采矿区土壤重金属污染生态修复研究进展_于瑞莲
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土壤重金属污染修复技术及其研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展,土壤重金属污染问题日益严重,对生态环境和人体健康构成严重威胁。
因此,研究和发展有效的土壤重金属污染修复技术具有重要的现实意义和深远的社会影响。
本文旨在综述当前土壤重金属污染修复技术的研究进展,包括物理修复、化学修复、生物修复等多种方法,并分析各种技术的优缺点、适用范围和未来发展前景。
本文还将探讨土壤重金属污染修复技术的研究热点和难点,以期为推动该领域的科技进步和实际应用提供有益的参考。
二、土壤重金属污染概述土壤重金属污染是指由于人类活动,如工业排放、农业活动、城市垃圾处理等,将重金属元素引入土壤,导致土壤中的重金属含量超过其自然背景值,进而对土壤生态系统和人类健康造成潜在危害的现象。
重金属元素,如铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)等,具有生物毒性和环境持久性,难以被微生物降解,且能在食物链中累积,对人类和动物健康构成严重威胁。
土壤重金属污染的来源多种多样,主要包括工业废水排放、固体废弃物堆放、农药和化肥的滥用、大气沉降等。
这些污染源导致重金属在土壤中积累,破坏土壤结构,降低土壤肥力,影响农作物的生长和产量,甚至通过食物链进入人体,造成各种健康问题。
土壤重金属污染的特点是隐蔽性、长期性和不可逆性。
由于重金属在土壤中的迁移转化过程复杂,不易被察觉,往往在被发现时已经造成了严重的生态和健康问题。
重金属在土壤中的半衰期长,不易降解,治理难度大,需要长期持续的修复工作。
针对土壤重金属污染问题,全球范围内已经开展了大量的研究和实践工作。
研究内容包括重金属在土壤中的迁移转化规律、污染风险评估、修复技术研发等。
目前,已经开发出一系列土壤重金属污染修复技术,如物理修复、化学修复、生物修复等,这些技术在不同程度上对土壤重金属污染进行了有效的治理。
然而,由于土壤重金属污染的复杂性和多样性,现有的修复技术仍面临诸多挑战,需要进一步的研发和完善。
重金属土壤污染的修复技术研究进展引言:重金属土壤污染是当前环境问题中的一个重要课题。
由于工业发展和人类活动的影响,土壤中重金属超标成为严重的污染源,给人类健康和生态环境带来威胁。
针对这一问题,科学家们在过去几十年中开展了大量的研究,探索出了多种重金属土壤污染修复技术。
本文将对这些修复技术的研究进展进行综述和分析。
一、物理修复技术物理修复技术主要通过改变土壤的物理性质和结构,减少重金属在土壤中的迁移和转化。
其中,土壤稳定化是常见的物理修复方法之一。
通过添加硫化铁等沉淀剂,将重金属转化为不易溶解的沉淀物,从而减少其在土壤中的迁移。
此外,离子交换法和电渗析等技术也被广泛应用于重金属土壤污染的修复过程中。
二、化学修复技术化学修复技术主要通过添加化学物质来改变土壤中的重金属形态和稳定性,降低其毒性。
常用的方法包括改变土壤pH值、添加螯合剂和固化剂等。
例如,通过添加酸性物质可将土壤pH值降低,从而减少重金属的溶解度和活性。
此外,螯合剂的添加可以与重金属形成稳定的络合物,阻止其进一步迁移。
固化剂则可将重金属固定在土壤中,降低其可迁移性。
三、生物修复技术生物修复技术是利用生物体的吸附、转化和降解能力来修复重金属土壤污染。
植物修复是最常见的生物修复方法之一。
植物通过根系吸收、吸附和沉积重金属,降低其在土壤中的含量。
此外,植物还能促进土壤微生物活性,加速重金属的转化和降解。
菌类修复是另一种生物修复技术,利用菌类的生长和代谢过程将重金属转化为无毒物质。
四、复合修复技术复合修复技术是将多种修复技术相结合,充分发挥各自的优势,提高重金属土壤污染的修复效果。
例如,物化修复技术结合生物修复技术可以提高修复效率和稳定性。
物理修复技术与化学修复技术的组合可以减少修复剂的使用量,降低成本。
此外,复合修复技术还可以加强对不同种类重金属的修复效果,提高修复的适用性。
结论:重金属土壤污染的修复技术研究已取得显著进展,各类修复技术在不同程度上可以降低土壤中的重金属含量,改善土壤质量。
矿区土壤重金属污染及生态修复
刘敬勇
【期刊名称】《中国矿业》
【年(卷),期】2006(015)012
【摘要】矿山固体废物和酸性废水导致矿区土壤中富集大量的重金属.重金属污染使土壤质量下降,生态系统退化,农作物减产,有时候还威胁到人体的健康.研究矿区土壤中重金属的来源及迁移转化规律以及采用不同的污染评价方法,可以正确评估土壤的污染等级和危害程度,为矿区土壤重金属污染的治理和生态重建提供科学依据.【总页数】4页(P66-69)
【作者】刘敬勇
【作者单位】广东工业大学环境科学与工程学院·广州,510006
【正文语种】中文
【中图分类】X37;TD8
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土壤重金属污染修复研究进展土壤重金属污染是指土壤中重金属元素超过环境质量标准,对人类健康和生态环境造成危害的一种环境污染现象。
由于重金属的积累性、毒性和残留性较高,土壤重金属污染已经成为当今世界面临的环境问题之一。
重金属污染土壤的修复研究备受关注。
本文将从修复方法、修复技术和修复效果等方面,综述土壤重金属污染修复研究的最新进展。
土壤重金属污染修复方法主要包括物理修复、化学修复和生物修复三种方式。
物理修复方法主要采用土壤改良、土壤剥离和土壤隔离等技术,通过改变土壤的物理结构和性质,降低重金属浓度,减少重金属的迁移和生物有效性,达到修复的目的。
化学修复方法主要采用土壤酸化、盐化和还原等技术,通过调整土壤的pH值、盐度和还原环境,使重金属元素形态发生变化,降低其毒性和迁移性。
生物修复方法主要采用植物修复、微生物修复和土壤生物制剂修复等技术,通过植物、微生物和土壤生物制剂的作用,促进重金属元素的吸收、转化和稳定,降低其生物有效性,减少其对人体和生态环境的危害。
就修复效果而言,土壤重金属污染修复研究已取得了一些进展。
研究表明,物理修复、化学修复和生物修复等方法在一定程度上能够降低土壤中重金属的污染程度。
植物修复技术可以有效降低土壤中重金属的含量,并达到环境质量标准。
土壤修复剂技术可以降低重金属的迁移和生物有效性,减少对生态环境的危害。
微生物修复技术可以通过微生物的作用将重金属元素转化为无毒或低毒的形态,降低其对人体和生态环境的危害。
土壤重金属污染修复研究在修复方法、修复技术和修复效果等方面都取得了一定的进展。
目前研究还存在一些问题,如修复成本高、修复效果难以评估和修复时间长等。
今后的研究需要进一步完善修复技术和方法,提高修复效果,降低修复成本,促进土壤重金属污染的有效修复。
矿区废弃地土壤生态恢复研究进展1. 引言1.1 矿区废弃地土壤生态恢复研究进展矿区废弃地土壤生态恢复是当前环境保护领域的一个重要课题,随着矿业开采活动的日益增加,废弃矿区所占用的土地面积也在不断扩大,给土壤生态系统带来了严重的破坏。
矿区废弃地土壤生态恢复研究逐渐成为学术界和实践界关注的焦点之一。
近年来,国内外学者对矿区废弃地土壤生态恢复展开了一系列探索和研究工作,取得了一些令人瞩目的成果。
针对不同类型的废弃矿区,研究者们提出了各种不同的生态恢复方案,涉及土壤修复、植被恢复、物种保护等多个方面。
在技术手段方面也出现了一些新的突破,如生物修复技术、植物搭建技术等,为废弃矿区的生态环境恢复提供了新的可能性。
尽管矿区废弃地土壤生态恢复研究取得了一些进展,但仍面临诸多挑战和困难。
矿区废弃地土壤的污染程度较高,生态系统复杂性较大,如何在实际工程实践中有效地进行生态恢复成为亟待解决的问题。
未来的矿区废弃地土壤生态恢复研究需要不断创新,加强跨学科合作,探索更有效的生态修复技术和方法,为实现矿区废弃地土壤的可持续利用和发展贡献力量。
2. 正文2.1 矿区废弃地土壤生态恢复现状矿区废弃地土壤生态恢复现状可以说是一个长期而又复杂的过程。
随着矿业开采规模的不断扩大和矿区废弃地面积的增加,矿区废弃地土壤生态破坏问题也日益突出。
矿区废弃地土壤受到矿石开采、矿石浸出、矿石运输、生产废水与废渣排放等活动的影响,土壤结构、质地、肥力等性质遭受破坏和变异,从而导致土壤的功能减弱,生态系统受到破坏。
矿区废弃地土壤生态恢复现状需要关注的重点是矿区废弃地土壤的污染程度、土壤层次的结构状况、土壤中微生物群落的种类及数量等方面。
通过充分了解矿区废弃地土壤的现状,可以为制定科学合理的恢复方案提供依据。
目前,针对矿区废弃地土壤的生态恢复工作已开始逐渐展开,但仍存在着不少挑战,如恢复周期长、成本高、效果难以保障等问题。
矿区废弃地土壤生态恢复现状虽然仍面临诸多挑战,但各界对其重视程度不断提高,相信在政府、企业、科研机构和社会各界的共同努力下,矿区废弃地土壤的生态恢复工作将取得更大进展。
土壤重金属污染联合修复技术研究进展【摘要】本文对土壤重金属污染联合修复技术的研究进展进行了综述。
在文章介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
在首先分析了土壤重金属污染的现状,然后综述了传统修复技术,并详细讨论了联合修复技术的研究现状和应用案例。
探讨了土壤重金属污染联合修复技术的发展趋势。
结论部分展望了该技术的未来发展,并提出了存在的问题与挑战,指出了未来研究的方向。
通过本文的研究,为解决土壤重金属污染问题提供了重要的参考和指导,同时也为相关研究领域提供了新的思路和方法。
【关键词】土壤重金属污染、联合修复技术、研究进展、应用案例、发展趋势、展望、问题、挑战、研究方向1. 引言1.1 研究背景土壤重金属污染是全球环境问题中备受关注的一个重要方面。
随着工业化和城市化进程的加快,大量的工业废水、废渣和废气排放导致了土壤中重金属含量的不断增加,严重影响了土壤的生态功能和农作物的品质安全。
重金属在土壤中具有较强的毒性和蓄积性,长期暴露在重金属污染土壤环境中会对人体健康和生态系统造成严重危害。
目前,传统的土壤修复技术无法完全解决土壤重金属污染问题,迫切需要采用更加有效的修复技术来净化受污染的土壤。
开展土壤重金属污染联合修复技术的研究成为当前环境科学领域的热点之一。
通过综合利用生物修复、物理修复和化学修复等多种修复技术的优势,联合修复技术能够更有效地清除土壤中的重金属污染物,提高土壤的生态功能和农产品的质量安全。
深入研究土壤重金属污染联合修复技术的机理和应用方法,对于保护环境、改善农业生产质量和人类健康具有重要意义。
1.2 研究目的土壤重金属污染已经成为当今环境科学领域的一个严重问题,对人类健康和生态系统造成了严重影响。
本文旨在通过研究相关联合修复技术,提高土壤重金属污染的修复效率和质量,保护环境和人类健康。
具体研究目的包括:探讨当前土壤重金属污染的现状,总结传统修复技术的优缺点,分析联合修复技术的研究现状,归纳土壤重金属污染联合修复技术的应用案例,探讨其发展趋势,为未来研究提供参考。
土壤重金属污染修复研究进展土壤重金属污染是指土壤中重金属元素含量超过环境质量标准而造成的环境问题。
重金属污染的产生主要与工业废物、农药、施肥等人类活动有关。
重金属对土壤和生物体的毒性影响严重,对人类健康和生态环境构成威胁。
重金属污染修复研究具有重要的意义。
本文将对土壤重金属污染修复的研究进展进行综述。
一、传统修复技术1. 土壤改良土壤改良是通过添加改良剂来改变土壤性质,降低重金属的活性和生物有效性。
常用的改良剂包括石灰、磷酸铁、有机物质等。
这些改良剂具有与重金属形成稳定化合物的能力,从而降低重金属的毒性。
2. 土壤淋洗土壤淋洗是将水或其他溶液通过土壤,将污染物溶解并带走,从而达到减少污染物含量的目的。
常用的淋洗剂包括盐酸、硫酸等能够与重金属形成可溶性盐的物质。
该方法可以有效地降低土壤中重金属的含量,但处理后的污水需要进一步处理。
3. 土壤保持技术土壤保持技术主要包括覆盖和控制措施。
覆盖技术是指在受到污染的土壤表面覆盖一层材料,可以减少土壤水分蒸发和重金属的释放,避免进一步污染环境。
控制措施主要通过合理的农业管理和耕作方法,控制农田中的水、肥、土等要素,减少重金属的迁移和累积。
二、生物修复技术1. 植物修复植物修复是利用植物的吸收、耐受、转运和转化等生理特性来修复污染土壤。
常见的修复植物包括耐重金属的植物、吸收重金属的植物和可食用的植物等。
该方法具有成本低、可持续性好的特点,但修复过程较慢。
2. 微生物修复微生物修复是利用微生物降解或转化重金属污染物,从而修复受重金属污染的土壤。
常用的修复微生物包括细菌、真菌和酵母等。
这些微生物通过吸附、螯合、还原等作用来降低重金属的含量和毒性。
三、复合修复技术复合修复技术是指将两种或多种修复技术结合起来,以提高修复效果。
常见的复合修复技术包括植物-微生物联合修复、植物-土壤改良联合修复等。
这些复合修复技术通过充分利用不同修复技术的优势,提高了修复效果。
总结:目前,土壤重金属污染修复技术已经取得了一定的研究进展。
土壤重金属污染修复研究进展土壤重金属污染是一种常见的环境问题,严重影响着土壤质量和农产品的安全。
近年来,针对土壤重金属污染的修复研究取得了一些突破性进展。
本文将介绍其中的几种修复方法。
第一种修复方法是生物修复。
通过利用植物的生理特性,可以将土壤中的重金属转移和吸收到植物体内,从而减少或移除土壤中的重金属污染物。
利用金属超积累植物进行污染土壤的修复已经取得了一定的成果。
这些植物能够将土壤中的重金属吸收并富集在植株的地上部分,然后通过剪掉植物地上部分来移除重金属。
还可以利用微生物降解土壤中的重金属污染物,比如利用浸渍法灌溉含有重金属污染物的土壤,通过微生物的降解作用将污染物降解掉。
第二种修复方法是物理修复。
物理方法可以通过改变土壤结构,减少土壤中重金属的迁移和转化。
利用土壤结构改良剂来修复重金属污染土壤,可以增加土壤的团聚体稳定性,从而减少重金属的溶解和迁移。
还可以利用离心方法和过滤方法将土壤中的重金属分离出来,从而达到修复土壤重金属污染的目的。
第三种修复方法是化学修复。
化学修复方法主要是利用化学物质与土壤中的重金属形成沉淀物或稳定化合物,从而减少其活性和毒性。
可以使用添加剂来提高土壤中重金属的沉淀速率,通过吸附和固定重金属离子来修复污染土壤。
还可以利用配位剂来形成稳定的络合物,从而降低重金属的生物有效性。
土壤重金属污染的修复研究在生物、物理和化学三个方面都取得了一些进展。
未来的研究需要进一步探索并结合多种修复方法,以寻找更有效、可持续的土壤重金属污染修复方法,为保护土壤质量和人类健康做出更大的贡献。
第17卷第2期 2008年2月中 国 矿 业C HINA MINING MA GAZINE V o l .17,N o .2February 2008环境保护 采矿区土壤重金属污染生态修复研究进展于瑞莲,胡恭任(华侨大学环境科学与工程系,福建泉州362021) 摘 要:本文阐述了矿区土壤重金属污染的评价方法和土壤重金属污染的植物、微生物的修复技术。
探讨了植物修复特点以及研究动态、植物修复技术目前尚存在的某些不足和今后努力的方向;阐明了土壤微生物修复的机理,指出以较敏感的土壤微生物作为指示生物,确定土壤中重金属的最大允许浓度;展望了以生物技术培育对重金属具降解能力的微生物应用前景,为土壤重金属污染的整治及其生态修复提出新途径。
关键词:采矿区土壤重金属污染;植物修复;超积累植物;微生物修复 中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1004-4051(2008)02-0040-04Current situation of soil heavy metal pollution and ecoremediation in mining areaYU Rui -lian ,H U G ong -ren(De par tment o f Enviro nmental Science and Eng ineering ,Huaqiao U nive rsity ,Q ua nzho u 362021,China ) A bstract :Eco log ical repair of the soil heavy metal po llution is o ne of the sig nificant means tha t the po l -lution is remedyed .It is the re search hea tpoint in the w or ld at the mo ment and is a lso the mere amicable en -viro nmental technique in the soil po llution remediatio n now .T his thesis elabo rates the soil heavy metal po l -lutants ′origin 、distribution and risk ,and technique s o f phy torepair and micr oo rganism r epair in soil heavy metal po llution .As to phy torepair technique ,this the sis introduce s its conce pt 、element 、form s 、charac -teristics and its re sear ch develo pments ,and the specific pro pe rties of plants which accumula te heavy me tals ex ceeding ly ,and also discusses its sho r tag es fo r the mement and endeav or s needed in the future .A s to mi -cro org anism repair technique ,this pape r elucida te s it s element ,points o ut that it can take rela tively se nsi -tiv e so il micro or ganisms as indica ting o rg anisms to deter min peak co ncentra tion permitted in the soil ,and ex pects the applying prospec ts o f microo rg anisms w hich are capable of deg radeing heavey metals and culti -va ted by bio technolo gy .Both the two techniques put fo rw ard a new appro ach o f soil heavey metal po llution remedia tion and ecological r epair . Key words :soil heavy metal pollutio n ;phy to repair ;exceeding ly -accumulative plant ;microo rg anism re -pair收稿日期:2007-10-25 矿业废弃地是指因采矿活动所破坏和占用的、未经治理而无法使用的土地。
它主要包括排土场、尾矿、废石堆、采矿区和塌陷区等。
世界各国矿业开发所产生的尾矿,每年就达50亿t 以上。
美国犹太州的Kenneco tt 铜矿公司,在Bing ham 进行露天开采面超过3km ,深达800m ,每天开采的矿物达到50万t 。
中国受采矿业影响的土地大约有300万hm 2,其中受乡镇企业影响的占1/3。
在20世纪末,中国每年因采矿造成的废弃地面积达3.3万hm 2[1-2]。
本文在讨论矿区土壤重金属污染评价方法的基础上,评述土壤重金属污染生物修复技术研究展望,为重金属污染土壤的生态修复提供科学的依据。
1 矿区土壤重金属污染评价方法1.1 总量法 它以矿区污染土壤中重金属元素含量的高低为依据,来判断尾矿和矿渣对矿区生态环境的影响。
但对于重金属在环境中的行为和作用,用它们在环境中的总量来预测,有时是不确切的[3]。
1.2 环境地球化学法 分析重金属元素在尾矿和矿渣中的赋存状态,第2期于瑞莲等:采矿区土壤重金属污染生态修复研究进展依据Goldich风化系列确定赋存重金属元素的矿物抵御风化能力的强弱。
如果重金属赋存在稳定性好的矿物里,自然风化过程中它们会保留在尾矿中,这样对环境影响不大。
相反,如果赋存在稳定性差的矿物里,随矿物的分解,它们就会进入到环境中来[4]。
1.3 实验模拟法 根据重金属在尾矿-水相互作用过程中的释放速率和释放机理,预测自然风化条件下尾矿中重金属的潜在环境效应。
1.4 植物指示法 利用指示植物研究土壤重金属污染程度[5]。
1.4.1 植物的受害症状 主要是通过肉眼观察植物体受污染影响后发生的形态变化。
生长在污染土壤中的敏感植物,受污染物的影响,会引起根、茎、叶在色泽、形状等方面的症状。
如锰过剩引起植株中毒,会使叶边缘和叶尖出现许多焦枯褐色的小斑并逐渐扩大[6]。
铜、铅、锌复合污染使水稻的植株高度减小、分粟数减少、产量降低。
1.4.2 植物体内重金属含量 Neubauer(1923)等提出,用黑麦幼苗法测定土壤中营养元素的有效性,来指示重金属污染程度;用可食用植物胡萝卜的含量和生理生化反应,指示土壤中铜、镉的浓度[7]。
用胡萝卜吸收铜的量,表征土壤受重金属铜的污染程度,以及各种豆科植物的变色病监测除草剂的大气沉降量[8-9]等,己被应用于重金属污染评价。
1.5 化学形态分析法 用一种或多种化学试剂萃取土壤中的重金属元素,根据重金属萃取程度的难易,将土壤中的重金属分成5种存在形态。
重金属的生物活性按照可交换态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>残留态的顺序依次降低。
Tessier的连续萃取法[10]是研究得最为彻底和应用得最为广泛的评价重金属污染修复效果的方法。
通过连续萃取形态分析法,可以更好地评价土壤重金属的污染水平。
1.6 TC LP(tox icity characte ristic leaching proce-dure)法 孙叶芳等对浙江省上虞的铅锌矿附近的土壤中的Cu、Pb、Zn、Cd进行分析测定,采用TCLP 法对土壤重金属污染状况进行评价,这个矿区附近的土壤不同程度地受到Cu、Pb、Zn、Cd污染,其中以Pb、Zn、Cd污染最为严重[11]。
2 矿区土壤重金属污染的生物修复2.1 矿区土壤重金属污染的植物修复2.1.1 植物修复的研究现状 刘秀梅等在温室砂培盆栽条件下,研究了两种乡土植物羽叶鬼针草和酸模能够富集重金属铅,对铅有很好的耐性,铅含量是该项研究工作中另四种植物的2~20倍,能把绝大部分的铅迁移到茎叶,可以作为先锋植物去修复被铅污染的土壤[12]。
陈同斌等通过湖南省野外调查和栽培实验,发现砷超富集植物蜈蚣草,砷的分布规律与普通植物也明显不同,羽片>叶柄>根系,室内栽培实验发现,羽片含砷量可高达5070mg/kg,且蜈蚣草生长快,生物量大,地理分布广,适应性强[13]。
韦朝阳等对位于湖南省一些高砷区的植物和土壤进行了一系列野外调查,研究表明,与砷超富集植物蜈蚣草同属的另一种植物大叶井口边草,对砷也具有显著的富集特征[14]。
蒋先军[15]等采用温室盆放试验,研究了印度芥菜对土壤以锌镉污染的忍耐、积累能力,以检验这种植物修复Zn、Cd污染土壤的可能性及其潜力。
在加入Zn500和1000m g/kg的土壤中[16],印度芥菜生长66d后,叶片中积累Zn的平均浓度分别达280和662mg/kg,地上部带走的Zn分别为每盆2195和3412μg。
在加入Cd200mg/kg的土壤中生长的印度芥菜,叶片中积累Cd浓度为l61mg/kg,地上部带走的Cd为每盆381μg。
叶春和以10mmo l/L Pb(NO3)2处理紫花苜蓿幼苗10d,分析了Pb在紫花苜蓿幼苗根、茎、叶中的积累情况,Pb在根表皮细胞中的亚细胞区域化特点以及Pb在紫花苜蓿体内主要存在形式[17]。
吴龙华在芥菜营养生长旺盛期施用EDTA,可显著提高旱地红壤Cu的活性,EDTA可显著增加芥菜草叶、根的Cu浓度和吸收量。
并且EDTA 用量越大,效果越明显,表明EDTA对植物修复铜污染土壤具有强化作用[18]。
沈振国等在对12种植物吸收重金属的研究时指出,蓼车(Smar tw eed)是吸收M n、Cd、Cu、Ni.Cr、Pb、H g、As等的最好植物种类[19]。
2.1.2 植物修复的研究展望2.1.2.1 用生物技术及基因工程手段筛选修复植物 用生物化学技术鉴定基因代码,使能吸收大量金属的高积累因子转移其特点至生长良好的、非食用的植物上。
应用现代分子生物学与基因工程技术,可使超积累植物的生物学性状(个体大小、生物量、生长速率、生长周期等)得到进一步的改善41中国矿业第17卷与提高,并构建高效降解污染物的微生物基因工程菌,提高植物与微生物对污染土壤生物修复的效率。