環(huán)保工程中生物技術(shù)應(yīng)用的重要性探討

徐文芳

（淄博市淄川區(qū)生態(tài)環(huán)境管理服務(wù)中心，山東 淄博 255000）

基于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景，城市進(jìn)程與工業(yè)化進(jìn)程加速，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，國家高度重視環(huán)保工作，不斷加大環(huán)保投入。受到環(huán)保投入增加的影響，環(huán)保產(chǎn)業(yè)也快速發(fā)展。根據(jù)環(huán)保大廳發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2017-2021年中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模呈增長趨勢(shì)，2020年其市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到7.9萬億元。環(huán)保行業(yè)分析，2021年環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)8.7萬億元，2022年預(yù)計(jì)將增至10萬億元。環(huán)境污染治理投資主要用于污染治理與城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，助力環(huán)保工程的發(fā)展。從環(huán)保工作的推進(jìn)角度分析，離不開資金和資源的支持，尤其是治理技術(shù)，因此，加大環(huán)保技術(shù)的研究和創(chuàng)新以及推廣應(yīng)用，具有重要的意義。

1 環(huán)保生物工程技術(shù)的特點(diǎn)

環(huán)境工程實(shí)踐中采用生物技術(shù)手段，具有重要的意義，具體體現(xiàn)在以下方面：（1）能源節(jié)約化。人們的生活生產(chǎn)離不開能源支持，每日會(huì)消耗大量的能源資源，然而我國能源有限面臨很大的挑戰(zhàn)。基于環(huán)境保護(hù)的目的，積極推廣使用生物技術(shù)，利用新型生物燃料可滿足人們對(duì)能源資源的需求，節(jié)約不可再生能源，助力社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)化發(fā)展。（2）能源循環(huán)化。污染治理實(shí)踐中采用生物技術(shù)，既能夠完成治理任務(wù)，而且產(chǎn)生的物質(zhì)很多是不具有危害性的，比如水和無機(jī)鹽等，僅有部分物質(zhì)不可降解。采用生物技術(shù)手段，將污染物中的部分元素轉(zhuǎn)化再利用，做到物盡其用，實(shí)現(xiàn)能源資源的循環(huán)利用。（3）減少白色污染。塑料袋是生態(tài)環(huán)境健康的“殺手”，而人們的生活卻又離不開它，若能夠使得塑料袋被有效降解，則可降低對(duì)環(huán)境的影響。目前，生物技術(shù)研究領(lǐng)域中，積極探索塑料降解技術(shù)，力求實(shí)現(xiàn)塑料完全降解，為環(huán)境保護(hù)奉獻(xiàn)更多的力量。

2 環(huán)保工程中生物技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 生物技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景分析

污水處理。人們的生產(chǎn)生活實(shí)踐中會(huì)產(chǎn)生大量的污水廢水，若不進(jìn)行有效處理則會(huì)影響到環(huán)境效益。污水處理的目的是使得污水達(dá)到排入某水體或者再次使用的水質(zhì)要求，屬于水凈化的過程。近年來，我國污水年排放量不斷增加，2015年污水年排放量僅466.62億立方米，2018年突破500億立方米，2019年增至554.65億立方米，同比增長6.4%，（2020年的數(shù)據(jù)暫無）。隨著污水產(chǎn)生量的增加，環(huán)境保護(hù)也面臨更多的挑戰(zhàn)。世界范圍內(nèi)水資源或多或少都受到一定程度的污染，優(yōu)質(zhì)水源不斷減少，威脅著人們的生命健康和生物的生存。因此，環(huán)境污染治理實(shí)踐中污水治理是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的置換與過濾等手段，無法實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的徹底改善。采用生物工程技術(shù)手段，能夠?qū)⑽廴疚镉行Х纸鉃闊o害物質(zhì)，也能夠防范二次污染的產(chǎn)生，水環(huán)境治理的效果突出。

土壤污染治理。采用生物工程技術(shù)手段，進(jìn)行污染治理，多用于處理殘留農(nóng)藥和板結(jié)沙化等各類問題。土壤污染中的主要污染源是農(nóng)藥，使用農(nóng)藥會(huì)造成磷與氯等的化學(xué)殘留，影響到土壤的健康。采用生物處理辦法，通過物質(zhì)的分解清除有害物質(zhì)，同時(shí)分解為水和二氧化碳，達(dá)到改善土壤性能的目的，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供支持，營造良好的生長環(huán)境。除此之外，土壤污染中重金屬也是主要污染源，若未采取有效處理措施，則會(huì)威脅到人們的生命健康。從治理的角度分析，若想降解重金屬并非容易之事，治理難度極大。對(duì)于重金屬污染的土壤，采用生物工程修復(fù)方法，借助基因工程技術(shù)手段，使得微生物和動(dòng)植物等的功能得到增強(qiáng)，發(fā)揮吸附的作用，吸附重金屬或者將其轉(zhuǎn)換為無毒物質(zhì)，達(dá)到處理的效果。環(huán)境工程實(shí)踐中多采取以下方式進(jìn)行處理：（1）利用生物作用改變土壤中的重金屬化學(xué)形態(tài)，進(jìn)而減少物質(zhì)的移動(dòng)性以及生物可利用性。（2）借助生物吸收和代謝作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的削減和凈化以及固定。

白色污染。我國每天使用塑料袋約30億個(gè)，截至2019年，塑料袋年使用量超過400萬噸。而外賣和快遞正在加劇這一問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國快遞塑料包裝每年消耗量約為180萬噸，外賣塑料包裝為50多萬噸。每日產(chǎn)生如此大量的塑料垃圾，對(duì)生態(tài)環(huán)境而言是巨大的壓力，如何做好環(huán)境保護(hù)和白色污染治理，成為思考的重點(diǎn)。我國高度重視白色污染的治理，積極推進(jìn)塑料制品行業(yè)綠色和環(huán)保化發(fā)展，不斷加大政策和資源投入力度。在2020年初，相關(guān)部門發(fā)布了條款更加嚴(yán)格的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》，禁止生產(chǎn)和銷售厚度小于0.025毫米的超薄塑料購物袋、厚度小于0.01毫米的聚乙烯衣用地膜。全面禁止廢塑料進(jìn)口。到2020年底，禁止生產(chǎn)和銷售一次性發(fā)泡塑料餐具、一次性塑料棉簽。從白色垃圾的處理方面分析，采用生物工程技術(shù)手段，通過實(shí)現(xiàn)有效降解，使其內(nèi)部聚酯分子結(jié)構(gòu)被破壞，達(dá)到污染處理的目的。生物技術(shù)的應(yīng)用主要如下：（1）采用基因工程技術(shù)手段，將具有優(yōu)勢(shì)的微生物篩選出來，形成高效降解菌，同時(shí)借助發(fā)酵工程技術(shù)的培養(yǎng)，用于塑料降解，可獲得不錯(cuò)的成效。（2）采用基因工程技術(shù)手段，通過在某一污土壤微生物中導(dǎo)入可以編碼降解的基因蛋白，有效發(fā)揮技術(shù)的作用，達(dá)到降解的目的。未來，白色污染治理也是環(huán)境保護(hù)工程中的重要內(nèi)容。

大氣污染。大氣環(huán)境是人們生存環(huán)境的重要組成部分，關(guān)系到人們的生命健康，必須要高度重視。從當(dāng)前的大氣污染情況分析，VOCs為主要污染源。我國VOCs排放源比較復(fù)雜，并且工業(yè)門類齊全，產(chǎn)業(yè)規(guī)模很大，VOCs污染類型眾多。總的來說，排放源可劃分為交通源、工業(yè)源和生活源以及農(nóng)業(yè)源。在空氣污染治理實(shí)踐中采用生物處理技術(shù)，利用微生物吸附并且分解有機(jī)物，進(jìn)而達(dá)到降解惡臭物質(zhì)和有機(jī)廢物等的作用，多運(yùn)用生物洗滌和過濾吸附等方法。采用生物處理技術(shù)手段，不僅成本低而且處理效率高，耗損比較低，同時(shí)安全性高，能夠達(dá)到污染治理的效果，不會(huì)造成二次污染。相比傳統(tǒng)的廢氣處理方法，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。除此之外，生物工程技術(shù)的應(yīng)用，能夠降低污染物排放量，實(shí)現(xiàn)污染的源頭控制。

環(huán)境監(jiān)測(cè)。環(huán)境保護(hù)實(shí)踐中開展大氣污染和水環(huán)境污染等的治理工作，都需要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的支持，為各項(xiàng)工作的開展提供支持。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)工作中多使用化學(xué)或者分析儀器等手段，隨著生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展也被應(yīng)用到監(jiān)測(cè)實(shí)踐中，獲得了不錯(cuò)的成效。利用某一污染物特殊敏感的生物，當(dāng)做指示生物，若環(huán)境污染物質(zhì)積累，那么癥狀則會(huì)相對(duì)突出，例如水葫蘆對(duì)水域中砷元素能夠進(jìn)行監(jiān)測(cè)。利用生物工程技術(shù)手段，形成異性指示生物，能夠?yàn)槿藗冮_展環(huán)境污染監(jiān)測(cè)工作提供便利。隨著生物監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，在環(huán)保工程中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。

2.2 生物技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

2.2.1 小微水體的治理實(shí)踐

小微水體具有流動(dòng)性差的特點(diǎn)，且自凈能力弱，多分布在居住小區(qū)周圍，若受到污染則會(huì)影響到居民的生產(chǎn)生活。人們生活環(huán)境中的小微水體環(huán)境很多，管理難度比較大。以某區(qū)域?yàn)槔∥⑺w達(dá)到279處，為改善水體環(huán)境，進(jìn)行了全面統(tǒng)籌治理。通過環(huán)保工程治理，使得小微水體的面貌煥然一新，增加了居民生活的幸福感以及獲得感。治理前，水體黑臭且底泥上浮，嚴(yán)重影響到居民的生活。從問題的產(chǎn)生原因分析，主要是村莊截污未能實(shí)現(xiàn)，外來的污水部分直接匯入到池塘，最終造成問題。由于靠近居民區(qū)和周圍社區(qū)的生活污水直接排入池塘，時(shí)間的不斷積累下造成水質(zhì)惡化。在環(huán)境治理實(shí)踐中圍繞源頭進(jìn)行控制，采取各類措施，比如底泥清淤和生態(tài)浮島等，改善了水體的環(huán)境。在治理實(shí)踐中積極推廣使用生物技術(shù)手段，通過投放微生物菌質(zhì)，發(fā)揮微生物的作用實(shí)現(xiàn)降解，最終達(dá)到水體自凈的能力。經(jīng)過全面治理，水體環(huán)境得到有效改善，微生物與魚類形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，能夠自行繁衍，保證生物多樣性[1]。

2.2.2 土壤污染治理實(shí)踐

一般來說，被重金屬污染的土壤很難依靠自身的自我凈化功能修復(fù)，多是需要人工干預(yù)。傳統(tǒng)的處理方法為在土壤中添加生物炭或者石灰等，不僅治理成本高，而且很容易造成二次污染，植物修復(fù)的方法耗費(fèi)時(shí)間很長，治理效果形成比較慢。按照我國的《土壤污染防治法》相關(guān)規(guī)定，修復(fù)活動(dòng)應(yīng)該優(yōu)先采用不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及不降低土壤生產(chǎn)工程的生物修復(fù)措施。在實(shí)踐中人們也在積極探索創(chuàng)新生物修復(fù)技術(shù)，為土壤污染治理提供支持。采用的土壤生物修復(fù)技術(shù)手段，以生物為主體進(jìn)行污染治理，比如植物和動(dòng)物以及微生物等，經(jīng)過吸收和降解以及轉(zhuǎn)化等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的有效處理，使得污染物的濃度能夠降低到可以接受的水平，或者將有毒有害的污染物轉(zhuǎn)化成為無毒無害的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污染物的固定或者穩(wěn)定，達(dá)到控制擴(kuò)散的目的[2]。采用此方法相對(duì)簡單，可和農(nóng)民的種植農(nóng)藝集合，例如拌種和噴灑等，可獲得不錯(cuò)的成效，并且減少30%的化學(xué)肥料使用。邁科珍的土壤修復(fù)菌劑的應(yīng)用價(jià)值和效果，在稻田和小麥田以及玉米田等的試驗(yàn)中已經(jīng)得到驗(yàn)證，采用的微生物技術(shù)手段，能夠同時(shí)修復(fù)被石油與多環(huán)芳烴污染的土壤。經(jīng)過農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準(zhǔn)，已經(jīng)在云南和貴州以及湖南等地區(qū)的土壤修復(fù)和治理中應(yīng)用。除此之外，部分團(tuán)隊(duì)還研究了《污染土壤速效淋洗關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目》，驗(yàn)證了生物技術(shù)在工業(yè)場(chǎng)地典型污染物治理中的應(yīng)用效果，開創(chuàng)生態(tài)綠色修復(fù)土壤新領(lǐng)域。以東鋼土壤治理項(xiàng)目為例，受到冶煉焦化生產(chǎn)的影響場(chǎng)地土壤受損嚴(yán)重，企業(yè)搬遷后進(jìn)行土壤修復(fù)再利用。在前期的勘察與調(diào)查報(bào)告中發(fā)現(xiàn)，大約1 000畝的廠房土地上，介于0.5～3 m深度之間的土壤都受到了不同程度的污染，污染最深的位置為16 m，大約40萬m3的土壤需要進(jìn)行修復(fù)。從土壤污染物的角度分析，包括多環(huán)芳烴有機(jī)物和砷、鉛等重金屬。傳統(tǒng)的處理實(shí)踐中對(duì)于這兩類污染物，通常需要兩個(gè)疊加技術(shù)共同使用，當(dāng)前的技術(shù)從植物中提取表面活性劑，經(jīng)過一次熱淋洗，便可以從總量上同時(shí)削減這兩類污染物[3]。利用一種類似于“土壤洗衣機(jī)”的裝置，將被污染的土壤進(jìn)行破碎處理，再放入到洗衣機(jī)內(nèi)，使用綠色洗滌劑進(jìn)行清洗，甩干之后得到健康的土壤。對(duì)于35 000 m3的復(fù)合污染土壤，僅需要1個(gè)月的時(shí)間，并且修復(fù)的土壤可以達(dá)到一類用地標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3 大氣污染治理實(shí)踐

從VOCs的治理分析，由于其會(huì)隨著時(shí)間與季節(jié)的變化出現(xiàn)改變，夏季的重要來源為天然源的植物排放以及二次生成，冬季則因?yàn)槿济寒a(chǎn)生大量的污染氣體。城市地區(qū)早晚高峰期時(shí)段，機(jī)動(dòng)車尾氣也是VOCs的主要來源。由于VOCs對(duì)人體有明顯的毒性效應(yīng)，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生多重環(huán)境效應(yīng)。除此之外，還會(huì)與氮氧化物產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，最終形成光化學(xué)煙霧。也可以和大氣中的氧化劑產(chǎn)生多途徑反應(yīng)，形成二次有機(jī)氣溶膠，對(duì)環(huán)境空氣的臭氧與PM2.5都有很大影響[4]。傳統(tǒng)的治理手段應(yīng)用，存在著應(yīng)用效果不佳的問題，難以達(dá)到人們的預(yù)期。使用復(fù)合生物酶大氣治理液，不僅高效而且環(huán)保。某生物公司深耕生物酶技術(shù)研究，利用FS復(fù)合生物酶產(chǎn)品為核心進(jìn)行研究，研發(fā)了大氣環(huán)境治理的專項(xiàng)產(chǎn)品，通過霧化基礎(chǔ)處理噴灑，使得酶分子被釋放到大氣內(nèi)，達(dá)到吸附與捕捉環(huán)境、空氣中VOCs成分的目的，直接改變分子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)有效分解和處理，進(jìn)而達(dá)到凈化VOCs的目的。使用的生物酶具有催化功能，處理成分相對(duì)復(fù)雜的污染物也可以快速催化分解，具有凈化效率高的特點(diǎn)。使用的復(fù)合生物酶無色無味，能夠放心使用[5]。

3 環(huán)保工程中生物技術(shù)應(yīng)用發(fā)展分析

3.1 加大技術(shù)的研究力度

從環(huán)保工程實(shí)踐的角度分析，還有很多的技術(shù)難關(guān)未被克服，需要不斷加大技術(shù)的研究和創(chuàng)新，為各項(xiàng)工作的開展提供支持。從技術(shù)的應(yīng)用角度入手，圍繞提高技術(shù)的應(yīng)用效益水平進(jìn)行探索和創(chuàng)新，全面提高環(huán)境污染治理的效益水平。目前，在生物技術(shù)的應(yīng)用研究方面，企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)等不斷努力，頻頻傳出好消息，助力環(huán)境保護(hù)工作的開展。例如，微小熱式氣體質(zhì)量流量控制器。在環(huán)保工程治理工作的開展中，為保證與控制微生物生長速度，要求準(zhǔn)確和重復(fù)的向生物反應(yīng)器中加入一定量的氣體，這要求熱式氣體質(zhì)量流量控制器具有很高的精度與重復(fù)性。AC與DC系列的熱式氣體質(zhì)量流量控制器，通過與發(fā)酵工程生物化學(xué)反應(yīng)的有效結(jié)合，能夠滿足環(huán)境工程和化學(xué)工程等的需求，具有重要的意義。再例如，生物技術(shù)的應(yīng)用研究中生物降解塑料也是重點(diǎn)，主要圍繞生物降解聚酯和生物降解塑料以及生物降解材料等內(nèi)容開展。從技術(shù)的構(gòu)成分析，第一大技術(shù)占比較高，即由主鏈中形成1個(gè)羧酸酯鍵反應(yīng)獲得聚酯的組合物。現(xiàn)有的專利應(yīng)用情況分析，具有可變縫釘成形系統(tǒng)的外科縫合器械（專利號(hào)：US9113862B2）、帶攝像頭的內(nèi)窺鏡吻合器（專利號(hào)：US7959052B2）等，被應(yīng)用的次數(shù)比較高。隨著技術(shù)的不斷研究和創(chuàng)新突破，未來環(huán)保工程中的可利用生物技術(shù)會(huì)越來越多，并且治理和保護(hù)的水平將會(huì)不斷提高[6]。

3.2 做好生物技術(shù)的推廣應(yīng)用

目前，環(huán)保工程領(lǐng)域的任務(wù)日益繁重，尤其是水環(huán)境和大氣污染以及土壤污染等的治理，若想要有效發(fā)揮生物技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，需要加大技術(shù)的推廣應(yīng)用力度。從各個(gè)治理領(lǐng)域的情況分析，已經(jīng)涌現(xiàn)出很多治理效果突出且環(huán)保安全的技術(shù)，能夠?yàn)榄h(huán)保工作的開展助力，全面提高管理的效益水平[7]。這需要結(jié)合環(huán)保工程的具體任務(wù)，從治理對(duì)象和治理要求等方面進(jìn)行全面分析，積極推廣適宜的生物技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染的有效處理，保護(hù)好生態(tài)環(huán)境。實(shí)踐中則要圍繞生物技術(shù)應(yīng)用全過程，做好嚴(yán)格控制，切實(shí)發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和效益，高效化推進(jìn)各項(xiàng)工作，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)生物技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)與分析，明確環(huán)保工程治理的問題，進(jìn)而確定技術(shù)的研究方向和方法，高效化推進(jìn)治理工作，創(chuàng)造更多的效益[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，環(huán)保工程中生物技術(shù)應(yīng)用，為污染和水污染等的治理和保護(hù)，提供了技術(shù)方案和支持，發(fā)揮著重要的作用。實(shí)踐中結(jié)合環(huán)境保護(hù)工程的需求和特點(diǎn)，對(duì)比分析各類生物技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，必要時(shí)綜合運(yùn)用幾類技術(shù)方法，形成完善的治理保護(hù)技術(shù)方案，支持環(huán)保工作的高質(zhì)量開展和落實(shí)，發(fā)揮重要作用。未來，環(huán)保工作任務(wù)更加艱巨，為高質(zhì)量推進(jìn)環(huán)境保護(hù)工作，還必須要加大生物技術(shù)的研究，不斷創(chuàng)新環(huán)境生物技術(shù)，奉獻(xiàn)更多的力量。