环境生物技术的环境保护

如题所述

生物监测技术在环保领域中的应用 1、 应用酶联免疫技术、PCR技术、电子显微技术、基因差异显示技术、生物传感器、基因探针、生物芯片等现代生物技术对环境进行监测与评价,是近年来国内外科学工作者研究的热点,研究报道也日益增多。应用酶联免疫技术检测分析环境中的农药及其代谢物是90年代的一项新技术。目前,国内外已经开发出杀虫剂、杀菌剂、除草剂等农药以及多氯联苯、二恶英、抗菌素等污染物的酶联免疫分析方法,其中用于现场快速分析的酶免疫试剂盒已商品化。此技术具有快速灵敏,费用低,特异性强和适于现场大量样品分析等优点。
我国在环境污染的生物监测方面也取得了一些新进展。一是广泛开展了生物监测方法的研究;二是各种生物综合监测指标的研究;三是利用生物监测手段和评价环境质量。我国华东师大吴自荣等同志利用冷冻干燥的发光细菌的发光强度随水质污染程度而变化的特点,研究提出了上海苏州河水质发光细菌测试和评价方法。
2、废水生物处理技术我国的水污染十分严重,高浓度有机物废水的处理是我国水污染治理的重点难题。污水中有毒物质的成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。应用遗传工程技术构建符合人们需要的微生物高效菌以及具有降解多种污染物功能的超级菌,可以提高对污染物的降解能力、加快降解速度,以增强净化污水的效力。如微生物高效菌能够将氰化物(氰化钾、氰氢酸、氰化亚铜等)分解成二氧化碳和氨;利用专门分解硫化物的微生物可以从废水中回收硫磺;利用能够降解石油烃的超级菌以清除油对水质的污染等。还可以将大量的微生物高效菌凝聚在泥粒上形成活性污泥,用来分解和吸附废水中的有毒物质,污水净化后沉积的污泥中存在丰富的氮、磷、钾等元素,是很好的有机肥料。
3、大气污染的生物处理随着现代工、农业的发展,大量有毒、有害气体被排出,严重污染环境。微生物对污染物能较快地适应,并可使废物、废气得到降解和转化。同传统空气污染控制技术如活性炭吸附、湿法洗涤和燃烧等相比,微生物法以其处理效果好、投资及运行费用低、易于管理等优点,逐渐应用于空气污染控制中。
近年来,采用把煤的物理选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合的方法而把煤和黄铁矿分开,进而达到脱硫。美国利用CBl菌株可脱去18%一47%的有机硫。捷克斯洛伐克1991年在其北部三个露天煤矿用氧化亚铁硫杆菌脱褐煤中硫,平均能脱去无机硫78.5%0有机硫23.4%。德国和荷兰用生物膜过滤器处理含硫化氢废气,其控制效率达90%以上。新西兰、英国、日本和美国也有在工业上规模应用的报导。
4、 固体废物的生物降解在众多的处理方法中(如堆肥、焚烧、热处理等),生物处理具有成本低、运行费用低、操作简单、易管理等优点。城市垃圾的“生物反应堆”理论就是其中的一种,它与传统的卫生填埋相反,允许适量的水分进入填埋场,增加湿度,为微生物的生长和繁殖提供有利的条件,从而加速固体废物的降解和稳定。
(1)好氧生物处理好氧生物处理是利用好氧微生物在有氧条件下的代谢作用,将废物中复杂的有机物分解成二氧化碳和水,其重要条件是保证充足的氧气供应、稳定的温度和水。实际工程中就是在填埋场中注人空气或氧气,使微生物处于好氧代谢状态。
(2)厌氧生物处理厌氧生物处理是利用在无氧条件下生长的厌氧或兼性微生物的代谢作用处理废物,其主要降解产物是甲烷和二氧化碳等,一般需要保证温度、无氧或低溶解氧浓度。
(3)准好氧处理准好氧填埋场的主要设计与运行思想是使渗滤液集水沟水位低于渗滤液集水干管管底高程,使大气可以通过集水干管上部空间和排气通道,使填埋场具有某种好氧条件。准好氧处理靠垃圾分解产生的发酵热造成内外温差,使空气流自然通过填埋体,促进垃圾的分解和稳定。准好氧填埋有如下优点:第一,它不需要强制通风,节省能量;第二,渗滤液产生后被迅速收集,减少了对地下水的污染;第三,相对于厌氧处理,垃圾稳定得更快,危险气体,如CH4,H2S等的产量降低。
(4)混合生物处理 混合生物处理是既有好氧又有厌氧的生物处理方法,是在填埋下一层垃圾之前好氧处理30一60d,其目的是让垃圾尽快经过产酸阶段为进入厌氧产甲烷阶段做准备。这种方法主要的优点在于把厌氧的操作简单和好氧的高效率有机地结合起来了,增加了对挥发性有机酸、对空气具危害性的污染物的降解,其主要特点是降解速度快。
5、 生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术,主要是利用生物独特的分解有机物质的能力,去除污染环境如土壤中的污染物,达到清除污染的目的。生物修复主要包括植物修复和微生物修复。近20年来,人们认识到植物吸收可以作为各种污染物的生存介质包括土壤等的净化技术开发。目前已经有利用沙漠植物修复科威特石油污染的土壤的研究工作。而微生物的修复工作更是显得多种多样,可以被广泛的用来去除土壤等介质中的石油污染、有机氯化物污染、聚合物污染和重金属污染等多种污染物,并且具有典型的处理速度快、经济、无二级污染的特点。
6、环境生物技术在预防污染上的应用(1)利用分子遗传技术筛选特定菌种将产品生产过程的废弃物直接转化为能源或副产品,如微生物化肥;利用DNA重组及蛋白质工程技术快速生成特定的酶,应用于生产环节,减少化学无机品用量,从而达到清洁生产的目的。
(2)利用分子微生物族群、基因技术、DNA修复改变某些物质的分子结构使其具有可降解性或加速自然降解的速度。例如生物农药、生物肥料、生物可降解塑料薄膜等生物产品将会大量应用到生产实际当中,逐步取代对环境存在污染或者污染威胁的环境物质的使用(如化学制成品的农药、化肥等)。
随着科技的进步,生物科学和生物工程、以及生物技术将被越来越广泛地应用于生物多样性保护、人类健康、环境污染防治和环境、经济、社会的可持续发展,同时在攻克环境保护的科技难关中有广阔的发展前景。2l世纪,实现生物多样性保护,合理开发生物资源,有效利用生物技术,必将是本世纪的重要课题。我国是污染严重的国家,我们要构建一个有利于现代生物技术在环保中应用的良好环境,同时最大限度地减少和预防与这些技术伴生的对人类和环境的危害。

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