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王旭崔韶暉
（大連民族大學，遼寧大連116600）
【摘要】將生物技術的藥物產業作為研究的對象，總結并分析了當前生物技術藥物的特點。陳述了當前上市的相應產品以及發展的前景，對我國生物技術藥物發展的現實情況進行了闡述與探討，并據此提出一定的建議與對策。
關鍵詞 生物技術藥物；發展現狀；對策分析；前景
生物醫藥產業可以被稱之為技術密集型與知識密集型的產業，其同我國的民生息息相關，主要的涉及領域有中藥，化學藥品以及生物技術藥物等諸多領域，在我國的發展中有著十分重要的地位。近年以來，我國的現代生物技術有了十分顯著的發展，通過生物技術而生產處的藥物也不斷增加。然而，從整體上來說，我國的生物技術藥物尚未取得較多的突破性的創新，在當前全球領域具有著競爭力的生物技術公司相對來說也僅僅是鳳毛麟角，同世界的先進水平仍然存在著較大的差距，其中主要的原因便是人才與資金的問題，筆者在本文中主要對當前我國生物技術藥物發展的現實狀況進行分析，并提出相應的對策。
1我國的生物技術藥物在發展的過程中所存在的問題
1.1高水平團隊與專業人才的缺乏，學術創業環境并不成熟
生物技術藥物的研發并不同于一般藥物的研究與制造，其在生物技術上，生物與化學方面，藥理方面等諸多的領域均有著較高的要求，當前我國雖然已經認識到了生物技術藥物的重要性并極力對其進行研發，在較短的時間取得了較為理想的成績，然而，從實際上來說，雖然當前我國該領域有著較為龐大的科研團隊力量，并且有許多的工作者具有國外工作的經驗，但實力并沒有理想中的雄厚，在同其他國家的競爭之中也處于劣勢。
在我國，絕大多數的生物技術是在科研院所之中進行研究的，科研人員也大多是使用國家的資源來進行研究，存在著體制上的約束，導致了在許多時候缺乏冒險的精神以及創業的激情，許多科研成果明明已經研究出來，然而，卻不進行實際應用，不投入市場來獲得經濟上的效益，并且，科研院所在進行相關研究時并不具備著市場的導向，這也使得許多的研究項目在實際的市場之中得不到有效的應用，絕大部分的有那就產品在獲得專利后便被束之高閣，不再過問。
1.2并不具備著較多的實力雄厚的企業，融資較為困難
同其他的發達國家相比，我國生物技術藥物方面的上市公司在總體上的規模比較小，由于資金有限，在對產品進行研發時也存在著較大的制約，無法吸引到具有著高水平與能力的人才，循環下去也就限制了企業的創新能力，并且，我國在研發的環節中仍然處在仿制的階段之中，缺少核心的技術，也就無法較好的提高企業產品的競爭能力。
與此同時，生物技術藥物在研發的過程中需要較長的時間、較高的投資以及較大的風險，這些要求也導致了只有擁有著雄厚財力與人才的公司才能夠實現，風險投資一般都只是注重短期的資本，希望能夠將投資的風險降到最低。對于生物技術藥物的公司來說，其在進行研究時很難較快地為風險投資提供回報，這也使得風險投資并不會將這一行業當做主要投資的目標，而當前我國尚未建立起科學合理的同生物技術藥物這一領域的特點比較適應的融資體系。這也極大地限制了我國生物技術藥物領域企業的進一步發展。
1.3產品的更新換代比較緩慢
我國的絕大多數生物技術藥物企業主要生產干擾素系列的產品、促紅細胞生成素的產品、腫瘤壞死因子系列的產品等，大部分企業缺乏著具有自身知識產權的核心產品，許多種類有著較多的廠家，導致了同質化競爭的空前嚴重。產品的更新較慢也導致了企業競爭力的降低，也就導致了人才的流失與資金的缺乏，久之便形成了一個制約企業發展的循環體系。
1.4產品的價格較高導致患者無法承受
生物技術的藥物在制作時有著較為復雜的流程，且對于技術也有著較大的要求，這也使得許多的企業會具有著壟斷的性質，導致了在臨床之中此類藥品有著十分昂貴的價格。舉例來說，應用于治療HER2過度表達的轉移性乳腺癌的曲妥珠單抗每一只的售價便能夠達到20000元以上，六只為一個療程，這也就是說，一個療程單單這一種藥物的治療費用便能夠達到120000元以上。這些生物技術的藥物在價格上要遠遠超過了正常家庭所能承擔的費用，患者在進行治療時也往往不會考慮這類藥物，即使其有著顯著理想的治療效果。
2相關建議與對策
2.1加強轉化的研究，鼓勵學術性創業
雖然當前我國在生物技術領域特別是其中的基礎研究方面取得了一定的成果，然而，在目前整體的實際市場經營之中，許多的醫藥研制企業的實力并不能僅僅使用文獻的數量來進行衡量，大部分學術文獻都將有那研究精力放在了基礎的研究之上，其同市場的實際應用之間仍然存在著十分遙遠的距離。轉化研究思想便是將當前基礎的研究成果以及思維理念轉化成為具體的生物藥物產品，將早期的基礎研究同臨床的實踐進行連接，涵蓋目標的確認和識別。
除此之外，還應大力地鼓勵學術性的創業，若是僅僅有研究而不進行創業，研究的成果也只能停留在試驗的階段之上，以專利與論文的形式呈現在人民大眾的面前，然而若是將研究的成果轉換為能夠滿足廣大人民群眾需求的實質性商品，不僅能夠方便人民群眾，還能夠創造出巨大的經濟與社會價值，更好地發揮這一研究成果的作用。
2.2大力地創新與支持國際化的合作
生物技術藥物領域屬于技術要求較高的領域，因此，在對其進行發展的同時，必須要正確地判斷其發展的趨勢以及實際的動態情況，了解研究的具體方向并對其中的制約性因素進行分析，在研究之中應倡導勇于創新的精神，在不斷地創新之中求得突破性的發展，提高企業的國際競爭能力。
由于我國生物技術藥物領域的研究起步較晚，因此，在許多的方面較之于發達國家仍存在著較大的差距，這不僅僅是技術上的差距，還有經驗上的差距，因此，想要促進我國的生物技術藥物能夠得到更好的發展，支持國際化的合作，促進同發達國家之間共同的合作與研究則顯得十分必要。
2.3制定合理的發展政策，加大政府的扶持力度
我國政府應從大方向上幫助生物技術藥物領域的發展制定出科學合理的發展政策，在能夠確保質量的前提下加快臨床中的試驗與審批的流程，從整體上提高審批的效率，建立相關的制度。在此基礎上，政府更應加大對這一類新興企業扶持的力度，給予其更大的便利，使其在發展之中能夠獲得政策上的支持，提高企業的發展速度。
3總結
隨著國家的不斷發展，對生物技術藥物的研究也不斷地深入，我國的生物制藥領域也在不斷地向前發展。可以肯定的是，在我國，生物制藥物在未來的藥物市場中必將會有著廣闊的前景并在其中扮演著重要的角色。對此，我們應加強對于這一產業的研究，提高學術同商業之間的嵌合，使得這一技術能夠真正意義上地為廣大人民群眾服務，提高患者臨床的治療效果，創造出巨大的經濟效益與社會價值。
參考文獻
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關鍵字：生物技術制藥；應用；研究現狀
一、前言
采用現代生物技術人為的創造或者改變自然條件，以微生物或動植物細胞為載體生產醫用藥物的過程，稱為生物技術制藥。生物制藥的飛速發展在治療癌癥、神經退化性疾病、自身免疫性疾病、冠心病、銀屑病等方面發揮著重要的作用[1]，解決了大量傳統藥物無法解決的困難。
二、 基因工程制藥
2.1 基因工程制藥的原理。基因工程制藥是指先確定治療某種疾病的關鍵性蛋白質，通過獲取該蛋白質的編碼基因，對其基因進行改造或大規模擴增，然后轉入到相應的可以大規模表達的受體細胞中去，在細胞的繁殖過程中大量生產這一藥用蛋白的過程。
2.2 基因工程制藥的簡要流程。基因工程制藥的主要流程為[2]：目的基因的獲得、組建重組質粒、構建基因工程細胞體、培養工程細胞體、分離純化表達產物、除菌和質量檢測、包裝上市。
2.3 基因工程制藥的應用。基因工程制藥在醫藥領域最重要的應用是新藥的研究開發以及傳統藥物的改進。主要應用于激素、細胞因子、溶血栓類生理活性物質的生產，抗體和疫苗的生產。例如α-重組人干擾素、白介素、轉化生長因子、核酸疫苗、轉基因疫苗等。[3]
三、動、植物細胞工程制藥
3.1 動物細胞工程制藥的相關技術。目前用于生物制藥的動物細胞有四類[4]：原代細胞、二倍體細胞系、融合或重組的工程細胞系、轉化細胞系。原代細胞指直接取自動物器官的細胞。二倍體細胞系是指取自動物胚胎并經過傳代篩選克隆，具有一定特性的細胞。工程細胞系則指通過細胞融合或基因重組，對細胞遺傳物質進行改造，使其具有穩定遺傳的獨特性狀的細胞。轉化細胞系是由某個轉化過程得到的具有很強增殖能力的細胞。
動物細胞工程制藥的主要技術有：細胞融合技術、細胞器移植技術、染色體改造技術、轉基因技術、細胞大規模培養技術。[5]
3.2 植物細胞工程制藥的研究進展。植物細胞工程制藥是利用現代生物工程手段對植物細胞體系進行大量培養，并直接獲得有用化合物或以其提取物為底物合成其他物質的過程。現今植物細胞工程制藥的研究技術主要包括[6]：大規模植物細胞培養生產藥用成分、植物生物反應器、細胞級微粉碎加工技術、生物酶解技術、轉基因植物生產藥物、植物細胞生產有用次級代謝產物。例如[7]通過建立紅豆杉細胞系，采用生物反應器培養生產抗癌藥物紫杉醇。
3.3 動植物細胞工程制藥的應用。我國現階段細胞工程制藥的應用重點在于[8]：人源化抗體的研制和生產、“分子藥田”工程、“動物藥廠”計劃。其中，人源化抗體的研究是利用噬菌體抗體技術、嵌合抗體技術等生產療效更好，更適合于人使用的單克隆抗體。“分子藥田”和“動物藥廠”則是利用轉基因技術以植物和動物細胞為載體大量生產醫用蛋白。
四、抗體制藥
4.1 抗體制藥技術。抗體制藥領域的主要技術有[9]：抗體高通量大規模制備技術、動物細胞表達抗體產品大規模培養技術、人源化抗體的構建及優化技術、抗體工程藥物標聯及增效技術。高通量大規模制備技術的常見方法是利用雜交瘤快速篩選、工程抗體庫和人記憶B細胞，大規模快速高效的制備單克隆抗體。動物細胞表達抗體大規模培養則是利用細胞表達體系和體外翻譯系統，生產外源抗體蛋白。人源化抗體則屬于基因工程抗體范疇，抗體的親和力顯著提高。抗體藥物標聯增效則是利用抗體的靶向作用，標記同位素、化學藥物或毒素，以提高抗體療效，降低抗體用量。
4.2 代表性抗體藥物。目前出現的具有代表性的抗體藥物主要有：抗CD20單抗、抗HER2單抗、抗腫瘤壞死因子單抗、抗VEGF單抗、抗EGFR單抗和抗HAb18G/CD147抗體。
五、酶工程制藥
5.1 藥用酶的來源。藥用酶作為具有催化功能的大分子蛋白質，可以直接從生物體中分離也可以化學合成。但目前最主要的獲取方式仍為從生物體中提取以及發酵生產。[10]隨著動植物細胞大規模培養技術的發展，通過培養動植物細胞獲得藥用酶蛋白的方法成為了最主要的手段。
5.2 酶工程制藥在醫藥領域的應用。酶工程制藥在疾病的診斷和治療方面有著廣泛的應用。由于酶的高效催化特性，使其有著可靠便捷又迅速地診斷和治療特點，在臨床上廣泛應用。酶學診斷包括兩方面：一是利用體內原有酶活的變化診斷；二是利用酶反應測定體液中物質含量變化診斷。而在治療方面則有著各種各樣的藥用酶類，包括：蛋白酶、溶菌酶、超氧化物歧化酶、尿激酶等。
酶工程制藥在生產方面也有著廣泛的應用。例如利用青霉素酰化酶制造半合成青霉素和頭孢霉素、利用β―酪氨酸酶制造多巴等。酶工程制藥在分析檢測方面的應用則包括酶法檢測和酶法分析。
六、總結
隨著生物技術的發展以及生物技術制藥在應用方面的深入研究，生物技術藥物將不僅僅局限于“疑難雜癥”的治療，其使用的廣泛性和普遍性將得到大大提高。各種生物技術藥品的發展成熟將極大地改善人類的生活水平和對疾病的治療能力。
參考文獻：
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關鍵詞 生物技術產業；生物技術；現狀；發展對策
中圖分類號 S1 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）07-0006-01
1 生物技術產業
生物技術產業，英文名為The biotechnology industry，指的是隨著生物技術的不斷發展而產生的一系列產業。它包括傳統生物技術產業和現代生物技術產業，現代生物技術產業以傳統生物技術為基礎，同時又推動著傳統生物技術產業的發展，兩者之間是緊密聯系的。
2 中國生物技術產業發展的現狀
中國的生物技術研究開始于20世紀80年代，經過30多年的發展，中國生物技術產業取得了快速的發展，可以說它是30多年來最高速發展的產業之一，為中國的經濟與社會發展做出了重要的貢獻。中國的生物技術產業的總體水平在發展中國家處于領先地位。隨著生物技術在工業、農業、食品、醫藥、能源和環境方面的廣泛運用，生物技術產業影響著人類生活的各個領域。
每件事都是具有兩面性的，生物技術產業有明顯的發展也存在著問題。我們應該意識到這一點，抓住發展機遇，積極應對存在的問題，以加快生物技術產業的發展。
2.1 中國生物技術產業的發展
近年來，中國生物技術產業已經取得明顯的進步與發展，主要表現在：
1）生產快速發展，涉足領域越來越廣泛。中國的生物技術研究開始于20世紀80年代，現在已經深入到工業、農業、食品、醫藥、能源和環境等人類生活和經濟的各個領域。據統計，中國的生物技術產業銷售產值呈現出逐步增長的趨勢。2014年中國生物產業基地增長快速，產值達到8819億元，同比增長21.41%，與高技術產業同期相比，增長高達9.62個百分點。在國家的大力推動下，生物技術產業有著快速發展的態勢，特別是農業生物技術領域和生物醫學工程領域的產業化的成果在逐步增長。
2）生物技術的研發有重大突破，知識產權狀況樂觀。為了加快生物技術產業的發展，中國一直將生物技術作為國家的重大科技計劃。政府一方面增加研發投入，另一方面鼓勵各個部門和地方加大科技投入，取得了較好的成果。中國已經擁了一大批由政府和各部門資助的生物技術重點實驗室，而且已經獲得一批具有知識產權的新基因、新表達系統和生物工程藥物，并且進入創制階段。與信息產業相比，中國生物技術產業的知識產權狀況要很樂觀。發達國家和大公司搶占的在生物技術方面的專利目前只是一小部分，所以中國要認識到這點，加大對生物工程與生物技術的研究。
3）中國具有豐富的資源數量。中國是一個地大物博的國家，農產品資源、醫藥資源和海洋資源尤為豐富，這些都能為生物技術的發展提供巨大的原料來源。
4）中國已經具備生物技術方面研發的人才基礎。目前從事生物技術研究與開發的技術人員達到2萬人。每年還有大量的學習生物技術方面的大學生和研究生畢業，甚至有很多的優秀畢業生出國深造，中國在生物技術研發方面已經具有人才基礎，形成了具有競爭力的研發隊伍。
5）生物技術企業不斷發展壯大。生物技術產業是21世紀的重要產業之一，其前景廣闊，中國從事生物技術研究與開發的企業也越來越多，生物技術公司達200多家，生物技術園區在北京、上海、廣州、深圳等地被建立，省級以上的生物產業園達到400多個。
2.2 中國生物技術產業發展存在的問題
中國生物技術產業在發展的同時也存在著一些問題，主要表現在：
1）投入不足，研發能力有限。生物技術產業屬于資金密集型產業，需要高投入作為發展的基礎。但目前中國對生物技術產業的投入比重遠遠沒有發達國家的高，所以投入低產出低。中國在生物技術產業及產業發展中所需要的重要儀器、設備與裝備方面主要依靠進口，由此可以看出中國不具備自主研制和開發具有國際市場的生產技術產業的能力。
2）科研技術不成熟，缺乏相關信息。科研人員的科研工作沒有按有關產業的標準要求來做，比如開發保健品的人員沒有按照申請保健食品證書的流程要求來做。還有，科研人員持有的技術通常是實驗室的技術，沒有系統化規范化。沒有相關信息，沒有可行性的研究報告，就會給投資者帶來不確定因素，影響生物技術產業的進一步發展。
3）市場不規范，制度不健全。中國生物技術產業發展中需要的市場，經常受到假冒偽劣和外國產品的沖擊。管理制度不健全，使得中國產品沒有外國產品的質量和資本上的優勢，這兩點是中國在生物產業方面需要重視的方面。
3 中國生物技術產業的發展對策
1）政府加大扶持力度。生物技術產業作為21世紀的重要產業之一，中國政府應該制定相關政策，采取相關措施重視生物技術的發展。一方面，政府要以市場為主導，加強對生物技術產業發展的宏觀指導與調控。另一方面，加大對生物技術的投入，注重投入產出比。在發達國家，生物技術產業不僅有企業的支持；同樣政府對其的投入與資金支持所占的比例也是不小的。
2）逐步完善科研技術，建立新型的研究基地。鼓勵基礎研究機構與大型企業共同建立具有企業機制的生物技術研究機構，整理相關信息，完善可行性報告。
3）優化市場布局，形成產業集聚區。據發展成熟的生物技術產業的經驗表明，地理、信息、交通和政策較好的地區容易形成生物技術產業研究與開發的集聚區。中國可以根據生物技術產業現在的發展情況，選擇有一定生物技術產業基礎，而且技術力量雄厚和投資環境良好的北京、上海等地作為生物技術產業化孵化器，集中力量發展更多具有潛力的產業集聚區，以優化市場格局，擴大發展規模，打破有限制性的格局。
4 結論
21世紀是生物技術產業的發展時期，生物技術產業在人類生活生產工作中占有越來越重要的地位并得到廣泛的應用。中國應該大力發揮生物技術產業發展中的優勢，努力減輕并或避免發展中遇到的問題，在機遇與挑戰下，發展生物產業，積極創新，逐漸縮短與發達國家間的差距，使中國生物技術產業水平日益領先并得到快速穩定發展。
參考文獻
關鍵詞：重金屬；土壤重金屬污染；生物修復技術
土壤重金屬污染問題越來越引起人們的關注，它具有長期性、累積性、潛伏性和不可逆性等特點。土壤一旦遭受重金屬污染，不僅危害大、治理成本高，而且較難以消除。 “十二五”期間，我國將元素鉛（Pb）、汞（Hg）、鎘（Cd）、鉻（Cr）和砷（As）列為重金屬污染防控的重點元素。2014年4月，環保部和國土部聯合的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，全國土壤環境狀況總體不容樂觀，部分地區土壤污染嚴重。全國第二次土地調查結果顯示，我國中重度污染耕地大約為5000萬畝。
被重金屬污染的土壤不僅對作物的生長發育、產量及品質有影響，而且會通過食物鏈放大富集進入人體，極低濃度就能破壞人體正常的生理活動，損害人體健康[1]。土壤污染影響到整個人類生存環境的質量。重金屬污染已成為一個亟待解決的環境問題。
1、土壤中重金屬的來源及危害
土壤中重金屬的來源可分為天然來源和人為來源。天然來源是由于土母質本身含有重金屬，不同的母質、成土過程所形成的土壤含有重金屬量差異很大。人為來源主要是來自人類的工農業生產活動以及生活垃圾，工礦業廢棄地土壤環境問題突出，黑色金屬、有色金屬、皮革制品、造紙、石油煤炭、化工醫藥、礦物制品、金屬制品和電力等行業，重污染企業用地及周邊土壤存在超標現象。
近年來，突發性的環境污染事件驟增，特別是重金屬污染事件。突發的環境事件會導致重金屬在短時間內高濃度地進入環境，產生嚴重的污染。2008年，我國相繼發生了貴州獨山縣、湖南辰溪縣、廣西河池、云南陽宗海等多起砷污染事件。2009年8月以來，又發生了陜西鳳翔兒童血鉛超標、湖南瀏陽鎘污染及山東臨沂砷污染事件。2014年，湖南衡東縣兒童血鉛超標事件，300多名兒童被查出血鉛含量超標。據美國學者統計表明，城市兒童血鉛與城市土壤鉛含量呈顯著的指數關系[2]。據統計，我國約有3萬多公傾土地受汞的污染，有1萬多公傾土地受鎘的污染，每年僅生產“鎘米”就達5萬t以上，而每年因污染而損失的糧食約1200萬t，嚴重影響了我國的糧食生產和食品安全[3]。這些重金屬污染事件有些是由于管理不當、交通事故等人為原因導致的，有些則是環境長期受到污染、污染物含量超過環境容量而突然爆發的結果。“砷毒”“血鉛”“鎘米”等重金屬污染事件頻發，讓重金屬污染成為最受關注的公共事件之一。重金屬污染問題已日益嚴重，土壤重金屬的治理和修復已迫在眉睫。
2.重金屬土壤污染治理生物修復技術
目前，國內外較成熟的土壤重金屬污染修復技術有物理修復法、化學修復法和生物修復法等，本文主要就土壤重金屬修復領域的研究熱點生物修復技術進行重點介紹。生物修復技術主要有植物修復技術、微生物修復技術、農業生產修復技術和組合修復技術。
2.1植物修復技術
根據Cunningham等人的定義，植物修復是利用綠色植物來轉移、容納或轉化污染物，使其對環境無害[4]。根據機理的不同，土壤重金屬污染的植物修復技術有3中類型：植物固定、植物揮發和植物提取。目前研究最多且最有發展前景的植物修復技術為植物提取。植物提取是指將某種特定的植物種植在重金屬污染的土壤上，該種植物對土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，將植物收獲并進行妥善處理（如灰化處理）后即可將該重金屬從土體中去除，達到治理污染與生態修復的目的，這種特定的植物被稱為超積累植物。植物修復法成本低，可有效避免二次污染，對環境擾動小。目前，全球已發現的超積累植物大約500種，大部分是關于鎳的超富集植物。在我國已經發現寶山堇菜、龍葵、馬藺、三葉鬼針草對Cd有富集作用，蜈蚣草[5]和大葉井口邊草[6]對As有富集作用，圓錐南芥[7]屬多重金屬富集植物，對Pb、Zn、Cd均有富集作用。植物修復技術可同時修復土壤及周邊水體；成本低；能夠美化環境，可提高土壤的肥力。植物修復技術的缺點：超富集植物個體矮小，生長緩慢，修復周期很長；超富集植物對重金屬具有較強的選擇性和拮抗性；植物收割后，需要進行特殊處理，否則易造成二次污染；異地引種將對當地的生物多樣性構成潛在威脅。適用于大面積農田土壤修復。
2.2微生物修復技術
微生物修復技術是利用微生物（如藻類、細菌、真菌等）的生物活性對重金屬的親和吸附或轉化為低毒產物，從而降低重金屬的污染程度。微生物不能降解和破壞重金屬，但可通過改變它們的化學或物理特性而影響金屬在環境中的遷移與轉化。研究證明，土壤中鉻可以在微生物還原作用、生物吸附、富集等作用下降低其生物可利用性和毒性，以達到修復鉻污染土壤的目的[8]。微生物修復效果好、投資小、費用低、易于管理與操作、不產生二次污染。但是微生物修復的專一性強，很難同時修復多種復合重金屬污染土壤；應用難度大。
2.3農業生態修復技術
農業生態修復包括農藝修復和生態修復，前者是改變耕作制度，調節種植作物品種，種植不進入食物鏈的植物，選擇能降低土壤重金屬污染的化肥，或增施能夠固定重金屬的有機肥等來降低土壤重金屬污染；后者調節土壤水分、養分、pH值和土壤氧化還原狀況及氣溫、濕度等生態因素，調控污染物所處環境介質，但該技術修復周期長、效果不明顯。農業生態修復技術環境友好，代價小。但需要大量的調研，基礎研究，改變種植習慣。適用于大面積低污染農田土壤。
2.4組合修復技術
植物組合修復技術是將植物修復技術與其他土壤重金屬污染治理方法（比如物理、化學等修復技術）綜合利用形成的組合技術，與單一重金屬治理技術相比，植物組合修復技術具有獨特的優點。有代表的有螯合劑-植物組合修復技術，螯合劑與土壤中的重金屬發生螯合作用，形成水溶性的金屬―螯合劑絡合物，改變重金屬在土壤中的賦存形態，提高重金屬的生物有效性，強化植物對重金屬的吸收。另外還有基因工程-植物組合修復技術及微生物-植物組合修復技術等。
3、展望
隨著社會的發展進步，人們對土壤重金屬污染的認識越來越深刻，越來越重視，如何防控和治理土壤重金屬已成為人們關注的焦點。在今后的土壤重金屬污染治理中，首先應以源頭控制，即有效地降低重金屬污染物的排放，這主要有賴于國家環境政策與法規的不斷完善和工礦企業技術革新的落實。其次就是土壤的修復技術，針對土壤污染的復雜性、多樣性及復合性，在修復時要綜合考慮污染物的性質、土壤條件、投資成本等各方面的因素，從單一的修復技術向多數聯合的修復技術、綜合集成的工程修復技術發展，選擇最適合的修復技術或組合， 達到高效、節約的雙重效果。
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關鍵詞 生態塘；污水；深度處理技術；現狀；前景
中圖分類號 X703 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0134-02
目前，人們越來越重視利用生物技術的方法來處理污染物，生態塘就是其中的一種。它的主要特點就是投資和管理費用相對低廉、操作方便和對污染水體的凈化效果好等，是經濟欠發達地區治理污水和實施污水資源化循環利用的有效途徑。
1 生態塘的原理
生態塘的生物作用的過程都是以太陽能為初始能源、以活性蛋白酶為催化劑的酶促反應，由于此類蛋白酶的高效催化特性，即使是在常溫常壓以及幾乎中性的溶液環境條件下都能進行徹底的反應，其能量的傳遞和轉化是通過生態塘中的食物鏈和食物網得以實現，不僅大大簡化了污染治理的條件，操作簡便，費用低廉，不需要過多投入，而且絕大多數污染物經過這般處理后，最終產物基本都是穩定的無毒無害物質，如二氧化碳、水和甲烷等，部分產物還可以作為新生的能源物資加以利用，同時還可以獲得大量水產，經濟效益相當客觀，而且對于環境的可持續發展也大有益處。
2 生態塘的應用現狀
2.1 生態塘的國外應用現狀
生態塘在國外包括國外很多發達國家的應用都是相當廣泛的。如美國的最早應用可以追溯到1901年，當時是在德克薩斯州的圣安東尼奧市建成并投入使用。到目前為止，在美國的中小社區已經建成的生態塘系統已有12?000多座之多，其發揮的功能占美國污水處理總量的25%。還比如德國的慕尼黑，該市在1920年就建成了當時歐洲最早的污水凈化養魚塘系統，并且該系統一直沿用到現在，到目前為止，德國建成的生態塘系統已有3?000多座。還比如法國已有2?000多座。在前蘇聯，小城鎮污水處理的主要任務也是由生態塘系統來完成的。另外，還有很多國家都建有大量的生態塘系統投入了使用，如加拿大、印度、巴西、沙特阿拉伯、以色列和約旦等等，不勝枚舉。
2.2 生態塘的國內應用現狀
和國外相比，我國利用生態塘系統來進行污水的處理起步較晚，發展也相對比較緩慢。我國對生態塘系統的最早研究和試驗是在20世紀50年代末，然而直到70年代才基本上形成一定的規模。當時最大的原因也是迫于污水的排放量隨著城市化進程的加快而日益增大，一方面是要解決這個問題，另一方面為解決農田的污水灌溉安全問題。基于這樣的原因，當時不僅加大了現成坑塘的利用程度，更是修整了大量的廢舊河道，改造為廢水塘庫加以補充利用。80年代是我國利用生態塘系統處理污水的高峰期，當時相關的配套技術也得以突飛猛進的發展，尤其是在農村和郊區應用最為廣泛，比較成功的案例如山東的東營、膠州和廣東的番禺等。由于經驗的累計，促進技術向更加成熟的方向發展，涌現了一大批當時相當具有價值的研究成果，比如對生物處理的機理有了更深入的掌握、更熟悉其運行規律和優化設計等。發展到如今，我國大概有幾百個城市都已經開始在利用生態塘系統在進行這污水的處理工作，都取得了比較成功的結果。但與國外的生態塘系統比較的話，從設計、建造、運行和生態功能等方面，都還顯得粗糙和落后，未能達到最理想的狀態。
3 生態塘的技術現狀
現目前，生態塘對污水處理的主要任務體現在脫氮除磷和資源再生循環利用兩個方面，包括三方面的關鍵技術，一是遴選出具有高效污水凈化能力的水生植物；二是更加優化菌藻配伍降污能力；三是優化高效曝氣復氧技術等。
3.1 高效凈化植物的遴選細化
水生凈化植物的選擇直接影響生態塘的凈化效果，在選擇的時候要結合當地的自然環境條件，綜合考慮各方面的因素。具體的遴選方法可參照以下原則。
1）首先應該考慮的就是水生凈化植物自身的生態適應能力。其適應能力最直接的表現就是能在能夠在需要凈化的水體環境當中正常地生長，在植物引種的時候特別應注意這樣的問題，植物對不同環境有不同的適應能力，因此要做到因地制宜，保證植物的正常生長。
2）凈化植物具有發達的根系。發達的根系不僅有利于降低水體的富營養程度，更能為微生物提供足夠的寄生場所，而增加微生物的種群群落能更進一步提高對污水的凈化能力。
3）凈化植物的選擇應該充分考慮塘系的結構和運行費用。這方面可以盡量優先考慮本地植物，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強的適應性也能增加其抗惡劣氣候災害和病蟲害的能力。
4）選用對溫差喜好不同的植物進行配伍種植，以免在季節交替后出現水生凈化植物的空白期而導致水質變化大幅落差。
5）選擇生長周期更長的多年生水生植物。這樣能盡量減少植物的更換頻率從而降低系統的運行成本。
在滿足以上基本要求的基礎上，應充分考慮植物的種群特性、去污能力、營養需求以及景觀美學等多方面的因素合理配伍，形成最佳的脫氮去磷效果。
3.2 優化菌藻配伍提高降污能力
菌藻共生方式處理污水的基本原理就是，首先污水中的需氧菌通過氧化分解的作用，把污水中的有機污染物分解，通過代謝產生出二氧化碳、無機氮和磷化合物等，而這些物質恰好正是藻類可以利用到的營養物質，通過光合作用，藻類物質再把這些物質充分吸收為自己的組分，同時釋放出氧氣供需氧菌繼續氧化分解有機物。整個過程是一個循環式的過程，以此形成菌藻共生去污的特殊效果。
1）活性藻系統。對活性藻系統的研究源于以色列人Shelef&AZOV等人，他們在這個領域做了大量的工作并使該技術得以發展。活性藻系統本質上也是依據菌藻共生的原理，首先是合理選擇菌藻的種類，在此基礎上，通過控制菌類和藻類的比例關系，充分利用藻類的自身供氧來減少人工供氧量，這樣在很大程度上降低了污水處理的成本。本系統還可以采用菌藻大量繁殖的方式來凈化污水，同時提高了水生副產品的產量，因此又被稱為高速氧化塘。此系統的缺點就是菌類和藻類的比例控制上，首先就是確定最佳比例要進行大量繁雜的復配過程，另外就是即使確定了比例，維系該比例也存在一定的技術難度。
2）高效藻類塘。高效藻類塘是美國加州大學伯克利分校的Oswald提出并發展的。它主要有四方面的主要特征以區別于傳統的生態塘：①較淺的深度，一般在0.3 m～0.6 m之間，而傳統生態塘為0.5 m～2.0 m；②安裝有連續攪拌設備；③停留時間短，比普通生態塘短7倍～10倍；④塘寬度小，分有狹長廊道，能很好配合攪拌設備，提高污水混合的均勻度，很好調節塘液的溫度以及氧和CO2濃度，使脫氮的效果更加理想。以上的所有特征不僅大大減少了生態塘的占地面積，而且非常有利于菌藻的繁殖和生長，增加了生態塘生物相的多樣性，對氮磷的去除效果理想。目前，此類生態塘在美國、法國、德國、南非、以色列、印度、新加坡等國都有應用，但目前在我國尚無應用實例。此系統的缺點是不太適合大型污水處理廠的需要。
3）固定化菌藻共生系統。近年來，在污水的處理中，比較廣泛地采用的技術就是固定化微生物和固定化藻類。它最大的優點就是能夠保持較高的微生物濃度，很方便做固液分離的處理、不容易受到有毒物質的影響和污泥的制造量少等特點，對污染物能有很好的凈化作用。此系統的缺點是不能維持生態塘的多樣生物相，處理污水的種類相對單一。
以上三種菌藻配伍系統根據其自身特點，可以在不同的環境和條件下選擇性采用。
3.3 曝氣復氧技術的優化
生態塘水體的氧份主要從空氣或者是水生植物的光合作用來獲得。但即使是兩者的合力效果很多時候都很難滿足水體的凈化過程。因此需要采用人工曝氣的方式來加快水體的復氧速度，增加好氧菌的活力從而實現水質的改善。
1）微孔曝氣系統。微孔曝氣系統由供氧裝置和微孔布氣管構成，該系統無需提供動力，不會產生噪聲。如德國Messer公司開發的Biox-N，該工藝純氧曝氣的微氣泡是由一種特殊橡膠材料制成的軟管加輸氧氣墊產生，微細小孔均勻分布在管壁上，氧氣通過時可產生直徑小于2 mm的微氣泡，這等同是擴大了氣、液接觸面積，縮短了反應時間，將氧的利用率提高到了80%。該系統的缺點是利用純氧會增加成本投入，微孔容易堵塞，所以建議在小型且泥沙含量少的生態塘使用。
2）混流增氧系統。混流增氧系統的組成部分有供氧裝置、水泵、混流器和噴射機等。其工作原理是：增壓管上的文氏管能夠將氧氣泡粉碎和溶解，再與水泵抽吸加壓后的水混合，最后通過噴射機噴射注入水體。該系統運用在3.5 m水深的位置，其充氧效率可到70%左右。該系統的缺點也有利用純氧會增加成本投入，而且水泵需要動力，有噪音，所以建議在小型且遠離人居地的生態塘使用。
3）水質改良增氧系統。此系統的工作原理是將塘底的淤泥吸到水面再噴射散開，使淤泥中的有機質得以充分氧化，所以它本身會隨有機質的氧化反而消耗水體的氧份，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體的含氧量。本系統的特點是對天氣的依賴性強，所以建議在多晴天陽光充足的地區采用。
4）鼓風曝氣系統。該系統有鼓風機和布有微孔的氣管組成，在城市污水和工業廢水處理方面采用的非常廣泛。近年來，通過對微孔布氣管的技術改良，使得該系統的增氧效率有了明顯提高，在水深5 m的條件下基本可達到30%左右。該系統的缺點是需要足夠的水深才能最大程度提高增氧效果，所以建議在規模相對大的生態塘采用。
5）水下射流曝氣系統。該系統的原理其實很簡單，就是通過潛水泵的作用將水吸入后加壓噴射，在管道的出水口再通過裝置吸入空氣，混合進高壓水流一同切入水體。該系統由于是出水口混合空氣的方式，所以建議應用于淺水生態塘。
4 生態塘應用的前景展望
1）目前生態塘的技術和工藝已經在向著更規范、更資源化、更生態美學化的目標前進，在現有生態塘的基礎上進一步發展水產養殖，通過增加水生植物、魚、蝦、鴨、鵝等多物種方式形成具有更豐富食物鏈的人工生態池塘系統，讓生產者、消費者和分解者三者充分配合，實現對污染物的深度處理與利用。由于獲得農產品是污水處理的目的之一，所以并不是所有污水都適合用生態塘的方式來進行處理，因此目前多用于城鎮生活污水的處理。
2）經過傳統污水處理方法處理的污水一般情況仍含有較高濃度的氮磷或者其他的污染物，如果直接進入自然那水體依然容易引起水體的惡化。而運用生態塘對城市二級出水進行再次深度脫氮除磷處理的話，可以更進一步縮小污水和自然水體的水質差異，從而把污染的程度減小到最低。然而，目前將生態塘用于城市污水的深度處理的實例幾乎很少見到，原因就在于生態塘當前的規劃和運行指標不是很適合城市污水的深度處理，因此，如要把生態塘運用到這一領域來，必將更進一步研究生態塘應用于城市污水深度處理相關的設計和更高的運行效能，并結合綜合的生態效益分析，以爭取更優質的環境效益。
3）由于生態塘的脫氮除磷效果確實要比傳統的污水處理方法要有效得多，因此，生態塘應該能夠成為用于污水深度二級處理的有效代用方法。我國并不是一個水資源豐富的國家，人均水量僅是世界人均水平的1/4，在世界所有國家當中排110位。我國共有600多座城市，其中的2/3都是缺水城市，情況特別嚴重的至少有130多個。然而，很多地區并不是缺少水，只是缺少能實際使用的水。據有關方面調查統計顯示，我國每年的污水排放總量高達560?600億 m3，這里面有80%都是未經處理而直接排放，以至于全國的地表水因污染而不能使用的占到所有地表水體的40%，同時還使50%的地下水同樣受到威脅，64%人群的引用水不能達標。因此，要解決水資源嚴重短缺的現象，不僅僅是需要做到對水資源的節約使用，同樣重要的是實施污水的資源化處理，實現水資源的可循環利用。所以，我們有理由相信，生態塘用于污水深度處理的技術，在我國水資源嚴重缺乏的大環境下，有其發展的意義，更有其發展的廣闊前景。
參考文獻
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關鍵詞：生物燃氣 發酵技術 反應器 沼氣
中圖分類號：S216 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0062-01
生物燃氣經常說的沼氣，沼氣發酵是指有機物在厭氧的條件下，被沼氣微生物分解代謝，最后形成以甲烷和二氧化碳為主體的混合氣體，是一個生物化學過程。沼氣發酵的原料是供給微發酵生物，進行正常生命活動所需的營養和能量，是不斷生產沼氣的物質基礎。沼氣的來源十分豐富，主要是農業的剩余物包括秸稈、雜草、樹葉等，還有豬、牛、羊、馬等家禽的糞便，工農業產品的廢水廢物（如豆制品的廢水、酒精和糖渣），還包括大部分的水生植物，這些都是能夠用來生物發酵的理想原料。
沼氣發酵工藝是指從發酵原料到生產沼氣的整個過程所采用的技術和方法。這個過程主要包括原料的收集和預處理，接種物的選擇和富集，消化器的啟動和日常操作管理及其他相應的技術措施。
1 沼氣發酵中的微生物
沼氣是有機物質在厭氧條件下通過大量的不同種類的微生物分解代謝產生的。凡參與把有機物質分解、發酵、代謝、轉化為沼氣的微生物統稱為沼氣微生物，也叫沼氣細菌。由于有機物分解為沼氣是一個非常復雜的過程，因此沼氣細菌不僅僅是一種單一的細菌，而是由許多細菌組成的總稱，據相關統計，沼氣細菌擁有幾十個屬上千種之多。在沼氣厭氧發酵過程中沼氣細菌是最活躍的因素，他們能把各種有機物固體和處于溶解狀態的復雜有機物，按照各自的營養需求進行分解轉化，最終形成沼氣。但是，沼氣細菌把有機物分解為甲烷需要在沒有氧氣和沒有氧化劑的環境下才能進行，同時PH值也要符合一定的條件，因此，沼氣發酵又可以叫做厭氧發酵。將這些發酵細菌按其在發酵過程中扮演的不同作用，可分為分解菌和產甲烷菌兩大類。
在沼氣發酵過程中，各種微生物之間的關系非常復雜，甲烷的產生式各種發酵微生物相互協同、相互制約產生的。這種復雜的關系既體現在分解菌和產甲烷菌之間，同時也體現在分解菌之間和產甲烷菌之間的相互作用。其實分解菌與產甲烷菌之間的關系主要是，不產甲烷菌為產甲烷菌提供長生和產甲烷所需要的物質，產甲烷菌又為分解菌提供生化反應解除反饋抑制；分解菌為產甲烷菌提供適宜的氧化還原條件；分解菌為產甲烷菌清除有毒物質；分解菌與產甲烷菌共同維護生化環境中適宜的pH值。
產甲烷菌是在沼氣發酵過程中將各種簡單的有機物轉化為甲烷的微生物。從1916年俄國微生物學家分離得到了世界上第一株甲烷菌開始，目前已知的甲烷菌有5個目200多個種，主要是嗜熱自氧甲烷桿菌、嗜樹木甲烷短桿菌、史氏甲烷短桿菌、馬氏甲烷球菌、沃氏甲烷球菌、萬尼氏甲烷球菌、黑海產甲烷菌、卡利亞庫產甲烷菌、運動甲烷微菌等。
2 沼氣發酵工藝
沼氣發酵工藝包括用戶和大中型的發酵工藝工程兩大類。用戶類的沼氣發酵工藝主要是家庭型的、較小的工藝過程，主要分布在亞洲國家，比如中國的水壓式沼氣池和印度的哥巴士沼氣池發酵系統，這些發酵系統利用的是人和動物的糞便、污水等作為原料。我國的沼氣發酵工藝從20世紀90年代開始就推廣，并且不同地方的特點發展成了“三結合”、“四位一體”、“五配套”等各種各樣的沼氣發酵系統，帶動了一大批以沼氣技術作為基礎的生態農業發展模式，給當地人帶來了客觀的經濟和生態價值。中國的沼氣發展工藝主要是將種植、養殖和沼氣發酵等工藝有機的結合到一起，這幾個過程相互促、相互協助，共同發揮3個過程的最大價值，實現有物質和能量的循環利用。如主要位于我國西北部的“五配套”生態能源模式就是主要由沼氣池、廁所、太陽能、暖圈、水窖、果園灌溉等5個部分組合而成的一個相互聯系相互發展的一個系統。
3 沼氣的利用
沼氣的用途十分廣泛，目前用的最多的就是將沼氣轉化為熱能供工廠或者農場內部使用，還可以將沼氣轉化為電，體居民的生活提供持續的電力支持，此外還能將剩余的電用于厭氧環境的加溫，有利用生成更多的沼氣。此外，沼氣還能作為汽車燃料，作為汽油的代替品，目前已有多個國家建立沼氣燃料的加氣站，為這種汽車提供加氣服務。而燃料電池作為一種新型的清潔、環保、低噪音的電池正受到許多國家的青睞，已經在整個歐洲進行了試驗和示范，具有很大的發展前景。
4 發展的重點和方向
關于發酵工藝工程的發展重點和方向，從國內外看主要有以下幾點。
（1）發酵微生物的培育速度加快，更多的適應不同原料和工藝的環境的發酵微生物正在廣泛的研究，并且這些微生物的沼氣轉化率非常高，能夠很好的利用發酵原料，為不斷的擴大沼氣原料和原料利用率提供了可能。
（2）干發酵技術成為了研究的重點，干發酵的配套工藝和設備也是目前發展的配套工藝，將會有很大的作為。
（3）在沼氣的后處理方面，發展提取更純的沼氣和沼氣壓縮技術，為沼氣的擴大利用提供可能。
參考文獻
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關鍵詞：蔬菜基地；土壤；重金屬污染；湖北省
中圖分類號：X53 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6563-05
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.24.060
土壤是人類生產食物最基本的生產資料和人類活動的基本場所。隨著現代工業和農業的迅速發展、城市化進程不斷加快和人類活動的影響，重金屬通過各種途徑進入土壤并累積吸附在土壤中。由于重金屬遷移程度小，在土壤中很難去除，通過蔬菜根部到植株中，嚴重影響品質，同時對人體健康帶來較大隱患。因此，深入了解重金屬污染對蔬菜的影響，提高農產品質量安全，減少重金屬對人類的危害十分必要[1]。
2000年初，對蔬菜產地重金屬污染狀況開始了研究。自2004年實行食品質量安全市場準入制度以來，人們對食品安全更加重視。農業部門積極大力推進“三品一標”工作，將“三品一標”認證工作作為確保農產品質量安全的重要抓手，開展產地環境評價和產品認證檢驗工作。對“三品一標”產地環境的評價工作，可以更進一步掌控蔬菜基地的重金屬污染狀況。如吉林省采用單因子污染指數法和綜合污染指數法，對龍井市近郊農田土壤重金屬Cu、Zn、Pb、Cd含量進行調查，重金屬污染程度為輕度污染，主要污染元素為Cd[2]。重慶市曾對永川區近郊蔬菜地土壤重金屬污染進行調查，其主要污染元素為Pb；從綜合污染指數方面來看，土壤污染處于警戒級和輕污染級[3]。
近幾年來，湖北省城鎮化的進度加快，多地遭受重金屬污染比較嚴重，曾有黃石市和大冶市關于重金屬污染整治方面的報道[4，5]。但關于湖北省蔬菜基地重金屬污染的系統研究報道卻不多。2012年張媛媛等[6]對武漢市蔬菜基地重金屬污染現狀進行了調查，選取武漢市江夏區、洪山區等地的24個蔬菜基地，分別對土壤的pH、EC、有機質含量以及Cu、Zn、Cd和Pb 4種重金屬含量進行調查和分析。結果顯示，24個采樣點的土壤重金屬含量均在《GB 15618-1995土壤環境質量標準》[7]限量標準以內，為蔬菜安全生產基地，但同時也提出采取多種措施控制重金屬污染源，高度重視土壤酸化比較嚴重的部分蔬菜基地。
湖北省是蔬菜種植大省，為保障蔬菜質量安全，各級政府大力推進“三品一標”產品認證。本研究以湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區的45個主要綠色食品蔬菜基地為調查樣點，通過實地采集土壤樣品，測定土壤pH和重金屬元素（Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu）含量，分析并評價了8個地區蔬菜基地土壤重金屬的污染現狀，旨在為保障湖北省蔬菜基地的土壤安全和防治等提供一定參考依據。由于《GB 15618-1995土壤環境質量標準》的污染限量要求比較寬泛，可能會放松對土壤重金屬的污染預警。為了與目前高品質的食品安全要求相適應，同時采用《NY/T 391-2013綠色食品產地環境質量》[8]標準對6種重金屬含量進行評價。
1 材料與方法
1.1 樣品采集與處理
根據《HJ/T 166-2004土壤環境監測技術規范》[9]標準布設監測點并采集0～20 cm耕層土壤，每個蔬菜生產基地采集3個不同位置、不同點數的土樣，即每個基地抽取3份土樣，共采集土壤樣品135份。采集的土壤樣品經自然風干后，研磨過100目尼龍篩后混勻，保存于采樣袋中，待測。
1.2 樣品分析方法
土壤浸提后采用電位法測定土壤pH（PHS-3C型酸度計）；土壤鎘、鉛的測定方法采取石墨爐原子吸收分光光度法（GB/T 17141-1997）[10]；汞的測定方法采用原子熒光法（GB/T 22105.1-2008）[11]；砷的測定方法采用原子熒光法（GB/T 22105.2-2008）[12]；鉻的測定方法采用火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2009）[13]；銅的測定方法采用火焰原子吸收分光光度法（GB/T 17138-1997）[14]。
1.3 土壤重金屬含量評價
以《NY/T 391-2013綠色食品產地環境質量》標準中的旱田土壤環境質量要求標準值作為評價標準（表1），采用單因子污染指數法和內羅梅（Nemerow）綜合污染指數法[15]對土壤污染現狀進行評價。
單因子污染指數的計算公式為：Pi=Ci/Si
式中，Pi為土壤中第i種污染物的環境質量指數；Ci為第i種污染物的實際濃度；Si為第i種污染物的評價標準值。
式中，P綜為土壤重金屬的綜合污染指數；Pimax為測定點的單項污染指數中的最大值；Pave為測定點的所有污染物單項污染指數的平均值。
單因子污染指數法常用于評價土壤被某一重金屬的污染程度。而綜合污染指數法是一種兼極值的綜合評價方法，既考慮了單項元素的作用，又突出污染最嚴重元素的重要性，可以評定每一個測試點的土壤綜合污染水平。根據內梅羅污染綜合指數法，將土壤的污染情況劃分為 5個等級，污染等級劃分標準如表2所示。
2 結果與分析
2.1 不同地區蔬菜基地土壤pH和重金屬含量比較
湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區的45個主要蔬菜基地土壤的pH分布情況如圖1所示。由圖1可以看出，pH分布范圍為4.59～8.42。在45個蔬菜基地中，19個基地pH
如表3所示，湖北省8個地區的蔬菜基地土壤重金屬含量均沒有超出綠色食品產地環境質量標準（NY/T 391-2013）對旱田土壤環境質量的要求。參照湖北省土壤背景值[16]（未受人類污染影響的自然環境中化學元素和化合物的含量），45個基地中有6個基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累積最明顯，宜昌市有3個基地、黃岡市有1個基地Hg含量超出背景值；另外荊州市有1個基地的Pb含量超出了背景值，恩施州有1個基地的As含量超出背景值；但總體來說，超標率都不超過20%。被調查的所有基地重金屬Cd、Cr和Cu含量均低于土壤背景值，無明顯累積；武漢、荊門、十堰和咸寧被調查的蔬菜基地6種重金屬含量均低于土壤背景值。
2.2 不同地區蔬菜基地重金屬的含量差異
如表4所示，宜昌和十堰市蔬菜基地的Cd含量平均值最高，荊州市的最低；黃岡市蔬菜基地的Hg平均含量最高，是荊門市的3.8倍；恩施州土壤As含量高，是十堰市的2.6倍；黃岡市的Pb平均含量最高，咸寧市的最低；黃岡市的Cr平均含量最高，比恩施州的高出28.84 mg/kg；黃岡市蔬菜基地的Cu平均含量最高，咸寧市的最低。但相同市區不同取樣地點的重金屬含量差異比較大，如黃岡市編號為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 土壤重金屬污染評價結果
2.3.1 單因子污染指數評價 湖北省各地區蔬菜基地土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6種重金屬元素的單因子污染指數和評價結果見表5。由表5可以看出，湖北省8個地區45個被調查的基地上述6種重金屬單項污染指數均小于1，說明8個地區蔬菜基地的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu含量均未超恕5荊州地區的Cr和黃岡地區的Cr、Cu的單項污染指數均超過0.7，表明這兩個地區的Cr、Cu污染處于警戒線級別，需要及時預防。
2.3.2 綜合污染指數評價 僅使用單因子污染指數法進行評價不能反映土壤的整體污染情況。而綜合污染指數法是一種兼極值的綜合評價方法，可以評定土壤綜合污染水平。從表5還可以看出，湖北省8個地區的綜合污染指數均小于1，根據土壤環境質量分級標準可以判斷這些地區的蔬菜基地污染水平處于尚清潔狀態。但是黃岡市的土壤綜合污染指數大于0.7，表明該地區的蔬菜基地污染水平雖然處于尚清潔狀態，但重金屬污染達到了警戒線。
3 結論與討論
3.1 結論
通過對湖北省武漢、宜昌、荊門、荊州、恩施州、十堰、咸寧和黃岡8個地區的45個主要綠色食品蔬菜生產基地進行田間采樣和室內分析，試驗結論如下：
1）所調查的45個基地pH
2）武漢、荊門、十堰和咸寧地區被調查的蔬菜基地6種重金屬含量均低于土壤背景值。另外4個地區有6個基地的Hg、As和Pb含量超出湖北省土壤背景值，其中Hg的累積最明顯，表現為宜昌市的3個基地、黃岡市的1個基地Hg含量超出背景值。但總體來說，超標率都低于20%。
3）不同地區蔬菜基地重金屬的含量差異比較大。黃岡市蔬菜基地的Hg平均含量是荊門市的3.8倍，Cr平均含量比恩施州的高出28.84 mg/kg；相同市區不同取樣地點的重金屬含量差異也比較大，如黃岡市2個蔬菜基地的Cd和As含量差異達到了3倍以上。
4）單因子污染指數評價結果表明，湖北省8個地區的Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu 6種重金屬單項污染指數雖然均小于1，含量未超標，但黃岡Cr、Cu和荊州Cr的單項污染指數均超過0.7，表明這兩個地區的Cr、Cu污染臨近警戒線。
5）綜合污染指數評價結果表明，黃岡市的重金屬綜合污染指數大于0.7，土壤等級為2級，臨近警戒線。其他地區的土壤重金屬綜合污染指數均小于0.7，土壤等級為1級，均處于安全狀態。
3.2 討論
所調查的湖北省45個蔬菜基地中有19個基地土壤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個方面：①降水量大而且集中，淋溶作用強烈，鈣、鎂、鉀等堿性鹽基大量流失；②施石灰、燒火糞、施有機肥等傳統農業措施的缺失，使耕地土壤養分失衡；③長期大量施用化肥是造成土壤酸化的重要原因。Singh等[17]認為土壤重金屬含量與土壤pH大小有關，pH越小，重金屬被解吸的越多，活性越強，越容易被植物吸收，因此土壤酸化會導致重金屬向植物體內遷移和累積。應結合不同蔬菜對土壤pH不同要求采取合適措施改良土壤的酸堿性，例如對于酸性土壤，可增施熟石灰、草木灰等[18]來中和土壤的酸性；對于堿性土壤，可施用沸石[19]和燃煤煙氣脫硫副產物[20]等減少土壤的堿性，并且每年應對土壤pH進行跟蹤調查。
8個地區蔬菜基地重金屬Cd、Hg、As、Pb、Cr和Cu含量均沒有超出綠色食品環評標準的限量值，適合發展綠色食品。但是根據湖北省土壤背景值的要求，有個別蔬菜基地的重金屬超標，特別是宜昌市有3個基地的Hg超標。由于土壤中重金屬的來源是多途徑的，根據該地區所處的環境推測原因主要有：①基地多處于山區地帶，地礦中含有一定量的重金屬元素，地質背景的原因可能導致土壤重金屬含量超標；②該地區的蔬菜種植基地多屬于傳統蔬菜種植基地，常年施肥（肥料中含有一定量重金屬元素）使得土壤中重金屬含量增加。雖然Hg含量超標率不到20%，但是還是要引起重視。
被調查的8個地區只有黃岡市的綜合污染指數達到2級，處于警戒線，其他地區均處于安全狀態。可能原因有：①該地區被調查的蔬菜基地太少，數據離散程度過大；②蔬菜基地位于山區地帶，地質背景的原因可能導致土壤重金屬含量較高。由于綜合污染指數計算時只是依據pH分級，沒有科學地細分，當綜合污染指數大于0.7時，酸性和堿性土壤對重金屬吸附水平差別較大，特別是土壤pH0.7時，重金屬活性將會大大增加，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對重金屬吸附水平也不同，故P綜>0.7時，蔬菜中重金屬含量也不一定超標。因此如何更加科學評價基地污染還需要做進一步研究。
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關鍵詞：馬鈴薯；生產現狀；發展趨勢
馬鈴薯屬糧菜兼用作物，在我縣種植歷史悠久，深受廣大人民的喜愛。武山縣馬鈴薯的種植面積逐年擴大，產量不斷提高。但由于品種老化，病蟲害嚴重，貯藏管理不當，產品單一，加工手段落后，阻礙了馬鈴薯生產的健康快速發展。為此，我們根據多年的生產實踐和目前我縣馬鈴薯生產現狀，提出幾點發展途徑。
1武山縣馬鈴薯生產現狀
1.1種植區域武山縣屬溫帶大陸性半濕潤季風氣候區，全縣15個鄉鎮的370個行政村都適宜馬鈴薯種植，根據地域特點可分為三個種植區。
一是河谷川區春夏播馬鈴薯種植區。包括縣內海拔1 800m以下的渭河及其支流流域的川臺地，一年兩熟或三熟，復種指數高，馬鈴薯既可春播，又可在油菜或小麥收后夏播復種。近年地膜馬鈴薯發展較快，種植面積占全縣馬鈴薯面積的15%。
二是南北淺中山區春夏播馬鈴薯種植區。包括渭河南北海拔1 800m以下所有干旱山區，氣候干旱，土質較薄，一年一熟或兩年三熟，以春播為主，多雨年份有少量夏季復種，種植面積占全縣馬鈴薯面積的29%。
三是南北二陰高山區春播馬鈴薯種植區，包括海拔1 800m以上的所有山區，氣候屬陰濕冷涼，降雨較多，一年一熟，是種植馬鈴薯的最適宜區，也是主產區。種植面積占全縣馬鈴薯面積的56%。
1.2品種結構我縣馬鈴薯種植品種有38個，其中天薯系列7個，隴薯系列4個，青薯系列7個，渭薯系列4個，其它來源16個。最大的渭薯1號種植面積有6萬畝左右，占全縣馬鈴薯面積的30%，其次為渭薯8號2萬畝左右，“216-10”1萬畝左右，占全縣馬鈴薯面積的30%，其余面積較大的有天薯4號、天薯5號、“大白花”、“小白花”、青薯168、高原4號、高原7號、高原8號、白粉芋、隴薯1號、隴薯3號，天引薯3號等。其中川區和淺中山區主要種植中早熟品種克新2號和渭薯1號，高山區以種植晚熟品種為主，近年試驗示范中表現抗病、高產、優質的“216-10”，天引薯3號發展較快。
1.3產量水平2006年全縣馬鈴薯平均產量950kg/畝，其中河谷區平均產量900kg/畝,淺中山區平均產量650kg/畝,二陰高山區平均產量1 250kg/畝,不同品種產量差異明顯。
1.4產品用途全縣年產馬鈴薯1.40億kg，其中30%留作種子或食用，10%用于粗加工或淀粉，60%作出售,銷售渠道主要是通過經紀人銷往東南沿海，其次是交售給縣內淀粉加工企業和個體加工戶。
2馬鈴薯生產存在的問題
2.1品種老化、退化嚴重，優質新品種缺乏多數品種老化如渭薯1號、高原7號等,還是上世紀70年代引進推廣的，已經種植了近半個世紀，使用年限過長，品種老化、退化嚴重，環腐病、晚疫病、病毒病等病害交叉感染，致使馬鈴薯產量下降，品質變劣，銷路不暢，直接影響馬鈴薯產業化的發展。多年來，我們雖然堅持不懈的進行馬鈴薯品種的區域試驗和引種試驗，但綜合性狀超過渭薯一號的很少，即使個別品種表現抗病高產，但往往幾年之內就喪失抗病性，表現出退化癥狀，尤其容易感染晚疫病。適應市場需求而薯形好、商品率高、抗病高產、優質的新品種很少。
2.2栽培技術落后由于資金、技術、信息的限制，我縣群眾種植馬鈴薯還是沿用傳統的栽培管理方式，新技術、新品種應用較少，影響了馬鈴薯產業化的發展。
2.3農業基礎條件差，群眾經濟困難，制約種植規模擴大馬鈴薯忌重茬，要輪換種植地塊，同時用種量大，土糞施用量大，整地質量要求高，田間運輸勞力消耗比較大，而我縣洋芋主產區都在中、高山區，溝壑縱橫，山高路遠，農田交通條件差，農戶都盡量把馬鈴薯種在離村莊較近，交通方便的地塊，運輸困難的偏遠地塊盡量不種或少種；另一方面，山區群眾經濟都普遍困難，馬鈴薯播種時肥料、種子、用工等一次性投入大，種植面積擴大投資也增大，多數群眾有困難。這些是制約種植規模進一步擴大的因素之一。
2.4氣候干旱，造成馬鈴薯適宜種植區海拔升高自上世紀90年代以來，由于溫室效應和厄爾尼諾現象的影響，引起全球氣溫升高和氣候干旱，我縣以前適宜種植馬鈴薯的淺中山區有相當面積變成退耕還林區，最適宜種植區海拔由以前的1 800m左右上升到2 000m左右。以前陰濕冷涼無霜期不適宜馬鈴薯生長的二陰高山區現在成了主產區。
2.5專用型品種數量少，規模小，不能滿足市場需求過去由于缺乏種源,農民種植的馬鈴薯種薯主要靠互相串換商品薯解決,致使品種多、亂、雜的現象相當嚴重,造成馬鈴薯產量低、品質差,病蟲害嚴重。近年來雖然引進了一些優質專用型新品種如隴薯 3號、大西洋等,但種植規模小、產量少,仍不能滿足市場需求。
2.6種薯及商品薯質量檢測和認證體系不夠完善，品牌優勢弱按照無公害農產品生產的要求，種植時要做好產地認定、環境認定、產品認定等檢測工作，市場及龍頭加工企業在收購優質專用原料品種時要根據各方面的檢測依據來確定，而目前我縣雖然已建立了農產品質量檢驗檢測站，但由于設備落后及技術體系不完善，致使已注冊的 “焉支玉” 牌脫毒馬鈴薯品牌還沒有打響。
2.7種植基地分散，影響規模化、區域化優勢的發揮我縣非常適合馬鈴薯的生長，馬鈴薯種植面積也比較大，但大都是一家一戶的零星種植，因而形不成規模，影響了區域化及規模化優勢的發揮。
2.8缺乏專業市場和比較完善的市場營銷體系目前除一些個體商販從事馬鈴薯營銷外，我縣還沒有真正組建起馬鈴薯產品營銷協會，加之缺乏專業批發市場，產品流通不暢，信息閉塞，僅靠農民自行廉價銷售，致使效益不高，不能最大限度地維護農民的利益和體現優質產品的價值。
2.9精深加工規模小，能力弱我縣馬鈴薯產業效益沒有從深層次得到挖掘的根本原因是基礎比較脆弱，目前縣內還沒有一家馬鈴薯加工龍頭企業，僅有幾個加工粉條小作坊，由于規模小、消化能力弱而帶動力不強，距產品生產、加工、銷售一體化的產業化經營的要求差距還較大。
3馬鈴薯今后的發展趨勢
3.1提高認識，加強領導縣、鄉政府部門要充分認識馬鈴薯在我縣農業結構調整和農業產業化發展中的重要地位，把馬鈴薯產業化發展放到和蔬菜、養殖等產業同等重要的地位，當作支柱產業來抓；在制定經濟發展計劃，產業發展規劃，工作考核指標等工作計劃時，把馬鈴薯產業化發展作為一項重要內容，在扶貧開發、財政扶持項目中作為重點投資項目。要組織農業技術部門制定好全縣馬鈴薯產業的發展規劃和實施方案，調動社會各方面的力量抓好馬鈴薯產業化工作。
3.2加強科技開發，增強發展后勁
一是引進設備和技術，建立馬鈴薯脫毒苗繁育中心，生產脫毒種薯，積極推廣，填補我縣在這一方面的空白。
二是積極引進菜用型、淀粉加工型、薯（條）加工型等不同用途的專用型優良品種，按品種特性與生態條件相適應的原則，在川區、淺山區、二陰高山區進行品種試驗和區域試驗，選擇適宜當地推廣的優質新品種。
三是用“走出去，請進來”的方法，從科研部門引進栽培技術方面的新成果、新技術，進行試驗示范，加以吸收和借鑒。如延長或打破休眠的技術，間（套）作技術，平衡施肥技術，設施栽培技術等。
3.3抓好良種繁育基地建設，加快良種普及步伐在海拔較高的山區，選擇交通方便，土質肥沃, 集中連片、馬鈴薯種植面積大，生產水平高，群眾基礎好的村作為良種繁育基地，由技術人員承包負責，引進經過試驗表現優良的新品種原種或脫毒微型薯，按良種繁育操作規程嚴格把關，簽定產銷合同，優惠價收購，收獲后以補貼價向適宜區推廣，更新更換生產上已經退化的品種。
3.4改善基礎設施，健全社會化服務體系各鄉（鎮）要積極組織群眾修建田間農機路和水利灌溉渠道，改善交通運輸條件和農田水利設施，鼓勵扶持機動農用車的推廣，為擴大種植規模解除后顧之憂。工商部門對縣內各農貿市場的馬鈴薯交易要實行扶持鼓勵的辦法，打擊欺行霸市瞞哄客商的行為，吸引外地客商，農機、交警部門對運輸馬鈴薯的車輛不得亂罰款、亂查扣，建立縣內綠色通道。縣鄉農業技術部門要搞技術咨詢和物資供應及信息服務，要建立鄉村服務網點，方便群眾。
3.5健全繁種制度，提高種薯質量種薯質量是脫毒種薯生產的生命線，提高和保證種薯質量是馬鈴薯種薯脫毒快繁體系建設的核心內容。因此，要建立健全嚴格的繁種制度和種薯質量保障制度，特別是我縣脫毒薯中心應盡快完善病毒檢測體系和建立種薯質量監控體系，對莖尖組培苗和引進的試管苗必須先進行病毒檢測，合格后再投入大量快繁生產，以實現脫毒種薯生產與供應的制度化、標準化與專業化。
3.6辦好豐產示范點，搞好技術推廣要在各鄉鎮選1～2個交通方便的村進行豐產示范，由農業推廣部門派技術人員蹲點指導，關鍵時期組織群眾參觀介紹，起到輻射宣傳帶動作用。農業部門要制定好全縣的馬鈴薯生產布局規劃和栽培技術規程，搞好逐村的技術培訓和良種供應，實行標準化生產，提高整體的產量水平，提高產品的市場競爭力。
3.7強化營銷，創建品牌要充分利用武山馬鈴薯獲得農業部綠色品牌認證的有利條件，利用電視、廣播和互聯網等多種形式，加強宣傳推介，同時在產品包裝、深加工方面下功夫，采取多種促銷手段，擴大武山馬鈴薯知名度，創建品牌。
