论文：环境生物技术的应用及发展前景

论文：环境生物技术的应用及发展前景（精选7篇）

论文：环境生物技术的应用及发展前景 篇1

沈杰 08环境科学本科 08205033137

环境生物技术（Environmental Biotechnology）是指直接或间接利用生物或生物体的某些组成部分或某些功能，建立降低或消除污染物的生产工艺或能够高效净化环境污染，同时又能生产有用物质的工程技术。科技的发展充分证明了环境生物技术在解决环境问题过程中所示出的独特功能和优越性，它的纯生态过程，体现出了可持续发展的战略思想，它具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点。

环境生物技术是21世纪国际生物技术的一大热点，兼有基础科学和应用科学的特点，在环境污染治理中，主要利用微生物、少部分利用植物作为污染控制的生物，是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其处理污染物通常能一步到位，最终产物大都是无毒无害、稳定的物质。在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、环境污染的修复和重污染工业企业的清洁生产等各个方面，环境生物技术都发挥着极为重要的作用。

随着细胞融合、基因工程、分子生物等技术的发展，环境生物技术得到了进一步的开发，研究领域不断扩大，已成为一种经济效益和环境效益俱佳的解决环境污染问题的有效手段之

一。同时,随着人们环境意识和生态概念的不断加强,市场对生物技术、生物产品的需要明显增多,政府也更加重视生物技术的发展，环境生物技术本身也将更加成熟。1 环境生物技术在废气及大气污染治理中的应用采用生物技术控制和处理废气，将废气中的有机污染物或恶臭物质降解或转化为无害或低害类物质，从而净化空气，是一项空气污染控制的新技术。目前采用的方法主要有生物过滤、生物洗涤和生物吸附法等，所采用的生物反应器为生物净气塔、渗滤器和生物滤池等。

1.1 生物过滤法生物滤池内部填充活性填料，废气经加压预湿后从底部进入生物滤池，气体中的无机污染物、有机污染物或恶臭物质与填料上附着生成的生物膜（微生物）接触，被生物膜吸收，最终被降解为水和二氧化碳或其它成分，处理过的气体从生物滤池的顶部排出。该方法的特点是设备少、操作简单、不需外加营养物、投资运行费用低、去除效率高，但反应条件较难控制、占地面积较大。

1.2 生物洗涤法生物洗涤法分为废气吸收和悬浮液再生两个阶段，通常由一个装有填料的洗涤器（吸收设备）和一个装有活性污泥或生物膜的生物反应器（再生反应器）构成废气从吸收设备底部进入，向上流动，与顶部喷淋向下的生物悬浮液在填料床中相互接触，经传质过程进入液相，再进入微生物细胞内或经微生物分泌的胞外酶作用分解，净化后的气体从吸收设备顶部排出。吸收了废气的生物悬浮液从再生反应池的底部进入，通入空气充氧，废气被微生物氧化利用的过程也就是悬浮液的再生过程，再生后的悬浮液再进入吸收设备进行顶部喷淋，吸收与再生两个过程反复进行。该方法的特点是反应条件易控制、压降低、填料不易堵塞，但设备较多，需外加营养，成本较高，对溶解度小的化合物难以处理。1.3 生物滴滤法生物滴滤法是在生物吸收法基础上进行的改进，集合了生物过滤法和生物吸收法两种工艺的优点，生物吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内。滴滤池内装有填料，填料表面被生物膜覆盖。循环水不断喷洒在填料上，废气通过滴滤池时，气体的污染物被微生物降解。该方法的特点是只有一个反应器、操作简单、压降低、填料不易堵塞、污染物去除效率高，比生物过滤法能更有效地处理含卤化合物、硫化氢或氨等废气。但需外加营养、运行成本较高。

1.4 植物修复植物修复技术是一种以太阳能为动力，利用植物的同化功能净化大

气的绿色技术。由于植物的种类、群落及生态习性与功能的差异，不同的植物可在不同的时空尺度上对近地表大气污染进行修复。主要过程是持留和去除。植物对大气中的粉尘有阻挡、过滤和吸附作用，其滞尘量的大小与树种、林带宽度、草皮面积、林带种植状况以及气象条件有关。植物的杀菌作用可以减轻生物性大气污染。植物通过吸收作用、同化作用、降解、转化以及对酸雨的中和缓冲作用等对化学性污染物具有一定的去除作用。植物修复是一项对环境友好、技术要求相对较低的修复方法，容易为社会民众所接受，而且与传统的修复技术相比，成本要低得多。大气污染的植物修复理论与技术对城市园林绿化、环境规划和生态环境建设具有一定的指导意义和应用价值。

2环境生物技术在水污染治理中的应用环境生物技术中利用微生物的降解作用来处理水中污染物的方法，通常被称为生化处理方法或生物降解法，以植物吸收为主来净化土壤与水体的方法有土地生物修复、生物塘和人工湿地技术等。

2.1 生化处理技术由于生化反应的过程、条件和参与反应的微生物种类的不同，生化处理技术可简单地分为好氧与厌氧降解两类，两类生化反应的基本过程如下：好氧降解：有机物＋氧气＋好氧微生物/酶→水＋二氧化碳＋无机养分＋能量。厌氧降解：有机物＋厌氧与兼氧微生物/酶→降解的有机产物＋无机养分＋能量。

2.1.1好氧降解技术好氧降解技术包括活性污泥法和生物膜法。（1）活性污泥法 活性污泥法是最传统的好氧生物处理技术。活性污泥是指微生物利用废水中的有机物生长与繁殖而形成的絮凝体。活性污泥法的工作原理是：在废水中通过曝气供氧，促进微生物生长形成活性污泥，利用活性污泥的吸附、氧化分解、凝聚和沉降性能来净化废水中的有机污染物。处理过程中，有机降解是依赖活性污泥的吸附与氧化分解能力，而泥水分离则是利用活性污泥的凝聚和沉降性能。活性污泥法中两项最基本的技术措施是：通过曝气来提高反应器水体中溶解氧的水平；通过污泥回流来保证反应器中的生物量与活性。基于活性污泥原理的新型 生化处理技术中，较为典型和成功的是间歇式活性污泥法（SBR）和氧化沟。间歇式活性污泥法是将初沉池、反应池和二沉池各工序放在同一反应器（SBR反应器）中进行，处理过程分为进水、反应、沉降、出水、闲置五个阶段。废水在SBR反应器的曝气过程中与污泥完全混合。完成降解反应后，停止曝气，活性污泥颗粒在静置中沉降，上层的清水自反应器中排出。SBR法的特点是简化了工艺结构，提高了反应器的混合传质效率，投资少，反应易于操作控制。氧化沟亦称氧化渠或循环曝气池，其特点是采用横轴转刷或竖轴表面叶轮曝气来推动水流。该工艺能耗低，具有推流式和混合式两者的特征。（2）生物膜法生物膜法是在处理污水的反应器中添加介质（填料）作为微生物附着的载体。在分解有机污染物的过程中，微生物在介质表面生长繁殖，逐步形成粘液状的膜，然后利用固着在介质表面的这种微生物膜来净化污水。在分解有机污染物的过程中，膜逐步增厚，形成表层好氧、内层兼氧和厌氧的微生态环境，因此生物膜法具有一定的厌氧降解功能。生物膜法具有无需污泥回流、膜的生物活性高、反应稳定等优点。生物膜法通常分为润壁型生物膜法（如生物滤池和生物转盘）、浸没型生物膜法（如接触氧化法）和流动床型生物膜法（如生物移动床和生物流化床）。不同类型的生物流化床在结构、充氧方式、填料性质与形状方面有一定的差异，但共同点是：床内载体在充氧过程中始终悬浮于液体中做快速运动，具有类似于液体的自由 流动性，促进了物质的扩散与接触，相应提高了反应速率。

2.1.2厌氧处理技术自20世纪70年代起，就有一大批类似好氧降解的厌氧反应器被研制和开发出来，如厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床（AFB）、厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）、厌氧内循环反应器（IC）、厌氧折流板式反应器（ABR）和厌氧序列式反应器（ASBR）等。厌氧技术的应用范围已扩展到高、中、低浓度的多类有机废水和生活污水的处理，其特点是废水处理和能源回收相结合，但出水水质难以达到直接排

放的要求。

2.2 生物自然净化技术

生物自然净化技术体系主要包括水体生物处理系统的生物塘（厌氧塘和氧化塘）和土地处理系统的人工湿地。生物自然净化技术投资少，运行费用低，但占地面

积大，出水水质不易控制。

2.2.1生物塘

生物塘以太阳能为初始能源，通过在塘中种植水生植物，利用植物吸收等方式带走污染物以净化水体。氧化塘中除选育合适的水生植物外，还增加了曝气，以促进水体中生物的好氧降解。传统的生物塘占地面积大，污水停留时间长，处理效率较差。目前通过培育高效水生净化植物（水葫芦、芦苇、水莴苣等），建立组合曝气、水生植物、水产养殖为一体的复合生态系统，增强了生物塘的处理功能，促进了水体生物处理技术的发展。

2.2.2人工湿地

人工湿地是近年来迅速发展起来的水体生物－生态修复技术，可处理化工、石油化工、纸浆、纺织印染、重金属冶炼等各类废水，也可用于雨水处理。其原理是利用自然生态系统中物理、化学和生物的三重作用来实现对污水的净化。污水中的不溶性有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，被截留或被微生物利用；污水中的可溶性有机物通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解被分解去除；通过对湿地填料进行清洗再生和更换，植物可从湿地系统中带走大量污染物；湿地中的氮、磷通过植物的吸收而被去除。人工湿地处理系统的出水质量好，适于处理饮用水源，也可结合景观设计、种植观赏植物并改善风景区的水质状况。其造价及运行费远低于常规处理技术。

3环境生物技术在固体废弃物处理中的应用

利用生物技术处理固体废弃物中的城市生活垃圾和农业废弃物，主要方法是卫生填埋、堆肥和发酵沼气。

3.1 卫生填埋

卫生填埋是将城市生活垃圾存积在大坑或低洼地的卫生填埋场，填埋场下层应有不透水的自然隔水基质或人工隔水层，在填埋场设置排气口和监测系统，每天填入的垃圾压实后铺盖一层土壤，并通过科学管理来恢复地貌和维护生态平衡。其原理是利用微生物将垃圾中的有机物分解。垃圾通过卫生填埋还可产生沼气。

3.2 堆肥

堆肥是固体基质在有效的低温条件下的发酵过程，适用于生活垃圾的处理。其基本步骤是：废弃物—预处理—堆肥—后处理—存放。对堆肥处理器进行足够的通气是堆肥成功的关键。该技术安全性高，成本低廉。

3.3 发酵产生沼气

主要利用畜禽粪便、农作物秸秆、生活污水等。其原理是微生物厌氧发酵使有机质降解，产生沼气，此法在农村有着广阔的发展前景，沼气不但可用作照明和燃料，还可建成以沼气工程为纽带的“猪、沼、果”生态农场等生态农业模式。

4环境生物技术的发展前景

4.1 微生物脱硫技术的开发

利用微生物脱去煤中的无机硫和有机硫，可控制燃煤中SO2等含硫气体的排放。这些微生物包括硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、酸热硫化叶菌等。日本利用氧化亚铁硫杆菌已使H2S脱除率达99.99%，我国利用该菌对炼油厂进行干气催化和工业废气脱硫，H2S脱除率分别为71.5%和46.9%。在燃煤的处理过程中，还可采用浮选与微生物脱硫技术相结合，对煤和黄铁矿进行分离，达到清除或降低燃煤SO2排放的目的。利用微生物还可将石油成分中的硫分离出来。虽然生物技术在大气污染治理中的应用时间尚短，但其具有技术简单成本低、安全性好、无二次污染等优点。今后，在微生物脱硫技术以及高活性脱硫菌种的研制和培养方面，配以清洁生产技术的研究，将会备受关注，也会成为解决原煤燃烧产生的SO 2污染的最佳途径。

4.2 水污染治理工艺的完善

废水生物处理技术在实验室阶段已比较成熟，也已比较广泛地应用于实际工程中。好氧与厌氧工艺相结合、生物膜法与活性污泥法相结合的废水处理技术、无害化的生产工艺过程、高效完善的自动化体系以及构建针对难降解污染物的生物基因库和特殊功能的微生物的培养研究是今后主要的发展方向。

4.3 难降解污染物的处理

基因工程是通过基因分离和重组技术，将人类需要的目的基因片段移到受体生物细胞中并表达出来，使受体生物具有该目的基因表达后显现出来的特殊性状，以改进生物物种。利用基因工程构建的高效菌种来处理如杀虫剂、塑料、橡胶制品、医疗废物、危险废物等难降解的污染物，是现代环境生物技术发展的热点之一。

4.4 生物传感器的研制

随着科技的进步，分子生物技术将会在开发研制生物传感器方面发挥积极作用。生物传感器可以满足实施自动连续监测的需要，判断环境污染发展的趋势，探索污染物在环境中的迁移转化以及降解规律，检测污染致突变的成因，分析污染的来源，从而使生物环境污染监测更便捷、更灵敏、更全面。生物传感器具有成本低、制作容易、使用方便、测定快速等优点。4.5 与其它技术的结合环境生物技术的发展离不开相关科学技术的配合。其与相关科学技术的结合，可提高处理效率、增强处理效果。将光、声、电与高效生物处理技术相结合，处理高浓度有毒有害难降解有机废水，如光催化氧化－生物处理新技术、电化学高级氧化－高效生物处理技术、辐射分解－生物处理组合工艺等；采用SBR＋臭氧氧化工艺和物化气浮－接触氧化处理印染废水，采用混凝－气浮－厌氧－好氧处理苎麻废水、油田和炼油废水等。这些工艺、设备、电子计算机的结合正在使以环境生物技术为主的综合治理技术向自动化、模块化方向发展。

参考文献：

论文：环境生物技术的应用及发展前景 篇2

改革开放初期,我国经济是粗放式的增长方式,资源投入高,能源消耗大,环境污染严重。进入21世纪以来,我国经济发展取得了举世瞩目的成就,然而随之而来的各种环境问题已成为制约经济发展的瓶颈,将生态文明建设放在突出位置,协调好经济发展与生态环境的关系是社会发展的必然选择［4 － 5］。鉴于此,笔者主要从废水、废气与有害废物的处理以及生物塑料技术、EM生物技术等方面论述了环境生物技术研究进展,并探讨了该技术的发展趋势,以期为我国环境生物技术的进一步发展提供参考。

1 环境生物技术的优势

环境生物技术是直接或间接利用生物或生物体降低或消除污染物,从而达到净化环境或生产有用物质的目的［6］。环境生物技术较其他技术与方法有不可比拟的优越性,利用该技术处理后的最终产物大多是无毒无害的稳定物质,如CO2、H2O、N2和CH4等,有效避免了多次污染。例如,微生物可将污染物作为代谢底物降解或转化,因此,利用微生物治理环境污染具有治理效果好、成本低、无二次污染等优点［7 － 8］。另外,利用生物处理技术处理的产物或副产品大多能生物降解或作为资源加以利用,有效提高废物利用率和降低生产成本。因此,环境生物技术具有较大的发展潜力,特别是对资源消耗大、环境污染严重的发展中国家具有极大的应用前景。

关于环境生物技术的研究内容,国内学者认为可包括以下几方面: ( 1) 现代环境生物技术,是指以基因工程为主导的生物防治技术,包括构建降解杀虫剂、除草剂、多环芳烃类化合物等污染物的高效基因工程菌,为快速、有效地解决日益出现的大量环境难题开辟了新的途径; ( 2) 以废物的生物处理为主要内容,包括在新的理论和技术支撑下,开发一系列废物强化处理工艺; ( 3) 主要包括氧化塘、人工湿地和农业、生态工程等,其特点是最大程度地发挥自然界的生物环境功能,投入资金少,且易于操作管理［9 － 11］。

2 环境生物技术应用的研究进展

环境生物技术的起源可追溯到100 多年前的活性污泥工艺,随着其理论和实用技术的不断发展,该技术在治理环境污染、改善环境质量方面起到了积极作用。近年来,随着现代生物技术的发展,尤其是基因工程、细胞工程等现代分子学生物技术的出现,为环境科学的发展带来了新的机遇,为生物技术在环境领域的应用奠定了重要的理论基础［12］。近几年的实践证实,环境生物技术是一种经济效益佳、治理成效好、可持续利用与发展的重要环境治理手段,是当代环境科学发展的主导方向。

2. 1 废水的生物处理技术

废水生物处理技术是利用水体中微生物的新陈代谢功能,使水体中的有机物转化为稳定而又无害物质,从而达到净化水质的目的。利用生物法处理废水类似于酶工程、发酵工程等,是利用生物细胞产生的多种酶进行的催化反应。生物法在废水处理中的主要方法有活性污泥法、生物膜法、厌氧处理技术、自然生物处理法等［13 － 16］。

2. 1. 1 活性污泥法

指微生物利用废水中的有机物,与之生长繁殖形成絮凝体,该方法是最传统的好氧生物处理技术。它能从污水中去除溶解性的、胶体状态的可生化有机物或能被活性污泥吸附的悬浮固体以及其他物质,同时还能去除一部分磷素和氮素等。活性污泥法及其衍生改良工艺在城市污水处理中被广泛应用。

2. 1. 2 生物膜法

利用微生物附着在载体表面形成一层生物膜,污水在流经载体表面时,通过微生物对有机物的吸附、与微生物发生各种化学反应或氧气向生物膜内部的扩散等,形成CO2、H2O等各种代谢产物。生物膜法具有污泥量小、易于固液分离、膜的生物活性高、反应稳定等优点。利用该方法时,污染物、溶解氧以及各种营养物必须要由液相扩散到生物膜表面或内部才能被转化或分解。

2. 1. 3 厌氧生物处理法

在厌氧状态下,污水中的有机物被厌氧细菌分解、代谢、消化,使得污水中的有机物含量大幅减少,同时产生沼气的一种高效的污水处理方式。该方法的优点是产生的沼气是很好的家庭生活和发电能源、无需搅拌和供氧,能量消耗少、可处理高浓度的废水; 缺点是初次启动需要的时间较长、对温度的要求较高、处理后的水质很难达到直接排放标准。

2. 1. 4 自然生物处理

主要包括稳定塘和土地处理系统。生物稳定塘法是在稳定的塘内引种水生植物,达到净化水质的目的: 该方法操作简单,可作为引种的植物有茭白、水葫芦、芦苇、美人蕉等。土地处理系统是利用土壤及其微生物、植物根系等净化废水,同时也利用污水中的有机物( N、P、K等) 促进植物生长,人工湿地是一种常见的土地处理系统,合理应用物种共生、物质循环的原理,既治理了环境污染,又合理地进行了资源利用,其去污机理见表1。

注: △为最主要作用,☆为主要作用,□为次要作用,○为几乎无作用

2. 2 废气的生物处理技术

气态污染物的生物净化是利用微生物将废气中的有毒、有害物质转化为简单的无机化合物及细胞质［17］。其净化过程主要有以下三步: ( 1) 污染物首先由气相转移到液相或固相表面液膜中; ( 2) 液膜中污染物被微生物吸附、吸收; ( 3) 进入微生物细胞内的污染物被微生物利用,从而完成废气处理。在微生物利用中,含氮的物质被分解为NH3、NO2－、NO3－; 含硫的部分被分解为S、SO32－、SO42－; 不含氮的部分被分解为CO2、H2O,具体净化流程见图1。

目前生物法已逐渐成为净化有机废气和恶臭物质的主要方法,且已开始在脱臭微生物的分离与纯种鉴定等方面开展研究。荷兰及德国已建立了500个生物脱臭处理装置,负荷250 ~ 380 m3/ ( m2·h) 。Demmer使用生物滴滤池处理NH3,去除率达90%［18］,我国在这方面的研究始于20 世纪80 年代末。姜安玺［19］等从筛选适宜微生物出发,进行了填料塔脱除硫系恶臭H2S、DMS、MT等的研究试验,筛选到1 株硫化氢氧化优势菌,并鉴定为化能硫杆菌。

2. 3 有害废物的处理技术

利用微生物还可处理环境中的有害废物,如重金属污染物、有毒有机物和高能放射性物质、化学肥料等。用常规办法处理这些物质成本较高,而利用微生物处理技术则能有效降低成本。最近发现一种特别抗放射性物质的细菌( Deincoccus radiodurans ) ,研究用其生物降解基因进行遗传工程处理有害废物。现已将广谱假单孢菌酶—甲苯双加氧酶( toluene dioxygenase ) 基因进行了克隆,即使在高电离辐射荧流光存在情况下,也能在D. ra-diodurans细菌中表达和有活性［20 － 22］。另外,固体废弃物的处理方法也正向减量化、无害化、资源化方向发展,如固体废弃物堆肥、城市生活垃圾填埋、发酵产生沼气等。

2. 4 生物分解塑料

生物分解塑料是指在自然界中,能被细菌、霉菌、藻类等微生物分解,且代谢物不会造成环境污染的塑料。与传统塑料相比,生物分解塑料可降低30% ~ 50% 石油消耗,减少对石油等不可再生资源的依赖,同时还可与有机废弃物( 如厨余垃圾) 堆肥处理,省去了人工分拣环节,提高了垃圾收集与处理的工作效率［23 － 24］。目前,生物分解塑料按其作用效果可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料［25］,按其原材料来源可分为以下4 种: 可再生的天然生物质资源、由可再生天然生物质资源通过生物合成的聚合物、利用石油副产品化学合成的聚合物、以上3 种材料的混合物。

2. 5 EM生物技术

EM是一种复合微生物菌剂,是20 世纪80 年代初由日本琉球大学教授比嘉照夫研制。由于该制剂能把5 科10 属80 多种具有不同性质和作用的有效微生物( 主要是乳酸菌类、光合菌类、酵母菌类、发酵丝状菌类、革兰氏阳性放线菌类等) 复合在同一种液体中,并以活性状态共同存在,所以EM用途十分广泛［26］。目前全世界已有100 多个国家和地区,在工业污水和生活污水处理、垃圾滤液处理、有机物处理、江河湖泊水质处理、畜禽养殖污染治理等领域广泛应用。据研究,使用EM生物技术处理城市生活污水,BOD5可降低70. 7% ~ 90. 3% ,COD可降低60% ~ 80%［27］; 王平等［28］通过构建有效微生物好氧生物滤池反应器( EM—SBR) ,证实EM对啤酒工业废水中COD和BOD去除率为94. 53% 和96.47% ; 黄永春［29］研究证实,在养虾的水中投入EM,与传统养殖相比,异养细菌数量减少40. 0% ,弧菌数量减少7. 8% ,光合细菌数量增加98. 2% ,放线菌数量增加99. 2% ,虾成活率提高23. 08% ,饵料系数下降9. 4% ,利润提高16. 1l% 。EM处理污水的作用机理还不清楚。另外,目前EM生产成本高、剂稳定性差且不易保存,因此,在今后的技术研究中应重点解决上述问题,从而推进EM生物技术在我国环境保护领域的广泛应用。

3 环境生物技术的发展趋势

3. 1 微观化

以生物反应器为主要对象的微观解析。一方面,以核酸杂交技术为主的分子生物学技术的应用以及代谢组学、基因组学的发展,为筛选和利用各种环境功能微生物、监测和调控生物反应器创新了方法和手段,并为在分子水平上阐述分子适应性等问题提供了可靠的理论依据。另一方面,纳米技术、激光共聚焦显微镜、化学芯片等先进工具和技术手段的迅速发展,从微观角度探索环境生物技术的过程、本质和机制提供了极大的便利。

3. 2 集成化

环境中污染物的组成极为复杂,单靠一两种生物技术难以净化。在当前实际应用中,虽然已将各种单元生物技术按一定的工艺流程组合起来,但其合理性与综合效率的提高还有待于进一步研究探讨。因此,根据污染物的性质、组成状态以及对治理后环境质量的要求,研究基于不同原理的单元生物技术及其他技术的集成耦合是环境生物技术发展的必然选择。

3. 3 资源化

常规的环境生物技术在治理污染物的氧化过程中耗能较大,同时也失去了储存在有机物内的大量化学能,因此,今后的环境生物技术必须以低能耗和低资源损耗为前提,减少有机物氧化,尽可能多地回收资源并加以利用。目前,利用环境生物技术实现污染物资源化的途经主要有: 以废物为原料生产清洁能源、生物分解塑料、生物农药等环境友好型材料。近年来,微生物燃料电池由于同时具备控制污染和产生电能等优点,而成为环境生物技术领域研究的新热点。

3. 4 系统化

近年来,从环境污染物中分泌干扰素的生物降解技术备受关注,如何提高生物的降解效率、保证系统的生态安全性是今后该领域值得深入研究的问题。另一方面,目前的环境生物技术未考虑所产生的温室气体排放问题,随着环境质量标准的提高和对污染物控制的深入认识,人们会逐步认识到必须应用系统的观点去研究和应用环境生物技术［30 － 33］。

4 环境生物技术的展望

环境生物技术发展前景广阔,在今后的研究中应重点把握以下几点: ( 1) 把解决水、能源等资源的可持续发展问题放在首位,在治理好环境的同时提供了更多的可再生资源; ( 2) 开发和采用更有效的分子技术工具,深入研究微生物的生态活动规律;( 3) 综合利用分子生物学、模型分析工具和采用新材料解决日益严峻的生态环境问题; ( 4) 更加注重生物膜技术的研究。

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关键词：测绘技术；环境监测技术；应用；发展

前言

随着经济的高速发展，我国的资源、环境、生态面临着越来越大的压力，节能减排、环保、可持续发展已经成为人们关注的焦点，环境监测技术因此变得举足轻重。我国的环境监测技术虽然起步比较晚，但是发展迅速。我们应随时关注监测技术的前沿动态和发展趋势，并有效运用到具体的环境监测工作中去，才能从根本上解决环境污染问题。

一、环境监测技术概述

环境监测是运用多种科学技术方法对环境污染物、污染因素、污染程度等进行监测和测定，并根据监测数据做出正确的环境质量评价的过程。环境监测技术涉及面广，包括测绘技术、布点技术、采样技术、分析测试技术、数据处理技术、综合评价技术等，其中分析测试技术包含仪器分析法、放射分析法、物理分析法、化学分析法、色谱分析法，电化学分析法等，需要用到多学科知识以及现代技术手段。

二、测绘技术在环境监测中的应用

GIS、GPS和RS技术合称3S技术，现代测绘技术以3S技术为核心，其中地理信息系统（GIS）以地理空间为基础，提供实时、动态的地理信息；全球定位系统（GPS） 利用卫星的无线导航定位，为用户提供精确的导航信息；遥感（RS） 利用卫星、雷达等监测手段，对地表各类环境进行远距离监测。

在农业生产中，3S技术可用来对农田土地的生产价值、土地的适宜性以及土地生产潜力作出评价，监测土壤的沙化﹑次生盐碱化、侵蚀等问题，同时还可利用远、热红外对遥感影像的准确接收来实时探测农作物的生长。此外，3S技术还可对耕地退化问题作出分析，提出调整措施。在林业生态环境监测中，3S技术可以对森林病虫害状况、野生动植物、森林灾害等进行有效监测，从而摸清森林病虫害的发生规律，提高森林资源监测效率和数据准确性，以及时做好防治对策。在城市环境监测中，可利用航空多光谱摄影技术监测大气污染的主要类型、颗粒大小及分布区域，分析“热岛”效应与地面辐射温度的关系；综合利用GIS和RS资料平台，可分析城市大气污染区域的分布，进而得出城市大气污染源分布图；此外，利用3S技术，可以对泥沙状况、水体分布以及水深、水温等信息进行收集、处理、分析，进而监测城市的水污染状况。在干旱、洪涝、林火、沙漠化等环境灾害監测方面，利用GIS和GPS技术，可以对地面沉降进行实时监控；利用GIS和RS技术，可以有效监测土地的沙化及盐碱化、水土流失状况以及森林与草场退化情况等；利用RS，可以对滑坡、泥石流的相关环境因素进行分析，从而推断出滑坡、泥石流发育环境因素及发生原因，及时做好预防。

三、当前我国环境监测技术的差距

监测技术体系是环境监测工作的核心，也是环境监测工作的发展关键。目前我国已经初步形成了适合中国国情的环境监测体系，但是与国际水平相比，仍存在着很大的差距，环境监测行业仍存在着许多的问题：国内大多数环境监测企业的规模较小，技术含量低，过于模仿国外产品，市场占有率低，发展相对不够成熟等。此外，我国的监测标准更新过慢，很多环境标准还没有跟上国际步伐，各地区的技术发展很不平衡。我国的地域广，地理情况和环境问题相对复杂，对于监测设备的技术要求十分高，许多对技术和质量要求高的产品还需要依赖进口。

四、我国环境监测技术的发展前景

1.环境监测技术向多元化方向发展

环境监测技术是环境治理、环境保护的手段和工具，虽然目前我国的环境监测技术与国际先进水平还存在着一定的差距，但是我们对于未来的发展应保持信心。当前，环境监测技术正由分析污染物成分发展为分析化学形态，由传统的化学分析迈向仪器分析，从静态测量发展到动态测量，由实验室分析发展为现场快速分析，由微量分析向痕量甚至超痕量发展，由单纯的地面监测发展为与遥感监测相结合，由手工操作向连续化、自动化、数字化方向发展。可以看出，环境监测技术已经不限于传统的化学方法，而是发展成为融合了物理技术、生物技术、地理信息技术、卫星技术的环境监测技术体系。多元化发展趋势不可避免，这就要求我们加大技术研发力度，不断提高整体监测水平。

2.环境监测技术向现代化方向发展

我国地域辽阔，区域间的环境监测技术水平并不均衡，信息化时代的到来，促进我国环境监测质量信息共享平台日趋成熟，将推动我国的环境监测体系逐渐完善。此外，高精尖监测仪器能够实现全自动在线控制，使现场快速自动化监测成为现实，将进一步推动我国环境监测技术朝着快速分析的方向发展，使我们不仅能够应对突发的环境污染事故，而且可以完善我国环境监测应急系统。随着国家综合实力的不断提高，我国将更加重视环境保护问题，微型化、精密化环境监测仪器将得到更广泛的应用，实验室管理系统的应用也会更为普及，环境监测仪器和技术将向现代化发展。

结语

环境保护是全世界人民需要共同面对的问题，人类的发展不能建立在牺牲自然环境的基础之上。环境监测是环境保护的基础，我们应当加大资金投入和技术投入，加强对环境监测技术的研究，同时根植于我国的基本国情，善于学习、借鉴和利用发达国家的先进技术，建立我国自己的环境监测技术体系，推动环境监测工作的进一步发展。

参考文献：

[1]但德忠，我国环境监测技术的现状与发展[J].中国测试技术，2005.31（5）.

[2]兰红军.我国环境监测技术的现状及其发展趋势[J].资源节约与环保，2013（08）：114+116.

论文：环境生物技术的应用及发展前景 篇4

经济-环境系统协调发展评价方法研究及应用

摘要：分析了经济-环境系统发展的协调性,提出了经济-环境系统指标体系,建立了评价经济-环境系统协调发展的数学模型,最后以A市为背景进行了实证分析. 作者： 李艳[1]曾珍香[1]武优西[2]李艳双[1] Author： 作者单位： 河北工业大学管理学院,天津,300130河北工业大学计算机科学与软件学院,天津,300130 期 刊： 系统工程理论与实践 ISTICEIPKU Journal： SYSTEMS ENGINEERING――THEORY & PRACTICE 年，卷(期)： ,23(5) 分类号： N94 关键词： 经济-环境系统 指标体系 协调发展 协调度 机标分类号： F29 F12 机标关键词： 经济环境系统协调发展评价方法研究应用系统指标体系系统发展数学模型实证分析协调性 基金项目： 河北省教育厅博士基金，河北省哲学社会科学基金，河北省教育厅社会科学基金 经济-环境系统协调发展评价方法研究及应用[期刊论文]系统工程理论与实践 --2003,23(5)李艳曾珍香武优西李艳双分析了经济-环境系统发展的.协调性,提出了经济-环境系统指标体系,建立了评价经济-环境系统协调发展的数学模型,最后以A市为背景进行了实证分析.

帧中继技术的发展及应用 篇5

江苏电信管理局 薛兴华

随着电信网数字化程度的迅速增大和计算机网络业务的不断普及,专用通信网的传输速率明显提高,数据通信量迅速增大,如电子数据交换(EDI)、文件传送、传真和计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM),以及个人计算机网络的普及应用,产生了以一种无法预见的传输方式传送大量高速数据的市场需求。传输容量的易变性使得低成本、高效率传输成为一场挑战。虽然公用电信网线路和交换电路在质量上已有了重大进步,数字通信链路得到广泛使用。但目前使用的X.25分组交换网业务仍存在传输速率、网络时延、响应时间和吞吐量等均不能适应局域网(LAN)远程互联需要的问题,这时帧中继应运而生。帧中继是一个为突发数据应用而设计的新兴的网络访问协议。它主要有4个重要特征:高传输速率、低网络延迟、高连通性、高效带宽利用,帧中继专门针对于采用面向包的技术进行数据传输的网络。它经过特别设计以解决可变长度的突发数据和不可预见信息的问题。

一、帧中继技术的发展

近几年,帧中继在个人计算机应用中取得惊人的发展,导致了一场脱离分级终端——主机计算的变革。实际上,主机变成数据库服务器,它不仅对笨拙的终端设备进行数据存取,而且也针对PC机和工作站进行数据存取。局域网将这些台式PC机互连起来。但是互联处于不同地域的局域网通常要用到广域服务。首先,用户希望通过广域服务互联局域网,同时仍能保留在纯局域网环境下享有的同样的性能和灵活性。其次,广域网的带宽要比局域网带宽昂贵得多。广域网的线路细而长,也就是说,它们信道中的信息比局域网要少,而且由于更长的延时,从而限制的吞吐量。

另一种趋势是:数据传输流量动态的改变。各类新兴数据业务的应用,从大型文档的传送到图形图像应用都是造成这种变化的原因。单就图像应用而言,医生们现在使用图像来传送X光和CAT扫描、保险代理商用它来发送保险申请、而银行则用它减少各类单据,每一项应用都使得对患者、保险订户和银行客户准确而及时地交换重要信息成为可能。这类应用以不可预见方式传送高速、高带宽的突发信息,同时也不允许通过广域网链路时有过多的延时。要能按需要提高容量带宽,设计帧中继就是专门满足这类需求的网络接口。

帧中继是一种简化的X.25协议。它舍去了协议的分组层,采用物理层和链路层两级结构。尽管在网络中它们与数据通信的特点有许多共同之处,协议是一套控制各设备之间信息传送的约定的格式和规程。它们是组建通信线路和确保数据接收与数据发送一致的规则。

作为一个协议,帧中继不仅能建立联接(呼叫)方式,而且能通过这些联接进行数据传送。呼叫的建立存在于OSI模型的第三层(网络层),但是一旦联接建立,工作的主要部分——数据传输便开始了。这时,便展示了不同的协议的用途。从此在帧中继中只使用部分数据链路层(第二层)和全部的物理层(第一层),数据的传输比使用更复杂的协议效率高得多。

帧中继是依靠端到端的协议执行重新发送和差错恢复功能的,因此在网络网点处不需要进行处理操作,因而整个网络没有延时,所有正确的帧在通过网络接口时处理得非常迅速。坏帧则被直接丢弃,然后由端系统重新发送这些帧。这种能力使得在帧中继网点的数据通过速度更快,允许提供更高的数据容量和更大的信道速率,而不必增加设备成本或规模。

象X.25一样,帧中继是面向包的网络访问协议,适用于突发数据的应用。面向包的技术在今天的网络中起着重要作用。一个时分多路复用器(TDM)将带宽分为时隙,并将一个时隙分配给输入复用器的每个信道。因此,如果一个信道需要64kB/s的带宽,这段带宽甚至在信道上没有信息传送时仍能被进行地址分配并保持稳定。其他信道不能使用未用的带宽。这意味着带宽的大部分经常被闲置不用,也意味着如果数据信息需求发生变化时没有办法分配更多带宽给单个信道并改变响应时间。

相反,面向包的协议提供一种灵活的带宽分配方法:根据需要对不同的信息而进行带宽分配,而不是通过固定的信道分配。这类协议将数据连同辅助信息一起组成若干独立的数据包或帧,而不是永久地放弃带宽。这使得从几个不同信息源传输来的信息流逻辑上复用单一的入网接口。带宽一旦可用,数据包就能通过接口进行传送。

帧中继能够适用任意一种网络,但它最适用于基于包的网络产品,这是因为帧中继加快了涌入广域网数据的不规则突发的进程。在一个电路交换T/E网络中,带宽被分给固定的信道配置;另一方面,在一个基于包的T/E网络中、带宽按需分配,使得它更适合突发传输的应用。总之,帧中继指的是通过数字网接口传送“帧”或信息块的技术,该数据网接口采用为每一帧分配的连接编号来区分单个连接。在网络的边界,这个编号可区分信息源和终端目标。路由选择是由网络在端的基础上加以控制的,但是并不执行链路到链路的纠错和重发。相反,在网络的每一端由更高层的协议保证数据的完整性。实际上,帧中继允许数据信息沿网络“高速公路”快速传输,以最少的处理通过交换网点,目前它以高达2MB/s的速度传输,以减少吞吐延时并支持数据。(未完待续)

帧中继技术的发展及应用(下)

江苏电信管理局 薛兴华

二、帧中继技术应用

1.帧中继和信元中继

新兴的宽带网络是从时分交换传输发展而来的。它是针对种种被称作快速包交换、信元中继和ATM(异步传输模式)这类方法的。这些都是基于包的协议、意味着信息是以小型数据包形式传输的。实际上,帧中继和信元中继都属于快速包技术,它们互不排斥。信元中继标准支持声音、数据、图像及视频,它是新兴的宽带ISDN(综合业务数字网)服务的核心。由于帧中继和信元中继都是基于包的协议,两者都是按需合理分配带宽,不同之处在于帧中继是一种只针对数据流量的网络访问协议,而信元中继是通过一个高速广域主干网为传输数据、声音和图像信息流而设计的一种交换方式。它们使用现有设备的标准接口,信息流通过广域网的传送效率是最高的,特别是在帧中继接口处开始的动态带宽分配是通过信元中继网络进行的。帧中继数据也能够利

用信元中继主干网络的逻辑连通性和路径选择特性。信元中继能使中间节点的处理过程减至最少,因此它是低成本高效率的。

2.帧中继和X.25

帧中继和X.25在网络上各自发挥着至关重要的作用。因为帧中继和信元中继两者都是面向包的网络访问协议,而且都是基于虚拟电路的。虚拟电路是介于两个端点之间的逻辑连接而不是物理连接,借助虚拟电路我们能通过任意的物理路径建立起多个逻辑连接。

网络技术发展到现在,已能够使X.25的用户把帧中继的优点应用到他们所使用的X.25上。目前,凭借当今高质量、高速度的数据传输设备,硬件自身便可以完成更多的处理过程。帧中继为主干网络提供快速高效的访问,而目前的X.25产品能为异步协议提供端对端的差错恢复功能,为各类非标准的专用协议提供协议转换,同时也能提供大量有自动控制的管理业务,例如帐单统计结果的收集。

目前,X.25设备的安装配置甚为庞大,这些网络现在就能够从帧中继受益。例如:假定有一个在偏远地区使用X.25设备的机构,它通过帧中继接口把这些设备集中到一个专用主干网络中使用。X.25设备充当低成本、高性能的子程序进入点,并在低速模拟电路末端修正误差;而后帧中继为进入主干的X.25馈线上的所有数据提供高速访问。因此,通过减少对交换机和子网络的依赖,帧中继可以减缓当前数据网络的折旧、并能在混和语音/数据网络上提供更大的数据吞吐量。因此,不必改变网络的所有配置,就能获得更好的网络性能。

3.帧中继和电路交换构成网络的另一种形式——电路交换,作为数据访问协议的作用,在使用高速电路访问公用网络的地方特别适用,这种高速电路采用时间分割多路复用(TDM)标准(例如T1/D4或E1/GT·704)。电路交换器允许每条话音和数据信道的一定数量的带宽连接到网络上,这表明帧中继接口能够有效地处理与其分得的带宽数目一样多的数据流突发。帧中继应用时,有一半带宽分配给专用的话音和电路数据信道,而另一半带宽转而分配给帧中继虚拟电路的一个独立信道组。这样就有几点好处:首先,帧中继可利用的突发带宽比独立数据信道所提供的带宽多;其次,帧中继电路的数据信息流可被交换且与纯电路数据流无关,这样就使得数据在电路发生故障时可以改道传输。因此,依据现行电路的配置、数据将不得不花费更多排队等候时间,所以利用这种方法会产生更多延时。此外,同时使用两种不同交换技术会在中间接点处产生更多的延时,到达节点的数据流必然会利用电路交换技术进行多路传输,通过帧中继部件进行交换,然后再重新进行多路复用。

4.帧中继和局域网互连

使用帧中继连接局域网有很多好处。帧中继接口标准的发展是减少局域网互联费用的关键。80年代初,开始应用包交换技术时,世界上各大公司的局域网数量很少,社会上对在广域网和局域网之间传输大量突发数据的技术需求不强烈。不久,人们便开始把分布式处理技术视为提高生产率的手段。于是世界各大公司内各部门间的局域网

数目暴增,迫切需要将这许多的局域网有效地互联起来。这样就产生了帧中继。帧中继在广域网上为局域网桥和路由器提供高性能的单线接口,而最终获得更先进的功能项目。

在典型的局域网互联应用中,局域网桥和路由器是通过在互联的局域网设备之间连接一些租用线电路的方法工作的。尽管这样在局域网之间实现了连接,但是增加了基本线路和硬件的费用,否则应使用更低速的电路以降低这些费用。这样网络的帧中继接口能为局域网提供更高速的互联,而且单线访问减少了线路费用和硬件费用。

5.帧中继和ISDN

综合业务数字网(ISDN)是一种全数字网络,它采用单独的一套接口标准,并允许用户使用一系列当前专用的通信服务,其目的是提供全球范围内的端对端的数字连接。ISDN接口是为支持承载能力,和信令信息而设计的。目前,只有使用电路交换和低速包这类混和技术的窄带服务能够实现,可提供高达2MB/s的速率。今后还可以利用基于快速包的高速宽带ISDN服务。

帧中继能通过ISDN服务来传输数据,ISDN服务能以64kB/s、384kB/s和1536kB/s速率提供电路交换连接。事实上,帧中继与ISDN可以兼容和互补。

三、帧中继网络的用户接入

1.用户—网络接口及接入规程

帧中继业务是通过用户设备和网络之间的标准接口来提供的,该接口称为用户-网络接口。

在用户-网络接口用户一侧是帧中继接入设备,用于将本地用户设备接入帧中继网。帧中继接入设备可以是LAN设备(例如网桥、路由器或网关)、前端处理机、集中器及传统的PAD等。

在用户-网络接口网络一侧是帧中继网络设备,用于帧中继接口与骨干网之间的连接。帧中继网络设备可以是电路交换,也可以是帧交换或信元交换。

CCITT(ITU-T)、ANSI和帧中继论坛各自制订了其有关用户—网络接口的标准,如下表所示。用户接入帧中继网时,应符合其中一种标准。表 帧中继UNI的相关标准

ITU-T将其各个标准中有关帧中继UNI接口的部分综合,并加以适当增补,形成建议X.36——“通过专用电路提供帧中继数据传输业务的公用帧中继网使用的数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间的接口。”

2.用户接入电路及速率

目前,大部分用户采用直通用户电路接入帧中继网,也有些用户通过电话交换电路或ISDN交换电路接入。其方式有:

(1)二线(或四线)带调制解调传输线方式,支持的用户速率由线路长度、调制解调器型号决定。适用于速率较低(如9600B/s、14.4kB/s、19.2kB/s)、距帧中继网络设备较近的用户。

(2)基带传输方式,用户速率通常为16kB/s、32kB或64kB/s。这种基带传输设备中还

可具有TDM复用功能,为多个用户入网提供连接,复用时需留出部分容量供网络管理控制使用。

(3)为节约用户接入线路,可采用基带传输加TDM复用传输方式。这是在基带传输的基础上(如64kB/s基带)加上TDM复用为多个用户入网的传输方式。

(4)2B+D速率线路终接(LT)单元传输方式,可为多个用户提供入网。

(5)PCM数字线路传输方式。该方式可连到用户的光缆与其他业务合用,占一路2048kB/s接入公用帧中继网。

目前,国际上有些网络运营公司也以拨号接入帧中继网的方式提供通过电话网交换电路。这种方式需要在网络设备中加入特殊的处理模块,技术较为复杂,在当前只提供PVC业务的情况下应用减少。将来提供SVC业务后,使用这种电路接入方式的用户将有所增加。国外帧中继网络公司允许用户接入速率一般最低为1200B/s,最高为2MB/s,某些生产厂商已能提供E3(34368kB/s)的接口。由于帧中继业务自身的特点,目前大部分用户的接入速率都在56kB/s～2MB/s范围内。随着业务发展帧中继作为ATM的接入网,用户接入速率将大大提高。

3.用户接入方式

用户接入帧中继网的主要形式有如下几种:

(1)局域网(LAN)接入

LAN用户一般通过路由器或网桥接入帧中继网,其路由器或网桥具有标准的UNI接口规程。当LAN的服务器具有标准的UNI接口规程时,LAN用户可以通过服务器接入帧中继网。LAN用户也可通过其他帧中继接入设备(如集中器、PAD、规程转换器等)接入。

(2)计算机接入

这里计算机的概念既指一般的PC机,也包括大型主机。大部分计算机是通过帧中继接入设备,将非标准的接口规程转换为标准的接口规程后,接入帧中继网的。例如,若干台PC机通过一个PAD接入,主机通过其前端处理机接入。如果计算机自身具有标准的UNI规程,也可作为帧中继终端直接接入帧中继网。

(3)用户帧中继交换机接入公用帧中继网

用户专用的帧中继网接入公用帧中继网时,将专用网中的一台交换机作为公用帧中继网的用户,以标准的UNI规程接入。

论文：环境生物技术的应用及发展前景 篇6

1 微生物技术治疗环境污染特点分析

上世纪七十年代, 西方发达国家开始尝试在环境治理中应用微生物技术, 并进行了大规模的科学实验。通过实验, 发现微生物技术对分解污染环境介质、净化大气、处理污水有着重要作用。地球“清洁工”的数量非常庞大, 其中以真菌与细菌最为出色。主要是因为两者都不含叶绿素, 无法通过光合作用制造有机养料。这类异养生物必须吸收其他生物的营养进行腐生或寄生。真菌与细菌能够分解死亡有机物, 将其分解成无机物, 这可以有效清除大自然的垃圾, 是物质循环中不可或缺环节。目前来说, 环境微生物技术得到了蓬勃发展。随着环境法的完善以及全球范围内对环境保护的重视, 微生物在环境治理中的作用与应用前景将会更加广泛。

2 微生物在环境治理中的具体应用

2.1 治理水污染

1) 废水脱氮除磷。氮磷是导致水体富营养化的重要根源, 微生物技术在废水脱氮除磷中得到了广泛应用。活动污泥脱氮、SBR与氧化沟工艺都能起到有效的除氮效果, 脱氮率超过90%。生物膜脱氮包括:a.生物滤池。b.生物转盘。c.生物流化床。d.浮动床。e.浸没式。f.三级生物滤池脱氮。假单胞菌属、芽胞杆菌属、微球菌属等在脱氮过程中具有反硝化能力。在治疗污水中, 脱氮与除磷经常一起应用。phostrip工艺, 改良UCI工艺, Bardenpho系统, A2/O工艺等是较为常见的除磷技术。一般认为, 有氧环境中摄取磷, 厌氧环境中释放磷, 不动杆菌属是有效除磷的主要菌种。

2) 降解废水有机物。对水中微生物来说, 酚类具有致畸性, 由于化学方法的二次污染等问题, 其应用范围受到限制。通过优势菌群培养的微生物方法, 可以有效降低水中酚类。气单胞菌、产碱菌、醋酸细菌能够有效降解五氯酚。另外, 芽孢杆菌、链霉菌等也能够有效分解酚类物质。在降解有机物生物中, 白腐菌具有重要作用, 这是一种提子真菌, 其降解污染物范围非常广。在高C低N条件下, 白腐脉射菌肥酚类物质、环芳烃类、硝基苯类、烷基苯类化合物的降解作用非常明显。金孢展齿革菌可有效降解煤焦油、重油、多环芳烃、氰化物、酚类、农药等物质, 同时对有机氯化物 (二氯苯胺、林丹等) 以及有机物 (硝酸甘油、甲胺磷、四氯乙酸等) 都具有显著降解作用。

3) 去除废水重金属。对于重金属离子, 藻类物质有非常强的富集作用, 通过其生物吸附作用, 能有效去除工业废水中的放射性金属与有毒金属, 并回收贵重金属。这种方法的选择性高, 而且具有简便性、经济性、高效性的特点, 特别适合使用于一般方式无法去除的金属以及低浓度金属。比如说, 使用菌藻共同体去除无营养液砷率能超过80%。盐泽螺旋菌与啤酒酵母菌对CU、Ni等具有超强的吸收作用。黑根霉菌与林克链霉素能够有效去除Pb等。

4) 去除其他杂质。染料废水是非常难处理的工业废水, 在厌氧环境中, 能通过微生物完全降解偶氮染料。在处理印染废水过程中应用优势菌不完全厌氧-接触氧化工艺, 脱色率可达到90%左右。微生物应用于电镀废水处理, 其金属离子净化率可达到89.0%以上。在对含氯漂剂漂白废水处理中, 应用白腐菌处理, 其脱色率可达到91.2%。与此同时, 微生物处理啤酒废水、橄榄加工废水、屠宰废水等均能起到显著效果。

2.2 治理大气污染

在烟气脱硫中应用微生物技术, 不需要催化剂、高压、高温等条件, 对于设备要求非常简单。通过自养生物脱硫, 可以有效避免二次污染, 且营养要求比较低, 可以大大降低处理成本。

这是硫酸盐还原的主要过程。之后, 大量学者积极探究细菌脱硫技术。比如说, 通过氧化亚铁硫杆菌脱硫, 其脱硫率超过95%。上世纪五十年代中期发明的生物过滤法, 能够有效处理空气中的臭味物质。六十年代, 西方发达国家通过这种技术有效控制实际生产过程中的有毒气体与挥发性气体。在反应器中, 废气停留时间比较短, 其处理率高达90%左右。同时, 生物过滤法能够有效除掉空气中的有害物质、挥发性物质与异味。比如说, 去除大气中低浓度物质、水中挥发性物质、化工废气、污水处理臭味等。另外, 应用微生物还能有效实现二氧化碳固化与资源化, 并产生附加值高的多种产品。有机废气处理中生物技术具有效率高、费用低等特点, 并在西方等发达国家得到广泛应用。

2.3 处理其他污染

微生物可以用于垃圾、农药、土壤、水等处理, 也可以用于毒化学品检测。同时, 还能充当微生物絮凝剂, 进行污水净化。絮凝剂是一种新兴技术, 通过微生物抽提与发酵而形成的水处理剂, 具有无毒、高效、经济的特点。PF101与NOC-1是现阶段常见的微生物絮凝剂, 对于酵母、泥浆水、活性炭粉水、纸浆废水等有显著的絮凝作用与脱色效果。

3 微生物技术在环境治理中的发展前景与展望

微生物技术具有效率高、无二次污染、成本低等优势, 有着较为广阔的应用市场, 并受到社会各界与科技工作人员的高度重视。微生物技术的发展, 为彻底解决环境问题带来了无限希望, 其在环境改良中具有不可替代的优势。微生物应用范围非常广泛, 在控制水资源污染, 治理大气污染, 监测环境, 修复土壤肥力, 降解有毒物质, 开发可再生资源, 清洁生产等方面起到重要作用。随着基因工程等现代微生物技术的发展, 达到了微生物技术的专一性与高效率, 进一步扩大了其应用前景。微生物技术不仅应用于治疗环境污染, 还能应用于监测环境质量, 成为了现阶段环境质量监测中的关键环节。

4 结语

综上所述, 环境治理过程中微生物技术应用效果显著、意义重大, 是未来环境质量的主要发展方向。我国现阶段微生物基础还处于起步阶段, 需要社会各方面的广泛支持, 进一步推动环保科技的大力发展。

参考文献

[1]周军英, 林玉锁, 徐亦钢等.邻单孢DLL-l对土壤中甲基对硫磷的降解[J].中国环境科学, 2002.

[2]周大石, 马汐平, 黄振东等.生物吸附再生法处理含酚氰废水细菌类群与功能的研究[J].中国环境科学, 2010.

[3]赵宁, 罗顺忠, 杨远友等.啤酒酵母吸附放射性核素241Am的研究[J].环境科学学报, 2010.

[4]李清彪, 吴涓, 杨宏泵等.白腐真菌菌丝球形成的物化条件及其对铅的吸附[J].环境科学, 2011.

论文：环境生物技术的应用及发展前景 篇7

关键词：地理信息系统 矿山 环境管理 应用

1 地理信息学的概述

地理信息学以地理信息系统、全球定位系统和遥感为核心，以科学的手段研究空间信息，将其运用于多个领域，如科学研究、行政管理、法律运作以及技术空间等。地理信息学满足各系统所需的空间数据，有效获取这些数据并进行管理。地理信息学还包括对空间数据的量测、分析、管理以及显示等内容，是一门具有现代化特征的综合技术。随着科学技术、信息技术以及遥感系统的发展，地理信息系统向综合学科转型。地理信息系统、全球定位系统以及遥感是地理信息学发展的主要方向，最终目的是实现矿山信息数字化、智能化、网络化以及可视化的发展，为煤矿的可持续发展打下坚实的基础。

2 地理信息学在矿山环境管理中的作用

地理信息学的发展可以为人类提供更为广阔范围内的资源和环境模板，由于其具有较强的空间分析能力，可以有效地对环境管理进行定量分析。利用信息技术还可以全面了解地球生态系统在不同时间的发展状况，为经济的可持续发展提供信息资源保障。地理信息学在矿山环境管理中的作用主要表现在以下几点：第一，地理信息学中各类空间信息技术与传统技术相比具有较大优势。传统环境监测手段很难对全局范围内的环境进行有效监控，空间信息技术打破了传统监测手段只能监测到局部、短期以及静态环境信息的局限性，可以对多种形态的环境信息进行全方位监控；第二，利用地理信息系统在对空间信息模型进行处理的同时，还能为定量化分析提供依据；第三，空间信息技术可以对环境分析进行准确评价，以矿山的环境变化为依据建立预测预报模型，通过模拟了解环境的时空变化；第四，地理信息学在矿山中的应用，可以全面提高工作效益，促进矿山企业向信息化、职能化以及网络化方向发展。

3 矿山地理信息学在矿区环境管理中的应用

矿上地理信息学在漫长的发展过程中取得了较大的成就，随着煤矿开采技术的发展，地理信息学在矿山环境管理中得到了广泛的应用。笔者结合多年工作经验，从空间技术信息在环境污染监测以及环境分析评价、规划决策和预测预报中的应用做了简单分析。

3.1 空间信息技术在环境污染监测中的应用

卫星和飞机是遥感系统中运用频率最高的遥感手段，遥感信息以多光谱扫描仪或航测仪获取的信息为主，遥感信息具有范围广、准确性高、光谱波多以及周期性长的特点。通过遥感系统可以有效获取矿山地区大气、地表、水体以及植被的发展状况，是反映矿山地区环境状况的最佳手段。全球定位系统的主要特点是可以全天候对矿区环境进行准确监控，与其他形式相比监控能力更强，能对矿区环境进行全方位监控。全球定位系统与现代通讯技术相结合，改变了静态的地球三维目标，向动态化快速发展。全球定位系统将传统的数据处理发展到数据处理与实时监控相结合，为遥感和地理信息系统在矿山环境管理中的应用提供了基础保障。全球定位系统在矿山环境管理中具有高速、高效和低能耗的特点，因此煤矿行业必须高度重视全球定位系统的实际工作中的应用。地理信息系统的主要功能是通过信息分析、评价与预测，对矿山环境和资源进行调查。

3.2 空间信息技术在环境分析评价、规划决策和预测预报中的应用

遥感技术和全球定位系统在矿山环境分析、规划决策以及预测预报中发挥着重要的作用。以信息获取为手段，遥感技术和全球定位系统可以为矿山环境管理提供具有宏观特点的信息。在实际应用过程中，遥感技术和全球定位系统可以为地理信息系统提供数据资源，为地理信息系统的分析和评价提供研究基础。地理信息系统在矿山环境管理中的应用很普遍，除了可以对矿山环境和资源进行调查外，还能对相关信息进行准确分析，分析的内容主要有数据采集、环境系统统计、覆盖分析以及环境模拟等，在为其提供模型的基础上，促进矿山环境管理的发展。

地理信息系统、全球定位系统以及遥感技术是空间信息技术的主要载体，在矿山环境管理应用中发挥着不可代替的作用。在实际应用过程中，遥感技术和全球定位系统是矿山环境管理信息的主要来源，地理信息系统是矿山环境管理中各类信息处理的平台和中心。以遥感技术、全球定位系统和地理信息系统的本质特征为出发点，结合现代信息技术、计算机技术以及人工智能等，建立符合现代社会发展需求的技术系统，为煤矿行业的可持续发展提供动力保障。

4 结束语

进入二十一世纪以来，生活水平不断提高，我国越来越重视环境治理工作的发展，治理工作逐渐向根本治理转型，但在实际治理工作中，仍面临许多困难，如治理技术落后、投资资金不足、环保基础设施欠缺等。要想在保护环境的前提下促进煤矿行业的发展，必须结合现代科学技术，促进遥感技术、全球定位系统以及地理信息系统在矿山环境管理中的应用，通过对矿山环境的治理，为我国经济的可持续发展提供动力保障。

参考文献：

[1]李志刚.空间信息技术在矿区可持续开发与管理中的应用研究[D].成都理工大学，2012.

[2]宫蕾，陈延辉.基于GIS的矿区环境管理信息系统设计与实现分析[J].煤炭技术，2014.