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王旭崔韶晖
（大连民族大学，辽宁大连116600）
【摘要】将生物技术的药物产业作为研究的对象，总结并分析了当前生物技术药物的特点。陈述了当前上市的相应产品以及发展的前景，对我国生物技术药物发展的现实情况进行了阐述与探讨，并据此提出一定的建议与对策。
关键词 生物技术药物；发展现状；对策分析；前景
生物医药产业可以被称之为技术密集型与知识密集型的产业，其同我国的民生息息相关，主要的涉及领域有中药，化学药品以及生物技术药物等诸多领域，在我国的发展中有着十分重要的地位。近年以来，我国的现代生物技术有了十分显著的发展，通过生物技术而生产处的药物也不断增加。然而，从整体上来说，我国的生物技术药物尚未取得较多的突破性的创新，在当前全球领域具有着竞争力的生物技术公司相对来说也仅仅是凤毛麟角，同世界的先进水平仍然存在着较大的差距，其中主要的原因便是人才与资金的问题，笔者在本文中主要对当前我国生物技术药物发展的现实状况进行分析，并提出相应的对策。
1我国的生物技术药物在发展的过程中所存在的问题
1.1高水平团队与专业人才的缺乏，学术创业环境并不成熟
生物技术药物的研发并不同于一般药物的研究与制造，其在生物技术上，生物与化学方面，药理方面等诸多的领域均有着较高的要求，当前我国虽然已经认识到了生物技术药物的重要性并极力对其进行研发，在较短的时间取得了较为理想的成绩，然而，从实际上来说，虽然当前我国该领域有着较为庞大的科研团队力量，并且有许多的工作者具有国外工作的经验，但实力并没有理想中的雄厚，在同其他国家的竞争之中也处于劣势。
在我国，绝大多数的生物技术是在科研院所之中进行研究的，科研人员也大多是使用国家的资源来进行研究，存在着体制上的约束，导致了在许多时候缺乏冒险的精神以及创业的激情，许多科研成果明明已经研究出来，然而，却不进行实际应用，不投入市场来获得经济上的效益，并且，科研院所在进行相关研究时并不具备着市场的导向，这也使得许多的研究项目在实际的市场之中得不到有效的应用，绝大部分的有那就产品在获得专利后便被束之高阁，不再过问。
1.2并不具备着较多的实力雄厚的企业，融资较为困难
同其他的发达国家相比，我国生物技术药物方面的上市公司在总体上的规模比较小，由于资金有限，在对产品进行研发时也存在着较大的制约，无法吸引到具有着高水平与能力的人才，循环下去也就限制了企业的创新能力，并且，我国在研发的环节中仍然处在仿制的阶段之中，缺少核心的技术，也就无法较好的提高企业产品的竞争能力。
与此同时，生物技术药物在研发的过程中需要较长的时间、较高的投资以及较大的风险，这些要求也导致了只有拥有着雄厚财力与人才的公司才能够实现，风险投资一般都只是注重短期的资本，希望能够将投资的风险降到最低。对于生物技术药物的公司来说，其在进行研究时很难较快地为风险投资提供回报，这也使得风险投资并不会将这一行业当做主要投资的目标，而当前我国尚未建立起科学合理的同生物技术药物这一领域的特点比较适应的融资体系。这也极大地限制了我国生物技术药物领域企业的进一步发展。
1.3产品的更新换代比较缓慢
我国的绝大多数生物技术药物企业主要生产干扰素系列的产品、促红细胞生成素的产品、肿瘤坏死因子系列的产品等，大部分企业缺乏着具有自身知识产权的核心产品，许多种类有着较多的厂家，导致了同质化竞争的空前严重。产品的更新较慢也导致了企业竞争力的降低，也就导致了人才的流失与资金的缺乏，久之便形成了一个制约企业发展的循环体系。
1.4产品的价格较高导致患者无法承受
生物技术的药物在制作时有着较为复杂的流程，且对于技术也有着较大的要求，这也使得许多的企业会具有着垄断的性质，导致了在临床之中此类药品有着十分昂贵的价格。举例来说，应用于治疗HER2过度表达的转移性乳腺癌的曲妥珠单抗每一只的售价便能够达到20000元以上，六只为一个疗程，这也就是说，一个疗程单单这一种药物的治疗费用便能够达到120000元以上。这些生物技术的药物在价格上要远远超过了正常家庭所能承担的费用，患者在进行治疗时也往往不会考虑这类药物，即使其有着显著理想的治疗效果。
2相关建议与对策
2.1加强转化的研究，鼓励学术性创业
虽然当前我国在生物技术领域特别是其中的基础研究方面取得了一定的成果，然而，在目前整体的实际市场经营之中，许多的医药研制企业的实力并不能仅仅使用文献的数量来进行衡量，大部分学术文献都将有那研究精力放在了基础的研究之上，其同市场的实际应用之间仍然存在着十分遥远的距离。转化研究思想便是将当前基础的研究成果以及思维理念转化成为具体的生物药物产品，将早期的基础研究同临床的实践进行连接，涵盖目标的确认和识别。
除此之外，还应大力地鼓励学术性的创业，若是仅仅有研究而不进行创业，研究的成果也只能停留在试验的阶段之上，以专利与论文的形式呈现在人民大众的面前，然而若是将研究的成果转换为能够满足广大人民群众需求的实质性商品，不仅能够方便人民群众，还能够创造出巨大的经济与社会价值，更好地发挥这一研究成果的作用。
2.2大力地创新与支持国际化的合作
生物技术药物领域属于技术要求较高的领域，因此，在对其进行发展的同时，必须要正确地判断其发展的趋势以及实际的动态情况，了解研究的具体方向并对其中的制约性因素进行分析，在研究之中应倡导勇于创新的精神，在不断地创新之中求得突破性的发展，提高企业的国际竞争能力。
由于我国生物技术药物领域的研究起步较晚，因此，在许多的方面较之于发达国家仍存在着较大的差距，这不仅仅是技术上的差距，还有经验上的差距，因此，想要促进我国的生物技术药物能够得到更好的发展，支持国际化的合作，促进同发达国家之间共同的合作与研究则显得十分必要。
2.3制定合理的发展政策，加大政府的扶持力度
我国政府应从大方向上帮助生物技术药物领域的发展制定出科学合理的发展政策，在能够确保质量的前提下加快临床中的试验与审批的流程，从整体上提高审批的效率，建立相关的制度。在此基础上，政府更应加大对这一类新兴企业扶持的力度，给予其更大的便利，使其在发展之中能够获得政策上的支持，提高企业的发展速度。
3总结
随着国家的不断发展，对生物技术药物的研究也不断地深入，我国的生物制药领域也在不断地向前发展。可以肯定的是，在我国，生物制药物在未来的药物市场中必将会有着广阔的前景并在其中扮演着重要的角色。对此，我们应加强对于这一产业的研究，提高学术同商业之间的嵌合，使得这一技术能够真正意义上地为广大人民群众服务，提高患者临床的治疗效果，创造出巨大的经济效益与社会价值。
参考文献
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［3］梁成罡,王军志.我国治疗性“生物仿制药”发展对策与思考[J].中国新药杂志,2012,21(8):851-856.
［4］吴伟光,仇焕广,黄季焜.全球生物乙醇发展现状、可能影响与我国的对策分析[J].科技与经济,1002-9753(2009)03-0023-08.
关键字：生物技术制药；应用；研究现状
一、前言
采用现代生物技术人为的创造或者改变自然条件，以微生物或动植物细胞为载体生产医用药物的过程，称为生物技术制药。生物制药的飞速发展在治疗癌症、神经退化性疾病、自身免疫性疾病、冠心病、银屑病等方面发挥着重要的作用[1]，解决了大量传统药物无法解决的困难。
二、 基因工程制药
2.1 基因工程制药的原理。基因工程制药是指先确定治疗某种疾病的关键性蛋白质，通过获取该蛋白质的编码基因，对其基因进行改造或大规模扩增，然后转入到相应的可以大规模表达的受体细胞中去，在细胞的繁殖过程中大量生产这一药用蛋白的过程。
2.2 基因工程制药的简要流程。基因工程制药的主要流程为[2]：目的基因的获得、组建重组质粒、构建基因工程细胞体、培养工程细胞体、分离纯化表达产物、除菌和质量检测、包装上市。
2.3 基因工程制药的应用。基因工程制药在医药领域最重要的应用是新药的研究开发以及传统药物的改进。主要应用于激素、细胞因子、溶血栓类生理活性物质的生产，抗体和疫苗的生产。例如α-重组人干扰素、白介素、转化生长因子、核酸疫苗、转基因疫苗等。[3]
三、动、植物细胞工程制药
3.1 动物细胞工程制药的相关技术。目前用于生物制药的动物细胞有四类[4]：原代细胞、二倍体细胞系、融合或重组的工程细胞系、转化细胞系。原代细胞指直接取自动物器官的细胞。二倍体细胞系是指取自动物胚胎并经过传代筛选克隆，具有一定特性的细胞。工程细胞系则指通过细胞融合或基因重组，对细胞遗传物质进行改造，使其具有稳定遗传的独特性状的细胞。转化细胞系是由某个转化过程得到的具有很强增殖能力的细胞。
动物细胞工程制药的主要技术有：细胞融合技术、细胞器移植技术、染色体改造技术、转基因技术、细胞大规模培养技术。[5]
3.2 植物细胞工程制药的研究进展。植物细胞工程制药是利用现代生物工程手段对植物细胞体系进行大量培养，并直接获得有用化合物或以其提取物为底物合成其他物质的过程。现今植物细胞工程制药的研究技术主要包括[6]：大规模植物细胞培养生产药用成分、植物生物反应器、细胞级微粉碎加工技术、生物酶解技术、转基因植物生产药物、植物细胞生产有用次级代谢产物。例如[7]通过建立红豆杉细胞系，采用生物反应器培养生产抗癌药物紫杉醇。
3.3 动植物细胞工程制药的应用。我国现阶段细胞工程制药的应用重点在于[8]：人源化抗体的研制和生产、“分子药田”工程、“动物药厂”计划。其中，人源化抗体的研究是利用噬菌体抗体技术、嵌合抗体技术等生产疗效更好，更适合于人使用的单克隆抗体。“分子药田”和“动物药厂”则是利用转基因技术以植物和动物细胞为载体大量生产医用蛋白。
四、抗体制药
4.1 抗体制药技术。抗体制药领域的主要技术有[9]：抗体高通量大规模制备技术、动物细胞表达抗体产品大规模培养技术、人源化抗体的构建及优化技术、抗体工程药物标联及增效技术。高通量大规模制备技术的常见方法是利用杂交瘤快速筛选、工程抗体库和人记忆B细胞，大规模快速高效的制备单克隆抗体。动物细胞表达抗体大规模培养则是利用细胞表达体系和体外翻译系统，生产外源抗体蛋白。人源化抗体则属于基因工程抗体范畴，抗体的亲和力显著提高。抗体药物标联增效则是利用抗体的靶向作用，标记同位素、化学药物或毒素，以提高抗体疗效，降低抗体用量。
4.2 代表性抗体药物。目前出现的具有代表性的抗体药物主要有：抗CD20单抗、抗HER2单抗、抗肿瘤坏死因子单抗、抗VEGF单抗、抗EGFR单抗和抗HAb18G/CD147抗体。
五、酶工程制药
5.1 药用酶的来源。药用酶作为具有催化功能的大分子蛋白质，可以直接从生物体中分离也可以化学合成。但目前最主要的获取方式仍为从生物体中提取以及发酵生产。[10]随着动植物细胞大规模培养技术的发展，通过培养动植物细胞获得药用酶蛋白的方法成为了最主要的手段。
5.2 酶工程制药在医药领域的应用。酶工程制药在疾病的诊断和治疗方面有着广泛的应用。由于酶的高效催化特性，使其有着可靠便捷又迅速地诊断和治疗特点，在临床上广泛应用。酶学诊断包括两方面：一是利用体内原有酶活的变化诊断；二是利用酶反应测定体液中物质含量变化诊断。而在治疗方面则有着各种各样的药用酶类，包括：蛋白酶、溶菌酶、超氧化物歧化酶、尿激酶等。
酶工程制药在生产方面也有着广泛的应用。例如利用青霉素酰化酶制造半合成青霉素和头孢霉素、利用β―酪氨酸酶制造多巴等。酶工程制药在分析检测方面的应用则包括酶法检测和酶法分析。
六、总结
随着生物技术的发展以及生物技术制药在应用方面的深入研究，生物技术药物将不仅仅局限于“疑难杂症”的治疗，其使用的广泛性和普遍性将得到大大提高。各种生物技术药品的发展成熟将极大地改善人类的生活水平和对疾病的治疗能力。
参考文献：
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关键词 生物技术产业；生物技术；现状；发展对策
中图分类号 S1 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）07-0006-01
1 生物技术产业
生物技术产业，英文名为The biotechnology industry，指的是随着生物技术的不断发展而产生的一系列产业。它包括传统生物技术产业和现代生物技术产业，现代生物技术产业以传统生物技术为基础，同时又推动着传统生物技术产业的发展，两者之间是紧密联系的。
2 中国生物技术产业发展的现状
中国的生物技术研究开始于20世纪80年代，经过30多年的发展，中国生物技术产业取得了快速的发展，可以说它是30多年来最高速发展的产业之一，为中国的经济与社会发展做出了重要的贡献。中国的生物技术产业的总体水平在发展中国家处于领先地位。随着生物技术在工业、农业、食品、医药、能源和环境方面的广泛运用，生物技术产业影响着人类生活的各个领域。
每件事都是具有两面性的，生物技术产业有明显的发展也存在着问题。我们应该意识到这一点，抓住发展机遇，积极应对存在的问题，以加快生物技术产业的发展。
2.1 中国生物技术产业的发展
近年来，中国生物技术产业已经取得明显的进步与发展，主要表现在：
1）生产快速发展，涉足领域越来越广泛。中国的生物技术研究开始于20世纪80年代，现在已经深入到工业、农业、食品、医药、能源和环境等人类生活和经济的各个领域。据统计，中国的生物技术产业销售产值呈现出逐步增长的趋势。2014年中国生物产业基地增长快速，产值达到8819亿元，同比增长21.41%，与高技术产业同期相比，增长高达9.62个百分点。在国家的大力推动下，生物技术产业有着快速发展的态势，特别是农业生物技术领域和生物医学工程领域的产业化的成果在逐步增长。
2）生物技术的研发有重大突破，知识产权状况乐观。为了加快生物技术产业的发展，中国一直将生物技术作为国家的重大科技计划。政府一方面增加研发投入，另一方面鼓励各个部门和地方加大科技投入，取得了较好的成果。中国已经拥了一大批由政府和各部门资助的生物技术重点实验室，而且已经获得一批具有知识产权的新基因、新表达系统和生物工程药物，并且进入创制阶段。与信息产业相比，中国生物技术产业的知识产权状况要很乐观。发达国家和大公司抢占的在生物技术方面的专利目前只是一小部分，所以中国要认识到这点，加大对生物工程与生物技术的研究。
3）中国具有丰富的资源数量。中国是一个地大物博的国家，农产品资源、医药资源和海洋资源尤为丰富，这些都能为生物技术的发展提供巨大的原料来源。
4）中国已经具备生物技术方面研发的人才基础。目前从事生物技术研究与开发的技术人员达到2万人。每年还有大量的学习生物技术方面的大学生和研究生毕业，甚至有很多的优秀毕业生出国深造，中国在生物技术研发方面已经具有人才基础，形成了具有竞争力的研发队伍。
5）生物技术企业不断发展壮大。生物技术产业是21世纪的重要产业之一，其前景广阔，中国从事生物技术研究与开发的企业也越来越多，生物技术公司达200多家，生物技术园区在北京、上海、广州、深圳等地被建立，省级以上的生物产业园达到400多个。
2.2 中国生物技术产业发展存在的问题
中国生物技术产业在发展的同时也存在着一些问题，主要表现在：
1）投入不足，研发能力有限。生物技术产业属于资金密集型产业，需要高投入作为发展的基础。但目前中国对生物技术产业的投入比重远远没有发达国家的高，所以投入低产出低。中国在生物技术产业及产业发展中所需要的重要仪器、设备与装备方面主要依靠进口，由此可以看出中国不具备自主研制和开发具有国际市场的生产技术产业的能力。
2）科研技术不成熟，缺乏相关信息。科研人员的科研工作没有按有关产业的标准要求来做，比如开发保健品的人员没有按照申请保健食品证书的流程要求来做。还有，科研人员持有的技术通常是实验室的技术，没有系统化规范化。没有相关信息，没有可行性的研究报告，就会给投资者带来不确定因素，影响生物技术产业的进一步发展。
3）市场不规范，制度不健全。中国生物技术产业发展中需要的市场，经常受到假冒伪劣和外国产品的冲击。管理制度不健全，使得中国产品没有外国产品的质量和资本上的优势，这两点是中国在生物产业方面需要重视的方面。
3 中国生物技术产业的发展对策
1）政府加大扶持力度。生物技术产业作为21世纪的重要产业之一，中国政府应该制定相关政策，采取相关措施重视生物技术的发展。一方面，政府要以市场为主导，加强对生物技术产业发展的宏观指导与调控。另一方面，加大对生物技术的投入，注重投入产出比。在发达国家，生物技术产业不仅有企业的支持；同样政府对其的投入与资金支持所占的比例也是不小的。
2）逐步完善科研技术，建立新型的研究基地。鼓励基础研究机构与大型企业共同建立具有企业机制的生物技术研究机构，整理相关信息，完善可行性报告。
3）优化市场布局，形成产业集聚区。据发展成熟的生物技术产业的经验表明，地理、信息、交通和政策较好的地区容易形成生物技术产业研究与开发的集聚区。中国可以根据生物技术产业现在的发展情况，选择有一定生物技术产业基础，而且技术力量雄厚和投资环境良好的北京、上海等地作为生物技术产业化孵化器，集中力量发展更多具有潜力的产业集聚区，以优化市场格局，扩大发展规模，打破有限制性的格局。
4 结论
21世纪是生物技术产业的发展时期，生物技术产业在人类生活生产工作中占有越来越重要的地位并得到广泛的应用。中国应该大力发挥生物技术产业发展中的优势，努力减轻并或避免发展中遇到的问题，在机遇与挑战下，发展生物产业，积极创新，逐渐缩短与发达国家间的差距，使中国生物技术产业水平日益领先并得到快速稳定发展。
参考文献
关键词：重金属；土壤重金属污染；生物修复技术
土壤重金属污染问题越来越引起人们的关注，它具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点。土壤一旦遭受重金属污染，不仅危害大、治理成本高，而且较难以消除。 “十二五”期间，我国将元素铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）、铬（Cr）和砷（As）列为重金属污染防控的重点元素。2014年4月，环保部和国土部联合的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染严重。全国第二次土地调查结果显示，我国中重度污染耕地大约为5000万亩。
被重金属污染的土壤不仅对作物的生长发育、产量及品质有影响，而且会通过食物链放大富集进入人体，极低浓度就能破坏人体正常的生理活动，损害人体健康[1]。土壤污染影响到整个人类生存环境的质量。重金属污染已成为一个亟待解决的环境问题。
1、土壤中重金属的来源及危害
土壤中重金属的来源可分为天然来源和人为来源。天然来源是由于土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。人为来源主要是来自人类的工农业生产活动以及生活垃圾，工矿业废弃地土壤环境问题突出，黑色金属、有色金属、皮革制品、造纸、石油煤炭、化工医药、矿物制品、金属制品和电力等行业，重污染企业用地及周边土壤存在超标现象。
近年来，突发性的环境污染事件骤增，特别是重金属污染事件。突发的环境事件会导致重金属在短时间内高浓度地进入环境，产生严重的污染。2008年，我国相继发生了贵州独山县、湖南辰溪县、广西河池、云南阳宗海等多起砷污染事件。2009年8月以来，又发生了陕西凤翔儿童血铅超标、湖南浏阳镉污染及山东临沂砷污染事件。2014年，湖南衡东县儿童血铅超标事件，300多名儿童被查出血铅含量超标。据美国学者统计表明，城市儿童血铅与城市土壤铅含量呈显著的指数关系[2]。据统计，我国约有3万多公倾土地受汞的污染，有1万多公倾土地受镉的污染，每年仅生产“镉米”就达5万t以上，而每年因污染而损失的粮食约1200万t，严重影响了我国的粮食生产和食品安全[3]。这些重金属污染事件有些是由于管理不当、交通事故等人为原因导致的，有些则是环境长期受到污染、污染物含量超过环境容量而突然爆发的结果。“砷毒”“血铅”“镉米”等重金属污染事件频发，让重金属污染成为最受关注的公共事件之一。重金属污染问题已日益严重，土壤重金属的治理和修复已迫在眉睫。
2.重金属土壤污染治理生物修复技术
目前，国内外较成熟的土壤重金属污染修复技术有物理修复法、化学修复法和生物修复法等，本文主要就土壤重金属修复领域的研究热点生物修复技术进行重点介绍。生物修复技术主要有植物修复技术、微生物修复技术、农业生产修复技术和组合修复技术。
2.1植物修复技术
根据Cunningham等人的定义，植物修复是利用绿色植物来转移、容纳或转化污染物，使其对环境无害[4]。根据机理的不同，土壤重金属污染的植物修复技术有3中类型：植物固定、植物挥发和植物提取。目前研究最多且最有发展前景的植物修复技术为植物提取。植物提取是指将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，该种植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理（如灰化处理）后即可将该重金属从土体中去除，达到治理污染与生态修复的目的，这种特定的植物被称为超积累植物。植物修复法成本低，可有效避免二次污染，对环境扰动小。目前，全球已发现的超积累植物大约500种，大部分是关于镍的超富集植物。在我国已经发现宝山堇菜、龙葵、马蔺、三叶鬼针草对Cd有富集作用，蜈蚣草[5]和大叶井口边草[6]对As有富集作用，圆锥南芥[7]属多重金属富集植物，对Pb、Zn、Cd均有富集作用。植物修复技术可同时修复土壤及周边水体；成本低；能够美化环境，可提高土壤的肥力。植物修复技术的缺点：超富集植物个体矮小，生长缓慢，修复周期很长；超富集植物对重金属具有较强的选择性和拮抗性；植物收割后，需要进行特殊处理，否则易造成二次污染；异地引种将对当地的生物多样性构成潜在威胁。适用于大面积农田土壤修复。
2.2微生物修复技术
微生物修复技术是利用微生物（如藻类、细菌、真菌等）的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。微生物不能降解和破坏重金属，但可通过改变它们的化学或物理特性而影响金属在环境中的迁移与转化。研究证明，土壤中铬可以在微生物还原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性，以达到修复铬污染土壤的目的[8]。微生物修复效果好、投资小、费用低、易于管理与操作、不产生二次污染。但是微生物修复的专一性强，很难同时修复多种复合重金属污染土壤；应用难度大。
2.3农业生态修复技术
农业生态修复包括农艺修复和生态修复，前者是改变耕作制度，调节种植作物品种，种植不进入食物链的植物，选择能降低土壤重金属污染的化肥，或增施能够固定重金属的有机肥等来降低土壤重金属污染；后者调节土壤水分、养分、pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因素，调控污染物所处环境介质，但该技术修复周期长、效果不明显。农业生态修复技术环境友好，代价小。但需要大量的调研，基础研究，改变种植习惯。适用于大面积低污染农田土壤。
2.4组合修复技术
植物组合修复技术是将植物修复技术与其他土壤重金属污染治理方法（比如物理、化学等修复技术）综合利用形成的组合技术，与单一重金属治理技术相比，植物组合修复技术具有独特的优点。有代表的有螯合剂-植物组合修复技术，螯合剂与土壤中的重金属发生螯合作用，形成水溶性的金属―螯合剂络合物，改变重金属在土壤中的赋存形态，提高重金属的生物有效性，强化植物对重金属的吸收。另外还有基因工程-植物组合修复技术及微生物-植物组合修复技术等。
3、展望
随着社会的发展进步，人们对土壤重金属污染的认识越来越深刻，越来越重视，如何防控和治理土壤重金属已成为人们关注的焦点。在今后的土壤重金属污染治理中，首先应以源头控制，即有效地降低重金属污染物的排放，这主要有赖于国家环境政策与法规的不断完善和工矿企业技术革新的落实。其次就是土壤的修复技术，针对土壤污染的复杂性、多样性及复合性，在修复时要综合考虑污染物的性质、土壤条件、投资成本等各方面的因素，从单一的修复技术向多数联合的修复技术、综合集成的工程修复技术发展，选择最适合的修复技术或组合， 达到高效、节约的双重效果。
参考文献
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关键词 生态塘；污水；深度处理技术；现状；前景
中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0134-02
目前，人们越来越重视利用生物技术的方法来处理污染物，生态塘就是其中的一种。它的主要特点就是投资和管理费用相对低廉、操作方便和对污染水体的净化效果好等，是经济欠发达地区治理污水和实施污水资源化循环利用的有效途径。
1 生态塘的原理
生态塘的生物作用的过程都是以太阳能为初始能源、以活性蛋白酶为催化剂的酶促反应，由于此类蛋白酶的高效催化特性，即使是在常温常压以及几乎中性的溶液环境条件下都能进行彻底的反应，其能量的传递和转化是通过生态塘中的食物链和食物网得以实现，不仅大大简化了污染治理的条件，操作简便，费用低廉，不需要过多投入，而且绝大多数污染物经过这般处理后，最终产物基本都是稳定的无毒无害物质，如二氧化碳、水和甲烷等，部分产物还可以作为新生的能源物资加以利用，同时还可以获得大量水产，经济效益相当客观，而且对于环境的可持续发展也大有益处。
2 生态塘的应用现状
2.1 生态塘的国外应用现状
生态塘在国外包括国外很多发达国家的应用都是相当广泛的。如美国的最早应用可以追溯到1901年，当时是在德克萨斯州的圣安东尼奥市建成并投入使用。到目前为止，在美国的中小社区已经建成的生态塘系统已有12?000多座之多，其发挥的功能占美国污水处理总量的25%。还比如德国的慕尼黑，该市在1920年就建成了当时欧洲最早的污水净化养鱼塘系统，并且该系统一直沿用到现在，到目前为止，德国建成的生态塘系统已有3?000多座。还比如法国已有2?000多座。在前苏联，小城镇污水处理的主要任务也是由生态塘系统来完成的。另外，还有很多国家都建有大量的生态塘系统投入了使用，如加拿大、印度、巴西、沙特阿拉伯、以色列和约旦等等，不胜枚举。
2.2 生态塘的国内应用现状
和国外相比，我国利用生态塘系统来进行污水的处理起步较晚，发展也相对比较缓慢。我国对生态塘系统的最早研究和试验是在20世纪50年代末，然而直到70年代才基本上形成一定的规模。当时最大的原因也是迫于污水的排放量随着城市化进程的加快而日益增大，一方面是要解决这个问题，另一方面为解决农田的污水灌溉安全问题。基于这样的原因，当时不仅加大了现成坑塘的利用程度，更是修整了大量的废旧河道，改造为废水塘库加以补充利用。80年代是我国利用生态塘系统处理污水的高峰期，当时相关的配套技术也得以突飞猛进的发展，尤其是在农村和郊区应用最为广泛，比较成功的案例如山东的东营、胶州和广东的番禺等。由于经验的累计，促进技术向更加成熟的方向发展，涌现了一大批当时相当具有价值的研究成果，比如对生物处理的机理有了更深入的掌握、更熟悉其运行规律和优化设计等。发展到如今，我国大概有几百个城市都已经开始在利用生态塘系统在进行这污水的处理工作，都取得了比较成功的结果。但与国外的生态塘系统比较的话，从设计、建造、运行和生态功能等方面，都还显得粗糙和落后，未能达到最理想的状态。
3 生态塘的技术现状
现目前，生态塘对污水处理的主要任务体现在脱氮除磷和资源再生循环利用两个方面，包括三方面的关键技术，一是遴选出具有高效污水净化能力的水生植物；二是更加优化菌藻配伍降污能力；三是优化高效曝气复氧技术等。
3.1 高效净化植物的遴选细化
水生净化植物的选择直接影响生态塘的净化效果，在选择的时候要结合当地的自然环境条件，综合考虑各方面的因素。具体的遴选方法可参照以下原则。
1）首先应该考虑的就是水生净化植物自身的生态适应能力。其适应能力最直接的表现就是能在能够在需要净化的水体环境当中正常地生长，在植物引种的时候特别应注意这样的问题，植物对不同环境有不同的适应能力，因此要做到因地制宜，保证植物的正常生长。
2）净化植物具有发达的根系。发达的根系不仅有利于降低水体的富营养程度，更能为微生物提供足够的寄生场所，而增加微生物的种群群落能更进一步提高对污水的净化能力。
3）净化植物的选择应该充分考虑塘系的结构和运行费用。这方面可以尽量优先考虑本地植物，一是方便管理，二是也能有效控制成本和日常管理工作量，另外就是本地的植物更强的适应性也能增加其抗恶劣气候灾害和病虫害的能力。
4）选用对温差喜好不同的植物进行配伍种植，以免在季节交替后出现水生净化植物的空白期而导致水质变化大幅落差。
5）选择生长周期更长的多年生水生植物。这样能尽量减少植物的更换频率从而降低系统的运行成本。
在满足以上基本要求的基础上，应充分考虑植物的种群特性、去污能力、营养需求以及景观美学等多方面的因素合理配伍，形成最佳的脱氮去磷效果。
3.2 优化菌藻配伍提高降污能力
菌藻共生方式处理污水的基本原理就是，首先污水中的需氧菌通过氧化分解的作用，把污水中的有机污染物分解，通过代谢产生出二氧化碳、无机氮和磷化合物等，而这些物质恰好正是藻类可以利用到的营养物质，通过光合作用，藻类物质再把这些物质充分吸收为自己的组分，同时释放出氧气供需氧菌继续氧化分解有机物。整个过程是一个循环式的过程，以此形成菌藻共生去污的特殊效果。
1）活性藻系统。对活性藻系统的研究源于以色列人Shelef&AZOV等人，他们在这个领域做了大量的工作并使该技术得以发展。活性藻系统本质上也是依据菌藻共生的原理，首先是合理选择菌藻的种类，在此基础上，通过控制菌类和藻类的比例关系，充分利用藻类的自身供氧来减少人工供氧量，这样在很大程度上降低了污水处理的成本。本系统还可以采用菌藻大量繁殖的方式来净化污水，同时提高了水生副产品的产量，因此又被称为高速氧化塘。此系统的缺点就是菌类和藻类的比例控制上，首先就是确定最佳比例要进行大量繁杂的复配过程，另外就是即使确定了比例，维系该比例也存在一定的技术难度。
2）高效藻类塘。高效藻类塘是美国加州大学伯克利分校的Oswald提出并发展的。它主要有四方面的主要特征以区别于传统的生态塘：①较浅的深度，一般在0.3 m～0.6 m之间，而传统生态塘为0.5 m～2.0 m；②安装有连续搅拌设备；③停留时间短，比普通生态塘短7倍～10倍；④塘宽度小，分有狭长廊道，能很好配合搅拌设备，提高污水混合的均匀度，很好调节塘液的温度以及氧和CO2浓度，使脱氮的效果更加理想。以上的所有特征不仅大大减少了生态塘的占地面积，而且非常有利于菌藻的繁殖和生长，增加了生态塘生物相的多样性，对氮磷的去除效果理想。目前，此类生态塘在美国、法国、德国、南非、以色列、印度、新加坡等国都有应用，但目前在我国尚无应用实例。此系统的缺点是不太适合大型污水处理厂的需要。
3）固定化菌藻共生系统。近年来，在污水的处理中，比较广泛地采用的技术就是固定化微生物和固定化藻类。它最大的优点就是能够保持较高的微生物浓度，很方便做固液分离的处理、不容易受到有毒物质的影响和污泥的制造量少等特点，对污染物能有很好的净化作用。此系统的缺点是不能维持生态塘的多样生物相，处理污水的种类相对单一。
以上三种菌藻配伍系统根据其自身特点，可以在不同的环境和条件下选择性采用。
3.3 曝气复氧技术的优化
生态塘水体的氧份主要从空气或者是水生植物的光合作用来获得。但即使是两者的合力效果很多时候都很难满足水体的净化过程。因此需要采用人工曝气的方式来加快水体的复氧速度，增加好氧菌的活力从而实现水质的改善。
1）微孔曝气系统。微孔曝气系统由供氧装置和微孔布气管构成，该系统无需提供动力，不会产生噪声。如德国Messer公司开发的Biox-N，该工艺纯氧曝气的微气泡是由一种特殊橡胶材料制成的软管加输氧气垫产生，微细小孔均匀分布在管壁上，氧气通过时可产生直径小于2 mm的微气泡，这等同是扩大了气、液接触面积，缩短了反应时间，将氧的利用率提高到了80%。该系统的缺点是利用纯氧会增加成本投入，微孔容易堵塞，所以建议在小型且泥沙含量少的生态塘使用。
2）混流增氧系统。混流增氧系统的组成部分有供氧装置、水泵、混流器和喷射机等。其工作原理是：增压管上的文氏管能够将氧气泡粉碎和溶解，再与水泵抽吸加压后的水混合，最后通过喷射机喷射注入水体。该系统运用在3.5 m水深的位置，其充氧效率可到70%左右。该系统的缺点也有利用纯氧会增加成本投入，而且水泵需要动力，有噪音，所以建议在小型且远离人居地的生态塘使用。
3）水质改良增氧系统。此系统的工作原理是将塘底的淤泥吸到水面再喷射散开，使淤泥中的有机质得以充分氧化，所以它本身会随有机质的氧化反而消耗水体的氧份，但如果是在大好的晴天，配合浮游水生植物的光合作用就能大大提升水体的含氧量。本系统的特点是对天气的依赖性强，所以建议在多晴天阳光充足的地区采用。
4）鼓风曝气系统。该系统有鼓风机和布有微孔的气管组成，在城市污水和工业废水处理方面采用的非常广泛。近年来，通过对微孔布气管的技术改良，使得该系统的增氧效率有了明显提高，在水深5 m的条件下基本可达到30%左右。该系统的缺点是需要足够的水深才能最大程度提高增氧效果，所以建议在规模相对大的生态塘采用。
5）水下射流曝气系统。该系统的原理其实很简单，就是通过潜水泵的作用将水吸入后加压喷射，在管道的出水口再通过装置吸入空气，混合进高压水流一同切入水体。该系统由于是出水口混合空气的方式，所以建议应用于浅水生态塘。
4 生态塘应用的前景展望
1）目前生态塘的技术和工艺已经在向着更规范、更资源化、更生态美学化的目标前进，在现有生态塘的基础上进一步发展水产养殖，通过增加水生植物、鱼、虾、鸭、鹅等多物种方式形成具有更丰富食物链的人工生态池塘系统，让生产者、消费者和分解者三者充分配合，实现对污染物的深度处理与利用。由于获得农产品是污水处理的目的之一，所以并不是所有污水都适合用生态塘的方式来进行处理，因此目前多用于城镇生活污水的处理。
2）经过传统污水处理方法处理的污水一般情况仍含有较高浓度的氮磷或者其他的污染物，如果直接进入自然那水体依然容易引起水体的恶化。而运用生态塘对城市二级出水进行再次深度脱氮除磷处理的话，可以更进一步缩小污水和自然水体的水质差异，从而把污染的程度减小到最低。然而，目前将生态塘用于城市污水的深度处理的实例几乎很少见到，原因就在于生态塘当前的规划和运行指标不是很适合城市污水的深度处理，因此，如要把生态塘运用到这一领域来，必将更进一步研究生态塘应用于城市污水深度处理相关的设计和更高的运行效能，并结合综合的生态效益分析，以争取更优质的环境效益。
3）由于生态塘的脱氮除磷效果确实要比传统的污水处理方法要有效得多，因此，生态塘应该能够成为用于污水深度二级处理的有效代用方法。我国并不是一个水资源丰富的国家，人均水量仅是世界人均水平的1/4，在世界所有国家当中排110位。我国共有600多座城市，其中的2/3都是缺水城市，情况特别严重的至少有130多个。然而，很多地区并不是缺少水，只是缺少能实际使用的水。据有关方面调查统计显示，我国每年的污水排放总量高达560?600亿 m3，这里面有80%都是未经处理而直接排放，以至于全国的地表水因污染而不能使用的占到所有地表水体的40%，同时还使50%的地下水同样受到威胁，64%人群的引用水不能达标。因此，要解决水资源严重短缺的现象，不仅仅是需要做到对水资源的节约使用，同样重要的是实施污水的资源化处理，实现水资源的可循环利用。所以，我们有理由相信，生态塘用于污水深度处理的技术，在我国水资源严重缺乏的大环境下，有其发展的意义，更有其发展的广阔前景。
参考文献
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关键词：生物燃气 发酵技术 反应器 沼气
中图分类号：S216 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0062-01
生物燃气经常说的沼气，沼气发酵是指有机物在厌氧的条件下，被沼气微生物分解代谢，最后形成以甲烷和二氧化碳为主体的混合气体，是一个生物化学过程。沼气发酵的原料是供给微发酵生物，进行正常生命活动所需的营养和能量，是不断生产沼气的物质基础。沼气的来源十分丰富，主要是农业的剩余物包括秸秆、杂草、树叶等，还有猪、牛、羊、马等家禽的粪便，工农业产品的废水废物（如豆制品的废水、酒精和糖渣），还包括大部分的水生植物，这些都是能够用来生物发酵的理想原料。
沼气发酵工艺是指从发酵原料到生产沼气的整个过程所采用的技术和方法。这个过程主要包括原料的收集和预处理，接种物的选择和富集，消化器的启动和日常操作管理及其他相应的技术措施。
1 沼气发酵中的微生物
沼气是有机物质在厌氧条件下通过大量的不同种类的微生物分解代谢产生的。凡参与把有机物质分解、发酵、代谢、转化为沼气的微生物统称为沼气微生物，也叫沼气细菌。由于有机物分解为沼气是一个非常复杂的过程，因此沼气细菌不仅仅是一种单一的细菌，而是由许多细菌组成的总称，据相关统计，沼气细菌拥有几十个属上千种之多。在沼气厌氧发酵过程中沼气细菌是最活跃的因素，他们能把各种有机物固体和处于溶解状态的复杂有机物，按照各自的营养需求进行分解转化，最终形成沼气。但是，沼气细菌把有机物分解为甲烷需要在没有氧气和没有氧化剂的环境下才能进行，同时PH值也要符合一定的条件，因此，沼气发酵又可以叫做厌氧发酵。将这些发酵细菌按其在发酵过程中扮演的不同作用，可分为分解菌和产甲烷菌两大类。
在沼气发酵过程中，各种微生物之间的关系非常复杂，甲烷的产生式各种发酵微生物相互协同、相互制约产生的。这种复杂的关系既体现在分解菌和产甲烷菌之间，同时也体现在分解菌之间和产甲烷菌之间的相互作用。其实分解菌与产甲烷菌之间的关系主要是，不产甲烷菌为产甲烷菌提供长生和产甲烷所需要的物质，产甲烷菌又为分解菌提供生化反应解除反馈抑制；分解菌为产甲烷菌提供适宜的氧化还原条件；分解菌为产甲烷菌清除有毒物质；分解菌与产甲烷菌共同维护生化环境中适宜的pH值。
产甲烷菌是在沼气发酵过程中将各种简单的有机物转化为甲烷的微生物。从1916年俄国微生物学家分离得到了世界上第一株甲烷菌开始，目前已知的甲烷菌有5个目200多个种，主要是嗜热自氧甲烷杆菌、嗜树木甲烷短杆菌、史氏甲烷短杆菌、马氏甲烷球菌、沃氏甲烷球菌、万尼氏甲烷球菌、黑海产甲烷菌、卡利亚库产甲烷菌、运动甲烷微菌等。
2 沼气发酵工艺
沼气发酵工艺包括用户和大中型的发酵工艺工程两大类。用户类的沼气发酵工艺主要是家庭型的、较小的工艺过程，主要分布在亚洲国家，比如中国的水压式沼气池和印度的哥巴士沼气池发酵系统，这些发酵系统利用的是人和动物的粪便、污水等作为原料。我国的沼气发酵工艺从20世纪90年代开始就推广，并且不同地方的特点发展成了“三结合”、“四位一体”、“五配套”等各种各样的沼气发酵系统，带动了一大批以沼气技术作为基础的生态农业发展模式，给当地人带来了客观的经济和生态价值。中国的沼气发展工艺主要是将种植、养殖和沼气发酵等工艺有机的结合到一起，这几个过程相互促、相互协助，共同发挥3个过程的最大价值，实现有物质和能量的循环利用。如主要位于我国西北部的“五配套”生态能源模式就是主要由沼气池、厕所、太阳能、暖圈、水窖、果园灌溉等5个部分组合而成的一个相互联系相互发展的一个系统。
3 沼气的利用
沼气的用途十分广泛，目前用的最多的就是将沼气转化为热能供工厂或者农场内部使用，还可以将沼气转化为电，体居民的生活提供持续的电力支持，此外还能将剩余的电用于厌氧环境的加温，有利用生成更多的沼气。此外，沼气还能作为汽车燃料，作为汽油的代替品，目前已有多个国家建立沼气燃料的加气站，为这种汽车提供加气服务。而燃料电池作为一种新型的清洁、环保、低噪音的电池正受到许多国家的青睐，已经在整个欧洲进行了试验和示范，具有很大的发展前景。
4 发展的重点和方向
关于发酵工艺工程的发展重点和方向，从国内外看主要有以下几点。
（1）发酵微生物的培育速度加快，更多的适应不同原料和工艺的环境的发酵微生物正在广泛的研究，并且这些微生物的沼气转化率非常高，能够很好的利用发酵原料，为不断的扩大沼气原料和原料利用率提供了可能。
（2）干发酵技术成为了研究的重点，干发酵的配套工艺和设备也是目前发展的配套工艺，将会有很大的作为。
（3）在沼气的后处理方面，发展提取更纯的沼气和沼气压缩技术，为沼气的扩大利用提供可能。
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关键词：蔬菜基地；土壤；重金属污染；湖北省
中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）24-6563-05
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.24.060
土壤是人类生产食物最基本的生产资料和人类活动的基本场所。随着现代工业和农业的迅速发展、城市化进程不断加快和人类活动的影响，重金属通过各种途径进入土壤并累积吸附在土壤中。由于重金属迁移程度小，在土壤中很难去除，通过蔬菜根部到植株中，严重影响品质，同时对人体健康带来较大隐患。因此，深入了解重金属污染对蔬菜的影响，提高农产品质量安全，减少重金属对人类的危害十分必要[1]。
2000年初，对蔬菜产地重金属污染状况开始了研究。自2004年实行食品质量安全市场准入制度以来，人们对食品安全更加重视。农业部门积极大力推进“三品一标”工作，将“三品一标”认证工作作为确保农产品质量安全的重要抓手，开展产地环境评价和产品认证检验工作。对“三品一标”产地环境的评价工作，可以更进一步掌控蔬菜基地的重金属污染状况。如吉林省采用单因子污染指数法和综合污染指数法，对龙井市近郊农田土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cd含量进行调查，重金属污染程度为轻度污染，主要污染元素为Cd[2]。重庆市曾对永川区近郊蔬菜地土壤重金属污染进行调查，其主要污染元素为Pb；从综合污染指数方面来看，土壤污染处于警戒级和轻污染级[3]。
近几年来，湖北省城镇化的进度加快，多地遭受重金属污染比较严重，曾有黄石市和大冶市关于重金属污染整治方面的报道[4，5]。但关于湖北省蔬菜基地重金属污染的系统研究报道却不多。2012年张媛媛等[6]对武汉市蔬菜基地重金属污染现状进行了调查，选取武汉市江夏区、洪山区等地的24个蔬菜基地，分别对土壤的pH、EC、有机质含量以及Cu、Zn、Cd和Pb 4种重金属含量进行调查和分析。结果显示，24个采样点的土壤重金属含量均在《GB 15618-1995土壤环境质量标准》[7]限量标准以内，为蔬菜安全生产基地，但同时也提出采取多种措施控制重金属污染源，高度重视土壤酸化比较严重的部分蔬菜基地。
湖北省是蔬菜种植大省，为保障蔬菜质量安全，各级政府大力推进“三品一标”产品认证。本研究以湖北省武汉、宜昌、荆门、荆州、恩施州、十堰、咸宁和黄冈8个地区的45个主要绿色食品蔬菜基地为调查样点，通过实地采集土壤样品，测定土壤pH和重金属元素（Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu）含量，分析并评价了8个地区蔬菜基地土壤重金属的污染现状，旨在为保障湖北省蔬菜基地的土壤安全和防治等提供一定参考依据。由于《GB 15618-1995土壤环境质量标准》的污染限量要求比较宽泛，可能会放松对土壤重金属的污染预警。为了与目前高品质的食品安全要求相适应，同时采用《NY/T 391-2013绿色食品产地环境质量》[8]标准对6种重金属含量进行评价。
1 材料与方法
1.1 样品采集与处理
根据《HJ/T 166-2004土壤环境监测技术规范》[9]标准布设监测点并采集0～20 cm耕层土壤，每个蔬菜生产基地采集3个不同位置、不同点数的土样，即每个基地抽取3份土样，共采集土壤样品135份。采集的土壤样品经自然风干后，研磨过100目尼龙筛后混匀，保存于采样袋中，待测。
1.2 样品分析方法
土壤浸提后采用电位法测定土壤pH（PHS-3C型酸度计）；土壤镉、铅的测定方法采取石墨炉原子吸收分光光度法（GB/T 17141-1997）[10]；汞的测定方法采用原子荧光法（GB/T 22105.1-2008）[11]；砷的测定方法采用原子荧光法（GB/T 22105.2-2008）[12]；铬的测定方法采用火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2009）[13]；铜的测定方法采用火焰原子吸收分光光度法（GB/T 17138-1997）[14]。
1.3 土壤重金属含量评价
以《NY/T 391-2013绿色食品产地环境质量》标准中的旱田土壤环境质量要求标准值作为评价标准（表1），采用单因子污染指数法和内罗梅（Nemerow）综合污染指数法[15]对土壤污染现状进行评价。
单因子污染指数的计算公式为：Pi=Ci/Si
式中，Pi为土壤中第i种污染物的环境质量指数；Ci为第i种污染物的实际浓度；Si为第i种污染物的评价标准值。
式中，P综为土壤重金属的综合污染指数；Pimax为测定点的单项污染指数中的最大值；Pave为测定点的所有污染物单项污染指数的平均值。
单因子污染指数法常用于评价土壤被某一重金属的污染程度。而综合污染指数法是一种兼极值的综合评价方法，既考虑了单项元素的作用，又突出污染最严重元素的重要性，可以评定每一个测试点的土壤综合污染水平。根据内梅罗污染综合指数法，将土壤的污染情况划分为 5个等级，污染等级划分标准如表2所示。
2 结果与分析
2.1 不同地区蔬菜基地土壤pH和重金属含量比较
湖北省武汉、宜昌、荆门、荆州、恩施州、十堰、咸宁和黄冈8个地区的45个主要蔬菜基地土壤的pH分布情况如图1所示。由图1可以看出，pH分布范围为4.59～8.42。在45个蔬菜基地中，19个基地pH
如表3所示，湖北省8个地区的蔬菜基地土壤重金属含量均没有超出绿色食品产地环境质量标准（NY/T 391-2013）对旱田土壤环境质量的要求。参照湖北省土壤背景值[16]（未受人类污染影响的自然环境中化学元素和化合物的含量），45个基地中有6个基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累积最明显，宜昌市有3个基地、黄冈市有1个基地Hg含量超出背景值；另外荆州市有1个基地的Pb含量超出了背景值，恩施州有1个基地的As含量超出背景值；但总体来说，超标率都不超过20%。被调查的所有基地重金属Cd、Cr和Cu含量均低于土壤背景值，无明显累积；武汉、荆门、十堰和咸宁被调查的蔬菜基地6种重金属含量均低于土壤背景值。
2.2 不同地区蔬菜基地重金属的含量差异
如表4所示，宜昌和十堰市蔬菜基地的Cd含量平均值最高，荆州市的最低；黄冈市蔬菜基地的Hg平均含量最高，是荆门市的3.8倍；恩施州土壤As含量高，是十堰市的2.6倍；黄冈市的Pb平均含量最高，咸宁市的最低；黄冈市的Cr平均含量最高，比恩施州的高出28.84 mg/kg；黄冈市蔬菜基地的Cu平均含量最高，咸宁市的最低。但相同市区不同取样地点的重金属含量差异比较大，如黄冈市编号为J44基地的Cd含量是J45的3.6倍，而J45基地的As含量是J44的3.2倍。
2.3 土壤重金属污染评价结果
2.3.1 单因子污染指数评价 湖北省各地区蔬菜基地土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6种重金属元素的单因子污染指数和评价结果见表5。由表5可以看出，湖北省8个地区45个被调查的基地上述6种重金属单项污染指数均小于1，说明8个地区蔬菜基地的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu含量均未超恕5荆州地区的Cr和黄冈地区的Cr、Cu的单项污染指数均超过0.7，表明这两个地区的Cr、Cu污染处于警戒线级别，需要及时预防。
2.3.2 综合污染指数评价 仅使用单因子污染指数法进行评价不能反映土壤的整体污染情况。而综合污染指数法是一种兼极值的综合评价方法，可以评定土壤综合污染水平。从表5还可以看出，湖北省8个地区的综合污染指数均小于1，根据土壤环境质量分级标准可以判断这些地区的蔬菜基地污染水平处于尚清洁状态。但是黄冈市的土壤综合污染指数大于0.7，表明该地区的蔬菜基地污染水平虽然处于尚清洁状态，但重金属污染达到了警戒线。
3 结论与讨论
3.1 结论
通过对湖北省武汉、宜昌、荆门、荆州、恩施州、十堰、咸宁和黄冈8个地区的45个主要绿色食品蔬菜生产基地进行田间采样和室内分析，试验结论如下：
1）所调查的45个基地pH
2）武汉、荆门、十堰和咸宁地区被调查的蔬菜基地6种重金属含量均低于土壤背景值。另外4个地区有6个基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累积最明显，表现为宜昌市的3个基地、黄冈市的1个基地Hg含量超出背景值。但总体来说，超标率都低于20%。
3）不同地区蔬菜基地重金属的含量差异比较大。黄冈市蔬菜基地的Hg平均含量是荆门市的3.8倍，Cr平均含量比恩施州的高出28.84 mg/kg；相同市区不同取样地点的重金属含量差异也比较大，如黄冈市2个蔬菜基地的Cd和As含量差异达到了3倍以上。
4）单因子污染指数评价结果表明，湖北省8个地区的Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6种重金属单项污染指数虽然均小于1，含量未超标，但黄冈Cr、Cu和荆州Cr的单项污染指数均超过0.7，表明这两个地区的Cr、Cu污染临近警戒线。
5）综合污染指数评价结果表明，黄冈市的重金属综合污染指数大于0.7，土壤等级为2级，临近警戒线。其他地区的土壤重金属综合污染指数均小于0.7，土壤等级为1级，均处于安全状态。
3.2 讨论
所调查的湖北省45个蔬菜基地中有19个基地土壤pH小于6.5，占比42.2%，接近50%，一般造成土壤酸化的原因有3个方面：①降水量大而且集中，淋溶作用强烈，钙、镁、钾等碱性盐基大量流失；②施石灰、烧火粪、施有机肥等传统农业措施的缺失，使耕地土壤养分失衡；③长期大量施用化肥是造成土壤酸化的重要原因。Singh等[17]认为土壤重金属含量与土壤pH大小有关，pH越小，重金属被解吸的越多，活性越强，越容易被植物吸收，因此土壤酸化会导致重金属向植物体内迁移和累积。应结合不同蔬菜对土壤pH不同要求采取合适措施改良土壤的酸碱性，例如对于酸性土壤，可增施熟石灰、草木灰等[18]来中和土壤的酸性；对于碱性土壤，可施用沸石[19]和燃煤烟气脱硫副产物[20]等减少土壤的碱性，并且每年应对土壤pH进行跟踪调查。
8个地区蔬菜基地重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu含量均没有超出绿色食品环评标准的限量值，适合发展绿色食品。但是根据湖北省土壤背景值的要求，有个别蔬菜基地的重金属超标，特别是宜昌市有3个基地的Hg超标。由于土壤中重金属的来源是多途径的，根据该地区所处的环境推测原因主要有：①基地多处于山区地带，地矿中含有一定量的重金属元素，地质背景的原因可能导致土壤重金属含量超标；②该地区的蔬菜种植基地多属于传统蔬菜种植基地，常年施肥（肥料中含有一定量重金属元素）使得土壤中重金属含量增加。虽然Hg含量超标率不到20%，但是还是要引起重视。
被调查的8个地区只有黄冈市的综合污染指数达到2级，处于警戒线，其他地区均处于安全状态。可能原因有：①该地区被调查的蔬菜基地太少，数据离散程度过大；②蔬菜基地位于山区地带，地质背景的原因可能导致土壤重金属含量较高。由于综合污染指数计算时只是依据pH分级，没有科学地细分，当综合污染指数大于0.7时，酸性和碱性土壤对重金属吸附水平差别较大，特别是土壤pH0.7时，重金属活性将会大大增加，很容易吸附在土壤中最后被植物吸收；而另一方面不同植物可能对重金属吸附水平也不同，故P综>0.7时，蔬菜中重金属含量也不一定超标。因此如何更加科学评价基地污染还需要做进一步研究。
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关键词：马铃薯；生产现状；发展趋势
马铃薯属粮菜兼用作物，在我县种植历史悠久，深受广大人民的喜爱。武山县马铃薯的种植面积逐年扩大，产量不断提高。但由于品种老化，病虫害严重，贮藏管理不当，产品单一，加工手段落后，阻碍了马铃薯生产的健康快速发展。为此，我们根据多年的生产实践和目前我县马铃薯生产现状，提出几点发展途径。
1武山县马铃薯生产现状
1.1种植区域武山县属温带大陆性半湿润季风气候区，全县15个乡镇的370个行政村都适宜马铃薯种植，根据地域特点可分为三个种植区。
一是河谷川区春夏播马铃薯种植区。包括县内海拔1 800m以下的渭河及其支流流域的川台地，一年两熟或三熟，复种指数高，马铃薯既可春播，又可在油菜或小麦收后夏播复种。近年地膜马铃薯发展较快，种植面积占全县马铃薯面积的15%。
二是南北浅中山区春夏播马铃薯种植区。包括渭河南北海拔1 800m以下所有干旱山区，气候干旱，土质较薄，一年一熟或两年三熟，以春播为主，多雨年份有少量夏季复种，种植面积占全县马铃薯面积的29%。
三是南北二阴高山区春播马铃薯种植区，包括海拔1 800m以上的所有山区，气候属阴湿冷凉，降雨较多，一年一熟，是种植马铃薯的最适宜区，也是主产区。种植面积占全县马铃薯面积的56%。
1.2品种结构我县马铃薯种植品种有38个，其中天薯系列7个，陇薯系列4个，青薯系列7个，渭薯系列4个，其它来源16个。最大的渭薯1号种植面积有6万亩左右，占全县马铃薯面积的30%，其次为渭薯8号2万亩左右，“216-10”1万亩左右，占全县马铃薯面积的30%，其余面积较大的有天薯4号、天薯5号、“大白花”、“小白花”、青薯168、高原4号、高原7号、高原8号、白粉芋、陇薯1号、陇薯3号，天引薯3号等。其中川区和浅中山区主要种植中早熟品种克新2号和渭薯1号，高山区以种植晚熟品种为主，近年试验示范中表现抗病、高产、优质的“216-10”，天引薯3号发展较快。
1.3产量水平2006年全县马铃薯平均产量950kg/亩，其中河谷区平均产量900kg/亩,浅中山区平均产量650kg/亩,二阴高山区平均产量1 250kg/亩,不同品种产量差异明显。
1.4产品用途全县年产马铃薯1.40亿kg，其中30%留作种子或食用，10%用于粗加工或淀粉，60%作出售,销售渠道主要是通过经纪人销往东南沿海，其次是交售给县内淀粉加工企业和个体加工户。
2马铃薯生产存在的问题
2.1品种老化、退化严重，优质新品种缺乏多数品种老化如渭薯1号、高原7号等,还是上世纪70年代引进推广的，已经种植了近半个世纪，使用年限过长，品种老化、退化严重，环腐病、晚疫病、病毒病等病害交叉感染，致使马铃薯产量下降，品质变劣，销路不畅，直接影响马铃薯产业化的发展。多年来，我们虽然坚持不懈的进行马铃薯品种的区域试验和引种试验，但综合性状超过渭薯一号的很少，即使个别品种表现抗病高产，但往往几年之内就丧失抗病性，表现出退化症状，尤其容易感染晚疫病。适应市场需求而薯形好、商品率高、抗病高产、优质的新品种很少。
2.2栽培技术落后由于资金、技术、信息的限制，我县群众种植马铃薯还是沿用传统的栽培管理方式，新技术、新品种应用较少，影响了马铃薯产业化的发展。
2.3农业基础条件差，群众经济困难，制约种植规模扩大马铃薯忌重茬，要轮换种植地块，同时用种量大，土粪施用量大，整地质量要求高，田间运输劳力消耗比较大，而我县洋芋主产区都在中、高山区，沟壑纵横，山高路远，农田交通条件差，农户都尽量把马铃薯种在离村庄较近，交通方便的地块，运输困难的偏远地块尽量不种或少种；另一方面，山区群众经济都普遍困难，马铃薯播种时肥料、种子、用工等一次性投入大，种植面积扩大投资也增大，多数群众有困难。这些是制约种植规模进一步扩大的因素之一。
2.4气候干旱，造成马铃薯适宜种植区海拔升高自上世纪90年代以来，由于温室效应和厄尔尼诺现象的影响，引起全球气温升高和气候干旱，我县以前适宜种植马铃薯的浅中山区有相当面积变成退耕还林区，最适宜种植区海拔由以前的1 800m左右上升到2 000m左右。以前阴湿冷凉无霜期不适宜马铃薯生长的二阴高山区现在成了主产区。
2.5专用型品种数量少，规模小，不能满足市场需求过去由于缺乏种源,农民种植的马铃薯种薯主要靠互相串换商品薯解决,致使品种多、乱、杂的现象相当严重,造成马铃薯产量低、品质差,病虫害严重。近年来虽然引进了一些优质专用型新品种如陇薯 3号、大西洋等,但种植规模小、产量少,仍不能满足市场需求。
2.6种薯及商品薯质量检测和认证体系不够完善，品牌优势弱按照无公害农产品生产的要求，种植时要做好产地认定、环境认定、产品认定等检测工作，市场及龙头加工企业在收购优质专用原料品种时要根据各方面的检测依据来确定，而目前我县虽然已建立了农产品质量检验检测站，但由于设备落后及技术体系不完善，致使已注册的 “焉支玉” 牌脱毒马铃薯品牌还没有打响。
2.7种植基地分散，影响规模化、区域化优势的发挥我县非常适合马铃薯的生长，马铃薯种植面积也比较大，但大都是一家一户的零星种植，因而形不成规模，影响了区域化及规模化优势的发挥。
2.8缺乏专业市场和比较完善的市场营销体系目前除一些个体商贩从事马铃薯营销外，我县还没有真正组建起马铃薯产品营销协会，加之缺乏专业批发市场，产品流通不畅，信息闭塞，仅靠农民自行廉价销售，致使效益不高，不能最大限度地维护农民的利益和体现优质产品的价值。
2.9精深加工规模小，能力弱我县马铃薯产业效益没有从深层次得到挖掘的根本原因是基础比较脆弱，目前县内还没有一家马铃薯加工龙头企业，仅有几个加工粉条小作坊，由于规模小、消化能力弱而带动力不强，距产品生产、加工、销售一体化的产业化经营的要求差距还较大。
3马铃薯今后的发展趋势
3.1提高认识，加强领导县、乡政府部门要充分认识马铃薯在我县农业结构调整和农业产业化发展中的重要地位，把马铃薯产业化发展放到和蔬菜、养殖等产业同等重要的地位，当作支柱产业来抓；在制定经济发展计划，产业发展规划，工作考核指标等工作计划时，把马铃薯产业化发展作为一项重要内容，在扶贫开发、财政扶持项目中作为重点投资项目。要组织农业技术部门制定好全县马铃薯产业的发展规划和实施方案，调动社会各方面的力量抓好马铃薯产业化工作。
3.2加强科技开发，增强发展后劲
一是引进设备和技术，建立马铃薯脱毒苗繁育中心，生产脱毒种薯，积极推广，填补我县在这一方面的空白。
二是积极引进菜用型、淀粉加工型、薯（条）加工型等不同用途的专用型优良品种，按品种特性与生态条件相适应的原则，在川区、浅山区、二阴高山区进行品种试验和区域试验，选择适宜当地推广的优质新品种。
三是用“走出去，请进来”的方法，从科研部门引进栽培技术方面的新成果、新技术，进行试验示范，加以吸收和借鉴。如延长或打破休眠的技术，间（套）作技术，平衡施肥技术，设施栽培技术等。
3.3抓好良种繁育基地建设，加快良种普及步伐在海拔较高的山区，选择交通方便，土质肥沃, 集中连片、马铃薯种植面积大，生产水平高，群众基础好的村作为良种繁育基地，由技术人员承包负责，引进经过试验表现优良的新品种原种或脱毒微型薯，按良种繁育操作规程严格把关，签定产销合同，优惠价收购，收获后以补贴价向适宜区推广，更新更换生产上已经退化的品种。
3.4改善基础设施，健全社会化服务体系各乡（镇）要积极组织群众修建田间农机路和水利灌溉渠道，改善交通运输条件和农田水利设施，鼓励扶持机动农用车的推广，为扩大种植规模解除后顾之忧。工商部门对县内各农贸市场的马铃薯交易要实行扶持鼓励的办法，打击欺行霸市瞒哄客商的行为，吸引外地客商，农机、交警部门对运输马铃薯的车辆不得乱罚款、乱查扣，建立县内绿色通道。县乡农业技术部门要搞技术咨询和物资供应及信息服务，要建立乡村服务网点，方便群众。
3.5健全繁种制度，提高种薯质量种薯质量是脱毒种薯生产的生命线，提高和保证种薯质量是马铃薯种薯脱毒快繁体系建设的核心内容。因此，要建立健全严格的繁种制度和种薯质量保障制度，特别是我县脱毒薯中心应尽快完善病毒检测体系和建立种薯质量监控体系，对茎尖组培苗和引进的试管苗必须先进行病毒检测，合格后再投入大量快繁生产，以实现脱毒种薯生产与供应的制度化、标准化与专业化。
3.6办好丰产示范点，搞好技术推广要在各乡镇选1～2个交通方便的村进行丰产示范，由农业推广部门派技术人员蹲点指导，关键时期组织群众参观介绍，起到辐射宣传带动作用。农业部门要制定好全县的马铃薯生产布局规划和栽培技术规程，搞好逐村的技术培训和良种供应，实行标准化生产，提高整体的产量水平，提高产品的市场竞争力。
3.7强化营销，创建品牌要充分利用武山马铃薯获得农业部绿色品牌认证的有利条件，利用电视、广播和互联网等多种形式，加强宣传推介，同时在产品包装、深加工方面下功夫，采取多种促销手段，扩大武山马铃薯知名度，创建品牌。
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