钢管相贯线数控切割机:环境生物学及河蚌在环境生物工程中的应用

环境生物学及河蚌在环境生物工程中的应用

傅维椿

一、    环境生物学与环境生物技术

环境生物学是近30 年来发展迅速的一门新兴学科。环境生物学是环境学、生物学等多学科相交叉的综合学科，与此相关的技术与工程即环境生物技术与环境生物工程。

环境生物学的研究对象主要是人类以及人个体生存的环境要素，即所谓的宏观生态系统。如空气、水、土壤、居室环境、生物等大生态系统；进一步说，环境生物学的研究对象还包括单细胞的微生物与宿主（人、动物、植物）之间的微观生态系统；再进一步说，环境生物学的研究对象也应该包括活性生物分子与机体之间的分子生态系统。。此前，环境生物学的研究对象通常是针对宏观生态系统，即所谓大的自然环境要素。

环境生物学的研究内容主要有三个方面：第一是研究人类（活动）对生态系统的影响与破坏（如导致空气、水、、土壤、居室以及日常用品等环境的污染，或导致体内菌群失衡、异位；或导致生物活性分子环境的恶化等）；第二是利用生物自身或其它的生物技术对遭到破坏的生态系统加以净化、治理与修复；第三是利用生物技术对生态系统进行监测与评价。

目前，以环境生物学为理论基础的环境生物技术或环境生物工程，主要包含在上述的第二与第三内容中，对环境生物技术还可作进一步的解释，即环境生物技术是直接或间接利用完整的生物体，或者是利用生物体的某些成分、机能，对遭到破坏的生态系统进行治理、修复以及进行监测与评价。

对生态系统，特别是对宏观生态系统的治理与修复有多种手段，但是，通常情况下多具有费时、费力且成本高昂等特点。而利用环境生物技术对生态系统的修复与治理，则往往具有速度快、消耗小、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点。

二、    河蚌在环境生物技术与工程中的应用

生态系统与生命体一样，都是与外界有物质、能量、信息交换的开放系统。在正常情况下，开放系统维持有较高的交换效率，即维持有较高的负熵流，只有当生命或生态系统遭到损伤、破坏等失常的状态下，例如机体处在病理状态，生态环境遭到污染的情况下，则系统的物质、能量、信息交换效率必然降低，产生了各种无序物质的堆积，导致系统的熵增。在这种情况下，必须引入负熵流，降低系统的熵增。例如从外部引进物质、或能量、或信息，来吸附、清理、消解堆积的无序物质，才能使遭到破坏的系统得以恢复。

在环境生物技术中，有许多植物、动物及微生物对生态系统都有不同的治理、修复以及监测等功效。而河蚌这一生物不仅对生态环境有治理、修复、以及监测的综合功能，而且对宏观生态系统、对微生态系统都具有治理、修复的功效。所以，研究、探讨河蚌在环境生物工程中的应用就具有特殊的重要意义。

河蚌这种底栖的软体动物在地球上曾经历过强烈紫外线、空气稀薄等不宜生物生存的长期年代，延续至今已有4亿多年，它不仅在淡水的生物链中占据着重要的位置，而且它对宏观生态系统中的物质循环起着关键的作用。例如，不仅在鱼-蚌-水藻-水生植物的系统中河蚌处在不可或缺的位置，而且由于水藻能吸收大量的二氧化碳，但是，以水藻为主要食物的河蚌却可抑制其过度生长，起到维持水生态平衡和碳平衡的作用；再如，河蚌蚌壳的形成也是二氧化碳的矿化过程。可见，河蚌的生存与生长在维系水生态平衡、在维系地球碳循环的平衡中一直发挥着重要、积极的作用。

目前，河蚌在环境生物工程中的重要应用表现为河蚌对污水的治理与水体的修复。这是因为河蚌等贝类属于滤食性动物（鲢鱅等鱼类也属滤食动物），它的特殊滤水结构与功能，以及专食水中的微生物、腐殖质及浮游生物等习性，使它对水体中的许多污物具有直接的过滤作用，因此它被誉为是保护水环境、改善水质以及清理河道的天然卫士。例如，近年来，许多河、湖、水库因蓝藻等浮游植物猛生而导致水环境的严重恶化，而河蚌恰恰专食这种蓝藻，所以，河蚌在治理因富营养化或因蓝藻等低级生物所引起的水污染中，可发挥重要的作用。我国利用河蚌治理淡水环境，最早是在深圳、惠州开展了这方面的工作。更为全面、深入、较大面积的治理工作，是由我国水利部、中科院等单位所共同完成的“水库水污染治理的生物操控技术”项目(于2007年11月通过验收)。该项目充分表明了，合理地投放河蚌（以及其它动植物）不仅能明显改善被污染的水环境，而且具有综合修复能力强、时效长、成本低、不形成二次污染以及最大限度降低污染物的浓度等一系列优点。

此外，由于河蚌对水体的重金属等有害物质极为敏感，所以，一方面对铅、砷、汞、铜、铬等重金属有明显的自然净化能力，另方面河蚌也可作为这些重金属污染程度的指标性生物，所以在水体的监测中可发挥其一定的作用。

河蚌的某些成分，例如蚌粉制成的室内涂料可有效吸附甲醛等有毒物质，河蚌的提取物可清理皮肤上的污物，可吸附、清理创面上的污物，可治疗多种皮肤疾患等。

以上充分表明河蚌对宏观生态系统，特别是对淡水生态环境及人体体表环境所具有明显的治理与修复功效。

河蚌的某些成分和提取物，如B族维生素、多糖、牛磺酸等，既有利于双歧杆菌、乳酸杆菌等有益微生物的生存，又能提高机体的免疫功能，有利于机体微生态环境的修复。可见，将河蚌资源的开发与环境生物工程相结合，特别是将其应用于遭到破坏的宏观生态系统及微生态系统中，河蚌都能发挥出治理与修复的积极作用。

三、    河蚌清污，环保又节能

每只河蚌在24小时内平均滤水流量为40升（40L/24h）,为了便于说明问题，以6万只河蚌为例，其滤水总能力为：

60000*40L/24h=2400000L/24h=100000L/h=100立米/小时,

即6万只河蚌，每小时可处理100立米的水。

   对于深圳某一水库为治污放置20万只河蚌而言，按以上数据可算得20万河蚌每小时滤水量约为：20/6*100立米=330立米，也就是说这些河蚌可以年年月月以这一滤水量不停的滤水，这不仅能达到利用河蚌清污的环保效果，而且可节约大量的能源。

以丹麦产的格兰富水泵为例，该设备的额定流量为1立米/小时，最大流量为3.5立米/小时，功率为270W。结合上面的计算，20万只河蚌滤水流量，相当于100台这样小型水泵的流量，那么也就是说，20万只河蚌的滤水能量，差不多相当于每小时可节约270W*100=27KW的能量，所以说用河蚌清污，既环保又节能，而以河蚌为主要资源的生物产业，同时也是一环保节能的生物产业。