環(huán)境保護(hù)與生物技術(shù)-在線瀏覽
2024-09-14 17:44本頁面
【正文】 。目前生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)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。應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)處理污染物時(shí)，最終產(chǎn)物大都是無毒無害的、穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水和氮?dú)?。特別是現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，尤其是基因工程、細(xì)胞工程和酶工程等生物高技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用，大大強(qiáng)化了上述環(huán)境生物處理過程，使生物處理具有更高的效率，更低的成本和更好的專一性，為生物技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用展示了更為廣闊的前景。由于大部分有機(jī)污染物適于作為生物過程反應(yīng)物(底物)，其中一些有機(jī)污染物經(jīng)生物過程處理后可轉(zhuǎn)化成沼氣、酒精、生物蛋白等有用物質(zhì)，因此，生物處理方法也常是有機(jī)廢物資源化的首選技術(shù)。另外，酶對(duì)底物有高度的特異性，因此，生物轉(zhuǎn)化技術(shù)(Bioconversion)的效率高，副產(chǎn)物少，這與常常需要高溫、高壓條件的化工過程相比，反應(yīng)條件大大簡化，因而投資省、費(fèi)用少、消耗低，而且效果好、過程穩(wěn)定、操作簡便，同時(shí)，在多數(shù)情況下，它還可和其他技術(shù)結(jié)合使用。據(jù)美國環(huán)保局估算，美國現(xiàn)有的化學(xué)工業(yè)若有5%為生物過程取代，污染防治費(fèi)用可降低約1億美元。另外，生物技術(shù)的產(chǎn)品或副產(chǎn)品基本上都是可以較快生物降 解的，并且都可以作為一種營養(yǎng)源加以利用。生物是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的要素，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)主要是依靠生物過程 來完成的。環(huán)境生物技術(shù)不僅單純適用于環(huán)境污染治理，如今已相當(dāng)廣泛地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測，尤其是以 生物傳感器為核心的環(huán)境生物監(jiān)測技術(shù)，可在線在位迅速地提供環(huán)境質(zhì)量參數(shù)，成為環(huán)境質(zhì) 量預(yù)報(bào)和報(bào)警中的重要組成部分。我國是一個(gè)發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)水平和科技總體水平離國際發(fā)展水平仍有相當(dāng)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，與國際上同步開發(fā)未來可能應(yīng) 用的高新技術(shù)。高硫煤微生物脫硫技術(shù)煤炭是世界能源的重要組成部分，我國是世界上最大的產(chǎn)煤國和煤消耗國，煤炭占我國一次能源的3/4，高硫煤儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)量的1/3，并且高硫煤開采比例也逐年上升，而黃鐵礦硫約 占總硫的60%。煤炭中的硫分為可燃硫和不燃硫?？扇剂蚪?jīng)燃燒生成SO2隨煙氣排入大氣，導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染，造成的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)數(shù)百億元。預(yù)計(jì)2000年我國一次能源的消 耗量將超過12億噸。《中國21世紀(jì)議程》中指出：“發(fā)展少污染的潔凈煤技術(shù)是中國政府履行國際公約、承擔(dān)相應(yīng)國際義務(wù)的重要方面，也是促進(jìn) 中國以煤為主的能源系統(tǒng)向環(huán)境無害的可持續(xù)發(fā)展的模式轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略組成部分。我國是一個(gè)發(fā)展中國家，經(jīng)濟(jì)還比較落后，如何采取可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，開發(fā)廉價(jià)的、操作簡便的煤脫硫技術(shù)，將具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)意義。與現(xiàn)有的物理、化學(xué)法相比，微生物潔凈技術(shù)具有投資低、操作簡便、反應(yīng)條件溫和、不產(chǎn)生新的污染，并可和現(xiàn)有的物 理洗煤過程相結(jié)合，脫除其中的灰分，而煤基本無損失，且可提高煤的燃值，因而受到許多 國家政府和企業(yè)的極大關(guān)注，競相開發(fā)這一技術(shù)。煤炭中的硫分主要包括有機(jī)硫和無機(jī)硫、無機(jī)黃鐵礦硫以及少量的硫酸鹽硫。雖然該方法脫硫效率較高，但缺點(diǎn)是處理的時(shí)間較長，并要求較大的反應(yīng)器容積和較細(xì)的煤炭粒徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該方法 要溶解黃鐵礦需花1~2周的時(shí)間，煤粒要求細(xì)小。為提高脫硫效率，近年來研究人員把煤的物理選煤技術(shù)之一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，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。由于它僅處理黃鐵礦的表面，因此脫硫時(shí)間只需數(shù)分鐘即可，從而大幅度縮短了處理時(shí)間，可脫除無機(jī)硫約70%。 等采用Thiobacillus ferrooxidans 177。Attia等對(duì)皮茲堡兩 %(%)%的煤樣利用微生物進(jìn)行了約10分鐘的處理 ，前一種煤樣黃鐵礦和灰分的脫除率達(dá)到80%和60%以上，另一煤樣也顯示了相似的結(jié)果。目前，浮選法微生物脫硫已成為國際上潔凈煤技術(shù)開發(fā)的熱點(diǎn)。從松藻煤礦分離到氧化亞鐵硫 桿菌，～，％～%。結(jié)果顯示該工藝是相當(dāng)可行的。目前該技術(shù)正進(jìn)行擴(kuò)大規(guī)模試驗(yàn)，預(yù)計(jì)將 在未來1～2年內(nèi)完成，從而為該項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。我國造紙行業(yè)年排放廢水量達(dá)40億噸，占全國工業(yè)廢 水排放量的1/6，其中有機(jī)污染物(以BOD計(jì))達(dá)170萬噸，約占全國工業(yè)廢水中有機(jī)污染物總 量的1/4。多年來，人們不懈地努 力，試圖開發(fā)出無污染和高效率的制漿造紙新工藝，以減少污染，保護(hù)環(huán)境。與化學(xué)法相比，雖然機(jī)械法制漿可 以大大提高紙漿得率，從而節(jié)省大量林木資源。生物技術(shù)可以幫助解決這些 問題，其中最具吸引力和挑戰(zhàn)性的是生物制漿與生物漂白。利用微生物與 微生物酶類進(jìn)行生物制漿與生物漂白具有很大的優(yōu)勢(shì)和潛力，因?yàn)槲⑸飿O易生長繁殖，酶 催化反應(yīng)具有高度專一性，反應(yīng)條件溫和，并且高效無污染。他們選出了一株能快速生 長 并選擇性從木材中除去木素的白腐菌(Ceriporiopsis subvermispora)。結(jié)果顯示，不僅可以節(jié)省能耗38%，提高設(shè)備生產(chǎn)能力，而且可以 減少樹脂問題，明顯改善成紙的強(qiáng)度性能。木質(zhì)素是造紙工業(yè)中有效利用纖維素的最大障礙。因此，需要對(duì)紙漿進(jìn)行漂白。80年代初，西方工業(yè)國家工業(yè)污染控制戰(zhàn)略出現(xiàn)了重大變革，以污染預(yù)防取代了污染治理。用木聚糖酶對(duì)紙漿進(jìn)行預(yù)漂白，可以減少隨后 的化學(xué)漂白用氯量30％～40%，廢液中有機(jī)氯化物與毒性物含量顯著減少。從第一代酸性酶，第二代中性酶，到第三代堿性酶。目前，酶法助漂新工藝在歐洲和北美的30余家
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