浅谈环保工程中的生物技术应用价值与实践

白雨牧

（秦皇岛政联科技有限公司，河北 秦皇岛 066300）

引言

生物技术不仅可以充分发挥微生物和植物的天然环境治理功能，还可以在环境保护过程中控制重金属、毒物等的排放，或使其成为更加环保的生物能源。针对不同污染问题，生物技术在化学和物理方法无法或不立竿见影地处理的情况下，具有更加优良的处理能力。另一方面，随着社会和经济的飞速增长，国内外环保工程的需求在不断增长，从而促进了生物技术在环保领域的广泛应用。在环保领域的研究中，生物技术运用微生物、生物催化剂、生物降解、生物酶、生物传感器等一系列技术手段，在环境保护领域中开创了新的技术应用革命，并为环保工程领域提供了新的思路和解决方案。研究表明，在国内外各大高校和科研机构中，生物技术在环保工程领域的应用研究日益深入，并进一步催生了一批新的绿色技术和环保产业，为环保领域提供了积极的促进作用[1]。

1 环保工程中的生物技术概述

生物技术可以说是一种比较新颖且有效的技术，针对不同的环境污染问题，生物技术有多种应用。在医学领域，生物技术可以用来研制药品和治疗疾病。借助基因工程技术，相关人员可以创造出新的治疗方式，例如基因修复、基因转录和基因治疗等，以此来帮助人们恢复健康。在工业和制药领域，生物技术可以用来生产更纯净的化学品和材料，并减少废弃物的产生[2]。此外，生物技术也可以用于畜牧业中，提高农业产量和质量，增强农作物的抗病性与耐热性，从而降低使用化肥、农药等带来的环境成本。与其它的环保技术相比，生物技术的优势在于其成本较低、更加环保，且不会产生二次污染。当然，生物技术也面临着很多挑战，例如其操作和使用存在复杂性，以及一些无法预测的风险和副作用。因此，在使用生物技术时，必须进行安全和风险评估，并根据实际情况，适当调整使用方案。

2 环保工程中的生物技术应用价值

在经济全球化的背景之下，环境保护问题愈发凸显，目前已经成为各国广泛关注的问题之一，如何减少生产和生活对环境的不良影响，实现生态平衡，成为各国关注和探讨的话题。其中，生物技术在环保工程中的应用价值日益凸显，主要体现在循环利用能源、节约使用资源、减少白色污染、降低土地污染、减少重金属毒性等方面[3]。

2.1 实现能源的循环利用

生物技术应用于环保工程的过程当中，能源的循环利用是最为关键的一环。传统意义下，能源消耗也就意味着资源的消耗，但是随着生物能源成为新能源的重要组成部分。如今，生物来源的能源，比如生物燃料，越来越多地应用于各领域。生物燃料可以分为初级生物燃料和次生生物燃料两种，两者的共同点是都可以进行循环利用，降低了对于化石能源的依赖，同时也减少空气污染和温室气体排放。

除了生物燃料，生物技术还可以应用于废弃物的利用。通过生物技术的分离提取，废弃物可以变成生物材料，从而实现废弃物的资源化，为环保工程做出贡献。另外，利用生物质能够修复土壤和水源。在循环利用能源的生态中，污水处理中的微生物是不可或缺的角色。通过微生物进行分解与转化，使得废水得以被最终净化，并流入水系或循环利用，以实现资源的节约利用。

2.2 实现资源的节约使用

随着人口的急剧增加和工业化进程的不断加快，资源的消耗量也日益加大。然而，基于生物技术的环保工程实现了资源的循环利用，同时也促进了资源的节约使用[4]。生物技术可以应用于废弃物的生态处理，并通过指导生产和使用的行为来解决资源不足的问题。具体而言，生物技术在以下几个方面能够发挥作用：

2.2.1 有效处理废弃物

生物技术在废弃物的可回收、可再利用、可降解等方面有着得天独厚的优势。利用微生物可把有机物分解成簇，进而得到新的生物资源。通过污染物的分离与提取，生成新的能源或化学品，实现了资源化。而且当今新发现了一种细菌“小消化器”，其能够直接将废塑料分解为油状物，以生物方式回收电、轻油和烟气等。

2.2.2 促进资源的节约和再利用

生物技术的应用使得废弃物的分解、转化得以获得更多的能量，促进了资源的节约和再利用。这些技术包括了生物传输、发酵、微生物刺激等。其中，微生物刺激技术可以促进野生藻类生长，将太阳能通过藻类生化反应转化为化学能。另外，中华无花果叶上以及草原随处可见的红色海拉鲸汇集成的胡须，也可以通过清洗、脱脂、提取等方式，找到生物汇集物进行化学分离，实现资源的节约。

2.3 减少白色污染

白色污染是指由塑料造成的大量废弃物污染。生物技术的应用可以有效地减少白色污染。在废弃物的处理方面，生物技术能够消除环境中的塑料废弃物；同时，也可以利用生物燃料代替塑料，从而减少塑料废弃物的产生。此外，也可以利用生物技术提炼、制作纤维素，以此来代替塑料，同时也能够得到化学工业中所需的生物材料。生物技术的应用有助于构建生态循环的模式，降低白色污染带来的环境压力。

2.4 减轻重金属毒性，降低土地污染

生物技术的应用可以减少重金属毒性，降低土地污染。重金属是人体所需微量元素之一，但是其毒性也非常高，会对生态环境和人体造成不利影响。可以通过利用生物技术，使各种微生物、植物和动物对土壤中的重金属进行吸附、离子交换、修复并转化，从而实现对环境的修复和保护。例如常见的耐盐度良好，而具有特异吸附能力的藻类以及一些菌类就能进行吸收、修复、转化重金属污染物。因此，生物技术的应用有利于减轻重金属对土壤和生态环境造成的危害，促进资源的循环利用。

3 环保工程中生物技术的应用实践

3.1 生物技术应用于固体垃圾治理

随着城市化进程加速和人口不断增长，每日产生的垃圾数量也在不断增多，固体垃圾的处理成了一个亟待解决的问题。传统的垃圾处理方法包括焚烧、填埋等，并不能充分解决垃圾处理的问题，同时会带来二次污染。而生物技术的应用则可以使垃圾有机质降解，从而实现垃圾的处理与回收利用。生物技术在固体垃圾治理中主要应用以下方法：

3.1.1 生物堆肥技术

生物堆肥技术是通过微生物降解和分解有机物质，使其变成稳定的肥料。在垃圾填埋场中的垃圾、果皮等新增鲜物，都是适合进行生物堆肥的原料。利用堆肥箱，加入废菜、废纸、虫子、泥鳅等物质，然后通过人工加水、通风、翻堆等方式，借助于细菌、线虫、蚯蚓等微生物的分解，经过30～60天的时间，便可以得到一定数量、良好质量的堆肥，由此避免过去垃圾填埋场带来的大量二次污染。

3.1.2 垃圾物化技术

垃圾物化技术是指将固体垃圾处理成具有燃烧能力的物质，通过热解造成的高温和热能来实现垃圾的处理。而在垃圾物化过程中，生物技术也有其应用。例如在厨余垃圾物化过程中，可以选择使用一种称为加热水化酶联合菌种的生物处理系统，通过加热、水解、细菌等作用将厨余垃圾进行降解，得到高效能的燃料。

3.1.3 生化式填埋技术

生化式填埋技术又称生态填埋技术，是指利用微生物分解固体垃圾，将垃圾与土壤一起填埋，达到生态平衡和生态循环利用的目的。利用该技术，不仅可以将垃圾中的有害物质转化为无害物质，还可以加速垃圾的降解和稳定。同时，生物堆肥和生化式填埋技术还能为农业提供有机肥料以及减少并发症的发生，降低垃圾处理的成本。

3.2 生物技术应用于水污染治理

水污染是当今世界面临的严峻环境问题之一，水体污染的主要原因是人类的各种生产和生活活动所造成的污染物，如工业废水、农业农村废水、城市污水等。传统的治水方法主要是依靠物理和化学方式，但这些方法不能完全去除污染物，且对环境带来二次污染，如工业废水处理所使用的化学药剂，这些药剂不能被完全分解，又会产生二次污染，同时，也会对生命和生态造成严重危害。而生物技术的应用则可以通过微生物、水生植物等生物体的活动降解水污染物，实现水体的净化。现阶段，生物技术在水污染治理中主要应用以下方法：

3.2.1 生物滤池技术

生物滤池技术是将水污染物送入滤床中，通过微生物的代谢反应将污染物降解分解为无害物质的处理方法。生物滤池技术可以分为生物滤池和人工生物滤池两种类型。生物滤池主要采用天然河道、湖泊、植被、土壤及其缝隙等过程的过滤，对含污染物的水体进行过滤，使水质达到一定标准。而人工生物滤池采用特制过滤材料和人工构建的生物滤层来降解水中污染物，效果更显著。

3.2.2 微生物法去除化学物质污染

微生物法去除化学物质污染技术是利用生物体，如细菌、藻类或者高等植物等对水中的化学物质进行分解和减少。例如在大量批量出现的抛光液池废水处理中，传统的方法利用高效梯度复合净化技术和化学药品进行治理，但是性能不理想，实现效果差。微生物法去除化学物质污染技术，通过施加特定的微生物菌株或菌群，使污染物得到分解和降解，实现了对污染物的高效处理。

3.2.3 生物膜技术

生物膜技术是指利用微生物和其代谢过程形成的微生物膜，对水污染物进行处理和净化的技术。生物膜可附着在介质的表面，例如，地面和水表面，其中，水表面被称为生物膜反应器的常见位置，而地面上则被称为生物膜滤池。生物膜技术针对地下水、城市污水、造纸、化工等直接或间接流入河流湖泊等问题，提供了一套先进而有实践意义的处理方案。

3.3 生物技术应用于废气污染治理

废气污染是城市环境中常见的污染来源之一，它直接影响着人们的健康和生活质量。因此，废气污染治理一直是环保领域工作的重点之一。传统的废气处理技术采用化学处理、物理处理等方式进行废气净化，但这种方法成本高、运营难度大，一些化学废物的处理也会带来负面的影响。而采用生物技术处理废气则具有成本低、技术上相对容易实现和环境友好等优势，并且具有良好的应用前景。

目前，生物技术处理废气污染的方法包括生物过滤技术、生物膜技术、生物湿法净化技术等。生物过滤技术是将废气通过一些专门设计的生物过滤材料层，通过微生物进行降解，达到废气净化的目的，具有良好的降解效果和高的净化效率。生物湿法净化技术则是将废气通过专门设计的湿式反应器中，与水相结合，同时利用微生物进行废气污染的处理，具有较好的稳定性和废气净化效率。

生物技术处理废气污染的优点在于其通过微生物的天然降解机制，实现了废气的有效净化和降解，同时减少了环境中化学物质的使用量，避免了对环境产生的继续污染，具有较大的潜力。

3.4 生物技术促进可持续发展

随着环境保护意识的不断提高，可持续发展已经成了全球的共同目标。生物技术在可持续发展中的应用也日益重要，这一点在以下例子当中得到明显的体现：

3.4.1 生物燃料、生物质发电技术的应用

生物燃料是指种植并在干燥前收获的植物，如玉米、小麦的秸秆等可用于燃烧发电，使用生物质的发电技术会降低获得能源的成本，在保护环境的前提下实现可持续发展。

3.4.2 生物塑料技术的应用

生物塑料技术的研发和应用是一项欣欣向荣的产业。与传统的石化塑料相比，生物塑料有许多优势，它能够以天然材料生产，可以非常快速地水解，且不会对环境造成污染；同时，生物塑料还具有很好的组装性，使得其在生产、加工和使用过程中更加方便。

3.5 生物监测技术

生物监测技术是指利用生物专业知识和生态学原理对环境状态和生态环境进行监测和评估，并通过采集实时监测数据和样品进行分析和处理，以提供合理的决策和管理指导的技术。它是环保工程中的一项重要技术，可以帮助人们更好地了解和掌握环境状况，及时发现和处理环境污染问题，为环境保护提供更精细化和针对性的解决方案。

生物监测技术在环境保护中的应用主要包括水质生物监测、土壤生物监测和大气生物监测等方面，通过采集样品、进行实验和分析，了解环境的状况和演变规律。例如，水质生物监测技术可以通过观察水中的浮游生物、底栖生物、鱼类等等来分析水质的状况，进而分析出水体的污染程度和来源；土壤生物监测技术可以通过提取土壤中存在的细菌等微小生物来了解土壤质量，及时发现土壤中的有害物质；另外还可以通过大气生物监测技术对空气中的微生物多样性和气溶胶粒径进行判断和评估。通过生物监测技术，相关人员可以快速、精准地获取环境质量信息，并制定出更加有效的环境治理和保护方案。

3.6 生物能源技术

随着人们对于新能源的重视日益增强，生物能源成为一种极具潜力的可再生能源形式。生物能源技术利用生物质原料来发电或制热，不仅环保而且还能利用资源有效地解决能源短缺问题。

生物质能源主要分为生物质燃烧和生物质气化两种，其中生物质燃烧是指将生物质燃烧后产生热能，进而发电或制热。生物质气化则是将生物质处于一定条件下进行加热分解，产生可燃气体，例如可直接用于燃料电池的氢气气体。生物质能源的关键问题是如何有效地利用和转化生物质材料。生物质选择、生物质处理、生物质转化以及生物质利用等方面都是生物能源技术中需要重点关注的。

而生物能源技术在实践中还可以与其它的废碳链技术相结合，如废弃物处置技术以及生态农业等，进行生物能源产生的过程中，减少废弃物的排放和资源的浪费，形成循环经济的产业系统。

与传统能源相比，生物能源具有显著的优点，比如生产过程环保、碳中和特性、安全可靠及可再生性、性价比低等。但是，在生物材料的种植、采集以及加工过程中，也产生了大量的废弃物，中间及污染等问题。因此，在生物能源开发的同时，也需要注重生物材料的标注、加工过程的规范管理以及产业链的完善。

4 结语

在环境污染问题日益突出的大环境之下，环境工程具有更为重要的现实意义，生物技术作为一种较为新颖且有效的环保技术，对于促进能源的循环利用、资源的节约使用、白色污染的减少等具有重要的指导性价值和意义。