摘要：得益于新技術(shù)的出現(xiàn)，生物技術(shù)展現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，并在醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)科學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)以及環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮著巨大的作用。探討了生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用價值和應(yīng)用方法，旨在為日后的生物技術(shù)高效應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù);環(huán)保工程;能源問題

隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的話題越來越重視。公眾的生態(tài)意識正在增強(qiáng)，這為采取更先進(jìn)的技術(shù)方法來應(yīng)對環(huán)境問題奠定了良好的基礎(chǔ)。在環(huán)保工程中，實施生物技術(shù)可確保工程的順利推進(jìn)，提高工程效率，顯著改善居住的環(huán)境，從而加快推動我國向低碳、可持續(xù)的方向發(fā)展［1］。

1生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用價值

1.1有效節(jié)約能源

在環(huán)保領(lǐng)域，節(jié)能問題一直是備受關(guān)注的話題。獲取能源的傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)常伴隨著能源過度開發(fā)以及環(huán)境破壞的問題。比如傳統(tǒng)的煤炭、石油開采等生產(chǎn)活動，不僅會造成潛在的地質(zhì)環(huán)境和植被環(huán)境破壞，還可能導(dǎo)致海洋、土壤、水體污染。而生物技術(shù)則是采用微生物代謝方法，將有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為生物能源形式，如生物柴油和生物氫。這一轉(zhuǎn)換過程不僅實現(xiàn)了廢物資源的循環(huán)利用，還減少了化石燃料的消耗負(fù)擔(dān)，有效地緩解了能源危機(jī)狀況［2］。

1.2降低環(huán)境污染

環(huán)境污染是實現(xiàn)人與自然可持續(xù)發(fā)展過程中面臨的最重要挑戰(zhàn)之一。傳統(tǒng)的污染治理主要包括填埋、焚燒等。這些方法雖然能在短時間內(nèi)處理掉垃圾，但仍會產(chǎn)生二次污染等問題。而生物技術(shù)的降解方法則有效地解決了這一問題。利用微生物的自然降解功能來分解有機(jī)廢水和重金屬等污染物，具有效率高、環(huán)境友好等特點，從而在根源上降低環(huán)境污染。而且，生物技術(shù)還能促進(jìn)已經(jīng)受損生態(tài)系統(tǒng)的盡快恢復(fù)。比如，在一些受污染的河水中，引入特定的微生物種群，生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力可能會得到恢復(fù)。因此，生物技術(shù)既能提高環(huán)境質(zhì)量，還有助于恢復(fù)生態(tài)平衡［3］。

1.3安全性高

在處理污染物時，環(huán)保工程往往需要考慮處理階段的安全問題。傳統(tǒng)的化學(xué)或物理方法容易產(chǎn)生有害的副產(chǎn)品或殘留物，對人類健康與環(huán)境保護(hù)造成潛在的影響。相比之下，利用生物技術(shù)，能夠有效提高安全水平。這些微生物在自然界中廣泛存在，經(jīng)過長期進(jìn)化和選擇，已經(jīng)形成了對特定污染物的高效降解能力［4］。因此，在處理過程中，生物技術(shù)不會產(chǎn)生有害的副產(chǎn)物或殘留物，對人體健康和環(huán)境保護(hù)不構(gòu)成威脅。

2生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1在廢氣處理工程中應(yīng)用

（1） 生物膜法。生物技術(shù)在廢氣處理中的應(yīng)用主要包括兩種技術(shù)：生物膜法和過濾法。在生物技術(shù)的范疇內(nèi)，生物膜法是利用微生物在多孔介質(zhì)過濾器表面的附著，去除廢氣中的污染物。然后，通過微生物新陳代謝將有害的氣體轉(zhuǎn)化為有機(jī)物、CO2，并加以利用。具體而言，通過生物膜法進(jìn)行的除臭包括以下環(huán)節(jié)：①氣液擴(kuò)散。通過氣/液界面將廢氣中包含的化學(xué)物質(zhì)從氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。②液固擴(kuò)散。在得到液體后，需要將液相后的化學(xué)物質(zhì)擴(kuò)散到生物膜中。③生物氧化。利用生物膜中存在的微生物來氧化有害氣體，實現(xiàn)廢氣處理。同時，生物膜還有助于氮、磷等物質(zhì)的擴(kuò)散。其工藝流程主要為：準(zhǔn)備精煉設(shè)備——廢氣通過空氣管道進(jìn)入洗滌塔——調(diào)節(jié)濕度水平——微生物過濾處理——分解氣體中的有害成分——精煉氣體通過測力計排出。

（2） 生物過濾法。生物過濾方法是利用裝載有微生物的填料將收集的廢氣進(jìn)行過濾的一種方法。該填料能夠完全分解并氧化廢氣中存在的有害氣體與物質(zhì)。由于填料中的微生物在此過程中承擔(dān)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的功能，因此需要通過足夠的營養(yǎng)攝入以便于微生物大量繁殖，相應(yīng)的填料需要具有大量的有機(jī)成分。同時，為提高微生物的高活性水平，有必要提供更佳的生存環(huán)境，包括適當(dāng)?shù)臐穸取⒀鯕夂亢宛B(yǎng)分。填料的選擇必須考慮幾個因素：①填料應(yīng)能容納多種微生物同時生長，具有均衡的營養(yǎng)比例、優(yōu)異的吸水能力且無異味，而且要易于采購，成本效益高。②填料具有較低的維護(hù)要求。通常使用的生物填料包括干樹皮、甘草根、纖維泥炭等。

2.2在污水凈化中的應(yīng)用

生物技術(shù)應(yīng)用于受污染的水體時，可以有效地作用于各種有毒物質(zhì)，如重金屬、有機(jī)酸和有機(jī)汞等。該應(yīng)用的主要操作原理是通過微生物自身固有的生命活動，代謝轉(zhuǎn)化某些有害物質(zhì)，從而降低水體中的污染物，實現(xiàn)污水的有效凈化。近年來，固定化細(xì)胞技術(shù)和酶技術(shù)等特殊技術(shù)已被主要用于污水生物凈化。固定化酶技術(shù)主要采用化學(xué)鍵結(jié)合法將水溶性酶與不溶性載體結(jié)合起來，轉(zhuǎn)化為催化活性延伸物質(zhì)（不溶于水），并有效固定微生物中含有的細(xì)胞，產(chǎn)生固定化細(xì)胞。這種技術(shù)可以顯著提高污水中有機(jī)污染物和無機(jī)金屬處理效果。

2.3在化學(xué)農(nóng)藥處理中的應(yīng)用

一些生物技術(shù)在其生命周期中表現(xiàn)出顯著的農(nóng)藥降解能力，經(jīng)過工程改造后，可大大有助于農(nóng)藥的降解和消毒，避免對農(nóng)作物或動物產(chǎn)生影響。這些新型合成物通常被稱為“生物農(nóng)藥”，其最大的優(yōu)勢是對人類或動物幾乎沒有傷害，安全性大幅提高。目前，我國生產(chǎn)的生物農(nóng)藥主要是利用可再生資源，大大降低了生產(chǎn)成本，滿足了不斷擴(kuò)大的農(nóng)業(yè)可持續(xù)化生產(chǎn)的需求。

2.4在污泥與土壤處理項目中的實際應(yīng)用

針對含金屬污泥與土壤的處理，主流手段是使用微生物法和植被修復(fù)法。（1）微生物法是借助特定種類的微生物，利用其代謝和吸附特性，改變金屬在污泥與土壤中的形態(tài)、分布，進(jìn)而達(dá)到加速處理的目的。然而，在此過程中，遵循適宜的pH非常關(guān)鍵。（2）植被修復(fù)法則是借助綠色植物強(qiáng)大的固氮、分解能力，和微生物之間形成互動作用，從而對環(huán)境產(chǎn)生有效的凈化效果。這種方法的優(yōu)點在于簡便且環(huán)保，但是對于土壤的類型有一定限制。應(yīng)用該技術(shù)的原則是充分發(fā)揮植物的某些特質(zhì)，例如選擇一些抗金屬特性強(qiáng)的植物品種，用以凈化土壤中的重金屬，以此減少或防止金屬污染的進(jìn)一步擴(kuò)散。

2.5在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用

近年來，生物技術(shù)在不斷發(fā)展壯大，其特性使其在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。在環(huán)境監(jiān)測工程中，生物技術(shù)的主要方法包括以下幾種：①細(xì)菌總數(shù)檢測法和糞便污染指數(shù)技術(shù)用于水質(zhì)檢測;②發(fā)光細(xì)菌法用于環(huán)境毒素的檢測;③藻類生長測定法則用于水質(zhì)腐敗程度的監(jiān)控；④在對受到石油污染的土壤進(jìn)行檢驗分析時，核酸雜交法能有效對烴降解基因的參數(shù)檢測。結(jié)果顯示，污染物濃度越高，這些基因的濃度也相應(yīng)提升，因此可以準(zhǔn)確量化評估石油污染的實際情況。

3生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用展望

3.1解決能源領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)

能源問題始終是我國環(huán)保工程發(fā)展所面臨的關(guān)鍵難題之一，作為一個發(fā)展中國家，我國長期以來主要依賴煤炭、石油等難以再生的能源作為生產(chǎn)資源。然而，能源儲備有限以及在使用過程中所引發(fā)的嚴(yán)重環(huán)境污染問題，成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)高速發(fā)展的重要因素。因此，應(yīng)當(dāng)積極探索生物技術(shù)與能源開發(fā)利用相結(jié)合的創(chuàng)新路徑。一方面，要不斷提升現(xiàn)有傳統(tǒng)能源資源的利用效率，努力緩解日益嚴(yán)峻的能源危機(jī);另一方面，要積極關(guān)注前沿科技，加大新能源、綠色能源的研發(fā)力度。例如，針對煤炭的生物清潔處理技術(shù)、生物質(zhì)能的實際運(yùn)用以及生物電池等關(guān)鍵技術(shù)，可有效推動能源供應(yīng)與環(huán)境保護(hù)深度融合。

3.2提高環(huán)境深度治理質(zhì)量

隨著國家對環(huán)保政策法規(guī)的逐步完善和嚴(yán)格執(zhí)行，我國環(huán)境保護(hù)事業(yè)取得了極大進(jìn)步。然而，長期以來采取的“先污染后治理”策略，對此前已經(jīng)破壞的生態(tài)環(huán)境帶來了深遠(yuǎn)影響。所幸生物技術(shù)的快速發(fā)展提供了新的機(jī)遇和可能性，即改變環(huán)保工作重心，從單純的保護(hù)環(huán)境升級為提高環(huán)境自我調(diào)節(jié)和自主凈化的能力。據(jù)此理念，可以通過基因工程技術(shù)，對一些具有強(qiáng)大吸附功能的生物進(jìn)行改造和優(yōu)化，使其在生長過程中能夠有效吸收和代謝土壤中的有害重金屬離子，從而大幅提升土壤本身的自我修復(fù)能力。

3.3應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)勢

醫(yī)藥領(lǐng)域抗生素的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致藥物殘留成為環(huán)境污染的重要源頭之一。為此，通過對生物技術(shù)的深入研究，著力開發(fā)更為精準(zhǔn)高效的疾病檢測、預(yù)防和治療手段，已成為當(dāng)前科研工作者的重點方向。例如，根據(jù)基因工程理論研制的DNA分子探針，能夠幫助醫(yī)護(hù)人員快速、準(zhǔn)確地診斷病情;采用微生物發(fā)酵制取木糖醇，可作為糖尿病患者安全食用的代糖產(chǎn)品。此外，利用生物技術(shù)制造西藥、疫苗，不僅成本低廉、工藝簡練，還具有提純?nèi)菀?、收效顯著等優(yōu)勢。

3.4滿足農(nóng)業(yè)改革的新需求

生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用已然取得了諸多成果。其優(yōu)勢無論是玉米品種選育、優(yōu)良植物培育還是轉(zhuǎn)基因食品開發(fā)等方面均得到了印證。展望未來，應(yīng)借助生物技術(shù)，研究兼?zhèn)涓弋a(chǎn)、抗洪、抗旱、抗蟲以及具有土壤修復(fù)功能的新型綜合型植物。具體來說，在草原地帶種植繁殖速度快、抗蟲害的優(yōu)質(zhì)牧草，能減緩?fù)恋鼗哪M(jìn)程，借助畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展來增強(qiáng)草原生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力;在洪澇災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)，選擇發(fā)病率低、根系發(fā)達(dá)、保水性能優(yōu)越的植被類型，確保在暴雨天氣來臨之際不會被迅速沖毀并能在短時間內(nèi)吸收過量的地下水進(jìn)行代謝利用。此外，在糧食儲存、預(yù)處理及精深加工等環(huán)節(jié)，也應(yīng)充分發(fā)揮生物技術(shù)的潛在價值，進(jìn)一步提升儲糧質(zhì)量、延長儲糧期限、提高糧食加工效率。

4結(jié)論

生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用，無疑為環(huán)境保護(hù)帶來了革命性的改變。不僅顯著提高了環(huán)境治理的效率，還降低了處理過程中的能源消耗和二次污染風(fēng)險。生物技術(shù)的綠色、安全特性，使得其在污水處理、土壤修復(fù)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。展望未來，隨著生物技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，其在環(huán)保工程中的應(yīng)用將更加深入和廣泛，為構(gòu)建可持續(xù)的生態(tài)環(huán)境提供有力支撐。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：王序，男，山西陽泉人，研究生在讀，從事科技政策的研究。