环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用初探

李强

（重庆市环境保护工程设计研究院有限公司，重庆400020）

1 引言

随着科学技术的不断发展和人们生活水平的提高，制造的废物垃圾越来越多，对环境造成了严重破坏。自然界中的微生物种类繁多，起着物质转化与降解作用，是整个生态系统的重要组成部分之一，将微生物应用到环境污染治理中，可以实现垃圾的无害化降解和污染的有效治理，在废水中投入微生物可以有效降解废水中的污染物，达到利用微生物进行环境治理保护的目的。

2 固定化酶技术在环境工程中的应用

2.1 进行环境污染物的监测

科学技术的发展对水环境造成了很大程度的污染与破坏，极大地危害水体周围人们的健康和安全，因此，要加大对有关水体的检测工作，保障水体的安全性和可靠性。固定化酶技术的应用可以有效提升环境污染物监测的准确性，缩短检测使用的时间，使检测效率大大提高。利用固定化酶制定的酶反应器可以直接进行环境污染物的监测，也可以在固定化酶技术的基础之上，辅助应用传感器技术提高检测的灵敏性。酶反应器与传统的检测手段相比，成本更低，灵敏度更高，体积小，携带方便，特异性强，在水体环境的检测过程中有十分广泛的应用。此外，酶反应系还可以应用于农药的检测，研究人员利用固定化乙酰胆碱酯酶制成检测设备，可以快速准确地检测蔬菜样品中的农药残留情况[1]。

2.2 固定化酶应用于有机废水处理工作

水体污染工作一直无法得到有效治理的一个主要原因是缺乏系统科学的废水处理与治理手段，由于废水成分相对比较复杂，波动性较大，只选取一种或单独几种固定化酶往往无法很好地实现水体中垃圾的降解，所以一般采取组合使用的方法，使污染物能够得到有效处理。根据实际固定化酶的应用案例来看，多种固定化酶联用的效果要远远强于单一固定化酶，但从实际污水处理活动中来看，固定化酶处理方法相对来说投入成本较高，而且固定化酶寿命较短，机械强度较差，本身也容易变质，影响固定化酶在污水处理中的应用效果[2]。

污水处理中常用的固定化酶包括漆酶酪氨酸酶、辣根过氧化物酶等，这些酶具有较强的降解能力，可以有效降解废水中毒性较强的酚类。用固定化酶也可以有效处理受污染水体中的农药，利用聚丙烯负载二氧化钛膜固定农药降解酶，可以有效降解农药中的甲基对硫磷，减少农药对水体环境的污染。随着人们对固定化酶降解技术的研究不断深化，固定化酶技术已经逐渐发展成熟，各种新的固定化酶废水处理技术层出不穷，进一步扩大了固定化酶的使用领域。比如当前正热的污染水源修复固定化酶复合材料，可以广泛应用于废水处理工程，材料成本较低，经济性强，具有综合交叉学科创新集成的优势，弥补了原有固定化酶的不足，具有极大的应用空间和发展潜力[3]。

2.3 固定化酶技术用于大气治理活动

工厂生产过程中排放的烟气、汽车尾气以及秸秆燃烧等都会对大气环境造成污染和破坏，而且随着我国工业体系的不断完善和经济建设的不断发展，能源资源消耗量逐年加大，导致空气中二氧化碳含量越来越多，其他污染物质的比例也相应上升，严重影响人们的生活环境。利用固定化酶技术可以减少大气环境中二氧化碳的量，改善大气环境质量，比如以还原型烟酸胺腺嘌呤二核苷酸为电子供体制备的一种新型海藻酸，可以把二氧化碳催化成甲醇，或者催化二氧化碳水化。

2.4 固定化酶技术在清洁生产中的应用

固定化酶技术在使用过程中一般不会产生二次污染，反应条件相对比较温和，因此广泛应用于企业的清洁生产过程中，并随着技术研究的不断深化，在清洁生产工艺中应用也越来越广泛。比如在造纸厂生产过程中，使用木聚糖酶和漆酶可以防止生产过程中产生氯代有机物质，减少污染物的排放，解决该工艺生产过程中的污染问题。随着生物技术的不断发展，固定化酶技术的应用范围不断拓宽，各种新型固定化酶技术和联合固定化酶技术在污染治理和污染防护过程中有良好的应用效果，具有重要的环保意义和环保价值。

3 固定化微生物在环境工程中的运用

3.1 处理废气

我国对固定化微生物技术的研究相对来说起步较晚，虽然发展速度快，但与发达国家之间仍然存在较大的差距。我国针对固定化微生物在环境保护中的应用最早可以追溯于20世纪90年代，但只有数量很少的研究人员进行该项目的研究，相关的实践与理论知识较少，例如通过滴滤塔反应器对含硫化氢的气体进行处理，通过海藻酸钠和氯化钙交联法可以达到硫化氢气体80%的净化效果。比如通过固定床反应器可以对固定化微生物的作用进行系统的分析和探究，通过使用海澡酸钠包埋的活性污泥对含有氨气的臭气进行处理，处理结果表明氨基的去除力能够达到90%以上。使用固定化微生物也可以对含甲硫醇的恶臭气体进行处理和过滤，处理效率高，能够除去99%以上的甲硫醇气体，而且处理速度快。只要在反应塔中停留十几秒便可实现大多数甲硫醇气体的去除，具有良好的处理效果。

3.2 固定化微生物在废水处理中的应用

固定化微生物技术有较高的生物量和比较高的生物活性，在进行废水处理过程中，固定化微生物通过生物育种的形式固定废水中的有机污染物和微生物，避免废水中微生物的繁殖和变异，从而实现废水的净化。

4 固定化酶技术与固定化微生物的前景和展望

固定化酶技术和固定化微生物技术都是一种相对比较新的污水处理技术，虽然在其他领域有比较广泛的应用，但在污水处理过程中，仍然没有实现规模化的使用。在利用固定化酶技术和固定化微生物技术进行环境污染治理的过程中，要根据实际污染情况和污染物的种类，采取针对性的方法合理处理固定化酶和固定化微生物，保证投入使用的效果，推进环境工程的发展进程。从实际使用过程中我们发现，固定化酶技术和固定化微生物技术在水质监测和水污染的治理方面有十分显著的效果，可以明显改善水体质量，减少水体污染。同时，这两种技术在其他领域尤其是环境监测领域也有十分广泛的应用，包括对水生物的处理，二氧化碳的处理以及土壤条件的改善等。因此，固定化酶技术和固定化微生物技术在环境工程领域有至关重要的作用，并具有良好的发展前景和应用前景，相应的技术人员与研究机构要不断加强对固定化酶和固定化微生物技术的研究，大力开发针对性强、灵敏度高、成本低的固定化酶与固定化微生物治理技术，有效推进环境工程污染治理工作，实现社会的可持续发展。

5 结语

综上所述，固定化酶和固定化微生物技术能够充分利用自身的优势，有效降解环境污染物中的有害物质，在环境工程领域有十分关键的应用价值，本文主要针对固定化酶和固定化微生物的应用进行探讨，指出二者的应用领域和应用效果，希望能为环境工程污染物治理与污染监测工作提供一定的参考。