環境工程中固定化酶與固定化微生物的應用初探

李強

（重慶市環境保護工程設計研究院有限公司，重慶400020）

1 引言

隨著科學技術的不斷發展和人們生活水平的提高，制造的廢物垃圾越來越多，對環境造成了嚴重破壞。自然界中的微生物種類繁多，起著物質轉化與降解作用，是整個生態系統的重要組成部分之一，將微生物應用到環境污染治理中，可以實現垃圾的無害化降解和污染的有效治理，在廢水中投入微生物可以有效降解廢水中的污染物，達到利用微生物進行環境治理保護的目的。

2 固定化酶技術在環境工程中的應用

2.1 進行環境污染物的監測

科學技術的發展對水環境造成了很大程度的污染與破壞，極大地危害水體周圍人們的健康和安全，因此，要加大對有關水體的檢測工作，保障水體的安全性和可靠性。固定化酶技術的應用可以有效提升環境污染物監測的準確性，縮短檢測使用的時間，使檢測效率大大提高。利用固定化酶制定的酶反應器可以直接進行環境污染物的監測，也可以在固定化酶技術的基礎之上，輔助應用傳感器技術提高檢測的靈敏性。酶反應器與傳統的檢測手段相比，成本更低，靈敏度更高，體積小，攜帶方便，特異性強，在水體環境的檢測過程中有十分廣泛的應用。此外，酶反應系還可以應用于農藥的檢測，研究人員利用固定化乙酰膽堿酯酶制成檢測設備，可以快速準確地檢測蔬菜樣品中的農藥殘留情況[1]。

2.2 固定化酶應用于有機廢水處理工作

水體污染工作一直無法得到有效治理的一個主要原因是缺乏系統科學的廢水處理與治理手段，由于廢水成分相對比較復雜，波動性較大，只選取一種或單獨幾種固定化酶往往無法很好地實現水體中垃圾的降解，所以一般采取組合使用的方法，使污染物能夠得到有效處理。根據實際固定化酶的應用案例來看，多種固定化酶聯用的效果要遠遠強于單一固定化酶，但從實際污水處理活動中來看，固定化酶處理方法相對來說投入成本較高，而且固定化酶壽命較短，機械強度較差，本身也容易變質，影響固定化酶在污水處理中的應用效果[2]。

污水處理中常用的固定化酶包括漆酶酪氨酸酶、辣根過氧化物酶等，這些酶具有較強的降解能力，可以有效降解廢水中毒性較強的酚類。用固定化酶也可以有效處理受污染水體中的農藥，利用聚丙烯負載二氧化鈦膜固定農藥降解酶，可以有效降解農藥中的甲基對硫磷，減少農藥對水體環境的污染。隨著人們對固定化酶降解技術的研究不斷深化，固定化酶技術已經逐漸發展成熟，各種新的固定化酶廢水處理技術層出不窮，進一步擴大了固定化酶的使用領域。比如當前正熱的污染水源修復固定化酶復合材料，可以廣泛應用于廢水處理工程，材料成本較低，經濟性強，具有綜合交叉學科創新集成的優勢，彌補了原有固定化酶的不足，具有極大的應用空間和發展潛力[3]。

2.3 固定化酶技術用于大氣治理活動

工廠生產過程中排放的煙氣、汽車尾氣以及秸稈燃燒等都會對大氣環境造成污染和破壞，而且隨著我國工業體系的不斷完善和經濟建設的不斷發展，能源資源消耗量逐年加大，導致空氣中二氧化碳含量越來越多，其他污染物質的比例也相應上升，嚴重影響人們的生活環境。利用固定化酶技術可以減少大氣環境中二氧化碳的量，改善大氣環境質量，比如以還原型煙酸胺腺嘌呤二核苷酸為電子供體制備的一種新型海藻酸，可以把二氧化碳催化成甲醇，或者催化二氧化碳水化。

2.4 固定化酶技術在清潔生產中的應用

固定化酶技術在使用過程中一般不會產生二次污染，反應條件相對比較溫和，因此廣泛應用于企業的清潔生產過程中，并隨著技術研究的不斷深化，在清潔生產工藝中應用也越來越廣泛。比如在造紙廠生產過程中，使用木聚糖酶和漆酶可以防止生產過程中產生氯代有機物質，減少污染物的排放，解決該工藝生產過程中的污染問題。隨著生物技術的不斷發展，固定化酶技術的應用范圍不斷拓寬，各種新型固定化酶技術和聯合固定化酶技術在污染治理和污染防護過程中有良好的應用效果，具有重要的環保意義和環保價值。

3 固定化微生物在環境工程中的運用

3.1 處理廢氣

我國對固定化微生物技術的研究相對來說起步較晚，雖然發展速度快，但與發達國家之間仍然存在較大的差距。我國針對固定化微生物在環境保護中的應用最早可以追溯于20世紀90年代，但只有數量很少的研究人員進行該項目的研究，相關的實踐與理論知識較少，例如通過滴濾塔反應器對含硫化氫的氣體進行處理，通過海藻酸鈉和氯化鈣交聯法可以達到硫化氫氣體80%的凈化效果。比如通過固定床反應器可以對固定化微生物的作用進行系統的分析和探究，通過使用海澡酸鈉包埋的活性污泥對含有氨氣的臭氣進行處理，處理結果表明氨基的去除力能夠達到90%以上。使用固定化微生物也可以對含甲硫醇的惡臭氣體進行處理和過濾，處理效率高，能夠除去99%以上的甲硫醇氣體，而且處理速度快。只要在反應塔中停留十幾秒便可實現大多數甲硫醇氣體的去除，具有良好的處理效果。

3.2 固定化微生物在廢水處理中的應用

固定化微生物技術有較高的生物量和比較高的生物活性，在進行廢水處理過程中，固定化微生物通過生物育種的形式固定廢水中的有機污染物和微生物，避免廢水中微生物的繁殖和變異，從而實現廢水的凈化。

4 固定化酶技術與固定化微生物的前景和展望

固定化酶技術和固定化微生物技術都是一種相對比較新的污水處理技術，雖然在其他領域有比較廣泛的應用，但在污水處理過程中，仍然沒有實現規模化的使用。在利用固定化酶技術和固定化微生物技術進行環境污染治理的過程中，要根據實際污染情況和污染物的種類，采取針對性的方法合理處理固定化酶和固定化微生物，保證投入使用的效果，推進環境工程的發展進程。從實際使用過程中我們發現，固定化酶技術和固定化微生物技術在水質監測和水污染的治理方面有十分顯著的效果，可以明顯改善水體質量，減少水體污染。同時，這兩種技術在其他領域尤其是環境監測領域也有十分廣泛的應用，包括對水生物的處理，二氧化碳的處理以及土壤條件的改善等。因此，固定化酶技術和固定化微生物技術在環境工程領域有至關重要的作用，并具有良好的發展前景和應用前景，相應的技術人員與研究機構要不斷加強對固定化酶和固定化微生物技術的研究，大力開發針對性強、靈敏度高、成本低的固定化酶與固定化微生物治理技術，有效推進環境工程污染治理工作，實現社會的可持續發展。

5 結語

綜上所述，固定化酶和固定化微生物技術能夠充分利用自身的優勢，有效降解環境污染物中的有害物質，在環境工程領域有十分關鍵的應用價值，本文主要針對固定化酶和固定化微生物的應用進行探討，指出二者的應用領域和應用效果，希望能為環境工程污染物治理與污染監測工作提供一定的參考。