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。科技的發(fā)展也充分證明生物技術(shù)是環(huán)境保護的理想武器，這一技術(shù)在解決環(huán)境問題過程中所顯示的獨特功能和顯著優(yōu)越性充分體現(xiàn)在它是一個純生態(tài)過程，從根本上體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略思想,。生物技術(shù)在處理環(huán)境污染物方面具有速度快、消耗低,、效率高,、成本低、反應(yīng)條件溫和以及無二次污染等顯著優(yōu)點,，加之其技術(shù)開發(fā)所預(yù)示的廣闊的市場前景,，受到了各國政府、科技工作者和企業(yè)家的高度重視,。隨著生物技術(shù)研究的進展和人們對環(huán)境問題認識的深入,，人們已越來越意識到，現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展,，為從根本上解決環(huán)境問題提供了無限的希望,。
目前生物技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境保護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,。生物技術(shù)已是環(huán)境保護中應(yīng)用最廣的,、最為重要的單項技術(shù)，其在水污染控制,、大氣污染 治理,、有毒有害物質(zhì)的降解、清潔可再生能源的開發(fā)、廢物資源化,、環(huán)境監(jiān)測,、污染環(huán)境的修復(fù)和污染嚴重的工業(yè)企業(yè)的清潔生產(chǎn)等環(huán)境保護的各個方面，發(fā)揮著極為重要的作用,。應(yīng)用環(huán)境生物技術(shù)處理污染物時,，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(zhuǎn)移,，因此它是一 種消除污染安全而徹底的方法。特別是現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展,，尤其是基因工程,、細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)境保護中的應(yīng)用展示了更為廣闊的前景,。美國環(huán)保局(EPA)在評價環(huán)境生物技術(shù)時也指出“生物治理技術(shù)優(yōu)于其他新技術(shù)的顯著特點在于其是污染物消除技術(shù)而不是污染物分離技術(shù) ”(Biotechnology Newswatch,Augus t16,1993)。
由于大部分有機污染物適于作為生物過程反應(yīng)物(底物),，其中一些有機污染物經(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廢物資源化的首選技術(shù)。生物過程是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的,，作為催化劑的酶是一種活性蛋白,，因此， 生物反應(yīng)過程通常是在常溫,、常壓下進行的,。另外，酶對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,、費用少,、消耗低，而且效果好,、過程穩(wěn)定,、操作簡便，同時,，在多數(shù)情況下,，它還可和其他技術(shù)結(jié)合使用。用生物過程代替化學(xué)過程可以降低生產(chǎn)活動的污染水平,，有利于實現(xiàn)工藝過程生態(tài)化或無廢生產(chǎn),，真正實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目標。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,，污染防治費用可降低約1億美元。生物處理技術(shù)除易于大規(guī)模處理外,，還可利用天然水體或土壤作為污染物處理場所,，從而大大節(jié)約生物處理的費用。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。用生物制品代替一切可以取代的化學(xué)藥物,、化石能源,、人工合成物等，有助于把人類活動產(chǎn)生的環(huán)境污染降至最低程度,，使經(jīng)濟發(fā)展進入 可持續(xù)發(fā)展的軌道,。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,。因此,，利用環(huán)境生物技術(shù)可治理用其他方法難以處理的環(huán)境介質(zhì)，即用生物修復(fù)(Bioremediation)技術(shù)凈化環(huán)境,，使受污染的寶貴資源如水資源(包括地面水和地下水),、土 壤等得以重新利用，同時還可進一步強化環(huán)境的自凈能力,。
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)報和報警中的重要組成部分,。
自本世紀70年代以來，發(fā)達國家就十分重視生物技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用,，并開展了大規(guī)模的科研活動,。目前已開發(fā)了一系列的環(huán)境生物技術(shù)及其產(chǎn)品，并在世界上廣泛應(yīng)用于污水處 理,、大氣凈化及污染環(huán)境介質(zhì)治理等諸多方面,。例如，美國Charabarty構(gòu)建的超級細菌可快 速降解土壤和水體中的石油組分,，該技術(shù)已獲得專利,，并在海灣戰(zhàn)爭中得到了應(yīng)用。至今,， 英,、法、德,、荷等國已取得大量實用性的環(huán)境生物技術(shù)研究成果,，部分已經(jīng)商品化。如英國 ICI公司的生物可降解塑料等環(huán)境友善產(chǎn)品(Environmentally Friendly Products),，在世界上具有廣泛影響,。荷蘭在環(huán)境生物技術(shù)的研究及應(yīng)用中在歐洲居領(lǐng)先地位，自1982年以來,，已利用環(huán)境生物技術(shù)治理并恢復(fù)了6000多處污染地,，一批公司，如Gist Brocedes公司已迅速 發(fā)展起來,。
環(huán)境生物技術(shù)的重要性已為眾多的國家普遍接受,，在發(fā)達國家，已成為優(yōu)先發(fā)展及應(yīng)用的環(huán)境保護新技術(shù),。例如，1996年6月在美國召開的,，96環(huán)境生物技術(shù)大會上,，生物恢復(fù)、工業(yè)水處理,、空氣處理和污染防治專題討論均有相關(guān)政府和工業(yè)部門代表參加,。1994年4月由美國 生物工業(yè)組織(BIO)和白宮國家科學(xué)技術(shù)委員會組織的可持續(xù)環(huán)境中的生物技術(shù)大會上提出了基因工程微生物、優(yōu)選微生物菌株和生物傳感技術(shù)中可利用菌株等三大最新發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域 ,。這些技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展不單純局限于工業(yè)末端處理和被污染系統(tǒng)的恢復(fù),，在污染防治或清潔 生產(chǎn)方面具有同樣重要的意義。例如,，利用新型酶法生產(chǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)生產(chǎn),、設(shè)計生物可降解原料,、產(chǎn)品全生命周期分析等。1995年12月美國國家科學(xué)和技術(shù)委員會發(fā)表了由其基礎(chǔ)科學(xué)委 員會生物技術(shù)分委員會(Biotechnology Subcommittee)完成的《21世紀的生物技術(shù)：新的方向》(Biotechnology for the 21st Century:New Horizons)的藍皮報告,，指出了生物 技術(shù)在經(jīng)歷了第一次浪潮(醫(yī)藥和健康)后,，迎來了第二次浪潮，這包括：1.農(nóng)業(yè)生物技術(shù),； 2.環(huán)境生物技術(shù)(主要是生物降解),；3.生物制造工藝/生物處理工藝，包括能源研究,；4.海 洋生物技術(shù)研究,。其中的兩大方面(2和3)均直接和環(huán)境保護有關(guān)。
目前國際上許多環(huán)境生物技術(shù)成果已進入商品化,、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,。生物技術(shù)是水污染控制中最成熟也是最富有挑戰(zhàn)性的技術(shù)，在國外的環(huán)保產(chǎn)業(yè)中一直是市場占有量最大的,，并隨著經(jīng)濟的發(fā)展,，新污染治理的需要新技術(shù)工藝設(shè)備不斷出現(xiàn)并產(chǎn)業(yè)化，美國在此領(lǐng)域內(nèi)的年市場額達數(shù)百億美元,。數(shù)十項環(huán)境生物技術(shù)產(chǎn)品已獲得有關(guān)國家政府部門的許可,，進行野外應(yīng)用實驗，去除土壤和水體中的重金屬和有毒有機化學(xué)物質(zhì),。以美國為例,，成立了相當數(shù)量的環(huán)境生物技術(shù)專業(yè)公司，部分產(chǎn)品已占領(lǐng)了國際市場,，如Alen Murray Corp的Clear-Flo系列微 生物菌劑和日本的EM菌等可用于污染處理,、污染水體恢復(fù)及空氣凈化等。Envirogen公司最近宣布已利用基因工程技術(shù)開發(fā)出一系列超級微生物菌劑,，可用于污染水體,、土壤、基質(zhì)及 空氣的恢復(fù)及凈化,。
當前,，環(huán)境生物技術(shù)在國際上已進入蓬勃發(fā)展的軌道。隨著全球范圍內(nèi)對環(huán)境保護的高度重視和越來越嚴厲的環(huán)境法,，市場對環(huán)境生物技術(shù)的需求越來越廣泛,。例如，美國的清潔空氣法(C lean Air Act)實施后將形成高達幾百億美元的燃煤脫硫市場,，其中預(yù)計微生物脫硫?qū)⑦_250 億美元,，而越來越低的燃油硫分標準也促進了石油微生物脫硫技術(shù)的發(fā)展，美國的Biosyste m Co.正開展的產(chǎn)業(yè)化試驗將大大推進該技術(shù)的發(fā)展,。利用微生物制氫氣和乙醇等可再生性 清潔燃料,，為徹底解決困擾人類的大氣化石燃料污染,，展示了光明的前景。多年來,，由于全 球范圍內(nèi)濫用化學(xué)品,，特別是殺蟲劑造成了大規(guī)模的水體、土壤污染,，對其治理和恢復(fù)也將成為一個巨大的市場,，非常保守的估計，在未來10年內(nèi)全球市場達115億美元,?？傊h(huán)境生物技術(shù),，尤其是環(huán)境污染控制生物技術(shù)將具有廣闊的市場前景,。
隨著環(huán)境生物技術(shù)的進展和市場開拓，其應(yīng)用已從單個的環(huán)境目標治理,，發(fā)展為廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護的各個方面,。環(huán)境生物技術(shù)已不單純是一種污染治理技術(shù)，而已開始影響到包括其 他行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策,，促進各工業(yè)部門逐步以生物過程替代傳統(tǒng)的化工過程,，如利用生物酶制 劑 在造紙行業(yè)中，進行生物漂白,，減少甚至徹底替代化學(xué)漂白,，并最終在造紙工業(yè)中實現(xiàn)完全 的生物制漿和生物漂白，徹底解決嚴重污染我國水環(huán)境的造紙黑液問題,，使許多污染行業(yè)的 工業(yè)生產(chǎn)真正進入無污染的清潔生產(chǎn)的軌道,。
目前，我國的環(huán)境生物技術(shù)處于剛剛起步階段,。該技術(shù)的進一步開發(fā)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(shù)為主體的環(huán)境生物技術(shù)的研究,，將大力 推進生物技術(shù)在環(huán)境保護中的應(yīng)用,，并將通過生物高技術(shù)的發(fā)展帶動整個環(huán)保科技的發(fā)展,，解決我國目前和未來面臨的嚴峻的環(huán)境保護問題，并為環(huán)保市場提供高品質(zhì)的環(huán)境保護高技術(shù),。應(yīng)該充分認識到環(huán)境生物技術(shù)開發(fā)對我國環(huán)境保護和社會,、經(jīng)濟發(fā)展的重大意義。
