現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境工程中的運(yùn)用分析

施宇震，王萍

（1.昆明理工大學(xué)，云南 昆明 650224；2.昆明鐵道運(yùn)用技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平和生活質(zhì)量都有所提高，環(huán)保意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)。目前，環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，保護(hù)環(huán)境已成為社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中的重要內(nèi)容。為了改善人們的生活環(huán)境以及應(yīng)對(duì)層出不窮的環(huán)境問題，現(xiàn)代生物技術(shù)可以應(yīng)用到到環(huán)境工程中來，為保護(hù)環(huán)境拓展出新的思路和途徑。生物技術(shù)是一種科學(xué)的技術(shù)手段，能夠有效的治理和修復(fù)環(huán)境污染問題。目前，現(xiàn)代生物技術(shù)在三廢處理、污染泥土處理以及環(huán)境監(jiān)測(cè)方面都發(fā)揮著重要作用。

1 現(xiàn)代生物技術(shù)的概述及發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)代生物技術(shù)的概述

現(xiàn)代生物技術(shù)出現(xiàn)于70年代，是以生命科學(xué)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究與應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)代生物技術(shù)已相對(duì)成熟，其不僅能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行生物修復(fù)，還能夠用來檢測(cè)環(huán)境污染狀況，在環(huán)境工程中應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)已逐漸成為生物修復(fù)發(fā)展的新趨勢(shì)?，F(xiàn)代生物技術(shù)主要包括誘變育種、原生質(zhì)體融合技術(shù)、微生物處理技術(shù)、基因工程、蛋白和蛋白酶工程以及生化工程等多個(gè)方面。其中，誘變育種主要是利用誘變劑對(duì)微生物細(xì)胞進(jìn)行處理，然后大幅度提升其突變頻率。誘變育種常見的有短波長射線誘變和化學(xué)誘變，隨著研究的不斷深入，出現(xiàn)了新的誘變技術(shù)，包含有低能離子束誘變、激光輻射和電磁波輻射以及原生質(zhì)體誘變技術(shù)。生物技術(shù)在環(huán)境工程中的發(fā)揮的作用越來越大，并且在實(shí)際應(yīng)用中衍生出了環(huán)境生物技術(shù)，其在治理環(huán)境方面更為高效和科學(xué)[1]。

1.2 現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)、植物物種、環(huán)境工程中等方面都有所應(yīng)用。

（1）在醫(yī)學(xué)中，生物技術(shù)經(jīng)過專家們長期研究和探索，其不斷被開發(fā)與應(yīng)用，在對(duì)血漿蛋白的研究中促進(jìn)了DNA重組技術(shù)的建立，再由DNA重組技術(shù)以及雜交瘤技術(shù)開始，引導(dǎo)新的各種生物技術(shù)出現(xiàn)。例如，科學(xué)家對(duì)DNA重組技術(shù)進(jìn)行試管實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，隨之進(jìn)行細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn)并將其應(yīng)用到醫(yī)學(xué)中。其中，運(yùn)用生物技術(shù)獲取蛋白各激素，能有效抑制其副作用，提高治療效果。生物技術(shù)為人類治療疾病提供了寶貴的科學(xué)手段，也為人類健康提供了更多保障。

（2）在植物育種中，現(xiàn)代生物技術(shù)基因工程能夠促進(jìn)植物育種和植物抗病毒。目前，在生物技術(shù)體系中，基因工程已經(jīng)是一個(gè)完整的工程體系，在各個(gè)環(huán)節(jié)操作中都能夠保證流程的規(guī)范性和完整性，因此，也能夠保證植物基因工程的科學(xué)性和完整性。在植物基因工程中，最具有代表性的就是轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)醫(yī)學(xué)蛋白，其主要是將外源基因植入植物細(xì)胞來獲取醫(yī)學(xué)蛋白[2]。

（3）在環(huán)境工程中，主要應(yīng)用技術(shù)包括生物技術(shù)，基因工程技術(shù)以及微生物處理技術(shù)。生物技術(shù)對(duì)于治理生態(tài)環(huán)境具有良好的效果，且其副作用非常小。微生物處理技術(shù)主要用于環(huán)境污染控制工程，這項(xiàng)技術(shù)也是環(huán)境工程中的重點(diǎn)技術(shù)。在微生物處理技術(shù)中，核心是發(fā)酵技術(shù)，其能夠進(jìn)行廢物處理和細(xì)菌冶金處理。

2 現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境工程中的具體運(yùn)用

2.1 在三廢處理工程中的運(yùn)用

三廢處理主要是指廢水處理、廢氣處理以及固體廢物處理。

（1）現(xiàn)代生物技術(shù)在廢水處理中主要是通過微生物對(duì)廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行降解，即微生物在進(jìn)行活動(dòng)時(shí)，對(duì)廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行分解，降低廢水的毒性，以達(dá)到凈化的目的。目前，對(duì)于廢水的處理主要應(yīng)用兩種現(xiàn)代生物技術(shù)，分別是酶技術(shù)和固定化細(xì)胞技術(shù)。酶技術(shù)是通過化學(xué)鍵讓水溶性酶和固態(tài)不溶性載體結(jié)合起來，使其不再溶于水，反應(yīng)生成固定化酶，對(duì)微生物中所含有的細(xì)胞進(jìn)行固定，以獲得固定化細(xì)胞。因此，這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)U水進(jìn)行有效處理[3]。

（2）對(duì)于廢氣處理主要有兩種方法，分別是生物膜法和生物過濾法。生物膜法主要是通過氣液界面把廢氣中有害的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成液體，然后將其進(jìn)行吸附固定處理后，擴(kuò)散到生物膜中，再將其進(jìn)行氧化，達(dá)到除臭的效果。氧化法主要是利用填料中的微生物通過新陳代謝來進(jìn)行氧化，以達(dá)到除臭目的。其過程是廢氣從風(fēng)管進(jìn)入洗滌塔，增加其濕度后，再進(jìn)入生物過濾塔，對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行完全分解，以達(dá)到完全凈化廢氣的目的。洗滌塔的水主要是由洗滌泵來供應(yīng)，由其不斷供水，水從洗滌塔的塔頂流下之后，會(huì)隨著污染物一起回到儲(chǔ)水箱，進(jìn)行循環(huán)往復(fù)的使用。這樣不僅能保證資源的重復(fù)使用，也能夠節(jié)省成本，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最大化。生物過濾法是先將廢水統(tǒng)一收集起來，然后利用充滿微生物的填料對(duì)其進(jìn)行分解，以及吸收廢氣中的臭味。這種方法需要吸水性的填充料作為基質(zhì)，人工選擇豐富并適宜的微生物種類。同時(shí)，也需要給予充足的氧氣以及合適的溫度，以保證微生物與外界物質(zhì)交換繁殖的生物活性。這樣才能達(dá)到比較好的處理效果[3]。

（3））現(xiàn)代生物技術(shù)在固體廢物的處理中，主要包括好氧堆肥和厭氧發(fā)酵兩種方法。好氧堆肥是利用有氧環(huán)境中的微生物對(duì)固體廢物進(jìn)行氧化分解，并且將其放在特定環(huán)境下待自行腐爛后即可變?yōu)榉柿?。厭氧發(fā)酵就是在無氧條件下，通過微生物將固體廢物分解為二氧化碳以及其他氣體等物質(zhì)。其中，二氧化碳可以被植物吸收，其他氣體會(huì)被二次利用，并且都不會(huì)對(duì)環(huán)境都造成污染。這種處理方式實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)、節(jié)省了成本、減少了環(huán)境的污染，而且還可以將廢物轉(zhuǎn)變成有機(jī)肥料等，推動(dòng)了資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 在污染泥土處理工程中的運(yùn)用

泥土污染主要有重金屬污染，有機(jī)農(nóng)藥污染等。現(xiàn)階段，由于我國大力發(fā)展工業(yè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速增長，導(dǎo)致泥土重金屬污染越來越嚴(yán)重?，F(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)污染泥土的處理方式主要采用植物修復(fù)技術(shù)和微生物技術(shù)[4]。

植物修復(fù)技術(shù)主要是利用植物作為主要媒介，對(duì)泥土中的重金屬進(jìn)行降解，但這種技術(shù)對(duì)泥土的要求比較苛刻，只能對(duì)特定的土壤進(jìn)行處理。這種修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)是在修復(fù)土壤的同時(shí)凈化、綠化了周圍的環(huán)境、原位處理、達(dá)到增肥的效果以及修復(fù)技術(shù)的成本較低。

微生物技術(shù)是利用微生物的吸附性和代謝性等特點(diǎn)對(duì)土壤中的重金屬進(jìn)行處理，控制pH值，從而提升處理效果。例如，一些長時(shí)間使用有機(jī)農(nóng)藥，污染嚴(yán)重的的土地，由于部分有機(jī)農(nóng)藥難以溶解，現(xiàn)代生物技術(shù)可以將這些土壤中的污染物進(jìn)行分解，形成對(duì)空氣無害的二氧化碳和水等物質(zhì)，并且能夠有效地防止這些有機(jī)成分對(duì)土壤造成的二次污染。其缺點(diǎn)是，由于這些物質(zhì)完全分解需要很長的時(shí)間，影響農(nóng)業(yè)發(fā)展，對(duì)于土地還會(huì)造成一定的損害[5]。

2.3 在環(huán)境檢測(cè)工程中的運(yùn)用

現(xiàn)代生物技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的價(jià)值也非常重要，能夠?qū)υS多方面的環(huán)境污染問題進(jìn)行監(jiān)測(cè)。例如，①其對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，可以通過糞便污染指示菌以及細(xì)菌總數(shù)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這是一種相對(duì)科學(xué)的方法；②其對(duì)環(huán)境毒物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要是要運(yùn)用發(fā)光細(xì)菌，通過運(yùn)用藻類生長情況對(duì)水質(zhì)霉性進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)量；③對(duì)石油污染進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以檢測(cè)出石油污染物中的烴降解基因，其原理是利用核酸雜交的方法對(duì)石油污染的情況進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)出的含量判斷是否存在污染。這也說明污染物中的烴降解基因數(shù)量的多少跟石油污染的嚴(yán)重程度成正相關(guān)的關(guān)系，降解基因的含量越高，石油的污染也就越嚴(yán)重。因此，對(duì)于新型能源還要加強(qiáng)研究力度，特別是對(duì)于綠色能源的開發(fā)，更要進(jìn)行深入研究。只有不斷開拓新能源的尋找路徑，才能在能源的應(yīng)用上找到新的方向，并促進(jìn)新能源的發(fā)展，提高利用率[6]。

3 結(jié)論

綜上所述，現(xiàn)代生物技術(shù)在處理環(huán)境工程中的環(huán)境污染問題發(fā)揮了重要作用，也得到了廣泛的認(rèn)可。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，其在環(huán)境工程中還會(huì)有進(jìn)一步的應(yīng)用。因此，生物工程技術(shù)與環(huán)境工程還需要在未來進(jìn)行不斷的探索和融合，將利用率達(dá)到最大化，為保障環(huán)境、減小污染奠定良好的基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。