随着我国农业集约化、工业化、城市化和交通现代化的快速发展，化肥、农药等农用化学品和工业污染物大量进入

环境，导致农业面源污染面积不断扩大。污染程度日趋严重，给我国土壤生态环境、农产品安全和人类健康等造成

了严重威胁，并直接影响到我国社会经济的可持续发展。

而土壤污染具有隐蔽性、滞后性等特征，不仅降低了土地资源的质量，使农业生产遭受损失，并且通过污染农副产

品而损害人体健康。因此，如何保证土壤的质量至关重要。

其实，土壤中栖息的数量巨大的微生物是消除土壤环境污染、恢复土壤健康、重建生态系统过程中不可或缺又无法

替代的生力军，它们将在污染农田修复、安全农产品生产和可持续的农田生态系统构建中发挥巨大作用。

消除土壤重金属污染需要微生物

我国首次土壤污染普查结果显示，全国土壤重金属总超标率达16.1%，耕地土壤重金属超标率高达19.4%。每年因重

金属污染导致的粮食减产超过1千万吨，每年被重金属污染的粮食多达1200万吨，合计经济损失超过200亿元。

目前，土壤重金属污染的面积和强度呈现持续增加的趋势。土壤重金属污染主要来源于工业、农业、采矿和交通等

方面。工业生产广泛使用重金属，而且将未经严格处理的废水直接排放，使得周围的土壤容易富集高含量的有毒重

金属。企业排放的烟尘和废气中也含有重金属，并最终通过雨淋沉降和自然沉降进入土壤。农业生产过程中含重金

属的化肥、城市废弃物和农药的不合理施用以及污水灌溉等，都会导致土壤重金属污染。

特别指出，很多重金属污染还源于金属矿山的开采，广东大宝山矿区土壤测定发现30多年的采矿已造成土壤铅、

锌、铜、镉 重金属严重超标，附近河水灌溉稻田的重金属含量远超出国家土壤质量二级标准，其中铜、镉超标倍数

分别为14.01倍和4.17倍。有色金属矿山开发使得湖南全省高达13%的土壤受到铅、镉、汞、砷等金属元素的污染，

污染面积达2.8万公顷。

重金属在土壤中有难降解、毒性强、易累积等特点，它们或通过渗漏进入地下水，或在土壤中直接被植物吸收进入

食物链，最终对生态环境以及人类和动物的健康构成严重威胁。而城市化和工业化进程的加快，使这个问题越来越

突出。

不难看出，土壤重金属的危害及污染治理是当今土壤、环境、生态、生物以及医学等众多学科领域科学工作者关注

的焦点，也是社会各界关心的热点和当今环境污染防治的重点。

土壤重金属污染修复的主要技术包括化学、物理、工程以及生物治理法，微生物修复是通过微生物对土壤中的重金

属离子的吸附、吸收、络合、沉淀及成矿等作用降低其活性，减少农作物对重金属的吸收，达到修复污染的效果。

微生物修复具有环境风险小、成本低、效率高等优点。

在土壤中，微生物依靠其细胞壁和胞外聚合物（EPS）中大量的羟基、羧基、磷酸基吸附土壤中重金属离子，其代谢

分泌的磷酸根、腐殖酸、富里酸等能沉淀土壤中的重金属离子，其胞内形成的植物螯合肽和金属硫蛋白等能富集重

金属，而且微生物还可以通过改变土壤理化性质、影响植物根系吸收等过程，使土壤中重金属的迁移性下降，降低

了重金属的生物有效性。

多环芳烃（PAHs）是含两个或两个以上苯环结构的有机污染物，广泛分布于土壤中，并且水溶性低，难挥发，结构

稳定，成为典型的持久性有机污染物（POPs）。PAHs具有“致癌、致畸、致突变”效应，对环境生态安全和人类健

康具有极大的潜在危害。

上个世纪八十年代以来，世界各国环保部门都已经将PAHs列为环境中优先监测污染物。土壤中的PAHs大多来自于化

学、钢铁、火力电力工业（如焦化煤气、有机化工、石油工业、炼钢炼铁和火力发电等）、交通运输、垃圾和秸秆

焚烧、污灌和污泥农用等方面。

我国向环境中排放的PAHs逐年上升。1999年中国16种优先控制PAHs的年排放量约为9799吨，2003年，我国年总排放

量高达25300吨。由于PAHs难溶或不溶水，90%以上排放到大气中的PAHs通过大气干湿沉降进入土壤，使土壤成为

PAHs的储存库。

此外，我国污灌区长期灌溉含有高浓度PAHs的城市工业污水及石油污水，也造成了土壤中PAHs的大范围累积。土壤

中的PAHs可以由植物根系吸收而进入植物体，植物体也可经叶片吸收由土壤挥发到大气中的PAHs，并在植物体内发

生转运、部分代谢和积累，通过食物链的富集与传递，危及人体健康。

环境中去除PAHs的方式主要有挥发、光降解、生物积累、化学氧化、土壤吸附和微生物降解等，而微生物降解是环

境中PAHs最主要的去除方式，具有成本低、污染小、安全性高等优点，是修复工程中应用较广泛且相对成熟的一种

技术。

土壤是自然界中微生物生活的大本营，大部分土壤微生物是生态系统中不可缺少和有益的组成部分，但也有相当一

部分土壤微生物能引起牲畜、人类感病甚至致命。土壤中的病原微生物主要来源于含有大量病原菌和寄生虫的生活

垃圾、生活污水、未经处理的畜禽粪便、医院污水、工业废弃物以及被病原菌污染的河水等。

灌溉特别是污灌常可引起土壤污染。生活污水和工业废水中，含有氮、磷、钾等许多植物所需要的养分，所以合理

地使用污水灌溉农田，一般有增产效果。但大量的污水未加处理而直接倾注于环境，使一些灌区土壤中有毒有害物

质、病原微生物和寄生虫有明显的积累。

据不完全调查，目前全国受污染的耕地约有1.5亿亩，其中污水灌溉污染耕地3250万亩。工业固体弃废物或生活垃

圾、人畜粪便以及因传染病死亡的畜禽尸体等在土壤上堆放和填埋，或作农田基肥，由于淋滤渗透，其中的有害物

质和病原体也会进入土壤，侵染农作物，并通过土壤介质在垂直和水平方向迁移扩散，污染含水层和地下水，进而

感染人体。因此，畜禽排泄物中残留的病原菌极有可能会危及人类安全。

为了控制土壤中畜禽传染病的病原菌，传统的方法是使用化学消毒剂和抗生素进行消毒和控制，这给土壤带来了严

重污染，影响土壤的植被和微生物群落，使得大量的微生物产生耐药性，增加了进一步防控的难度，导致畜禽传染

病爆发频率越来越高。相比化学消毒剂和抗生素，微生物制剂具有无毒副作用、无残留污染、不产生耐药性的优

势，具有广阔的发展和应用前景。

微生物制剂防治土壤传染性病原微生物的优势表现在：能调节土壤微生物群落结构，扶植正常群落；阻止土壤中病

原菌定殖、传播，杀死或抑制病原菌的生长；提高畜禽养殖区的环境质量，保证动物的健康养殖；减少动物尸体对

环境的污染；减少病原菌对农作物的污染、促进农作物的生长；减少病原菌对水资源的污染。

微生物制剂的菌种主要有乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等。解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽

胞杆菌等，耐酸、耐碱、耐高温，易于保存，稳定性好。它们能产生有机酸，利于乳酸菌等优势菌群的生长繁殖，

维持微生态平衡，还能产生抗菌物质，抑制病原菌的生长，因此是微生物制剂采用的主要菌种之一。