环境污染治理中生物技术的应用

杜鹃

吉林医药学院，吉林 吉林 132013

随着我国经济的迅速发展，环境问题也日益严峻。煤炭、石油、天然气等能源的大量消耗，工业、生活和农业污染物的超量排放，环境保护措施的欠缺，导致我国多地出现严重的环境污染，环保问题也逐渐引起人们的重视。环境生物技术是将生物技术与工程学相结合的现代新兴交叉前沿学科，具有能耗低、速度快、成本低、效率高、无二次污染等优点，在环境保护领域应用前景广阔。

1 环境生物技术概况

现代生物技术主要包括基因工程、酶工程、蛋白质工程、微生物工程和细胞工程等多项高新技术。环境生物技术主要利用其中的微生物工程进行水污染、大气污染和土壤污染治理，另有一部分直接利用植物进行环境污染控制。当前生物技术在环保领域的应用主要分为三方面：一、直接消除环境污染物，如污染物的生物净化、污水的生物处理、废弃物的生物利用、土壤的生物修复等；二、间接保护生态环境，如利用生物农药代替化学农药、采用生物固氮代替化肥；三、利用生物技术进行环境监测，评价环境质量。

环境生物技术在环境污染治理方面拥有诸多优点，例如其反应终产物多是无毒无害的，不易造成环境二次污染；污染物处理常能一步到位，减少了污染物转移过程中对环境的再次破坏；多数反应在常温、常压下进行，操作简单；能耗小，成本低；可用于处理常规技术不能解决的环境问题等。

2 环境生物技术在环保领域的应用

2.1 土壤污染的生物处理 土壤污染是指人类生产和生活活动中排放的有害物质进入土壤后，超过限量造成的污染。我国现今土壤污染的主要问题包括：农业生产中施用农药、化肥造成的土壤板结硬化和农药残留；工业三废排放造成的土壤重金属超标；城市生活垃圾掩埋、固积造成的土壤污染。其中，土壤重金属污染和生活垃圾处理都可采用生物技术。土壤重金属污染的生物修复，是通过酶促反应对土壤重金属离子进行固定，使其化学形态发生改变，移动性降低，再通过微生物或作物对不同金属离子的吸收和代谢，最终削减土壤重金属含量，达到修复净化土壤的目的。利用生物技术将城市生活垃圾无害化处理，并将反应产物用作农业肥料，变废为宝，也是未来研究和应用的热点。

2.2 废水的生物净化 水体污染的来源包括工业废水、生活污水、农业废水等，污染物成分复杂，特别是化学性污染物，既包括无机污染物如汞、铬、铅、砷、磷、氮、氰化物、酸、碱、盐等，也包括有机污染物如酚类、石油醚、苯及苯系物等。废水的生物净化技术主要是利用水体中微生物的新陈代谢作用，使废水中的有机物和部分无机物转化或分解，成为稳定且无毒无害物质，甚至可再生资源，最终达到废水净化的目的。常用的生物处理方法包括需氧处理法和厌氧处理法。需氧处理法分为生物膜法和活性污泥法，常用于处理电镀行业的含氰基废水、高分子行业的含甲醛废水及农药等多种生产性废水。厌氧处理又称为厌氧消化，是在缺氧条件下利用厌氧微生物将有机物分解为硫化氢、甲烷和氨的方法，主要用于处理高浓度有机废水，如食品厂、屠宰场废水等。

2.3 农药残留的生物降解及生物农药推广 消除化学农药残留危害的方法有两种，一是利用微生物降解残留农药；二是推广生物农药替代化学农药。微生物降解农药的机制分两种：一是农药直接吸附于降解菌表面，进而穿透细胞膜，在膜内与降解酶结合发生一系列酶促反应，最终农药被分解为无毒产物，从而达到降解目的；二是通过矿化作用、共代谢作用等微生物的自身活动间接对有机磷农药进行降解。生物农药的推广可从根源上消除化学农药对环境的破坏。生物农药又称天然农药，主要是利用生物体或其代谢产物，达到杀灭或抑制影响农业生产的病、虫、害的一大类物质的统称。与传统化学农药相比，具有选择性强，对人、畜危害性小、可利用天然可再生资源加工等优点。而其最大的优点是生态影响小、无污染，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 白色污染是对难以降解的塑料垃圾的一种形象称谓，是指聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等高分子物质制成的各类塑料制品，废弃后形成的固体垃圾。塑料制品从石油中提炼而来，但在土壤中却需要一百年以上甚至更长时间才能够自然分解。我国现有的解决白色垃圾的方法主要有以纸代塑、使用可降解塑料及通过行政手段颁布限塑令等，但收效并不明显。未来，通过生物技术手段降解塑料，使其无害化，可能是解决白色垃圾的最有效途径。利用生物技术手段分离可降解塑料的微生物种群，通过微生物的代谢、分解，对塑料制品中的高分子聚酯结构进行破坏，从而达到消除污染的目的。目前，德国、英国和日本已经进行了相关研究，并实现了部分产业化。

3 结语

随着基因工程、酶工程、微生物工程和环境工程的迅速发展，环境生物技术将越来越广泛的应用于环境污染防治和生态建设中。合理开发生物可再生资源，保护生物多样性、科学利用生物技术，必将是未来全球关注的重要课题。同时，人类也应从自身做起，合理利用资源，最大限度避免和减少环境破坏，为人类自己及子孙创造一个和谐美好未来。

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[3]朱将伟，陈卫红，邱江平．生物技术在环境保护中的研究与应用概况[J]．生物技术通讯，2010，21（1）：145～147．