發(fā)布時(shí)間：2017-08-01所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 這篇環(huán)保工程師論文發(fā)表了生物技術(shù)在環(huán)保工程的應(yīng)用，生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展在環(huán)保工程中有著具體的應(yīng)用，生物技術(shù)是第三次工業(yè)革命的主要標(biāo)志，對(duì)于環(huán)保工程的意義重大，生物技術(shù)可以解決很多我們當(dāng)下遇到的環(huán)境污染問(wèn)題，創(chuàng)造更加綠色、環(huán)保的生活環(huán)境，下面是
這篇環(huán)保工程師論文發(fā)表了生物技術(shù)在環(huán)保工程的應(yīng)用，生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展在環(huán)保工程中有著具體的應(yīng)用，生物技術(shù)是第三次工業(yè)革命的主要標(biāo)志，對(duì)于環(huán)保工程的意義重大，生物技術(shù)可以解決很多我們當(dāng)下遇到的環(huán)境污染問(wèn)題，創(chuàng)造更加綠色、環(huán)保的生活環(huán)境，下面是詳細(xì)論述。
關(guān)鍵詞:環(huán)保工程師論文,生物技術(shù),應(yīng)用研究
引言
生物技術(shù)是指用活的生物體或者生物體的物質(zhì)改進(jìn)產(chǎn)品、改良植物和動(dòng)物、或培養(yǎng)特殊用途微生物的技術(shù)，是第三次工業(yè)革命的主要標(biāo)志之一。生物技術(shù)主要包括發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)，是一門新興的、綜合性的學(xué)科。生物工程是生物技術(shù)的統(tǒng)稱，是指運(yùn)用生物化學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科原理與生化工程相結(jié)合，改造或重新設(shè)計(jì)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)、培育新品種，并使之產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程。生物工程包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程以及發(fā)酵工程等，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、能源、環(huán)保等。0.1基因工程又稱基因拼接技術(shù)和DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，利用分子生物學(xué)和微生物學(xué)方法將不同來(lái)源的基因在體外構(gòu)建雜種DNA分子，然后導(dǎo)入活細(xì)胞，以改變生物原有的遺傳特性，獲得新品種。例如在植物上，在原有植株的基礎(chǔ)上，利用基因重組技術(shù)，改變植株的基因組成，使植株能夠抵抗特殊環(huán)境，比如說(shuō)干旱、洪澇、病蟲(chóng)害等，提高植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力[1]。0.2細(xì)胞工程細(xì)胞工程是在細(xì)胞水平上進(jìn)行遺傳操作，重組細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和內(nèi)含物，培育新品種并進(jìn)行大規(guī)模的細(xì)胞和組織培養(yǎng)。細(xì)胞工程在環(huán)境保護(hù)上也有重要應(yīng)用。一方面可以保存物種，利用干細(xì)胞與組織培養(yǎng)和無(wú)性繁殖、克隆等技術(shù)培育珍稀動(dòng)植物，保存現(xiàn)有物種，維持現(xiàn)有的生物圈構(gòu)成。
另一方面可以減少污染，染色體工程實(shí)現(xiàn)多倍體育種，能夠培育高產(chǎn)、生長(zhǎng)周期短、營(yíng)養(yǎng)豐富的農(nóng)作物，例如八倍體小黑麥，使我們?cè)谟邢薜馁Y源條件下收獲更多的糧食，而且農(nóng)藥化肥的使用減少，降低對(duì)環(huán)境的污染;另外，利用組織胚胎技術(shù)也可以培育優(yōu)良物種。0.3微生物工程微生物工程又叫發(fā)酵工程，是利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。例如用酵母菌發(fā)酵制備啤酒、用真菌大規(guī)模生產(chǎn)青霉素等。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，發(fā)酵工程用來(lái)強(qiáng)化污水處理中的微生物等。沼氣池就是常用的微生物工程之一，是在密閉空間內(nèi)，在一定的溫度、濕度、酸堿度條件下，對(duì)廢棄物進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣，可用來(lái)作燃料，沼液可用作肥料，而且廢棄物都在密閉環(huán)境下，不會(huì)產(chǎn)生臭氣、滋生蚊蟲(chóng)、減少二氧化碳的產(chǎn)生。還有疫苗制備、石油開(kāi)發(fā)和糞便的無(wú)害化處理的應(yīng)用，都是以微生物工程為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。0.4酶工程酶工程是將酶或者微生物細(xì)胞、動(dòng)植物細(xì)胞、細(xì)胞器等在一定的生物反應(yīng)裝置中，利用酶的生物催化功能，將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)。可以用來(lái)凈化廢水，微生物的新陳代謝過(guò)程可以利用廢水中的某些有機(jī)物質(zhì)作為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，因此利用微生物體中酶的作用，可以將廢水中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成可利用的小分子物質(zhì)，達(dá)到凈化廢水的目的。利用酶工程或微生物技術(shù)從生物體中生產(chǎn)燃料是人們正在探尋的能源開(kāi)發(fā)新方法。例如利用植物、農(nóng)作物、林業(yè)產(chǎn)物廢物中的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、淀粉等原料，制造氫、甲烷等氣體燃料以及乙醇和甲醇等液體燃料。
1生物技術(shù)在環(huán)保工程中應(yīng)用的意義
由于工業(yè)“三廢”污染、農(nóng)藥和化肥殘留、以及塑料等的污染，使我國(guó)的生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重影響。生物技術(shù)的出現(xiàn)，成為環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用最廣的單項(xiàng)技術(shù)，在處理水污染、土壤污染、大氣污染、環(huán)境監(jiān)測(cè)、廢物的循環(huán)利用等方面具有高效、安全、成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，再加上生物技術(shù)廣闊的產(chǎn)業(yè)前景，受到我國(guó)政府、科研人員等的高度重視。
1.1減少環(huán)境污染
生物技術(shù)可以用來(lái)處理垃圾廢棄物，通過(guò)改變物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，將廢棄物進(jìn)行分解和發(fā)酵，然后對(duì)降解的各種產(chǎn)物進(jìn)行再利用，從而降低對(duì)環(huán)境的污染程度。另外，利用生物技術(shù)處理污染物一般都能一步到位，減少污染物的轉(zhuǎn)移次數(shù)，沒(méi)有二次污染的憂慮，降低重復(fù)污染的可能。例如利用發(fā)酵工程處理污染物，能夠?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)為甲烷、氮?dú)狻⑺确�(wěn)定的有益物質(zhì)。
1.2節(jié)約資源
應(yīng)用生物技術(shù)處理環(huán)境污染物，最終產(chǎn)物大都是無(wú)毒無(wú)害的穩(wěn)定物質(zhì)，如水、氮?dú)狻⒍趸嫉取Ｔ跍p輕污染的同時(shí)，生物技術(shù)對(duì)廢棄物的轉(zhuǎn)化能夠?qū)⑵渥兂善渌衫觅Y源，例如沼氣、酒精等，實(shí)現(xiàn)資源的多次利用;另外，生物技術(shù)的應(yīng)用能夠減少工程中物質(zhì)轉(zhuǎn)移次數(shù)，降低資源的消耗;還有部分生物技術(shù)的產(chǎn)生，能夠加快反應(yīng)速度，降低生產(chǎn)過(guò)程中資源的消耗，比如說(shuō)酶工程。1.3安全性高生物技術(shù)對(duì)污染物、垃圾廢棄物等的作用，能夠?qū)⒁恍┯泻ξ镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為對(duì)人類或者其他生物有益的物質(zhì)，具有高度的安全性。1.4高效性比如利用酶促反應(yīng)處理污染物。酶是一種活性蛋白質(zhì)，在常溫常壓下進(jìn)行反應(yīng)，這就使得大多數(shù)生物技術(shù)可以在現(xiàn)場(chǎng)快速進(jìn)行。酶促反應(yīng)不僅操作簡(jiǎn)單、成本低廉，而且需求條件比較簡(jiǎn)單，反應(yīng)過(guò)程較為穩(wěn)定，最重要的是效率很高。這些技術(shù)的應(yīng)用使環(huán)保工程成本降低、效率加快[3]。
2生物技術(shù)在環(huán)保工程中的應(yīng)用
2.1在水污染防治工程中的應(yīng)用
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生產(chǎn)發(fā)展步伐也逐漸加快，城市里的污水排放也日益增多，如何有效的處理污水成為一大難題。活性污泥法是處理水污染的有效方法之一，應(yīng)用于城市污水處理已近100年，是利用好氧微生物的新陳代謝和對(duì)無(wú)機(jī)物的吸附作用，形成絮狀體，去除水中的有機(jī)物，以此來(lái)凈化水源。生物膜法是利用一些微生物可生長(zhǎng)在某些固體表面的特性，吸附水中的有機(jī)物通過(guò)附著的固體進(jìn)行過(guò)濾，從而凈化水質(zhì)的方法。此外還有超濾膜技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)等。
2.2在大氣污染防治工程中的應(yīng)用
利用生物技術(shù)進(jìn)行大氣污染治理主要是利用微生物的在新陳代謝過(guò)程中可以將廢氣中的有害物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)。例如生物過(guò)濾方法中生物除臭技術(shù)，臭氣經(jīng)集氣裝置從以上空間抽取后進(jìn)入生物除臭塔，并在噴淋塔內(nèi)與含有微生物種群的液體接觸，由微生物的新陳代謝作用把氣體進(jìn)行凈化，主要應(yīng)用于垃圾處理站等產(chǎn)生惡臭、有害氣體的場(chǎng)所。此外還有有生物洗滌和生物吸附等方法。
2.3在固體廢物處理工程中的應(yīng)用
生物技術(shù)在固體廢棄物處理中的應(yīng)用主要是依靠微生物的發(fā)酵能力，將部分固體廢棄物進(jìn)行發(fā)酵、降解，并轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳等無(wú)污染的物質(zhì)，從而減輕固體廢物污染。比如說(shuō)好氧堆肥法是將好氧微生物與固體廢物中容易降解的部分結(jié)合，通過(guò)降解作用轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)，用來(lái)做肥料，不僅減輕了污染，還提高了資源利用率。另外與之相對(duì)的是厭氧發(fā)酵法。
2.4在白色污染處理中的應(yīng)用
塑料的出現(xiàn)極大地方面了人們的生活，也帶來(lái)了嚴(yán)重的白色污染，廢棄的塑料在土壤中存留會(huì)對(duì)作物產(chǎn)量、土質(zhì)、水源等產(chǎn)生惡劣的影響。當(dāng)前利用生物技術(shù)降解塑料是處理白色污染的有效方法，主要是利用基因工程技術(shù)將對(duì)塑料有降解作用的微生物進(jìn)行相關(guān)基因的克隆和轉(zhuǎn)移，培養(yǎng)新型的、有較好塑料降解作用的微生物，達(dá)到大量降解白色污染物的目的。
2.5其他方面的應(yīng)用
2.5.1生物監(jiān)測(cè)技術(shù)生物監(jiān)測(cè)是利用生物個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的反應(yīng)進(jìn)行定期、定點(diǎn)分析與測(cè)定以闡明環(huán)境污染狀況的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法。生物監(jiān)測(cè)具有連續(xù)性、直觀性、靈敏性、保護(hù)性等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用在大氣監(jiān)測(cè)、水監(jiān)測(cè)、土壤監(jiān)測(cè)等方面[4]。生物監(jiān)測(cè)不像物理、化學(xué)檢測(cè)方法，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞，而且生物監(jiān)測(cè)的成本低，節(jié)約資源。常用的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)有:運(yùn)用細(xì)菌總數(shù)、糞便污染指菌監(jiān)測(cè)水質(zhì);運(yùn)用發(fā)光細(xì)菌對(duì)環(huán)境毒物進(jìn)行監(jiān)測(cè);運(yùn)用藻類生長(zhǎng)測(cè)量對(duì)水質(zhì)霉性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2.5.2生物能源技術(shù)生物能源主要指以淀粉質(zhì)生物，如糧食、薯類、作物秸稈等為原料生產(chǎn)的石油替代油料，而其中燃料乙醇和生物柴油尤被看好。生物能源是基于生物質(zhì)的存在實(shí)現(xiàn)的，生物質(zhì)能是太陽(yáng)能的一種。生物質(zhì)具體的種類很多，植物類的有木材、農(nóng)作物(秸稈、稻草、麥稈、豆稈、棉花稈、谷殼等)、雜草、藻類等，非植物類中主要有動(dòng)物糞便、動(dòng)物尸體、廢水中的有機(jī)成分、垃圾中的有機(jī)成分等。發(fā)展生物能源，不僅能控制環(huán)境污染，減少對(duì)煤、石油等資源的依賴，還能推動(dòng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
2.5.3煤的微生物潔凈技術(shù)近年來(lái)研究人員把選煤技術(shù)中的浮選法和微生物處理相結(jié)合，即把煤粉碎成微粒與水混合，將微生物加入溶液中，并附著在黃鐵礦表面，使其表面變成親水性且溶于水，在浮選時(shí)不能附著在氣泡上，沉至底部，從而把煤與黃鐵礦分開(kāi)[5]。
2.5.4生物制漿和漂白技術(shù)造紙業(yè)中的制漿和漂白工序是造成污染的主要工序，而木質(zhì)素的處理是造紙業(yè)中有效利用纖維素的最大障礙。將生物漂白技術(shù)引入造紙業(yè)中，利用木聚糖酶對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)漂白的木質(zhì)素處理方法，具有高效、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。未來(lái)生物制漿和生物漂白技術(shù)的發(fā)展對(duì)于擺脫造紙業(yè)污染具有十分重要的意義[5]。2.5.5綠色植被混凝土技術(shù)綠色植被混凝土是一種生態(tài)混凝土材料，是在無(wú)砂大孔混凝土的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的環(huán)保型綠色植被混凝土骨架結(jié)構(gòu)。它要具有適宜的孔隙率、孔隙內(nèi)堿環(huán)境的改善、適宜的充填材料以及表層客土，滿足這四個(gè)條件才能使植被生長(zhǎng)。綠色植被混凝土在水利工程上的應(yīng)用不僅滿足防洪擋土抗沖刷的要求，實(shí)現(xiàn)工程的基礎(chǔ)功能，還具有生態(tài)景觀性，滿足工程周圍的綠化要求[6]。
2.5.6生物慢濾水處理技術(shù)生物慢濾水處理技術(shù)的原理是利用山區(qū)溝溪水自流，緩慢通過(guò)濾料(石英砂或海砂)過(guò)濾，在這個(gè)過(guò)程中濾料表面吸附和截留了水中的有機(jī)物及礦物質(zhì)，為微生物生長(zhǎng)提供了營(yíng)養(yǎng)，從而在濾料表面形成含有多種微生物或藻類的生物黏膜。生物黏膜的物理吸附和截留作用，以及微生物捕食、生物化學(xué)等作用，能夠除去水中的致病微生物，截留雜質(zhì)，使水體中各項(xiàng)指標(biāo)均控制在在安全飲用水的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)[7]。
3生物技術(shù)在環(huán)保工程上的應(yīng)用展望
3.1能源問(wèn)題
能源一直是困擾我國(guó)發(fā)展的最重要問(wèn)題，作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)一直以煤、石油等不可再生能源的利用為主，但能源的儲(chǔ)備量和使用過(guò)程的高污染問(wèn)題制約著我國(guó)的快速發(fā)展。將生物技術(shù)與能源的開(kāi)發(fā)和利用結(jié)合在一起，一方面研究如何提高舊能源的利用率，另一方面研發(fā)新能源和綠色能源。例如煤的微生物潔凈技術(shù)、生物質(zhì)能、生物電池等的研究。
3.2環(huán)境自治問(wèn)題
我國(guó)在環(huán)境污染治理上一直秉持先污染后治理的說(shuō)法，這對(duì)我國(guó)環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用使我們的環(huán)保思路從保護(hù)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾翁岣攮h(huán)境的自治能力，使我們?cè)诋a(chǎn)生污染的同時(shí)，環(huán)境本身也能夠修復(fù)或去除污染，達(dá)到污染和自治的基本平衡。以基因工程為例，我們可以改良優(yōu)化一些具有顯著吸附功能的植物，在生長(zhǎng)的同時(shí)吸附土壤中的多余金屬元素，提高土壤的自身恢復(fù)能力。
3.3生物醫(yī)藥
醫(yī)藥尤其是抗生素的殘留也是導(dǎo)致環(huán)境污染的原因之一。通過(guò)對(duì)生物技術(shù)的研究研發(fā)疾病的檢測(cè)、預(yù)防和治療新方法是我們一直在研究的問(wèn)題。例如基于基因工程上研發(fā)的DNA分子探針用來(lái)檢測(cè)疾病;基于微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)木糖醇，作為糖尿病患者安全的甜味劑。利用生物技術(shù)制備西藥、抗體和疫苗等是成本低、易于分離純化、效果優(yōu)的方法。
3.4生物農(nóng)業(yè)
生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用也很廣泛，例如在玉米育種、優(yōu)良植株培育、轉(zhuǎn)基因食品的開(kāi)發(fā)等方面已有較好成效。未來(lái)我們需要研究的則是高產(chǎn)、抗洪抗旱抗蟲(chóng)、還具備一定特殊能力和土壤修復(fù)功能的植物。例如在草原上，種植繁殖快、抗蟲(chóng)、能減緩?fù)寥郎郴哪敛荩陴B(yǎng)殖牛羊的基礎(chǔ)上增加草原的修復(fù)能力，減緩?fù)寥郎郴乃俣?更有在洪水多發(fā)區(qū)種植扎根較深的、吸水性強(qiáng)的植物，保證在洪水到來(lái)時(shí)不被沖走，并能盡快吸收土壤中的過(guò)多水分進(jìn)行利用。另外，在糧食儲(chǔ)藏、加工等環(huán)節(jié)也能夠利用生物技術(shù)提高儲(chǔ)藏效果、進(jìn)行食物保鮮、提高食品加工效率。
3.5生物材料
通過(guò)生物技術(shù)構(gòu)建新型生物材料是現(xiàn)代新材料發(fā)展的重要途徑之一。一方面，生物技術(shù)能夠在一些廢棄的材料中提取出有用的物質(zhì)，例如在蝦、蟹等殼類動(dòng)物的甲殼中獲取甲殼素，是制作手術(shù)縫合線的極好材料，不僅可以促進(jìn)傷口愈合，還可被人體吸收免于拆線;另一方面，生物技術(shù)為大規(guī)模生產(chǎn)一些稀缺材料提供了可能，例如利用生物技術(shù)生產(chǎn)蛛絲蛋白，得到可與蜘蛛絲媲美的纖維，用于生產(chǎn)防彈背心、降落傘等。還有生物塑料等材料的研發(fā)。
4結(jié)束語(yǔ)
生物技術(shù)的使用，不僅能提高種植業(yè)、藥物、養(yǎng)殖業(yè)等產(chǎn)業(yè)上的生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境污染，而且可直接用于處理水污染、大氣污染、土壤污染等各種環(huán)境污染類型。但需要注意的是由于環(huán)境污染的成因不同，在治理污染時(shí)采取單一的技術(shù)很難得到好的效果，因此，利用生物技術(shù)進(jìn)行環(huán)境污染治理時(shí)，必須有針對(duì)性的采取多種方法，綜合進(jìn)行治理。
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作者：崔玉霞 單位：廈門市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站
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