生物技術在環保工程中的應用研究

摘要：得益于新技術的出現，生物技術展現出強勁的發展勢頭，并在醫療保健、農業科學、工業生產以及環境保護方面發揮著巨大的作用。探討了生物技術在環保工程中的應用價值和應用方法，旨在為日后的生物技術高效應用提供參考。

關鍵詞：生物技術;環保工程;能源問題

隨著物質生活水平的不斷提高，人們對環境可持續發展的話題越來越重視。公眾的生態意識正在增強，這為采取更先進的技術方法來應對環境問題奠定了良好的基礎。在環保工程中，實施生物技術可確保工程的順利推進，提高工程效率，顯著改善居住的環境，從而加快推動我國向低碳、可持續的方向發展［1］。

1生物技術在環保工程中的應用價值

1.1有效節約能源

在環保領域，節能問題一直是備受關注的話題。獲取能源的傳統技術經常伴隨著能源過度開發以及環境破壞的問題。比如傳統的煤炭、石油開采等生產活動，不僅會造成潛在的地質環境和植被環境破壞，還可能導致海洋、土壤、水體污染。而生物技術則是采用微生物代謝方法，將有機廢物轉化為生物能源形式，如生物柴油和生物氫。這一轉換過程不僅實現了廢物資源的循環利用，還減少了化石燃料的消耗負擔，有效地緩解了能源危機狀況［2］。

1.2降低環境污染

環境污染是實現人與自然可持續發展過程中面臨的最重要挑戰之一。傳統的污染治理主要包括填埋、焚燒等。這些方法雖然能在短時間內處理掉垃圾，但仍會產生二次污染等問題。而生物技術的降解方法則有效地解決了這一問題。利用微生物的自然降解功能來分解有機廢水和重金屬等污染物，具有效率高、環境友好等特點，從而在根源上降低環境污染。而且，生物技術還能促進已經受損生態系統的盡快恢復。比如，在一些受污染的河水中，引入特定的微生物種群，生態系統的自凈能力可能會得到恢復。因此，生物技術既能提高環境質量，還有助于恢復生態平衡［3］。

1.3安全性高

在處理污染物時，環保工程往往需要考慮處理階段的安全問題。傳統的化學或物理方法容易產生有害的副產品或殘留物，對人類健康與環境保護造成潛在的影響。相比之下，利用生物技術，能夠有效提高安全水平。這些微生物在自然界中廣泛存在，經過長期進化和選擇，已經形成了對特定污染物的高效降解能力［4］。因此，在處理過程中，生物技術不會產生有害的副產物或殘留物，對人體健康和環境保護不構成威脅。

2生物技術在環保工程中的應用現狀

2.1在廢氣處理工程中應用

（1） 生物膜法。生物技術在廢氣處理中的應用主要包括兩種技術：生物膜法和過濾法。在生物技術的范疇內，生物膜法是利用微生物在多孔介質過濾器表面的附著，去除廢氣中的污染物。然后，通過微生物新陳代謝將有害的氣體轉化為有機物、CO2，并加以利用。具體而言，通過生物膜法進行的除臭包括以下環節：①氣液擴散。通過氣/液界面將廢氣中包含的化學物質從氣體轉變為液體。②液固擴散。在得到液體后，需要將液相后的化學物質擴散到生物膜中。③生物氧化。利用生物膜中存在的微生物來氧化有害氣體，實現廢氣處理。同時，生物膜還有助于氮、磷等物質的擴散。其工藝流程主要為：準備精煉設備——廢氣通過空氣管道進入洗滌塔——調節濕度水平——微生物過濾處理——分解氣體中的有害成分——精煉氣體通過測力計排出。

（2） 生物過濾法。生物過濾方法是利用裝載有微生物的填料將收集的廢氣進行過濾的一種方法。該填料能夠完全分解并氧化廢氣中存在的有害氣體與物質。由于填料中的微生物在此過程中承擔物質轉化的功能，因此需要通過足夠的營養攝入以便于微生物大量繁殖，相應的填料需要具有大量的有機成分。同時，為提高微生物的高活性水平，有必要提供更佳的生存環境，包括適當的濕度、氧氣含量和養分。填料的選擇必須考慮幾個因素：①填料應能容納多種微生物同時生長，具有均衡的營養比例、優異的吸水能力且無異味，而且要易于采購，成本效益高。②填料具有較低的維護要求。通常使用的生物填料包括干樹皮、甘草根、纖維泥炭等。

2.2在污水凈化中的應用

生物技術應用于受污染的水體時，可以有效地作用于各種有毒物質，如重金屬、有機酸和有機汞等。該應用的主要操作原理是通過微生物自身固有的生命活動，代謝轉化某些有害物質，從而降低水體中的污染物，實現污水的有效凈化。近年來，固定化細胞技術和酶技術等特殊技術已被主要用于污水生物凈化。固定化酶技術主要采用化學鍵結合法將水溶性酶與不溶性載體結合起來，轉化為催化活性延伸物質（不溶于水），并有效固定微生物中含有的細胞，產生固定化細胞。這種技術可以顯著提高污水中有機污染物和無機金屬處理效果。

2.3在化學農藥處理中的應用

一些生物技術在其生命周期中表現出顯著的農藥降解能力，經過工程改造后，可大大有助于農藥的降解和消毒，避免對農作物或動物產生影響。這些新型合成物通常被稱為“生物農藥”，其最大的優勢是對人類或動物幾乎沒有傷害，安全性大幅提高。目前，我國生產的生物農藥主要是利用可再生資源，大大降低了生產成本，滿足了不斷擴大的農業可持續化生產的需求。

2.4在污泥與土壤處理項目中的實際應用

針對含金屬污泥與土壤的處理，主流手段是使用微生物法和植被修復法。（1）微生物法是借助特定種類的微生物，利用其代謝和吸附特性，改變金屬在污泥與土壤中的形態、分布，進而達到加速處理的目的。然而，在此過程中，遵循適宜的pH非常關鍵。（2）植被修復法則是借助綠色植物強大的固氮、分解能力，和微生物之間形成互動作用，從而對環境產生有效的凈化效果。這種方法的優點在于簡便且環保，但是對于土壤的類型有一定限制。應用該技術的原則是充分發揮植物的某些特質，例如選擇一些抗金屬特性強的植物品種，用以凈化土壤中的重金屬，以此減少或防止金屬污染的進一步擴散。

2.5在環境監測領域中的應用

近年來，生物技術在不斷發展壯大，其特性使其在環境監測領域獲得廣泛的應用。在環境監測工程中，生物技術的主要方法包括以下幾種：①細菌總數檢測法和糞便污染指數技術用于水質檢測;②發光細菌法用于環境毒素的檢測;③藻類生長測定法則用于水質腐敗程度的監控；④在對受到石油污染的土壤進行檢驗分析時，核酸雜交法能有效對烴降解基因的參數檢測。結果顯示，污染物濃度越高，這些基因的濃度也相應提升，因此可以準確量化評估石油污染的實際情況。

3生物技術在環保工程中的應用展望

3.1解決能源領域面臨的挑戰

能源問題始終是我國環保工程發展所面臨的關鍵難題之一，作為一個發展中國家，我國長期以來主要依賴煤炭、石油等難以再生的能源作為生產資源。然而，能源儲備有限以及在使用過程中所引發的嚴重環境污染問題，成為制約我國經濟社會持續高速發展的重要因素。因此，應當積極探索生物技術與能源開發利用相結合的創新路徑。一方面，要不斷提升現有傳統能源資源的利用效率，努力緩解日益嚴峻的能源危機;另一方面，要積極關注前沿科技，加大新能源、綠色能源的研發力度。例如，針對煤炭的生物清潔處理技術、生物質能的實際運用以及生物電池等關鍵技術，可有效推動能源供應與環境保護深度融合。

3.2提高環境深度治理質量

隨著國家對環保政策法規的逐步完善和嚴格執行，我國環境保護事業取得了極大進步。然而，長期以來采取的“先污染后治理”策略，對此前已經破壞的生態環境帶來了深遠影響。所幸生物技術的快速發展提供了新的機遇和可能性，即改變環保工作重心，從單純的保護環境升級為提高環境自我調節和自主凈化的能力。據此理念，可以通過基因工程技術，對一些具有強大吸附功能的生物進行改造和優化，使其在生長過程中能夠有效吸收和代謝土壤中的有害重金屬離子，從而大幅提升土壤本身的自我修復能力。

3.3應用在醫學領域的優勢

醫藥領域抗生素的廣泛應用，導致藥物殘留成為環境污染的重要源頭之一。為此，通過對生物技術的深入研究，著力開發更為精準高效的疾病檢測、預防和治療手段，已成為當前科研工作者的重點方向。例如，根據基因工程理論研制的DNA分子探針，能夠幫助醫護人員快速、準確地診斷病情;采用微生物發酵制取木糖醇，可作為糖尿病患者安全食用的代糖產品。此外，利用生物技術制造西藥、疫苗，不僅成本低廉、工藝簡練，還具有提純容易、收效顯著等優勢。

3.4滿足農業改革的新需求

生物技術在農業產業中的應用已然取得了諸多成果。其優勢無論是玉米品種選育、優良植物培育還是轉基因食品開發等方面均得到了印證。展望未來，應借助生物技術，研究兼備高產、抗洪、抗旱、抗蟲以及具有土壤修復功能的新型綜合型植物。具體來說，在草原地帶種植繁殖速度快、抗蟲害的優質牧草，能減緩土地荒漠化進程，借助畜牧業的可持續發展來增強草原生態系統的自我恢復能力;在洪澇災害頻發地區，選擇發病率低、根系發達、保水性能優越的植被類型，確保在暴雨天氣來臨之際不會被迅速沖毀并能在短時間內吸收過量的地下水進行代謝利用。此外，在糧食儲存、預處理及精深加工等環節，也應充分發揮生物技術的潛在價值，進一步提升儲糧質量、延長儲糧期限、提高糧食加工效率。

4結論

生物技術在環保工程中的應用，無疑為環境保護帶來了革命性的改變。不僅顯著提高了環境治理的效率，還降低了處理過程中的能源消耗和二次污染風險。生物技術的綠色、安全特性，使得其在污水處理、土壤修復等領域展現出巨大潛力。展望未來，隨著生物技術的不斷創新與發展，其在環保工程中的應用將更加深入和廣泛，為構建可持續的生態環境提供有力支撐。

參考文獻：

［1］李玉璞.論環保工程中生物技術應用的重要性［J］.皮革制作與環保科技，2023，4（24）：184186.

［2］白雨牧.淺談環保工程中的生物技術應用價值與實踐［J］.皮革制作與環保科技，2023，4（15）：157159.

［3］杜曉玉.生物技術在環保工程中的應用［J］.皮革制作與環保科技，2023，4（12）：4749.

［4］徐麗敏，田開艷，秦翠翠.環保工程中生物技術的應用策略分析［J］.現代鹽化工，2023，50（3）：5253，56.

作者簡介：王序，男，山西陽泉人，研究生在讀，從事科技政策的研究。