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摘要:伴随着经济社会发展,环境污染问题也凸显。为了可以将环境污染问题妥善解决,需要不断的将较为先进技术引入其中。生物技术作为先进、有效的技术,可以有效治理环境污染问题。运用生物技术可以绿色、环保的将环境污染问题妥善治理。基于此,本文将主要分析不同污染对生活的影响以及生物技术在环境污染中的具体运用。
关键词:生物技术;环境污染;治理;应用。
近几年,环境问题被讨论的越来越频繁,国民已经意识到环境对我们生活的重要性。环境出现问题不但会影响到国民身心健康,还会制约经济的发展。对此,将环境污染问题妥善解决,已然成为现阶段经济发展的关键性任务之一。生物技术运用在环境污染治理中具有独特优势,该项技术具有经济性、高效性、低能耗性以及清洁性等优点,应用在环境污染治理中,效果较佳。
1、不同污染对生活影响
1.1、大气污染
随着交通运输和工业等事业的迅猛发展,以及煤和石油的大量使用,产生的大量有害物质和一氧化碳、二氧化硫、烟尘等排放到大气中,当其浓度超过环境所能允许的权限并持续一定时间后,就会改变大气特别是空气的正常组成,破坏自然的物理、化学和生态平衡体系,从而危害人们的生活、工作和健康,损害自然资源及财产、器物等。这种情况即是大气污染。大气污染对人体的影响,首先是感觉上不舒服,随后生理上出现可逆性反应,再进一步就出现急性危害症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒、致癌三种。
1.2、水环境污染
水资源作为大自然赋予人类最宝贵的财富之一,更是国民发展和生产不可或缺的自然性资源。现阶段,全世界范围内的淡水资源超出1/3都被生活和工业活动污染。水资源的污染防治问题已然成为环境保护中的重点组成部分,更是我国环境保护开展的关键性工作之一,我国水资源污染状况比较严重。全国水体内污染物含量超出了水体整体的承载能力,城市中的饮用水资源受到严重破坏,国内的饮用水符合标准的资源不足总人口的一半,尤其是水资源污染问题,已然从原本的單一性生活污染和工业污染转变成多样性污染【1】。
1.3、土壤污染
据不完成调查,目前全国受污染的耕地至少有1.5亿亩,污水灌溉污染耕地3250万亩,固体废弃物堆存占地和毁田200亩,合计约占耕地总面积的1/10。 调查还表明,全国目前至少(1300-1600)万公顷耕地受到农药的污染,其中多数集中在经济发达的地区。近年来,最引人关注的是重金属污染问题越发严重。2011年10月中国工程院院士罗锡文表示:全国3亿亩耕地正在受到镉、砷、铬、铅等重金属的污染,占全国农田总数的近1/6。除耕地污染之外,我国的工矿区、城市也存在土壤(或土地)污染问题。
1.4、化学农药污染
我国是一个农业大国,农药生产和使用居世界第2位。使用农药每年可挽回粮食损失约420亿公斤、棉花损失近7亿公斤,在给农业带来巨大经济效益的同时,也给生态环境造成严重的危害。农药在喷洒过程中会造成对空气、水体、土壤等环境污染。土壤中的农药可被农作物吸收,进入植物体内,生物体能从环境中摄取稳定的、脂溶性强的有机氯农药,通过食物链的方式,在生物体内逐渐富集、传递,构成对农副产品、农业生物的积累,形成潜在的威胁和危害,而受污染的动植物和环境中的农药最终可通过消化道、呼吸道等进入人体,影响人的神经系统,破坏肝脏功能,影响生殖系统,产生畸形怪胎,导致癌症。
1.5、固体废物污染
固体废物按来源可分为生活垃圾、一般工业固体废物和危险废物三种,此外,还有农业固体废物、建筑废料及弃土等。固体废物长期露天堆放,其有害成分在土壤固相中呈现不同程度的积累,导致土壤结构和成分的改变,造成土地无法耕种,植物又是生长在土壤中,间接又对植物产生了污染。固体废物被地表径流携带进入水体,在水体中溶解出有害成分,造成水体严重缺氧,富营养化,导致鱼类死亡;倾入海洋里的塑料对海洋环境危害很大,海洋哺乳动物、鱼、海鸟以及海龟都会受到撒入海里的废弃渔网缠绕而被捕杀,塑料袋或包装袋也能缠住海洋鱼类,限制它们活动、呼吸和捕食。海龟和哺乳动物们也会因吞食塑料盒、塑料膜而窒息死亡。此外塑料也是一种激素类物质,它还能破坏生物的繁殖能力等;生活在环境中的人,以大气、水、土壤为媒介,可以将环境中的有害废物直接由呼吸道、消化道或皮肤摄入人体,使人致病。
2、生物技术
生物技术,实际上就是对生物或生物的成分进行改造和利用的一门技术。相关人员对生物技术需要进一步的了解和认识,从而把该项技术应用在环境污染治理中。该项技术主要是在保护环境和环境治理的基础之上,而研发出的新学科和新技术。伴随着细胞融合技术融入在基因工程技术中,生物技术已经得到了长足的发展,现阶段生物技术主要包含发酵工程、基因工程、酶工程以及细胞工程四个层面,而基因工程是生物技术中的核心内容【2】。生物技术关键是运用基因工程技术,提升微生物生化环境能力,是现阶段生物技术运用在环境治理中的关键技术之一。生物技术主要是利用生物学化学原理直接或是间接的运用生物体及其组成部分进行分析解读,建立降低或消除污染物产生的生产工艺,或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。生物技术被不断的革新,可以看出生物技术应用在环境污染治理中表现出优越性和独特性。生物技术遵循了我国制定的可持续发展战略,可以将环境污染问题有效解决,具有成本低、速度快以及低能耗的特征。对此,该技术运用在环境污染治理层面上,可以有效将环境问题解决。
3、生物技术与环境污染治理
3.1、大气污染消除
在对大气污染进行消除的过程中,一般会运用以下四种消除模式:首先,生物过滤模式,是装满微生物的填料之中通过所收集而来的废气。在一定条件下,固体载体可以吸收气体物质,而后经由微生物进行分解,从而顺利地完成废气的解臭过程。该种模式是生物技术运用在大气污染和废气污染治理中的常见运用模式,其所具备的优势在于操作较为便捷,设备运用相对较少,去除的概率比较高,投资运营的费用相对较低等特征。其次,生物洗涤模式,该种模式可以被分为悬浮液再生阶段和废气吸收阶段,作为治理环境污染中的有效措施。其具有易于控制,填料不易被堵塞,去除的效率比较高等优点。但是,该种方法在运用的过程中还存在诸多不足之处。在运用该种方式的过程中,所需要的设备相对较多,由于该种方式需要额外加入营养,就导致生产的成本比较高,还较易引起水污染。第三,植物天然修复模式,这种模式作为被大众认可的模式之一。该模式具有技术要求低和环境友好的优点。这种模式主要是将太阳能当做是动力,运用植物具有的净化功能,将大气中的污染物吸收。最后,生物发酵模式,生物技术在处理大气污染的过程中,能够对污染物分子结构进行降解处理,可以对产物以及副产物进行降解,产生的最终转化产物是无毒无害物质,如二氧化碳、水等。 3.2、污水生物净化
在传统城市污水治理中,主要采用的方法为活性污泥法、厌氧处理法,这些方法的应用可将污水中的绝大多数有机物去掉,并且同样有着操作简单且稳定性高,然而不可忽视的是这类方法的适应性不足,并且极易出现二次污染等情况。而将更为先进的生物技术应用到污水治理中,就比传统治理技术更具效果,固液分离速度及效率有全面提升,同时在成本投入、二次污染方面有了很大改善。应用较为普遍的有微生物处理技术、生物修复技术以及固化微生物技术等等。
3.3、土壤污染修复
重金属的污染作为导致土壤污染的关键性污染物。在对重金属污染物进行生物修复的时候,主要是运用生物作用,其中包含植物和微生物,净化和消减土壤内重金属含量,亦或是对重金属毒性进行降低。工作的原理为运用生物技术,例如:酶促反应等,对金属处于土壤内的化学形态进行转变,促使重金属固定亦或是解毒。从而有效降低重金属在土壤内的生物可运用性和移动性,运用生物代谢和吸收将重金属含量进行净化、固定和减弱。被污染的土壤,在开展生物修复的过程中,可以有效提升土壤内有机质含量,将微生物活性激发出,从而有效改善土壤内生态结构,从而助力土壤的固定,遏制土壤出现水蚀和风蚀的状况,规避水土流失问题出现。
3.4、化学农药污染消除
在一般状况之下,运用化学的杀虫剂、杀菌剂及除草剂时,会有农药不断在土壤内残留和累积,尤其是化学类的农药作为最难分解的农药之一,该农药流经到生态系统之内,会导致土壤出现滞留毒害的作用。对此,近几年来,国民都在努力探寻有效和安全的消除农药污染的方法。运用微生物对农药进行降解,已然成为降低农药造成环境污染的关键途径。其中,有的消除主要是运用矿化作用,把农药内有毒的成分逐步分解,最终以水和二氧化碳的形式排出,从而将其彻底降解,一般不会对土壤带来较多的副作用,有的则是运用共同代谢的作用,把农药转化成为可以降解的中间性产物,从而将环境内残留的农药消除。该种途径降解较为复杂,具有正面效应,还有负面的效应。
3.5、固体废弃物污染消除
利用生物技术,将固体废弃物进行“无害化、资源化、减量化”处理,使其成为可用于农田的土壤改良材料,以达到变废为宝的目的。首先,在生活垃圾治理方面:生活垃圾中有机物40%以上,是宝贵的资源,经过生物技术处理,可作为作物生长的优质有机肥料,实现生活垃圾的部分资源化,有利于生态环境的良性循环,同时有机肥投入农业,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。研究结果表明:利用生物技术处理生活垃圾生产有机肥是生活垃圾无害化、减量化、资源化的有效途径。高效、快速的堆肥技术是20世纪60年代以来国内外竞相研究的重点之一。近年来,堆肥方法已从传统的露天静态堆肥向快速和半快速堆肥发展。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。国外正在发展用蚯蚓床处理生活垃圾,不仅可以将有机废弃物转变为肥效高且无臭味的蚯蚓粪土,而且还能获得大量蚯蚓作医药原料,加上蚯蚓体内蛋白质含量与鱼类相当,是畜禽和水产养殖业的优良饲料,可以收到一举两得之效果。其次,關于塑料垃圾治理方面: 农用地膜和废弃的购物袋长时间都不能够被化解,这是固体废弃物的重要组成成分。我国山谷河沟、土壤中塑料垃圾量可达到数百万吨。塑料垃圾若是混杂在土壤中,会导致农作物出现减产状况。若是连续的运用而不采取针对性解决措施,十几年之后有的耕地甚至会颗粒无收,可以看出,数量较大的塑料垃圾,严重的影响到我国的环境和生态,对生物可降解塑料的研究与开发已经是迫在眉睫。生物技术可以较为广泛的分解与筛选可降解类塑料与农膜,运用微生物的优势培育出高质量、高效率的降解菌。而且还可以分离出降解基因,从而将该类基因导入到某一种土壤微生物内,例如,根瘤菌,促使二者可协同发挥作用,把塑料与农膜快速降解。与此同时,还需要加大力度推广可降解塑料以及地膜的研发、生产和使用,从而有效将白色污染问题消除【3】。
结束语:
综上所述,著名生物学家达尔文曾说过:“我之所以能在科学上成功,最重要的一点是对科学的热爱,坚持长期探索”。随着生物技术的不断革新,生物方法不能够修复和处理的环境污染,对象也在逐步发生变化,为了保证生物技术可以满足新环境污染治理的需求,技术人员需要坚持探究,大胆假设,不断创新,从而保障生物技术很好地应用在环境污染治理方面。
参考文献
[1]史凤仙. 生物技术在环境污染治理中的应用探讨[J]. 文渊(小学版),2019(11):792.
[2]黄自晨. 生物技术在环境污染治理中的应用研究[J]. 魅力中国,2018(5):70-71.
[3]曹晓丹. 浅述现代生物技术在环境污染治理中的发展及应用[J]. 中国农业信息,2017(3):50,67.
作者简介:
杨晗冰 , 福建闽侯县人, 福建技术师范学院 本科在读, 生物工程专业。
关键词:生物技术;环境污染;治理;应用。
近几年,环境问题被讨论的越来越频繁,国民已经意识到环境对我们生活的重要性。环境出现问题不但会影响到国民身心健康,还会制约经济的发展。对此,将环境污染问题妥善解决,已然成为现阶段经济发展的关键性任务之一。生物技术运用在环境污染治理中具有独特优势,该项技术具有经济性、高效性、低能耗性以及清洁性等优点,应用在环境污染治理中,效果较佳。
1、不同污染对生活影响
1.1、大气污染
随着交通运输和工业等事业的迅猛发展,以及煤和石油的大量使用,产生的大量有害物质和一氧化碳、二氧化硫、烟尘等排放到大气中,当其浓度超过环境所能允许的权限并持续一定时间后,就会改变大气特别是空气的正常组成,破坏自然的物理、化学和生态平衡体系,从而危害人们的生活、工作和健康,损害自然资源及财产、器物等。这种情况即是大气污染。大气污染对人体的影响,首先是感觉上不舒服,随后生理上出现可逆性反应,再进一步就出现急性危害症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒、致癌三种。
1.2、水环境污染
水资源作为大自然赋予人类最宝贵的财富之一,更是国民发展和生产不可或缺的自然性资源。现阶段,全世界范围内的淡水资源超出1/3都被生活和工业活动污染。水资源的污染防治问题已然成为环境保护中的重点组成部分,更是我国环境保护开展的关键性工作之一,我国水资源污染状况比较严重。全国水体内污染物含量超出了水体整体的承载能力,城市中的饮用水资源受到严重破坏,国内的饮用水符合标准的资源不足总人口的一半,尤其是水资源污染问题,已然从原本的單一性生活污染和工业污染转变成多样性污染【1】。
1.3、土壤污染
据不完成调查,目前全国受污染的耕地至少有1.5亿亩,污水灌溉污染耕地3250万亩,固体废弃物堆存占地和毁田200亩,合计约占耕地总面积的1/10。 调查还表明,全国目前至少(1300-1600)万公顷耕地受到农药的污染,其中多数集中在经济发达的地区。近年来,最引人关注的是重金属污染问题越发严重。2011年10月中国工程院院士罗锡文表示:全国3亿亩耕地正在受到镉、砷、铬、铅等重金属的污染,占全国农田总数的近1/6。除耕地污染之外,我国的工矿区、城市也存在土壤(或土地)污染问题。
1.4、化学农药污染
我国是一个农业大国,农药生产和使用居世界第2位。使用农药每年可挽回粮食损失约420亿公斤、棉花损失近7亿公斤,在给农业带来巨大经济效益的同时,也给生态环境造成严重的危害。农药在喷洒过程中会造成对空气、水体、土壤等环境污染。土壤中的农药可被农作物吸收,进入植物体内,生物体能从环境中摄取稳定的、脂溶性强的有机氯农药,通过食物链的方式,在生物体内逐渐富集、传递,构成对农副产品、农业生物的积累,形成潜在的威胁和危害,而受污染的动植物和环境中的农药最终可通过消化道、呼吸道等进入人体,影响人的神经系统,破坏肝脏功能,影响生殖系统,产生畸形怪胎,导致癌症。
1.5、固体废物污染
固体废物按来源可分为生活垃圾、一般工业固体废物和危险废物三种,此外,还有农业固体废物、建筑废料及弃土等。固体废物长期露天堆放,其有害成分在土壤固相中呈现不同程度的积累,导致土壤结构和成分的改变,造成土地无法耕种,植物又是生长在土壤中,间接又对植物产生了污染。固体废物被地表径流携带进入水体,在水体中溶解出有害成分,造成水体严重缺氧,富营养化,导致鱼类死亡;倾入海洋里的塑料对海洋环境危害很大,海洋哺乳动物、鱼、海鸟以及海龟都会受到撒入海里的废弃渔网缠绕而被捕杀,塑料袋或包装袋也能缠住海洋鱼类,限制它们活动、呼吸和捕食。海龟和哺乳动物们也会因吞食塑料盒、塑料膜而窒息死亡。此外塑料也是一种激素类物质,它还能破坏生物的繁殖能力等;生活在环境中的人,以大气、水、土壤为媒介,可以将环境中的有害废物直接由呼吸道、消化道或皮肤摄入人体,使人致病。
2、生物技术
生物技术,实际上就是对生物或生物的成分进行改造和利用的一门技术。相关人员对生物技术需要进一步的了解和认识,从而把该项技术应用在环境污染治理中。该项技术主要是在保护环境和环境治理的基础之上,而研发出的新学科和新技术。伴随着细胞融合技术融入在基因工程技术中,生物技术已经得到了长足的发展,现阶段生物技术主要包含发酵工程、基因工程、酶工程以及细胞工程四个层面,而基因工程是生物技术中的核心内容【2】。生物技术关键是运用基因工程技术,提升微生物生化环境能力,是现阶段生物技术运用在环境治理中的关键技术之一。生物技术主要是利用生物学化学原理直接或是间接的运用生物体及其组成部分进行分析解读,建立降低或消除污染物产生的生产工艺,或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。生物技术被不断的革新,可以看出生物技术应用在环境污染治理中表现出优越性和独特性。生物技术遵循了我国制定的可持续发展战略,可以将环境污染问题有效解决,具有成本低、速度快以及低能耗的特征。对此,该技术运用在环境污染治理层面上,可以有效将环境问题解决。
3、生物技术与环境污染治理
3.1、大气污染消除
在对大气污染进行消除的过程中,一般会运用以下四种消除模式:首先,生物过滤模式,是装满微生物的填料之中通过所收集而来的废气。在一定条件下,固体载体可以吸收气体物质,而后经由微生物进行分解,从而顺利地完成废气的解臭过程。该种模式是生物技术运用在大气污染和废气污染治理中的常见运用模式,其所具备的优势在于操作较为便捷,设备运用相对较少,去除的概率比较高,投资运营的费用相对较低等特征。其次,生物洗涤模式,该种模式可以被分为悬浮液再生阶段和废气吸收阶段,作为治理环境污染中的有效措施。其具有易于控制,填料不易被堵塞,去除的效率比较高等优点。但是,该种方法在运用的过程中还存在诸多不足之处。在运用该种方式的过程中,所需要的设备相对较多,由于该种方式需要额外加入营养,就导致生产的成本比较高,还较易引起水污染。第三,植物天然修复模式,这种模式作为被大众认可的模式之一。该模式具有技术要求低和环境友好的优点。这种模式主要是将太阳能当做是动力,运用植物具有的净化功能,将大气中的污染物吸收。最后,生物发酵模式,生物技术在处理大气污染的过程中,能够对污染物分子结构进行降解处理,可以对产物以及副产物进行降解,产生的最终转化产物是无毒无害物质,如二氧化碳、水等。 3.2、污水生物净化
在传统城市污水治理中,主要采用的方法为活性污泥法、厌氧处理法,这些方法的应用可将污水中的绝大多数有机物去掉,并且同样有着操作简单且稳定性高,然而不可忽视的是这类方法的适应性不足,并且极易出现二次污染等情况。而将更为先进的生物技术应用到污水治理中,就比传统治理技术更具效果,固液分离速度及效率有全面提升,同时在成本投入、二次污染方面有了很大改善。应用较为普遍的有微生物处理技术、生物修复技术以及固化微生物技术等等。
3.3、土壤污染修复
重金属的污染作为导致土壤污染的关键性污染物。在对重金属污染物进行生物修复的时候,主要是运用生物作用,其中包含植物和微生物,净化和消减土壤内重金属含量,亦或是对重金属毒性进行降低。工作的原理为运用生物技术,例如:酶促反应等,对金属处于土壤内的化学形态进行转变,促使重金属固定亦或是解毒。从而有效降低重金属在土壤内的生物可运用性和移动性,运用生物代谢和吸收将重金属含量进行净化、固定和减弱。被污染的土壤,在开展生物修复的过程中,可以有效提升土壤内有机质含量,将微生物活性激发出,从而有效改善土壤内生态结构,从而助力土壤的固定,遏制土壤出现水蚀和风蚀的状况,规避水土流失问题出现。
3.4、化学农药污染消除
在一般状况之下,运用化学的杀虫剂、杀菌剂及除草剂时,会有农药不断在土壤内残留和累积,尤其是化学类的农药作为最难分解的农药之一,该农药流经到生态系统之内,会导致土壤出现滞留毒害的作用。对此,近几年来,国民都在努力探寻有效和安全的消除农药污染的方法。运用微生物对农药进行降解,已然成为降低农药造成环境污染的关键途径。其中,有的消除主要是运用矿化作用,把农药内有毒的成分逐步分解,最终以水和二氧化碳的形式排出,从而将其彻底降解,一般不会对土壤带来较多的副作用,有的则是运用共同代谢的作用,把农药转化成为可以降解的中间性产物,从而将环境内残留的农药消除。该种途径降解较为复杂,具有正面效应,还有负面的效应。
3.5、固体废弃物污染消除
利用生物技术,将固体废弃物进行“无害化、资源化、减量化”处理,使其成为可用于农田的土壤改良材料,以达到变废为宝的目的。首先,在生活垃圾治理方面:生活垃圾中有机物40%以上,是宝贵的资源,经过生物技术处理,可作为作物生长的优质有机肥料,实现生活垃圾的部分资源化,有利于生态环境的良性循环,同时有机肥投入农业,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。研究结果表明:利用生物技术处理生活垃圾生产有机肥是生活垃圾无害化、减量化、资源化的有效途径。高效、快速的堆肥技术是20世纪60年代以来国内外竞相研究的重点之一。近年来,堆肥方法已从传统的露天静态堆肥向快速和半快速堆肥发展。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。国外正在发展用蚯蚓床处理生活垃圾,不仅可以将有机废弃物转变为肥效高且无臭味的蚯蚓粪土,而且还能获得大量蚯蚓作医药原料,加上蚯蚓体内蛋白质含量与鱼类相当,是畜禽和水产养殖业的优良饲料,可以收到一举两得之效果。其次,關于塑料垃圾治理方面: 农用地膜和废弃的购物袋长时间都不能够被化解,这是固体废弃物的重要组成成分。我国山谷河沟、土壤中塑料垃圾量可达到数百万吨。塑料垃圾若是混杂在土壤中,会导致农作物出现减产状况。若是连续的运用而不采取针对性解决措施,十几年之后有的耕地甚至会颗粒无收,可以看出,数量较大的塑料垃圾,严重的影响到我国的环境和生态,对生物可降解塑料的研究与开发已经是迫在眉睫。生物技术可以较为广泛的分解与筛选可降解类塑料与农膜,运用微生物的优势培育出高质量、高效率的降解菌。而且还可以分离出降解基因,从而将该类基因导入到某一种土壤微生物内,例如,根瘤菌,促使二者可协同发挥作用,把塑料与农膜快速降解。与此同时,还需要加大力度推广可降解塑料以及地膜的研发、生产和使用,从而有效将白色污染问题消除【3】。
结束语:
综上所述,著名生物学家达尔文曾说过:“我之所以能在科学上成功,最重要的一点是对科学的热爱,坚持长期探索”。随着生物技术的不断革新,生物方法不能够修复和处理的环境污染,对象也在逐步发生变化,为了保证生物技术可以满足新环境污染治理的需求,技术人员需要坚持探究,大胆假设,不断创新,从而保障生物技术很好地应用在环境污染治理方面。
参考文献
[1]史凤仙. 生物技术在环境污染治理中的应用探讨[J]. 文渊(小学版),2019(11):792.
[2]黄自晨. 生物技术在环境污染治理中的应用研究[J]. 魅力中国,2018(5):70-71.
[3]曹晓丹. 浅述现代生物技术在环境污染治理中的发展及应用[J]. 中国农业信息,2017(3):50,67.
作者简介:
杨晗冰 , 福建闽侯县人, 福建技术师范学院 本科在读, 生物工程专业。