全 文 ：生态科学2005年2月第24卷 第1期 ECOLoGICSC ENCEFeb．，2005，24(1)：84～89
重金属与农药污染的农业土壤脱毒过程研究进展
于 颖1一，周启星14(1中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室，沈阳110016；2大连海事大学环
境科学与工程学院，大连116026)
【摘要】农业土壤环境自身脱毒过程是极其复杂的生态化学过程，对于土壤健康质量的维持和改善具有重要意义。然
而，一直以来，人们对污染物的致毒过程研究得较多，对农业土壤自身脱毒能力及机制未给予足够重视。本文就农业
土壤环境中，重金属与农药污染物的吸附脱毒、非生物降解(水解、光解)脱毒、微生物降解脱毒、土壤酶学脱毒、
根际环境中的降解和转化脱毒以及植物富集固定进行了综述，并分析了各脱毒过程中所涉及到的反应机理。
关键词：重金属；农药；农业土壤；自身脱毒
中图分类号：x703 文献标识码：A 文章编号：1008—8873(2005)01．084一06
Reviewofself．detoxincationprocessesina2riculturalsoilscOnt=Iminatedwithheavymetalsandpesticides
YUYin91一，ZHOUQi—xin91水(1．KeyLaboratoryofTerrestrialEco ogicalProcess，InstituteofAppliedEcology，Chinese
AcademyofSciences，ShenyaIlg110016，China；2．CollegeofEnvironmentalSciencendEngineemg，DaliaIlM撕t me
University，Dalian116026，C11ina)
AbstractSelf．detoxificationinagriculturalsoilis verycomplicatedeco—cheIIlicalprocessaIldimportantinsustainingand
impmVingsoilquality．Thus，adsorptiVedet xification，non．biologicaldegradat Vedetoxification，micmbi0109icaldegradatiVe
detoxification，soil·enzymedetoxification，degradativeaIldt nsfomativede oxificationinrhizosphericenvimnmentand
phytoaccumulatiVeimmob lityw rereViewed，andre ctiVemechanismsnVolVedinVariousdetoxicatedprocesseswere
djscuessed．
Keywords：Heavym tal；Pesticide；Aagriculturalsoil；Sself_detoxification
土壤是人类赖以生存的物质基础，是不可缺少、不
可再生的自然资源。从某种程度上讲，土壤也是非常脆
弱、容易被人类活动所损害的自然要素[1】。然而，随着
我国社会经济的发展，由于人为因素导致的土壤污染越
来越严重，1997年统计有1×10
7
hm2耕地受到不同程度
的污染，1998年统计有五分之一的耕地受到污染【2J。
一方面，土壤环境污染可直接或间接地影响到土
壤的健康质量以及生长于污染土壤上的植物、动物中
生物大分子DNA，损害DNA分子结构的完整性，从
而对生物体造成各种遗传毒性【3J；另一方面，土壤环
境自身可通过吸附、生物和非生物降解以及植物富集
等生态化学过程，对局部污染起到稀释、缓冲甚至毒
性去除的作用【4’5|。然而，一直以来，人们对污染物的
致毒过程探讨的较多【6，7l，对土壤自身脱毒过程
(self-detoxif：ication)及其机理的论述与综述很少。事
实上，关于农业土壤环境自身脱毒过程的分析与利用，
对于了解农业土壤这一宝贵资源的自我净化功能和污
染物脱毒能力，对于防治土壤和地下水污染尤其是保
证农产品的食用品质安全具有重要的实践意义。
1吸附脱毒过程
外源污染物进入土壤后f出现的第一个脱毒过程
就是吸附反应。由于土壤对污染物的吸附和滞留，才
不致于因为大量的有毒化学品进入土壤环境后而对土
壤动物、土壤微生物造成较大的伤害，这也是土壤具
有一定自净能力和环境容量的主要动因之一。由于土
壤环境中硅酸盐矿物同晶替代作用产生永久电荷(以
负电荷为主)，氧化物和有机胶体羟基化、质子化和脱
质子化产生pH依变电荷(包括正电荷和负电荷)，因
此土壤胶体具有两性性质，既能吸附阳离子，也能吸
附阴离子，对污染物起到脱毒效果。
1．1重金属吸附脱毒过程
土壤对重金属的吸附脱毒过程包括非专性吸附脱
毒和专性吸附脱毒两个方面【8】。
非专性吸附脱毒是指由于静电引力和热运动平衡
作用产生的离子吸附脱毒，如土壤负电荷位点对重金
属cu2+、Cd2+、Pb’2+及Cr3+，正电荷位点对As03厶等
的吸持。非专性吸附脱毒过程由土壤胶体表面与离子
间的库仑力引起，其特征是被吸附离子以水化离子的
形态被吸持，被吸附离子与吸附点位之间没有电子转
移或共享的电子对，而是被一至数层水分子隔开。被
收稿日期：2004．09一19，2005．02．20接受
基金项目：国家杰出青年科学基金(20225722)、中国科学院知识创新工程重
要方向项目(Kzcx2．sw．416)资助．
作者简介：于颖(1975～)，女，博士研究生，黑龙江省伊春人，主要从
事污染物环境行为及污染生态学研究．
E．mail：Zhougixin92003@yahoo．com
*通信作者
万方数据
1期 于颖，等：重金属与农药污染的农业土壤自身脱毒过程研究进展 85
吸附的阳离子，根据电中性原理作为平衡胶体表面反
号电荷的离子，按B01tzmann分布定律分布在胶体表面
双电层中，基本不影响胶体的表面化学性质[9】。若体系
pH值升高，表面非专性吸附的阳离子将逐步发生羟基
化作用，并最终形成表面氢氧化物沉淀。许多吸附和
形态试验证明，Cu抖在土壤中的可交换态为Cu2+和
cu(OH)+两种形态，由于络合作用，也可能带有水分子成
为cu㈣o)6抖、cu(H20)广和Cu(H20)5(oH)+等。在pH
较高的情况下，Cu2+将发生水解并伴随H+释放，使吸
附态Cu2+的交换性能大大降低【101。
专性吸附脱毒亦称配位体交换脱毒，主要发生在
土壤可变电荷胶体的羟基化表面。土壤中铁、铝、锰、
硅等的氧化物及其水合物和有机质是阳离子配位吸附
脱毒的主要土壤组分，层状硅酸盐矿物断键的边面也
可对阳离子发生配位吸附脱毒。这些土壤固相表面都
具有类似的吸附点位，有与金属离子键合的不饱和
oH一或H，o配位体【8|。例如cu2+被硅酸盐矿物专性吸
附脱毒的顺序为：高岭石>伊利石>蒙脱石。高岭石表
面的羟基比蒙脱石多，对Cu2+的吸附脱毒量也大。专
性吸附脱毒的特征是吸附离子与表面之间以共价键结
合，形成的络合物为内围络合物。每吸附一个M”，
释放出n个H+，并且一定的矿物对特定金属离子表现
出高度的专一性。同时，吸附脱毒过程趋向于不可逆。
土壤对Cu2+的吸持强度随体系pH的变化而变化：当
pH为4．O时，土壤对Cu2+的吸持强度排序为：黑土>
黄棕壤>红壤；当平衡pH为7．O时，排序为：黑土>
红壤>黄棕壤，黑土对Cu72+的高吸附性充分反映了有
机质在Cu吸附脱毒过程中的重要作用【11l。
1．2农药吸附脱毒过程
农药在土壤环境中的吸附行为是关联于农药解毒
过程的重要支配因素之一。农药在土壤中的吸附脱毒受
土壤理化特性、农药分子化学结构和气候等多种因素的
影响，吸附脱毒机理较为复杂，存在着离子键、氢键、’
电荷转移、共价键、范德华力、配体交换、疏水吸附和
分配等多种作用力，并且上述几种效应常常是同时存在
的，只是在某种条件下某种机制占主导而已。
农药在土壤有机质上的吸附与结合，可以导致农
药的生物活性和生态毒性降低。土壤有机质中碳链、
脂烃和类脂结构所构成的憎水微环境，是疏水性农药
的主要吸附点位，疏水分配作用是与pH无关的吸附
脱毒过程。腐殖酸、富啡酸和其它腐殖质的吸附脱毒
性能不一。Pignatello和xing【l引曾就疏水分配作用提
出有机质扩散机理：天然有机质由玻璃态和橡胶态两
个区域构成，污染物在橡胶态高聚物上的吸附脱毒一
般为线性吸附且服从Fick扩散定律；玻璃态区域中分
布着具有各种不同能量的吸着点，稀溶液中有机污染
物在玻璃态高聚物中的吸着是不规则的，等温线表现
为非线性，这是因为玻璃态高分子化合物对污染物存
在双重吸附脱毒方式(线性分配和孔洞填充)，而孔洞
填充是导致非线性等温线和偏离Fick定理的原因。也
有观点【l3】认为，疏水性有机物的吸附脱毒取决于该化
合物的辛醇．水分配系数玉，0w：当化合物的玉，0w>1000
时，分配作用占主导；当翰晦500时，以表面吸附脱
毒为主；当‰Ⅳ在500～1000之间时，为表面吸附一
分配作用双重模式。
在溶液中离解成阳离子状态或可接受质子的农
药，可与粘土形成离子键而被强烈吸附，同时通过电
荷转移和范德华力增强吸附脱毒过程。吸附系数较之
疏水性强的有机污染物要小得多。阳离子型农药杀虫
脒吸附于粘土矿物的主要机制是阳离子交换反应，与
高岭石、伊利石与蛭石的作用位置集中在粘土颗粒的
外表面和晶体的边缘，并且2：1型粘土矿物的作用力
强度高于高岭石。除草剂氟草灭能够进入蒙脱石层间
取代高价阳离子而发生交换吸附脱毒【l引。阴离子型农
药草甘膦可以通过与蒙脱石边缘破键裸露的A13+络合
而被吸附，此时A13+作为桥而连接蒙脱石和草甘膦。
草甘膦是一种很强的络合剂，它在土壤中的吸附脱毒
更多地是关联于有机质和无定型铁铝氧化物含量，而
不是CEC值或粘土矿物含量【l引。
土壤有机质还可通过其功能团与农药形成氢键而
产生吸附脱毒效应。氢键结合是非离子型极性有机物
与粘土矿物和有机质吸附的最重要作用机制。对腐殖
酸一阿特拉津生成热的研究和一些红外数据表明，腐殖
酸中的C=0基可以和亚胺基形成一个或多个氢键。阿
特拉津嗪环上高负电性N与可交换的水合阳离子的质
子之间的氢键作用是蒙脱石吸附阿特拉津的原因【l6l。
在pH4～8范围内，甲胺磷分子中的P=O基或NH2可
通过质子化作用而发生P、N、0原子之间的电荷重排，
使N原子处带有一个净正电荷而保持分子的极性【17j。
氢键可能是使该农药滞留于土壤的结合形式之一。
1．3吸附脱毒的定量描述
一定温度下吸附脱毒量与吸附平衡液浓度的关系
为吸附等温线。由于固一液界面上的吸附脱毒过程涉及
溶质、溶剂和吸附剂三者问错综复杂的作用，加上土
壤体系的多相性，因此，至今吸附等温线的定量描述
大多带有一定的经验性质[1引。常见的方程式有
Fhundilch方程、Langmuir方程、Teml【in方程等。大
多数污染物的振荡平衡吸附试验数据可以近似地用上
万方数据
生态科学 24卷
述方程拟合、处理，以便了解该化合物的吸附脱毒过
程，评价土壤对污染物的脱毒能力。
Giles等【J圳研究大量稀溶液吸附脱毒过程后，将等
温线大致分为4类，分类的依据是等温线起始部分的
斜率和随后的变化情况，包括：1)S型等温线，当溶
剂有强烈的竞争吸附时可出现这类等温线，其起始部
分斜率小，并凸向浓度轴，平衡浓度增大时等温线有
一快速上升阶段；2)L型等温线(Langmuir型)，稀
溶液吸附中最为常见的等温线形式，通常是溶质比溶
剂更容易被吸附，即溶剂在表面上没有强烈的竞争吸
附能力时所出现的等温线；3)H型等温线(H堙h
amnitv型)，溶质在极低的浓度时就有很大的吸附，
溶质与吸附剂之问有强烈的亲和力；4)c型等温线
(Constantp ition型)，起始段为一直线，溶质在吸
附剂表面相和溶液中的分配是恒定的。
通常情况下，非离子和酸性有机物在土壤中的吸
附脱毒主要是通过溶解到土壤有机物的分配过程实现
的，符合线性等温线(C型)；重金属等无机污染物在
土壤中的吸附主要是通过离子交换和络合作用进行，
一般符合Langmuir吸附等温线(L型)或可用
Freundilch方程来描述，当然这也与污染物分子结构、
土壤类型以及试验所采用污染物浓度有关。浓度较低
时，等温线可能在初始区段呈线性(C型)；浓度升高
时，曲线可能是L型。有人对LaIlgmuir方程的应用
作了全面研究，指出如果土壤有机物含量不太高而粘
土含量较高时，Langmuir方程有较好的应用性。
Pusino【20]的研究证明，一些农药在粘土上的吸附脱毒
过程能够较好地符合Langmuir方程，说明粘土对农药
符合单层吸附脱毒。甲胺磷的吸附热力学数据与
Freundlich方程拟合良好[21】。有研究表明【22J，3种菜
园土对Cu2+的吸附脱毒均可用Freundilch方程和
Lall2muir方程来描述，以Freundilch方程拟合为佳。
2降解和转化脱毒
在土壤中，能够最终将重金属和农药等污染物毒
性降低或去除，恐怕要依赖降解和转化这一途径实现
脱毒。污染物经受一系列的生态化学过程后，可能降
解和转化为毒性较小或没有毒性的化合物。土壤中同
时存在着非生物和生物两种类型的脱毒过程，有时两
者的重要性很难分清。
2．1非生物降解脱毒
农药在土壤中的非生物降解脱毒包括水解、光解
等过程。农药的非生物水解脱毒主要取决于农药本身
的化学结构、土壤水分、温度、气体通透状况、粘土
类型、pH值以及其它化合物如腐殖质、金属氧化物等
的存在。有2种类型的水解脱毒反应过程：一种由土
壤中酸或碱催化的反应过程，另一种是由于土壤组分
的吸附催化作用而发生的反应过程f231。在水解过程
中，农药原来的分子结构发生改变，大多数生成低毒
产物，有利于生物降解脱毒。吡虫啉的水解属于碱催
化反应过程，在碱性条件下，吡虫啉的水解速率加大
口41。由于阿特拉津嗪环上与氯原子结合的碳原子被负
电性的氯和氮原子包围着，因而易受0H影响而发生
水解。氯磺隆和甲磺隆在酸性条件下，分磺酰脲桥断
裂和氨基甲酸水解两步反应，由于磺酰基的强吸电子
效应增加了羰基的极性，因此水分子更易进攻极化的
羰基碳而导致脲桥断裂亲核取代反应【25|。扑灭津由于
土壤有机质的吸附作用而催化水解。有机磷农药在土
壤中的水解模式为酯键吸附一催化水解，水解速度和水
解产物主要与pH值和吸附因素有关。
农药的光解脱毒过程是指农药在太阳光线的作用下
发生的分子裂解反应过程，主要包括氧化反应、环氧化
反应、羟基化反应、异构化反应、酯解作用和脱卤素作
用过程等。光解脱毒过程是暴露在土体表面残留农药降
解的一个重要途径。农药必须吸收适当波长的光能，呈
激活状态才能进行光化学反应。通常认为，在光解脱毒
过程中首先是光能使农药分子中的化学键断裂而形成活
跃的中间产物一自由基，然后自由基与其它反应物作用而
形成光解产物。太阳光谱中波长在290～450胁之间的
紫外光线，其辐射能恰好符合许多农药分子化学键裂解
能的要求，是诱导农药发生光解的最重要谱线矧。有机磷
的P-o键和P_S键键能较低，是很容易吸收太阳光
发生光解的。安定磷在辐射通量为1．5×1017J·s。时，光
降解98％的时间为10miIl瞄】。室内模拟光解试验表明，
光照结合Ti02催化是裂解表层4cm土壤中敌草隆的有效
手段之一，增加水分含量可提高降解脱毒的速率四J。当
通气量为2L·mill～，催化剂用量为O．4g·L_1，光照时
间为2h时，纳米Ti02悬浮体系光催化降解甲胺磷是可行
的，降解率达到了77．5％瞄J。
2．2生物降解和转化脱毒
2．2．1微生物降解脱毒微生物降解是最重要的生物
脱毒过程，因为微生物对能量的利用更有效，具有较
高的遗传变异性和较快的繁殖速率，能够更好适应外
界条件的变化。正由于土壤中微生物具有如此强大的
突变和适应能力，因此对各种各样人工合成的农药等
总会有相应的微生物种类去降解它们，使污染物分子
结构发生改变，起到解毒的作用【4J。
土壤中微生物能以多种方式代谢农药，如酶促方
万方数据
1期 于颖，等：重金属与农药污染的农业土壤自身脱毒过程研究进展 87
式、共代谢降解等，涉及的反应途径包括氧化、水解、
羟基化、脱卤、甲基化、硝基还原、醚键断裂、去氨
基和轭合作用等。由于微生物种类和地域、土壤母质、
耕作条件和有机质含量等的不同，土壤中农药的实际
降解脱毒过程可能是以上两个或多个作用的组合。甲
胺磷在未灭菌土壤中比在灭菌土壤中降解快，在富含
有机质土壤中比在较贫瘠土壤中降解快，证明微生物
对于土壤中的甲胺磷降解脱毒起着重要作用。曲霉、
青霉和酵母菌等真菌以及假单胞菌、芽胞杆菌等细菌
被发现可降解甲胺磷。从甲胺磷的酯键结构考虑，推
测主要通过水解作用得以降解，降解产物有P0a孓、
H。P0。N。大肠杆菌产生的磷酸三酯酶能够打开甲胺磷
的P—S键。当甲胺磷完全矿化为无机磷后，其产物包
括CH30H、CH3SH、NH3和P04}【2圳。草甘膦属于C．P
键类型有机磷农药，尽管该键很稳定，但是很多细菌
可以酶解它而形成两种中间产物肌氨酸和氨甲基磷
酸，并最终释放出无机磷。假单胞杆菌和产碱杆菌可
以利用草甘膦作为磷源而生长【3⋯。
2．2．2根际环境中的降解和转化脱毒 根际环境作
为植物生长、吸收和分泌以及在土壤、水、大气、微
生物综合作用下形成的具有独特物理、化学和生物学
性质的微型生态系统，对于污染物的生态化学行为和
归宿有着重要的影响，是外源污染物进入食物链的第
一个重要屏障叫。
根际环境中重金属的酸一碱反应、氧化一还原反应、
配位．离解反应、生化反应、活化一固定以及吸附一解吸
等行为的变化最终表现为重金属形态的变化，从而改
变生物有效性和生物毒性。进入根际界面的金属离子
或与有机质螯合，或形成溶解性很小的碳酸盐、磷酸
盐、硫化物或氢氧化物而被固定解毒，或以M”、
M(OH)V。””等离子形态固定在土壤颗粒表面【32|。根
际游离重金属离子与根系分泌物形成稳定的螯合物，
其溶解度增加但活度降低，阻止重金属进入植物根系。
例如，zn诱导植物根系细胞外膜产生分子量60～93kD
的蛋白质，使之与zn形成络合物，使重金属停留在细
胞膜外【331。同时，包裹在根尖表面，以多糖为主要成
份的根系粘液物质，可以配合Pb2+、Cu2+等金属离子而
使它们的迁移受阻。根系分泌物对金属污染物的吸附、
包埋可以使其在根外沉淀下来。由于小麦根系的各种
作用，根际土壤中Cu的形态平衡向弱结合方向移动
口引。根系对土壤中阴阳离子的不平衡吸收引起根际pH
变化，可以显著影响许多重金属的溶解度。随着小麦
根际的碱化，根际Cd的可提取态相应减少【j5|。
植物根系向土壤环境释放占植株同化量10％～20％
的糖类、醇类、氨基酸、酶和小分子有机酸类等分泌物，
促进根圈微生物生长和提高其矿化有机污染物的效
率u0|。与非根际土壤相比，根际土壤中微生物数量一般
可提高2～4个数量级。研究表明，许多植物根际区的农
药降解脱毒速度快，降解率与根际区微生物数量的增加
呈正相关，并且多种微生物联合群落的适应范围比单一
种群的菌落要广泛得多。当处理浓度为1mg·埏。1时，
丁草胺在小麦非根际土与根际土的降解速率常数分别为
0．0385和0．0902，半衰期分别为18．0和7．7d【j川。在曾
施用过阿特拉津的土壤中，农药的矿化速率明显高于普
通土壤。相比于非根际土，小麦根际的微生物总C量显
著上升，并且微生物种群的结构也有所不同。PCR结果
揭示与阿特拉津矿化酶有关的基因atZC在根际土壤中的
含量要比非根际土高得多u剐。
2．2．3土壤的酶学脱毒 土壤酶是来自微生物、植物
和动物的具有高度催化作用的蛋白质。土壤酶活性与
有生命的生物或它们的残体有密切的联系，酶的活性
决定了土壤中进行的各种生化过程的强度和方向，是
土壤自净容量的指标之一。与农药转化与脱毒有关的
重要土壤酶有氧化．还原酶类，以及能在一定程度上催
化水解许多含有磷酸键、酯键或酰胺键农药的水解酶
类。研究表明【391：多数情况下，在农药施入土壤的最
初时问内(几天～几周)，土壤酶活性仅有稍许的降低；
随着时间的延长，酶活性逐渐恢复到原有的水平，甚
至略有提高，这说明土壤中存在着降解不同农药的相
应脱毒酶。一些有机磷农药被磷酸酶催化降解后，毒
性会降为母本化合物的O．5％～1．67％。施入久效磷9d
后，农药对土壤脱氢酶的抑制作用消失，反而有一定
的激活作用【40J。施入甲胺磷(0．5ug·g’1)8d后，脱
氢酶活性呈上升趋势，酸性磷酸酶的抑制状态在第4d
就可解除，恢复正常【411。在田间使用浓度下，除草剂
溴苯腈和杀虫剂丙溴磷施入一段时间后，土壤酸性磷
酸酶的活性有所提高【42|。
重复使用一种或几种类似化学结构的农药，可能
导致农药的迅速降解，土壤酶参与上述过程，被称为
“激活生物降解脱毒”。有人注意到土壤酶对杀虫剂异
柳磷和地虫硫膦有激活生物降解脱毒过程。Racke掣43j
发现土壤重复使用杀虫剂后，磷酸酶活性显著增强，
从而加速催化水解脱毒反应，降解杀虫剂中的磷酸基。
3植物富集一固定脱毒
植物除了吸收和积累必需的营养物质外，还可吸收
某些非主要元素和有机物。正是由于某些植物的富集脱
毒特性，植物修复技术成为目前的研究热点Ⅲ】。特定植
万方数据
88 生态科学
物既可以将污染物吸收到体内将其转化为气态物质后释
放到大气中，也可以将其富集并固定在植株某部位或进
一步代谢、矿化污染物，达到减轻局部土壤污染的目的。
细胞壁果胶质中的多聚糖醛酸和纤维素分子的羧基、醛
基等基团能够与重金属结合钝化，使重金属离子局限在
细胞壁上，不能进入细胞质进一步参与生理代谢。蹄盖
蕨属植物吸收Cu、ZIl、Cd总量的70％～90％位于细胞
壁，并且大部分以离子形式存在或与细胞壁中的纤维素、
木质素结合【45]。进入植物体内的农药等大分子有机物也
能够与细胞壁物质发生螯合作用，除草剂百草枯难以进
入有抗性杂草的细胞质并传导到靶部位一叶绿体，大部
分被结合到细胞壁上m】。
植物可在重金属的诱导下，生成植物螯合肽
(PC)或重金属结合蛋白如类金属硫蛋白等，使重
金属以不具生物活性的螯合态存在。研究结果表明，
PC是一种由半胱氨酸、谷氨酸和甘氨酸组成的含巯
基螯合多肽，分子量一般为1～4kD，其一般化学式
为(1，．Glu—Cys)。一G1y(n=2．11)047|。谷胱甘肽可能是PC
的合成前体H81。重金属一PC螯合物的生成过程为：重
金属离子经细胞壁和细胞膜，进入细胞质并激活PC
合成酶，酶以谷胱甘肽为底物酶促合成PC并与重金
属螯合，最后，重金属一PC螯合物在ATP的作用下通
过液泡膜转运至液泡中。液泡中重金属离子在酸性条
件下，与有机酸结合并开始积累，使植物对某种金属
表现出耐性。抗Ni的庭荠属植物A如JsMm
J已伊)，f艇加砌m体内72％的Ni分布在液泡中【491。在烟
草细胞液泡内，柠檬酸、苹果酸等有机酸与重金属
Cd螯合‘501。
4展望
农业土壤环境的吸附脱毒、非生物降解脱毒、微
生物降解脱毒、土壤酶学脱毒、根际环境中的降解和
转化脱毒以及植物富集一固定脱毒，是非常复杂而又十
分重要的污染生态化学过程。通常情况下，上述各条
脱毒途径交错叠加，其强度总和构成了土壤环境容量
的基础，使土壤表现出多种自我净化能力。全面系统
地理解这一脱毒过程，对更好地进行污染物危险度评
价、开展土壤污染防治工作具有重要的理论与实践意
义。随着分子生物学手段的发展，这一课题有待从分
子毒理学角度，对污染物的代谢途径和脱毒机制进行
更加深入细致的研究。对细胞和分子水平上土壤环境
脱毒原理的深刻理解将有助于进一步开发其自我清洁
潜力，更加经济有效地修复污染土壤。
参考文献
[1】 周启星，黄国宏．2001．环境生物地球化学及全球环境变化嗍
北京：科学出版社．
[2】 陈怀满．2002．土壤中化学物质的行为与环境质量瞰]．北京：
科学出版社．46：387—389．
【3】LodishH，Bal血noIeD，Be水A．2001．M01ecularCeUBi0109v
口川．NewYbrk：Sciend丘cAm商caIlBooks，k．
【4】 周启星，孔繁翔，朱琳．2004．污染生态毒理学嗍．北京：科
学出版社．
【5】 周启星，任丽萍， 孙铁珩，等．2002．某铅锌矿开采区土壤
镉的污染及有关界面过程[J]．土壤通报，33(4)：300—302．
[6】ZhouQX，RaillbowPS，SmiⅡ1BD．2003．1瑚erallceand
acculnuladonof吐leⅡacenl tals2jnc，copl)era11dcadIlli啪in
吐lr铃po叫撕册sofmepolychal如№圮括咖e坩泐幻椰]．如M脚f
D，舭^缸舰肋妇泐ZA渤c缸疔伽∥舭踟i训勋增如m，
83(1)：65—72．
【刀 周启星，程云，张倩茹，等．2003．复合污染生态毒理效应
的定量关系分析阴．中国科学，33(6)：566-573．
[8】 何振立， 周启星， 谢正苗．1998．污染及有益元素的土壤化
学平衡瞰]．北京：中国环境科学出版社．
【9】 1hengBKG．1980．S衄swi血vadablecha靴『M1．NewzealaIld
SocofSonSd．147—166．
【10】赵蓉， 倪晋仁， 张岚，等．2002．碳酸盐对铜离子在黄
土中吸持及形态影响的实验研究[J】．环境化学，21(4)：349—355．
[11】武枚玲．1985．土壤矿质离子的可变电荷表面对金属离子的专
性吸附[J]．土壤通报，16(2)：89-94．
【12]Pig玎ateUoJJ，)(i醒BS．1996．MechaIlismsofs ows唧donof
orgallicc11部【1icalstonaturalp rdclesrJl．西zvf，踟&i乃c，mDZ，
30(1)：1一11．
[13J李桂芝，刘永明．2001．黄河水体沉积物对敌百虫和甲拌磷的
吸附阴．环境化学，20(3)：244—248．
f14】PusiIloA，MioeraG，GessaC．1991．Illtemcdo璐ofmeherbicide
acmuolfenwimonnnorjl】oIlite：F0rmadonofiIlso】ubleF色j十．
刖”，cu“alldCa”c咖p1髓es阴．c奶百＆C比哕肘打钾‘39(1)：
5m53．
【15】M西illoE，Undabe如aT～蛐uedaC，etaI．2000．Glyphos如
a‘lsorDdononsoilsofdj丘硪mcharac吲stics．111fluenceofcoDD r
addi60nm．鳓啪眇咖伽，40：103—107．
【16】SawhneyBL，SiIl曲SS．1997．SoqmonfatraZjneby～一a11d
Ca-satLlIatedSlnecdterJl．CkⅧ＆C融vA胁馏r，45：333—338．
Ⅱ7】SinghAK，w11iteT，SpassovaD，eta1．1998．Physicoch：ITlical，
m01eclllar-咖italaIldelectro柑cp】∞剃esofacephatend
me缸删dophosm．C锄妒BfDc舷m砌ⅧfDf，119C：1ar7一117．
【18】ScheideggerAM，Spad(sDL1996．Acri血alssessInentof
so巾don-desofpdonmechallismsat出esoilmiller撕缸
in衄位efJl．勋甜涮，161(12)：813—831．
【19】G北sCH，MacEwaIlTH，Na妨waSN，eta1．1960．Stlldieson
adsoIpdon：IIAsystemofclassmc撕onofs01utionads唧don
iso山ernla ditsuseiIldiagnosisfadsorpdonⅡlelchallismandIneas咖entofspec面csum眈a玎eaofsohds叨．，C抛m&E
3973—3993．
【20】P1lsilloA，“uW，GessaC1993．【)irnepiperateadsorpdonaIld
hvdmlysison舢”，r+，C矿alldNa+monⅡ11嘶noIliteⅢ．a∽，
＆CZ洲，，z妇r41：335—340．
口1】YenJH，nnKH，WallgYS．20a10．Po咖dalf廿=Iei11sec血ideS
a砌a伦andmemaIIlidophostocontam_iIlategm眦dw跚叨．
肋纽疵DfEhvfn研5顽45：79—86．
[22】龙新宪，倪吾种，杨肖娥．2000．菜园土壤铜吸附解吸特性的
研究【J]农村生态环境，16(3)：39_41．
f23】方晓航，仇容亮200_2．农药在±壤环境中的行为研究[刀．土
壤与环境，11(1)：94—97．
万方数据
l期 于颖，等：重金属与农药污染的农业土壤自身脱毒过程研究进展 89
[24】郑巍，宣日成，刘维屏．1999．新农药吡虫啉水解动力学和
机理研究[J】环境科学学报，19(1)：101—104．
【25】HemmamdaS，CalmonM，CalInI嘶JP1994．Kine廿csa11d
hydmlysismechaIlismofctl】orslllfLl啪andInetsul如ron—memvl『J1．
№甜&i．40：71—76．
[26】HenTnallllJM，GuillardC，A耀ueUoM，eta1．1999．Phot()ca_talvtic
de伊adalionofpesdcide灿phos—me山ylde蛐撕onofme
reacdonpamwaVarldi击n曲ca60nofiIltennodiatepmductsby
VanousaIlaIyncalmethods叮国幻咖蠡砒细，54：353—367．
【27】MamlaMH，WilsonFJ．2002．Rem觚蚯onofpesticide
con切面natedsonus迦面02m觚atedbysolar1ight叨．国缸咖括
7冽匆，76：201—207．
【28】徐悦华，古国榜，伍志锋．2001．光催化降解甲胺磷影响因素
的研究[J]．华南理工大学学报(自然科学版)，29(5)：68．71．
【29】庄铁诚，张瑜斌，林鹏．2000．红树林土壤微生物对甲胺磷
的降解阴．应用与环境生物学报，6(3)：276—280．
【30】RDyN，KonarSKBaIleljeeS，eta1．1989．Persistence，
moVementande殍砌onofglyphosatei11selectedCanadiaIl
b∞脚forestsons【J]．，Ag廊而耐劬em，37：437—440．
【31】周启星，宋玉芳．2001．植物修复的技术内涵及展望阴．安全
与环境学报，1(3)：48—53．
f32】李花粉．2000．根际重金属污染叨．中国农业科技导报，2(4)：
54—59．
【33】夏立江，王宏康．2001．土壤污染及其防治瞰]．上海：华东理
工大学出版社．
。【34】陶澍，邓宝山．2000．小麦根际环境中铜和铅形态的变化[J]．
环境科学学报，20(3)：365—369．
【35】常学秀，段昌群，王焕校．2000．根分泌作用与植物对金属毒
害的抗眭叨．应用生态学报，4(11)：315—320．
【36】Sc|lIloorJ LLichtLA，McCu诎eonSC，eta1．1995．
PhytoremediationoforgaIlica du砸entcontaIIlinallts叨．Ehv批帆
＆i死c，啪f．86：817—926．
【37】YuL，ChenYX，LuoYM，eta1．2003．Rapiddegrald撕onof
butacllloriIlwheatrhizospheresoil叨．C抛mn驴妇增，50(6)：
771—774．
(上接第83页)
【7】 桂远明，何幽蜂，吴垠，等．1994．生态制品(Jyl0、Jyl3
复合制剂)饲料添加剂对提高鲢鱼抗病力的研究[J]．中国
微生态学杂志，6(6)：27—33．
【8】 薛恒平．1996．微生态制剂浅析[J】饲料工业，17(1)：30—34．
【9】 Aus锄B，BaudetE，StobieM．1992．hl}1ibitionofbactefial
fishpamogensbv死抛s已砌如 s“ccic口『J1．， 历砌D括．。
15：55．61．
【10】AustinB，StuckevLF，RobertsonFAW，eta1．1995．A
pI．obioticsⅡainofVi6一oaf2f，lDfv矗cseff色ctivenreducing
diseasecausedbv AerD，咒Dn口ssa西加nfcf出．V16一D
日，2卫“ff肠，1l，，land’，仂一DD，jc细fff『J1．，胁^Dfs．，18：93—96．
【11】DouilletPA，L锄gdonCJ．1994．UseofaDmbioticforme
cultureof1arvaeoft11ePacificoyster(Crn5阳sf，℃口2fP以s
7免“n6P，x)【J]．A口‘^口cMff“形，119：25—40．
【12】FullerR．1989．ProbioticsinmaIlaIldaIlimals，areview『J1．
，A卯^曰日c胞riD￡，66：365—378．
【13】GatesoupeFJ．1999．Theusofpmbioticsinaquaculture[J]．
A臼“以c“如“肥．180：147．165．
【14】Gr锄L，MelchiorsenJ，Spangg刮lrdB，eta1．1999．Iflhibition
ofⅥ6砌口船“f砌埘nbyn已“如mDMJ舰。憎5凹，z5AH2，a
possibleprobioticreatmentof fishrJl．App正．Z汤vf，．Dn．
删c，D扫iDZ．，65(3)：969—973．
【15】KozasaM，1986．Tbyoc鲥n(＆捌ff淞f卵f)asgrowmprommor
fbra11imalfeeding『J1．M把，06如EA砌z矾tⅣh以，4：121．135．
【16】LilleyDM，StillweURH．1965．Pmbiodcsgmwtllpromoting
【381升utciS，HalletS，ousseauxS，eta1．2002．Accelerated
min刚isaIionofaⅡaziIleiIlmaizemizospheresoil【J]B如Z＆
忍删踟妇，3郦)：434硝1．
【39】Shl心aAKMishIaRR1997．砌uenceofherbicidesn
micl01Dialpopmadon柚de zymeac廿vityinpotato(Sulanum
tuberosuIll)一fieldso丑阴．，，砌z，D，Ag廊＆f，67(12)：61m611．
【40】郭明，陈红军，王春蕾．2000．4种农药对土壤脱氢酶活性
的影响明．环境化学，19(6)：523—527．
[41】朱南文，闵航， 陈美慈，等．1996．甲胺磷对土壤中磷酸
酶和脱氢酶活l生的影响叨．农村生态环境，12(2)：22-24，“．
[42]0marSA，Abdel—SatETMA．2001．Mi删mpIDpulationsand
enzymeacd、，i石esinsoilⅡeatedwimpesdcidesrJl．]阮胞rA咖＆
勋豇PD眦t127：49—63．
【43】RackeKD，SteeleKPYbderRN，eta1．1996．Factors伍。cdng
血ehydr01如cdegm捌伽ofchlorpy幽siIls础叨．~，Ag庇而耐
Ch硎．44：1582—1592．
【44】焦芳婵，毛雪．2002．植物清除环境污染物的策略及应用【J]．
农业环境保护，21(3)：28l一284．
【451NisllizonoH．1987．Therolof廿1emotceUwalliIl廿1eh a_vv
meta】tolerallceofA奶7一聊2yD勋阳P脚【J】．尸肠m＆勋甜，101：
15—20．
【46】黄建中．1995．农田杂草抗药性产生机制、测定技术与综合治
理D咽．北京：中国农业出版社．
【47】踟kMH．1996．Heavymetaldetoxmc撕onin11igherplaIlts阴．
(翻怔．179：2l一30．
[48】Sch印盯HV’ uangB，HatchE，eta1．1987．phytocheladIl
syn山esis柚d91u洲one1evelsinresponset0h aWmetalsiIl
tomatoceⅡsfJ]．P肠mPhwfDt85：1031一1035．
【491BrooksRR，RadfbrdCC．1978．Nickela cumulalionbv
EuropeanSpeciesoftllegenusA蜘s聊z[J]．P阳c脚勋c幻碱
B200：217—224．
【50】vogliL，WmgerGJ．1990．Subbce玎markaiZ Ijonofc础Ili岫
andcadIllium-bindiIlgpepi石demTobacod1eaves阴．P妇f砌声幻Z，
92：】08昏】093．
[17】
【18】
【19】
【20】
【21】
【22】
【23】
factorsD oducedbvIIlicmorgaJlismsrJl．＆i已聆c已，147：747—748．
MaedaM，LiaoIC．1994．Micmbialp cessesinaquaculture
enVironmentandmeirimportanceforincreasingcmstaceaIl
pmductionfJl．从尺D，28(4)：283—288．
MoriartvDJW．1998．Con协olofluminousⅥ6砌speciesin
penaeidaquaculturepondsrJl．A印“以c“拈“旭，164：35l一358．
P矾：erRB．1974．Probiotics．t11eo山erhalfofmealltibiotics
storyfJl．Anfm．Ⅳ“护月e口f砌，29：4—8．
RengpipatS，PhiaIlphakW，PivatiratitivorakulS，eta1．1998．
王Ⅱ岛ctsofaprobioticbacteriumonblacktigershrimDJ々n日P蹦J
mDnD如nsu ，ivalaI dgrowmrJl．A口删c“舰形，167：30l一313．
础quelmeC，HavashidaG，m VaR，eta1．1996．Isolationfa
nativebacterialstrainf如mtllescallo口A理opPc耙n口“，口Ⅲ讼f“J
wiminhjbitoryef凳ctsagainstpamogenicVibriosfJl．，
．SRP慨危尺Pse以，’c矗。15f21：369—374．
TaIlnockGW．1997．Modificationofthenomalrnicmbiota
bydiet，sⅡ℃ss， aIltiIllicrDbialagentndprobioticsin：
Gas仃ointes—tinalMicrobiol02v『A1，V01．2 Gastmintestinal
MicrobesandHostInteractions．(Eds．MackieRI，WhitheBA．
IsaacsonRE)，ChapmaJla11dHallMicrobiologyS甜esfCl，
NewYork：IntemationalThomsonPublishing，45—56．
ⅢmmalapumND，FatimallMY，Moh舢edS．2002．
ChangesinbacterialpopulationsaIldshrimpproductionin
pondsm：atedwi出 co姗ercialIIlicrobjalpmductsrJl．
A口凇c“胁坨，206：245。256．
万方数据
重金属与农药污染的农业土壤脱毒过程研究进展
作者： 于颖， 周启星， YU Ying， ZHOU Qi-xing
作者单位： 于颖,YU Ying(中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016;大连
海事大学环境科学与工程学院,大连,116026)， 周启星,ZHOU Qi-xing(中国科学院沈阳应用
生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016)
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2005,24(1)
被引用次数： 4次

参考文献(50条)
1.Zhou Q X;Rainbow P S;Smith B D Tolerance and accumulation of the trace metals zinc,copper and
cadmium in three populations of the polychaete Nereis diversicolor 2003(01)
2.Vogli L;Wanger G J Subbcellular locaizarion of cadmium and cadmium-binding pepitide in
Tobacooleaves[外文期刊] 1990
3.ThengBKG Soilswithvariablecharge 1980
4.何振立;周启星;谢正苗 污染及有益元素的土壤化学平衡 1998
5.周启星;程云;张倩茹 复合污染生态毒理效应的定量关系分析[期刊论文]-中国科学 2003(06)
6.Yen J H;Lin K H;Wang Y S Potential of the insecticides acephate and methamidophos to contaminate
groundwater[外文期刊] 2000(1)
7.Pusino A;Liu W;Gessa C Dimepiperate adsorption and hydrolysis on A13+,Fe3+,Ca2+ and Na+
montmorillonite[外文期刊] 1993
8.Omar S A;Abdel-Sater M A Microbial populations and enzyme activities in soil treated with
pesticides[外文期刊] 2001
9.朱南文;闵航;陈美慈 甲胺磷对土壤中磷酸酶和脱氢酶活性的影响 1996(02)
10.郭明;陈红军;王春蕾 4种农药对土壤脱氢酶活性的影响[期刊论文]-环境化学 2000(06)
11.周启星;孔繁翔;朱琳 污染生态毒理学 2004
12.Shukla A K;Mishra R R Influence of herbicides in microbial population and enzyme activity in
potato (Sulanum tuberosum)-field soil[外文期刊] 1997(12)
13.Piutti S;Hallet S;ousseaux S Accelerated mineralisation of atrazine in maize rhizosphere soil[外
文期刊] 2002(06)
14.Yu Y L;Chen Y X;Luo Y M Rapid degradation of butachlor in wheat rhizosphere soil[外文期刊]
2003(06)
15.Schnoor J L;Licht L A;McCutcheon S C Phytoremediation of organic and nutrient contaminants[外文期
刊] 1995(7)
16.Hemmamda S;Calmon M;Calmon J P Kinetics and hydrolysis mechanism of chlorsulfuron and
metsulfuron-methyl 1994
17.郑巍;宣日成;刘维屏 新农药吡虫啉水解动力学和机理研究[期刊论文]-环境科学学报 1999(01)
18.方晓航;仇容亮 农药在土壤环境中的行为研究[期刊论文]-土壤与环境 2002(01)
19.龙新宪;倪吾种;杨肖娥 菜园土壤铜吸附-解吸特性的研究[期刊论文]-农村生态环境 2000(03)
20.周启星;任丽萍;孙铁珩 某铅锌矿开采区土壤镉的污染及有关界面过程[期刊论文]-土壤通报 2002(04)
21.Brooks R R;Radford C C Nickel accumulation by European species of the genus Alyssum[外文期刊]
1978
22.Scheller H V;Huang B;Hatch E phytochelatin synthesis and glutathione levels in response to heavy
metals in tomato cells[外文期刊] 1987
23.Zenk M H Heavy metal detoxification in higher plants[外文期刊] 1996(1)
24.黄建中 农田杂草抗药性产生机制、测定技术与综合治理 1995
25.Nishizono H The role of the root cell wall in the heavy metal tolerance of Athyrium yokoscense[外
文期刊] 1987
26.焦芳婵;毛雪 植物清除环境污染物的策略及应用[期刊论文]-农业环境保护 2002(03)
27.Racke K D;Steele K P;Yoder R N Factors affecting the hydrolytic degradation of chlorpyrifos in
soil[外文期刊] 1996
28.赵蓉;倪晋仁;张岚 碳酸盐对铜离子在黄土中吸持及形态影响的实验研究[期刊论文]-环境化学 2002(04)
29.周启星;黄国宏 环境生物地球化学及全球环境变化 2001
30.常学秀;段昌群;王焕校 根分泌作用与植物对金属毒害的抗性[期刊论文]-应用生态学报 2000(11)
31.陶澍;邓宝山 小麦根际环境中铜和铅形态的变化[期刊论文]-环境科学学报 2000(03)
32.夏立江;王宏康 土壤污染及其防治 2001
33.李花粉 根际重金属污染 2000(04)
34.周启星;宋玉芳 植物修复的技术内涵及展望[期刊论文]-安全与环境学报 2001(03)
35.Roy D N;Konar S K;Banerjee S Persistence,movement and degradation of glyphosate in selected
Canadian boreal forest soils[外文期刊] 1989
36.Lodish H;Baltimore D;Berk A Molecular Cell Biology 2001
37.庄铁诚;张瑜斌;林鹏 红树林土壤微生物对甲胺磷的降解[期刊论文]-应用与环境生物学报 2000(03)
38.徐悦华;古国榜;伍志锋 光催化降解甲胺磷影响因素的研究[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版)
2001(05)
39.Martha M H;Wilson F J Remediation of pesticide contaminated soil using TiO2 mediated by solar
light[外文期刊] 2002
40.Herrmann J M;Guillard C;Arguello M Photocatalytic degradation of pesticide pirimi phos-methyl
determination of the reaction pathway and identification of intermediate products by various
analytical methods[外文期刊] 1999
41.陈怀满 土壤中化学物质的行为与环境质量 2002
42.Giles C H;MacEwan T H;Nakhwa S N Studies on adsorption:Ⅱ A system of classification of solution
adsorption isotherm and its use in diagnosis of adsorption mechanism and measurement of specific
surface area of solids 1960
43.Scheidegger A M;Sparks D L A critical assessment of sorption-desorption mechanisms at the soil
mineral/water interface[外文期刊] 1996(12)
44.Singh A K;White T;Spassova D Physicochemical,molecular-orbital and electronic properties of
acephate and methamidophos 1998
45.Sawhney B L;Singh S S Sorption of atrazine by Al- and Ca-saturated Smectite 1997
46.Morillo E;Undabeytia T;Maqueda C Glyphosate adsorption on soils of different characteristics
Influence of copper addition[外文期刊] 2000
47.Pusino A;Micera G;Gessa C Interactions of the herbicide acifluorfen with
montmorillonite:Formation of insoluble Fe3+,A13+,Cu2+ and Ca2+ complexes[外文期刊] 1991(01)
48.李桂芝;刘永明 黄河水体沉积物对敌百虫和甲拌磷的吸附[期刊论文]-环境化学 2001(03)
49.Pignatello J J;Xing B S Mechanisms of slow sorption of organic chemicals to natural particles[外
文期刊] 1996(01)
50.武枚玲 土壤矿质离子的可变电荷表面对金属离子的专性吸附 1985(02)

本文读者也读过(2条)
1. 吴耀国.王超.王惠民.李云峰 河流-地下水渗流系统对城市污水的净化作用及机理[期刊论文]-环境科学学报
2002,22(1)
2. 张丽莉.陈利军.刘桂.武志杰 污染土壤的酶学修复研究进展[期刊论文]-应用生态学报2003,14(12)

引证文献(4条)
1.董春华.荣湘民.刘强.张玉平.周成.钟胜蓝.蒋强勇.陈利儒 微生物-植物-酶体系对农药污染土壤的修复[期刊论
文]-湖南农业科学 2007(5)
2.周启星.王美娥 土壤生态毒理学研究进展与展望[期刊论文]-生态毒理学报 2006(1)
3.周启星.王美娥 土壤生态毒理学研究进展与展望[期刊论文]-生态毒理学报 2006(1)
4.胡玲 农药单一和复合污染对蚯蚓蛋白和酶活力的影响研究[学位论文]硕士 2006


本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_stkx200501023.aspx