生物技术在环保工程中的应用研究

方前逵

（苏州苏净环保工程有限公司，江苏 苏州 215122）

生物技术是指利用生物或是生物性物质针对产品、作物和特殊用途的微生物进行培养与改良的科学技术。生物技术可以简单地划分为发酵技术与现代生物技术两类，作为新型学科具备一定的综合性特征。生物技术可以统称为生物工程，是指应用生物化学、微生物学和遗传学等学科原理，结合生化工程针对细胞遗传物质和作物微生物品种进行改造与重构，具备一定产业化特征的过程[1]。具体而言，生物技术大体可以分为基因工程、细胞工程、微生物工程和酶工程等细分部分，在包括农业、医疗、能源以及环保在内的诸多领域得到了较为实际且广泛的应用。

1 生物技术综述

1.1 基因工程技术

基因工程技术也称基因拼接技术，是以分子遗传学为必要基础，应用分子生物学和微生物学的基本研究方法，在生物体体外进行不同来源基因分子结构的改造与再重构，进而导入活体细胞改变其原有的生物性遗传特性。

1.2 细胞工程技术

细胞工程技术是指在细胞层级进行一定的操作，针对细胞的实际结构与内含物进行重组，并以此为据培育新型品种，大规模地进行细胞及组织培养。细胞工程在环保工程中的应用较为关键，不仅有利于确保物种的多样性，还可以减少各种生态环境污染问题[2]。

1.3 微生物工程技术

微生物工程技术也称发酵工程技术，是指借助特定微生物的特定功能性，生产有益产品或是改善生产过程本身的技术。在环保工程领域，微生物工程技术多用于对用于污水处理的微生物进行改良与强化，进而实现更加理想的污水处理效果。

1.4 酶工程技术

酶工程技术是指利用酶或微生物、生物细胞以及细胞器，在特定的生物反应装置中借助酶的生物性催化功能将各种原料转化为有益物质的技术。该技术可以用于处理工业生产废水，原因在于废水中的有机物质可以作为特定微生物的营养来源，进而借助微生物分解各种污染性有机物质[3]。

2 生物技术在环保工程中应用的必要性

受各种生态环境污染问题的困扰，国内的生态环境保护工作面临着较为艰巨的治理困难。而生物技术在环保工程中的应用，逐渐为国内生态环境污染问题的治理提供了更加不同的崭新思路。在环保工程的各个细分环节中，生物技术均可以发挥其高效性、安全性及低成本性优势。具体而言，在环保工程中应用生物技术的必要性主要体现在缓解生态环境污染，节约资源损耗、安全高效等多个方面[4]。

2.1 缓解生态环境污染问题

在处理城市垃圾废弃物的具体过程中，应用生物技术可以有效地改变垃圾中的物质分子结构，对城市垃圾废弃物进行分解和发酵，并对在此过程中产生的各种产物进行循环再利用，进而减少生态环境污染问题。不仅如此，应用生物技术还可以减少污染物的转移，防止潜在的二次污染问题。

2.2 节约资源损耗

在处理各种生态环境污染物时，利用生物技术最终可以得到无毒无害的稳定物质，这不仅有利于减轻各种生态环境污染问题，还有可能在此过程中产生可利用资源，实现资源的循环利用。与此同时，考虑到环保工程可能涉及到一定的物质转移，因而应用生物技术可以相应地减少其间的资源消耗。

2.3 安全性表现理想

由于生物技术可以将有害的污染有机物降解为安全的无毒无害物质，因而应用生物技术可以为环保工程提供安全性是其他生态环境污染治理技术难以实现的，在安全性方面的理想表现也为其广泛的应用奠定了较为坚实的基础。

2.4 处理效率较为优秀

利用生物技术处理污染物的效率较高，举例而言，在使用酶促反应针对污染物进行实际处理时，作为活性蛋白质的酶可以在常温常压下产生催化反应，因而基于酶促反应的生物技术可以在处理现场即刻生效。生物处理技术不仅处理效率高，而且操作简单，成本较低，所需条件较少，稳定性极强。

3 生物技术在环保工程中的应用及发展趋势

3.1 生物技术在环保工程中的应用

生物技术在环保工程中的应用主要包括水体污染防治工程、大气污染防治工程、固体废物处理工程、白色污染处理工程和其他环保工程在内的各种细分环保工程[5]。

3.1.1 水体污染防治工程

在我国社会经济的持续发展过程中，各种工农业生产活动的发展速度逐渐加快，各种城市污水大量产生，为各地城市的生态可持续发展带来了不小的压力。在此过程中，生物技术的积极促进作用逐渐引起了业内人士的关注与重视。例如活性污泥法，不仅有效而且已经过了多年的实践与应用。该技术主要是利用好氧微生物的新陈代谢活动，对水体中的无机物进行吸附，进而通过形成絮凝体的形式去除水体中的有机物。

3.1.2 大气污染防治工程

在治理大气污染过程中，生物技术的具体应用主要体现在利用特定微生物的新陈代谢活动，对各种废气中所含有的各种有害物质进行降解与转化。生物过滤方法是较为常见的废气处理方式，可以利用生物性的除臭技术，对气体中的有害物质进行分离，进而实现废气净化处理的目标。生物过滤方法通常用于处理垃圾站点处理垃圾时可能产生的各种有害和恶臭气体。

3.1.3 固体废物处理工程

在实际的固体废弃物处理过程中，生物技术的具体应用体现在借助特定微生物的发酵能力，对部分可降解固体废弃物进行发酵和降解，进而将其分解为包含二氧化碳和甲烷在内的无害物质，实现较为理想的固体废弃物处理效果。好氧堆肥法是固体废物处理中较为常见的生物技术，可以在好氧微生物的降解作用下将部分固体废弃物转化为与之相应的腐殖质，再将其转化为肥料。

3.1.4 白色污染处理工程

塑料的发明与普及为社会公众的生产和生活活动带来了较大的便利，同时也因其难以降解的性质而带来较为严重的白色污染物。在土壤中如果留存有废气塑料产品，种植其中的作物会在土质及水源状况的作用下出现较为明显的产量不足问题。而应用生物技术之后，可以更加有效地针对作为白色污染主因的塑料进行科学合理的降解处理。具体而言，生物技术主要应用于借助基因工程技术，对可降解塑料的微生物进行有关基因克隆转移，培育更具塑料降解效果的新型微生物，最终实现更加理想的白色污染治理效果。

3.1.5 其他环保工程

首先是生物检测技术，可以借助生物个体或种群对生态环境污染问题定期、定点进行分析测定，进而更加及时、敏锐地掌握生态环境的细微变化。其次是生物能源技术，可以在生物技术的支撑下针对各种农业生产活动废料，诸如秸秆和品质难以达到销售要求的农产品，进行能源生产。具体而言，主要是可以得到生产用乙醇和生物柴油。再次是煤的微生物洁净技术，在生物技术的有力支撑下，技术人员可以更好地在浮选法中应用微生物处理，实现更加理想的分离煤中杂质的成效。

3.2 生物技术在环保工程中应用的发展趋势

尽管生物技术在环保工程中已经得到了有效应用，但仍然具有较大的发展空间。具体而言，可以从能源问题、环境自治、生物医药、生物农业和生物材料等角度出发，对该技术进行更加深入地研究和应用[6]。

3.2.1 解决能源问题

作为发展中国家，能源问题始终是我国各行各业发展过程中的核心问题。当下，各种新能源逐渐被应用和普及，但包括煤和石油在内的各种不可再生化石燃料仍占有较大比例，为国内各行各业的深入发展带来一定的阻碍，主要体现在化石燃料燃烧所带来的生态环境污染问题。而应用生物技术可以较好地提升化石燃料的利用率，并有效地分解此过程中产生的污染物，从而解决了能源问题。

3.2.2 实现环境自治

国内的环保工程基本是在生态环境污染问题出现后再进行治理，其实在此期间已经对环境造成了不可逆转的严重危害。因此，在环保工程实际应用过程中，应进一步探索新的环保工程理念以及开展工作的方式。生物技术的创新应用可以有效提升生态环境的自治能力，使各种生态环境污染问题在出现过程中就能够治理和预防，从而防止了各种潜在的、更加恶劣的生态环境污染恶果。

3.2.3 生产生物医药

在医疗事业的发展过程中，抗生素类物质的残留同样会带来一定的生态环境污染问题。而应用生物技术可以较好地应对和解决，如以基因工程为基础，使用脱氧核糖核苷酸分子探针进行病况检测；以微生物发酵技术为基础，生产代糖为糖尿病患者提供更加安全的甜味剂。除此之外，生物技术还可以用于药物制造、抗体及疫苗生产，其成本较低，同时具备易于分离纯化的性质。

3.2.4 发展生物农业

考虑到现阶段农业生产活动仍然会产生较为显著的生态环境污染问题，在环保工程中进一步应用生物技术，对生物农业的崭新发展方向进行实践和探索。具体而言，可以在农作物育种和优质植株培养等方面收获较为理想的应用效果，也可以在草原地区种植有助于土壤固化且繁殖效率较强的牧草，还可以在洪水问题多发的地区种植对土壤吸附性较强的植株。

3.2.5 研制生物材料

在现代材料的发展过程中，生物技术同样具有较为关键的基础性地位。首先，应用生物技术可以从各种固体废弃物中提取有益物质，进而提升资源的循环利用率。其次，应用生物技术还为生产大量崭新的生物材料提供了方便。再次，在生物技术的支持下，生产出更具可分解性特征的新型塑料材料也成为了崭新的方向和可能。

4 结语

总之，随着国内生物技术领域的持续发展，生物技术的实际应用已经不再只停留于农业生产和药物研制等传统范围内，而是逐渐运用到了包括环境工程在内的各个崭新的领域中。应用生物技术可以更加科学合理地分析和处理各地市的水污染、土壤污染和大气污染等诸多生态环境污染。在此过程中，应注意各地市实际存在的各种生态环境污染问题的原因不同，在应用生物技术治理当地生态环境时，各地市应因地制宜地采用多种不同类型的生物技术，以便获得更加符合预期的生态环境治理效果。具体而言，首先应当更加清晰地了解生物技术的各个细分领域，从基因工程技术、细胞工程技术、微生物工程技术和酶工程技术等诸多角度出发，认识生物技术的内涵。其次，应当更加切实地理解生物技术可以减缓生态环境污染问题，在环境工程应用中具有积极的促进作用。再次，应当更加明确生物技术在环保工程中的实际应用，如水体污染防治工程、大气污染防治工程、固体废物处理工程、白色污染处理工程以及其他环保工程。最后，还应当充分地认识到生物技术在环保工程中应用的发展趋势，只有更加科学合理地将生物技术应用于环境工程，才能够实现更具综合性和统筹性特征的生态环境治理效果。