的研究進(jìn)展
2.1 污水的凈化處理
現(xiàn)代污水凈化處理技術(shù)便是運(yùn)用微生物的新陳代謝功能將污水凈化，目前主要有生物膜法、活性污泥法、厭氧生物處理法以及自然生物處理法等。污水之中的有毒成分十分復(fù)雜，其包括各種氰化物、酚類、有機(jī)磷、有機(jī)酸、重金屬、醇及醛等，微生物通過自身的活動(dòng)可以促使污水之中的有毒物轉(zhuǎn)化為有益的無毒物，從而有效清除污水的毒害作用。固定化細(xì)胞與固定化酶技術(shù)是生物凈化污水的酶工程技術(shù)，微生物細(xì)胞是固定化酶反應(yīng)器，運(yùn)用制備固定化酶的方式把微生物細(xì)胞加以固定則可催化一系列生化反應(yīng);固定化酶則可通過化學(xué)鍵合法或者物理吸附法將水溶性酶與固態(tài)的不溶性載體相互融合，使酶成為保持催化活性但不溶于水的衍生物，因此固定化細(xì)胞與固定化酶可有效地對(duì)廢水之中的無機(jī)金屬毒物及有機(jī)污染物進(jìn)行凈化處理。我國(guó)運(yùn)用固定化細(xì)胞技術(shù)來降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉的凈化技術(shù)取得進(jìn)展，對(duì)于 (LAS)100mg/L的污水降解率及酶活性保存率均處于90%以上。除此之外，美國(guó)從土壤中分離的厭氧菌能夠有效地將毒性較強(qiáng)的化合物轉(zhuǎn)化為乙醇及醋酸鹽等化工原料，還利用氰化物細(xì)菌來進(jìn)收集水中的銅、鋅等重金屬，使水凈化之后得到循環(huán)利用。
2.2 廢氣的凈化處理
氣態(tài)污染物的生物凈化主要先有氣相到液相的轉(zhuǎn)換過程，再在液相中利用微生物對(duì)其進(jìn)行吸附降解，而其纏上的代謝物則溶入液相、析出至空氣中或者成為細(xì)胞代謝能源或者細(xì)胞物質(zhì)。近期來，生物技術(shù)對(duì)廢氣的凈化處理方法有將煤的物理選煤技術(shù)之一的浮選法與微生物處理技術(shù)相互結(jié)合，進(jìn)而將黃鐵礦與煤進(jìn)行分離而實(shí)現(xiàn)脫硫的目的。荷蘭與德國(guó)運(yùn)用生物膜過濾器凈化含硫化氫的廢氣，控制率高達(dá)90%以上;捷克斯洛伐克于上世紀(jì)末在其北部的煤礦中用氧化亞鐵硫桿菌脫褐煤中硫，平均能夠脫去23.4%的有機(jī)硫以及78.5%的無機(jī)硫;美國(guó)運(yùn)用CB1菌株能夠成功地脫離18%-47%的有機(jī)硫，都是生物技術(shù)研究進(jìn)展中廢氣凈化處理的成功實(shí)例。
2.3 固體廢棄物生物處理技術(shù)
固體廢棄物主要來源于城市生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及污水處理后的剩余污泥。目前為止，固體廢棄物生物處理方式主要有掩埋、囤積、焚燒以及利用生物技術(shù)等，其中生物技術(shù)能夠?qū)⒐腆w廢棄物進(jìn)行資源化、無害化以及減量化的處理，培養(yǎng)微生物使廢渣轉(zhuǎn)化為含氨基酸及蛋白質(zhì)的有益物質(zhì)，從而使其變?yōu)橛欣谵r(nóng)田的改良土壤肥料。除此之外，微生物堆肥是一種可分為厭氧發(fā)酵法與需氧性堆制法的堆肥方法，厭氧發(fā)酵法包括高溫生物發(fā)酵法以及沼氣發(fā)酵法，主要是利用厭氧微生物造肥使得固體廢棄物無害化;需氧性堆制法是在通氣的條件下依靠需氧性微生物活動(dòng)的高溫堆肥方式，例如設(shè)置堆肥工廠對(duì)城市垃圾廢料進(jìn)行集中處理并使其在高溫環(huán)境之中進(jìn)行發(fā)酵。
2.4 生物監(jiān)測(cè)技術(shù)
傳統(tǒng)的環(huán)境生物技術(shù)的監(jiān)測(cè)方法主要有：利用發(fā)光細(xì)菌快速地監(jiān)測(cè)環(huán)境有毒有害物質(zhì)、Ames實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)物質(zhì)的致癌性及突變性、通過水中藻類生物種類數(shù)量的測(cè)定來進(jìn)行物質(zhì)的酶性監(jiān)測(cè)以及水質(zhì)監(jiān)測(cè)以及利用糞便污染指數(shù)及細(xì)菌總數(shù)來對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)等。上述生物監(jiān)測(cè)技術(shù)在檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)以及操作模式上已逐漸成熟，而隨著環(huán)境生物技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，多種分子工具也被運(yùn)用到生物的監(jiān)測(cè)技術(shù)之中，主要有核酸探針、生物芯片與生物傳感器、生物免疫檢驗(yàn)、病毒監(jiān)測(cè)、PCR以及單細(xì)胞電泳等，這些監(jiān)測(cè)方法具有靈敏、快速、試驗(yàn)周期短以及特異性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于環(huán)境生物的監(jiān)測(cè)技術(shù)之中。
3 環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展前景
3.1 完善環(huán)境污染治理
環(huán)境生物技術(shù)處理污染物的產(chǎn)物多數(shù)穩(wěn)定持效、無毒無害，并且有效地避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移，使得污染的資源得以重新利用并強(qiáng)化環(huán)境的自凈能力，因此環(huán)境生物技術(shù)以其效率高、速度快、成本低、消耗少以及無二次污染的優(yōu)點(diǎn)成為了當(dāng)今世界環(huán)保應(yīng)用中最為廣泛及重要的技術(shù)。環(huán)境生物技術(shù)在污染治理方面的完善在初步階段已取得發(fā)展，但在深入工程階段還存在較大的進(jìn)步空間，活性污泥法與生物膜法相互結(jié)合、厭氧與好癢工藝技術(shù)相結(jié)合的污水處理技術(shù)，無害無毒化的生產(chǎn)工藝以及完善高效的自動(dòng)化系統(tǒng)是今后環(huán)境生物技術(shù)在污染治理方面的主要發(fā)展方向。除此之外，高活性脫硫菌種的研制與培養(yǎng)、微生物脫硫技術(shù)對(duì)廢氣處理的運(yùn)用還需配合清潔生產(chǎn)技術(shù)的研究，并考慮到充分利用微生物降解產(chǎn)物的有效途徑，從而為人類生活提供更多能源。 3.2 加強(qiáng)生物檢測(cè)手段
隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，環(huán)境生物污染的檢測(cè)應(yīng)向更全面、更快捷及更靈敏的方向發(fā)展，分子生物技術(shù)可以分析污染的來源、探索環(huán)境污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及降解規(guī)律以及檢測(cè)污染致突變的原因，其將在研制開發(fā)生物傳感器方面發(fā)揮強(qiáng)大的作用。生物傳感器可以有效地滿足對(duì)環(huán)境實(shí)際情況實(shí)施連續(xù)自動(dòng)的需求，并可判斷環(huán)境污染發(fā)展的趨勢(shì)，從而盡早地采取預(yù)防措施。
3.3 與其它技術(shù)相結(jié)合
環(huán)境生物技術(shù)與其他科學(xué)技術(shù)之間的相互結(jié)合可有效地提升處理效率及增強(qiáng)處理效果，與此同時(shí)，電子計(jì)算機(jī)的使用也能為生物技術(shù)處理工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，還可有助于數(shù)學(xué)模擬研究的發(fā)展。例如將聲、光、電與生物處理技術(shù)相結(jié)合對(duì)有毒有害高濃度難降解的有機(jī)廢水進(jìn)行處理可以取得良好效果，電化學(xué)的高級(jí)氧化、光催化氧化以及輻射分解等都是生物技術(shù)與其他技術(shù)之間相互整合開發(fā)的新型處理技術(shù)，而這些工藝與設(shè)備組合的模塊化轉(zhuǎn)變是環(huán)境生物技術(shù)發(fā)展的新方向。
4 結(jié)語
綜上所述，環(huán)境生物技術(shù)在自然界環(huán)境中發(fā)揮強(qiáng)大的凈化功能的同時(shí)，還對(duì)改善現(xiàn)時(shí)環(huán)境污染難題以及提升世界整體環(huán)境質(zhì)量水平起到了不可或缺的作用。隨著當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展以及環(huán)境污染治理的需求，環(huán)境生物技術(shù)的成果已逐漸地滲透進(jìn)產(chǎn)業(yè)化與商品化的發(fā)展之中，各國(guó)對(duì)生物技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)的運(yùn)用開展了規(guī)模巨大的科研活動(dòng)，并成功地研究開發(fā)了諸多環(huán)境生物技術(shù)及其產(chǎn)品，并被廣泛地應(yīng)用于各項(xiàng)環(huán)境污染治理問題之中。環(huán)境生物技術(shù)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景，在未來的社會(huì)發(fā)展中將發(fā)揮出愈來愈重要的作用。
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