傅永杰 肖許亮 曾曜

（1、四川省核工業(yè)輻射測試防護院，四川 成都 610000；2、重慶市大渡口區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 404100）

環(huán)境生物技術已不單純是一種污染治理技術，而已開始影響到包括其他行業(yè)的產業(yè)政策，促進各工業(yè)部門逐步以生物過程替代傳統(tǒng)的化工過程，如利用生物酶制劑在造紙行業(yè)中，進行生物漂白，減少甚至徹底替代化學漂白，并最終在造紙工業(yè)中實現完全的生物制漿和生物漂白，徹底解決嚴重污染我國水環(huán)境的造紙黑液問題，使許多污染行業(yè)的工業(yè)生產真正進入無污染的清潔生產的軌道。

1 環(huán)境生物技術的特點

生物是構成生態(tài)系統(tǒng)的要素，生態(tài)系統(tǒng)內物質循環(huán)主要是依靠生物過程來完成的?？萍嫉陌l(fā)展也充分證明生物技術是環(huán)境保護的理想武器，這一技術在解決環(huán)境問題過程中所顯示的獨特功能和顯著優(yōu)越性充分體現在它是一個純生態(tài)過程，從根本上體現了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想。生物技術在處理環(huán)境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反應條件溫和以及無二次污染等顯著優(yōu)點，加之其技術開發(fā)所預示的廣闊的市場前景，受到了各國政府、科技工作者和企業(yè)家的高度重視。

目前生物技術應用于環(huán)境保護中主要是利用微生物，少部分利用植物作為環(huán)境污染控制的生物。生物技術已是環(huán)境保護中應用最廣的、最為重要的單項技術，其在水污染控制、大氣污染治理、有毒有害物質的降解、清潔可再生能源的開發(fā)、廢物資源化、環(huán)境監(jiān)測、污染環(huán)境的修復和污染嚴重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產等環(huán)境保護的各個方面，發(fā)揮著極為重要的作用。應用環(huán)境生物技術處理污染物時，最終產物大都是無毒無害的、穩(wěn)定的物質，如二氧化碳、水和氮氣。利用生物方法處理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次轉移，因此它是一種消除污染安全而徹底的方法。大部分有機污染物適于作為底物，一些有機污染物經生物過程處理后可轉化成沼氣、酒精、生物蛋白等有用物質，因此，生物處理方法也常是有機廢物資源化的首選技術。生物過程是以酶促反應為基礎的，酶是一種活性蛋白，生物反應過程通常是在常溫、常壓下進行的，因而投資省、費用少、消耗低、效果好、過程穩(wěn)定、操作簡便，同時，它還可和其他技術結合使用。生物過程代替化學過程可以降低生產活動的污染水平，有利于實現工藝過程生態(tài)化或無廢生產，真正實現清潔生產的目標。另外，生物技術的產品或副產品基本上都是可以較快生物降解的，且都可以作為一種營養(yǎng)源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化學藥物、化石能源、人工合成物等，有助于把人類活動產生的環(huán)境污染降至最低程度，使經濟發(fā)展進入可持續(xù)發(fā)展的軌道。利用環(huán)境生物技術可治理用其他方法難以處理的環(huán)境介質，即用生物修復技術凈化環(huán)境，使受污染的寶貴資源如水資源、土壤等得以重新利用，同時還可進一步強化環(huán)境的自凈能力。

2 環(huán)境生物技術的重要進展

環(huán)境污染不但影響了國民經濟的可持續(xù)發(fā)展，甚至已威脅到人類的健康、智力乃至生存，因此全球各國近幾年都在尋找新的途徑和方法，以治理和解決環(huán)境污染問題。我國是一個發(fā)展中國家，經濟水平和科技總體水平離國際發(fā)展水平仍有相當差距，這就要求我國在科技發(fā)展特別是環(huán)保高科技發(fā)展上，需跟蹤國際前沿，與國際同步開發(fā)未來可能應用的高新技術。以下介紹幾項已接近產業(yè)化的環(huán)境生物技術。

2.1 高硫煤微生物脫硫技術

我國是一個發(fā)展中國家，開發(fā)廉價的、操作簡便的煤脫硫技術，將具有深遠的經濟和環(huán)境保護意義。與現有的物理、化學法相比，微生物潔凈技術具有投資低、操作簡便、反應條件溫和、不產生新污染，并可和現有的物理洗煤過程相結合，脫除其中的灰分，而煤基本無損失，且可提高煤的燃值等優(yōu)勢。

煤的微生物潔凈技術主要是脫硫、脫塵。煤炭中的硫分主要包括有機硫和無機硫、無機黃鐵礦硫以及少量的硫酸鹽硫。其中，有機硫分、黃鐵礦硫FeS2較易去除，早期的研究主要利用一些自養(yǎng)菌在幾天時間里將黃鐵礦氧化分解成鐵離子和硫酸，硫酸溶于水中而排出。雖然該方法脫硫效率較高，可去除90%的無機硫，使某些煤的含硫量降至1%以下，但處理的時間較長，并要求較大的反應器容積和較細的煤炭粒徑。

為提高脫硫效率，近年來研究人員把選煤技術之一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，并將微生物加入溶液中，讓微生物附著在黃鐵礦表面，使其表面變成親水性，能溶于水。在浮選中其難以附著在氣泡上，下沉至底部，從而把煤和黃鐵礦分開。由于它僅處理黃鐵礦的表面，因此脫硫時間只需數分鐘即可，從而大幅度縮短了處理時間，可脫除無機硫約70%。另外，該法在把煤中的黃鐵礦脫硫時，灰分也可同時沉底，所以也具有脫去灰分的優(yōu)點。目前，浮選法微生物脫硫已成為國際上潔凈煤技術開發(fā)的熱點。

2.2 造紙工業(yè)生物制漿和生物漂白技術

造紙工業(yè)中的制漿和漂白工序是污染物產生的主要工序。與化學法相比，雖然機械法制漿紙漿得率高，可節(jié)省大量林木資源，但能耗很大，成品紙強度等質量性能不如硫酸鹽漿，因而限制了這項技術的發(fā)展。生物技術可以幫助解決這問題，其中以生物制漿與生物漂白為最具優(yōu)勢，采用生物制漿與生物漂白可以有效減少蒸煮黑液和漂白廢液的產生。利用微生物與微生物酶類進行生物制漿與生物漂白具有很大的優(yōu)勢和潛力，因為微生物極易生長繁殖，酶催化反應具有高度專一性，反應條件溫和，并且高效無污染。

木質素是造紙工業(yè)中有效利用纖維素的最大障礙。傳統(tǒng)的化學漂白法是采用多段的氯/二氧化氯漂白及堿提取來去掉木質素，在廢水中會有大量含氯的、致癌致畸的物質，如呋喃、二惡英等，造成嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。將生物預漂白技術引入制漿造紙工業(yè)中，用木聚糖酶對紙漿進行預漂白，至今，用于生物預漂白的木聚糖酶已經經歷了三代的發(fā)展。目前，對第三代木聚糖酶的研究與應用正進入高峰期，采用基因工程與蛋白質工程手段獲得性質優(yōu)良的耐熱耐堿木聚糖酶已成為各相關實驗室的研究熱點，期望不久的將來重組酶會更有效地應用于漂白工藝中。未來生物制漿和生物漂白的技術突破將使造紙工業(yè)擺脫污染，實現清潔生產。

2.3 污染土壤的生物修復

人類的生產活動，當代工業(yè)的迅速發(fā)展，大量的人造化學物質排放入環(huán)境中，對資源和環(huán)境構成越來越嚴重的破壞?；剂系拈_采和使用，工業(yè)三廢的排放，給我們賴以生存的環(huán)境造成難以估量的污染，不僅制約了經濟的發(fā)展，而且影響到人類的健康和生存。

針對嚴重污染的土壤，我國尚未采取大規(guī)模的治理措施，僅在少數地區(qū)開展了治理，并以物理化學方法(如洗脫、吸附)為主，不僅投資成本高，而且也造成了二次污染。對全國范圍的污染環(huán)境進行修復，若采用傳統(tǒng)方法，即使考慮勞動力相對便宜的因素，其投資規(guī)模將仍然非常龐大，如采用生物修復技術，不僅其投資規(guī)模大為縮小，而且還沒有二次污染。綜上所述，環(huán)境污染的生物修復技術是我國今后治理環(huán)境污染必須發(fā)展的生物技術，更具有廣闊的市場和發(fā)展前景。可預見，在21世紀，生物修復技術將成為我國生態(tài)環(huán)境保護領域最具有價值和最具有生命力的大面積污染的優(yōu)選生物工程技術。

生物修復技術是80年代以來出現和發(fā)展的清除和治理環(huán)境污染的生物工程技術，其主要利用生物特有的分解有毒有害物質的能力，去除污染環(huán)境如土壤中的污染物，達到清除環(huán)境污染的目的。實踐結果表明生物修復技術是可行的、有效的和優(yōu)越的，此后該技術被不斷擴大應用于環(huán)境中其他污染類型的治理。生物修復是采用諸如提高通氣效率、補充營養(yǎng)，投加優(yōu)良菌種、改善環(huán)境條件等辦法來提高微生物的代謝作用和降解活性水平，以促進對污染物的降解速度，從而達到治理污染環(huán)境的目的。

結束語

目前，我國的環(huán)境生物技術處于剛剛起步階段，該技術的進一步開發(fā)需要得到社會、同行及主管部門的廣泛支持，大力開展以污染控制生物技術為主體的環(huán)境生物技術的研究，將大力推進生物技術在環(huán)境保護中的應用，并將通過生物高技術的發(fā)展帶動整個環(huán)保科技的發(fā)展，解決我國目前和未來面臨的嚴峻的環(huán)境保護問題，并為環(huán)保市場提供高品質的環(huán)境保護高技術，應該充分認識到環(huán)境生物技術開發(fā)對我國環(huán)境保護和社會、經濟發(fā)展的重大意義。

[1]崔巍.環(huán)境保護行政管理體制研究[J].河南大學，2010-05-01.

[2]孫明媚.論我國的環(huán)境保護公眾參與制度[J].中國海洋大學，2009-06-10.