環(huán)境生物技術(shù)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(chǎn)工藝或者能夠高效凈化環(huán)境污染．同時(shí)又能生產(chǎn)有用物質(zhì)的工程技術(shù),。環(huán)境生物技術(shù)可分為高,、中、低3個(gè)層次,。
1低層次的環(huán)境生物技術(shù)
低層次是指利用天然處理系統(tǒng)進(jìn)行廢物處理的技術(shù)．主要包括氧化塘,、人工濕地系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)生態(tài)工程等,。其最大的特點(diǎn)是能夠最大限度地發(fā)揮自然界環(huán)境中的生物生態(tài)功能．投資運(yùn)行費(fèi)用少．易于操作管理，是一種省力,、省費(fèi)用,、省能耗的技術(shù)。
1．1濕地系統(tǒng)
濕地污水處理技術(shù)從20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的,，被認(rèn)為是控制面源污染的一種低費(fèi)用,、實(shí)用有效的方法。濕地系統(tǒng)一般分為天然濕地和人工濕地2種,，天然濕地大多要經(jīng)過(guò)改造才能發(fā)揮作用,。目前應(yīng)用較為廣泛的是人工濕地。人工濕地具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)氮,、磷去除能力強(qiáng),；(2)投資低；(3)處理效果好,；(4)操作簡(jiǎn)單,；(5)維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低；(6)在濕地內(nèi)所種植的去除氮,、磷能力高,、又具有一定經(jīng)濟(jì)性的植物，不但可凈化廢水,，又可創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益：(7)對(duì)環(huán)境進(jìn)行生物調(diào)節(jié)：在暴雨期間,，人工濕地可輸運(yùn)和存貯大量的雨水．減小雨水對(duì)土地的沖刷，并可去除雨水中絕大部分污染物：干旱季節(jié)為多種生物提供良好的棲息地,。減小雨水對(duì)土地的沖刷,，并可去除雨水中絕大部分污染物：干旱季節(jié)為多種生物提供良好的棲息地。劉文祥(1997)通過(guò)研究證明人工濕地工程對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染物具有較好的凈化作用,。在正常運(yùn)行情況下,，非點(diǎn)源主要污染物去除率：TN達(dá)60％，TP達(dá)50％,，TDN達(dá)40％,，TDP達(dá)20％，TSS達(dá)70％,，COD達(dá)20％,，同時(shí)對(duì)泥沙等無(wú)機(jī)物有良好的吸附、沉降作用,。
1．2人工復(fù)合生態(tài)床
所謂人工復(fù)合生態(tài)床就是在人工濕地形式的基礎(chǔ)上,，以如何提高系統(tǒng)負(fù)荷。減少占地面積以及填料費(fèi)用等為目的發(fā)展起來(lái)的,。人工復(fù)合生態(tài)床選擇最佳的植物栽種方式．并在床體內(nèi)部填充多孔的,、有較大比表面積的介質(zhì)．以改善濕地的水力學(xué)性能．為微生物提供更大的附著面積，同時(shí)增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)污染物,。尤其是對(duì)氮,、磷的去除能力。劉超翔等(2003)用不同深度的人工復(fù)合生態(tài)床處理滇池地區(qū)的農(nóng)村生活污水．結(jié)果表明,，在30 cm·d_高水力負(fù)荷的條件下,，深度為60 cm的床體對(duì)COD、總氮,、氨氮和總磷的去除率分別為66．4％,、57．7％、78．7％和63．2％tz~,。證明人工復(fù)合生態(tài)床系統(tǒng)在處理農(nóng)業(yè)生活污水中具有廣闊的應(yīng)用前景,。
1.3生物埂
姜達(dá)炳等(2004)在三峽庫(kù)區(qū)耕地選擇7種不同的生物籬笆，設(shè)立小區(qū)試驗(yàn)研究生物埂對(duì)治理坡耕地水土流失的機(jī)理,，通過(guò)試驗(yàn)得出以下結(jié)論：應(yīng)用生物埂技術(shù)可以保持水土,，主要是減少土壤中養(yǎng)分的主要載體<0．02 mm大小的泥砂顆粒的流失，從而有效地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,，增大庫(kù)區(qū)環(huán)境容量,。
1．4植被緩沖帶技術(shù)
緩沖帶是一類水土保持和面源污染控制的生物治理措施的總稱，全稱保護(hù)緩沖帶,，是指利用永久性植被攔截污染物或有害物質(zhì)的條帶狀,、受保護(hù)的土地。廣泛應(yīng)用于坡地水土流失控制,、河(溝)道穩(wěn)定性保護(hù),、干旱區(qū)風(fēng)蝕控制、水體質(zhì)量保護(hù),、野生動(dòng)物生態(tài)環(huán)境恢復(fù),、寒區(qū)防雪、城市園林美化等多個(gè)領(lǐng)域．主要的設(shè)計(jì)形式有防風(fēng)林帶,、十字網(wǎng)格防風(fēng)帶,、草本防風(fēng)隔柵、水體周邊保護(hù)帶,、河谷生態(tài)廊道,、地頭防護(hù)帶、坡地等高緩沖帶,、過(guò)水草帶等多種典型設(shè)計(jì),。由于緩沖帶在轉(zhuǎn)移面源污染方面的有效作用，在美國(guó)已被推薦為最優(yōu)管理模式,。
陳金林等(2002)通過(guò)林帶對(duì)太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染的控制效應(yīng)進(jìn)行研究,，結(jié)果表明：農(nóng)田與溝渠間的緩沖林帶有利于截留和凈化土壤徑流中的氮,、磷等物質(zhì)，從而在一定程度上控制農(nóng)業(yè)面源污染,。楊樹(shù)生長(zhǎng)快,、用途廣，適于太湖地區(qū)營(yíng)造水環(huán)境保護(hù)林帶,。根據(jù)緩沖林帶模型研究結(jié)果,，農(nóng)田與林帶寬度比例(100—150)：40或(150-200)：60較為合理，這種模型既能少占耕地,，又能凈化水質(zhì),、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
董鳳麗等(2004)在了解國(guó)內(nèi)外對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染控制技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,，針對(duì)上海的農(nóng)業(yè)面源污染狀況,，采用潛層滲流方式，進(jìn)行了濱岸緩沖帶對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染氮,、磷吸收效果的初步試驗(yàn)研究．證明了濱岸緩沖帶可以在很大程度上減少營(yíng)養(yǎng)物向附近水源的擴(kuò)散,，從而在源頭上減少面源污染營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)生．為在上海郊區(qū)使用緩沖帶技術(shù)有效地控制農(nóng)業(yè)面源污染提供科學(xué)依據(jù)。
2中層次的環(huán)境生物技術(shù)
中層次是以廢物的生物處理為主要內(nèi)容．既包括傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)．如廢水處理的活性污泥法,、生物膜法等,，也包括在新的理論和技術(shù)支撐下開(kāi)發(fā)出的廢物強(qiáng)化處理技術(shù)和工藝，如生物流化床,，生物強(qiáng)化技術(shù)等,。是目前廢物生物處理中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。
2．1堆肥化
堆肥化就是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌,、放線菌,、真菌等微生物，有控制地促進(jìn)可被微生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過(guò)程,。通過(guò)堆肥處理,，不僅有效地解決固體廢棄物的出路．解決環(huán)境污染和垃圾無(wú)害化的問(wèn)題．同時(shí)也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了適用的腐殖土，從而維系自然界良性的物質(zhì)循環(huán),。堆肥化的產(chǎn)物稱為堆肥,。堆肥是一種深褐色、質(zhì)地松散,、有泥土味的物質(zhì),，其主要成分是腐殖質(zhì)，氮,、磷和鉀的含量一般在0．4％～1．6％,、O．1％-0．4％和O．2％～0．6％。這種物質(zhì)的養(yǎng)料價(jià)值不高,，但卻是一種極好的土壤調(diào)節(jié)劑和改良劑,。Liu x z等(1996)研究了利用垃圾堆肥來(lái)降解農(nóng)藥的可能性,，結(jié)果表明當(dāng)垃圾堆肥的施用量達(dá)到20％~40％的時(shí)候，在溫室里經(jīng)過(guò)4個(gè)星期或?qū)嶒?yàn)室條件下經(jīng)過(guò)16個(gè)星期,，85％的氟樂(lè)靈,，100％的丙草安和79％的胺硝草都能夠被降解：實(shí)驗(yàn)結(jié)果同時(shí)顯示：垃圾堆肥施用量與農(nóng)藥污染土壤的修復(fù)作用具有相關(guān)性,。因此．堆肥不但可以減少生活垃圾造成的面源污染,，還是處理農(nóng)藥污染的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。
2．2沼氣技術(shù)
發(fā)展以沼氣為紐帶的庭院式生態(tài)農(nóng)業(yè)模式．將種植業(yè),、養(yǎng)殖業(yè)與沼氣使用相結(jié)合以獲得最佳的生態(tài)效應(yīng)與經(jīng)濟(jì)效應(yīng),，能有效地緩解農(nóng)村人、畜禽糞尿給農(nóng)村生態(tài)環(huán)境造成的壓力,。同時(shí),，沼渣和沼液還可以還田，能明顯改善土壤結(jié)構(gòu),，提高土壤肥力,，減少由于施用化肥而造成的污染。另外,，沼氣發(fā)酵殘留物還是一種很好的生物農(nóng)藥,，能有效地防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害，并且不會(huì)像化學(xué)農(nóng)藥那樣在環(huán)境中殘留,，污染環(huán)境?，F(xiàn)已探明沼氣發(fā)酵殘留物對(duì)小麥、豆類和蔬菜蚜蟲(chóng)等14種農(nóng)作物蟲(chóng)害和甘薯軟腐病,、小麥全蝕病,、小麥赤霉病、玉米大小斑病等26種病害均有明顯的防治效果,。
2．3應(yīng)用光合細(xì)菌減少農(nóng)業(yè)面源污染
光合細(xì)菌(以下簡(jiǎn)稱PSB)是一類以光為能源,、以 CO：和有機(jī)物作為碳源，以有機(jī)物,、硫化氫,、氨等作為供氫體而進(jìn)行繁殖的原核生物的總稱。由于PSB獨(dú)特的生理生化特性使其在防治農(nóng)業(yè)面源污染中具有廣泛的應(yīng)用前景,。
(1)PsB可以作為生物肥料,。由于大多PSB都具有生物固氮的能力，因此能提高土壤的肥力,、促進(jìn)植株生長(zhǎng)、降低土壤氮素的流失和污染,、減少氮肥的施用量：
(2)PSB可以作為生物農(nóng)藥,。因?yàn)镻SB中含有抗細(xì)菌,、抗病毒的物質(zhì)，這些物質(zhì)能鈍化病原體的致病力,、提高作物的抗病力,，從而減少化學(xué)農(nóng)藥的施用量；
(3)PsB還可以作為一種清潔的具有生物活性的飼料添加劑,。由于其富含蛋白質(zhì),、輔酶Q10、多種維生素,、抗病毒物質(zhì)和生長(zhǎng)促進(jìn)因子．因此作為飼料添加劑可以促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)并且增加禽畜的免疫力和抗病力,。
(4)PsB還可以用來(lái)處理養(yǎng)殖業(yè)的廢水。上海交通大學(xué)用PSB處理畜禽糞尿廢水已經(jīng)取得了成功,。試驗(yàn)表明,，將粗濾后的牛糞尿稀釋液用PSB處理后． BOD降解率達(dá)93％，將經(jīng)PSB處理過(guò)的廢液再經(jīng)過(guò)生物氧化法處理,，BOD可降至30 mg·L-1,。達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。另有數(shù)據(jù)表明,，直接用PSB處理豬場(chǎng)污水,，一個(gè)月后BOD降低了36．4％，ss降低了68．87％t91,。
(5)PsB可以用來(lái)處理水產(chǎn)養(yǎng)殖的廢水,。PSB對(duì)各種有機(jī)物質(zhì)、胺,、氨,、硫化氫等具有極強(qiáng)的利用能力，能有效降低這些物質(zhì)在水中的濃度,，自然凈化已經(jīng)被污染的水體,。中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)院的試驗(yàn)表明，PSB能使水體中的NH3-N,、H2S含量降低50％1)2上,，DO提高14％~85％，oH值升高0．15~1．01,。
2．4微生物發(fā)酵劑
戴麗等(2002)在滇池應(yīng)用專門(mén)選擇的復(fù)合微生物發(fā)酵劑處理農(nóng)村可利用固體廢物制造高效活性有機(jī)肥．不但可以科學(xué)合理地解決農(nóng)村可利用固體廢物的資源化問(wèn)題,，而且在保證農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的同時(shí)，還可以減少化肥施用量,，改良土壤,，減少了氮、磷的流失量。該類型復(fù)合微生物發(fā)酵劑是經(jīng)過(guò)先進(jìn)的微生物工程技術(shù)研制的高科技產(chǎn)品,。其微生物菌種均來(lái)源于大自然,，從優(yōu)質(zhì)的耕作土壤和森林土壤中采集而來(lái)。此類微生物復(fù)合發(fā)酵劑中的微生物菌群依功能分為八大類群：固氮菌群,、硝化菌群,、解磷菌群、酵母菌群,、乳酸菌群,、光合菌群、放線菌群和生長(zhǎng)菌群,。這類高科技肥料能大幅度降低堆肥的時(shí)間,，將堆肥時(shí)間從常規(guī)堆肥耗時(shí)60～90 d左右降低到7～30 d左右,，從而減少堆肥的占地面積,，操作較為簡(jiǎn)單實(shí)用。在日本和臺(tái)灣經(jīng)過(guò)多年的實(shí)際應(yīng)用證明此類微生物復(fù)合菌群發(fā)酵生產(chǎn)的活性有機(jī)肥是一類集肥效,、作物生長(zhǎng)刺激劑,、農(nóng)藥為一體的高科技產(chǎn)品，有利于減少目前存在于農(nóng)村的面源污染,，發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè),。
2．5 SC27土壤微生物增肥劑
由澳大利亞珀斯生物遺傳實(shí)驗(yàn)室研制的SC27土壤微生物增肥劑(以下簡(jiǎn)稱SC27)，含有27種高活性的土壤微生物,，包括磷細(xì)菌,、固氮細(xì)菌、硝化細(xì)菌和纖維素降解細(xì)菌及刺激作物生長(zhǎng)的各種微生物,。該肥料近年來(lái)在美國(guó),、加拿大、新西蘭等國(guó)廣泛使用,，反映良好,。使用SC27可提高化肥肥效，減少化肥用量,，改良土壤環(huán)境,，防治面源污染。1998年嘉興,、杭州等地進(jìn)行了SC27在蔬菜上的試驗(yàn)．證明了SC27具有極佳的防治農(nóng)業(yè)面源污染的效果,。
3高層次的環(huán)境生物技術(shù)
高層次是指以基因工程為主導(dǎo)的近代污染防治生物技術(shù)，包括構(gòu)建降解殺蟲(chóng)劑,、除草劑,、多環(huán)芳烴化合物等高效基因工程菌。創(chuàng)造抗污染型轉(zhuǎn)基因植物等。是解決目前出現(xiàn)的嚴(yán)重且復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題的強(qiáng)有力的手段,。
利用生物雜交,、生物遺傳技術(shù)培養(yǎng)出高產(chǎn)、抗病,、固氮的作物,，可以減少化肥、農(nóng)藥的施用,；另外,，還可以通過(guò)雜交育種技術(shù)培養(yǎng)具有特殊降解、吸收能力的植物,、微生物等,，利用它們吸收過(guò)濾地表徑流、凈化污水,。由浙江大學(xué)核農(nóng)所育成的抗螟蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因水稻于2002年在浙江上虞區(qū)試種取得了較大成功,。這種水稻不僅抗螟蟲(chóng)、不需要施用農(nóng)藥,，而且產(chǎn)量高,、米質(zhì)好，受到包括國(guó)際水稻所在內(nèi)的國(guó)內(nèi)外一致好評(píng),。另外,，還有一些國(guó)內(nèi)育成的抗水稻白葉枯病品種等，都對(duì)減少化學(xué)農(nóng)藥的施用量,、防治面源污染具有較好的作用,。
農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2005（4）
劉建敏1．陳玉成1,，2(1．西南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,，重慶400716；2．重慶市農(nóng)業(yè)資源環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,，重慶400716)
