环保工程中生物技术应用的重要性探讨

徐文芳

（淄博市淄川区生态环境管理服务中心，山东 淄博 255000）

基于经济快速发展的背景，城市进程与工业化进程加速，环境污染问题日益严重，国家高度重视环保工作，不断加大环保投入。受到环保投入增加的影响，环保产业也快速发展。根据环保大厅发布的数据显示，2017-2021年中国环保产业市场规模呈增长趋势，2020年其市场规模达到7.9万亿元。环保行业分析，2021年环保产业市场规模将达8.7万亿元，2022年预计将增至10万亿元。环境污染治理投资主要用于污染治理与城市环境基础设施建设，助力环保工程的发展。从环保工作的推进角度分析，离不开资金和资源的支持，尤其是治理技术，因此，加大环保技术的研究和创新以及推广应用，具有重要的意义。

1 环保生物工程技术的特点

环境工程实践中采用生物技术手段，具有重要的意义，具体体现在以下方面：（1）能源节约化。人们的生活生产离不开能源支持，每日会消耗大量的能源资源，然而我国能源有限面临很大的挑战。基于环境保护的目的，积极推广使用生物技术，利用新型生物燃料可满足人们对能源资源的需求，节约不可再生能源，助力社会经济持续化发展。（2）能源循环化。污染治理实践中采用生物技术，既能够完成治理任务，而且产生的物质很多是不具有危害性的，比如水和无机盐等，仅有部分物质不可降解。采用生物技术手段，将污染物中的部分元素转化再利用，做到物尽其用，实现能源资源的循环利用。（3）减少白色污染。塑料袋是生态环境健康的“杀手”，而人们的生活却又离不开它，若能够使得塑料袋被有效降解，则可降低对环境的影响。目前，生物技术研究领域中，积极探索塑料降解技术，力求实现塑料完全降解，为环境保护奉献更多的力量。

2 环保工程中生物技术的具体应用

2.1 生物技术的应用场景分析

污水处理。人们的生产生活实践中会产生大量的污水废水，若不进行有效处理则会影响到环境效益。污水处理的目的是使得污水达到排入某水体或者再次使用的水质要求，属于水净化的过程。近年来，我国污水年排放量不断增加，2015年污水年排放量仅466.62亿立方米，2018年突破500亿立方米，2019年增至554.65亿立方米，同比增长6.4%，（2020年的数据暂无）。随着污水产生量的增加，环境保护也面临更多的挑战。世界范围内水资源或多或少都受到一定程度的污染，优质水源不断减少，威胁着人们的生命健康和生物的生存。因此，环境污染治理实践中污水治理是关键。传统的置换与过滤等手段，无法实现水质的彻底改善。采用生物工程技术手段，能够将污染物有效分解为无害物质，也能够防范二次污染的产生，水环境治理的效果突出。

土壤污染治理。采用生物工程技术手段，进行污染治理，多用于处理残留农药和板结沙化等各类问题。土壤污染中的主要污染源是农药，使用农药会造成磷与氯等的化学残留，影响到土壤的健康。采用生物处理办法，通过物质的分解清除有害物质，同时分解为水和二氧化碳，达到改善土壤性能的目的，为农业生产提供支持，营造良好的生长环境。除此之外，土壤污染中重金属也是主要污染源，若未采取有效处理措施，则会威胁到人们的生命健康。从治理的角度分析，若想降解重金属并非容易之事，治理难度极大。对于重金属污染的土壤，采用生物工程修复方法，借助基因工程技术手段，使得微生物和动植物等的功能得到增强，发挥吸附的作用，吸附重金属或者将其转换为无毒物质，达到处理的效果。环境工程实践中多采取以下方式进行处理：（1）利用生物作用改变土壤中的重金属化学形态，进而减少物质的移动性以及生物可利用性。（2）借助生物吸收和代谢作用，实现对重金属的削减和净化以及固定。

白色污染。我国每天使用塑料袋约30亿个，截至2019年，塑料袋年使用量超过400万吨。而外卖和快递正在加剧这一问题。据统计，中国快递塑料包装每年消耗量约为180万吨，外卖塑料包装为50多万吨。每日产生如此大量的塑料垃圾，对生态环境而言是巨大的压力，如何做好环境保护和白色污染治理，成为思考的重点。我国高度重视白色污染的治理，积极推进塑料制品行业绿色和环保化发展，不断加大政策和资源投入力度。在2020年初，相关部门发布了条款更加严格的《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，禁止生产和销售厚度小于0.025毫米的超薄塑料购物袋、厚度小于0.01毫米的聚乙烯衣用地膜。全面禁止废塑料进口。到2020年底，禁止生产和销售一次性发泡塑料餐具、一次性塑料棉签。从白色垃圾的处理方面分析，采用生物工程技术手段，通过实现有效降解，使其内部聚酯分子结构被破坏，达到污染处理的目的。生物技术的应用主要如下：（1）采用基因工程技术手段，将具有优势的微生物筛选出来，形成高效降解菌，同时借助发酵工程技术的培养，用于塑料降解，可获得不错的成效。（2）采用基因工程技术手段，通过在某一污土壤微生物中导入可以编码降解的基因蛋白，有效发挥技术的作用，达到降解的目的。未来，白色污染治理也是环境保护工程中的重要内容。

大气污染。大气环境是人们生存环境的重要组成部分，关系到人们的生命健康，必须要高度重视。从当前的大气污染情况分析，VOCs为主要污染源。我国VOCs排放源比较复杂，并且工业门类齐全，产业规模很大，VOCs污染类型众多。总的来说，排放源可划分为交通源、工业源和生活源以及农业源。在空气污染治理实践中采用生物处理技术，利用微生物吸附并且分解有机物，进而达到降解恶臭物质和有机废物等的作用，多运用生物洗涤和过滤吸附等方法。采用生物处理技术手段，不仅成本低而且处理效率高，耗损比较低，同时安全性高，能够达到污染治理的效果，不会造成二次污染。相比传统的废气处理方法，具有显著的优势。除此之外，生物工程技术的应用，能够降低污染物排放量，实现污染的源头控制。

环境监测。环境保护实践中开展大气污染和水环境污染等的治理工作，都需要监测数据信息的支持，为各项工作的开展提供支持。传统的监测工作中多使用化学或者分析仪器等手段，随着生物监测技术的不断发展也被应用到监测实践中，获得了不错的成效。利用某一污染物特殊敏感的生物，当做指示生物，若环境污染物质积累，那么症状则会相对突出，例如水葫芦对水域中砷元素能够进行监测。利用生物工程技术手段，形成异性指示生物，能够为人们开展环境污染监测工作提供便利。随着生物监测技术的发展，在环保工程中的应用将会更加广泛。

2.2 生物技术的应用实践

2.2.1 小微水体的治理实践

小微水体具有流动性差的特点，且自净能力弱，多分布在居住小区周围，若受到污染则会影响到居民的生产生活。人们生活环境中的小微水体环境很多，管理难度比较大。以某区域为例，小微水体达到279处，为改善水体环境，进行了全面统筹治理。通过环保工程治理，使得小微水体的面貌焕然一新，增加了居民生活的幸福感以及获得感。治理前，水体黑臭且底泥上浮，严重影响到居民的生活。从问题的产生原因分析，主要是村庄截污未能实现，外来的污水部分直接汇入到池塘，最终造成问题。由于靠近居民区和周围社区的生活污水直接排入池塘，时间的不断积累下造成水质恶化。在环境治理实践中围绕源头进行控制，采取各类措施，比如底泥清淤和生态浮岛等，改善了水体的环境。在治理实践中积极推广使用生物技术手段，通过投放微生物菌质，发挥微生物的作用实现降解，最终达到水体自净的能力。经过全面治理，水体环境得到有效改善，微生物与鱼类形成稳定的生态系统，能够自行繁衍，保证生物多样性[1]。

2.2.2 土壤污染治理实践

一般来说，被重金属污染的土壤很难依靠自身的自我净化功能修复，多是需要人工干预。传统的处理方法为在土壤中添加生物炭或者石灰等，不仅治理成本高，而且很容易造成二次污染，植物修复的方法耗费时间很长，治理效果形成比较慢。按照我国的《土壤污染防治法》相关规定，修复活动应该优先采用不影响农业生产以及不降低土壤生产工程的生物修复措施。在实践中人们也在积极探索创新生物修复技术，为土壤污染治理提供支持。采用的土壤生物修复技术手段，以生物为主体进行污染治理，比如植物和动物以及微生物等，经过吸收和降解以及转化等方式，实现对污染物的有效处理，使得污染物的浓度能够降低到可以接受的水平，或者将有毒有害的污染物转化成为无毒无害的物质，实现污染物的固定或者稳定，达到控制扩散的目的[2]。采用此方法相对简单，可和农民的种植农艺集合，例如拌种和喷洒等，可获得不错的成效，并且减少30%的化学肥料使用。迈科珍的土壤修复菌剂的应用价值和效果，在稻田和小麦田以及玉米田等的试验中已经得到验证，采用的微生物技术手段，能够同时修复被石油与多环芳烃污染的土壤。经过农业农村部批准，已经在云南和贵州以及湖南等地区的土壤修复和治理中应用。除此之外，部分团队还研究了《污染土壤速效淋洗关键技术开发项目》，验证了生物技术在工业场地典型污染物治理中的应用效果，开创生态绿色修复土壤新领域。以东钢土壤治理项目为例，受到冶炼焦化生产的影响场地土壤受损严重，企业搬迁后进行土壤修复再利用。在前期的勘察与调查报告中发现，大约1 000亩的厂房土地上，介于0.5～3 m深度之间的土壤都受到了不同程度的污染，污染最深的位置为16 m，大约40万m3的土壤需要进行修复。从土壤污染物的角度分析，包括多环芳烃有机物和砷、铅等重金属。传统的处理实践中对于这两类污染物，通常需要两个叠加技术共同使用，当前的技术从植物中提取表面活性剂，经过一次热淋洗，便可以从总量上同时削减这两类污染物[3]。利用一种类似于“土壤洗衣机”的装置，将被污染的土壤进行破碎处理，再放入到洗衣机内，使用绿色洗涤剂进行清洗，甩干之后得到健康的土壤。对于35 000 m3的复合污染土壤，仅需要1个月的时间，并且修复的土壤可以达到一类用地标准。

2.2.3 大气污染治理实践

从VOCs的治理分析，由于其会随着时间与季节的变化出现改变，夏季的重要来源为天然源的植物排放以及二次生成，冬季则因为燃煤产生大量的污染气体。城市地区早晚高峰期时段，机动车尾气也是VOCs的主要来源。由于VOCs对人体有明显的毒性效应，同时还会产生多重环境效应。除此之外，还会与氮氧化物产生光化学反应，最终形成光化学烟雾。也可以和大气中的氧化剂产生多途径反应，形成二次有机气溶胶，对环境空气的臭氧与PM2.5都有很大影响[4]。传统的治理手段应用，存在着应用效果不佳的问题，难以达到人们的预期。使用复合生物酶大气治理液，不仅高效而且环保。某生物公司深耕生物酶技术研究，利用FS复合生物酶产品为核心进行研究，研发了大气环境治理的专项产品，通过雾化基础处理喷洒，使得酶分子被释放到大气内，达到吸附与捕捉环境、空气中VOCs成分的目的，直接改变分子结构，实现有效分解和处理，进而达到净化VOCs的目的。使用的生物酶具有催化功能，处理成分相对复杂的污染物也可以快速催化分解，具有净化效率高的特点。使用的复合生物酶无色无味，能够放心使用[5]。

3 环保工程中生物技术应用发展分析

3.1 加大技术的研究力度

从环保工程实践的角度分析，还有很多的技术难关未被克服，需要不断加大技术的研究和创新，为各项工作的开展提供支持。从技术的应用角度入手，围绕提高技术的应用效益水平进行探索和创新，全面提高环境污染治理的效益水平。目前，在生物技术的应用研究方面，企业和科研机构等不断努力，频频传出好消息，助力环境保护工作的开展。例如，微小热式气体质量流量控制器。在环保工程治理工作的开展中，为保证与控制微生物生长速度，要求准确和重复的向生物反应器中加入一定量的气体，这要求热式气体质量流量控制器具有很高的精度与重复性。AC与DC系列的热式气体质量流量控制器，通过与发酵工程生物化学反应的有效结合，能够满足环境工程和化学工程等的需求，具有重要的意义。再例如，生物技术的应用研究中生物降解塑料也是重点，主要围绕生物降解聚酯和生物降解塑料以及生物降解材料等内容开展。从技术的构成分析，第一大技术占比较高，即由主链中形成1个羧酸酯键反应获得聚酯的组合物。现有的专利应用情况分析，具有可变缝钉成形系统的外科缝合器械（专利号：US9113862B2）、带摄像头的内窥镜吻合器（专利号：US7959052B2）等，被应用的次数比较高。随着技术的不断研究和创新突破，未来环保工程中的可利用生物技术会越来越多，并且治理和保护的水平将会不断提高[6]。

3.2 做好生物技术的推广应用

目前，环保工程领域的任务日益繁重，尤其是水环境和大气污染以及土壤污染等的治理，若想要有效发挥生物技术的应用价值，需要加大技术的推广应用力度。从各个治理领域的情况分析，已经涌现出很多治理效果突出且环保安全的技术，能够为环保工作的开展助力，全面提高管理的效益水平[7]。这需要结合环保工程的具体任务，从治理对象和治理要求等方面进行全面分析，积极推广适宜的生物技术手段，实现对污染的有效处理，保护好生态环境。实践中则要围绕生物技术应用全过程，做好严格控制，切实发挥技术的优势和效益，高效化推进各项工作，实现技术的应用价值。根据生物技术的应用情况进行总结与分析，明确环保工程治理的问题，进而确定技术的研究方向和方法，高效化推进治理工作，创造更多的效益[8]。

4 结语

综上所述，环保工程中生物技术应用，为污染和水污染等的治理和保护，提供了技术方案和支持，发挥着重要的作用。实践中结合环境保护工程的需求和特点，对比分析各类生物技术的应用优势，必要时综合运用几类技术方法，形成完善的治理保护技术方案，支持环保工作的高质量开展和落实，发挥重要作用。未来，环保工作任务更加艰巨，为高质量推进环境保护工作，还必须要加大生物技术的研究，不断创新环境生物技术，奉献更多的力量。