生物材料在环境污染治理中的应用

2016-01-27朱丛林

科学中国人 2016年33期

关键词：滤液活性剂燃料电池

朱丛林

山东省莱芜市第一中学

生物材料在环境污染治理中的应用

朱丛林

山东省莱芜市第一中学

随着生物技术的不断进步，生物材料不断推陈出新，并在诸多领域中逐渐得到广泛的应用。在环境污染治理领域，生物材料所具有的优势在实践应用中逐渐显现出来，为了进一步了解生物材料的作用机理，本文在简单分析环境污染治理现状基础上，对生物表面活性剂和微生物燃料电池在环境污染治理中的应用进行了详细研究。

生物材料；环境污染治理；应用

前言

当前，全球环境污染问题日益严峻，环境污染治理刻不容缓。在此背景下，生物技术、生物材料的发展逐渐成为各国环境污染治理中的热点研究对象。我国将环境污染治理方面的生物技术列为本世纪主要研究领域之一，在长期不断的研究中，一些新的生物材料在环境污染治理中取得了良好的治理效果，对改善我国环境具有重要意义。

1.环境污染治理现状

伴随人们生活质量的不断提高与社会生产力的不断进步，由人类活动给水环境、土壤环境、大气环境等各种环境所带来的污染问题日益恶化，给生态系统和地球造成了严重的破坏。面对这一严峻的污染形势，环境污染治理愈加紧迫，相关治理人员积极采用各种技术对环境污染进行治理，化学技术、物理技术、生物技术、人工治理等各种技术手段不断被应用到环境污染治理当中[1]。其中，生物技术凭借诸多优点而在环境污染治理领域逐渐占据主导地位，生物表面活性剂、微生物燃料电池等生物材料在环境污染治理中的优势显著。就我国当前环境污染治理现状而言，治理力度还需进一步加大，生物技术与生物材料的研究还需继续深入，生物材料在环境污染治理中的应用需要进一步推广。

2.生物材料在环境污染治理中的应用

2.1 应用生物表面活性剂治理环境污染

与一般化学合成的表面活性剂相比，生物表面活性剂具有良好的热稳定性、抗菌性，选择性和专一性，且安全低毒或无毒，部分耐强酸强碱，化学稳定性高，环境相容性好，不会对环境造成污染或破坏，结构多样，生产工艺简单，用量少，可降解。利用生物表面活性剂来对环境污染进行治理，适用范围广泛，可以应用在农药污染、重金属污染、藻类过度繁殖污染、有机物污染等多种类型污染对象的治理。

在农药污染治理中，污染主要来源于各种杀虫剂和抗病抗菌类农药，使用生物表面活性剂对农药污染区域进行治理，可以代替化学杀虫剂，通过细菌的转化分解使有机废料转变成具有一定杀虫功效的有机物，既降低了农药污染，又提高了有机物利用率[2]。例如，某学者从一株植物中提取出枯草芽孢杆菌，这种杆菌所产生的物质具有一定抗病菌作用，可以防止植物发生病虫害。利用枯草芽孢杆菌培养的脂肽类生物表面活性剂，在油菜菌核病和白菜软腐病治理中有着很好的效果，完全可以代替化学农药，降低农药污染。在重金属污染中，生物表面活性剂可以作为修复物质，通过对重金属的分解吸收，来达到降低污染物重金属含量目的。如，利用皂角苷可以有效去除土壤中的铜离子、锌离子。

2.2 应用微生物燃料电池治理环境污染

除了生物表面活性剂之外，微生物燃料电池（MFCS）在环境污染治理中的应用范围也是非常广泛的，适用于垃圾渗滤液处理、脱硫脱氮处理、金属污染治理、染料降解及其他多种环境污染物的降解处理[3]。它可以使可生物降解的有机物化学能直接转化为电能，从而达到良好的降解效果，降低有机物污染。

以微生物燃料电池在垃圾渗滤液中的处理为例，垃圾渗滤液重金属元素、氨氮等物质含量浓度高，对周围土壤、水源和大气危害严重，采用微生物燃料电池对垃圾渗滤液进行处理，不仅处理效果好，而且资源化过程表现优异，成为当前及未来垃圾渗滤液处理领域主要研究对象。例如，国外一些学者对微生物燃料电池在垃圾渗滤液处理中的应用进行了相关研究，通过对单室和双室微生物燃料电池处理垃圾渗滤液效果的比较分析得到，单室微生物燃料电池内阻较小，产电量达到了6.8w/m3，COD（化学需氧量，一般为有机物）去除率达到了98%，说明单室微生物燃料电池在垃圾渗滤液处理中有着非常良好的效果。将三个微生物燃料电池进行串联，以循环方式对垃圾渗滤液进行处理，结果显示BOD（生化需氧量，多指水中含有的需氧污染物质）和COD的去除率比单个微生物燃料电池得到了显著提高[4]。另外，在其他环境污染中的治理，微生物燃料电池也都能够达到较好的处理效果，有效降低环境污染程度。