土壤是农业生产的基础，也是人类生存与发展环境的重要组成部分。土壤污染事关农产品质量和人体健康，事关经济社会发展和生态安全。本书作为环保公益性行业科研专项经费项目系列丛书之一，系统地介绍了土壤的特点、土壤污染的状况、污染土壤生物修复的原理、生物修复工艺、工艺可行性研究，分析了部分修复实例，并利用部分微生物、植物及农业废弃物对典型重金属及除草剂进行了试验研究，

序 言 我国作为一个发展中的人口大国，资源环境问题是长期制约经济社会可持续发展的重大问题。党中央、国务院高度重视环境保护工作，提出了建设生态文明、建设资源节约型与环境友好型社会、推进环境保护历史性转变、让江河湖泊休养生息、节能减排是转方式调结构的重要抓手、环境保护是重大民生问题、探索中国环保新道路等一系列新理念新举措。在科学发展观的指导下，“十一五”环境保护工作成效显著，在经济增长超过预期的情况下，主要污染物减排任务超额完成，环境质量持续改善。 随着当前经济的高速增长，资源环境约束进一步强化，环境保护正处于负重爬坡的艰难阶段。治污减排的压力有增无减，环境质量改善的压力不断加大，防范环境风险的压力持续增加，确保核与辐射安全的压力继续加大，应对全球环境问题的压力急剧加大。要破解发展经济与保护环境的难点，解决影响可持续发展和群众健康的突出环境问题，确保环保工作不断上台阶出亮点，必须充分依靠科技创新和科技进步，构建强大坚实的科技支撑体系。 2006年，我国发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》（以下简称《规划纲要》），提出了建设创新型国家战略，科技事业进入了发展的快车道，环保科技也迎来了蓬勃发展的春天。为适应环境保护历史性转变和创新型国家建设的要求，原国家环境保护总局于2006年召开了第一次全国环保科技大会，出台了《关于增强环境科技创新能力的若干意见》，确立了科技兴环保战略，建设了环境科技创新体系、环境标准体系、环境技术管理体系三大工程。五年来，在广大环境科技工作者的努力下，水体污染控制与治理科技重大专项启动实施，科技投入持续增加，科技创新能力显著增强；发布了502项新标准，现行国家标准达1263项，环境标准体系建设实现了跨越式发展；完成了100余项环保技术文件的制修订工作，初步建成以重点行业污染防治技术政策、技术指南和工程技术规范为主要内容的国家环境技术管理体系。环境科技为全面完成“十一五”环保规划的各项任务起到了重要的引领和支撑作用。 为优化中央财政科技投入结构，支持市场机制不能有效配置资源的社会公益研究活动，“十一五”期间国家设立了公益性行业科研专项经费。根据财政部、科技部的总体部署，环保公益性行业科研专项紧密围绕《规划纲要》和《国家环境保护“十一五”科技发展规划》确定的重点领域和优先主题，立足环境管理中的科技需求，积极开展应急性、培育性、基础性科学研究。“十一五”期间，环境保护部组织实施了公益性行业科研专项项目234项，涉及大气、水、生态、土壤、固废、核与辐射等领域，共有包括中央级科研院所、高等院校、地方环保科研单位和企业等几百家单位参与，逐步形成了优势互补、团结协作、良性竞争、共同发展的环保科技“统一战线”。目前，专项取得了重要研究成果，提出了一系列控制污染和改善环境质量技术方案，形成一批环境监测预警和监督管理技术体系，研发出一批与生态环境保护、国际履约、核与辐射安全相关的关键技术，提出了一系列环境标准、指南和技术规范建议，为解决我国环境保护和环境管理中急需的成套技术和政策制定提供了重要的科技支撑。 为广泛共享“十一五”期间环保公益性行业科研专项项目研究成果，及时总结项目组织管理经验，环境保护部科技标准司组织出版“十一五”环保公益性行业科研专项经费系列丛书。该丛书汇集了一批专项研究的代表性成果，具有较强的学术性和实用性，可以说是环境领域不可多得的资料文献。丛书的组织出版，在科技管理上也是一次很好的尝试，我们希望通过这一尝试，能够进一步活跃环保科技的学术氛围，促进科技成果的转化与应用，为探索中国环保新道路提供有力的科技支撑。 中华人民共和国环境保护部副部长 2011年10月 前 言 土壤是农业生产的基础，也是人类生存与发展环境的重要组成部分。土壤污染事关农产品质量和人体健康，事关经济社会发展和生态安全。 目前，我国土壤污染形势严峻，存在的突出问题有：一是耕地受农药、化肥污染的面积不断扩大，大量氮素进入土壤导致农产品被硝酸盐、亚硝酸盐污染。同时，由于农业的面源污染导致土壤多种生态环境问题，如残留农膜及农药恶化土壤物理性状，影响农业产量和农产品质量问题已日益凸显。二是部分地区土壤重金属污染严重，少数地区农产品因重金属含量超标而造成一定经济损失。三是工矿场地污染问题突出。四是流域性和区域性土壤污染问题突显，成为制约环境质量改善的主要瓶颈。 土壤污染使污染物在农作物中积累，通过食物链进入人体诱发癌症和其他疾病，危害人体健康。更进一步，污染土壤对地下水影响极大，由土壤污染引发的农产品安全和人体健康事件时有发生，成为影响农业生产、群众健康和社会稳定的重要因素。我国涉足土壤修复领域的时间较短，目前国内运用较多的是焚烧、填埋、固化和稳定化等技术，生物修复还处于起步阶段。国外土壤修复的最新进展为倡导“绿色可持续修复技术”理念，可以解释为：一种考虑到修复行为造成的所有环境影响而能够使环境效益最大化的修复行为，即对环境的影响降低到最低程度的修复技术，如植物修复技术，微生物修复技术，或者物化生物联合技术等。 在这样一个背景下，我们几位环境科学工作者编著写了这本书，本书概述土壤特点、土壤的污染现状及污染物种类，介绍生物修复的原理、生物修复工艺、工艺可行性研究及修复实例分析等，另外，本书还整理了利用部分微生物、植物及农业废弃物—菌糠修复重金属污染及微生物修复除草剂的小试研究内容。本书可作为土壤、环境保护工作者以及大专院校师生的阅读和参考用书。 本书由黑龙江省环境保护科学研究院张宝杰教授级高工、东北农业大学闫立龙副教授、黑龙江省环境保护科学研究院迟晓德担任主编，东北农业大学金羽、马彪、周军等担任副主编，书中绪论由张宝杰、迟晓德编写，第三章由张宝杰、迟晓德、马彪、周军编写，第一章、第二章、第四章、第五章由闫立龙编写，第六章及第七章由金羽编写。参加本书编写的还有任源、贾丽娜等，全书由张宝杰、闫立龙统稿，由东北农业大学曲娟娟教授主审。感谢环保公益性行业科研专项《松花江流域重金属污染源污染影响与风险评估技术及东北受污染黑土修复技术研究提供技术支持》（2010467038）对有关研究内容的资助。 限于作者的知识范围和学术水平，本书中不当甚至错漏之处一定不少，望广大同行和读者随时给予批评指正。另外，书中引用了许多国内外同行学者撰写的论文、书籍、手册等中的学术观点和研究数据，参考文献广泛，引述出处难免遗漏，请多谅解。 作 者

目 录 绪论 1 一、土壤对人类的重要性 1 二、我国土壤污染现状 1 三、污染土壤的修复方法 2 四、污染土壤的生物修复 3 第一章 土壤的污染概况及修复工艺 6 第一节 土壤污染概述 6 一、土壤污染概念与特点 6 二、土壤污染的危害 8 三、我国土壤污染现状 8 第二节 土壤重金属污染概况 9 一、我国土壤重金属污染现状 9 二、重金属污染的途径 10 三、土壤典型重金属污染物 11 第三节 土壤有机物污染概况 24 一、我国土壤有机物污染现状 24 二、土壤有机物污染的途径 25 三、土壤典型有机污染物 26 第四节 土壤污染的防治 29 一、我国土壤污染防治对策 29 二、污染土壤的治理措施 33 第五节 土壤污染的生物修复技术 34 一、土壤生物修复概念及技术分类 34 二、土壤生物修复的发展 36 三、土壤生物修复的特点 37 第六节 土壤生物修复的主要工艺 39 一、原位生物修复工艺 39 二、异位生物修复工艺 41 三、生物修复工艺的可行性研究 43 第二章 植物与微生物对土壤中污染物的作用 45 第一节 污染土壤的植物修复特点 45 一、植物修复技术的优点 46 二、植物修复的局限性 46 三、植物修复前的现场调查评估 47 四、植物修复的发展趋势 47 第二节 植物对土壤中重金属的作用 48 一、植物富集 48 二、植物挥发 51 三、植物稳定化 52 第三节 植物对土壤中有机污染物的作用 52 一、有机污染物的植物吸收 53 二、植物产生的酶的降解作用 55 三、植物与根际微生物的共同转化 55 第四节 微生物对土壤中污染物的作用 57 一、微生物的降解作用 57 二、共代谢作用 64 三、微生物的去毒作用 72 四、微生物的激活作用 78 五、环境条件对微生物降解污染物的影响 89 第三章 土壤中重金属与有机物的生物修复 99 第一节 重金属在土壤系统中的迁移转化 99 一、重金属污染土壤体系的生物效应 99 二、重金属在土壤中迁移转化的影响因素 101 三、土壤理化及生物性质与重金属的迁移转化 102 四、重金属在土壤－植物系统中迁移特点 106 五、土壤－植物系统的重金属净化功能 107 第二节 几种土壤重金属污染物的生物修复 108 一、汞污染的生物修复 108 二、铀污染的生物修复 110 三、硒污染的生物修复 112 四、砷污染的生物修复 115 五、铬污染的生物修复 118 六、铅污染的生物修复 121 第三节 农药的生物降解 124 一、卤代脂肪烃类农药 124 二、氯代环烷烃类农药 125 三、卤代芳香烃类农药 126 四、氯代环戊二烯类农药 127 五、氯代苯氧羧酸类农药 127 六、酰胺类农药 129 七、氨基甲酸酯类农药 130 八、拟除虫菊酯类农药 131 九、有机磷类农药 132 十、其他农药 133 第四节 土壤中多环芳烃生物降解 134 一、多环芳烃的降解特点 134 二、多环芳烃的代谢途径 136 三、多环芳烃的好氧微生物降解 139 四、多环芳烃的厌氧微生物降解 144 第五节 二噁英的生物降解 145 一、二噁英的结构及特点 145 二、二噁英的生物降解 146 第六节 邻苯二甲酯类的生物降解 148 一、邻苯二甲酯类的生物降解特点 149 二、邻苯二甲酯类的生物降解途径 149 第四章 污染土壤中耐重金属细菌的分离鉴定及其对重金属的吸附特性研究 151 第一节 枯草芽孢杆菌及铜绿假单胞菌的分离及对重金属铅、 锌的吸附特性研究 151 一、材料和方法 151 二、结果与分析 155 三、讨论 170 四、结论 173 第二节 产碱菌的分离及对铅的吸附特性研究 174 一、材料与方法 174 二、结果与分析 178 三、结论 191 第三节 节杆菌的分离及对铅的吸附特性研究 191 一、材料与方法 191 二、结果与分析 194 三、结论 200 第五章 植物及其植物与微生物联合修复重金属污染土壤的小试研究 201 第一节 小白菜与枯草芽孢杆菌及铜绿假单胞菌对铅污染 土壤的联合修复 201 一、材料与方法 201 二、结果与分析 203 三、讨论 209 四、结论 211 第二节 产碱菌联合蜈蚣草对Pb污染土壤的生物修复 211 一、材料与方法 211 二、结果与分析 212 三、结论 217 第三节 小白菜联合铜绿假单胞菌对Pb污染土壤修复的陆地栽培试验 217 一、材料与方法 217 二、结果和分析 218 三、结论 222 第四节 pH和磷对铅胁迫下芥菜生长和土壤酶活性的影响 222 一、材料与方法 222 二、结果与分析 223 三、讨论 230 四、结论 231 第六章 新型菌糠生物吸附剂对重金属铜、锌离子吸附的研究 233 第一节 黑木耳菌糠吸附剂对重金属铜离子的吸附特性研究 234 一、材料与方法 234 二、结果与分析 236 三、结论 243 第二节 黑木耳菌糠吸附剂对重金属锌离子的吸附特性研究 243 一、材料与方法 243 二、结果与分析 246 三、结论 252 第三节 平菇菌糠吸附剂对重金属铜离子的吸附特性研究 252 一、材料与方法 252 二、结果与分析 255 三、结论 264 第四节 平菇菌糠吸附剂对废水中锌离子的吸附特性研究 265 一、材料与方法 265 二、结果与分析 267 三、结论 274 第五节 金针菇菌糠对重金属铜的吸附特性研究 275 一、材料与方法 275 二、结果与分析 277 三、结论 283 第六节 金针菇菌糠吸附剂对重金属锌离子的吸附特性研究 283 一、材料与方法 283 二、结果与分析 285 三、结论 292 第七章 除草剂降解菌的筛选及除草剂污染土壤的生物修复菌肥的研制 293 第一节 咪唑乙烟酸降解菌的分离、筛选及其降解特性的初步研究 293 一、材料与方法 293 二、结果与分析 297 四、讨论 307 五、结论 310 第二节 长残留除草剂生物修复菌肥形态对降解菌活力的影响 311 一、材料与方法 311 二、结果与分析 312 三、结论 314 第二节 长残留除草剂生物修复菌肥（剂）对土壤微生物及 酶活性的影响 314 一、材料与方法 314 二、结果分析 317 三、结论 342 第四节 长残留除草剂生物修复菌肥（剂）对豆磺隆、普施特、 阿特拉津的降解 343 一、材料与方法 343 二、结果与分析 345 三、结论 349 第五节 长残留除草剂生物修复菌肥（剂）施用后对作物生长 发育的影响 349 一、材料与方法 349 二、结果与分析 350 三、结论 353 附录A 国家危险废物名录 354 附录B 英汉对照化学品商品名和缩略语 367 参考文献 375