關(guān)于環(huán)境保護與生物技術(shù)的文獻綜述

1、關(guān)于環(huán)境保護和環(huán)境生物技術(shù)的文獻綜述 摘要：保護環(huán)境是中國的一項根本國策，到21世紀中葉，是中國經(jīng)濟和社會開展的關(guān)鍵時期，減輕環(huán)境污染和遏制生態(tài)惡化趨勢必是中國政府工作重心和公眾關(guān)注焦點。本文主要介紹了以現(xiàn)代微生物選育及培養(yǎng)技術(shù)和新型高效生物反響器為根底的環(huán)境生物技術(shù)在水污染治理、土壤污染、白色污染、城市垃圾填埋、工農(nóng)業(yè)污染源等方面的應用，最后還討論了環(huán)境生物技術(shù)的應用及開展前景。關(guān)鍵詞：環(huán)境生物技術(shù)；污染治理；城市垃圾填埋；廢水；環(huán)境保護Overview about environmental protection and environmental biotechnologyKey wor

2、ds: environmental biotechnology; pollution treatment; city refuse landfill; wastewater; environmental protection前言：環(huán)境生物技術(shù)(Environmental Biotechnology) 是指直接或間接利用生物的生理活動，建立降低或消除污染物的生產(chǎn)工藝，或能夠高效地凈化被污染的環(huán)境以及將污染物轉(zhuǎn)化為資源的人工技術(shù)，是現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境科學結(jié)合產(chǎn)生的一門新興交叉學科，是從傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)起始，通過應用現(xiàn)代微生物選育和培養(yǎng)技術(shù)和新型高效生物反響器，而逐步開展起來的一種經(jīng)濟效益和環(huán)

3、境效益俱佳的、解決當前日益嚴重的包括水污染在內(nèi)的“三廢問題的最有效手段之一。通常，日常生活中較普遍的污染源就是“三廢 ?！叭龔U指的是廢水、廢氣和固體廢棄物，這三大污染源嚴重污染了人類的生存環(huán)境。將環(huán)境生物技術(shù)應用于“三廢問題的治理，主要是指利用微生物原理將污染物質(zhì)進行生物降解和生物轉(zhuǎn)化，從而提高環(huán)境質(zhì)量，到達環(huán)境污染治理的目的。環(huán)境生物技術(shù)的起源可以追溯到一百多年前的活性污泥工藝的開展，其理論和實用技術(shù)在此一百多年來不斷開展和進步，并得到廣泛應用，對控制環(huán)境污染和改善環(huán)境質(zhì)量起到了重要作用。而從全世界范圍來看，環(huán)境污染至今還沒有得到有效控制，特別是對開展中國家而言。在我國,隨著經(jīng)濟的迅猛開展，

4、環(huán)境污染現(xiàn)狀也依然嚴峻，并有加劇的趨勢，近年來，我國的環(huán)境污染治理力度不斷加大，進入了一個新的高速開展時期 ，對環(huán)境污染治理新技術(shù)的要求也日益迫切。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的開展 ，尤其是現(xiàn)代分子生物學技術(shù)的出現(xiàn)，為環(huán)境科學的開展帶來了新的機遇?，F(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)就是在這一形勢下形成的。它是現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境科學領(lǐng)域中的應用，是現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境科學緊密結(jié)合而形成的新興交叉學科，是一種經(jīng)濟效益和環(huán)境效益俱佳的、解決復雜環(huán)境污染問題的有效手段，是當代環(huán)境科學研究開展的主導方向之一。目前生物技術(shù)應用于環(huán)境保護中主要是利用微生物，少局部利用植物作為環(huán)境污染控制的生物。生物技術(shù)已是環(huán)境保護中應用最廣的、最為重要

5、的單項技術(shù)，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測、污染環(huán)境的修復和污染嚴重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等環(huán)境保護的各個方面，發(fā)揮著極為重要的作用。應用環(huán)境生物技術(shù)處理污染物時，最終產(chǎn)物大都是無毒無害的、穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水和氮氣。利用生物方法處理污染物通常能一步到位，防止了污染物的屢次轉(zhuǎn)移，因此它是一種消除污染平安而徹底的方法。特別是現(xiàn)代生物技術(shù)的開展，尤其是基因工程、細胞工程和酶工程等生物高技術(shù)的飛速開展和應用，大大強化了上述環(huán)境生物處理過程，使生物處理具有更高的效率，更低的本錢和更好的專一性，為生物技術(shù)在環(huán)境保護中的應用展示了更為廣闊的

6、前景。下面將簡單介紹一下環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)境保護方面的應用：1.廢水生物處理技術(shù)由于環(huán)境中的污染物無論是氣體、液體或固體, 經(jīng)過在自然界中的遷移、轉(zhuǎn)化，其最終歸趨大多數(shù)是水體，因此，水污染的問題尤其突出。我國的水污染十分嚴重，高濃度有機物廢水的處理是我國水污染治理的重點難題。污水中有毒物質(zhì)的成分十分復雜，包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用，從而使污水中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有益的無毒物質(zhì)，使污水得到凈化。應用遺傳工程技術(shù)構(gòu)建符合人們需要的微生物高效菌以及具有降解多種污染物功能的超級菌可以提高對污染物的降解能力，加快降

7、解速度，以增強凈化污水的效力。如微生物高效菌能夠?qū)⑶杌?氰化鉀、氰氫酸、氰化亞銅等)分解成二氧化碳和氨；利用專門分解硫化物的微生物可以從廢水中回收硫磺；利用能夠降解石油烴的超級菌以去除油對水質(zhì)的污染等。還可以將大量的微生物高效菌凝聚在泥粒上形成活性污泥；用來分解和吸附廢水中的有毒物質(zhì)；污水凈化后沉積的污泥中存在豐富的氮、磷、鉀等元素是很好的有機肥料。目前應用到廢水治理中的生物技術(shù)主要有：(1)生物強化技術(shù)；(2)生物反響技術(shù)；(3)生物發(fā)酵技術(shù)。2.大氣污染的生物處理隨著現(xiàn)代工、農(nóng)業(yè)的開展，大量有毒、有害氣體被排出，嚴重污染環(huán)境。微生物對污染物能較快地適應，并可使廢物、廢氣得到降解和轉(zhuǎn)化。同

8、傳統(tǒng)空氣污染控制技術(shù)如活性炭吸附、濕法洗滌和燃燒等相比，微生物法以其處理效果好、投資及運行費用低、易于管理等優(yōu)點，逐漸應用于空氣污染控制中。3. 污染土壤的生物修復重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是：通過生物作用(如酶促反響)改變重金屬在土壤中的化學形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝到達對重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)。這將有助于土壤的固定，

9、遏制風蝕、水蝕等作用，防止水土流失。4.生物監(jiān)測傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測以化學分析，即用成熟的儀器和生物分析 (如魚的毒性測試)為主，當代生物技術(shù)的開展有望增加相關(guān)的新手段，如通過測定微生物的酶和細胞基團等來監(jiān)測環(huán)境的變化。目前研究較多的有生物發(fā)光菌、氰菌、鹵素呼吸菌、苯乙烯降解菌和蘭貽貝等。主要監(jiān)測水體中的有害物和海水藻類的爆發(fā)。ManBockGu和 Ge2unCheelGil應用生物發(fā)光細菌開發(fā)出了兩階段多頻道毒性連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。每個頻道含有一個兩階段生物反響系統(tǒng),其中含有特定的生物發(fā)光菌株。使用該系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)測同一樣品和分別確定不同類型毒性。通過分析，從每個頻道獲得的資料，可得到總體毒性和各類單項毒

10、性的數(shù)據(jù)。5.固體廢棄物的生物處理技術(shù)固體廢棄物主要包括工業(yè)固體廢棄物和城市生活垃圾。傳統(tǒng)的固體廢棄物處理方法主要有固積、埯埋、燃燒，這些方法會造成二次污染。生物技術(shù)的介入可將固體廢棄物進行“無害化、資源化 、減量化處理，處理過程到達了真正的清潔有效，還可優(yōu)化生態(tài)循環(huán);假設把處理后的產(chǎn)物作為有機肥料投入農(nóng)業(yè)，又可為人們提供高品質(zhì)、高產(chǎn)量的綠色食品，構(gòu)成食物鏈意義上的又一良性循環(huán)。20世紀 60年代以來，研究人員就開始進行有關(guān)高效、快速堆肥方法的研究。至今，歐美各國及日本已開發(fā)了 10多種機械快速堆肥工藝，其中最著名的是達諾式回轉(zhuǎn)圓筒型發(fā)酵倉工藝。國外還開展用蚯蚓床處理有機垃圾和糞便。大型化的固

11、體廢棄物填埋場技術(shù)可靠，處理效率有保證，適合環(huán)境要求。目前，生物反響器式填埋場已在美國獲得廣泛的重視。6. 環(huán)境生物技術(shù)在城市垃圾填埋場的應用城市生活垃圾的處理是目前我國環(huán)境污染控制的最重要課題之一。城市生活垃圾的人日均產(chǎn)生量，因地而異，但必須按日運出城市作適當處理。處理的目的是使垃圾資源化、減量化和無害化。當前興旺國家中城市生活垃圾中作為資源再利用的分率高達40%，其余的局部，最通用的方法是衛(wèi)生填埋法，堆肥法和焚化法。然而將環(huán)境生物技術(shù)應用于垃圾填埋場，可以改善垃圾填埋生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)垃圾資源化綜合利用，美化垃圾場自然景，減少垃圾場對周邊環(huán)境的不良影響，加速垃圾分解，使垃填埋場地可以重新被利用

12、，有很高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，常適合我國垃圾處理的現(xiàn)狀和我國的經(jīng)濟開展水平具有廣闊的推廣應用前景。其應用主要包括三個方面：利用環(huán)境生物技術(shù)將垃圾填埋場地轉(zhuǎn)化為建設用地；利用植物改善垃圾填埋場生態(tài)環(huán)境；利用垃圾填埋場地和垃圾腐熟土種植草坪。城市生活垃圾的最新處理技術(shù)是生物反響器式持日覆蓋層設置，沉降以及穩(wěn)定期的結(jié)束。生物反響器式填埋場的操作要點包括：垃圾的分揀及預處理；水分控制；LC回流；微生物活性的保持；日覆蓋層設置；沉降以及穩(wěn)定期的結(jié)束。生物反響器式填埋場已在美國獲得廣泛的重視。美國 EPA于2000年4月發(fā)出征求意見的聲明中說：“BL 已被成認可能是對固體廢棄物處理的一個革新。7. 白色污

13、染的消除廢棄塑料和農(nóng)用地膜經(jīng)久不化解，估計是形成環(huán)境污染的重要成分。據(jù)估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右塑料在土壤中殘存會引起農(nóng)作物減產(chǎn)。假設再連續(xù)使用而不采取措施，十幾年后不少耕地將顆粒無收。可見數(shù)量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態(tài)和環(huán)境，研究和開發(fā)生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術(shù)一方面可以廣泛地別離篩選能夠降解塑料和農(nóng)膜的優(yōu)勢微生物、構(gòu)建高效降解菌另，一方面可以別離克隆降解基因并將該基因?qū)四骋煌寥牢⑸锶纾焊鼍?中，使兩者同時發(fā)揮各自的作用，將塑料和農(nóng)膜迅速降解。同時，還需大力推行可降解塑料和地膜的研發(fā)、生產(chǎn)和應用。有些微生物能產(chǎn)生與塑料類似的高分子化合物即聚酯，這些聚酯是

14、微生物內(nèi)源性貯藏物質(zhì)，可以用發(fā)酵方法進行生產(chǎn)，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點、高彈性、不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點而在醫(yī)學等許多領(lǐng)域有極好的應用前景。為了降低本錢、提高產(chǎn)量，人們正在用重組DNA技術(shù)對相關(guān)的微生物進行改造，此方面目前一個研究熱點是采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)聚一羥基烷酸(PHAs)，研究人員正設法構(gòu)建出自溶性PHAs生產(chǎn)菌種，即將PHAs重組菌進行發(fā)酵，在積累大量的PHAs后，參加信號物質(zhì)，使裂解蛋白產(chǎn)生，細胞壁破壞，PHAs析出，以簡化胞內(nèi)產(chǎn)物PHAs的提取過程，降低提取本錢。8環(huán)境生物技術(shù)存在的問題 盡管生物技術(shù)相對平安，但在其應用當中還存在一定的問題與困難，主要表現(xiàn)在： 1.

15、反響速度不如化學法快，因而需要較大的反響器和占地面積；2.對原水水質(zhì)有一定的要求，否那么將會阻礙微生物的生長；3.在運行中有時會產(chǎn)生污泥膨脹和流失，剩余污泥也難處理；4.對于一些人工合成物，特別是難生化降解物質(zhì)，通常的微生物尚顯得無能為力；5.活的有害菌體從實驗室泄漏到環(huán)境中；6.大規(guī)模工程微生物的應用可能影響生態(tài)系統(tǒng)。目前，科學家們正在努力解決這些問題和開始控制這種潛在的危險性。9 環(huán)境生物技術(shù)的廣闊前景 當前，環(huán)境生物技術(shù)在國際上已進入蓬勃開展的軌道，隨著全球范圍內(nèi)對環(huán)境保護的高度重視和越來越嚴厲的環(huán)境法，市場對環(huán)境生物技術(shù)的需求越來越廣泛。隨著環(huán)境生物技術(shù)的進展和市場開拓，其應用已從單個

16、的環(huán)境目標治理開展為廣泛應用于環(huán)境保護的各個方面。環(huán)境生物技術(shù)已不單純是一種污染治理技術(shù)，而已開始影響到包括其他行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策。促進各工業(yè)部門逐步以生物過程替代傳統(tǒng)的化工過程，使許多污染行業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)真正進入無污染的清潔生產(chǎn)的軌道。目前，我國的環(huán)境生物技術(shù)處于剛剛起步階段。該技術(shù)的進一步開發(fā)需要得到社會、同行及主管部門的廣泛支持，大力開展以污染控制生物技術(shù)為主體的環(huán)境生物技術(shù)的研究，將大力推進生物技術(shù)在環(huán)境保護中的應用，并將通過生物技術(shù)的開展帶動整個環(huán)?？萍嫉拈_展，解決我國目前和未來面臨的嚴峻的環(huán)境保護問題，并為環(huán)保市場提供高品質(zhì)的環(huán)境保護高技術(shù)。應該充分認識到環(huán)境生物技術(shù)開發(fā)對我國環(huán)境保護和

17、社會、經(jīng)濟開展的重大意義。結(jié)束語:現(xiàn)代生物技術(shù)是解決環(huán)保問題的強有力手段，它是一種能產(chǎn)生巨大效益的高新技術(shù)，與物理、化學技術(shù)相比,生物技術(shù)具有顯著的高效廉價的特點。目前國際上有許多環(huán)境生物技術(shù)成果已進人商品化、產(chǎn)業(yè)化開展。另外，由于我國是一個污染嚴重的國家，因此建立一個有利于現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)保中應用的良好環(huán)境規(guī)劃、法規(guī)和資金投入是必不可少的，同時要鼓勵和資助環(huán)境生物技術(shù)的研究和創(chuàng)新。我們也應充分利用我國的資源優(yōu)勢：借鑒國外的先進技術(shù)和先進經(jīng)驗：根據(jù)我國的國情有重點地加強環(huán)境生物技術(shù)的研究與開發(fā)。參考文獻1潘涔軒.環(huán)境保護與生物技術(shù)M.99中國青年環(huán)境科技論壇，北京：中國青年出版社，1999.

18、41532王建龍，文湘華現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)M 北京：清華大學出版社.2001. 123144姜成林，徐麗華微生物資源的開發(fā)與利用 M 北京：中國輕工業(yè)出版社 .2001.1551643孔繁翔環(huán)境生物學M北京：高等教育出版社，2000.1561774劉淑梅，張淑芬環(huán)境生物技術(shù)的研究現(xiàn)狀及開展趨勢 J .環(huán)境科學與管理 ，2005, 30(4):4 4-46.5陳堅環(huán)境生物技術(shù)M北京：中國輕工業(yè)出版社，1999.78996國家環(huán)境保護總局?水和廢水監(jiān)測分析方法?編委會水和廢水監(jiān)測分析方法(第四版)北京：中國環(huán)境科學出版社，2002：248-370 7王國生，高濃度有機廢水生物處理技術(shù)，污染防治技術(shù)，2001，(11)2：125126