污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的進(jìn)展與工程應(yīng)用現(xiàn)狀

房曉宇，盧滇楠，劉錚

（清華大學(xué)化學(xué)工程系，北京 100084）

在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)活動(dòng)中一些污染物通過各種途徑進(jìn)入土壤，造成了土壤污染。據(jù)報(bào)道，我國(guó)有16.1%的土壤受到污染[1]，22.1%的耕地存在污染混合物[2]；歐洲有280 萬個(gè)地點(diǎn)可能受到土壤污染[3]，美國(guó)有45萬塊棕地存在潛在或已知的危險(xiǎn)物質(zhì)[4]。農(nóng)業(yè)土壤退化和由此造成的作物產(chǎn)量損失也尤其令人擔(dān)憂。經(jīng)受污染的農(nóng)作物、土壤灰塵、大氣粉塵等進(jìn)入人體后，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人的身體健康[5]。土壤擁有最大的陸地碳庫，估計(jì)儲(chǔ)存了4.1萬億噸，幾乎是大氣碳估計(jì)總量的5倍[6]。受污染的土壤可能無法發(fā)揮其在碳循環(huán)中的作用。

現(xiàn)有的土壤修復(fù)技術(shù)及其所適用的污染場(chǎng)地類型如圖1所示，其中土壤修復(fù)技術(shù)主要分為物理法（換土法、熱脫附、氣相抽提法等）、化學(xué)法（萃取法、氧化法、淋洗法等）和生物法（自然衰減、生物刺激、生物強(qiáng)化等）[7]。生物法修復(fù)土壤是利用自然界的生物體即植物、真菌、細(xì)菌等吸收、轉(zhuǎn)化、清除或降解污染物[8]。與物理和化學(xué)法相比，生物法具有去除率高、無二次污染、對(duì)土壤本體結(jié)構(gòu)破壞小等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到各國(guó)重視[9]。

圖1 污染場(chǎng)地類型及主要修復(fù)技術(shù)

本文針對(duì)土壤污染物的轉(zhuǎn)化與利用問題，綜述了生物修復(fù)技術(shù)在不同污染土壤中的作用機(jī)制、適用范圍與工程實(shí)例，重點(diǎn)介紹了生物修復(fù)菌株篩選、土壤微生態(tài)分析、生物修復(fù)過程強(qiáng)化三方面的研究進(jìn)展，并針對(duì)生物修復(fù)技術(shù)工程實(shí)施和廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化案例進(jìn)行了分析，展望了生物修復(fù)技術(shù)在土壤修復(fù)中所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。

1 土壤污染物類型及生物修復(fù)技術(shù)

根據(jù)污染物生物利用度和轉(zhuǎn)化途徑的不同，可將土壤中污染物分為無機(jī)、有機(jī)和廢棄生物質(zhì)三類。無機(jī)污染物包括鎘、砷、硒、鈾等，其生物利用度較低；有機(jī)污染物包括農(nóng)藥、殺蟲劑等難降解物質(zhì)；廢棄生物質(zhì)則包括農(nóng)業(yè)廢棄物、城鎮(zhèn)生活垃圾、畜禽糞便等。表1列舉了常見的土壤污染物類型及生物修復(fù)技術(shù)。

表1 土壤污染物的類型和生物修復(fù)技術(shù)

1.1 生物鈍化無機(jī)污染物

生物鈍化是指通過改變污染物在土壤中的化學(xué)形態(tài)或賦存狀態(tài)，從而降低污染物在土壤中的遷移性和生物可利用度，進(jìn)而減少植物對(duì)污染物的吸收[10-11]。土壤中重金屬的賦存形態(tài)可分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)[12]5 種，其中可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)遷移性較強(qiáng)，毒性較大，最容易被生物利用。生物可以通過鈍化將重金屬在土壤中的可利用形態(tài)轉(zhuǎn)化為有機(jī)結(jié)合態(tài)或殘?jiān)鼞B(tài)，降低毒性，鈍化機(jī)制如圖2所示。從污染物與生物體結(jié)合的不同部位，可將重金屬的鈍化途徑分為表面吸附、胞外富集（胞外絡(luò)合和胞外沉淀）和胞內(nèi)沉積等，見表2。鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)物結(jié)合態(tài)吸附或共沉淀在土壤中，在土壤中pH 和氧化還原電位變化時(shí)，部分重金屬元素溶出轉(zhuǎn)化為可交換態(tài)，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害[21]。殘?jiān)鼞B(tài)重金屬含量穩(wěn)定，在自然條件下不易釋放，不易被植物吸收或生物鈍化。

表2 生物鈍化土壤中的重金屬污染物案例

圖2 土壤中重金屬生物鈍化機(jī)制

細(xì)菌表面帶負(fù)電并含有羧基、羥基、氨基、巰基等基團(tuán)，可以通過靜電作用、表面絡(luò)合、離子交換等方式吸附重金屬離子。真菌菌絲可在土壤中形成伸展的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，菌絲特殊的構(gòu)造可吸附土壤中的重金屬離子。土壤微生物所分泌的多聚糖、脂多糖、糖蛋白、腐殖酸等可與重金屬離子形成絡(luò)合物[22]，進(jìn)而減少重金屬在土壤中的遷移性[11]。Su等[16]和Van Roy 等[23]發(fā)現(xiàn)在缺氧條件下，硫酸鹽還原細(xì)菌能還原硫酸鹽產(chǎn)生硫化物，進(jìn)而與金屬離子作用形成不溶性的硫化物沉淀。Macaskie 等[17]分離的檸檬酸細(xì)菌屬Citrobacer可分泌一種抗Cd的酸性磷酸酯酶，能分解2-磷酸甘油，產(chǎn)生的HPO42-與Cd2+形成CdHPO4沉淀。受到重金屬脅迫的植物根系會(huì)分泌膠質(zhì)、糖類、有機(jī)酸等，在根際環(huán)境中與金屬離子相互作用進(jìn)而抑制植物對(duì)重金屬的吸收[24]。被微生物細(xì)胞攝取的重金屬離子被分配于細(xì)胞內(nèi)不同器官形成封閉的電子稠密顆?；蚺c聚磷酸鹽結(jié)合積累在液泡或線粒體中，隨后經(jīng)過代謝作用排出體外。微生物體內(nèi)可合成金屬硫蛋白（MT），MT 可通過Cys 殘基上的巰基與金屬離子結(jié)合形成無毒或低毒絡(luò)合物[18]。除了金屬硫蛋白外，微生物細(xì)胞內(nèi)部的多肽段也可以與金屬離子結(jié)合將其沉積在細(xì)胞內(nèi)部。微生物細(xì)胞中質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)座子上的抗性基因編碼的金屬解毒酶能催化金屬發(fā)生氧化、還原、甲基化、去甲基化等反應(yīng)，將高毒性金屬轉(zhuǎn)化為低毒的形態(tài)。例如，有機(jī)汞化合物首先被有機(jī)汞裂解酶降解為Hg2+，然后被汞還原酶還原為單質(zhì)汞。假單胞菌（Pseudomonadsp.）分泌的鉻酸還原酶可將Cr(Ⅵ)還原為低毒、溶解度更小的Cr(Ⅲ)[19]。Roux 等[20]的研究表明，羅爾斯通氏菌（Ralstonia metallidurans）CH34 可以還原Se(Ⅳ)為低毒的單質(zhì)硒，在胞內(nèi)沉積。

1.2 生物降解有機(jī)污染物

微生物能夠以有機(jī)污染物作為碳源或能源，將其分解為低毒或無毒的小分子化合物，如簡(jiǎn)單醇或酸、CO2、H2O 等，同時(shí)釋放能量滿足自身生長(zhǎng)需求。涉及的酶催化反應(yīng)包括氧化還原、基團(tuán)轉(zhuǎn)移、水解作用、氨化、乙酰化、酯化、縮合、雙鍵斷裂及鹵原子轉(zhuǎn)移等[25]，表3列舉了若干典型案例。

表3 生物降解有機(jī)污染物典型案例

有機(jī)污染物可通過胞內(nèi)酶和胞外酶被降解，其降解機(jī)制如圖3所示。如真菌分泌的木質(zhì)素降解酶系可將多環(huán)芳烴氧化降解，植物根系釋放到土壤中的酶也可以直接參與污染物的降解[35]，如脫鹵酶、硝基還原酶、過氧化物酶、漆酶和腈水解酶等可分別降解三氯乙烯、2,4,6-三硝基甲苯（TNT）、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等多種持久性有機(jī)污染物[36-37]。植物還可以主動(dòng)吸收有機(jī)污染物，通過木質(zhì)化將有機(jī)物分解為木質(zhì)素儲(chǔ)存在組織內(nèi)，或通過體內(nèi)細(xì)胞的一系列酶促反應(yīng)將污染物徹底礦化為CO2和H2O。在胞內(nèi)降解過程中，污染物先通過主動(dòng)運(yùn)輸、被動(dòng)擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、基團(tuán)移位、胞飲作用進(jìn)入細(xì)胞，然后被胞內(nèi)酶降解[38]。細(xì)菌和酵母等產(chǎn)生生物表面活性劑可以提高疏水性有機(jī)物的生物可利用度。Hua 等[39]考察了E.cloacaeTU 所分泌的胞外多糖對(duì)石油烴類物質(zhì)的水溶性和生物降解速率的促進(jìn)作用，證明了胞外多糖可乳化十六烷烴，同時(shí)增強(qiáng)表面的疏水性并提高其表面zeta電位，使電荷趨于中性，有助于提高十六烷烴的生物可利用度，并顯著提高了十六烷烴的礦化速度。

圖3 功能微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解利用機(jī)制

1.3 生物轉(zhuǎn)化秸稈類廢棄物

在廢棄生物質(zhì)中，秸稈是一類來源廣泛、儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉的可再生資源，我國(guó)年產(chǎn)作物類秸稈約9億噸[40]。秸稈的干物質(zhì)一般由灰分、粗蛋白和非氮化合物組成，粗蛋白包括蛋白質(zhì)和其他含氮化合物，非氮化合物包括纖維素、半纖維素、木聚糖醛酸和木質(zhì)素等，其中纖維素（30%～35%）、半纖維素（20%～30%）、木質(zhì)素（20%～25%）所占比重較大，是秸稈的主要支撐組織，很難被微生物分解[41]。秸稈轉(zhuǎn)化的本質(zhì)為借助微生物的酶解作用高效分解纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的過程。秸稈助腐菌能夠進(jìn)化出不同降解纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的功能，從而達(dá)到降解秸稈的目的，其助腐降解如圖4所示。

圖4 纖維素酶系和木質(zhì)素酶系介導(dǎo)的秸稈助腐菌降解秸稈

目前采用秸稈助腐菌主要包括細(xì)菌、真菌和放線菌三類，其中真菌分泌的酶系降解秸稈的能力最強(qiáng)[42]。真菌通過分泌到胞外的游離纖維素酶系水解和氧化降解纖維素；細(xì)菌通過纖維素多酶復(fù)合體如纖維小體更加徹底地降解纖維素。纖維素的水解主要通過內(nèi)切纖維素酶、外切纖維素酶和β-1,4-葡聚糖苷酶的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)[43]。纖維素酶的纖維連接區(qū)（CBD）與纖維素結(jié)合，然后利用催化域水解纖維素[44]。半纖維素是木聚糖、甘露糖等單體形成的多糖，以木聚糖為主，降解機(jī)理與纖維素類似。β-1,4-內(nèi)切木聚糖酶、β-1,4-外切木聚糖酶和β-木糖苷酶分別作用于木聚糖的內(nèi)部非還原性末端和低聚糖，前兩者以木聚糖為最小的水解單位，降解為低聚糖，后者將低聚糖進(jìn)一步降解為單糖[44]。微生物通過降解秸稈中的纖維素和半纖維素產(chǎn)生還原性糖，來維持自身的生長(zhǎng)繁殖。微生物降解木質(zhì)素的過程主要依靠胞外酶進(jìn)行。已發(fā)現(xiàn)的木質(zhì)素降解酶主要有木質(zhì)素過氧化物酶（LiP）、錳過氧化物酶（MnP）和漆酶（Laccase）[45]。木質(zhì)素在木質(zhì)素降解酶的作用下發(fā)生側(cè)鏈氧化，解聚為低分子化合物，并生成大量的木質(zhì)素基本結(jié)構(gòu)單元。木質(zhì)素單體多為甲氧基芳香族分子，甲氧基的存在限制了木質(zhì)素的后續(xù)降解效果。在木質(zhì)素單體的進(jìn)一步降解之前，微生物分泌相關(guān)的酶使木質(zhì)素單體去甲基化后形成的愈創(chuàng)木酚、丁香酚等酚類化合物是典型的生物質(zhì)腐殖酸的主要成分，對(duì)于提高土壤肥力、抑制土壤鈍化具有重要作用[46]。付丹妮等[47]從常年水稻種植土壤中篩選出1株能高效降解秸稈的黑曲霉CKB，在常溫正常土壤條件下，秸稈經(jīng)該菌降解35天后，失重率可達(dá)49%。

2 生物修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展

已有的實(shí)驗(yàn)室研究和工程實(shí)踐表明，降解微生物篩選與定殖和修復(fù)過程強(qiáng)化是提高土壤生物修復(fù)過程效率并降低其成本的關(guān)鍵，土壤微生態(tài)分析技術(shù)服務(wù)于土壤生物修復(fù)過程監(jiān)測(cè)和修復(fù)效果評(píng)估，下面具體介紹這三方面的研究進(jìn)展。

2.1 降解菌高效篩選和構(gòu)建技術(shù)

傳統(tǒng)的篩選方法是選擇培養(yǎng)基法和液相富集法，過程中打亂了土壤體系，破壞了微生物間的相互作用，篩選微生物的菌群多樣性降低，且成本高、周期長(zhǎng)[48-49]。本文作者研究團(tuán)隊(duì)[13-14,47,50-53]建立了土壤環(huán)流誘導(dǎo)馴化方法，在盡可能接近于自然狀態(tài)下篩選分離土壤中微生物，成功篩選到多株石油烴、百菌清、二氯喹啉酸降解、秸稈腐化、重金屬鈍化等有機(jī)物降解的功能微生物。根際土壤微生物比非根際土壤中的微生物活性高、數(shù)量多，在土壤中數(shù)量是非根系土壤的10～100 倍。根際圈微生物篩選通過篩選具有降解污染物能力并能夠利用植物分泌物生長(zhǎng)的微生物強(qiáng)化根際圈修復(fù)，是一種能有效篩選功能微生物的方法。Zuzolo 等[54]采用內(nèi)生菌根的高羊茅體系篩選具有6株高效降解石油烴的菌根菌，設(shè)計(jì)了菌根菌-生物刺激-植物修復(fù)的耦合修復(fù)?；谧詣?dòng)化和儀器分析技術(shù)的高通量篩選平臺(tái)突破了人工篩選在效率、穩(wěn)定性等方面的限制，成為菌種選育的重要方法。其中液滴微流控是一種將反應(yīng)體系微型化的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在微體積、大小均一的液滴對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)、反應(yīng)、檢測(cè)和篩選[55]。Chen等[56]將自制的微流控芯片和單細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)聯(lián)合成功用于咪唑啉酮降解菌的富集和篩選，從混菌中篩選得到了156株有降解能力的菌株，混菌和單菌都能在7天內(nèi)完成對(duì)咪唑啉酮不同程度的降解?；ㄐ惴虻萚39]利用低溫等離子體誘變技術(shù)得到耐鹽陰溝腸桿菌E.cloacaeTU，能適應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.5%NaCl 的高鹽環(huán)境，對(duì)石油烴的降解效率是野生菌的2.5倍。

2.2 生物修復(fù)過程強(qiáng)化技術(shù)

土壤結(jié)構(gòu)密實(shí)性和空間不均一性和吸附性能限制了外源微生物在土壤中的遷移，導(dǎo)致微生物不能充分接觸污染物，制約生物修復(fù)效果[57]。生物刺激是通過土壤中添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、電子受體等促進(jìn)污染物降解微生物的生長(zhǎng)，通過添加生物表面活性劑或生物質(zhì)等提高污染物的生物可利用性。所采用生物表面活性劑包括鼠李糖脂、皂角苷、烷基多苷、槐糖脂、海藻寡糖等[58]。生物強(qiáng)化是通過向污染土壤中加入降解微生物來提高土壤修復(fù)速率，如張坤等[62]采用土壤中添加麥秸和微生物制劑的方法，破壞污染土壤毛細(xì)結(jié)構(gòu)，從而抑制返鹽并富集石油烴污染物，通過添加石油烴降解微生物加速修復(fù)，并通過場(chǎng)地實(shí)驗(yàn)室證實(shí)了該方法的實(shí)用性。在實(shí)際應(yīng)用中常將生物刺激技術(shù)和生物強(qiáng)化技術(shù)結(jié)合起來加速生物修復(fù)的過程，見表4。

表4 生物修復(fù)過程強(qiáng)化技術(shù)

2.3 土壤微生態(tài)分析技術(shù)

土壤微生物是土壤體系物質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物反應(yīng)器。土壤中絕大部分微生物是不能培養(yǎng)的，可培養(yǎng)的微生物占總數(shù)的0.1%～1%。目前分離出的微生物基本上都是之前已經(jīng)報(bào)道過的種屬，不能培養(yǎng)的菌株在污染土壤中發(fā)揮的代謝功能難以被評(píng)估[65]。微生態(tài)分析技術(shù)作為一種有效的生物監(jiān)控手段，直接反映了微生物菌株定植、菌群的動(dòng)態(tài)變化等，是修復(fù)過程監(jiān)測(cè)和結(jié)果評(píng)估的科學(xué)工具，也為修復(fù)過程優(yōu)化提供重要依據(jù)[66]。宏基因組學(xué)可以研究降解過程的微生物基因，在DNA水平上研究微生物群落結(jié)構(gòu)，并獲得與之相關(guān)的特定微生物群落的基因豐度。宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)通過分離提取微生物群落中的RNA 提供基因活性方面的信息，來確定活躍微生物的代謝功能[67]。宏蛋白質(zhì)組學(xué)則是以與微生物生理生化活動(dòng)直接相關(guān)的蛋白質(zhì)為研究對(duì)象，通過對(duì)差異蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定，可以甄選出與微生物生理活動(dòng)密切相關(guān)的基因，進(jìn)而闡明微生物的基因組功能[68]。Zhou等[69]利用宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究汞污染的稻田，發(fā)現(xiàn)該地微生物群落中相對(duì)豐度較低，但能夠降解甲基汞的主要微生物是Catenulisporaceae、Frankiaceae、Mycobacteriaceae和Thermomonosporaceae。Chen 等[70]采用穩(wěn)定同位素探針-多組學(xué)-單細(xì)胞分析方法，發(fā)現(xiàn)一株未被報(bào)道過的不能培養(yǎng)α-變形菌門UBA11222降解聯(lián)苯的機(jī)制，而在某些多環(huán)芳烴污染土壤中不能培養(yǎng)的固氮菌是群落中的活躍組分并能有效降解聯(lián)苯，提出在這些土壤中，更有效的生物修復(fù)方法可能是添加硝酸鹽的自然衰減?；诙嘟M學(xué)的微生態(tài)分析技術(shù)能根據(jù)固有細(xì)菌和富集培養(yǎng)菌株的差異，設(shè)計(jì)有針對(duì)性的生物修復(fù)策略，為生物修復(fù)過程提供科學(xué)的指導(dǎo)。

3 污染土壤生物修復(fù)工程實(shí)踐

3.1 加油站修復(fù)

加油站是國(guó)內(nèi)外石化行業(yè)土壤和地下水污染重點(diǎn)防治對(duì)象之一。加油站地下輸油管線或地下儲(chǔ)油罐泄漏的主要污染物為石油烴、苯系物、二氯甲烷、甲基叔丁基醚（MTBE）、萘、鉛等，其中石油烴、苯系物可隨地下水?dāng)U散100m 以上，MTBE由于水溶性大、難降解等原因擴(kuò)散范圍可達(dá)數(shù)百米[71]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用15年以上的地下儲(chǔ)油罐，70%會(huì)出現(xiàn)泄漏[72]。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跛惺皖悎?chǎng)地修復(fù)均優(yōu)先采用自然衰減，但是加油站的活動(dòng)較頻繁，需配套其他可以強(qiáng)化自然衰減的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)地的有效修復(fù)[73]。崔長(zhǎng)征等[74-75]針對(duì)大港加油站石油烴、苯系物超標(biāo)的污染情況，采用多相抽提-強(qiáng)化脫附-生物修復(fù)接力修復(fù)技術(shù)體系集成，通過加壓和微泡注入降解菌液修復(fù)后，苯和石油烴及其他檢測(cè)污染物濃度均低于管制值。

3.2 廢棄化工場(chǎng)地修復(fù)

化工場(chǎng)地可能含有各種污染物，如汞、鎘、鉻、鉛、砷、鎳等重金屬，以及苯系物、氯代烴、石油烴、農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、硝基化合物等有機(jī)物。土壤中的污染物大多處于“老化”狀態(tài)，吸附于土壤顆粒，尤其是細(xì)粒土壤表面，或滲入土壤顆粒內(nèi)部，甚至嵌于土壤晶格中，其遷移擴(kuò)散能力相對(duì)較低，修復(fù)難度較大。而且廢棄化工場(chǎng)地有較高的利用價(jià)值，允許的修復(fù)時(shí)間有限，通常為幾周或幾個(gè)月，要求采用快速方法進(jìn)行修復(fù)。根據(jù)廢棄化工場(chǎng)地的適應(yīng)性不同，國(guó)內(nèi)采用的技術(shù)主要包括安全填埋、焚燒制磚、固化、淋洗、穩(wěn)定化等。而生物修復(fù)目前主要用于礦山和農(nóng)田土壤修復(fù)，用于廢棄化工場(chǎng)地修復(fù)的案例很少見。因此亟待建立起生物修復(fù)與其他技術(shù)耦合的方法，實(shí)現(xiàn)更為安全、高效、綠色的適合廢棄化工場(chǎng)地的修復(fù)技術(shù)。清華大學(xué)李廣賀課題組[76]以植物二月蘭種植聯(lián)合Kocuriasp.P5降解菌劑，2014 年在武漢原農(nóng)藥廠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加速修復(fù)被有機(jī)氯農(nóng)藥污染的土壤。

3.3 廢棄生物質(zhì)降解與資源化

秸稈類廢物的有效處置和資源化利用對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。利用微生物的產(chǎn)酶降解特性和生物降解過程，在最優(yōu)條件下對(duì)作物秸稈進(jìn)行發(fā)酵降解，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源化利用是秸稈就地轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。清華大學(xué)盧滇楠等[47,50,77]構(gòu)建了多種高效微生物降解菌劑，2016 年在安徽蚌埠完成了面積達(dá)10畝（1畝=666.7m2）的玉米秸稈還田試驗(yàn)，耕地的玉米增產(chǎn)了50～60kg/畝；2019 年在山東山亭進(jìn)行了4400 畝大田實(shí)驗(yàn)，加菌腐熟后馬鈴薯莖葉直接還田后，顯著改善了土壤的理化性質(zhì)，已納入當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)企業(yè)的常規(guī)農(nóng)業(yè)操作中。

4 污染土壤生物修復(fù)技術(shù)研究和應(yīng)用展望

盡管我國(guó)近年來在污染土壤生物修復(fù)基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)和場(chǎng)地實(shí)驗(yàn)方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但從全面推進(jìn)土壤生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的角度，還存在如下問題需要研究和突破。

（1）綜合運(yùn)用微生物基因組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)，全面揭示土壤中微生物降解污染物的微生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，為生物刺激和生物強(qiáng)化提供指導(dǎo)和幫助，從而加快污染物降解，同時(shí)為污染土壤修復(fù)的評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。

（2）發(fā)展高效降解微生物篩選和復(fù)合菌劑構(gòu)建技術(shù)。土壤是由固相、液相、氣相組成的多相復(fù)雜體系，土壤中污染物往往也具有多樣性，需要不同的降解微生物共同發(fā)揮作用。采用常規(guī)的液相富集法很難篩出高效混合菌劑，土壤環(huán)流篩選技術(shù)提供了一種高效途徑，在此技術(shù)上結(jié)合菌種誘變有望進(jìn)一步提高降解菌劑效能。

（3）生物修復(fù)過程集成與強(qiáng)化。不同地域土壤地質(zhì)不同，土壤使用歷程對(duì)其結(jié)構(gòu)也具有重要的影響作用，在實(shí)際修復(fù)過程中，需考慮土壤地質(zhì)結(jié)構(gòu)、使用歷程和污染過程特性，因地制宜，將生物修復(fù)技術(shù)和化學(xué)及物理修復(fù)技術(shù)集成應(yīng)用，以提高工程修復(fù)效率，降低成本。

（4）隨著我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)于農(nóng)業(yè)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的要求不斷提高，結(jié)合當(dāng)前雙碳目標(biāo)要求，特別需要加強(qiáng)廢棄農(nóng)業(yè)生物質(zhì)的就地轉(zhuǎn)化，促進(jìn)耕地土壤保育，為高品質(zhì)農(nóng)業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。