关于环境保护与生物技术的文献综述

1、关于环境保护和环境生物技术的文献综述 摘要：保护环境是中国的一项根本国策，到21世纪中叶，是中国经济和社会开展的关键时期，减轻环境污染和遏制生态恶化趋势必是中国政府工作重心和公众关注焦点。本文主要介绍了以现代微生物选育及培养技术和新型高效生物反响器为根底的环境生物技术在水污染治理、土壤污染、白色污染、城市垃圾填埋、工农业污染源等方面的应用，最后还讨论了环境生物技术的应用及开展前景。关键词：环境生物技术；污染治理；城市垃圾填埋；废水；环境保护Overview about environmental protection and environmental biotechnologyKey wor

2、ds: environmental biotechnology; pollution treatment; city refuse landfill; wastewater; environmental protection前言：环境生物技术(Environmental Biotechnology) 是指直接或间接利用生物的生理活动，建立降低或消除污染物的生产工艺，或能够高效地净化被污染的环境以及将污染物转化为资源的人工技术，是现代生物技术与环境科学结合产生的一门新兴交叉学科，是从传统的废水生物处理技术起始，通过应用现代微生物选育和培养技术和新型高效生物反响器，而逐步开展起来的一种经济效益和环

3、境效益俱佳的、解决当前日益严重的包括水污染在内的“三废问题的最有效手段之一。通常，日常生活中较普遍的污染源就是“三废 。“三废指的是废水、废气和固体废弃物，这三大污染源严重污染了人类的生存环境。将环境生物技术应用于“三废问题的治理，主要是指利用微生物原理将污染物质进行生物降解和生物转化，从而提高环境质量，到达环境污染治理的目的。环境生物技术的起源可以追溯到一百多年前的活性污泥工艺的开展，其理论和实用技术在此一百多年来不断开展和进步，并得到广泛应用，对控制环境污染和改善环境质量起到了重要作用。而从全世界范围来看，环境污染至今还没有得到有效控制，特别是对开展中国家而言。在我国,随着经济的迅猛开展，

4、环境污染现状也依然严峻，并有加剧的趋势，近年来，我国的环境污染治理力度不断加大，进入了一个新的高速开展时期 ，对环境污染治理新技术的要求也日益迫切。随着现代生物技术的开展 ，尤其是现代分子生物学技术的出现，为环境科学的开展带来了新的机遇。现代环境生物技术就是在这一形势下形成的。它是现代生物技术在环境科学领域中的应用，是现代生物技术与环境科学紧密结合而形成的新兴交叉学科，是一种经济效益和环境效益俱佳的、解决复杂环境污染问题的有效手段，是当代环境科学研究开展的主导方向之一。目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少局部利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要

5、的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，防止了污染物的屡次转移，因此它是一种消除污染平安而彻底的方法。特别是现代生物技术的开展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速开展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有更高的效率，更低的本钱和更好的专一性，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的

6、前景。下面将简单介绍一下环境生物技术在环境保护方面的应用：1.废水生物处理技术由于环境中的污染物无论是气体、液体或固体, 经过在自然界中的迁移、转化，其最终归趋大多数是水体，因此，水污染的问题尤其突出。我国的水污染十分严重，高浓度有机物废水的处理是我国水污染治理的重点难题。污水中有毒物质的成分十分复杂，包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用，从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质，使污水得到净化。应用遗传工程技术构建符合人们需要的微生物高效菌以及具有降解多种污染物功能的超级菌可以提高对污染物的降解能力，加快降

7、解速度，以增强净化污水的效力。如微生物高效菌能够将氰化物(氰化钾、氰氢酸、氰化亚铜等)分解成二氧化碳和氨；利用专门分解硫化物的微生物可以从废水中回收硫磺；利用能够降解石油烃的超级菌以去除油对水质的污染等。还可以将大量的微生物高效菌凝聚在泥粒上形成活性污泥；用来分解和吸附废水中的有毒物质；污水净化后沉积的污泥中存在丰富的氮、磷、钾等元素是很好的有机肥料。目前应用到废水治理中的生物技术主要有：(1)生物强化技术；(2)生物反响技术；(3)生物发酵技术。2.大气污染的生物处理随着现代工、农业的开展，大量有毒、有害气体被排出，严重污染环境。微生物对污染物能较快地适应，并可使废物、废气得到降解和转化。同

8、传统空气污染控制技术如活性炭吸附、湿法洗涤和燃烧等相比，微生物法以其处理效果好、投资及运行费用低、易于管理等优点，逐渐应用于空气污染控制中。3. 污染土壤的生物修复重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是：通过生物作用(如酶促反响)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢到达对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构。这将有助于土壤的固定，

9、遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。4.生物监测传统的环境监测以化学分析，即用成熟的仪器和生物分析 (如鱼的毒性测试)为主，当代生物技术的开展有望增加相关的新手段，如通过测定微生物的酶和细胞基团等来监测环境的变化。目前研究较多的有生物发光菌、氰菌、卤素呼吸菌、苯乙烯降解菌和兰贻贝等。主要监测水体中的有害物和海水藻类的爆发。ManBockGu和 Ge2unCheelGil应用生物发光细菌开发出了两阶段多频道毒性连续监测系统。每个频道含有一个两阶段生物反响系统,其中含有特定的生物发光菌株。使用该系统可连续监测同一样品和分别确定不同类型毒性。通过分析，从每个频道获得的资料，可得到总体毒性和各类单项毒

10、性的数据。5.固体废弃物的生物处理技术固体废弃物主要包括工业固体废弃物和城市生活垃圾。传统的固体废弃物处理方法主要有固积、埯埋、燃烧，这些方法会造成二次污染。生物技术的介入可将固体废弃物进行“无害化、资源化 、减量化处理，处理过程到达了真正的清洁有效，还可优化生态循环;假设把处理后的产物作为有机肥料投入农业，又可为人们提供高品质、高产量的绿色食品，构成食物链意义上的又一良性循环。20世纪 60年代以来，研究人员就开始进行有关高效、快速堆肥方法的研究。至今，欧美各国及日本已开发了 10多种机械快速堆肥工艺，其中最著名的是达诺式回转圆筒型发酵仓工艺。国外还开展用蚯蚓床处理有机垃圾和粪便。大型化的固

11、体废弃物填埋场技术可靠，处理效率有保证，适合环境要求。目前，生物反响器式填埋场已在美国获得广泛的重视。6. 环境生物技术在城市垃圾填埋场的应用城市生活垃圾的处理是目前我国环境污染控制的最重要课题之一。城市生活垃圾的人日均产生量，因地而异，但必须按日运出城市作适当处理。处理的目的是使垃圾资源化、减量化和无害化。当前兴旺国家中城市生活垃圾中作为资源再利用的分率高达40%，其余的局部，最通用的方法是卫生填埋法，堆肥法和焚化法。然而将环境生物技术应用于垃圾填埋场，可以改善垃圾填埋生态环境，实现垃圾资源化综合利用，美化垃圾场自然景，减少垃圾场对周边环境的不良影响，加速垃圾分解，使垃填埋场地可以重新被利用

12、，有很高的环境效益和经济效益，常适合我国垃圾处理的现状和我国的经济开展水平具有广阔的推广应用前景。其应用主要包括三个方面：利用环境生物技术将垃圾填埋场地转化为建设用地；利用植物改善垃圾填埋场生态环境；利用垃圾填埋场地和垃圾腐熟土种植草坪。城市生活垃圾的最新处理技术是生物反响器式持日覆盖层设置，沉降以及稳定期的结束。生物反响器式填埋场的操作要点包括：垃圾的分拣及预处理；水分控制；LC回流；微生物活性的保持；日覆盖层设置；沉降以及稳定期的结束。生物反响器式填埋场已在美国获得广泛的重视。美国 EPA于2000年4月发出征求意见的声明中说：“BL 已被成认可能是对固体废弃物处理的一个革新。7. 白色污

13、染的消除废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右塑料在土壤中残存会引起农作物减产。假设再连续使用而不采取措施，十几年后不少耕地将颗粒无收。可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境，研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地别离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌另，一方面可以别离克隆降解基因并将该基因导人某一土壤微生物如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，将塑料和农膜迅速降解。同时，还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯，这些聚酯是

14、微生物内源性贮藏物质，可以用发酵方法进行生产，由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低本钱、提高产量，人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造，此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚一羟基烷酸(PHAs)，研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种，即将PHAs重组菌进行发酵，在积累大量的PHAs后，参加信号物质，使裂解蛋白产生，细胞壁破坏，PHAs析出，以简化胞内产物PHAs的提取过程，降低提取本钱。8环境生物技术存在的问题 尽管生物技术相对平安，但在其应用当中还存在一定的问题与困难，主要表现在： 1.

15、反响速度不如化学法快，因而需要较大的反响器和占地面积；2.对原水水质有一定的要求，否那么将会阻碍微生物的生长；3.在运行中有时会产生污泥膨胀和流失，剩余污泥也难处理；4.对于一些人工合成物，特别是难生化降解物质，通常的微生物尚显得无能为力；5.活的有害菌体从实验室泄漏到环境中；6.大规模工程微生物的应用可能影响生态系统。目前，科学家们正在努力解决这些问题和开始控制这种潜在的危险性。9 环境生物技术的广阔前景 当前，环境生物技术在国际上已进入蓬勃开展的轨道，随着全球范围内对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法，市场对环境生物技术的需求越来越广泛。随着环境生物技术的进展和市场开拓，其应用已从单个

16、的环境目标治理开展为广泛应用于环境保护的各个方面。环境生物技术已不单纯是一种污染治理技术，而已开始影响到包括其他行业的产业政策。促进各工业部门逐步以生物过程替代传统的化工过程，使许多污染行业的工业生产真正进入无污染的清洁生产的轨道。目前，我国的环境生物技术处于刚刚起步阶段。该技术的进一步开发需要得到社会、同行及主管部门的广泛支持，大力开展以污染控制生物技术为主体的环境生物技术的研究，将大力推进生物技术在环境保护中的应用，并将通过生物技术的开展带动整个环保科技的开展，解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题，并为环保市场提供高品质的环境保护高技术。应该充分认识到环境生物技术开发对我国环境保护和

17、社会、经济开展的重大意义。结束语:现代生物技术是解决环保问题的强有力手段，它是一种能产生巨大效益的高新技术，与物理、化学技术相比,生物技术具有显著的高效廉价的特点。目前国际上有许多环境生物技术成果已进人商品化、产业化开展。另外，由于我国是一个污染严重的国家，因此建立一个有利于现代生物技术在环保中应用的良好环境规划、法规和资金投入是必不可少的，同时要鼓励和资助环境生物技术的研究和创新。我们也应充分利用我国的资源优势：借鉴国外的先进技术和先进经验：根据我国的国情有重点地加强环境生物技术的研究与开发。参考文献1潘涔轩.环境保护与生物技术M.99中国青年环境科技论坛，北京：中国青年出版社，1999.

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