Page 43 - 碳中和视角下环保产业的发展研究

第二章 土壤污染与微生物修复技术

是获得生物可利用氮的重要参与者，能提高土壤肥力。影响土壤微生氮循环效率
的因素有很多，如硝酸盐异化还原成铵是降低系统 NO 淋溶与流失的重要过程，
该过程与降水、温度、pH、土壤全碳和土壤全氮呈正相关关系，其中降水是土

壤氮循环的主要驱动因子。外源氮素的添加能影响土壤有效氮含量进而影响微生
物的氮代谢能力，这也是影响土壤微生物活性的一大因素。土壤碳和 pH 值对土
壤微生物氮循环的影响因生态系统类型而异。营养碳能加快土壤中的微生物氮循
环速率，而 pH 能促进 NO 3 -N 和 NO 2 -N 周转。此外，根际环境富集了与有机化

合物转化、固氮和反硝化作用相关的微生物，这样的环境严重削弱了硝化作用。
除了土壤内部氮周转外，生物固氮对促进系统间氮交流与缓解土壤氮素流失
有重要意义。生物固氮可以催化大气中的氮气还原为生物可利用的铵，能缓解受

联合氮源限制的陆地和水生生境的营养压力，有研究发现矿渣肥力的提高可以刺
激氮循环，降低土壤氨挥发是农田生态系统中减少土壤氮素损失、提高氮肥利用
率的关键途径之一。提高土壤 pH 值和透气性、增强土壤有机氮矿化微生物活性
促进了土壤氨挥发，由此土壤 NH4+ 和 NH3 吸附的作用机制及土壤硝化作用调
控是氨挥发减排的两个主要机制，其受 pH、土壤温度、降水等环境因素以及土

壤颗粒表面特性控制。在应对未来气候变化过程中，控制土壤基质有效性和土壤
pH 等环境因素的交互作用对促进土壤氮素固持具有重要作用。

二、外场环境的微生物效应

（一）电场
电迁移、电泳和电化学氧化诱导等电动处理方法是去除高粘低渗透土壤中
Ni、Zn、Cr、Cd 等无机污染物的主要手段。但电动处理过程中土壤 pH、含水量、
温度等环境因子的变化会引起微生物群落结构、丰度、多样性或活性改变，对土

壤生态有较大影响。土壤孔隙水电解产生的 H+ 和 OH 会改变两极土壤 pH，引
起微生物群落结构以及数量和丰度降低，减轻营养循环及重金属作用过程。处理
过程中电极两端离子不断聚集可能导致土壤渗透势增加，造成细胞失水，减少微

生物数量和降低代谢能力。不同的电场强度会引起不同的电流效应，对微生物群
落变化及其代谢水平的影响不同，弱电场（1V·cm -1） 可激活脱氢酶活性，适当
的电场强度（2V·cm -1） 有利于微生物的生长代谢，但较高的电场强度（3V·cm -1）
会让土壤温度过高而对微生物活性和代谢产生负面影响。电动处理后土壤中营养

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