生物技术进展论文

生物技术在环境保护领域中的应用现状与发展趋势

摘要针对我国目前环境状况，论述了现代生物技术在治理环境污染，保护生态环境中的应用和发展前景。

关键词现代生物技术生态环境环境保护环境污染重金属污染治理污水处理矿区生态修复

正文

一重金属为污染治理

重金属系指密度在4 O以上的约60种元素或密度在5 0以上的45种元素。砷、硒是非金属，但它们的毒性以及某些性质与重金属相似．所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。环境污染方面所说的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物…

1微生物对重金属的修复

肽库展示技术的发展为金属结合肽提供了丰富的来源．其中最常用的肽库是噬菌体库和细菌库，噬菌体库与细菌库相比的突出优点是库容量大和噬菌体滴度

高，可达1014颗粒每ml。噬菌体肽库用于金属离子结合肽的筛选，细菌肽库则用于金属和金属氧化物颗粒的筛选。已有采用不同肽库进行金属结合肽筛选的研究[1]，Barhas 3[2]采用Phanmcia公司的螯合sepharose，从半合成的组合噬菌体抗体库中直接筛选对Ce2+、Fe2+等金属离子具有配位作用和催化功能的金属抗体。Mejare[3]利用噬菌体随机六肽库筛选Zn2+、Cd2+。金属离子结合肽。

类似的，Kjaergaard[4]通过Percoll密度梯度分离和多轮富集ZnO E.coil展示

肽复合物，相差显微镜得到对Zno具高亲和力和专一性的肽段，可望用于锌污染水体的解毒和修复。

2植物修复(phytoremediation)技术

植物修复是一种利用自然生长植物或遗传培育植物修复金属污染土壤的技术的总称，采用植物对重金属的忍耐和超量积累能力并结合共生的微生物体系来实现对重金属污染环境的复[5,6]。根据其作用过程和机理，重金属污染土壤的植

物修复技术可分为三种类型

1植物稳定(phytostabliization)

2植物提取（phytoextraction）

3植物挥发（phytovolatilization）

二污水处理

工业生产和日常生活用沸水的排放产生了大量的城市污水，人类又面临这水资源短缺的现状，所以城市午睡的治理显得越来越重要。生物技术处理污水具有操作

简单，成本低，分解有机物能力强等特点，显示出了其机理污水的优势。[7]

现代废水生物处理技术是利用水中微生物的新陈代谢功能，使废水中的有机物降解转化为无害的物质，使废水得以净化。属于生物法处理工艺的有活性污泥

法、生物膜法、自然生物处理法和厌氧生物处理法等。

2.1.1 活性污泥法活性污泥法是被广泛采用的传统废水生物处理工艺。它是在人工条件下，将空气连续鼓入溶解了大量有机污染物的污水中，对污水中的各种微生物进行连续混合和培养，形成悬浮状态的活性污泥，在活性污泥上生活着大量的好氧微生物，这些微生物在好氧条件下能以溶解性有机物为食料获得能量，并不断增长，使污水中的有机污染物得以分解去除，最后使污泥与水分离，大部分污泥回流到生物反应池，多余的污泥将被排出活性污泥系统。活性污泥法在防治水体污染中发挥了很好的作用，但由于废水排放量的急剧增加以及对废水处理要求的日益严格，传统工艺在处理的多功能性、高效稳定性和经济合理性方面已难以满足不断提高的要求。开发、研究和应用新型废水生物处理工艺和技术，已成为世界各国水污染控制工程领域的重要研究课题。

2.1.2 生物膜法生物膜法，又称固定膜法，是一系列污水好氧生物处理技术的统称，其共同的特点是微生物附着在作为介质的滤料表面，生长成一层由微生物构成的膜。污水与之接触后，其中的溶解性有机污染物被生物膜吸附，进而被氧

化分解，使污水得以净化。[8]目前，生物膜法是一项在废水处理工程上被广泛

运用的技术，采用这种方法的构筑物有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等。随着生物技术的迅猛发展，生物流化床和生物转盘技术更加成熟，应用也越来越广。生物转盘、生物流化床中有强力的清除有机物的生物膜、既可以作为独立的污水生物处理设备，也可以与其他处理设备联合使用，以提高现有设备的处理效率。

2.1.3 自然生物处理法利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水的技术，称为自然生物处理法。其特点是工艺简单，建设与运行费用低，但净化受自然条件的制约。主要处理技术是稳定塘和土地处理法。[9]

稳定塘是利用塘中天然微生物的代谢作用氧化分解废水中的有机物，稳定塘中的氧由塘中藻类的光合作用和塘面与大气接触的溶氧提供，在稳定塘内废水停留时间长，对废水的净化过程与自然水体净化过程基本一致。包括废水灌溉在内的土地处理也是一种自然生物处理法，废水向农作物提供水分和肥分，废水中非溶解性杂质为表层士壤过滤截留，各种有机物及截留物会被微生物分解利用，最终起到净化废水的作用。

2.1.4 厌氧生物处埋法厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机物的处理技术。用于厌氧生物处理的构筑物有消化池、厌氧滤池、上流式厌氧污泥床、厌氧转盘、挡板式厌氧反应器和复合厌氧反应器等。[10]

三矿区生态修复

恢复生态学是研究生态系统退化的过程与原因、退化生态系统恢复的过程与机理、生态恢与重建的技术与方法的科学. 恢复生态学主要以退化生态系统为研究对象, 以解决实际的生态环境问题为主要目的, 通过选择和确定目标生态系

统、引进外来物种和利用工程方法、重建和恢复受损的生态系统[11]

植物修复技术是指利用植物提取、吸收、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物技术的总称. 植被修复是按照生态学规律, 利用植物自然演替、人工种植或两者兼顾, 使受到人为破坏、污染或自然毁损而

产生的生态脆弱区重新建立植物群落, 以恢复生态功能的技术领域. 植被修复常被应用于环境受污染或生态受破坏的场所以清除重金属、微量元素污染和人造有

机污染物[ 12]

植物修复技术在矿区的应用及发展现状

矿区植被修复, 主要是在生态学理论和原理的指导下, 从基质改良、植物修复、土壤质量演变以及植被演替等方面, 集成环境工程技术、农林栽培技术和生

物技术, 应用于矿区环境改良和生态恢复[ 13]因此, 在加强对适应面较广的耐受性植物的筛选、培育工作的同时, 应当最大限度地保持矿区的原生态环境, 保护生物多样性资源[ 14,15]. 矿区植被修复技术应基于区域内的植物生长限制因子、

生物多样性、先锋树种及主要伴生树种的生态位和现有植物的群落动态和种群空间分布格局的全面研究, 确定植被修复的模式、功能和群落演化动态, 制定方案

和配套的技术措施[ 16]. 例如, 通过对北京首云铁矿区裂隙裸岩、风化物阳坡及

微土阳坡的地形、地貌、植被、土壤和植被演替动态调查, 乡土植物品种选配技术比较和植被恢复生态效应分析, 合理配置基质和植物种子进行挂网喷播, 使得

各立地类型土壤结构和土壤肥力状况均有不同程度的改善[ 17]; 福建省上杭紫

金山矿区通过对废矿石( 渣) 堆边坡的裸地整治、植物选择与配置、栽植和管护等一系列技术措施的研究与探索, 形成了工程措施与生物措施并举的快速植被

恢复技术, 并取得良好的治理效果[ 18]

.小结：我国的生物技术处于刚刚起步阶段。该技术的进一步开发需要得到社会、同行及主管部门的广泛支持，大力开展以污染控制技术为主体的生物技术的研究，将大力推进生物技术在环境保护中的应用，并发展带动整个环保科技的发展，解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题，并为环保市场提供高品质的环境保护高技术。应该充分认识到环境保护和社会、经济发展的重大意义。

参考文献：

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［11］TEVENGW. 受损自然生境修复学[M]. 赵忠, 王朝辉, 赵淳, 等, 译. 北京: