浅谈环境生物技术在环境保护中的应用及其发展趋势（合集5篇）

第一篇：浅谈环境生物技术在环境保护中的应用及其发展趋势

环境生物学原理及应用

浅谈环境生物技术在环境保护中的应用及其发展趋势

葛露萍 ***3 【摘要】：环境生物技术是一门由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科，是直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。现如今随着经济社会的快速发展，城市在不断更新，随之衍生出很多的环境问题，环境生物技术在环境保护中发挥了重要作用，并且希望通过进一步研究发展，更深一步开发环境生物技术在环境保护中的应用，从而达到在环保的同时能够促进环境、社会、经济三者协调可持续发展。

【关键词】：环境生物技术 环境保护 高效净化 可持续发展

环境生物学原理及应用

【Abstract】：Environmental biotechnology is an emerging research field by modern biotechnology and environmental engineering are combined, directly or indirectly using the intact organisms or organisms in some part or some function, set up to reduce or eliminate pollutants produced in the production process, or to the environmental pollution and high purifying technology and artificial system for production of useful substances.Nowadays, with the rapid economic and social development in the city, constantly updated, derived from many environmental problems, environmental biotechnology has played an important role in environmental protection, and hope that through further research and development, application of a deeper development of environmental biotechnology in environmental protection, so as to promote the social and economic environment, can the three coordinated sustainable development in environmental protection at the same time.【Key words】：Environmental Biotechnology Environmental protection High efficiency purification Sustainable development

环境生物学原理及应用

一、引言

环境生物技术(Environmental Biotechnology)简称EBT，是近20年来才定义的新型边缘学科。环境生物技术主要由生物技术、工程学、环境学和生态学组成。一般认为生物工程即生物技术，是指综合应用生物学、化学和工程学等手段，直接或间接地利用生物体本身，生物体某些组分或某些特殊机能，生产有用物质的一门综合性科学体系。根据1919 年生物技术欧洲协会(European Federation of Biotechnology)之定义,「环境生物技术」是指生物化学,微生物学及工程技术相结合之整合性科学.主要目的是利用微生物,动物或植物应用于农业,环境,工业及健康照顾这些方面,以发展永续事业。

二、环境生物技术的形成与发展

19世纪末，生物滤池的出现和1914年W.Lockett和E.Arden发明的“活性污泥法”被视为环境生物技术的开端。20世纪五六十年代，由于工农业的快速发展，随之而来的环境污染尤其是水污染加剧，直接促进了环境生物技术的发展。现代生物技术向环境科学与工程的渗透促进了环境生物技术的产生。80年代后期，分子生物技术已广泛应用于环境污染治理，特别是在可降解微生物及其降解机理方面进行了更深一步的研究。1994年，由美国生物工业组织（BIO）和白宫国家科学技术委员会共同组织的可持续环境生物技术大会上提出了基因工程微生物、优选微生物和生物传感技术中可利用菌类等三大最新的发展技术。1995年，美国国家科学和技术委员会发表的《21世纪生物技术新方向》蓝皮报告，将环境保护和环境生物技术列在了重要地位。在此之后又召开两届国际环境生物技术大会。这些事实不仅表明了环境生物技术的形成、发展及演变与世界各地出现的一系列环境污染问题有着密切的联系，而且充分显示出世界各国对环境保护和环境生物技术的高度重视。

三、环境生物技术的层次（1）低层次的环境生物技术

包括氧化塘、人工湿地、厌氧发酵等。（2）中层次的环境生物技术

如污水处理的活性污泥法和生物膜法等。（3）高层次的环境生物技术

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高层次的环境生物技术体现在防治污染方面，是一种以基因工程作为主导的，通过基因工程构建高效降解杀虫剂、除草剂以及多环芳烃类化合物污染的基因工程菌，从而创造出抗污染型转基因植物等。

四、环境生物技术的特点

速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和这些都是环境生物技术在处理环境污染物方面的优点，而且它在处理过程中不会产生二次污染，这些都是其他技术不可比拟的。随着环境生物技术的逐步发展，技术研究的进一步深化以及人们对环境问题进一步深刻认识的前景下，环境问题的根治有了希望。环境生物技术针对环境污染治理上的有如下特点：

（1）环境生物技术处理污染物是对降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,进行最大程度上的生物再利用。通过这一过程尽可能做在减轻人类活动产生的环境污染程度的同时又对废弃物进行了资源化利用。

（2）另一方面,环境生物技术处理污染物的过程是将污染物质一步到位直接转化成无毒无害的稳定物质,如CO2、H2O、N2和CH4等。具体如芳香烃的分解，芳香烃具有普遍的生物毒性，但在低浓度范围内，它们可以不同程度的被微生物分解。

（3）环境生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,通常是在常温、常压下可进行,过程简单,成本低廉,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染。

（4）随着社会科学的不断发展，将会出现很多常规技术和传统方法不能解决的环境污染问题，这时候环境生物技术就可发挥作用。

（5）新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型的不断创造发明也需要环境生物技术提供支持。

五、环境生物技术在环境保护中的应用

环境生物技术是环境保护的理想武器。环境生物技术是利用生物的生理活动高效净化污染环境，以及将污染物转化为资源的人工技术系统。

在最近十年来，随着环境生物技术的迅速发展，它的研究领域的不断扩大，通过工程实践结果表明其可以在兼顾经济效益和环境效益的基础上有效地解决解决复杂环境污染问题。

在减轻人类生产活动产生的环境污染的过程中，原则上可以通过生物降解环境生物处理技术的产物或副产物来作为资源的二次利用。通过生物处理技术还可以进行大

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规模操作，比如一些大容积的生化曝气池和生物滤池，它们的处理效果也其他处理工艺所不可比拟的。再者，污染物的处理场所也可以用生物方法就地制宜，比如利用一些天然水塘或者是土壤层这样的便利，如此一来，处理费用就可以大大地降低了。

1、环境生物技术在治理环境污染上的表现

（1）对污水进行生物净化。

污水中存在着大量的有毒物质，其中包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。而要使污水得到净化，去除污水的毒害作用并转化污水中的有毒物质为有益的无毒物质，则可以通过微生物通过自身的生命活动来消除这些。比如现在广为使用的生物净化污水的方法之一就是固定化酶和固定化细胞技术处理污水，而学术上所谓的酶工程技术就是这个固定化酶和固定化细胞技术。而要得到催化一系列生化反应的固定化细胞则是需要用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，而微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，其中固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，通过固定微生物细胞即可达到效果。在这方面国内外有很多成功的例子可以形象贴切地展现运用固定化酶和固定化细胞高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等类似污染的效果。在实际应用于废水处理的技术中，近几年来，我国取得较大进展的便是运用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)，比如对于含100mg/L废水，通过固定化酵母细胞降解含酚，降解率和酶活性保存率都在90%以上。

（2）对污染土壤进行生物修复。

造成土壤污染的主要污染物是重金属污染。利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性的过程就是对重金属污染进行生物修复。它的原理是:运用改变重金属在土壤中的化学形态的这种生物作用(如酶促反应)，固定或解毒重金属，使得重金属在土壤环境中的移动性和生物可利用性得到降低，对其进行生物吸收和代谢，从而达到削减、净化与固定重的目的。为了固定土壤，防止水土流失，遏制风蚀、水蚀等污染土壤的行为，可以通过生物修复来增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，从而改善土壤的生态结构来完成。

（3）去除白色污染。

现如今，环境污染的重要成分当属很难化解的废弃塑料和农用地膜。因此为了将塑料和农膜迅速降解，经过研究发现可以运用生物工程技术广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，与此同时还可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，从而达到预期目的。

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（4）去除化学农药的污染。

目前，农药对环境的污染也变成不可忽视的一方面。而消除化学农药的污染也可运用微生物降解来完成。能降解农药的微生物也分很多。一般不会带来副作用的比较彻底的降解途径则是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO 和H O；而另外一种正面效应与有负面效应并存的途径的降解结果相对比较复杂，它是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药。因此为了获得最佳的降解、除毒效果，就需要利用基因工程的方法改造已知有降解农药作用的微生物，是的其生化反应途径改变，从而来规避负面效应。当然，全面推广生物农药将是最好的彻底消除化学农药污染的方案。

这里把由生物体产生的针对农业有害物质进行杀灭或抑制的一大类物质总称为生物农药，它们多是生物体的代谢产物（信息素，生长素，萘乙酸等），主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。微生物杀虫剂，主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。许多因素限制了生物农药的成长，长期以来都没有得到广泛的使用。然而随着科学技术的迅速发展，生物农药的范畴不断扩大，涉及到动物、植物、微生物中的许多种类及多种与生物有关的具有农药功能的物质，如植物源物质、转基因抗有害生物作物、天然产物的仿生合成或修饰合成化合物、人工繁育的有害生物的抗结生物、信息素等。现在人们为了提高杀虫效果正在利用重组DNA技术克服其缺点，例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是改造杆状病毒基因工程，人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。

2、环境生物技术的预防环境污染上的应用

预防环境污染则是从根源杜绝污染物的产生，一是把生产过程中产生的污染物转化成能源或副产品，这个可以通过分子遗传技术筛选特定菌种来达成目标，比如微生物化肥；为了清洁生产，减少化学无机品的用量，则可以通过利用DNA重组及蛋白质工程技术快速生成特定的酶，应用于生产环节来达成。二是在实际生产中将会大量地把对环境存在污染或者污染威胁的环境物质(如化学制成品的农药、化肥等)用生物农药、生物肥料、生物可降解塑料薄膜等生物产品来替代。这一过程是运用分子微生物族群、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。

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六、环境生物技术的发展趋势

（1）环境生物技术逐渐受到全球普遍重视和采用

自20世纪70年代以来，各种大规模的科研活动就在一些发达国家开展起来，生物技术在环境领域的应用被十分重视，一定程度上推广了环境生物技术。进入21世纪后通过已经开发的一系列的环境生物技术及其产品在污水处理、大气净化及污染环境介质治理等方面取得了成效。至此，大量实用性的环境生物技术研究成果在英、法、德、荷等国已被应用于实际生产生活，其中一些产品甚至已经被商业化。比如在荷兰自环境生物技术被应用以来已经有6000多处污染地通过它得到治理与恢复。目前众多的国家普遍认识到环境生物技术的重要性，由此这门新型边缘学科逐步跻身发达国家优先发展及应用的环境保护的新技术行列。（2）环境生物技术产业化步伐加快、前景广阔

随着全球范围对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法，市场对环境生物技术的需求越来越广泛。目前，国际上许多环境生物技术成果己进入商品化、产业化。生物技术逐渐被应用到各个领域，比如前不久才在华中农业大学国际交流中心召开的“农业生物技术发展与产业化应用 专题会”针对生物技术在农业领域的应用发展展开了一系列的讨论研究，进一步促进生物技术在农业方面的推广。另一方面生物技术是水污染控制中最成熟，也是最富有挑战性的技术，占据着国外的环保产业中的重要位置。多年来，由于全球范围的滥用化学品，特别是杀虫剂，造成了大规模的水体、土壤污染，对其治理和恢复也将成为一个巨大的市场。做一个保守的预估，环境生物技术在全球市场上的占比在未来十年内将达到一个前所未有的高度。不久前，2016生物技术革新助力“健康中国”论坛在大连召开，中外专家围绕生物科技发展、核苷酸等生物基因技术创新，就当前生物技术创新的发展方向、前沿科研成果进行了交流，并对《“十三五”生物技术发展专项规划》提出了意见和建议，对通过生物技术创新应对中国存在的健康隐患，以及核苷酸营养与健康产业的发展等话题进行了研讨。与会专家均认为，生物技术创新是中国迈向世界科技强国建设的重要抓手和重大战略任务。建议“十三五”期间我国生物技术规划应重视健康产业发展，要把生物技术领域核心、前沿的技术和产业化应用结合起来，形成能够领先世界的生物技术，改善人民生活和健康状态。放眼全球市场，在社会经济迅速发展的前景下，新污染治理的需要，新技术、新工艺设备不断出现，并产业化，数十项环境生物技术产品已获得有关国家政府部门的许可，并进行野外应用实验。一些国家还成立了相当数量的环境生物技术专业公司，并且部分产品已占领了国际市场。

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七、结语

综上所述，环境生物技术具有广阔的市场前景。生物产业是国家确定的面向未来发展的一项战略性新兴产业。我国是污染严重的国家，我们要构建一个有利于环境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。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，并且在攻克环境保护的科技难关中有极其重要的作用，期待更进一步的研发。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。

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第二篇：环境生物技术与环境保护

环境生物技术与环境保护

日期：2009-12-25来源：2008字体大小：大中小

环境，是指影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。因此，环境保护也就是为了保障人类的生存和发展，人类社会就环境的维持和改善所采取的行政、法律、经济、科学技术等多方面的措施和进行的积极活动。20世纪中叶以来，环境问题已经成为整个地球的一大危机，人类赖以生存和发展的环境受到了严峻挑战，资源的迅猛开发与滥采滥用，使其日益枯竭，生态环境遭到了严重破坏，造成了各种污染事故频频发生。环境问题已经成为当今人类面临的全球性问题之一，引起了各国的普遍关注。1983年底，国务院宣布“环境保护是中国的一项基本国策”。环境保护是跨经济、社会、技术等学科的综合性科学。环境保护研究人体健康、人类生产和生活环境的舒适程度，以及自然资源保护和生态系统平衡。环境保护的基本任务是保护和改善生活环境与生态环境，防治污染和其他公害，保障人体健康，保护自然资源，促进社会主义现代化建设的发展。环境保护强调以防为主，防治结合，强调加强环境法制工作，推行总量控制、清洁生产等对策，并实行可持续发展战略。面对随经济的飞速发展而日益加剧的环境污染状况，如何保护环境、合理有效地处理环境污染物已迫在眉睫。采用传统的物理、化学方法可达到一定的除污净化效果，但成本高、过程繁琐，并易造成二次污染。近年来，利用微生物等环境生物技术处理环境污染物，所具有的安全、高效、廉价的优点，逐渐引起人们的重视。1 环境生物技术的产生和发展 环境生物技术(Environmental Biotechnology)是一门现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科，主要由生物技术、工程学、环境学和生态学组成，是一门综合性科学体系，涉及多种学科，它的产生和发展反映了基础科学研究的最新成果，同时也体现了工程科学开拓出来的新技术和新工艺，代表了环境工程技术的发展方向。在环境工程研究领域，一般将19世纪末生物滤池的出现和1914年w．T．Loekett和．E．Arden发明“活性污泥法”作为环境生物技术的开端。20世纪五、六十年代，随着工农业的快速发展所带来的环境污染尤其是水污染的加剧，直接刺激和促进了环境生物技术的发展；70年代 Chakrabaty等人成功构建了含有多种降解质粒的“超级细菌”，为80年代环境生物技术的发展奠定了基础；1981年，欧洲生物技术联盟(EFB)首次将环境生物技术用于设立环境生物技术专门机构的名称，并将控制污染的生物技术概称为环境生物技术；1983年，美国在西雅图召开了首届“利用基因控制污染”的环境生物技术专题会议。进入90年代以后，环境生物技术更是引起了更多的注意并得到了充分的发展。1994年美国生物工业组织(BIO)

和白宫国家科学技术委员会共同组织的可持续环境中生物技术大会上提出了基因工程微生物、优选微生物和生物传感技术中可利用菌类等3大最新发展技术领域；1995年，美国国家科学和技术委员会发表的名为《2l世纪生物技术新方向》的蓝皮报告中将环境保护和环境生物技术列在了很重要的地位；1996年在美国和2000年在日本召开的两届国际环境生物技术大会上，也都充分展现了世界各国对环境保护和环境生物技术研究的重视。2环境生物技术的研究内容与特点 国外学者认为生物技术中的三个部分属于环境生物技术范畴：一是在环境中应用的生物技术，二是涉及到环境中的某些可看作为一个生物反应器部分的生物技术，三是作用于一些必定要进入环境的材料的生物技术。从国内外的研究可以发现，目前环境生物技术的主要研究内容包括四个方面：降解污染物的工程菌和抗污染型转基因植物的相关研究，环境友好材料生物合成技术的相关研究，危险性化合物的降解和污染场地的生物补救研究，以及废物强化处理技术研究。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气而且能一步到位，避免了污染物的多次转移。因此环境生物技术具有速度快、消耗低、效率高、成本低以及无二次污染等显著优点，是环保中应用最广的、最为重要的单项技术。美国环保局(EPA)在评价环境生物技术时指出“生物治理技术优于其他新技术的显著特点在于它是污染物消除技术而不是污染物分离技术”。据美国环保局估算，美国现有的化学工业若有5％为生物过程取代，污染防治费用可降低约1亿美元。生物技术的产品或副产品基本上可以快速生物降解，并且可以作为营养源加以利用。利用生物修复技术净化环境，可使受污染的宝贵资源如水资源、土壤等得以重新利用，还可进一步强化环境的自净能力。3环境生物技术在环境保护中的应用 3．1 生物监测技术在环保领域中的应用 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。3．2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。3．3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。3．4 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。3．5 土壤污染的生物修复 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。3．6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)。4结束语 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。安徽农学通报，2007(3)王 丹(巢湖职业技术学院生物技术系，安徽巢湖238000)

第三篇：生物技术在园艺中的应用

生物技术在园艺设计植物中的应用

摘要：用植物组培来培育无毒育苗木、优良品种苗快速繁殖、园艺树木新品种的培育等等。生物技术使园艺植物在设计中得到更好，更广泛的应用，不仅局限在造型、体态上面，从内在基因、细胞、组织上改变植物；使植物资源多样化，给设计带来了新鲜感。

Abstract: Plant tissue culture , cell engineering , gene engineering and other modern biotechnology to develop non-toxic sterile seedling, seedling rapid propagation of superior varieties, gardening trees breeding and so on.Biological technology make it better in the design of horticultural plants, more widely used, not only in shape, body, and change the plant from the internal genes, cells, tissue;be diversify.关键词：园艺植物、生物技术、组织培养、应用、景观环境、设计 生物技术在园艺植物的研究和培育上有着重大的意义。生物技术在园艺科学上的研究主要内容包括园艺植物组织培养，园艺植物细胞工程，园艺植物染色体工程，园艺植物基因工程和园艺植物分子标记。本文主要是对植物组培技术的研究。

园艺植物组织培养是指在无菌和人工控制的环境条件下，利用人工培养基，对园艺植物组织的胚胎、器官、组织、细胞、原生质体等进行立体培养，使其再

[1] 生发育成完整植株的过程。组织培养技术给园艺植物带来了很大的变革。从以前的单一色彩，单一种类，变化到多种色彩，多种形态。给设计提供了很多的便捷资源。组织培养技术提高了园艺植物的质量，也提高了生产的效率。给设计师们带来了新的构思。花卉、树木的种类繁多，色彩艳丽，培养方式的多样化，在园林景观中起着非常重要的作用。组织培养技术使花卉、树木的应用形式越来越多样化。园艺植物不仅给人们带来优美舒适的生活环境，更重要的是创造了是与人类生存的生态环境。园艺植物在现代社会中的应用越来越多，在绿化景观环境中体现的愈发明显。

通过以下几个方面来讲述组织培养在园艺植物中的应用： 一．种质资源的保存

植物的种质资源的多样性，使得设计有多样性，对于一些没法预料的灾害等，我们可以通过这种方式来保存物种多样性，使一些珍贵的植物能够保存下来。现在已经有很多的种植物灭绝，通过组织培养的技术就可延续和保存这些植物种类，使这些植物得到较为永久性的保存，增加种质资源的多样化。植物种质的保

[2]存与监测研究对生物多样化包补和生物技术都有着十分重要的意义。

园艺树种种质资源的长期保存主要采用超低温的方法。一般以液氮（-196℃）为冷源，是温度维持在-196℃以下。在这温度下，新陈代谢活动基本停止，也不可能发生遗传变异，因而对种质进行了长期的保存。

二．快繁技术

自然条件很难达到快速、高效的目的繁殖植物，通过组织培养我们可以有效的快速繁殖植物。植物组织培养快繁技术是利用植物组织培养技术对外植体进行

[2]离体培养，使其在短期内获得遗传性一致的大量再生植物的方法。使用这种方法，繁殖效率高，不受季节、气候条件的影响，而且培养条件可控制便于对各种环境进行调控。占用的面积小，管理方便。可以自动化控制生产。

已有数百种植物由愈伤组织分化出小植物，也可由愈伤组织再分化，最后产生不定芽或胚状体，形成植株。但是从它产生的植物常常会发生多倍体、非整倍体和各种基因水平上的变异，不能全部保存原种特性，因而妨碍了它在快速繁殖上的广泛的应用。另一个不利的因素是愈伤组织在经过多次继代培养后，常会丧[3]失再生植株的能力。但是，这的确加快了植物的繁殖速度，我国的园林设计正处于起步阶段，所以快繁技术对植物的需求量和丰富度都有着重要的作用，快繁技术可以促进植物的生长满足园艺设计的需求。三．植物脱毒

植物在生长发育的过程中会感染各种的病毒病害。导致植物的生长受到抑

[4]制，形态变异，产量下降等，会造成极大的经济损失。由于基因的变异等原因，造成很多的植物感染病毒。园艺植物在景观设计中的作用非常大。，病毒导致园艺植物的生命短暂，或者形态不美观，影响设计的美感。所以培养无病毒植株，能够提高植物的质量，对园艺设计景观有种重要的作用，培育无病毒植株是解决植物病毒问题的首选，通过植物组培技术培养脱毒的植株来阻止病毒的传播，来提高植物的质量和产量。四．遗产转化

园林遗传转化是指通过某种途径将外源基因导入受体园林植物基因组中，并

[5]使之在受体园林植物内实现功能表达。通过基因转移技术可以把不同来源的基因导入植物细胞，并整合到植物基因组中，获得转基因植物。通过遗传转化转化可以改良园林植物品种。提高育种效率，育成不同种类的新品种。

转基因可以改变植物的颜色、形态、种类等各种特性。这些都给园艺植物增

[6]加了很多的特色，如蓝色的月季，黄色的仙客来，红色的鸢尾等，在设计中，能够应用这些不同的形态特点来创造出不同的主题，表达不同的思想，给人以不同的需求，满足人们不同的审美需求。

综述：现在，随着人们生活水平的提高，许多地方，以观光、旅游、采摘等为主体闲园艺、生态景观等迅速发展。城市景观的设计越来越受到注重，绿色的园艺植物也被广泛的应用起来。所以生物技术在园艺植物中起了很大的作用，通过组培技术我们能够大量的生产园艺植物，并得到优良质量的植物，满足园艺设计对植物的大量需求，促进我国园林设计快速的发展起来。

参考文献：

[1]园艺植物生物技术/巩振辉主编。北京：科学出版社，2009 [2]园林植物组织培养技术/王金刚，张兴主编。北京：中国农业科学技术出版社。2008.8 [3] 朱至清.植物生物技术简介(一)——经济植物快速繁殖[J].生命世界，1984 [4] 赵爽、陈国菊，蔬菜作物抗病毒基因工程研究进展[J].中国蔬菜,2006 [5]李向辉等，植物遗传操作技术，科学出版社，1988 [6] 园林花卉应用设计·配置篇/耿欣、程伟、马娱、主编。武汉：华中科技大学出版社，2009.7

第四篇：生物技术在制药行业中的应用

生物技术在制药行业中的应用

摘 要：改革开放以来，随着人们生活水平的不断提高，人们对药物的疗效及质量和安全问题也越发的重视，而很多传统的药物，在长期被人们使用的前提下，已经逐渐变得不能满足现在人们的体质以及在生病后的疗效，在这期间生物技术（biotechnology）的问世，有针对性的解决了相关的问题；大量的生物技术应用于药品的生产上，开发新的药品，以及对传统药物进行改良，生物技术在制药行业的作用也越发明显。也使得人们在生病后，能得到有效的药物治疗。

关键词：生物技术；制药行业；应用 生物技术（biotechnology）（生物工程）的理念

生物技术（biotechnology），也被人们称作为生物工程，以现代生命科学为核心基础，结合其他类别的基础科学，并采用极为先进的科学技术手段，根据计划，对生物体进行改造或者是加工生物原料，进而生产人们所需要的产品。

生物技术（biotechnology），利用动植物体以及微生物对物质原料进行加工，并生产处相关产品，为社会服务。其主要分成现代生物技术以及发酵技术两大类别。

生物技术可以说是，现代生物学的发展以及和相关科学融合的产物，以DNA重组技术为根本，并包括了细胞工程、生化工程以及微生物工程和生物制品等。生物技术在制药中的应用

2.1 细胞工程制药

就目前我国的生物技术（biotechnology）来讲，有关于细胞工程还没有一个统一的定义以及范围，通常认为，细胞工程就是根据分子生物学和细胞生物学的原理，并采用细胞的培养技术，对细胞进行水平的遗传操作。细胞工程大致上可以分为细胞质工程以及染色体工程和细胞融合工程这三种。而归根结底，细胞工程就是利用动物以及植物的细胞培养进而生产药物的技术。例如，利用动物细胞培养可身缠人类生理活性因子以及疫苗和单克隆抗体等产品；再如利用植物细胞培养可以大量的生产经济价值极高的植物有效成分，提取药材精华，也可以生产人类活性因子以及疫苗等重新组合DNA产品。

值得注意的是植物细胞培养并不会受到客观的地理以及环境的影响，次级代谢的产物在产量上比较高。例如，人身皂苷在该组织培养中含量占干重的27%，而全株只有可怜的1.5%。现在不少药用植物，如三七和人参等的培养已经有了系统化的研究，并且充分优化了培养条件。值得庆贺的是人参细胞培养物的化学成分以及药理活性，相比于种植人参并没有明显的差异。

关于细胞工程制药技术，在国外一些相关的细胞工程制药已经达到了商业化的生产水平，例如美国的Phyto公司的紫杉醇的生产商已经达到了75000L的生产规模，而日本植物细胞培养反应器的规模达到了4000L～20000L的惊人地步。

除却大规模的细胞培养技术，不定根组织与毛状根的培养也特别成功。例如培养的黄芪毛状根的药效与药用黄芪不分上下，而在丹参毛状根的培养上，其含有的丹参碱，能在分泌中得到培养。例如，希腊毛地黄细胞，在褐藻酸盐的固定化培养中，可以将其中有毒物质的毛地黄苷转化成为地高辛，在利用紫草细胞培养技术生产出紫草宁等。而根据野生新疆雪莲的辐射以及抗炎等作用，贾景明等相关技术人员进行了天然新疆雪莲镇痛以及抗炎和抗辐射与细胞培养的药理实验，而实验表明，新疆雪莲细胞的培养物完全可以称为野生新疆雪莲的替代品，其药效与野生新疆雪莲几乎相同，而该实验也取得了深入开发应用的极高价值。而细胞培养技术甚至可以进行如犀角等极为昂贵的药用动物器官的培养，在解决资源的短缺同时，有效的保护了稀有动物的生存。

2.2 发酵工程制药

生物技术中的发酵工程，又称为微生物工程，是指利用现代生物工程的技术，利用微生物的相关特定功能，生产出对人类有用的产品，或者直接把微生物应用于工业生产中。

发酵工程制药是利用微生物的代谢过程，所生产药物的生物技术。例如人们普遍认知的抗生素、氨基酸以及维生素等。而发酵工程的制药在研究也主要在微生物菌种的筛选和改良上，还有极为重要的产品后处理也就是分离纯化。

在现如今的社会中，DNA的重组技术在微生物菌种改良上起到了举足轻重的作用。在上世纪七十年代，细胞融合以及基因重组技术的飞速发展的情况下，发酵工程进入了现代化的发酵工程阶段。不仅仅是酒精类饮料以及醋酸和面包，并且猪脚生产了生长激素以及胰岛素等多种医疗保健药物。

周晓燕等相关研究人员用精良选育的猪芩PU-99菌做生产菌株，在1t灌中生产，菌丝体重达2.3%，含粗多糖31%；该实验充分的利用了发酵工程，并在当时得到了广大的认可。利用微生物成长代谢来炮制中药，比一般的物理或化学炮制手段更为优越，能较大幅度的改变中药的药性，并且提高疗效的同时，大大减轻毒副作用，使得中药活性成分结构提供了新的途径。

2.3 酶工程制药

酶工程是利用酶、细胞或者细胞器具有特殊催化功能，并使用生物反应相关装置以及通过一定的技术手段生产出的人类所需要的产品。这是一种酶学理论与化工技术两相结合而形成的新型技术，现如今依旧有数十个国家采用了固定化酶以及固定化细胞，进行药品的生产。

酶工程可以说是现代生物技术组成的重要部分，酶工程制药也是将酶用于药品生产的技术。固定化酶可以全程合成药物的分子，并且还能用于药物的转化。而我国就是充分的利用了微生物并使用两步转换法生产出了维生素C。

就我国的酶工程制药来讲，其主要研究方向在，各种酶（细胞）的固定化以及产药酶的来源和酶反应器还有相关的操作条件等。可以说酶工程应用具有极其广阔的发展前景，该技术将使得整个发酵工业和化学合成工业发生巨大的变革。

2.4 基因工程制药

基因工程是在基因的水平上，按照人类的需求，有针对性的涉及，并且按照设计的方案，生产出具有某种新的形状的生物产品，并且使得其可以稳定的遗传给后代。基因工程的设计与与工程设计有些类似，既显示出理学的特性，也具有工程学的特点。

工程制药也是通过将DNA重组技术应用到疾病的治疗中，例如蛋白质、酶以及肽类激素和其他药物的基因转移到宿主体内，使得细胞繁殖，最终获得相关的药物。如苯丙氨酸以及丝氨酸和次生代谢的产物所制成的抗生素，通常是一些人体内的活性因子，例如白细胞介素-2和胰岛素以及干扰素等。

而目前我国基因工程的研究方向，主要在基因的鉴定以及克隆和基因载体构建的产物的表达以及分离纯化等。人类掌握基因工程技术在时间上虽说不是很长，但已经获得了很多具有实际应用价值极高的成果，而基因工程为现代生物技术组成的重要部分，在未来相当长的一段时间里，都会在制药中发挥出极大的作用。结束语

生物技术在制药的应用中，其地位是无法替代的，并且其影响力也不断的扩大。而生物技术也将在中西药物的研制以及融合还有生产中的大部分环节得到广泛的应用；并且可以有效的保护相关的濒危灭绝的草药以及珍稀动物，在批量生产高品质的药材的同时，还能提高其活性成分。而有效的利用现代生物技术可以使得制药行业在药品的质量以及安全性上得到提高，最终使得制药行业得到更为广阔的发展。

参考文献

[1]张雅阁.高新技术在中药制药领域应用的分析和探讨[J].山东工业技术，2014（18）.[2]王兰，朱磊，徐刚领，等.单克隆抗体类生物治疗药物研究进展[J].中国药学，2014（23）.[3]王一岭.内蒙古自治区发酵制药类项目发展现状及污染防治问题探讨[J].内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版），2014（3）.作者简介：张岩（1982，4-），女，山东，汉族，哈尔滨学院毕业，初级职称，研究方向：生物工程。

第五篇：纳米技术在环境保护中的应用

纳米技术在环境保护中的应用

101221202 汪丹

摘要：现在全世界的环境问题已经严重影响到人们的日常生活和身体健康，以及地球上其他的生物。温室效应使南北极冰川融化，海平面升高；森林被破坏使得大量动植物灭绝，水土流失；工业乱排导致大气污染、水污染；环境被严重破坏导致气候异常，灾难多发等等这些都是人类在以自我为中心的价值观下发展工业造成的。人类如果继续这样不顾环境的发展工业和科技，那么我想，电影《1012》中的情景很快就会出现。为了我们的子孙，为了地球上的其他生物，我们必须开发清洁能源，利用绿色材料，利用技术来坚持可持续发展，而纳米技术和纳米材料就是其中一个不错的选着。近几年随着纳米技术的崛起，那纳米技术和纳米材料被越来越多的用于防止大气污染、水污染、噪音污染等，本文就介绍了纳米技术以及它在环境保护各方面的运用。纳米技术不仅可以克服很多传统环保措施不足，我相信，随着此技术的不断发展，他会给环境保护工程做出更多的贡献。

关键字：环境保护

纳米技术

纳米材料

大气污染

水污染

众所周知，在整个自然生态系统中，人类仅仅是其中一环。然而，随着经济和科技的发展，人类社会的不断地进步，人类在整个自然生态系统中的影响范围和程度越来越深远。在理性主义和人类中心等价值观和科技进步的双重影响下，人类活动在征服自然的过程中对资源的使用和对生态环境的破坏也达到空前的程度，引发了一系列环境问题。例如当今威胁人类的十大生态环境问题有：人口膨胀、能源危机、大气污染、臭氧层的破坏、生物资源急剧减少、全球变暖、森林减少、土地荒漠化与水土流失、水污染与水资源短缺、危险性废物越境转移。[1]

现在环境问题已经威胁到人类的生存和发展，因此，环境保护也应该成为全世界人必须共同关注的话题。为了人类社会的持续进步和人类后代的生存，人类必须要坚持可持续发展，而为了实现可持续发展我们可以利用充分开发清洁能源，节能减排，利用绿色材料，崇尚低碳生活等方法。其中，随着纳米材料的悄然崛起，纳米技术在环境保护方面的应用也越来越多，人类利用资源和保护环境的能力也得到拓展。为彻底改善环境和控制新的污染源产生, 纳米材料为其提供了技术支持。

一、纳米技术及其特性

纳米技术就是在1～100nm 尺度范围内, 研究电子、原子和分子内在规律和特征, 并用于制造各种物质的一门崭新的综合性科学技术；纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。[2]纳米材料通常以其表面原子数占总原子数比例大，还有显示量子尺寸效应这两个重要特点而影响其各种物理和化学性能, 使纳米颗粒具有独特的性质。纳米材料具有小尺寸效应(又称体积效应)①、表面效应②等独特性质，这使得纳米材料具有辐射、吸收、催化、吸附等奇特的性能，因而在许多方面有着广阔的应用前景。由于纳米材料具有的特殊性能使得它在水处理和大气处理中有着广泛的应用。[3]

二、纳米材料在大气污染治理方面的应用

大气污染一直都是各国政府需要解决的难题，空气中超标的一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物是影响人类健康的有害气体。在我国，“大气污染导致每年有30到70万人因烟尘污染提前死亡，2500万儿童患慢性咽炎，400万到700万农村妇女儿童受害。”[4]酸雨是大气污染的一种重大表现。世界目前已有三大酸雨区，给人类环境带来了多方面的不良影响，如土壤酸化与贫瘠化，作物减产，余下减少或灭绝等。而纳米材料和纳米技术的应用为解决这些气体的污染问题提供了新的方法。案例：作为一家长期致力于燃油处理技术开发和应用，并经政府主管部门认定的高新技术企业，中国北京远通有限责任公司携具有国际先进水平的EPS纳米燃油装置亮相2009中国（北京）国际城市交通、地铁轨道交通及市政设施展览会。

该项技术经中国科学院渗流流体力学研究所、中国原子能研究院核物理研究所中子实验室、美国国家标准技术研究院中子研究中心反复检测对比研究确认：经过EPS纳米燃油装置处理后，燃油的成分均为纳米级，全部小于3纳米。这个结论权威地证实了，经EPS纳米燃油装置处理后的燃油全部成为纳米燃油，其物理性能发生了巨大变化，这是到目前为止世界上唯一产生纳米燃油的技术。[5]

经纳米燃油技术处理过的燃油可以称为“改性纳米燃油”，其燃烧过程与未处理过的燃油有显著不同，通过对车辆发动机的最佳优化匹配调整，达到显著的节油和环保效果。普通汽车加装该装置：可以节省燃油10%至30%，净化尾气50%至90%，增加动力10%至30%，并能降低发动机噪音，抑制积碳生成，延长发动机寿命。[6]

此案例充分说明纳米技术在节能减排方面的巨大贡献，利用EPS纳米燃油装置，燃油可以得到充分的燃烧，不仅减少了燃油量，而且还减少了燃油燃烧不充分带来的大量CO、NO、SO2的排放，对大气污染的防治起到重要作用。其实，除此之外，纳米技术还通过其他途径治理大气污染。

（一）空气中硫氧化物的净化

二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物是影响人类健康的有害气体，而这些有害气体一般都是燃料不充分燃烧产生的。如果在燃料燃烧的同时加入纳米级催化剂不仅可以使煤充分燃烧，不产生一氧化硫气体，提高能源利用率，而且会使硫转化成固体的硫化物，防止产生二氧化硫进入空气中。经纳米材料催化的燃料中硫的含量小于0．01％，不仅节约了能源，提高能源的综合利用率，也减少了因为能源消耗所带来的环境污染问题，而且使废气等有害物质再利用成为可能。

（二）汽车尾气净化

随着经济的发展，人们的生活水平提高了，越来越多的人买汽车。然而，汽车尾气的排放会直接污染人们的生活空间及呼吸层，对人体健康影响极大。开发替代燃料或研究用于控制汽车尾气对大气污染材料，对净化环境具有重要的意义。用纳米复合材料制备与组装的汽车尾气传感器，通过汽车尾气排放的监控，可及时对超标排放进行报警，并通过调整合适的空燃比，减少富油燃烧，达到降低有害气体排放和燃油消耗的目的。[7]纳米稀土钛矿型复合氧化物对汽车尾气所排放的NO、CO等具有良好的催化转化作用，可以替代昂贵的重金属催化剂用作汽车尾气催化剂。

（三）室内空气净化 现在，装修材料中往往加入大量的有害化学物质。所以，新装修房间空气中的有机物浓度大大高于室外，而光催化剂可以很好地降解甲醛、甲苯等污染物，纳米TiO2的降解效果最佳。纳米TiO2经光催化产生的空穴和形成于表面的活性氧化膜能与细菌细胞或细胞内组成成分进行生化反应③，使细菌头单元失活而导致细胞死亡，并且使细菌死亡后产生的内毒素分解。即利用纳米TiO2的光催化性能不仅能杀死环境中的细菌，而且能同时降解由细菌释放出的有毒复合物。[8]而且，在医院的病房、手术室及生活空间安放纳米TiO2光催化剂可具有杀菌、除臭作用。

三、纳米技术在水污染治理方面的应用

案例：2006长江淡水豚中外联合考察队经历了39天长江航行后遗憾宣布，来回近3400公里考察未发现一头白鳍豚，这个结果证明白鳍豚种群状况极度濒危，可能成为世界上第一个被人类消灭鲸类动物。白鳍豚是仅生存中国长江中下游珍稀水生哺乳动物，属国家一级保护动物，被列为世界最濒危12种动物之一。白鳍豚5岁～6岁性成熟，1年怀胎，一年哺乳，一胎一仔，习惯以小家庭形式生活。这一消息让人感到恐惧，如果再不好好地治理长江，好好地治理水污染，会有更多的物种灭绝。

长江生态恶化，是沿江经济布局不合理恶果。据统计，全国两万多家化工企业，分布长江沿岸就有9000多家，占全国45%。三峡库区大中型工矿企业3000多家，化工厂有2000多座。这些化工企业污染严重，为发生重大污染事件埋下严重隐患，一旦发生污染事故，后果不堪设想。[9] 随着人口的增加和工农业生产的增长，人类的用水量大大增加，排污量也空前猛增，水污染非常严重，加剧了水资源危机的程度。当前，全球80多个国家的15亿人口面临淡水不足，其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态，所以保护水资源,节约用水势在必行。污水中通常含有有毒有害物质、悬浮物、泥沙、铁锈、异味污染物、细菌病毒等，污水治理就是将这些物质从水中去除。由于传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到很好解决。而，纳米技术在水污染治理方面也有突出表现，纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。污水中的贵金属是对人体极其有害的物质，它们从污水中流失，也是资源的浪费。新的一种纳米技术可以将污水中的贵金属完全提炼出来，变害为宝。一种新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力，它的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂三氯化铝的10~20倍。所以，纳米技术在污水处理的很多领域都起到重要作用。

（一）处理无机污染废水

污水中的重金属对人体的危害很大，重金属的流失也是资源的浪费。纳米粒子能对水中的重金属离子通过光电子产生很强的还原能力。[10]如纳米TiO2能将高氧化态汞、银、铂等贵重金属离子吸附于表面，井将其还原为细小的金属晶体，既消除了废水的毒性，又回收了贵重金属。

（二）处理有机污染废水[11]

案例：中科院采用纳米TiO2 粉末, 利用太阳光进行光催化降解苯酚水溶液和十二烷基苯磺酸钠水溶液,在多云和阴天的条件下光照12h, 浓度为0.5mmol/L 的苯酚已降解为零, 浓度为1mmol/L 的十二烷基苯磺酸钠基本降解完全且无二次污染[12] 大量研究表明纳米TiO2等作为光催化剂，在阳光下催化氧化水中的有机污染物，使其迅速降解。至今为止己知纳米TiO2能处理80余种有毒污染物，它可以将水中的各种有机物很快完全催化氧化成水和CO等无害物质。例如纳米Ru／TiO2作催化剂，对酸性或碱性牛皮纸漂白废水进行光催化降解，废水中的有机总碳④的去除率可达到99．6％，并使废水完全脱色。经光催化空气氧化处理后的工厂废水对弧菌的毒性的实验表明，用该方法处理后的工厂漂白废水完全可以进一步生物降解。此外，用纳米TiO2催化降解技术来处理毛织染整废水，具有省资、高校、节能的优势，最终能使有机物完全矿化，不存在二次污染等问题，显示出良好的应用前景。[13]

（三）自来水的净化处理

新型纳米净水剂的吸附能力和絮凝能力是普通净水剂AI203的10～20倍，能将污水中悬浮物完全吸附并沉淀，然后采用纳米磁性物质、纤维和活性炭净化装置，有效地除去水中的铁锈、泥沙以及异味等。再经过由带有纳米孔径的处理膜和带有不同纳米孔径的陶瓷小球组装的处理装置后，可以100％除去水中的细菌、病毒。得到高质量的纯净水。这是因为细菌、病毒的直径比纳米大，在通过纳米孔径的膜和陶瓷小球时，会被过滤掉，水分子及水分子直径以下的矿物质、元素则保留下来。[14]

四、纳米技术在其它环保领域的应用

（一）噪声控制

飞机、车辆、船舶等发动机工作的噪声可达上百分贝，容易对环境造成噪声污染。当机器设备等被纳米技术微型化以后，其互相撞击、磨擦产生的交变机械作用力将大为减少，噪声污染便可得到有效控制。运用纳米技术开发的润滑剂，既能在物体表面形成永久性的固态膜，产生极好的润滑作用，大大降低机器设备运转时的噪声，又能延长设备的使用寿命册。[15]

（二）固体废物处理

现在，人类生活垃圾的排放量也大得惊人，而，纳米技术及纳米材料可以应用于城市固体垃圾处理。它的作用主要有两个方面：一是可以将橡胶制品、塑料制品、废印刷电路板等制成超微粉末，除去其中的异物，成为再生原料回收；二是利用纳米TiO2催化技术可以使城市垃圾J决速降解，其速度可达到大颗粒TiO2的10倍以上，从而缓解大量城市垃圾给城市环境带来的压力。[16]

（三）防止电磁辐射

近年来电磁场对人体健康的影响问题已经成为一个新的研究热点。在强烈辐射区工作并需要电磁屏蔽时，通过在墙内加入纳米材料层或涂上纳米涂料，能大大提高遮挡电磁波辐射性能。此外，中科院理化所利用纳米技术研究出了新一代手机电磁屏蔽材料，不仅可以实现手机信号抗干扰能力，同时还大大降低电磁波辐射。

（四）在照明工程方面的应用

人类夜晚照明需要大量的电力，通过照明节电可以带来巨大的社会、经济和生态效益。[17]而火力发电排放的CO2、SO2、烟尘悬浮物等会引起温室效应、酸雨和环境污染。在照明工程中，最理想的节电措施是充分利用太阳光来照明，利用一些纳米材料的光致发光特性是可行的办法，白昼吸收自然光并贮存起来，晚上再直接把光射到需要的地方，这从多孔硅光致发光现象得到了验证。

五、纳米技术在环境保护应用上的前景 随着纳米科技和纳米材料的研究深入，特别是纳米科技与环境保护和环境治理的进一步有机结合，许多环保难题将会得到解决。现在有很多纳米技术的成功研究都没有用到世纪中，我相信，在不久的将来，这些技术都会出现在我们的日常生活中，诸如大气污染、污水处理、城市垃圾等问题都将会得到解决。我们将充分享受纳米技术给人类带来的洁净环境。有理由相信，纳米科技作为一门新兴科学，必将对环境保护产生深远的影响，利用纳米科技解决环境污染问题将成为未来环境保护发展的必然趋势。总之，纳米技术正成为各国科技界所关注的焦点，正如钱学森院士所预言的那样：“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的特点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。”

注释：

①小尺寸效应：随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生特殊的光学、热学、磁学、力学、声学、超导电性、介电性能以及化学性能等一系列新奇的性质。

②表面效应：超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率，使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层，确保表面稳定化。

③生化反应即生物化学反应，就是指在生物的细胞内进行的化学反应。④有机碳总量即溶解于水中的有机物总量折合成碳计算的量。参考文献：

[1] 向德平.《社会问题》[M].中国人民大学出版社,2011.3：299 [2] 张立德,牟季美.《纳米材料和纳米结构》[M].北京:科学出版社,2001.6：59-62.[3] 李逢波.无机纳米材料在电力环保中的应用[J].中国科技信息,2010.(4)[4] 向德平.《社会问题》[M].中国人民大学出版社,2011.3：306 [5] 《EPS纳米燃油技术开创燃油史重大技术突破》，http://auto.ifeng.com/usecar/news/2009 0820/87018.shtml [6] 《EPS纳米燃油技术的作用机理》，http:// [10] 马荣萱，李继忠．《纳来技术及其材料在环境保护中的应用》[J]．环境科学与技术，2006．29f7)：1 12-115．

[11]邓勇航.《纳米材料在环境保护领域的应用研究》[J].广西轻工业(化工与材料)，2008,2(2)[12]韩玮.《绿色化学、纳米材料与环境保护》[J].中国环保产业,2004,(8);46-48.[13]胡伟武,冯传平.《纳米材料和纳米技术在环境保护发面的应用》[J].化工新型材料，2007.35(增刊)[14]邓勇航.《纳米材料在环境保护领域的应用研究》[J].广西轻工业(化工与材料)，2008,2(2)[15]戴晓峰．《纳米技术在环境保护中的应用》[J]．生物学杂志，2006，23(4)：61-62． [16]罗明良,蒲春生．《纳米技术及材料在环保中的应用与展望》[J]．化工新型材料，2001，29：27-28．

[17]陈仲林，张玉奇，严得忠．《纳米技术在绿色照明工程中的应用前景》[J]．照明工程学报，1997，3：48—52．