環(huán)境保護(hù)論文
摘要：隨著人口、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，環(huán)境和環(huán)境問(wèn)題已越來(lái)越引起人們的普遍關(guān)注和重視。面對(duì)世界范圍內(nèi)的環(huán)境危機(jī)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，開(kāi)展并加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作已迫在眉睫。本文主要介紹了以現(xiàn)代微生物選育及培養(yǎng)技術(shù)和新型高效生物反應(yīng)器為基礎(chǔ)的環(huán)境生物技術(shù)在水污染治理、城市垃圾填埋、工農(nóng)業(yè)污染源等方面的應(yīng)用，最后還討論了環(huán)境生物技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)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；應(yīng)用前景；MBR技術(shù)；環(huán)境保護(hù)
前言
環(huán)境生物技術(shù)（EnvironmentalBiotechnology）是指直接或間接利用生物的生理活動(dòng)，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(xué)結(jié)合產(chǎn)生的一門(mén)新興交叉學(xué)科，是從傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)起始，通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代微生物選育和培養(yǎng)技術(shù)和新型高效生物反應(yīng)器，而逐步發(fā)展起來(lái)的一種經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益俱佳的、解決當(dāng)前日益嚴(yán)重的包括水污染在內(nèi)的“三廢”問(wèn)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”。“三廢”指的是廢水、廢氣和固體廢棄物，這三大污染源嚴(yán)重污染了人類(lèi)的生存環(huán)境。將環(huán)境生物技術(shù)應(yīng)用于“三廢”問(wèn)題的治理，主要是指利用微生物原理將污染物質(zhì)進(jìn)行生物降解和生物轉(zhuǎn)化，從而提高環(huán)境質(zhì)量，達(dá)到環(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發(fā)展，其理論和實(shí)用技術(shù)在此一百多年來(lái)不斷發(fā)展和進(jìn)步，并得到廣泛應(yīng)用，對(duì)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(lái)看，環(huán)境污染至今還沒(méi)有得到有效控制，特別是對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言。在我國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，環(huán)境污染現(xiàn)狀也依然嚴(yán)峻，并有加劇的趨勢(shì)，近年來(lái)，我國(guó)的環(huán)境污染治理力度不斷加大，進(jìn)入了一個(gè)新的高速發(fā)展時(shí)期，對(duì)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)的發(fā)展，尤其是現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，為環(huán)境科學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)就是在這一形勢(shì)下形成的。它是現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用，是現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境科學(xué)緊密結(jié)合而形成的新興交叉學(xué)科，是一種經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益俱佳的、解決復(fù)雜環(huán)境污染問(wèn)題的有效手段，是當(dāng)代環(huán)境科學(xué)研究發(fā)展的主導(dǎo)方向之一。
目前生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中主要是利用微生物，少部分利用植物作為環(huán)境污染控制的生物。生物技術(shù)已是環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的、最為重要的單項(xiàng)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(kāi)發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染環(huán)境的修復(fù)和污染嚴(yán)重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等環(huán)境保護(hù)的各個(gè)方面，發(fā)揮著極為重要的作用。應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)處理污染物時(shí)，最終產(chǎn)物大都是無(wú)毒無(wú)害的、穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水和氮?dú)�。利用生物方法處理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移，因此它是一種消除污染安全而徹底的方法。特別是現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，尤其是基因工程、
細(xì)胞工程和酶工程等生物高技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用，大大強(qiáng)化了上述環(huán)境生物處理過(guò)程，使生物處理具有更高的效率，更低的成本和更好的專(zhuān)一性，為生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用展示了更為廣闊的前景。下面將簡(jiǎn)單介紹一下環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用：
1、廢水生物處理技術(shù)
由于環(huán)境中的污染物無(wú)論是氣體、液體或固體，經(jīng)過(guò)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(wèn)題尤其突出。我國(guó)的水污染十分嚴(yán)重，高濃度有機(jī)物廢水的處理是我國(guó)水污染治理的重點(diǎn)難題。污水中有毒物質(zhì)的成分十分復(fù)雜，包括各種酚類(lèi)、氰化物、重金屬、有機(jī)磷、有機(jī)汞、有機(jī)酸、醛、醇及蛋白質(zhì)等等。微生物通過(guò)自身的生命活動(dòng)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(wú)毒物質(zhì)，使污水得到凈化。應(yīng)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(jí)菌可以提高對(duì)污，染物的降解能力、加快降解速度，以增強(qiáng)凈化污水的效力。如微生物高效菌能夠?qū)⑶杌铮ㄇ鑘ua鉀、氰氫酸、氰化亞銅等）分解成二氧化碳和氨；利用專(zhuān)門(mén)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(jí)菌以清除油對(duì)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(lái)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(jī)肥料。目前應(yīng)用到廢水治理中的生物技術(shù)主要有：（1）生物強(qiáng)化技術(shù)；（2）生物反應(yīng)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)的發(fā)展，大量有毒、有害氣體被排出，嚴(yán)重污染環(huán)境。微生物對(duì)污染物能較快地適應(yīng)，并可使廢物、廢氣得到降解和轉(zhuǎn)化。同傳統(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(yùn)行費(fèi)用低、易于管理等優(yōu)點(diǎn)，逐漸應(yīng)用于空氣污染控制中。
3、污染土壤的生物修復(fù)
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(fù)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(guò)生物作用（如酶促反應(yīng)）改變重金屬在土壤中的化學(xué)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(dòng)性和生物可利用性，通過(guò)生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復(fù)過(guò)程可以增加土壤有機(jī)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，遏制風(fēng)蝕、水蝕等作用，防止水土流失。
4、生物監(jiān)測(cè)
傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)以化學(xué)分析，即用成熟的儀器和生物分析（如魚(yú)的毒性測(cè)試）為主，當(dāng)代生物技術(shù)的發(fā)展有望增加相關(guān)的新手段，如通過(guò)測(cè)定微生物的酶和細(xì)胞基團(tuán)等來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化。目前研究較多的有生物發(fā)光菌（Bioluminescentbacterium）、氰菌（Cya2nobacteria）、鹵素呼吸菌（Halorespiringbacterium）、苯乙烯降解菌和蘭貽貝（Bluemussels）等，主要監(jiān)測(cè)水體中的有害物和海水藻類(lèi)的爆發(fā)。ManBockGu和Ge2unCheelGil應(yīng)用生物發(fā)光細(xì)菌開(kāi)發(fā)出了兩階段多頻道毒性連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。每個(gè)頻道含有一個(gè)兩階段生物反應(yīng)
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(cè)同一樣品和分別確定不同類(lèi)型毒性。通過(guò)分析，從每個(gè)頻道獲得的資料，可得到總體毒性和各類(lèi)單項(xiàng)毒性的數(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、焚燒，這些方法會(huì)造成二次污染。生物技術(shù)的介入可將固體廢棄物進(jìn)行無(wú)害化，資源化，減量化”處理，處理過(guò)程達(dá)到了真正的清潔有效，還可優(yōu)化生態(tài)循環(huán)；若把處理后的產(chǎn)物作為有機(jī)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(jì)60年代以來(lái)，研究人員就開(kāi)始進(jìn)行有關(guān)高效、快速堆肥方法的研究。至今，歐美各國(guó)及日本已開(kāi)發(fā)了10多種機(jī)械快速堆肥工藝，其中最著名的是達(dá)諾式回轉(zhuǎn)圓筒型發(fā)酵倉(cāng)工藝。國(guó)外還發(fā)展用蚯蚓床處理有機(jī)垃圾和糞便。大型化的固體廢棄物填埋場(chǎng)技術(shù)可靠，處理效率有保證，適合環(huán)境要求。目前，生物反應(yīng)器式填埋場(chǎng)已在美國(guó)獲得廣泛的重視。
6、環(huán)境生物技術(shù)在城市垃圾填埋場(chǎng)的應(yīng)用
城市生活垃圾的處理是目前我國(guó)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(yùn)出城市作適當(dāng)處理。處理的目的是使垃圾資源化、減量化和無(wú)害化。當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家中城市生活垃圾中作為資源再利用的分率高達(dá)40%，其余的部分，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(yīng)用于垃圾填埋場(chǎng)，可以改善垃圾填埋生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)垃圾資源化綜合利用，美化垃圾場(chǎng)自然景，減少垃圾場(chǎng)對(duì)周邊環(huán)境的不良影響，加速垃圾分解，使垃填埋場(chǎng)地可以重新被利用，有很高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，常適合我國(guó)垃圾處理的現(xiàn)狀和我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。其應(yīng)用主要包括三個(gè)方面：利用環(huán)境生物技術(shù)將垃圾填埋場(chǎng)地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地；利用植物改善垃圾填埋場(chǎng)生態(tài)環(huán)境；利用垃圾填埋場(chǎng)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)是生物反應(yīng)器式持；日覆蓋層設(shè)置；沉降以及穩(wěn)定期的結(jié)束。生物反應(yīng)器式填埋場(chǎng)的操作要點(diǎn)包括：垃圾的分揀及預(yù)處理；水分控制；LC回流；微生物活性的保持；日覆蓋層設(shè)置；沉降以及穩(wěn)定期的結(jié)束。生物反應(yīng)器式填埋場(chǎng)已在美國(guó)獲得廣泛的重視。美國(guó)EPA于2000年4月發(fā)出征求意見(jiàn)的聲明中說(shuō)“：BL已被承認(rèn)可能是對(duì)固體廢棄物處理的一個(gè)革新。
結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)代生物技術(shù)是解決環(huán)保問(wèn)題的強(qiáng)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(xué)技術(shù)相比，生物技術(shù)具有顯著的高效廉價(jià)的特點(diǎn)。目前國(guó)際上有許多環(huán)境生物技術(shù)成果已進(jìn)人商品化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。另外，由于我國(guó)是一個(gè)污染嚴(yán)重的國(guó)家，因此建立一個(gè)有利于現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)保中應(yīng)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(shí)要鼓勵(lì)和資助環(huán)境生物技術(shù)的研究和創(chuàng)新。我們也應(yīng)充分利用我國(guó)的資源優(yōu)勢(shì)，借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情有重點(diǎn)地加強(qiáng)環(huán)境生物技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。
參考文獻(xiàn)
環(huán)境科學(xué)與現(xiàn)代生物技術(shù)的完美結(jié)合———評(píng)《現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)》作者柳萍，女，清華大學(xué)出版社理工一編室，副編審，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境、化工；E2mail：[emailprotected]tsinghua、edu、Cn《江西化工》2003年第3期“環(huán)境生物技術(shù)在“三廢”治理中的應(yīng)用”
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