生物技术在环保工程中的应用探析

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  摘要:随着社会的发展和工业化水平的不断提升,我国正面临着越来越严重的环境污染问题,因此环保科技及其相关产业越来越受到社会和国家的关注与重视。生物技术在医疗、农学、军事科技、工业和环境保护方面均有重要应用。本文对生物工程技术的概念进行阐述,并针对该种技术在环保工作中的应用做出总结。
  关键词:生物技术;环保工程;应用
  1导言
  生物技术是指用活的生物体或者生物体的物质改进产品、改良植物和动物、或培养特殊用途微生物的技术,是第三次工业革命的主要标志之一。生物技术主要包括发酵技术和现代生物技术,是一门新兴的、综合性的学科。生物科技的发展为这个问题带来了一些积极的变化,通过运用先进的生物技术来处理工业与生活产生的各种污染物,使得在保障经济发展的同时,还能还我们一片绿水青山,实现人与自然的和谐发展。
  2生物工程技术的概念
  生物工程技术诞生于十九世纪七十年代,是一门新兴的应用学科,综合了生物学和电子、化工等现代工程技术,创造出具有特别机能的生物体,通过生物体正常新陈代谢的方式降低污染物的毒副作用或者消除污染源来达到保护环境的效果。
  3生物技术在环保工程中的意义
  3.1促进能源利用与环境保护的协调发展
  一个国家的发展离不开能源的推动,我国又是能源消耗大国,如果没有足够的能源供应,社会的发展会出现严重的问题。化石能源尤其是煤炭资源与石油资源是不可再生的能源,它们在开采、加工等过程中会产生环境污染问题。而且我国的资源分布很不均匀,呈现出西部多东部少的局面,而人口的分布又是东部多西部少,这就造成了能源利用的各种问题。生物技术的应用会逐步改变这种状况,生物燃料的利用能满足一部分生产生活需要,比如沼气发电、生物柴油等,这些科技进步将在未来不可持续能源消耗殆尽之后,给我们的社会提供新的强大的能源供应,保障我国社会的持续健康发展。
  3.2节约各种资源的消耗
  运用生物科技处理污染物后生成的产物,除了少部分不可分解的物质,多数是对环境无公害的物质,例如烃类、水、无机盐等。同时,生物科技能将部分废弃物中的组成部分转化为人们能够实际利用的物质,实现资源的再利用,做到物尽其用、节约资源。另外,生物技术可以将现有的消耗物从自然界获取变成人工种植或养殖,比如培育的高产作物、速生植物等,以及随着生物技术的发展能够人工养殖的水产品等,这些能够最大限度地满足人民的物质需要,减少对天然资源的消耗。
  4生物技术在环保工程中的应用
  4.1环境监测
  环境保护的重点不在治理,而在预防。监测环境的污染程度对环境保护来说非常重要,也非常关键,能在环境污染形成之前把它扼杀在摇篮里是最理想的环境保护的状态。我们常用借助化学分析的方法或者高精密的儀器来检测环境各因素的变化。随着科技的发展,生物监测引起人们越来越多的关注和重视。人们可以通过生物学技术和基因工程技术制造具有特殊功能的生物芯片,通过生物传感器监测环境污染指数的变化。
  例如,我们可以通过水域中克霉伯氏菌数量的变化情况来判断粪便污染情况,检测该水域水质的清洁状况;也可以借助生物传感技术测定水体中的酚和NO3等有机物的含量或者检测大气中的CO2和SO2的浓度。生物工程技术具有快速、灵敏、和准确的特征,可以为环境保护提供精准的信息,对环境保护有着非常大的助益作用。
  4.2微生物工程
  微生物工程又叫发酵工程,是利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或应用在工业生产过程中。例如用酵母菌发酵制备啤酒、用真菌大规模生产青霉素等。在环境保护领域,发酵工程用来强化污水处理中的微生物等。沼气池就是常用的微生物工程之一,是在密闭空间内,在一定的温度、湿度、酸碱度条件下,对废弃物进行发酵,产生沼气,可用来作燃料,沼液可用作肥料,而且废弃物都在密闭环境下,不会产生臭气、滋生蚊虫、减少二氧化碳的产生。还有疫苗制备、石油开发和粪便的无害化处理的应用,都是以微生物工程为基础来实现的。
  4.3污水处理
  工业废水和生活污水对地下水的水质以及土壤结构的变化有着极其不利的影响。传统的物理和化学处理方法无法一次性处理废水和污水中所蕴含的多种污染物,而且也容易产生二次污染,污水治理效果都不是特别理想。借助生物工程技术,我们可以利用具有特殊功能的生物体通过自身生长发育的新陈代谢功能,吸收并转化污水中的污染物质,高效降解有机物质,降低或解除污水的毒性,实现污水的净化和再次利用。常见的污水治理的生物工程技术有:生物膜法、固定化微生物技术、生物反应器技术和生物强化处理技术等。以生物膜法为例,通常生物膜可以视为微型的生态系统,污染水体中的有机物被生物膜吸附、降解,而微生物将有机物作为营养元素进行新陈代谢,从而达到污水净化的目的。生物膜法对于水质、水量以及水温冲击适应性相对较强,并且产生污泥量以及运行成本相对较少。
  4.4在大气污染防治工程中的应用
  利用生物技术进行大气污染治理主要是利用微生物在新陈代谢过程中可以将废气中的有害物质降解或转化为无害物质。例如生物过滤方法中生物除臭技术,臭气经集气装置从以上空间抽取后进入生物除臭塔,并在喷淋塔内与含有微生物种群的液体接触,由微生物的新陈代谢作用把气体进行净化,主要应用于垃圾处理站等产生恶臭、有害气体的场所。此外还有有生物洗涤和生物吸附等方法。
  4.5在固体废物处理工程中的应用
  生物技术在固体废弃物处理中的应用主要是依靠微生物的发酵能力,将部分固体废弃物进行发酵、降解,并转化为甲烷、二氧化碳等无污染的物质,从而减轻固体废物污染。比如说好氧堆肥法是将好氧微生物与固体废物中容易降解的部分结合,通过降解作用转化成腐殖质,用来做肥料,不仅减轻了污染,还提高了资源利用率。另外与之相对的是厌氧发酵法。
  4.6生物技术在土壤污染治理中的作用
  用生物技术处理土壤的污染主要是靠生物的作用将重金属从土壤中加以吸收或者固定在生物体内部,通过生物的各种生命活动进一步将重金属变为重金属的化合物或者离子盐从而使之无害化。这样处理之后的土壤毒害性大大减弱,再适当的用植物进行绿化处理就能增加土壤中的有机物数量,使得原本不适宜生长植物的土壤能够正常生长植物,实现被污染土壤的治理目的。
  4.7生物能源技术
  生物能源主要指以淀粉质生物,如粮食、薯类、作物秸秆等为原料生产的石油替代油料,而其中燃料乙醇和生物柴油尤被看好。生物能源是基于生物质的存在实现的,生物质能是太阳能的一种。生物质具体的种类很多,植物类的有木材、农作物(秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等)、杂草、藻类等,非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等。发展生物能源,不仅能控制环境污染,减少对煤、石油等资源的依赖,还能推动农业的发展。
  结束语
  综上所述,就目前来看,生态环境保护已经成为了整个社会关注的核心问题,是保证人们幸福生活的一个保障,环保工程的发展已经成为了时代进步的标志。但需要注意的是由于环境污染的成因不同,在治理污染时采取单一的技术很难得到好的效果,因此,利用生物技术进行环境污染治理时,必须有针对性的采取多种方法,综合进行治理。
  参考文献:
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