这篇环保工程师论文发表了生物技术在环保工程的应用，生物技术的蓬勃发展在环保工程中有着具体的应用，生物技术是第三次工业革命的主要标志，对于环保工程的意义重大，生物技术可以解决很多我们当下遇到的环境污染问题，创造更加绿色、环保的生活环境，下面是详细论述。
关键词:环保工程师论文,生物技术,应用研究
引言
生物技术是指用活的生物体或者生物体的物质改进产品、改良植物和动物、或培养特殊用途微生物的技术，是第三次工业革命的主要标志之一。生物技术主要包括发酵技术和现代生物技术，是一门新兴的、综合性的学科。生物工程是生物技术的统称，是指运用生物化学、微生物学、遗传学等学科原理与生化工程相结合，改造或重新设计细胞的遗传物质、培育新品种，并使之产业化的过程。生物工程包括基因工程、细胞工程、酶工程以及发酵工程等，应用领域十分广泛，包括农业、医学、能源、环保等。0.1基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为基础，利用分子生物学和微生物学方法将不同来源的基因在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性，获得新品种。例如在植物上，在原有植株的基础上，利用基因重组技术，改变植株的基因组成，使植株能够抵抗特殊环境，比如说干旱、洪涝、病虫害等，提高植物对环境的适应能力[1]。0.2细胞工程细胞工程是在细胞水平上进行遗传操作，重组细胞的结构和内含物，培育新品种并进行大规模的细胞和组织培养。细胞工程在环境保护上也有重要应用。一方面可以保存物种，利用干细胞与组织培养和无性繁殖、克隆等技术培育珍稀动植物，保存现有物种，维持现有的生物圈构成。
另一方面可以减少污染，染色体工程实现多倍体育种，能够培育高产、生长周期短、营养丰富的农作物，例如八倍体小黑麦，使我们在有限的资源条件下收获更多的粮食，而且农药化肥的使用减少，降低对环境的污染;另外，利用组织胚胎技术也可以培育优良物种。0.3微生物工程微生物工程又叫发酵工程，是利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或应用在工业生产过程中。例如用酵母菌发酵制备啤酒、用真菌大规模生产青霉素等。在环境保护领域，发酵工程用来强化污水处理中的微生物等。沼气池就是常用的微生物工程之一，是在密闭空间内，在一定的温度、湿度、酸碱度条件下，对废弃物进行发酵，产生沼气，可用来作燃料，沼液可用作肥料，而且废弃物都在密闭环境下，不会产生臭气、滋生蚊虫、减少二氧化碳的产生。还有疫苗制备、石油开发和粪便的无害化处理的应用，都是以微生物工程为基础来实现的。0.4酶工程酶工程是将酶或者微生物细胞、动植物细胞、细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶的生物催化功能，将相应的原料转化成有用物质。可以用来净化废水，微生物的新陈代谢过程可以利用废水中的某些有机物质作为营养来源，因此利用微生物体中酶的作用，可以将废水中的有机物质转变成可利用的小分子物质，达到净化废水的目的。利用酶工程或微生物技术从生物体中生产燃料是人们正在探寻的能源开发新方法。例如利用植物、农作物、林业产物废物中的纤维素、半纤维素、木质素、淀粉等原料，制造氢、甲烷等气体燃料以及乙醇和甲醇等液体燃料。
1生物技术在环保工程中应用的意义
由于工业“三废”污染、农药和化肥残留、以及塑料等的污染，使我国的生态环境受到严重影响。生物技术的出现，成为环境保护中应用最广的单项技术，在处理水污染、土壤污染、大气污染、环境监测、废物的循环利用等方面具有高效、安全、成本低等显著优点，再加上生物技术广阔的产业前景，受到我国政府、科研人员等的高度重视。
1.1减少环境污染
生物技术可以用来处理垃圾废弃物，通过改变物质的分子结构，将废弃物进行分解和发酵，然后对降解的各种产物进行再利用，从而降低对环境的污染程度。另外，利用生物技术处理污染物一般都能一步到位，减少污染物的转移次数，没有二次污染的忧虑，降低重复污染的可能。例如利用发酵工程处理污染物，能够将污染物转为甲烷、氮气、水等稳定的有益物质。
1.2节约资源
应用生物技术处理环境污染物，最终产物大都是无毒无害的稳定物质，如水、氮气、二氧化碳等。在减轻污染的同时，生物技术对废弃物的转化能够将其变成其他可利用资源，例如沼气、酒精等，实现资源的多次利用;另外，生物技术的应用能够减少工程中物质转移次数，降低资源的消耗;还有部分生物技术的产生，能够加快反应速度，降低生产过程中资源的消耗，比如说酶工程。1.3安全性高生物技术对污染物、垃圾废弃物等的作用，能够将一些有害物质转化为对人类或者其他生物有益的物质，具有高度的安全性。1.4高效性比如利用酶促反应处理污染物。酶是一种活性蛋白质，在常温常压下进行反应，这就使得大多数生物技术可以在现场快速进行。酶促反应不仅操作简单、成本低廉，而且需求条件比较简单，反应过程较为稳定，最重要的是效率很高。这些技术的应用使环保工程成本降低、效率加快[3]。
2生物技术在环保工程中的应用
2.1在水污染防治工程中的应用
随着经济的发展，人们的生产发展步伐也逐渐加快，城市里的污水排放也日益增多，如何有效的处理污水成为一大难题。活性污泥法是处理水污染的有效方法之一，应用于城市污水处理已近100年，是利用好氧微生物的新陈代谢和对无机物的吸附作用，形成絮状体，去除水中的有机物，以此来净化水源。生物膜法是利用一些微生物可生长在某些固体表面的特性，吸附水中的有机物通过附着的固体进行过滤，从而净化水质的方法。此外还有超滤膜技术、微生物修复技术等。
2.2在大气污染防治工程中的应用
利用生物技术进行大气污染治理主要是利用微生物的在新陈代谢过程中可以将废气中的有害物质降解或转化为无害物质。例如生物过滤方法中生物除臭技术，臭气经集气装置从以上空间抽取后进入生物除臭塔，并在喷淋塔内与含有微生物种群的液体接触，由微生物的新陈代谢作用把气体进行净化，主要应用于垃圾处理站等产生恶臭、有害气体的场所。此外还有有生物洗涤和生物吸附等方法。
2.3在固体废物处理工程中的应用
生物技术在固体废弃物处理中的应用主要是依靠微生物的发酵能力，将部分固体废弃物进行发酵、降解，并转化为甲烷、二氧化碳等无污染的物质，从而减轻固体废物污染。比如说好氧堆肥法是将好氧微生物与固体废物中容易降解的部分结合，通过降解作用转化成腐殖质，用来做肥料，不仅减轻了污染，还提高了资源利用率。另外与之相对的是厌氧发酵法。
2.4在白色污染处理中的应用
塑料的出现极大地方面了人们的生活，也带来了严重的白色污染，废弃的塑料在土壤中存留会对作物产量、土质、水源等产生恶劣的影响。当前利用生物技术降解塑料是处理白色污染的有效方法，主要是利用基因工程技术将对塑料有降解作用的微生物进行相关基因的克隆和转移，培养新型的、有较好塑料降解作用的微生物，达到大量降解白色污染物的目的。
2.5其他方面的应用
2.5.1生物监测技术生物监测是利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应进行定期、定点分析与测定以阐明环境污染状况的环境监测方法。生物监测具有连续性、直观性、灵敏性、保护性等优点，目前广泛应用在大气监测、水监测、土壤监测等方面[4]。生物监测不像物理、化学检测方法，不会对生态环境产生破坏，而且生物监测的成本低，节约资源。常用的生物监测技术有:运用细菌总数、粪便污染指菌监测水质;运用发光细菌对环境毒物进行监测;运用藻类生长测量对水质霉性进行监测。
2.5.2生物能源技术生物能源主要指以淀粉质生物，如粮食、薯类、作物秸秆等为原料生产的石油替代油料，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质的存在实现的，生物质能是太阳能的一种。生物质具体的种类很多，植物类的有木材、农作物(秸秆、稻草、麦秆、豆秆、棉花秆、谷壳等)、杂草、藻类等，非植物类中主要有动物粪便、动物尸体、废水中的有机成分、垃圾中的有机成分等。发展生物能源，不仅能控制环境污染，减少对煤、石油等资源的依赖，还能推动农业的发展。
2.5.3煤的微生物洁净技术近年来研究人员把选煤技术中的浮选法和微生物处理相结合，即把煤粉碎成微粒与水混合，将微生物加入溶液中，并附着在黄铁矿表面，使其表面变成亲水性且溶于水，在浮选时不能附着在气泡上，沉至底部，从而把煤与黄铁矿分开[5]。
2.5.4生物制浆和漂白技术造纸业中的制浆和漂白工序是造成污染的主要工序，而木质素的处理是造纸业中有效利用纤维素的最大障碍。将生物漂白技术引入造纸业中，利用木聚糖酶对纸浆进行预漂白的木质素处理方法，具有高效、无污染等优点。未来生物制浆和生物漂白技术的发展对于摆脱造纸业污染具有十分重要的意义[5]。2.5.5绿色植被混凝土技术绿色植被混凝土是一种生态混凝土材料，是在无砂大孔混凝土的基础上开发的环保型绿色植被混凝土骨架结构。它要具有适宜的孔隙率、孔隙内碱环境的改善、适宜的充填材料以及表层客土，满足这四个条件才能使植被生长。绿色植被混凝土在水利工程上的应用不仅满足防洪挡土抗冲刷的要求，实现工程的基础功能，还具有生态景观性，满足工程周围的绿化要求[6]。
2.5.6生物慢滤水处理技术生物慢滤水处理技术的原理是利用山区沟溪水自流，缓慢通过滤料(石英砂或海砂)过滤，在这个过程中滤料表面吸附和截留了水中的有机物及矿物质，为微生物生长提供了营养，从而在滤料表面形成含有多种微生物或藻类的生物黏膜。生物黏膜的物理吸附和截留作用，以及微生物捕食、生物化学等作用，能够除去水中的致病微生物，截留杂质，使水体中各项指标均控制在在安全饮用水的标准内[7]。
3生物技术在环保工程上的应用展望
3.1能源问题
能源一直是困扰我国发展的最重要问题，作为一个发展中国家，我国一直以煤、石油等不可再生能源的利用为主，但能源的储备量和使用过程的高污染问题制约着我国的快速发展。将生物技术与能源的开发和利用结合在一起，一方面研究如何提高旧能源的利用率，另一方面研发新能源和绿色能源。例如煤的微生物洁净技术、生物质能、生物电池等的研究。
3.2环境自治问题
我国在环境污染治理上一直秉持先污染后治理的说法，这对我国环境造成了严重的危害。生物技术的广泛应用使我们的环保思路从保护环境转变为如何提高环境的自治能力，使我们在产生污染的同时，环境本身也能够修复或去除污染，达到污染和自治的基本平衡。以基因工程为例，我们可以改良优化一些具有显著吸附功能的植物，在生长的同时吸附土壤中的多余金属元素，提高土壤的自身恢复能力。
3.3生物医药
医药尤其是抗生素的残留也是导致环境污染的原因之一。通过对生物技术的研究研发疾病的检测、预防和治疗新方法是我们一直在研究的问题。例如基于基因工程上研发的DNA分子探针用来检测疾病;基于微生物发酵技术生产木糖醇，作为糖尿病患者安全的甜味剂。利用生物技术制备西药、抗体和疫苗等是成本低、易于分离纯化、效果优的方法。
3.4生物农业
生物技术在农业上的应用也很广泛，例如在玉米育种、优良植株培育、转基因食品的开发等方面已有较好成效。未来我们需要研究的则是高产、抗洪抗旱抗虫、还具备一定特殊能力和土壤修复功能的植物。例如在草原上，种植繁殖快、抗虫、能减缓土壤沙化的牧草，在养殖牛羊的基础上增加草原的修复能力，减缓土壤沙化的速度;更有在洪水多发区种植扎根较深的、吸水性强的植物，保证在洪水到来时不被冲走，并能尽快吸收土壤中的过多水分进行利用。另外，在粮食储藏、加工等环节也能够利用生物技术提高储藏效果、进行食物保鲜、提高食品加工效率。
3.5生物材料
通过生物技术构建新型生物材料是现代新材料发展的重要途径之一。一方面，生物技术能够在一些废弃的材料中提取出有用的物质，例如在虾、蟹等壳类动物的甲壳中获取甲壳素，是制作手术缝合线的极好材料，不仅可以促进伤口愈合，还可被人体吸收免于拆线;另一方面，生物技术为大规模生产一些稀缺材料提供了可能，例如利用生物技术生产蛛丝蛋白，得到可与蜘蛛丝媲美的纤维，用于生产防弹背心、降落伞等。还有生物塑料等材料的研发。
4结束语
生物技术的使用，不仅能提高种植业、药物、养殖业等产业上的生产效率，减少生产过程中的环境污染，而且可直接用于处理水污染、大气污染、土壤污染等各种环境污染类型。但需要注意的是由于环境污染的成因不同，在治理污染时采取单一的技术很难得到好的效果，因此，利用生物技术进行环境污染治理时，必须有针对性的采取多种方法，综合进行治理。
参考文献
[1]王立侠.生物技术在植物保护中的应用[J].中国农业信息，2016(2):108-110.
[2]顾涛，陈志颖.昌吉州畜禽粪便无害化处理技术的探讨[J].低碳世界，2016(11):18-19.
[3]米红霞.试析生物技术在环保工程中的应用[J].资源节约与环保，2014(9):139.
[4]汪玲.生物监测及其在环境监测中的应用.科技创新与应用[J].2017(1):181.
[5]张玉玲，战立伟.浅谈生物技术在环保工程中的应用[J].工程建设与设计，2016(8):169.
[6]杨慧.环保型绿色植被混凝土在水利工程中的应用[J].混凝土世界，2016(10):72-74.
[7]彭淑亚.生物慢滤水处理技术在农村小型供水工程中的应用[J].公共服务与管理，2016(23):33-34.
作者：崔玉霞 单位：厦门市环境监测中心站
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