生物技术与环境保护

摘要： 21世纪以来环境污染成为威胁人类生存的最大的不安因素,尤其是水污染。水是生命之源，水是维持人类生活必不可少的东西。可以说没有水就没有人类社会的发展，没有水就没有中华上下5000年的历史发展。随着第二次世界大战的结束，整个地球进入和平发展阶段，全世界的经济不断发展，工业化水平越来越高。但是随之而来的是越来越多的生态环境被污染，各种各样的生物在地球上销声匿迹。面临着越来越严重的环境污染问题，环境保护这个问题，也日益被人们挂在嘴边上，行动在手中。科学家们也努力研究应用各种科学技术来解决这个问题。本文主要就生物技术在环境污染方面的应用，由其是在水污染方面的应用。

关键词：生物技术；环境污染；水污染；

Biological technology and environment protection

Xinying zhou

Abstract： 21century environment pollution becomes the biggest threats to human life uneasiness of the factors, especially water pollution. Water is the source of the life, water is sustain human life indispensable. Can say that no water, no development of human society, no water, no Chinese 5000 years or historical development. With the end of the Second World War, the whole earth into the peaceful development stage, the world economic development, more and more high level of industrialization. But any is more and more of the ecological environment is pollution, a variety of life on earth is the ritual. Facing more and more serious problems of environment protection, more and more people paid attention to this problem, and try to solve it. Scientists are trying to research and application of various sciences to solve the problem. The paper mainly biological technology in the application of environment pollutions, by is in the application of water pollution.

Key words: Biological technology；Environment pollution ；Water pollution ；

生物技术是一门以生命科学为基础的，结合先进的工程技术和其他基础学科的科学原理，利用生物体组织的部分特性和者功能，按照预先设计对其进行改造

【1】

或者利用生物原料为人类生产所需产品的一门科学。传统的生物技术的在中华民族5000年的历史中，主要集中在酿酒、醋等发酵产品。随着世界经济、科技的不断发展进步，现代生物技术在医疗、食品、环境、轻工业、安全检测、海洋、环保、能源等方面都有重要的作用。甚者有专家人为生物技术将成为21世纪的主导技术，甚至可能引发新一轮的工业和第二次的绿色革命[2].

生物技术是一门具有悠久历史的一门技术，它几乎与人类文明同时诞生，可以说最初的农业生产活动就是最早的生物技术的起点。后来，随着不同时代不同

先进的人们对生物技术这门科学的不断完善，慢慢的慢慢的除了发酵工程以外又将细胞工程、基因工程、蛋白质工程等各种各样的与生命科学有关的工程应用到生物技术中。现在还将生物技术应用到环境治理和保护当中去。

环境生物技术是一门生物技术在环境保护和环境治理的广泛应用中衍生出来的一门科学技术。凡是与生物技术相结合的用于对环境进行监控、治理或者修复，清洁生产、污染物资源化一剂生物材料和能源开发等，均属于环境生物技术研究和应用的范畴[3]。 1、生物技术 1.1生物技术的定义

所谓生物技术就是正在逐步形成的，与微生物学、生物化学、化学工程等许多基础学科密切相关并相结合的综合性边缘学科，它是以生命科学为基础，利用生物（细胞组织及其组成部分）的特性和功能，设计构建具有预期性能的新物质或者新品系，一剂与工程原理相结合，加工生产成产品或提供服务的综合性技术。 1.2生物技术的内涵

生物技术包含了包括基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程在内的五大生物工程技术。它们之间并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的统一整体，其中基因工程为核心技术。通过基因工程，人们可以将预先设想好的想到得到的功能的基因片段导入到其他生物或者细胞当中去，然后再通过发酵工程或者细胞工程将这段基因表达出来。或者可以通过改造酶的某些DNA片段来增加酶的产量，酶的生物活性、稳定性等来得到目标产物。他们之间的关系可以用下图来表示[4]。

2.环境生物技术

2.1环境生物技术的基本概念

所谓环境生物技术就是直接或者间接利用生物的生理活动，来建立降低或高效净化污染环境以及将污染物转化为资源的人工技术系统，是现代生物技术的一种，是近30年来产生的前沿科学技术，涉及到了生物技术、工程学和生态学等科学，它不仅包括了生物技术的所有技术，还融合了工程学、生态学的优点。其核心是微生物学过程。

应用到污水处理中具有如下特点：①很强的吸附性、良好的沉淀性，降解能力，处理效果很好。②可处理大量水，方法成熟③成本低无二次污染。但是由于研究时间不是很长，因此人们对环境生物技术在治理和防护水污染等方面的认识不是很充分，还需要更进一步的研究和拓展。

2.2环境生物技术在水污染方面的应用。

2.2.1 生物发酵技术 生物发酵工程涉及最早的领域是废水生物处理。目前关注的生物发酵技术主要有：①水解-好氧生物处理法（H/O法）。其特点就是将厌氧过

[5]

程控制在水解和酸化过程。用H/O法处理表面活性剂废水、焦化废水和印染废水等难降解的工业废水，其效果十分显著。②生物除磷脱氮技术，生物脱磷是利用微生物“硝化—反硝化”的原理，在缺氧的条件下实现的，生物除磷是利用聚磷微生物在无氧的条件下释放磷，再在好氧条件下超量摄取磷来除去污水中的磷，由于氮和磷都是水体富营养化的主要因子，对于封闭和半封闭的水体，开发出同时能有效去除水体中氮和磷的方法尤为重要。③间歇式活性污泥法，是在20世纪80年代在我国应用的用于日处理20万t一下的中小城市的污水处理厂。其特点是周期性的进行好氧、厌氧操作，以达到去除COD、氮和磷等的效果[6]。 2.2.2 BTS法 BTS法是目前最先进和经济的从源头消除算水污染和长期防止酸水形成的技术。该技术采用电磁遥感手段探测和确定酸水源头，然后通过科学添加生物和营养混合物，在源头培养生物强势，使微生物自动向AMD源头物质迁移，并在其表面形成复杂多层的生物膜和生化结构，充分阻挡氧气，阻断AMD源头物质产生酸化反应，从根源上防止AMD生成，同时，微生物种群中的部分种群消耗质子，提升水的pH值和沉淀溶解的重金属，进而将已经酸化的水治理到合格标准[7]。

2.2.3生物强化处理技术 生物强化处理技术，就是为了提高废水处理系统的处理能力，向该系统中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以除去某一种或某一类有害物质的方法[8]。主要的强化方法有：①高浓度活性污泥法，就是以高浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理。②生物—铁法，就是在普通活性污泥中加入一定量的氢氧化铁或氧化铁粉，将污泥逐步驯化成生物铁絮活性污泥，具有高浓度活性污泥法的特点。③粉末活性炭活性污泥法（PACT法），此法充分发挥了活性炭优良的吸附能力和微生物氧化能力的协同增效作用，在此法中可去除1-3gCOD，且改善了生物性能，是废水毒性下降。此法具有较强的抗毒能力和分解作用。

2.2.4脂酶生物技术 脂酶技术是利用脂酶对油脂的降解作用，对污水进行处理的一向生物技术。可以直接在废水中培养亲脂微生物以处理废水[9]。也可以利用酶的混合物，包括酶，将脱水污泥转化为沼气[10]。 3. 环境生物技术的发展前景 3.1应用环境生物技术治理环境污染

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。而且能一步到位，避免了污染物的多次转移。因此，环境生物技术具有速度快、 消耗低、效率高、成本低以及无二次污染等显著优点，是环保中应用最广的、最为重要的单项技木。利用生物修复技术净化环境，可使受污染的宝贵资源，如水资源、 土壤等得以重新利用，还可进一步强化环境的自净能力。

3.2环境生物技术受到全球普遍重视和采用

自20 世纪70年代以来，发达国家就十分重视生物技术在环境领域的应用，

并开展了规模的科研活动。目前已开发了一系列的环境生物技术及其产品并广泛应用于污水处理、大气净化及污染环境介质治理等方面。至今，英、法、德、荷等国已取得了大量实用性的环境生物技术研究成果，部分已经商品化。荷兰自1982年以来，已利用环境生物技术治理并恢复了多处污染地[11]。环境生物技术的重要性也为众多的国家普遍接受，并成为发达国家优先发展及应用的环境保护新技术。1994年4月，在美国组织的可持续环境中的生物技术大会上，提出了基因工程微生物、优选微生物菌株和生物传感技术中可利用菌株等三大最新发展技术领域。

3.3完善污染治理工艺

现在，废水生物处理技术在实验室阶段已经取得了很大的成绩，但在实际工程应用方面还尚需努力。好氧与厌氧工艺相结合、生物膜法与活性污泥法相结合的废水处理技术，无害化的生产工艺过程，高效完善的自动化体系是今后主要发展方向。此外，还应充分考虑使微生物降解后的产物得到充分利用的途径，这不但可以为人类提供更多的能源，还可实现真正意义上的清洁生产。虽然生物技术在废气处理中应用的时间尚短，但其效率高、安全性好、无二次污染的技术优点，在今后的研究中仍会备受关注，尤其是在微生物脱硫技术以及高活性脱硫菌种的研制和培养方面，再配以清洁生产技术的研究，是解决原煤燃烧所产生的二氧化硫造成空气污染的最佳途径[12]。 3.4进一步开发生物检测手段

随着科技的进步，生物环境污染监测会更便捷，更灵敏，更全面。分子生物技术将会在开发研制生物传感器方面发挥积极作用，这些生物传感器可以满足对实际环境情况实施自动连续监测的需要，从而可以判断环境污染发展的趋势，尽早采取适当的预防措施。分子生物技术还可探索环境污染物质在环境中的迁移转化以及降解规律，检测污染致突变的成因，分析污染的来源[13]。

随着改革开放的进行，中国进入现代化发展的新世纪，社会经济发展迅速，人民物质生活越来越来，但是由于在发展之初没有认识到发展和环境相协调的重要性，导致了中国的经济发展建立在了环境破坏的基础上了。等到意识到了保护环境的重要性之后，我们已经在被污染的环境中生活了很久。所以现在研究如何保护环境变得越来越重要。

当前，环境生物技术在国际上已经进入了蓬勃发展的轨道，随着全球范围内岁环境保护的高度重视，市场对环境生物技术的需求越来越广泛。我国在这方面的研究历史还很短，还有很大的发展空间，身为社会主义接班人的我们也要多多关注这方面的新信息。

参考文献：

[1]胡耀辉，生物技术与食品工业的发展，农产食品科技，2007，1（2）：6-9 [2]许杨，胡少昶，生物技术与食品，中国蓄业与食品，1998，5（6）：1-2

[3]国家发展委员会产业发展司，中国工程学会，2002中国生物技术发展报告[R],北京：中国农业出版社，2003.

[4]胡耀辉，生物技术与食品工业的发展，农产食品科技，2007，1（2）：6-9

[5]刘德绍、郑强，关于环境技术在水污染治理中的研究与应用，重庆环境科学，2001，23（1）：57-58 [6]王秀英、盛铭军、武周虎，环境生物技术在污染治理方面的应用，青岛建筑工程学院学报[J]，2006,26(1):2-3

[7]王柱强，地下谁污染防控与环境生物技术的发展，中国矿业[J],2010，19（4）：52-53 [8]全向春等，生物强化技术及其在废水处理中的应用，环境科学研究，1999，12（3）:22-27 [9]Jpn.Pat.JP-06062837, 1994 [10]Ger.Pat.DE-4141832, 1993

[11]华军，环境生物技术的研究现状及发展前景，污染防治技术，2006，19（2）：24-25 [12]刘淑梅、张淑芬，生物技术的研究现状及其发展趋势，环境科学与管理，2005，30（4）：43-45

[13]徐蕾，环境生物技术的发展及应用，江苏环境科技，2008，21（z1）：155-156