土壤农药污染的生物修复技术进展

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期污染土壤生物修复技术的进展与工程应用现状房晓宇，卢滇楠，刘铮（清华大学化学工程系，北京 100084）摘要：人类生产和生活中对于污染物的不当处理会导致土壤污染，威胁生态安全、粮食安全和可持续发展。

土壤生物修复利用微生物来降解土壤中的有机污染物、转化重金属污染物价态或者降低其生物可利用度而降低其危害。

伴随现代生物技术的发展，土壤生物修复技术被日益广泛地应用于污染耕地和污染工业场地的修复。

本文从污染物质的转化与利用角度，概述了土壤污染物的主要类型及其所适用的生物修复技术及其进展。

重点综述了生物修复菌株的筛选、土壤微生态分析、生物修复过程强化三方面的最新进展，介绍了生物修复技术在加油站、废弃化工厂的生物修复及秸秆还田中的工程实施案例，分析了土壤生物修复技术应用中存在的问题，如土壤修复效果评估和降解菌剂性能强化等，讨论了土壤生物修复技术的研究方向和应用前景。

关键词：污染土壤；土壤生物修复；废弃秸秆中图分类号：TQ033 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）12-6498-09Recent advancements and applications of soil bioremediation techniquesFANG Xiaoyu ，LU Diannan ，LIU Zheng(Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: Soil contamination is often caused by the inappropriate treatment of industrial wastes andmunicipal sewage threatening the safety of environment, food and ecology as well as the sustainability of society. Bioremediation refers to the application of microorganisms to dissociate organic compounds, detoxifying heavy metal ions or reducing their bioavailability. The advancement of biotechnology has empowered technical innovation of bioremediation methods and their applications in the treatment ofcontaminated farmland and wasted plant site. This review starts with a brief introduction to bioremediationtechniques and their applications to three major types of soil contaminants. The applicability of these methods was discussed from the viewpoint of contaminates transformation and utilization. The technical advancement in the selection and screening of degradation microorganisms, molecular biology methods for assessing microbiological ecology as well as novel bioaugmentation principles were detailed. The applications of bioremediation techniques in the treatment of gas stations, abandoned plants and straw mulching were described. The problems in the development of soil bioremediation techniques such as the assessment of soil remediation outcome, formation of high performance degrading microbial consortia wereoutlined, as well as the prospects of soil remediation techniques.Keywords: contaminated soil; soil bioremediation; straw综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0046收稿日期：2023-01-10；修改稿日期：2023-02-20。

农田生态修复技术的应用与效果农田，是我们生存的根基，是粮食生产的源头。

然而，随着工业化、城市化的快速发展以及不合理的农业生产方式，农田生态系统遭受了诸多破坏，土壤污染、水土流失、生物多样性减少等问题日益凸显。

为了保障农业的可持续发展和粮食安全，农田生态修复技术应运而生。

一、农田生态修复技术的种类1、土壤改良技术土壤是农田生态系统的核心，土壤质量的好坏直接影响着农作物的生长和产量。

土壤改良技术包括施用有机肥、绿肥还田、秸秆还田等。

有机肥可以增加土壤中的有机质含量，改善土壤结构，提高土壤肥力；绿肥还田和秸秆还田则可以增加土壤中的养分，提高土壤的保水保肥能力。

2、水土保持技术水土流失是农田生态系统面临的重要问题之一。

水土保持技术主要有修筑梯田、种植植被、建设农田防护林等。

梯田可以减缓水流速度，减少土壤侵蚀；植被的根系可以固定土壤，减少水土流失；农田防护林可以降低风速，减少风蚀。

3、污染治理技术农田土壤污染是当前面临的严峻挑战，主要包括重金属污染、农药污染、化肥污染等。

污染治理技术包括物理修复、化学修复和生物修复。

物理修复如客土法、换土法等；化学修复如化学淋洗、化学钝化等；生物修复如植物修复、微生物修复等。

4、生态农业技术生态农业技术强调农业生产与生态环境保护的协调发展，如轮作休耕、间作套种、生态养殖等。

轮作休耕可以改善土壤结构，减少病虫害的发生；间作套种可以充分利用土地资源和光热条件，提高农田生态系统的稳定性；生态养殖可以实现农业废弃物的资源化利用，减少环境污染。

二、农田生态修复技术的应用案例1、某地重金属污染农田的修复在某个地区，由于长期的工业活动，农田土壤受到了严重的重金属污染。

为了修复这片农田，采用了植物修复技术。

选择了对重金属具有超富集能力的植物，如蜈蚣草、东南景天等，进行大规模种植。

经过几年的努力，土壤中的重金属含量明显降低，达到了安全标准，农田重新恢复了生产能力。

2、水土流失严重地区的治理在一个水土流失严重的山区，通过修筑梯田、种植植被和建设农田防护林等措施，有效地控制了水土流失。

生物修复技术在土壤污染治理上的应用1. 引言1.1 背景介绍土壤污染一直是全球环境问题中的一个重要方面，随着工业化进程的加快和人类活动的不断扩大，土壤污染的范围和严重程度也在逐渐增加。

土壤污染会直接影响到农业生产、生态环境和人类健康，因此如何有效地治理和修复土壤污染已经成为当今科学界和政府部门关注的焦点之一。

本文将探讨生物修复技术在土壤污染治理中的应用，分析其优势与局限，展望其发展前景，并总结生物修复技术对土壤污染治理的意义及未来研究方向。

希望通过本文的介绍，可以更全面地了解和认识生物修复技术在土壤污染治理中的作用和价值。

1.2 研究意义生物修复技术可以有效地修复各种类型的土壤污染，包括重金属、有机污染物等。

通过利用微生物、植物等生物体的生物学特性，可以有效地解决土壤中的污染物问题，减少对环境的危害。

生物修复技术具有环境友好性和经济性，相比传统的化学物理方法，生物修复技术更加温和，对环境影响较小，且成本更低。

在可持续发展理念指导下，生物修复技术的应用将有助于实现环境保护与资源利用的双赢。

生物修复技术的研究和应用对推动环境治理技术的创新和进步具有重要作用。

通过不断的研究和实践，可以不断完善生物修复技术，提高其治理效果和适用范围，为解决土壤污染问题提供更多有效的选择和方法。

生物修复技术研究的深入将为改善土壤环境质量和保护生态环境作出重要贡献。

2. 正文2.1 生物修复技术概述生物修复技术是指利用生物体或生物过程修复环境中受到污染的土壤或水体的一种技术手段。

它是一种绿色环保的治理方法，具有低成本、高效率、无污染等优点。

生物修复技术主要包括植物修复技术、微生物修复技术和土壤动物修复技术。

植物修复技术是利用植物的生长代谢活动吸收、积累、分解或转化土壤中的有毒物质，达到净化土壤的目的。

比如通过植物的根系吸收有毒物质，并将其转化为无毒或低毒物质，从而减少土壤污染物的浓度。

微生物修复技术是利用微生物在土壤中进行生物降解、生物吸附、生物转化等活动，将有毒物质降解为无毒或低毒物质，以净化土壤。

土壤污染防治与修复技术研究随着工业化和城市化进程的加速，土壤污染问题日益突出，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。

为了保护土壤资源、保障人民群众的身体健康以及促进可持续发展，土壤污染防治与修复技术的研究变得尤为重要。

本文将从土壤污染的现状入手，介绍相关防治与修复技术的研究进展与应用前景。

一、土壤污染的现状目前，土壤污染种类繁多，主要分为重金属污染、有机污染、农药污染等。

这些污染物在土壤中积累，不仅影响作物生长和品质，还会通过食物链进入人体，对健康造成潜在威胁。

据统计，全球范围内，超过3亿公顷的农田受到不同程度的污染，土壤污染已成为全球性的环境问题。

二、土壤污染防治技术研究进展1.污染源控制技术污染源控制是土壤污染防治的首要任务。

通过加强废水处理、工业排放控制以及农药农化品的安全使用等措施，减少有害物质对土壤的直接输入，达到预防土壤污染的目的。

2.生物修复技术生物修复技术利用微生物、植物和动物等生物体的代谢活动，将污染物转化为无害物质或稳定在土壤中，以达到修复土壤环境的目的。

比如利用微生物菌剂对土壤进行生物修复，可以降解有机污染物，减少土壤中的重金属含量。

3.物理修复技术物理修复技术主要依靠土壤中的物理性质变化来修复污染土壤，如电动修复技术、热解技术等。

这些技术可以有效地改变土壤中污染物的迁移和转化规律，提高土壤的环境质量。

4.化学修复技术化学修复技术是指利用化学方法对土壤中的有害物质进行去除或转化。

常见的化学修复技术包括土壤酸碱调整、氧化还原修复和吸附剂修复等。

这些技术在修复重金属污染和农药残留等方面具有较高的效果。

三、修复技术的应用前景与挑战土壤污染防治与修复技术的研究取得了一定的进展，但仍存在一系列挑战。

首先，修复技术的可行性和适用性有待进一步验证。

不同地区的土壤污染类型和程度各异，需要根据具体情况选择适宜的修复方法。

其次，修复技术的经济性和可持续性需要加强研究。

目前一些高效修复技术的成本较高，还需要进一步优化和降低成本。

污染土壤修复技术研究进展土壤是人类生产活动的重要物质基础，是不可缺少、难以再生的自然资源，其管理使用的好坏直接决定着农业生产的成败和人类文明的兴衰。

近40年来，随着社会经济的高速发展和高强度的人类活动，土壤受污染面积不断扩大，危害越来越严重，影响到实现可持续发展的战略目标。

现代农业改变了自然界原有状况，为追求高产优质，导致化肥和农药大量使用，使土壤污染成为全球性的主要环境问题之一。

此外，工业生产、石油开采、交通运输、畜禽养殖及居民生活等工农业生产生活过程中也会排出大量污染物，如多环芳烃、多氯联苯及重金属等，使土壤污染进一步加剧。

我国现有耕地约1.3亿hm2，其中约0.2亿hm2耕地受到不同程度的污染，由土壤污染导致的农产品的生态安全问题已不容忽视。

由于土壤对环境污染具有汇的作用，土壤中有毒有害化学物质通过大气和水体传递，已危及人类和动物的生存繁衍与生命安全，土壤污染已成为全球性的主要环境问题之一，引起了世界各国的高度重视。

因此，开展污染土壤修复活动，对阻断污染物进入食物链，防止对人体健康造成危害，实现社会经济可持续发展是非常重要的。

基于此，本文就目前的污染土壤修复技术进行详细综述，以期为土壤污染修复研究提供一些参考。

1污染土壤的修复研究及其发展污染土壤修复是指利用物理、化学或生物的方法，转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物，使其浓度降低到可接受的水平，或将有毒有害污染物转化为无害物质的过程。

污染土壤修复的研究起步于20世纪70年代后期，在过去的将近40年的时间里，欧、美、日、澳等国制定了大量的土壤修复计划，并投资研究了大量土壤修复技术与设备，积累了丰富的现场修复技术与工程应用经验，成立了许多土壤修复公司和网络组织，使土壤修复技术得到了迅猛发展。

我国的污染土壤修复研究起步较晚，在“十五”期间才得到重视，随后列入国家高技术研究规划发展计划，但研发水平和应用经验与美、英等发达国家存在很大差距。

近年来，科学技术部、国家自然科学基金委、环境保护部等部门有计划地部署了一些土壤修复研究项目和专题，有力促进和带动了土壤污染控制与土壤修复科学技术的研究与发展。

微生物降解农药的研究进展一、简述农药作为现代农业中不可或缺的一部分，对于提高农作物产量和防治病虫害起到了关键作用。

农药的过量使用不仅会导致环境污染，还可能对人体健康产生潜在威胁。

寻找一种高效、环保的农药降解方法显得尤为迫切。

微生物降解农药作为一种新兴的技术手段，逐渐受到研究者的关注。

微生物降解农药是指利用微生物的代谢活动将农药分解为无毒或低毒物质的过程。

这种降解方式具有高效、环保、低成本等优点，且不会对环境产生二次污染。

已有多种微生物被证实具有降解农药的能力，如细菌、真菌和放线菌等。

这些微生物通过分泌特定的酶类，将农药分子中的化学键断裂，从而实现农药的降解。

随着研究的深入，微生物降解农药的机理逐渐得到揭示。

研究者发现，微生物降解农药的过程涉及到多个生物化学反应，包括氧化、还原、水解等。

这些反应能够将农药分子转化为更易降解的小分子物质，进而被微生物完全利用。

微生物降解农药的效率还受到多种因素的影响，如温度、湿度、pH值以及农药的种类和浓度等。

关于微生物降解农药的研究已经取得了一定的进展。

研究者通过筛选具有高效降解能力的微生物菌株、优化降解条件以及研究降解过程中的关键酶类等方面，不断提高微生物降解农药的效率。

一些研究还关注于将微生物降解农药技术应用于实际生产中，为农业生产提供更为环保、安全的解决方案。

尽管微生物降解农药具有诸多优点，但其在实际应用中仍面临一些挑战和限制。

某些农药分子结构复杂，难以被微生物完全降解；不同地区的土壤和气候条件也可能影响微生物降解农药的效果。

未来研究需要进一步深入探索微生物降解农药的机理和影响因素，以期为该技术的广泛应用提供更为坚实的理论基础和实践指导。

微生物降解农药作为一种环保、高效的农药降解方法，具有广阔的应用前景。

随着研究的不断深入和技术的不断完善，相信微生物降解农药将在未来农业生产中发挥越来越重要的作用，为农业可持续发展贡献力量。

1. 农药在现代农业生产中的重要性农药在现代农业生产中扮演着举足轻重的角色。

土壤污染治理技术的发展与应用土壤污染问题已经成为全球范围内日益严重的环境问题，影响着生态系统的健康和人类的可持续发展。

随着工业化进程的加快和城市化的深化，土壤污染物种类愈发复杂，治理难度加大。

因此，开展土壤污染治理技术的发展与应用显得尤为重要。

本文将探讨当前的土壤污染及其治理技术，分析不同技术的适用场景与效果，并展望未来的发展方向。

土壤污染的原因多种多样，主要包括农业活动、工业排放、城市废弃物等。

重金属、有机污染物和病原微生物是最常见的几类污染物。

这些污染物不仅影响了农作物的生长，也通过食物链对人类健康构成威胁。

面对这一严峻的局面，实施有效的土壤治理措施势在必行。

近年来，科学家们在这一领域开展了大量研究，各种土壤治理技术应运而生。

一方面，物理修复技术是常见的一种治理手段。

在这一过程中，利用物理方法移除或隔离污染物。

常见的物理修复技术包括挖掘和填埋法、土壤洗涤、热处理等。

挖掘和填埋法通常适用于污染程度较高的地区，通过挖掘受污染的土壤并进行安全填埋，对周围环境造成的影响相对较小。

土壤洗涤则是利用化学试剂对污染土壤进行处理，通过化学反应分离污染物。

虽然这种方法在去除某些重金属方面显示出良好的效果，但其使用的化学试剂会增加环境风险。

热处理则通过加热土壤来蒸发污染物，但该技术能耗较高且应用受限。

另一方面，化学修复技术正在逐渐受到重视，尤其适用于某些特定类型的土壤污染。

化学修复技术主要通过添加各种化学药剂，使得有害成分转化为毒性较低或无毒的化合物。

例如，使用还原剂处理含铬污染的土壤，可以将六价铬还原为三价铬，大大降低其毒性。

虽然这些技术在短期内可以改善土壤质量，但其长期效果仍需评估，尤其在地表水和地下水保护方面。

生物修复技术是近年来发展迅速的一项新兴治理方式，依托微生物或植物的作用来分解或吸收土壤中的污染物。

生物修复在处理有机污染物方面表现出色，许多微生物能够分解石油烃、农药等有机物质。

此外，植物修复技术则通过种植特定植物种类，促使植物吸收土壤中的重金属和其他有害元素。

微生物生物技术在土壤污染修复中的应用研究随着人类工业和农业的发展，土壤污染问题日益突出。

土壤污染不仅严重影响农作物的生长和人类健康，还对生态系统造成了巨大威胁。

为了解决这一问题，科学家们积极探索新的土壤修复技术。

其中微生物生物技术被广泛应用于土壤污染修复中，其独特的优势和高效的修复效果受到了广泛关注。

本文将探讨微生物生物技术在土壤污染修复中的应用研究，总结其目前取得的进展和挑战。

一、微生物生物技术的基本原理及优势微生物生物技术是利用微生物的生物学特性和代谢能力来改变或修复环境的技术手段。

在土壤污染修复中，微生物可通过多种途径来降解或转化污染物，包括生物降解、生物转化、生物固化、生物吸附等。

相较于传统的物理和化学修复方法，微生物生物技术具有以下优势：1. 高效性：微生物具有高特异性和高效率的功能，能够选择性地降解或转化特定的污染物，从而提高修复效果。

2. 环境友好型：微生物修复过程不需要使用大量的化学药剂，不会产生进一步的环境污染，符合可持续发展的要求。

3. 经济性：相比于传统的修复方法，微生物生物技术可以通过利用自然界已存在的微生物资源，降低修复成本。

4. 局部修复：微生物生物技术具有定向修复的特点，可以针对性地进行局部修复，减少对周边环境的干扰。

二、微生物生物技术在土壤污染修复中的应用案例1. 生物降解：通过利用土壤中存在的细菌、真菌等微生物的降解能力，对有机污染物进行分解和降解。

例如，使用特定菌株对石油类污染物进行降解，使其转化为无毒或低毒的物质。

2. 生物转化：通过微生物的代谢过程将污染物转化为无毒或低毒的化合物。

例如，利用硫酸还原菌将重金属污染物转化为不溶性的硫化物，减少其毒性和迁移性。

3. 生物固化：利用微生物产生的胞外多糖等物质来固化重金属等污染物，减少其迁移和生物有效性。

例如，利用细菌产生的胞外多糖来吸附和固定铅离子。

4. 生物吸附：利用微生物表面的吸附剂（如菌丝、胞外多糖）对污染物进行吸附。

微生物在土壤修复中的应用随着环境污染的加剧，土壤修复问题日益凸显。

而微生物作为一种生物修复技术在土壤修复中发挥着重要的作用。

本文将就微生物在土壤修复中的应用进行探讨，并举例说明其在不同污染情况下的具体应用过程。

一、微生物在重金属污染土壤修复中的应用重金属污染是当前土壤污染问题的一个突出方面。

而微生物通过各种生理学机制可以对重金属进行有效的修复。

首先，微生物可以通过吸附作用去除土壤中的重金属污染物。

其次，微生物还能通过还原、氧化、螯合等作用将重金属转化为不活性形态，从而减少对环境的危害。

最后，微生物可以与重金属形成复合物，阻断其进入生物体内，保护生物健康。

以镉(Cd)污染土壤修复为例，微生物修复技术一般分为原位修复和外源修复两种方法。

原位修复主要利用土壤中的自然微生物群落进行修复，而外源修复则是通过添加外源菌株来进行修复。

其中，锌镉耐受菌株比如假单胞菌、拟杆菌等被广泛应用于重金属污染土壤的修复中。

这些菌株通过吸附、螯合、还原等作用将土壤中的镉固定，并降低其在土壤中的迁移和累积，从而达到修复的效果。

二、微生物在石油污染土壤修复中的应用随着石油开采和使用的增加，石油污染已成为全球性的环境问题。

而微生物修复技术可以有效降解土壤中的石油污染物，从而恢复土壤的生态功能。

微生物降解石油污染主要通过微生物代谢产生的酶的作用进行。

这些酶可以将石油中的复杂有机物分解为简单的无机物，提供给微生物进行能量和营养物质的代谢。

同时，一些微生物还具有氧化性的特点，可以氧化石油中的有机污染物，降低其毒性。

因此，微生物心生修复技术被广泛应用于石油污染土壤的修复中。

三、微生物在农药污染土壤修复中的应用农药广泛应用于农业生产中，但同时也对土壤和环境造成了污染。

微生物修复技术在农药污染土壤修复中扮演着重要的角色。

微生物降解农药的机理主要包括通过菌株代谢降解农药、利用酶降解农药以及微生物菌群共同协作降解等方式。

例如，一些降解酶可以将有机磷农药分解为无毒的无机盐和有机物，同时微生物菌群的种类和数量的变化也会影响农药降解能力。

污染场地土壤修复技术研究现状与发展趋势摘要：通过近年来对我国土壤污染现象的调查发现，污染场地的数量呈现上升的趋势，在土壤环境治理方面相关部门需要加大关注力度，结合当前土壤环境污染现状进行分析，落实科学的修复技术应用。

在当前的土壤环境修复中面临着很多难题，比如说制定的修复方式与实际情况之中存在的偏差，无法落实修复效果的提升，而且一些修复应用的资金投入力度不足，制约了土壤环境的修复效果。

所以，相关机构需要在土壤环境管理方面落实更多的资金和技术支持，确保制定的措施能够达到良好的土壤环境管理，为我国的工业、农业发展奠定坚实基础。

本文对污染场地土壤修复技术研究现状与发展趋势进行分析，以供参考。

关键词：污染场地；土壤修复技术；发展趋势引言污染场地土壤修复技术是利用现代人工技术调查研究土壤污染的原因，并根据调查结果选择适当的修复方法，恢复土壤原有的生态活性，提高土壤的开发利用率。

现阶段，随着我国土壤污染的加剧，制定了一系列针对性方案，加大了对土壤修复技术的研究力度，希望解决现有的污染问题，保护自然环境质量。

1污染场地土壤污染形成原因目前，生活垃圾的排放量呈明显上升趋势，各类垃圾堆积在环境中，经过环境侵蚀或人工处理，产生的有害物质直接融入土壤，增加了土壤中放射性和化学物质的含量，破坏了原有的结构体系，导致土壤性能逐渐下降，随着时间的推移，不良物质会渗透到深层土壤中，从而影响地下水或其他地下资源。

自然污染的产生也往往是由人类活动引起的，比如近年来环境中存在的砷元素较多，危害更大。

有鉴于此，中国应加强土壤污染治理，规范日常生活和作业，保护和恢复土地资源。

2常用的土壤污染修复技术2.1电动修复技术电动修复技术就是指在电场作用下，以电迁移为基础，将土壤中含有的各类重金属离子与无机盐传送到电极，实现对重金属离子的清理。

电动修复技术与其他的修复方式有着较大的差别，该技术可以满足低电导率，实现对细微颗粒中的重金属离子去除，不会产生对土壤结构的破坏，而且在利用该技术进行土壤环境的修复时，修复范围非常广，操作过程简单而且灵活，具备的应用优势非常明显。