现代生物技术在污染治理中的应用前景

2015级教育硕士学生课程论文

题目：现代生物技术在污染治理中的

应用及前景

姓名：

学号：

院系：生命科学学院

专业：遗传学

指导老师：

2016年3月5日

现代生物技术在污染治理中的应用及前景

2015级遗传学何凤明1523120018

摘要：文章对现代生物技术做简要介绍，主要从污水净化处理、污染土壤的治理、塑料制品的消除与治理、化学农药污染的治理这四个方面分析了现代生物技术在污染治理中的应用。

关键词：现代生物技术；环境保护；生物治理

Abstract：Article briefly introduced the technology of modern biological,mainly from four aspects analyzes about the sewage purification treatment, pollution of the soil, governance and eliminating for plastic products, chemical pesticide pollution ,and these the application of modern biotechnology in pollution treatment.

Keywords：modern biotechnology;environmental conservation;biological treatment

前言

随着现代工业技术的飞速发展，我国国民经济社会总体也发展迅速，城市化进程的步伐也日益加快。在经济高速发展过程中，环境问题也随之而来。特别是由于工业三废污染，农用化肥污染，农药污染及废弃塑料和农用地膜所造成的环境污染，严重影响我国的生态环境，水污染日益加重，水资源短缺；土壤污染严重，耕地面积锐减；土地荒漠化日益加剧，森林覆盖面积急剧减少，草场退化；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，积极利用现代生物技术、加强环境保护已经成为人民日益关注的课题。为了实现社会健康、持续发展，实现各类资源的永续利用，环保工作者的首要工作任务就是努力保护和提高环境质量。

作为一种实际应用效果良好的技术方法，现代生物技术在近期得到了广泛的应用。研究其在生态环境及污染治理中的应用，能够更好地提升现代生物技术的应用水平，从而有效优化生态环境及污染治理的整体效果。

现代生物技术主要包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程五大工程技术，而其中基因工程技术是现代生物技术的核心。现代生物技术以其实用性和环保性的特点，正在越来越多地被运用于环境保护工作之中。

1.污染治理中的现代生物技术

代生物技术是以DNA分子技术解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题，同时也对垃圾废物进行了资源化利用。

利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质．如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等。常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。

生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一

种活性蛋白质。其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施。而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点［1］。

所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。

2.现代生物技术的优势特点

生物技术在生态环境及污染治理的不仅良好实现环境污染的治理，还有利于改善污染地的生态环境。这种新型的治理污染的方式，不仅污染小，其治理效果也比较明显，还有利于恢复当地原有的生态环境。我国的科研工作者要不断地对这一新技术进行研究与实践，为我国进一步的生态环境治理提供更加科学合理的生物技术支持。垃圾废弃物是一种较为常见的污染物，我们利用生物技术对其进行处理，能够让其分子结构改变，生物能对发生降解的各种产能够物和副产物进行重新利用，从而使环境污染程度得到降低，同时也将这些废弃物进行转化，变为可利用资源。在利用酶促反应处理污染物的过程中，用到的酶是一种活性蛋白质，在常温常压和中性条件下进行的，这就使得大多数的生物技术可以快速的在现场进行。它具有一定的优点：第一，操作比较简单；第二，成本比较低；第三，发生反应的条件比较简单；第四，反应过程较为稳定；第五，效果比较好。这些方面的优点使生物技术得以在生态环境及污染治理中进行普遍应用［2］。

3.现代生物技术在污染治理之中的应用

3.1．水污染处理

水污染由于污染源复杂、污染范围大、治理稳定性差等原因，是环境污染中最难治理的一种污染形式。目前环境保护部门主要运用现代微生物技术进行水污染的治理，通过微生物的活动将水中的重金属物质、氰化物等分解，转化为无毒无污染的物质［3］。工业污水和生活废水中含有多种有毒物质，例如氰化物、酚类、有机汞、重金属、蛋白质、有机酸、醇、醛、有机磷等，这些污水和废水成分构成复杂，净化难度也较大。生物净化污水的常用方法为固定化酶和固定化细胞技术，也就是酶工程技术。国外已经有许多成功的应用经验，利用固定化酶和固定化细胞实现对工业污水和生活废水中无机金属、有机污染毒物的高效

处理。例如德国，以共介结合法制成农药降解酶柱，将酶固定于硅珠及多孔玻璃上，从而实现对多种农药的降解，包括对硫磷等，去除率超过95％。而在我国，固定化细胞技术的应用也有了较大发展，主要用于降解合成洗涤剂中的表面活性剂，对于含100 m g／L废水，酶活性保存率和降解率均超过90％。

3.1.1活性污泥法处理

这是一种应用最广的废水好氧生物处理技术，它是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团来大量絮凝吸附废水中污染物，并在氧的作用下将这些物质同化为菌体本身组分。使废水的BOD值大幅度下降。该方法不仅操作简单、方便，而且能使运行管理人员随时了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况。从而掌握和控制整个工艺的运行参数，通过确定稳定的污泥沉降比值，从而达到高效污水处理的效果。

3.1.2生物膜法处理

在生物反应器内添加具有高表面积的载体，如粒径不小于2 mm的沙子、煤、活性炭、树脂等，它们有很大的生物膜量，能使生物反应器具有较高的容积负荷、较短的水力停留时间和较小的容积。曝气生物滤池(BHF)是20世纪80年代末在欧美发展起来的一种新型的微生物附着型水处理技术，能够同时完成生物处理和固液分离，减少占地面积，避免了污泥回流及二沉池沉淀效果不稳定的麻烦［4］。

3.2土壤污染处理

土壤污染的主要形式是农药残留和土壤板结沙化。土壤在收获农作物以后，80％以上的农药会残留在土壤之中，而农药中的磷、氯代烃等是造成土壤污染的主要物质。运用现代微生物技术可以实现将这些有害物质进行分解，最终将这些物质分解为水和二氧化碳等，不会对环境造成破坏。这种技术的好处在于能够彻底治理土壤污染问题，不会出现新的破坏，但是它的缺点在于微生物分解周期较长，不适用农业生产的要求。

利用生物修复技术治理土壤重金属污染，主要是通过酶促反应等生物作用，对土壤中的重金属进行固定，由于重金属元素的化学形态发生了改变，其移动性也相应降低，通过有针对性的生物对其吸收、代谢，可以削减土壤中重金属的含量。达到净化土壤和降低毒性的目的。其中应用最广的属低温微生物修复技术。重金属的低温微生物修复是利用低温微生物的生物活性，对重金属亲和吸