發布時間：2017-08-01所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 這篇環保工程師論文發表了生物技術在環保工程的應用，生物技術的蓬勃發展在環保工程中有著具體的應用，生物技術是第三次工業革命的主要標志，對于環保工程的意義重大，生物技術可以解決很多我們當下遇到的環境污染問題，創造更加綠色、環保的生活環境，下面是
這篇環保工程師論文發表了生物技術在環保工程的應用，生物技術的蓬勃發展在環保工程中有著具體的應用，生物技術是第三次工業革命的主要標志，對于環保工程的意義重大，生物技術可以解決很多我們當下遇到的環境污染問題，創造更加綠色、環保的生活環境，下面是詳細論述。
關鍵詞:環保工程師論文,生物技術,應用研究
引言
生物技術是指用活的生物體或者生物體的物質改進產品、改良植物和動物、或培養特殊用途微生物的技術，是第三次工業革命的主要標志之一。生物技術主要包括發酵技術和現代生物技術，是一門新興的、綜合性的學科。生物工程是生物技術的統稱，是指運用生物化學、微生物學、遺傳學等學科原理與生化工程相結合，改造或重新設計細胞的遺傳物質、培育新品種，并使之產業化的過程。生物工程包括基因工程、細胞工程、酶工程以及發酵工程等，應用領域十分廣泛，包括農業、醫學、能源、環保等。0.1基因工程又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為基礎，利用分子生物學和微生物學方法將不同來源的基因在體外構建雜種DNA分子，然后導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性，獲得新品種。例如在植物上，在原有植株的基礎上，利用基因重組技術，改變植株的基因組成，使植株能夠抵抗特殊環境，比如說干旱、洪澇、病蟲害等，提高植物對環境的適應能力[1]。0.2細胞工程細胞工程是在細胞水平上進行遺傳操作，重組細胞的結構和內含物，培育新品種并進行大規模的細胞和組織培養。細胞工程在環境保護上也有重要應用。一方面可以保存物種，利用干細胞與組織培養和無性繁殖、克隆等技術培育珍稀動植物，保存現有物種，維持現有的生物圈構成。
另一方面可以減少污染，染色體工程實現多倍體育種，能夠培育高產、生長周期短、營養豐富的農作物，例如八倍體小黑麥，使我們在有限的資源條件下收獲更多的糧食，而且農藥化肥的使用減少，降低對環境的污染;另外，利用組織胚胎技術也可以培育優良物種。0.3微生物工程微生物工程又叫發酵工程，是利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或應用在工業生產過程中。例如用酵母菌發酵制備啤酒、用真菌大規模生產青霉素等。在環境保護領域，發酵工程用來強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，在一定的溫度、濕度、酸堿度條件下，對廢棄物進行發酵，產生沼氣，可用來作燃料，沼液可用作肥料，而且廢棄物都在密閉環境下，不會產生臭氣、滋生蚊蟲、減少二氧化碳的產生。還有疫苗制備、石油開發和糞便的無害化處理的應用，都是以微生物工程為基礎來實現的。0.4酶工程酶工程是將酶或者微生物細胞、動植物細胞、細胞器等在一定的生物反應裝置中，利用酶的生物催化功能，將相應的原料轉化成有用物質。可以用來凈化廢水，微生物的新陳代謝過程可以利用廢水中的某些有機物質作為營養來源，因此利用微生物體中酶的作用，可以將廢水中的有機物質轉變成可利用的小分子物質，達到凈化廢水的目的。利用酶工程或微生物技術從生物體中生產燃料是人們正在探尋的能源開發新方法。例如利用植物、農作物、林業產物廢物中的纖維素、半纖維素、木質素、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生物技術在環保工程中應用的意義
由于工業“三廢”污染、農藥和化肥殘留、以及塑料等的污染，使我國的生態環境受到嚴重影響。生物技術的出現，成為環境保護中應用最廣的單項技術，在處理水污染、土壤污染、大氣污染、環境監測、廢物的循環利用等方面具有高效、安全、成本低等顯著優點，再加上生物技術廣闊的產業前景，受到我國政府、科研人員等的高度重視。
1.1減少環境污染
生物技術可以用來處理垃圾廢棄物，通過改變物質的分子結構，將廢棄物進行分解和發酵，然后對降解的各種產物進行再利用，從而降低對環境的污染程度。另外，利用生物技術處理污染物一般都能一步到位，減少污染物的轉移次數，沒有二次污染的憂慮，降低重復污染的可能。例如利用發酵工程處理污染物，能夠將污染物轉為甲烷、氮氣、水等穩定的有益物質。
1.2節約資源
應用生物技術處理環境污染物，最終產物大都是無毒無害的穩定物質，如水、氮氣、二氧化碳等。在減輕污染的同時，生物技術對廢棄物的轉化能夠將其變成其他可利用資源，例如沼氣、酒精等，實現資源的多次利用;另外，生物技術的應用能夠減少工程中物質轉移次數，降低資源的消耗;還有部分生物技術的產生，能夠加快反應速度，降低生產過程中資源的消耗，比如說酶工程。1.3安全性高生物技術對污染物、垃圾廢棄物等的作用，能夠將一些有害物質轉化為對人類或者其他生物有益的物質，具有高度的安全性。1.4高效性比如利用酶促反應處理污染物。酶是一種活性蛋白質，在常溫常壓下進行反應，這就使得大多數生物技術可以在現場快速進行。酶促反應不僅操作簡單、成本低廉，而且需求條件比較簡單，反應過程較為穩定，最重要的是效率很高。這些技術的應用使環保工程成本降低、效率加快[3]。
2生物技術在環保工程中的應用
2.1在水污染防治工程中的應用
隨著經濟的發展，人們的生產發展步伐也逐漸加快，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無機物的吸附作用，形成絮狀體，去除水中的有機物，以此來凈化水源。生物膜法是利用一些微生物可生長在某些固體表面的特性，吸附水中的有機物通過附著的固體進行過濾，從而凈化水質的方法。此外還有超濾膜技術、微生物修復技術等。
2.2在大氣污染防治工程中的應用
利用生物技術進行大氣污染治理主要是利用微生物的在新陳代謝過程中可以將廢氣中的有害物質降解或轉化為無害物質。例如生物過濾方法中生物除臭技術，臭氣經集氣裝置從以上空間抽取后進入生物除臭塔，并在噴淋塔內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行凈化，主要應用于垃圾處理站等產生惡臭、有害氣體的場所。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用
生物技術在固體廢棄物處理中的應用主要是依靠微生物的發酵能力，將部分固體廢棄物進行發酵、降解，并轉化為甲烷、二氧化碳等無污染的物質，從而減輕固體廢物污染。比如說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合，通過降解作用轉化成腐殖質，用來做肥料，不僅減輕了污染，還提高了資源利用率。另外與之相對的是厭氧發酵法。
2.4在白色污染處理中的應用
塑料的出現極大地方面了人們的生活，也帶來了嚴重的白色污染，廢棄的塑料在土壤中存留會對作物產量、土質、水源等產生惡劣的影響。當前利用生物技術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將對塑料有降解作用的微生物進行相關基因的克隆和轉移，培養新型的、有較好塑料降解作用的微生物，達到大量降解白色污染物的目的。
2.5其他方面的應用
2.5.1生物監測技術生物監測是利用生物個體、種群或群落對環境污染或變化所產生的反應進行定期、定點分析與測定以闡明環境污染狀況的環境監測方法。生物監測具有連續性、直觀性、靈敏性、保護性等優點，目前廣泛應用在大氣監測、水監測、土壤監測等方面[4]。生物監測不像物理、化學檢測方法，不會對生態環境產生破壞，而且生物監測的成本低，節約資源。常用的生物監測技術有:運用細菌總數、糞便污染指菌監測水質;運用發光細菌對環境毒物進行監測;運用藻類生長測量對水質霉性進行監測。
2.5.2生物能源技術生物能源主要指以淀粉質生物，如糧食、薯類、作物秸稈等為原料生產的石油替代油料，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的存在實現的，生物質能是太陽能的一種。生物質具體的種類很多，植物類的有木材、農作物(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物糞便、動物尸體、廢水中的有機成分、垃圾中的有機成分等。發展生物能源，不僅能控制環境污染，減少對煤、石油等資源的依賴，還能推動農業的發展。
2.5.3煤的微生物潔凈技術近年來研究人員把選煤技術中的浮選法和微生物處理相結合，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，在浮選時不能附著在氣泡上，沉至底部，從而把煤與黃鐵礦分開[5]。
2.5.4生物制漿和漂白技術造紙業中的制漿和漂白工序是造成污染的主要工序，而木質素的處理是造紙業中有效利用纖維素的最大障礙。將生物漂白技術引入造紙業中，利用木聚糖酶對紙漿進行預漂白的木質素處理方法，具有高效、無污染等優點。未來生物制漿和生物漂白技術的發展對于擺脫造紙業污染具有十分重要的意義[5]。2.5.5綠色植被混凝土技術綠色植被混凝土是一種生態混凝土材料，是在無砂大孔混凝土的基礎上開發的環保型綠色植被混凝土骨架結構。它要具有適宜的孔隙率、孔隙內堿環境的改善、適宜的充填材料以及表層客土，滿足這四個條件才能使植被生長。綠色植被混凝土在水利工程上的應用不僅滿足防洪擋土抗沖刷的要求，實現工程的基礎功能，還具有生態景觀性，滿足工程周圍的綠化要求[6]。
2.5.6生物慢濾水處理技術生物慢濾水處理技術的原理是利用山區溝溪水自流，緩慢通過濾料(石英砂或海砂)過濾，在這個過程中濾料表面吸附和截留了水中的有機物及礦物質，為微生物生長提供了營養，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、生物化學等作用，能夠除去水中的致病微生物，截留雜質，使水體中各項指標均控制在在安全飲用水的標準內[7]。
3生物技術在環保工程上的應用展望
3.1能源問題
能源一直是困擾我國發展的最重要問題，作為一個發展中國家，我國一直以煤、石油等不可再生能源的利用為主，但能源的儲備量和使用過程的高污染問題制約著我國的快速發展。將生物技術與能源的開發和利用結合在一起，一方面研究如何提高舊能源的利用率，另一方面研發新能源和綠色能源。例如煤的微生物潔凈技術、生物質能、生物電池等的研究。
3.2環境自治問題
我國在環境污染治理上一直秉持先污染后治理的說法，這對我國環境造成了嚴重的危害。生物技術的廣泛應用使我們的環保思路從保護環境轉變為如何提高環境的自治能力，使我們在產生污染的同時，環境本身也能夠修復或去除污染，達到污染和自治的基本平衡。以基因工程為例，我們可以改良優化一些具有顯著吸附功能的植物，在生長的同時吸附土壤中的多余金屬元素，提高土壤的自身恢復能力。
3.3生物醫藥
醫藥尤其是抗生素的殘留也是導致環境污染的原因之一。通過對生物技術的研究研發疾病的檢測、預防和治療新方法是我們一直在研究的問題。例如基于基因工程上研發的DNA分子探針用來檢測疾病;基于微生物發酵技術生產木糖醇，作為糖尿病患者安全的甜味劑。利用生物技術制備西藥、抗體和疫苗等是成本低、易于分離純化、效果優的方法。
3.4生物農業
生物技術在農業上的應用也很廣泛，例如在玉米育種、優良植株培育、轉基因食品的開發等方面已有較好成效。未來我們需要研究的則是高產、抗洪抗旱抗蟲、還具備一定特殊能力和土壤修復功能的植物。例如在草原上，種植繁殖快、抗蟲、能減緩土壤沙化的牧草，在養殖牛羊的基礎上增加草原的修復能力，減緩土壤沙化的速度;更有在洪水多發區種植扎根較深的、吸水性強的植物，保證在洪水到來時不被沖走，并能盡快吸收土壤中的過多水分進行利用。另外，在糧食儲藏、加工等環節也能夠利用生物技術提高儲藏效果、進行食物保鮮、提高食品加工效率。
3.5生物材料
通過生物技術構建新型生物材料是現代新材料發展的重要途徑之一。一方面，生物技術能夠在一些廢棄的材料中提取出有用的物質，例如在蝦、蟹等殼類動物的甲殼中獲取甲殼素，是制作手術縫合線的極好材料，不僅可以促進傷口愈合，還可被人體吸收免于拆線;另一方面，生物技術為大規模生產一些稀缺材料提供了可能，例如利用生物技術生產蛛絲蛋白，得到可與蜘蛛絲媲美的纖維，用于生產防彈背心、降落傘等。還有生物塑料等材料的研發。
4結束語
生物技術的使用，不僅能提高種植業、藥物、養殖業等產業上的生產效率，減少生產過程中的環境污染，而且可直接用于處理水污染、大氣污染、土壤污染等各種環境污染類型。但需要注意的是由于環境污染的成因不同，在治理污染時采取單一的技術很難得到好的效果，因此，利用生物技術進行環境污染治理時，必須有針對性的采取多種方法，綜合進行治理。
參考文獻
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[6]楊慧.環保型綠色植被混凝土在水利工程中的應用[J].混凝土世界，2016(10):72-74.
[7]彭淑亞.生物慢濾水處理技術在農村小型供水工程中的應用[J].公共服務與管理，2016(23):33-34.
作者：崔玉霞 單位：廈門市環境監測中心站
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