环保生物技术在大气污染治理中的应用分析

1、引言

大气是人类赖以生存的重要环境要素之一，然而，工业废气排放、交通运输尾气、煤炭燃烧等人类活动，导致大量有害物质如二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOx）、挥发性有机物（VOCs）、颗粒物等进入大气，引发了雾霾、酸雨、臭氧层破坏等一系列大气环境问题。这些问题不仅危害人体健康，引发呼吸系统疾病、心血管疾病等，还对生态系统的平衡和稳定造成破坏，影响农作物生长、破坏生物多样性。传统的大气污染治理方法如物理法和化学法，虽然在一定程度上能够降低污染物浓度，但存在成本高、能耗大、易产生二次污染等弊端。环保生物技术作为一种新兴的治理手段，利用微生物、植物等生物体的代谢功能，将大气污染物转化为无害物质，具有成本低、能耗小、无二次污染等优点，受到了广泛关注。

2、常见的环保生物技术及其应用

2.1 生物过滤技术

生物过滤技术是一种广泛应用的大气污染生物治理方法。该技术利用微生物附着在填料表面形成生物膜，废气通过生物膜时，其中的污染物被微生物吸附、降解。生物过滤系统主要由进气系统、生物滤池、循环喷淋系统等组成。废气首先经过预处理，去除颗粒物和部分可溶性污染物，然后进入生物滤池。生物滤池内填充有富含微生物的填料，如泥炭、堆肥、木屑等，这些填料为微生物提供了生长繁殖的场所。在适宜的温度、湿度和营养条件下，微生物利用废气中的污染物进行代谢活动，将其转化为无害物质。生物过滤技术适用于处理低浓度、可生物降解的有机废气和恶臭气体，如污水处理厂、垃圾填埋场、食品加工厂等产生的废气。

2.2 生物滴滤技术

生物滴滤技术是在生物过滤技术的基础上发展而来的。与生物过滤技术相比，生物滴滤技术增加了滴滤系统，通过向生物反应器中滴加营养液，调节微生物生长环境，提高污染物的降解效率。生物滴滤系统通常由进气系统、生物滴滤塔、循环液槽、营养液添加系统等组成。废气进入生物滴滤塔后，与喷淋下来的循环液充分接触，污染物被循环液吸收并传递到生物膜上，由微生物进行降解 [1]。循环液在循环液槽中进行再生和营养补充，然后通过泵重新输送到生物滴滤塔中。

2.3 生物洗涤技术

生物洗涤技术是利用微生物悬浮液吸收废气中的污染物，然后在生物反应器中对吸收液进行处理，使污染物得以降解。生物洗涤系统主要由洗涤塔和生物反应器组成。在洗涤塔中，废气与微生物悬浮液逆向接触，污染物被悬浮液吸收，形成富含有污染物的吸收液。吸收液进入生物反应器后，微生物利用其中的污染物进行代谢活动，将其分解转化为无害物质。生物洗涤技术适用于处理水溶性较好的气态污染物，如二氧化硫、氨气等。

2.4 植物修复技术

植物修复技术是利用植物对大气污染物的吸收、转化和积累能力，来降低大气中污染物浓度的一种环保生物技术。该技术主要包括植物吸收净化、植物挥发和植物稳定化等方式。植物吸收净化是指植物通过叶片气孔吸收气态污染物，并在体内进行代谢转化，将其转化为无害物质或储存起来。植物挥发是指植物将吸收的污染物转化为气态物质，释放到大气中。植物稳定化是指植物通过根系分泌物和根系微生物的作用，将土壤中的污染物固定在根系周围，减少其向大气中的挥发和迁移。植物修复技术适用于治理城市区域、工业园区等轻度污染的大气环境。

3、环保生物技术在大气污染治理中的应用案例分析

3.1 某垃圾填埋场恶臭气体治理

某垃圾填埋场在运营过程中产生了大量的恶臭气体，主要成分包括硫化氢、氨气、甲硫醇等，对周边居民的生活环境造成了严重影响。为解决这一问题，该垃圾填埋场采用了生物过滤技术进行恶臭气体治理。工程建设了一套生物过滤除臭系统，包括废气收集系统、生物滤池和控制系统等。废气通过收集管道进入生物滤池，生物滤池内填充有特制的生物填料，填料上附着有大量的除臭微生物。在微生物的作用下，恶臭气体中的污染物被分解转化为无害物质，净化后的气体达标排放。经过实际运行监测，该生物过滤除臭系统对硫化氢、氨气等恶臭物质的去除率达到了 90% 以上，周边环境空气质量得到了明显改善，居民的投诉率大幅降低。

3.2 某化工园区有机废气治理

某化工园区内企业众多，排放的有机废气成分复杂，浓度较高，对区域大气环境质量构成了严重威胁。为实现有机废气的有效治理，该化工园区采用了生物滴滤与活性炭吸附相结合的工艺。首先，有机废气通过生物滴滤塔进行初步处理，利用生物滴滤技术去除大部分可生物降解的有机污染物。然后，经过生物滴滤处理后的废气再进入活性炭吸附装置，进一步去除剩余的有机污染物，确保废气达标排放。同时，对活性炭吸附装置产生的饱和活性炭进行定期更换和再生处理，实现活性炭的循环利用。通过该工艺的应用，化工园区内有机废气的排放浓度和排放量显著降低，非甲烷总烃等污染物的去除率达到了 95% 以上，有效改善了区域大气环境质量。

4、环保生物技术在大气污染治理中的发展趋势

4.1 微生物菌种的优化和创新

未来，通过基因工程、细胞工程等现代生物技术手段，对微生物菌种进行优化和创新，将成为环保生物技术发展的重要方向。例如，利用基因编辑技术，改变微生物的代谢途径，使其能够更高效地降解特定的污染物；通过筛选和培育具有协同作用的微生物菌群，构建高效的复合微生物体系，提高对复杂污染物的降解能力。

4.2 与其他技术的协同集成

环保生物技术与物理、化学等其他治理技术的协同集成将是大气污染治理的发展趋势。例如，将生物处理技术与吸附、催化氧化、膜分离等技术相结合，形成联合治理工艺，充分发挥各技术的优势，提高对高浓度、难降解污染物的处理效果，降低治理成本。同时，利用智能化控制技术，对治理过程进行实时监测和优化调控，实现治理系统的高效稳定运行。

4.3 开发新型生物处理材料和设备

研发新型的生物处理材料和设备，提高生物处理效率，减小设备占地面积，降低投资和运行成本，也是环保生物技术的发展方向之一。例如，开发具有高比表面积、良好透气性和生物亲和性的新型生物填料，提高微生物的附着量和活性；设计紧凑、高效的生物处理反应器，实现设备的小型化和模块化，便于安装和维护。

5、结论

环保生物技术作为一种绿色、可持续的大气污染治理手段，在处理低浓度、易生物降解的污染物方面具有显著优势，并且在实际应用中已经取得了一定的成效。通过微生物代谢作用和植物净化作用，能够有效降低大气中污染物的浓度，改善空气质量。为了进一步推动环保生物技术在大气污染治理中的应用，需要加强微生物菌种的优化和创新，促进与其他技术的协同集成，开发新型生物处理材料和设备。相信随着技术的不断进步和完善，环保生物技术将在大气污染治理领域发挥更加重要的作用，为实现蓝天白云的美好愿景做出更大贡献。

参考文献：

[1] 夏彬斌 , 贺建 . 环保生物技术在大气污染治理中的应用分析 [J]. 生态与资源 ,2024(03):17-19.