第一篇：環境監測技術發展方向
環境監測技術的應用現狀及發展趨勢
摘要：在環境問題日益嚴峻和環境保護工作不斷深入的今天，環境監測技術成為了影響環保工作開展的重要因素。利用現代環境監測技術對污染物進行準確、及時的監測和分析，對實現環境污染的預防和控制具有重要的現實意義。本文通過對現有研究結果的分析，總結了環境監測技術的應用現狀，3S技術、生物技術、信息技術、物理化學科學技術在水、大氣、土壤等環境介質的污染物監測中應用廣泛。同時，本文對環境監測技術的未來發展趨勢進行了探討，將向著以有機污染物作為監測的主要目標、監控介質范圍擴大、監測分析精度痕量化、分析技術快速化、實驗室管理系統應用廣泛化的方向發展。 關鍵詞：環境監測;環境保護;技術;污染
Application Status and Development Trends of Environmental
Monitoring Technology Abstract：Today, environmental problems are increasingly serious and environmental protection workis deepening, and environmental monitoring technology has become an important factor affecting the environmental work to carry out. Using modern environmental monitoring technology to monitor and analyze the pollutants accurately and timely has important practical significanceto prevent and control the environmental pollution.By analyzing the results of existing studies, this paper summarizes the application status of the environmental monitoring technology. 3S technology, biotechnology, information technology, physical and chemical science and technology are widely used in the monitoring of contaminants in water, air, soil and other environmental media.At the same time, this paper discusses the development trends of environmental monitoring technology, it will be toward to regard the organic pollutants as the main monitoring targets, expand the scope of monitoring media, analyze to achieve mark quantization, analyze fast, and use the laboratory management system widely in the direction of development. Key words： Environmental monitoring;Environmental protection;Technology;Pollution
1 引言
近年來，隨著經濟的快速發展，環境問題日益嚴峻，環境問題和人民生產生活息息相關，保護環境刻不容緩。環境監測不僅是加強環境監督與管理的重要手段，也是保護環境的前提和基礎。隨著環境問題的不斷凸顯，政府及社會各界不斷地提高環境保護意識，從而對環境監測技術提出了更高的要求。因此，分析總
1 結當前環境監測技術的應用現狀并在此基礎上探討其未來的發展趨勢是十分必要的，具有很強的現實意義和重大的戰略意義。
本文簡要介紹了環境監測的內涵、作用及發展歷史，總結分析了環境監測技術的應用現狀并對其發展趨勢進行了探討，為今后環境監測工作的開展提供了更多的分析資料，促進環境監測技術的開發與完善，對實現人類的可持續發展具有重要的意義。
2 環境監測概述
2.1 環境監測的內涵及作用
環境監測(Environmental Monitoring)是環境科學和環境工程的重要組成部分，是在環境分析的基礎上發展起來的一門學科。它是指運用各種分析、測試手段，對影響環境質量因素的代表值進行測定，確定環境質量(或污染程度)及其變化趨勢，從而為開展環境工作提供服務的活動。
環境監測的目的是運用現代科學方法，對人類賴以生存的環境質量進行定量描述，用監測數據來表示環境質量受損程度，準確、及時、全面地反映環境質量現狀及發展趨勢，為環境管理、污染源控制、環境規劃提供科學依據，進而保護人類正常生存與發展。具體有以下幾個方面[1]：對污染物及其濃度(強度)作時間和空間方面的追蹤，掌握污染物的來源、擴散、遷移、反應、轉化，了解污染物對環境質量的影響程度，并在此基礎上對環境污染作出預測、預報和預防;了解和評價環境質量的過去、現在和將來，掌握其變化規律;收集環境背景數據、積累長期監測資料，為制訂和修訂各類環境標準、實施總量控制、目標管理提供依據;實施準確可靠的污染監測，為環境執法部門提供執法依據;在深入廣泛開展環境監測的同時，結合環境狀況的改變和監測理論及技術的發展，不斷改革和更新監測方法與手段，為實現環境保護和可持續發展提供可靠的技術保障。
環境監測在人類防治環境污染，解決現存的或潛在的環境問題，改善生活環境和生態環境，協調人類和環境的關系，最終實現人類的可持續發展的活動中，起著舉足輕重的作用。
環境監測的對象大致分為以下兩種：一種是自然環境，包括水源、大氣、土
2 壤等;另一種是人文環境，包括固體廢棄物、環境生物、噪音、放射性物質等。環境監測通常包括背景調查、確定方案、優化布點、現場采樣、樣品運送、實驗分析、數據收集、分析綜合等過程。
2.2 環境監測的發展歷史
20世紀50年代，針對發達國家不斷發生的化學毒物造成的嚴重環境污染事故，對環境樣品進行化學分析以確定其組成和含量的環境分析便成為這個階段環境監測的主要特征。自20世紀60年代末開始，環境監測逐漸引入物理的、生物的手段，這一時期的監測工作以對污染源的監督性監測為主要特征。自20世紀70年代中期以來，發達國家把環境監測焦點從對污染源監控轉移到環境質量監控上來，使環境監測范圍發展到面源污染及區域性環境質量方面。20世紀80年代初，發達國家相繼建立了自動連續監測系統和宏觀生態監測系統，并借助地理信息系統技術、遙感技術和全球衛星定位系統技術，連續觀察空氣、水體污染狀況變化及生態環境變化，預測預報未來環境質量，擴大了環境監測范圍，提高了監測數據的獲取、處理、傳輸、應用的能力，為環境監測動態監控區域環境質量乃至全球生態環境質量提供了強有力的技術保障，極大促進了環境監測的現代化發展，實現了監測的實時性、連續性和完整性。
我國環境監測起步較晚，經過30多年的發展，現已發展到物理監測、生物監測、生態監測、遙感、衛星監測，從間斷性監測逐步過渡到自動連續監測。監測范圍從一個斷面發展到一個城市、一個區域乃至全國。一個以環境分析為基礎，以物理測定為主導，以生物監測、生態監測為補充的環境監測技術體系已初步形成[2]。
3 環境監測技術的應用現狀
3S技術、生物技術、信息技術、物理化學科學等現代化監測技術已被廣泛應用于大氣環境監測、水資源調查評價等監測工作。
3 3.1 3S技術在環境監測中的應用
3S技術是以遙感技術(RS)、地理信息系統(GIS)和全球定位系統(GPS)為基礎，將這三種獨立技術與其他高新技術有機地構成一個整體而形成的一項新的綜合技術，它集信息的獲取、處理和應用于一身，凸顯信息獲取與處理的高速、實時與應用中的高精產度、可定量化等方面的優點[3]。 3.1.1 3S技術在水資源管理中的應用
當前國內外3S的技術在水資源的調查與評價上的應用是非常廣泛的。其主要應用在流域水文模擬、水資源評價、生態環境變遷分析、生態耗水變遷分析、監測水體沼澤、監測水體富營養化等等[4]。在水質遙感監測方面，近幾年來，對構成水的質量的一些要素進行定量監測的研究有了一定的進步，這些要素包括渾濁度、總懸移質泥沙含量、pH值、總含氮量等等。
衛星遙感監測技術已經廣泛應用于海洋環境監測，并取得良好成效。一般陸地衛星的多光譜掃描儀是用于沿海懸浮泥沙含量和其擴散狀態的監測;用于工業排污與生活污水的監測。在1972—1977年間出現了3次大范圍海上溢油問題，采用海洋水色成像儀與沿岸帶水色掃描儀用于懸浮物濃度或者海域葉綠素的分析，實現全天24小時的海洋油污實時監測，具體監測溢油的分布范圍、油膜厚度、移動擴散狀況和溢油量等。 3.1.2 3S技術在濕地研究中的應用
(1)3S技術在濕地資源動態變化監測中的應用。
運用多時相、多平臺的遙感動態變化監測技術及時獲取濕地的動態信息，通過地理信息系統技術的空間分析功能和數據管理功能對遙感技術獲取的濕地信息進行實時更新，可以獲得濕地的動態變化情況[5]。
(2)3S技術在濕地制圖中的應用。
迄今，中國、加拿大和愛沙尼亞等國已經出版了國家沼澤濕地圖。中國運用3S技術還編制了不同比例尺的濕地景觀生態圖[6];完成了黃河三角洲1：5萬和1：10萬地圖的編制[7]等。
4 3.1.3 3S技術在土壤環境監測中的應用
過土壤波譜分析，應用高光譜遙感數據能較好地探測土壤表層或淺表層的性狀，并且結合相應的野外采樣測量或實地觀察建立起各種不同類型的分析模型，對土壤機械組成、酸堿度、水、養分含量、礦物質等參量、土肥狀況等實現定量觀測[8]。自2003年起，中國科學院在高光譜遙感技術的支持下對青藏高原地區2003—2010年表層土壤水分進行了成功反演[9]，從而為脆弱生態區土壤環境的監測奠定了基礎。
為了保護土壤，防止土壤侵蝕面積不斷擴大，美國農業部自然資源保護局運用3S技術開展全國土壤資源調查，并且進行小流域調查與制圖。在此基礎上，美國國家土壤侵蝕研究實驗室建立了諸如土壤侵蝕方程、評價土壤侵蝕模型、水蝕預報模型、風蝕預報系統等[10]，從而為各種情況下土壤侵蝕預測和評價提供技術和方法支持。
此外，在草地、森林等生態系統相關領域的環境監測中，3S技術都在發揮著重要的作用。
3.2 生物技術在環境監測中的應用
隨著生物技術的迅猛發展，以現代生物技術為代表的高新技術在環境科學中得到了越來越廣泛的應用?，F代生物技術是以DNA重組技術的建立為標志的多學科交叉的新興綜合性技術體系，它以分子生物學、細胞生物學、微生物學、遺傳學等學科為支撐，與化學、化工、計算機、微電子和環境工程等學科緊密結合和相互滲透，極大地豐富了各學科的內涵，推動了科學理論和應用技術的發展。
現代生物技術正被利用或嫁接到環境監測領域，構成了現代生物監測技術。目前，在環境監測領域，應用比較廣泛的有生物大分子標記物檢測技術和PCR(多聚酶鏈式反應)技術，此外，當今研究和應用比較廣泛的生物技術還有單細胞凝膠電泳、生物傳感器、酶聯免疫技術等。
5 3.2.1 生物大分子標記物檢測技術
生物大分子標記物監測技術可以在分子水平闡述分子適應等生態問題的機制，具有預警性和廣泛實用性的特點，有助于更好地揭示生物與環境之間的相互作用機制，為污染環境的生物修復提供理論依據。主要的生物大分子標記物及其檢測技術有核酸分子損傷檢測技術、報告基因標記技術、DNA芯片技術、酶分子標記物檢測、金屬硫蛋白的檢測、抗氧化劑防御系統的檢測等。 3.2.2 PCR技術
多聚酶鏈式反應(簡稱PCR)技術是在體外合成特異性DNA片段的方法，其原理類似于生物體內DNA的復制。通過選擇生物的一段特異性基因進行體外擴增，再由凝膠電泳等DNA分析技術確定其種類及含量。近年來，依據PCR分析突變的相關技術進展很快，主要有[3]：寡核苷酸探針雜交;DNA直接測序;限制性內切酶圖譜;變性梯度凝膠電泳等。
作為最現代的生物技術之一的PCR技術，具有快速、靈敏、準確、簡便、特異性強的特點，可以針對某種或某幾種致病微生物作出檢測判斷，因此在水環境微生物檢測中應用越來越廣泛。
Tay等[11]利用特異性16S rDNA 引物擴增兩種甲苯降解菌。熒光定量PCR 結果顯示：自養黃色桿菌和分枝桿菌在甲苯污染地區的數量比非污染地區的高，這與先前調查結果一致。但自養黃色桿菌只在污染地區夏季有相對短暫的繁盛，而分枝桿菌超過5個月時數量仍很高，表明了分枝桿菌在甲苯降解方面比想象的更為重要[12]。
Cummings等[13]通過熒光定量 PCR 技術監測了沿湖泊重金屬污染濃度梯度中還原鐵離子泥土桿菌家族的豐度與分布。結果表明其分布相對均勻，泥土桿菌家族的分布不受重金屬離子濃度的影響。
何閃英等[14]為建立快速、準確鑒定和定量檢測赤潮生物的方法，以圓海鏈藻為例，以其中18S rDNA序列為尋找種特異性引物的靶區域，通過分析 18S rDNA 序列，設計出適合用于熒光定量PCR的引物與探針，并通過常規PCR驗證確定其特異性，進而以圓海鏈藻熒光定量PCR的引物和探針，建立了定量檢測圓海鏈藻的實時熒光定量PCR檢測方法。與傳統的顯微鏡計數方法比較，兩
6 者所獲結果無顯著性差異，證明了本方法的可行性，從而為我國沿海水域赤潮問題的研究提供了良好的技術檢測途徑。
變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術在微生物群落多樣性和種群動態監測中得到廣泛使用[15]。趙興青[16]等從玄武湖、莫愁湖和太湖沉積物中直接提取微生物總 DNA，然后通過 DGGE技術指紋圖譜來分析湖泊表層沉積物中微生物群落結構的差異性，結合條帶回收、擴增、序列測定，從而了解不同湖泊和相同湖泊不同位點的微生物群落結構的多樣性。 3.2.3 其他生物技術
單細胞凝膠電泳( SCGE) ，即彗星試驗是一種通過檢測DNA鏈損傷來判別遺傳毒性的技術。環境中的遺傳毒物濃度一般很低，而彗星試驗檢測低濃度遺傳毒物具有高度靈敏性，所研究的細胞不需要處于有絲分裂期。同時，這種技術只需要少量細胞[17]。Mirjana Pavlica等[18]用暴露在五氯苯酚(PCP)中的淡水蚌類血細胞進行彗星試驗，觀察血細胞中DNA損傷程度。在進行實驗室實驗和原位實驗后，發現高濃度的 PCP(80g/L)會引起血細胞中DNA斷裂，表明用彗星試驗檢測DNA損傷能夠監測水體中的PCP污染。
生物傳感器[19]是將生物學、化學和物理學融為一體的一種新裝置，可以根據生物的酶、亞細胞器以及細胞或組織對污染的反應，將其轉換為電信號，通過放大系統顯示，再用計算機系統處理檢測信號，實現自動化監測。目前，這種生物傳感器技術可以對水質的BOD進行快速監測。
3.3 信息技術在環境監測中的應用
隨著計算機、網絡等現代信息技術在各領域應用的不斷深入，信息技術已經被廣泛應用于環境監測中。 3.3.1 無線傳感器網絡技術
環境監測應用中無線傳感器網絡屬于層次型的異構網絡結構，最底層為部署在實際監測環境中的傳感器節點。向上層依次為傳輸網絡、基站，最終連接到網絡。通過該技術能夠將監測的數據傳送到數據處理中心，監護人員(或用戶)可以
7 通過任意一臺連入網絡的終端訪問數據中心，或者向基站發出命令。
許妍等[20]研究的基于無線傳感器網絡技術的農田灌溉系統可實現對農田土壤的濕度、溫度等參數的在線監測和實時控制，從而提高了農業生產效率。 3.3.2 PLC技術
可編程邏輯控制器(PLC)是集自動化技術、計算機技術和通信技術于一體的新一代工業控制裝置，在結構上對耐熱、防塵、防潮、抗震等都有精確考慮，在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施，非常適用于條件惡劣的戶外及工業現場[21]。此外，可以用于雨水的遠程監測，對于農業生產及防洪抗旱有著積極的意義，還可以對河水水位、流速、水質的測量實現遠程監視。
3.4 物理化學科學在環境監測中的應用
近年來，由于高分子化學、分析化學、物理科學等科學的不斷發展與完善，物理化學科學在環境監測中有了較為廣泛的應用。 3.4.1 動態膜壓法監測技術
動態膜壓法的理論基礎是Gibss用熱力學的方法推導出的吸附公式，該方法不需要對水樣進行預處理，不同性質、不同濃度的有機成膜分子可以得到不同的動態膜壓圖譜，有效地將成膜分子的狀態、結構及分子間的相互作用等反應出來。并且不需要添加任何化學試劑，無二次污染，外界干擾因素小，測定速度快，靈敏度高。用此法可對受污染水體以及其他未知天然水系的微表層進行研究[22]。 3.4.2 DOAS技術
差分光學吸收光譜技術(DOAS)的工作原理是利用分子的窄帶吸收光譜來辨別氣體的成分，通過其吸收譜的強度推導被測氣體的濃度，其理論基礎是朗伯比爾定律。DOAS系統通過一系列優化的數據處理流程和環節，可以成功地監測大氣中多種氣體成分的濃度。
8 此外，物理化學方法如電感耦合等離子體質譜(ICP—MS)法、激光熔蝕法(LA)、氫化物發生法(HG)、偏振能量色散X射線熒光光譜法等在土壤樣品分析，尤其是痕量元素的測定及分析中得到較廣泛的應用[23]。
4 環境監測技術的發展趨勢
環境監測技術經過幾十年的發展，在實踐中發揮著重要的作用。隨著社會的發展，環境監測技術也在進一步的發展，從目前環境監測技術的發展來看，未來的發展趨勢主要表現在以下幾方面。
4.1 以有機污染物作為在線監測的主要目標
通過對大量的研究數據和結果的分析可以了解到，目前有機污染物的污染十分嚴峻，而且這些有機污染物都有毒有害。因此，對有機污染物進行監測已經成了當前的一項重要任務。所以，今后需要適時的、全面的、系統的開展有機污染物的監測工作，及時有效地將環境中的有機污染物監測出來。
4.2 擴展監控介質范圍，對有毒有害物質進行全面監控
多環芳烴類、多氯聯苯類以及某些重金屬有毒污染物會在一定的外界條件影響下，在不同的環境介質如大氣、水、沉積物中遷移、轉化和積累，因此，需要對多種環境介質進行監控，實現對有毒有害物質的全面監測，保證人類健康和環境安全。
4.3 運用痕量分析，提高監測分析精度
環境中的許多有毒有害物質，盡管其濃度很低，但是會對人體造成巨大的傷害。因此，有必要發展和使用痕量和超痕量分析技術，進一步提高監測的精度，全面掌握受污染的狀況，以便采取有效措施，預防和控制污染物對人體和環境的危害。
9 4.4 監測分析器小型化，現場快速分析技術得到普及
在環境管理的實踐中，往往需要對一些污染事故的現場進行監測，包括污染物排放源和現場污染情況等，這就需要對污染進行定性和分析，及時分析出某種污染物的類別、構成或濃度，因此，有必要發展和使用現場快速分析技術，以便能夠更加有效的對現場污染進行監測，而監測儀器的小型化也為其提供了物質保障。
4.5 實驗室管理系統將得到廣泛應用
使用實驗室管理系統(LIMS)，能夠進一步提高實驗室的管理水平，提高實驗室采集數據和分析數據的自動化程度，減少人為因素的干預，進一步確保數據的原始性和準確性。從而達到降低成本，規范數據分析的目的，促進數據分析工作的流程化。還可以加深管理人員對實驗室基本情況的認識和了解，及時發現不符合規定的管理行為，并積極采取措施加以改進，從而規范實驗流程，提高數據的可靠性，降低實驗室的運行成本，提高工作效率。
5 小結
環境監測技術能夠為環境保護提供科學合理的依據，對防治環境污染，加強環境保護有著重要的現實意義。環境監測技術的發展不是一朝一夕的事情，需要一代人甚至幾代人的不斷努力。只有了解環境監測技術的現狀，堅持不懈地完善環境監測技術，才能保證環境監測的可靠性。在今后的工作實踐中，我們需要重視環境監測技術的運用，加大資金投入，進一步規范環境監測的各項工作，提升監測技術、更新監測設備、提高監測人員的綜合素質，建立健全完善的環境監測體系，推動環境監測工作的進一步發展，從而實現人類的可持續發展。
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第二篇：環境生物技術的發展及應用
新疆農業大學 專業課程論文
題目: 環境生物技術的發展及應用 姓名:
學院:專業: 班級:
學號: 指導教師: 麥麥提.阿布都拉 農學院 生物技術 生技061 063135121 葛杰職稱:
2010年11月25日
新疆農業大學教務處制
環境生物技術的發展及應用
作者：麥麥提.阿布都拉指導教師：姚正培
[摘 要]: 環境生物技術是一門利用微生物介質為人類提供服務的技術科學, 其核心思想是依據各類微生物的生態活動規律,從中尋找最有效的能解決目前一些環境問題的途徑, 如稀釋污染物、截留廢物中的可循環利用資源等。主要介紹了環境生物技術的形成和發展過程, 以及在治理水污染, 土壤污染, 白色污染和農藥污染等方面的應用。最后討論了環境生物技術的發展前景。
[關鍵詞]: 環境生物技術; 污染治理; 應用前景
引言 環境生物技術(Environmental Biotechnology)是生物技術在環境治理和環境保護中的廣泛應用衍生出的一門新學科和新技術, 是一門由現代生物技術與環境工程技術相結合而形成的前沿交叉學科。凡是與生物技術結合, 對環境進行監控、治理或修復,清潔生產、污染物資源化以及生物材料和能源開發等, 均屬于環境生物技術研究和應用的范疇[1]。
1環境生物技術的形成和發展
19 世紀末, 生物濾池的出現和1914 年W.Lockett 和E.Alden 發明的“活性污泥法”被視為環境生物技術的開端。2O 世紀五六十年代, 由于工農業的快速發展, 隨之而來的環境污染尤其是水污染的加劇, 直接促進了環境生物技術的發展。進入7O 年代, 污染物可降解性和分解程度方面的研究有了相當大的提高。StaIldford 大學的Perry Mc Carty 和LilyY.Young, 德國的Bernardschink, K.N.Timmis, G.Fuchs 及當時在荷蘭工作A.J.B.Zehnder, 都開始系統地對一系列芳香類有機物的好氧和厭氧條件下的分解和降解途徑及其機理進行了大量的研究。Chakrabaty 等人還首次構建了含有多種降解質粒的“超級細菌”。
現代生物技術向環境科學與工程的滲透促進了環境生物技術的產生。1981 年, 歐洲的生物技術聯盟(EFB)首次將“環境生物技術”用于命名相關的專門機構, 并將控制污染的生物技術概稱為環境生物技術。1983 年, 美國在西雅圖召開了首屆“利用基因控制污染”的環境生物技術專題會議, 提出環境生物技術的中心任務是解決有毒有害化學品的污染問題。8O 年代后期, 分子生物技術已廣泛應用于環境污染治理, 尤其在可降解微生物及其降解機理方面進行了更深入的研究。Exxon 油輪在Alaska 的漏油事故中, Ronal Atlas 等微生物學家證實了環境中的土著微生物(Indigenous microorganism)能夠分解掉石油成份。Michigan 州立大學的James Tiedje 的實驗室, 首次從污染的河泥中分離出了具有脫氯功能的厭氧微生物, 后來又提出了還原脫氯反應與微生物的能量代謝是結合在一起的理論, 增加了人們對微生物代謝途徑的了解。1994 年, 由美國生物工業組織(BIO)和白宮國家科學技術委員會共同組織的可持續環境生物技術大會上提出了基因工程微生物、優選微生物和生物傳感技術中可利用茵類等三大最新發展技術。1995 年, 美國國家科學和技術委員會發表的《21 世紀生物技術新方向》藍皮報告。將環境保護和環境生物技術列在了重要地位。在此之后又召開兩屆國際環境生物技術大會。這些事實不但表明了環境生物技術的發展及演變與世界各地出現的一系列的環境污染問題有著密切的聯系, 而且充分顯示出世
界各國對環境保護和環境生物技術研究的高度重視[2]。
2環境生物技術應用研究[3- 7]
2.1 污水的生物凈化
污水中的有毒物質的成分十分復雜, 包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用, 從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質, 使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術處理污水就是生物凈化污水的方法之
一。固定化酶和固定化細胞技術是酶工程技術。固定化酶又稱水不溶性酶, 是通過物理吸附法或化學鍵合法使水溶性酶和固態的不溶性載體相結合, 將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物細胞是一個天然的固定化酶反應器, 用制備固定化酶的方法直接將微生物細胞固定, 即是可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、無機金屬毒物等, 此方面國內外成功的例子很多, 如德國將能降解對硫磷等9 種農藥的酶, 以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上, 制成酶柱, 用于處理對硫磷廢水, 去除率達95%以上; 近幾年我國在應用固定化細胞技術降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進展, 對于ρ( LAS)為100 mg/L 的廢水, 降解率和酶活性保存率均在90%以上; 利用固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用于廢水處理。
2.2 污染土壤的生物修復
重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物(主要是微生物、植物)作用, 削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過生物作用(如酶促反應)改變重金屬在土壤中的化學形態, 使重金屬固定或解毒, 降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性, 通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量, 激發微生物的活性, 由此可以改善土壤的生態結構, 這將有助于土壤的固定, 遏制風蝕、水蝕等作用, 防止水土流失。
2.3 白色污染的消除
廢棄塑料和農用地膜經久不化解, 估計是形成環境污染的重要成分。據估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會引起農作物減產, 若再連續使用而不采取措施, 十幾年后不少耕地將顆粒無收, 可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境, 研究和開發生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農膜的優勢微生物、構建高效降解菌, 另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因導入某一土壤微生物(如: 根瘤菌)中, 使兩者同時發揮各自的作用, 將塑料和農膜迅速降解。同時, 還需大力推行可降解塑料和地膜的研發、生產和應用。
有些微生物能產生與塑料類似的高分子化合物即聚酯, 這些聚酯是微生物內源性貯藏物質, 可以用發酵方法進行生產, 由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點、高彈性、不含有毒物質等優點而在醫學等許多領域有極好的應用前景。為了降低成本、提高產量, 人們正在用重組DNA 技術對相關的微生物進行改造, 此方面目前一個研究熱點是采用微生物發酵法生產聚- β羥基烷酸
(PHAs), 研究人員正設法構建出自溶性PHAs 生產菌種, 即將PHAs重組菌進行發酵, 在積累大量的PHAs 后, 加入信號物質, 使裂解蛋白產生, 細胞壁破壞, PHAs 析出, 以簡化胞內產物PHAs 的提取過程, 降低提取成本。
2.4 化學農藥污染的消除
一般情況下, 使用的化學殺蟲劑約80%會殘留在土壤中, 特別是氯代烴類農藥是最難分解的,經生態系統造成滯留毒害作用。因此多年來人們一直在尋找更為安全有效的辦法, 而利用微生物降解農藥已成為消除農藥對環境污染的一個重要方面。能降解農藥的微生物, 有的是通過礦化作用將農藥逐漸分解成終產物CO2 和H2O, 這種降解途徑徹底, 一般不會帶來副作用; 有的是通過共代謝作用, 將農藥轉化為可代謝的中間產物, 從而從環境中消除殘留農藥, 這種途徑的降解結果比較復雜, 有正面效應也有負面效應。為了避免負面效應, 就需要用基因工程的方法對已知有降解農藥作用的微生物進行改造, 改變其生化反應途徑, 以希望獲得最佳的降解、除毒效果。要想徹底消除化學農藥的污染, 最好全面推廣生物農藥。
所謂生物農藥是指由生物體產生的具有防止病蟲害和除雜草等功能的一大類物質總稱, 它們多是生物體的代謝產物, 主要包括微生物殺蟲劑、農用抗生素制劑和微生物除草劑等。其中微生物殺蟲劑得到了最廣泛的研究, 主要包括病毒殺蟲劑、細菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑、放線菌殺蟲劑等。長期以來并沒有得到廣泛的使用?，F在人們正在利用重組DNA 技術克服其缺點來提高殺蟲效果, 例如目前病毒殺蟲劑的一個研究熱點是桿狀病毒基因工程的改造, 人們正在研究將外源毒蛋白基因如編碼神經毒素的基因克隆到桿狀病毒中以增強桿狀病毒的毒性; 將能干擾害蟲正常生活周期的基因如編碼保幼激素酯酶的基因插入到桿狀病毒基因組中, 形成重組桿狀病毒并使其表達出相關激素,以破壞害蟲的激素平衡, 干擾其正常的代謝和發育從而達到殺死害蟲的目的。
3 環境生物技術的優越性
用環境生物技術處理污染物時, 最終產物大都是無毒無害的、穩定的物質, 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。特別是現代生物技術的發展, 尤其是基因工程、細胞工程和酶工程等生物高技術的飛速發展和應用, 大大強化了上述環境生物處理過程, 使生物處理具有更高的效率,更低的成本和更好的專一性, 為生物技術在環境保護中的應用展示了更為廣闊的前景。美國環保局(EPA)在評價環境生物技術時也指出“生物治理技術優于其他新技術的顯著特點在于其是污染物消除技術而不是污染物分離技術”[8]。
4 環境生物技術存在的問題
盡管生物技術相對安全, 但在其應用當中還存在一定的問題與困難, 主要表現在: ①反應速度不如化學法快, 因而需要較大的反應器和占地面積;②對原水水質有一定的要求, 否則將會妨礙微生物的生長; ③在運行中有時會產生污泥膨脹和流失, 剩余污泥也難處理; ④對于一些人工合成物, 特別是難生化降解物質, 通常的微生物尚顯得無能為力;⑤活的有害菌體從實驗室泄漏到環境中; ⑥大規模工程微生物的應用可能影響生態系統。目前, 科學家們正在努力解決這些問題和開始控制這種潛在的危險性[9]。
5 環境生物技術的廣闊前景
當前, 環境生物技術在國際上已進入蓬勃發展的軌道。隨著全球范圍內對環境保護的高度重視和越來越嚴厲的環境法, 市場對環境生物技術的需求越來越廣泛。隨著環境生物技術的進展和市場開拓,其應用已從單個的環境目標治理, 發展為廣泛應用于環境保護的各個方面。環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的產業政策, 促進各工業部門逐步以生物過程替代傳統的化工過程, 使許多污染行業的工業生產真正進入無污染的清潔生產的軌道。目前, 我國的環境生物技術處于剛剛起步階段。該技術的進一步開發需要得到社會、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境生物技術的研究, 將大力推進生物技術在環境保護中的應用, 并將通過生物技術的發展帶動整個環?？萍嫉陌l展, 解決我國目前和未來面臨的嚴峻的環境保護問題, 并為環保市場提供高品質的環境保護高技術。應該充分認識到環境生物技術開發對我國環境保護和社會、經濟發展的重大意義。
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第三篇：遙感技術在環境監測保護中的應用及發展前景淺析
【摘要】隨著社會經濟發展步伐的加快，環保問題成為越來越多人關注的焦點。為加強對環境的治理和保護，遙感技術被廣泛運用到了環境監測當中。環境污染遙感監測技術具備成本低、速度快、監測面廣，持續監測時間長等特點，能有效實現動態性、連續性、整體性的環境監測，與傳統的監測技術相比，具有無法比擬的優越性。本文主要介紹了關于遙感監測技術的基本知識，及該技術在環境監測保護中的具體應用及發展前景，旨在為我國的社會經濟的健康可持續發展提供借鑒。
【關鍵詞】遙感技術;環境監測保護;應用;發展前景 前言
隨著科學技術的不斷發展，遙感技術已在各個領域進行廣泛地應用，包括測繪、氣象、能源、工程、環境保護、國土資源勘查、災害監測等領域。在經濟快速發展的今天，人們對物質生活的追求越來越高，一系列的環境問題也隨之而來。生態破壞、環境污染等問題頻發，人們的生存質量也遭到了嚴重的威脅。傳統的環境監測手段由于對人力和物力的消耗較大，且監測效果不理想，對環境的實際狀況反應不準確等問題，逐漸被人們摒棄。為了控制環境的進一步惡化，必須實施環境監測技術。作為獲取信息的有力方法，遙感技術已成為監測和控制環境污染最為有效的手段，該技術能夠對環境質量進行實時準確的評估，對于生態環境的改善具有重要的作用，對社會經濟的可持續發展具有積極意義。
一、遙感技術簡述
遙感技術始于20世紀中后期，該探測技術依據電磁波原理，借助傳感儀器，將其發射或輻射的電磁波信息進行處理并成像，進而識別或探測地面景物。該技術是電子計算機技術與航天技術相結合的產物，通過飛行器上的遙感器感應地表物質的電磁輻射，并對其進行記錄和識別。其基本原理是任何物體都具有吸收、反射和輻射光譜的特性，因此物體對于光譜的反映情況也會因時間、地點、光照等因素而有所不同。遙感技術就是運用這個原理來對物體進行判斷。
二、遙感技術在環境監測領域的發展歷程
隨著科技的快速發展，應用于環境監測領域的遙感技術也愈發成熟。初期的遙感技術只是單純地運用雷達技術對遙感光譜信號進行接收，該技術監測的敏感程度較低，監測的范圍也較小，其精度也不盡如人意，難以實現較大面積的監測。為了探究更符合時代需求的遙感監測技術，科學家進行不斷深入地研究，利用飛機、氣球等設備來實施監測，以此實現監測范圍的擴大化。但在實際的操作過程中，由于監控范圍太廣，環境的檢測遭到了不同程度的干擾，因此只適用于部分特殊的監控。隨著時間的推移，科技的發展給各個領域都帶來了翻天覆地的變化，遙感技術也不例外。在科學技術的帶動下，遙感技術領域的研究得到不斷拓展，并且獲得了較為理想的成果。此階段主要利用衛星技術進行監控，同時改進遙感技術，
[2][1]實現監控技術的提升與完善。目前，遙感技術已被廣泛應用于我國的環境檢測領域，此外，在空間區域污染和水陸環境污染的監控方面也獲得了顯著的效果。為得到支持環境管理的信息以及環境檢測給予的技術支持，現已將衛星遙感技術列入到環境管理系統當中，包括生態保護、核安全監測、環境監測等，從而實現遙感技術對于大范圍區域的動態監控。
三、環境監測中應用的遙感技術
(1)水污染監測。遙感技術對于水污染的監測主要是根據水呈現的光譜來判斷水的清潔程度，按照光譜的具體表現來判定水污染的所處的頻段。記錄下相關的數據后，再進行全面的分析。遙感影像顯示的暖色調則說明水污染較嚴重。通過對影像呈現的色調程度來判斷水污染的具體分布，從而為水污染的治理制定切實可行的方案。
(2)大氣污染監測。目前對于大氣環境的監測主要是將微波和紫外線發射到檢測區域，實現對大氣中不同污染源的監控。由傳感器將污染源產生的輻射與吸收的光譜檢測出來，并進行分析，由此便能將大氣中的各種有害成分檢測出來，如二氧化硫、臭氧等氣體。在了解大氣污染情況的基礎上便可采取相應的措施來治理大氣污染。
(3)植被監測。生態植被的情況反映了一個區域的土壤、水文及整體的環境情況。遙感技術可以根據植被的放射數據對植被的特性進行較為準確的判斷，如光合作用吸收和輻射、植被種類、單位體積的植物數量、葉面積指數、化學成分等?，F階段對于生態植被的監測主要采用的是SPOT數據、LANDSAT/TM數據及NOAA/AVHRR數據開展工作。TM數據的特點是覆蓋面積大、空間分辨率高，另外B
2、B
3、B4波段的優勢是對植被極為敏感。氣象衛星數據NOAA 具有成本低、成像面積大、時空分辨率高、地域限制小的特點，因此在生態植被檢測研究中被廣泛地應用。
(4)溫室效應監測。隨著工業發展進程的加快，人類排入大氣中的吸熱性強的有害氣體逐年增多，溫室效應也隨之而來。遙感技術通過對溫室效應的監控，監測城市的溫度。通過熱紅外線檢測便能夠檢測出地表的溫度，對遙感影像進行觀察，影像越亮的地方，說明該地區溫度越高。分析遙感監測的結果，從而采取有力的措施對溫室效應進行有效、全面地治理。
四、環境監測遙感技術的發展前景
高空間與高光譜分辨率是遙感影像獲取技術的總體發展趨勢，同時會促進熱紅外遙感技術的發展。主要是由于環境資源遙感技術對于遙感數據精確度的要求不斷提高，加上新型的高性能傳感器的研發水平也在逐漸增強，因此對于衛星遙感影像獲取技術的高空間和高光譜分辨率要求也在提高。在遙感信息模型方面，隨著遙感信息機理模型不斷拓展，人工智能決策支持系統與不確定性遙感信息模型的開發與應用也將開展重要的研究。另外具備地物的穿透能力和全天時影像的獲取能力的雷達遙感技術也將得到更加廣泛的運用。當今和未來遙感技術的一個重要發展方向就是綜合地觀測數據獲取系統，該系統以地球為研究對象。集成地理信息系統(GIS)、專家系統(ES)、全球定位系統(GPS)以及污染遙感監測技術(RS)，[4]
[3]有效運用環境污染遙感監測集成系統，提升環境監測的合理性、智能化與科學性，使環境監測的實施范圍得以拓展。開發多功能的遙感信息技術，即將GPS、RS、GIS、ES技術結合于一體的，適用于環保領域的技術，也是未來環境遙感技術的重要發展趨勢。眾多實踐與科研結果表明，將遙感技術合理地運用到環境保護中，既能推動環保事業的發展，又能節約瑣碎的基礎工作和大量的時間，從而有效提高社會經濟效益，具有十分廣闊的發展前景。
五、結語
現階段環境問題不斷凸顯，為控制環境進一步惡化，應加大環境監測與保護力度。運用遙感技術對大氣環境、水環境、生態植被環境等進行監測，收集更多可靠的數據，從而為環保工作的有效開展提供有力的依據。為滿足社會經濟發展的需要，應在完善現有技術的同時，加強對新技術的開發，以實現遙感技術更好地服務于環境監測，實現社會、經濟、生態的全面可持續發展。 【參考文獻】
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第四篇：環境生物技術的應用及發展前景
沈杰 08環境科學本科 08205033137
環境生物技術(Environmental Biotechnology)是指直接或間接利用生物或生物體的某些組成部分或某些功能，建立降低或消除污染物的生產工藝或能夠高效凈化環境污染，同時又能生產有用物質的工程技術?？萍嫉陌l展充分證明了環境生物技術在解決環境問題過程中所示出的獨特功能和優越性，它的純生態過程，體現出了可持續發展的戰略思想，它具有速度快、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點。
環境生物技術是21世紀國際生物技術的一大熱點，兼有基礎科學和應用科學的特點，在環境污染治理中，主要利用微生物、少部分利用植物作為污染控制的生物，是環境保護中應用最廣的、最為重要的單項技術，其處理污染物通常能一步到位，最終產物大都是無毒無害、穩定的物質。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、廢物資源化、環境監測、環境污染的修復和重污染工業企業的清潔生產等各個方面，環境生物技術都發揮著極為重要的作用。
隨著細胞融合、基因工程、分子生物等技術的發展，環境生物技術得到了進一步的開發，研究領域不斷擴大，已成為一種經濟效益和環境效益俱佳的解決環境污染問題的有效手段之
一。同時,隨著人們環境意識和生態概念的不斷加強,市場對生物技術、生物產品的需要明顯增多,政府也更加重視生物技術的發展，環境生物技術本身也將更加成熟。1 環境生物技術在廢氣及大氣污染治理中的應用采用生物技術控制和處理廢氣，將廢氣中的有機污染物或惡臭物質降解或轉化為無害或低害類物質，從而凈化空氣，是一項空氣污染控制的新技術。目前采用的方法主要有生物過濾、生物洗滌和生物吸附法等，所采用的生物反應器為生物凈氣塔、滲濾器和生物濾池等。
1.1 生物過濾法生物濾池內部填充活性填料，廢氣經加壓預濕后從底部進入生物濾池，氣體中的無機污染物、有機污染物或惡臭物質與填料上附著生成的生物膜(微生物)接觸，被生物膜吸收，最終被降解為水和二氧化碳或其它成分，處理過的氣體從生物濾池的頂部排出。該方法的特點是設備少、操作簡單、不需外加營養物、投資運行費用低、去除效率高，但反應條件較難控制、占地面積較大。
1.2 生物洗滌法生物洗滌法分為廢氣吸收和懸浮液再生兩個階段，通常由一個裝有填料的洗滌器(吸收設備)和一個裝有活性污泥或生物膜的生物反應器(再生反應器)構成廢氣從吸收設備底部進入，向上流動，與頂部噴淋向下的生物懸浮液在填料床中相互接觸，經傳質過程進入液相，再進入微生物細胞內或經微生物分泌的胞外酶作用分解，凈化后的氣體從吸收設備頂部排出。吸收了廢氣的生物懸浮液從再生反應池的底部進入，通入空氣充氧，廢氣被微生物氧化利用的過程也就是懸浮液的再生過程，再生后的懸浮液再進入吸收設備進行頂部噴淋，吸收與再生兩個過程反復進行。該方法的特點是反應條件易控制、壓降低、填料不易堵塞，但設備較多，需外加營養，成本較高，對溶解度小的化合物難以處理。1.3 生物滴濾法生物滴濾法是在生物吸收法基礎上進行的改進，集合了生物過濾法和生物吸收法兩種工藝的優點，生物吸收和生物降解同時發生在一個反應裝置內。滴濾池內裝有填料，填料表面被生物膜覆蓋。循環水不斷噴灑在填料上，廢氣通過滴濾池時，氣體的污染物被微生物降解。該方法的特點是只有一個反應器、操作簡單、壓降低、填料不易堵塞、污染物去除效率高，比生物過濾法能更有效地處理含鹵化合物、硫化氫或氨等廢氣。但需外加營養、運行成本較高。
1.4 植物修復植物修復技術是一種以太陽能為動力，利用植物的同化功能凈化大
氣的綠色技術。由于植物的種類、群落及生態習性與功能的差異，不同的植物可在不同的時空尺度上對近地表大氣污染進行修復。主要過程是持留和去除。植物對大氣中的粉塵有阻擋、過濾和吸附作用，其滯塵量的大小與樹種、林帶寬度、草皮面積、林帶種植狀況以及氣象條件有關。植物的殺菌作用可以減輕生物性大氣污染。植物通過吸收作用、同化作用、降解、轉化以及對酸雨的中和緩沖作用等對化學性污染物具有一定的去除作用。植物修復是一項對環境友好、技術要求相對較低的修復方法，容易為社會民眾所接受，而且與傳統的修復技術相比，成本要低得多。大氣污染的植物修復理論與技術對城市園林綠化、環境規劃和生態環境建設具有一定的指導意義和應用價值。
2環境生物技術在水污染治理中的應用環境生物技術中利用微生物的降解作用來處理水中污染物的方法，通常被稱為生化處理方法或生物降解法，以植物吸收為主來凈化土壤與水體的方法有土地生物修復、生物塘和人工濕地技術等。
2.1 生化處理技術由于生化反應的過程、條件和參與反應的微生物種類的不同，生化處理技術可簡單地分為好氧與厭氧降解兩類，兩類生化反應的基本過程如下：好氧降解：有機物+氧氣+好氧微生物/酶→水+二氧化碳+無機養分+能量。厭氧降解：有機物+厭氧與兼氧微生物/酶→降解的有機產物+無機養分+能量。
2.1.1好氧降解技術好氧降解技術包括活性污泥法和生物膜法。(1)活性污泥法 活性污泥法是最傳統的好氧生物處理技術?；钚晕勰嗍侵肝⑸锢脧U水中的有機物生長與繁殖而形成的絮凝體?；钚晕勰喾ǖ墓ぷ髟硎牵涸趶U水中通過曝氣供氧，促進微生物生長形成活性污泥，利用活性污泥的吸附、氧化分解、凝聚和沉降性能來凈化廢水中的有機污染物。處理過程中，有機降解是依賴活性污泥的吸附與氧化分解能力，而泥水分離則是利用活性污泥的凝聚和沉降性能?；钚晕勰喾ㄖ袃身椬罨镜募夹g措施是：通過曝氣來提高反應器水體中溶解氧的水平;通過污泥回流來保證反應器中的生物量與活性?；诨钚晕勰嘣淼男滦?生化處理技術中，較為典型和成功的是間歇式活性污泥法(SBR)和氧化溝。間歇式活性污泥法是將初沉池、反應池和二沉池各工序放在同一反應器(SBR反應器)中進行，處理過程分為進水、反應、沉降、出水、閑置五個階段。廢水在SBR反應器的曝氣過程中與污泥完全混合。完成降解反應后，停止曝氣，活性污泥顆粒在靜置中沉降，上層的清水自反應器中排出。SBR法的特點是簡化了工藝結構，提高了反應器的混合傳質效率，投資少，反應易于操作控制。氧化溝亦稱氧化渠或循環曝氣池，其特點是采用橫軸轉刷或豎軸表面葉輪曝氣來推動水流。該工藝能耗低，具有推流式和混合式兩者的特征。(2)生物膜法生物膜法是在處理污水的反應器中添加介質(填料)作為微生物附著的載體。在分解有機污染物的過程中，微生物在介質表面生長繁殖，逐步形成粘液狀的膜，然后利用固著在介質表面的這種微生物膜來凈化污水。在分解有機污染物的過程中，膜逐步增厚，形成表層好氧、內層兼氧和厭氧的微生態環境，因此生物膜法具有一定的厭氧降解功能。生物膜法具有無需污泥回流、膜的生物活性高、反應穩定等優點。生物膜法通常分為潤壁型生物膜法(如生物濾池和生物轉盤)、浸沒型生物膜法(如接觸氧化法)和流動床型生物膜法(如生物移動床和生物流化床)。不同類型的生物流化床在結構、充氧方式、填料性質與形狀方面有一定的差異，但共同點是：床內載體在充氧過程中始終懸浮于液體中做快速運動，具有類似于液體的自由 流動性，促進了物質的擴散與接觸，相應提高了反應速率。
2.1.2厭氧處理技術自20世紀70年代起，就有一大批類似好氧降解的厭氧反應器被研制和開發出來，如厭氧濾池(AF)、上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧流化床(AFB)、厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)、厭氧內循環反應器(IC)、厭氧折流板式反應器(ABR)和厭氧序列式反應器(ASBR)等。厭氧技術的應用范圍已擴展到高、中、低濃度的多類有機廢水和生活污水的處理，其特點是廢水處理和能源回收相結合，但出水水質難以達到直接排
放的要求。
2.2 生物自然凈化技術
生物自然凈化技術體系主要包括水體生物處理系統的生物塘(厭氧塘和氧化塘)和土地處理系統的人工濕地。生物自然凈化技術投資少，運行費用低，但占地面
積大，出水水質不易控制。
2.2.1生物塘
生物塘以太陽能為初始能源，通過在塘中種植水生植物，利用植物吸收等方式帶走污染物以凈化水體。氧化塘中除選育合適的水生植物外，還增加了曝氣，以促進水體中生物的好氧降解。傳統的生物塘占地面積大，污水停留時間長，處理效率較差。目前通過培育高效水生凈化植物(水葫蘆、蘆葦、水萵苣等)，建立組合曝氣、水生植物、水產養殖為一體的復合生態系統，增強了生物塘的處理功能，促進了水體生物處理技術的發展。
2.2.2人工濕地
人工濕地是近年來迅速發展起來的水體生物-生態修復技術，可處理化工、石油化工、紙漿、紡織印染、重金屬冶煉等各類廢水，也可用于雨水處理。其原理是利用自然生態系統中物理、化學和生物的三重作用來實現對污水的凈化。污水中的不溶性有機物通過濕地的沉淀、過濾作用，被截留或被微生物利用;污水中的可溶性有機物通過植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代謝降解被分解去除;通過對濕地填料進行清洗再生和更換，植物可從濕地系統中帶走大量污染物;濕地中的氮、磷通過植物的吸收而被去除。人工濕地處理系統的出水質量好，適于處理飲用水源，也可結合景觀設計、種植觀賞植物并改善風景區的水質狀況。其造價及運行費遠低于常規處理技術。
3環境生物技術在固體廢棄物處理中的應用
利用生物技術處理固體廢棄物中的城市生活垃圾和農業廢棄物，主要方法是衛生填埋、堆肥和發酵沼氣。
3.1 衛生填埋
衛生填埋是將城市生活垃圾存積在大坑或低洼地的衛生填埋場，填埋場下層應有不透水的自然隔水基質或人工隔水層，在填埋場設置排氣口和監測系統，每天填入的垃圾壓實后鋪蓋一層土壤，并通過科學管理來恢復地貌和維護生態平衡。其原理是利用微生物將垃圾中的有機物分解。垃圾通過衛生填埋還可產生沼氣。
3.2 堆肥
堆肥是固體基質在有效的低溫條件下的發酵過程，適用于生活垃圾的處理。其基本步驟是：廢棄物—預處理—堆肥—后處理—存放。對堆肥處理器進行足夠的通氣是堆肥成功的關鍵。該技術安全性高，成本低廉。
3.3 發酵產生沼氣
主要利用畜禽糞便、農作物秸稈、生活污水等。其原理是微生物厭氧發酵使有機質降解，產生沼氣，此法在農村有著廣闊的發展前景，沼氣不但可用作照明和燃料，還可建成以沼氣工程為紐帶的“豬、沼、果”生態農場等生態農業模式。
4環境生物技術的發展前景
4.1 微生物脫硫技術的開發
利用微生物脫去煤中的無機硫和有機硫，可控制燃煤中SO2等含硫氣體的排放。這些微生物包括硫桿菌、氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫桿菌、酸熱硫化葉菌等。日本利用氧化亞鐵硫桿菌已使H2S脫除率達99.99%，我國利用該菌對煉油廠進行干氣催化和工業廢氣脫硫，H2S脫除率分別為71.5%和46.9%。在燃煤的處理過程中，還可采用浮選與微生物脫硫技術相結合，
對煤和黃鐵礦進行分離，達到清除或降低燃煤SO2排放的目的。利用微生物還可將石油成分中的硫分離出來。雖然生物技術在大氣污染治理中的應用時間尚短，但其具有技術簡單成本低、安全性好、無二次污染等優點。今后，在微生物脫硫技術以及高活性脫硫菌種的研制和培養方面，配以清潔生產技術的研究，將會備受關注，也會成為解決原煤燃燒產生的SO 2污染的最佳途徑。
4.2 水污染治理工藝的完善
廢水生物處理技術在實驗室階段已比較成熟，也已比較廣泛地應用于實際工程中。好氧與厭氧工藝相結合、生物膜法與活性污泥法相結合的廢水處理技術、無害化的生產工藝過程、高效完善的自動化體系以及構建針對難降解污染物的生物基因庫和特殊功能的微生物的培養研究是今后主要的發展方向。
4.3 難降解污染物的處理
基因工程是通過基因分離和重組技術，將人類需要的目的基因片段移到受體生物細胞中并表達出來，使受體生物具有該目的基因表達后顯現出來的特殊性狀，以改進生物物種。利用基因工程構建的高效菌種來處理如殺蟲劑、塑料、橡膠制品、醫療廢物、危險廢物等難降解的污染物，是現代環境生物技術發展的熱點之一。
4.4 生物傳感器的研制
隨著科技的進步，分子生物技術將會在開發研制生物傳感器方面發揮積極作用。生物傳感器可以滿足實施自動連續監測的需要，判斷環境污染發展的趨勢，探索污染物在環境中的遷移轉化以及降解規律，檢測污染致突變的成因，分析污染的來源，從而使生物環境污染監測更便捷、更靈敏、更全面。生物傳感器具有成本低、制作容易、使用方便、測定快速等優點。4.5 與其它技術的結合
環境生物技術的發展離不開相關科學技術的配合。其與相關科學技術的結合，可提高處理效率、增強處理效果。將光、聲、電與高效生物處理技術相結合，處理高濃度有毒有害難降解有機廢水，如光催化氧化-生物處理新技術、電化學高級氧化-高效生物處理技術、輻射分解-生物處理組合工藝等;采用SBR+臭氧氧化工藝和物化氣浮-接觸氧化處理印染廢水，采用混凝-氣浮-厭氧-好氧處理苧麻廢水、油田和煉油廢水等。這些工藝、設備、電子計算機的結合正在使以環境生物技術為主的綜合治理技術向自動化、模塊化方向發展。
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第五篇：觀摩會技術培訓-中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所
據統計，2012年全所全年組織舉辦現場展示會、觀摩會、技術培訓、技術咨詢等活動23次，直接和間接培訓基層技術人員和農民631人次;發放技術資料12.12萬份，推廣新技術9項;簽訂合作協議4個，建立和完善各類科技示范基地2個。
(一)開展農業科技促進年活動情況
1、外來入侵有害生物防治情況
為遏制了重點外來入侵有害物種在農田的蔓延趨勢，按照農業部要求，研究所邀請了12名行業專家赴湖北咸陽、吉林白城等地進行現場培訓指導，與當地農業部門組織開展了2次農業外來入侵有害生物現場滅除活動，數千人對近千畝水葫蘆、水花生及刺萼龍葵進行了集中滅除，為在全國開展農業外來入侵有害生物防治做了示范，隨后各省市積極配合，組織實施相關鏟除防治活動，通過人工拔除、機械鏟除、替代控制和化學藥劑防治等多種方式滅除外來入侵有害生物，有力保護了農業生態環境，為農業生產、農民生活、生態環境安全提供了保障。
研究所組織有關專家30人次，赴外來入侵有害生物發生重災區開展危險性外來入侵調研，舉辦了“外來入侵有害生物防治與農業生產研討會”，培訓防治骨干人員累計140余人。編寫了《七種外來入侵植物的識別與防治》宣傳手冊以及其他外來入侵生物的相關海報、張貼畫、明白紙等宣傳材料，發放明白紙8萬張，防治技術手冊4萬冊，建立起農田防治外來入侵有害生物的技術體系，減少了外來有害生物入侵造成的經濟損失，取得了較好的經濟、社會和環境效益。
(二)防災減災技術推廣情況
針對東北地區2011年入秋后降水偏少可能導致東北春季干旱情況，農業減災研究室科技人員積極參加農業部、氣象局冬春季短期氣候預測和春旱形勢研判會商，認真撰寫相關分析報告，提供給東北、華北等地防御農業干旱作參考;針對黃淮海部分地區出現小麥“假旺長”的農情信息，研究所組織相關專家就小麥“假旺長”災情、成災原因進行評估分析，提出了具體的控旺措施提供給了有關主管部門采用，為農業生產提供了強有力保障。
為扎實開展農業抗災減災工作，研究所研發開通了中國農業防災減災網站，為決策層、技術支撐層和終端用戶層提供了一個便捷快速平臺;組織專家修訂了農業部《重大農業自然災害應急預案》;編寫了10期包括東北春旱、水稻寒露風、水稻高溫熱害、水稻赤霉病、內蒙古暴雨洪澇，北京地區暴雨以及全國上半年災情評估與建議等農業防災減災信息簡報，這些工作為高效、快捷開展農業防災減災奠定了良好的基礎，為農業部建立未來農業防災減災長效機制提供了參考。
(三)農業科技信息進農家工作情況 針對東北、西部、黃淮海、長江中下游四個小麥生態類型區，構建了小麥苗情監控物聯網，為所在區域小麥苗情診斷、防災減災決策管理提供實時準確信息;針對果園的霜凍災害，研發了集遠程監測、調控方法與相應技術一體的成熟產品，建立起北方果樹霜凍災害監測與調控系統，在寧夏進行了示范推廣。這些信息技術的應用，將實時動態監控數據與專家經驗和農藝管理知識融合，能夠動態識別分析與判斷處理農作物災情信息，支撐了小麥苗情診斷、果樹管理等農業生產工作。
(二)開展先進實用技術推廣服務情況
為提高插秧效率、縮短勞動時間、削減施肥量，在湖南岳陽、寧夏靈武市召開了6期側條施肥機插秧育苗技術培訓會，培訓了技術推廣人員及示范農戶、現場農戶350余人;在北京舉辦“水體與土壤污染防止修復技術”培訓會，培訓寧夏、湖南環保部門及茶園的技術人員30余人;在北京順義進行蔬菜機械化起壟局部施肥技術的示范工作，培訓基層農業技術員50人次。
針對農業干旱問題，結合玉米機械化播種局部施肥技術，在內蒙古赤峰進行了抗旱種衣劑發示范和推廣工作，玉米推廣應用面積5000畝以上，畝平均增產60公斤以上，深受農民歡迎。 借助“國家農業科技展示園”等平臺，重點展示、示范了植物工廠技術、無土栽培技術、設施農業節能環控技術等技術，接待來自河南新鄉、廣東江門、四川成都、山東東營、安徽淮南、湖北十堰、山西晉城等全國各地農業企業和涉農政府部門領導、技術人員3000多人次，培訓、指導技術人員100多人次。
組織參加了農業部“科學技術十年成就展”及“2012年部屬農業科研院校與國家現代農業示范園區科技對接專項活動”，宣傳展示了由研究所研發的農業環境監控物聯網系統及植物工廠、設施高效立體無土栽培技術等技術，發放技術資料100余份。
(三)科技成果轉化應用情況
1、新產品推廣情況
針對農村飲用水末端取水微生物污染問題，在廣東惠州和福建寧德農村推廣應用了集消毒、過濾一體化的小型農村凈水設備4套，解決了當地農村7000人的飲用水安全問題，使應用地飲用水水質常規指標達到了國標(GB5749-2006)，為村鎮飲用水安全供水保障體系的建立提供了技術支持，取得了顯著的社會效益。
針對養殖業飼料轉化率低等問題，選擇零污染Ⅱ號口服益生菌在福建、長沙推廣應用。此菌無毒副作用、無耐藥性、無殘留、成本低，可提高生豬對飼料吸收率，增強豬的抗病能力，提高豬的生長速度，出欄時間平均提前12天左右，減低成本3%。在推廣地推廣應用46噸，累計飼養生豬31萬頭，新增產值310萬元。
2、新技術轉化推廣情況
“植物LED光源節能高效生產關鍵技術”是一種利用專用LED光源燈具裝置，通過對補光生產環境內環境參數的優化，實現植物的節能高效生產，顯著降低植物生產能耗、大幅度提高產量和品質的新技術。2012年，研究所在北京、江蘇、遼寧、山東等地重點示范推廣了500余套，示范溫室面積10多萬平方米，直接經濟效益275萬元。
(四)開展與地方政府合作情況
1、與國家現代農業示范區科技合作對接情況
與山東東營國家現代農業示范區簽訂《科技合作協議書》，根據中國農科院現有技術優勢和東營國家現代農業示范區的技術需求，共同開展濕地農業環境長期定位監測、鹽堿地改良和資源化利用、農業災害監測預警與風險評估、農業減災技術、高效生態農業技術研發與試驗示范工作。經過協商，約定先期開展相關技術示范合作，具體包括都市型設施園藝技術(立體無土栽培、蔬菜樹式栽培等)、植物工廠(種苗工廠、LED節能補光生產技術)等。
2、與地方政府開展合作情況 與山東省廣饒縣稻莊鎮人民政府簽訂了科技合作協議，開展3500平方米溫室草莓立體無土栽培技術的示范，技術合作經費12萬元。與天津市武清區農經委簽訂了農業部批準的武清“國家現代農業示范區”整體建設規劃編制協議，合同經費15萬元。
3、承擔地方科技項目的執行情況
承擔西藏自治區科技廳“‘一江兩河’地區糧飼復種及宜草荒地資源調查與潛力評估”課題，為確定宜草荒地及糧飼復種資源分布、草地與糧飼復種用地的優化配置、合理調控和可持續利用提供決策依據。
4、科技示范縣建設工作情況
寧夏靈武縣是自治區的科技示范縣之一。研究所依托“農田減氮控磷清潔化生產集成技術體系”和“規?；B殖廢棄物無害化處理及安全利用集成技術體系”課題為技術支撐，在寧夏靈武縣課題示范區內建立了農田退水污染控制技術集成示范區，進行了推廣示范，該示范區8.65平方公里，核心示范區3平方公里。從經濟效益方面分析，農田減氮控磷集成技術畝節本55元，對示范面積1.75平方公里(2625畝計，減氮控磷技術與養殖廢棄物安全利用技術同時示范)進行抽樣分析，節本增效14.44萬元;養殖固體廢棄物安全利用集成技術畝節本70元，示范面積1.75平方公里(2625畝計)，節本增效18.37萬元，合計32.81萬元。 為了促進區域農業發展和農民增收，依據《中國農業科學院與河南省新鄉縣人民政府科技合作框架協議》，研究所與中國農業科學院、新鄉縣人民政府三方簽訂了《中國農業科學院新鄉綜合試驗基地土地租賃合同補充協議》，租賃土地600畝，推動了農業科學試驗的開展及示范推廣。
5、合作建立科技示范基地和示范點情況
為落實東營市人民政府與中國農業科學院簽訂的《關于合作推進黃河高效生態農業技術創新的協議》，推進高效生態農業發展，與墾利縣人民政府簽訂《黃河三角洲高效生態農業科技示范園區建設合作協議書》，重點建設“一站三區”，即黃河三角洲農業環境科學觀測試驗站、灘涂濕地農業固碳科技示范區、生物質能源開發利用綜合示范區、現代設施農業示范區，共同探索農業循環經濟發展新模式。
(五)開展科技援疆、援藏工作情況
1、科技援疆工作情況
為了防治農用殘留地膜污染，研究所同新疆石河子農業科技開發研究中心合作開展了全生物降解地膜系列產品的試驗示范，建立了一個50畝的生物降解地膜示范基地，建立了規范的可生物降解地膜評價體系，遴選出具有較好適應新疆棉區的可生物降解地膜2種，培訓當地技術人員10人。
與新疆慶華能源集團有限公司(新疆伊犁哈薩克自治州伊寧縣)簽訂合作協議，就中國農科院環發所設施園藝CO2氣肥固碳減排研究與示范項目進行合作，合同經費108萬元，合作期3年。目前已做好溫室試驗區的栽培布局設計及入門展示廳的布局設計，第一年合同經費54萬元已到位。
2、科技援藏工作情況
為落實院黨組確定的援藏系列工作部署，進一步深化農業科技合作與交流，加大對西藏農牧科學院的支持力度，研究所與西藏農牧科學院簽訂合作共建備忘錄，合作共建西藏農牧科學院農業資源環境研究所，并捐助價值百萬元的科研儀器設備。雙方將在人才培養、條件建設、項目合作等方面開展廣泛、深入的合作，將為西藏農牧業增效、農牧民增收和農牧業生產大發展提供強有力的科技服務。
研究所氣候變化研究室與西藏那曲地區草原站等地方有關部門合作，開展了國家自然科學基金項目“青藏高原高寒草地生態系統及其服務價值對區域氣候變化的響應”、國家科技支撐專題“藏北高寒草地生物多樣性的放牧調控技術和示范研究”以及西藏自治區“十二五”重大科技專項“金牦?？萍脊こ?rdquo;項目“牦牛夏季放牧管理試驗與示范”課題等研究工作，繼續參與那曲地區高寒草原生態園區建設，繼續開展增溫增水(OTC)控制實驗、布置土壤呼吸動態連續觀測系統和繼續運行渦度相關與能量平衡系統，獲得大量的觀測數據，為進一步合作共建野外臺站以及科學研究提供了工作基礎。在人才培養方面，那曲地區草原站1名專家入選全國十佳優秀科技工作者，1名研究生獲得了碩士學位。2012年4月，在西藏自治區科技廳鑒定了1項成果“藏北高寒草地退化遙感監測技術及其應用”，被推薦并參評西藏自治區科學技術進步獎。