电子穿梭体及其介导的环境与地球化学过程研究进展

张玉龙，陈雪丽, ，吴云当 *

1.华南农业大学资源环境学院，广东 广州 510640；2.广东省科学院生态环境与土壤研究所/广东省农业环境综合治理重点实验室，广东 广州 510650；3.华南土壤污染控制与修复国家地方联合工程研究中心，广东 广州 510650

在传统土壤化学研究当中，腐殖质参与的吸附、络合与共沉淀等物理化学行为得到了广泛关注。但 1996年，关注的热点得到了一次拓展，原因在于，Lovley et al.（1996）发现，腐殖质还能够作为电子穿梭体，介导微生物向细胞外部的电子转移，从而参与微生物的胞外呼吸过程。该过程左右着固相金属矿物的氧化还原（Myers et al.，1988；Hegler et al.，2008），并影响其次生矿物的形成与演变（Bae et al.，2013）。更重要的是，这个过程与地球表层碳、氮元素循环（Canfield et al.，2010；Kappler et al.，2010；Friedrich et al.，2014）、有机污染物降解（Feng et al.，2010；Chen et al.，2013）以及重金属迁移转化（Borch et al.，2010；Gustave et al.，2020）密切关联。可以说，微生物厌氧呼吸驱动的氧化还原过程，是联系不同圈层物质循环与能量交换的重要纽带（宋长青等，2013；贺纪正等，2015）。

从此，以腐殖质为代表的电子穿梭体逐渐被人们所认识，微生物驱动的元素生物地球化学循环得到了更进一步的重视。近年来，随着人们对穿梭行为认识的不断深化，其研究也逐步从简单体系的分子机制拓展至复杂体系的环境效应与环境过程（Chen et al.，2017）。虽然目前已有少量综述针对穿梭行为进行了归纳（马金莲等，2015），但缺乏系统分析穿梭体参与环境与地球化学过程的评述。因此，本论文将以自然界存在的几种典型电子穿梭体为核心要素，系统阐述不同类型穿梭体的结构特征和性质差异，综述几种穿梭体的研究与发展历程。在此基础上，结合最新进展，深入分析穿梭体介导的环境过程与地球化学过程，探讨穿梭体在地球表层系统中产生的环境效应与生态效应，从而为穿梭过程的进一步研究提供思考依据。

1 自然界存在的典型电子穿梭体

1.1 腐殖质

腐殖质是土壤有机质的重要组成（窦森，2010），是自然界天然存在的最典型电子穿梭体。作为土壤中代表性的有机组分，腐殖质能够发生活跃的吸附、络合、配位等非生物反应（Hong et al.，2015；Shi et al.，2016；Wang et al.，2019）。但近20年来发现，腐殖质还能够作为末端电子受体支持Geobactermetallireducens等微生物的胞外呼吸（Lovley et al.，1996），从而揭开了腐殖质参与微生物代谢研究的序幕，研究者对腐殖质的关注也从单纯的物理化学反应拓展至其微生物电子穿梭功能。

腐殖质富含醌基（Schnitzer et al.，1972），Lovley et al.（1996）发现，腐殖质的醌基能够接受微生物胞外呼吸产生的电子，是参与胞外呼吸的重要官能团。随后，Scott et al.（1998）用顺磁共振确证了这个结果，发现半醌自由基是腐殖质参与微生物胞外电子传递的主要中间产物，且证实半醌的含量与腐殖质的电子接收能力直接相关，从而首次提供了醌参与胞外电子传递的直接证据。醌被还原生成半醌自由基，进一步获取电子则生成氢醌，该过程属于可逆反应，因而能够循环往复，介导并加速微生物与矿物间的电子转移。可见，醌类基团是腐殖质作为穿梭体的重要结构特征，在随后的一二十年里，醌也被视为“类腐殖质”用于腐殖质的穿梭机制研究（Wolf et al.，2009）。但醌基并不是腐殖质唯一的氧化还原活性基团，Ratasuk et al.（2007）对腐殖酸和富里酸的活性基团做了进一步鉴定，结果发现，所测样品参与反应的3个关键位点当中，两个含有醌类结构，而另一个则与醌无关。在不同样品当中，非醌类基团贡献了21%—56%的电子接收容量。而 Hernández-Montoya et al.（2012）也获得了相似的结果。由此可见，腐殖质的穿梭过程是一个多官能团参与的复杂过程。

由于醌和非醌基团均对电子传递产生了贡献，这使得腐殖质的电子穿梭能力并不能像纯化学物质一样可通过标准电极电位来做判定。为了构建一种统一的方法来界定其电子穿梭能力的强弱，2007年，Bauer et al.（2007）提出了电子接收容量（Electron acceptor capacity，EAC）和电子供给容量（Electron donor capacity，EDC）的概念，构建了以电化学还原配合锌和硫化氢还原测试EAC、以三价铁氧化测试EDC的腐殖质电子传递容量测试方法。利用这种方法，他们获取了两种不同腐殖质在 pH 4.5—8之间的电子传递容量，发现了腐殖质 EDC随pH下降而下降的规律。Bauer et al.（2007）的方法虽然实现了EDC和EAC的测试，但是其方法相对较难实施，测试时间也较长。为了使测试变得简单可行，Aeschbacher et al.（2010）首创了一套标准的腐殖质EAC与EDC电化学测试装置（图1），并在原有方法的基础上，利用 Diquat dibromidemonohydrate（ DQ ） 和 2, 2′-azino-bis（3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid）diammonium salt（ABTS）两种物质作为反应介体，实现了固态腐殖质的EAC与EDC电化学分析。由于该方法简单易行，在近 10年里，成为了腐殖质电子穿梭容量的重要测试手段，为腐殖质穿梭过程研究提供了诸多关键证据（Yuan et al.，2017；Klüpfel et al.，2014）。

图1 腐殖质电子传递容量的电化学测试方法Fig.1 Electrochemical approach to study the electron transfer capacity of humics

1.2 硫单质

硫单质介导的氧化铁还原过程直至 2014年才被发现（Flynn et al.，2014）。硫穿梭是与腐殖质和醌截然不同的一类穿梭体，它主要在碱性条件下发生。中性条件下，铁氧化物是胞外呼吸微生物最重要的电子受体之一，因为地表中铁含量丰富，易于获取。但是，铁呼吸需要大量氢离子参与，导致pH对其影响显著。以针铁矿为例，针铁矿接受电子被完全还原成二价铁，其半反应需要 24个氢离子参与，如方程（1）所示：

若微生物以乙酸作为电子供体，乙酸还原过程中可产生9个氢离子：

也就是说，以针铁矿作为电子受体时，氧化1 mol乙酸需消耗环境中15 mol氢离子。若环境pH上升，氢离子浓度锐减，根据热力学计算可知，微生物通过铁呼吸所获得的能量将急剧下降。

而单质硫的还原反应氢离子消耗少，受pH影响较弱，如方程（3）所示：

因此，当pH大于7之后，铁呼吸获取的能量开始小于硫呼吸。由于多数铁还原菌同时具有硫还原功能，硫铁竞争，导致在pH 8—10的碱性条件下，微生物将优先选择硫作为电子受体（图2）。硫还原生成的负二价硫易与三价铁发生非生物反应，将铁氧化物还原，而负二价硫则再次被氧化成硫单质，完成电子穿梭（Friedrich et al.，2014；Flynn et al.，2014）。

图2 硫穿梭介导的胞外电子传递Fig.2 Sulfur mediated EET

已有结果表明，在pH=9的条件下，S.oneidensisMR-1的铁还原变得极其微弱，如果有单质硫存在，其铁还原能力可再次激活；但使用缺失硫还原能力的△prsA突变菌进行实验时，单质硫的加入对铁还原却不产生影响，从而给出了硫穿梭介导铁还原的直接证据。微生物还原生成的负二价硫也可与二价铁发生反应，产生黄铁矿（FeS），从而改变铁的赋存形态（Flynn et al.，2014）（图3），因此，在含硫的沉积物环境中，硫介导的铁还原对铁的转变贡献显著（Hansel et al.，2015）。Flynn et al.（2014）认为，在太古代和古元古代，碱性海洋环境大量存在，兼具铁呼吸与硫呼吸功能的微生物可取得更好的竞争优势，这解释了为什么许多胞外呼吸微生物含有两套相对独立的铁呼吸与硫呼吸基因。由于硫穿梭的存在，若微生物由于呼吸铁而导致环境pH上升，硫呼吸的途径可随之启用，在高pH条件下继续繁殖，从而拓宽了菌种的生存范围。

图3 生物炭介导的胞外电子传递Fig.3 Biochar mediated EET

1.3 生物炭

生物炭本身不属于自然界天然存在的化学物质，但近些年来，随着生物炭在农田污染治理过程中的广泛应用，稻田系统中人为输入了大量生物炭。随着时间的推移，这些炭材料成为了稻田土壤不可忽视的一部分，而它们在吸附固定重金属、调节土壤碳含量的同时，也发挥着电子穿梭体的功能。因此，生物炭是一类受人为调控的存在于自然界的典型穿梭体。

生物炭的电子穿梭功能于2014年被首次报道，Kappler et al.（2005）在研究中发现，5 g·L−1的生物炭能够加速希瓦氏菌的铁还原，且使得原本应生成的磁铁矿（Fe3O4）转变为了菱铁矿（FeCO3）。生物炭作为穿梭体的特点在于，它是固态的，且本身具有一定的导电性，因此有别于可溶性的醌类；而且它属于人为烧制，因而其结构特征与烧制条件和原材料密切相关。Klüpfel et al.（2014）对生物炭烧制温度与其电子接收容量（EAC）和电子供给容量（EDC）的关系做了系统研究，当烧制温度在 200—700 ℃范围内时，生物炭的EAC和EDC均呈现出随温度上升而先上升后下降的趋势，即 400—500 ℃烧制的生物炭EAC与EDC最高。这主要原因在于，低温碳化不完全，而高温彻底碳化则损失了能够参与氧化还原反应的官能团。分别以高羊茅草和美国黄松为原材料烧制生物炭，发现高羊茅草生物炭的电子接收容量（EAC）和电子供给容量（EDC）高于美国黄松生物炭，因此，材料本身含有的官能团类型也会影响其性质（Klüpfel et al.，2014）。

但生物炭作为穿梭体的研究存在一个重要的疑问，在多数研究中，生物炭发生氧化还原反应的电化学信号并没有典型的可溶性醌类那样明显。例如，在循环伏安测试中，醌类物质AQDS具有非常清晰且相对较为对称的氧化还原峰（Wu et al.，2014），这意味着它具有很好的氧化还原活性和可逆性，但生物炭的反应峰则往往相对较弱（Zhang et al.，2019）。可是，在促进铁还原的能力方面，却有研究表明生物炭超过AQDS（Wu et al.，2020a）。而且生物炭不仅能提高微生物的铁还原速率，还可增大其反应程度，即可以提高氧化铁最终的还原百分比（Kappler et al.，2005；Wu et al.，2020a）。弱的氧化还原信号却对应强的铁还原促进行为。虽不可否认生物炭具有穿梭功能，但其对铁还原的加速效应是否主要由穿梭行为贡献，是否有其他机制在其中起作用，值得作进一步探讨（图3）。近年来对于天然热解炭的研究表明，对于 700—800 ℃高温热解的炭而言，材料本身的导电性对电子传递起到了重要的贡献（Sun et al.，2017）。对于生物炭而言是否也如此，值得进一步定量阐明。

2 穿梭体介导的环境与地球化学过程

上述穿梭体广泛存在于自然界，是微生物厌氧氧化还原过程的重要参与者，它们的存在对土壤、沉积物和湿地等生境的碳氮循环、铁循环以及污染物的迁移转化产生了不可忽视的影响。

2.1 电子穿梭体参与的碳氮循环过程

在微生物驱动的碳氮循环过程中，穿梭体能够调节微生物厌氧呼吸的强弱，其介导的种间电子转移可影响物种与物种间的能量传递，因而起着重要作用。氮在土壤中的转化主要包括如下步骤：铵根离子→硝酸盐→亚硝酸盐→氧化亚氮→氮气。穿梭体能够参与铵根离子向硝酸盐转化的微生物铁铵氧化过程。在该过程中，微生物利用氧化铁作为厌氧呼吸的电子受体完成铵根的氧化，生物炭和醌类穿梭体的存在能够加速微生物与氧化铁之间的电子传递，促进其胞外呼吸行为，从而加快铁铵氧化菌的代谢，增加铵根离子的氧化速率。虽然铁铵氧化在整个氨氧化过程中的占比较小，但在Zhou et al.（2016）研究中，穿梭体的存在使得铁氨氧化本身造成的氮损失增加了17%—340%，也算是一个不可忽视的贡献。此外，穿梭体的存在能够显著降低土壤中氧化亚氮的生成。在Cayuela et al.（2013）针对 14种农用地土壤进行的研究发现，生物炭的施加使得各个处理氧化亚氮的排放减少10%—90%，他们认为这主要是因为生物炭以电子穿梭的形式加速了电子向反硝化菌的传递，增强了氧化亚氮向氮气的转化过程而造成的。Yuan et al.（2019）为此猜想提供了直接的证据，他们利用双氧水对生物炭进行预处理，削减其电子穿梭能力作为对照组，来探究生物炭电子穿梭行为对氧化亚氮排放的影响。结果显示，普通生物炭能够削减氧化亚氮的排放，而去除了穿梭能力的生物炭却没有此效果，进一步论证了穿梭过程在氮循环中的作用。

此外，在微生物驱动的碳循环过程中，穿梭体可显著影响二氧化碳向甲烷的转变。由于电子穿梭体本质上是一种能够可逆氧化还原的电子受体，因而它们具有电子受体的性质。当土壤中腐殖质浓度较高时，它们自身能够大量捕获微生物产生的电子，成为微生物产生电子重要的“汇”，而下游微生物则失去了获得此电子的机会。受此过程影响最典型的微生物是产甲烷菌。产甲烷菌主要通过微生物的种间电子传递获取能量，在湿地环境中，腐殖质可捕获原本将传递给产甲烷菌的电子，减少甲烷的产生（Blodau et al.，2012），改变湿地二氧化碳与甲烷的生成比例（Keller et al.，2009）。由于湿地土壤随季节变化存在干湿交替，还原态腐殖质能够在水位下降而氧气进入时再次被氧化，恢复电子受体的性质。在这个过程中，氧气作为最终的电子受体获得了微生物传出的电子，原本用于甲烷产生的电子在有氧环境中被间接地消耗掉。该过程对湿地环境碳排放产生了重要影响，据粗略估算，假定每克固态腐殖质的平均EAC为0.05 mmol e−，每克可溶性腐殖质的平均EAC为1 mmol e−，在泥炭地中，腐殖质每年对氢营养产甲烷过程的抑制作用将达到 190000 mol·km−2（以 CH4计），这个数值远超过北欧北部泥炭地单年的甲烷释放量（Klüpfel et al.，2014）。这个计算虽不够精细，但足以说明，以腐殖质为代表的电子穿梭体在碳循环和全球气候变化中起着不可忽视的作用。

2.2 电子穿梭体参与的铁循环过程

在稻田、沉积物等环境中，微生物厌氧呼吸是铁元素生物地球化学循环的重要驱动力（吴云当等，2016；胡敏等，2014），而穿梭体是这个过程的重要参与者。电子穿梭体对铁循环的影响主要存在两个方面，一是加速铁氧化物的还原溶解，二是促使其晶相转化的发生，改变含铁矿物本身的晶体结构。

腐殖质作为穿梭体加速三价铁的还原的现象于1996年被发现。随后，O’Loughlin（2008）系统地探究了典型铁还原菌ShewanellaputrefaciensCN32的纤铁矿还原过程，发现包括醌类、吩嗪、吩噁嗪、黄素等在内的 15种电子穿梭体都能够有效加速二价铁的还原生成，其加速效应与穿梭体本身的氧化还原电位密切相关。在有穿梭体参与时，微生物铁还原的各步骤反应速率均高于无穿梭体时的反应。在Geobacter的研究中显示，相比于微生物对铁氧化物的还原速率，微生物还原腐殖质的速率要高出 27倍，而还原态腐殖质与水铁矿的反应的速率则比微生物直接还原水铁矿的速率高出 7倍（Jiang et al.，2008）。因此，单从反应动力学的角度考虑，穿梭是非常利于氧化铁还原的。但该反应在自然界发生的前提是穿梭体必须达到足够的浓度，只有当可溶性腐殖质浓度大于5—10 mg L−1（以C计）时，穿梭对铁还原的加速效应才会产生（Jiang et al.，2008；O’Loughlin，2008）。因此，沉积物中腐殖质的浓度将直接决定穿梭过程对铁还原的影响。

除还原速率外，穿梭体可进一步改变氧化铁的还原程度以及还原产物的晶型。在穿梭体还原纤铁矿的研究中发现，穿梭体的类型对纤铁矿的转化速率和次生矿物类型均存在显著影响。当醌类作为穿梭体时，亚铁的生成速率比黄素存在时更快，而且醌的参与会导致绿锈的生成，但黄素条件下却形成针铁矿（Bae et al.，2013）。与不含穿梭体的情形相比，醌类有利于磁铁矿的形成，即加速氧化铁从低结晶度向高结晶度转化（Zachara et al.，2011）。但实际上，穿梭体对氧化铁晶相转化的影响并不是直接作用，而是通过二价铁的产生起间接作用。二价铁的催化作用是导致氧化铁发生晶相转化的重要原因，水铁矿向赤铁矿、针铁矿和磁铁矿的反应均需要二价铁的参与（Han et al.，2018）。因此，溶解态二价铁的量是影响氧化铁发生晶相转化的重要因子。穿梭体的存在可以增强微生物的铁还原的速率，提高溶解态二价铁在环境中的占比，从而间接促进亚铁催化的晶相转化过程的发生，加速矿物结构的转变。可见，自然界含铁矿物的赋存形态与穿梭过程密切相关。

2.3 电子穿梭体参与的污染物转化过程

穿梭能够直接作用于污染物，改变污染物的赋存状态。穿梭体可与各类有毒金属元素发生直接作用，改变其价态。天然腐殖质可将微生物的铀还原速率提高 10倍，而还原态铀则能与腐殖质结合，形成腐殖质——铀复合物，使 U(Ⅳ)变得更易被氧气氧化。若在污染场地的地下水中注入腐殖质，可显著增强铀的氧化还原循环过程，因而穿梭行为曾被寄望作为土壤铀污染治理的调控手段（Gu et al.，2005）；穿梭体还可以直接介导微生物与砷之间的电子传递，促进砷还原，增加砷的移动性和环境风险（Qiao et al.，2019），且可促进 Cr(Ⅵ)、Pu(Ⅳ)的生物还原，改变其溶解性（Plymale et al.，2012；Liu et al.，2016a；Han et al.，2017）。此外，固态腐殖质（如胡敏素）捕获的电子也可传递给有机污染物。例如，在五氯酚（Pentachlorophenol，PCP）的生物降解过程中，穿梭体能够加速其脱卤反应（Zhang et al.，2012），而AQDS则有报道表明可参与微生物对滴滴涕（Dichlorodiphenyl trichloroethane，DDT）的分解过程（Chen et al.，2013）。因此，穿梭体对污染物的生物转化过程具有直接的催化作用。

除了直接作用，更重要的在于，穿梭体能够通过改变土壤矿物的形态而影响污染物的环境行为。矿物是土壤中重要的附着界面，矿物导致的矿物还原溶解和晶相转化决定了其表面附着物的固存行为（Hu et al.，2018）。因此，污染物的释放、迁移和再固定与矿物的微生物还原密切相关。砷是我国农田土壤的典型污染物，腐殖质等穿梭体加速铁还原的同时，致使氧化铁矿物表面砷释放增加，导致砷的生物有效性增强，环境风险增大（Qiao et al.，2019）。生物炭也有相似效果，生物炭是土壤镉污染钝化剂，对穿梭过程的研究使人们意识到，利用生物炭进行土壤镉污染调理的同时，砷的活性会随之发生变化（Qiao et al.，2018）。但穿梭并不是在任何条件下都会增强砷的毒性，穿梭使得二价铁释放增加，生成的亚铁可进一步催化铁氧化物的晶相转化，产生结晶度更高的磁铁矿（Liu et al.，2016c；Han et al.，2018），在这个过程中，砷被矿物再次固定，甚至进入晶格，变为稳定、低毒的形态（Hu et al.，2020）。可见，矿物的还原溶解增加了砷的风险，但生物成因的亚铁促进砷的再固定，反过来降低了砷的风险（Shi et al.，2020）。如果能有效控制铁氧化物的转化方向，促使整个反应向低毒、环境友好的方向发展，则有望构建基于微生物胞外呼吸的土壤有毒金属调控新方法。因此，如何通过铁的氧化还原循环对砷进行有效控制，成为了农田砷污染治理待解决的关键技术难题。

2.4 电子穿梭体对微生物产生的影响

除了作用于元素循环过程，穿梭体还能反作用于微生物，改变菌群的代谢繁殖，从而影响生物膜的形成和群落的结构。研究表明，穿梭体可诱导电活性微生物S.oneidensisMR-1向电子受体表面移动（Li et al.，2012），并刺激其生物膜的形成（Wu et al.，2020b）。Wu et al.（2020）首次发现穿梭体可强烈促进S.oneidensisMR-1 的成膜过程，50 μmol·L−1穿梭体即可使其生物膜生长量增加 30余倍，且胞外呼吸基因的表达显著上调。其原因在于，相比于固态矿物，可溶的电子穿梭体更易被微生物利用，穿梭体的存在能够在固态受体附近形成利于微生物生长的微环境，使得生物膜在受体表面大量繁殖。自然界存在大量的“弱电子传递菌”（Doyle et al.，2018），它们不太“擅长”直接向固态电子受体传递电子，却能够顺利将电子传递给穿梭体；大量革兰氏阳性菌的胞外呼吸也需要借助穿梭过程来进行（Doyle et al.，2018）。如果说穿梭体对于这部分微生物而言是至关重要的，那么，在稻田、底泥、沉积物中，有多少微生物是因为穿梭体的存在而生存下来的呢？穿梭过程的微生物生态学意义值得被进一步探讨。

实际上，已有研究表明，土壤中腐殖质等穿梭体也能够促进胞外呼吸微生物的生物膜形成（Yuan et al.，2017）。但与纯菌相比，土壤微生物群落复杂，不同微生物对穿梭体的依赖程度不同，不同性质的穿梭体将有利于不同类型微生物的生长。生物炭作为固态穿梭体，可显著增加土壤中Geobacter属的丰度（Qiao et al.，2018），但AQDS作为小分子可溶性穿梭体，却使得Geobacter的丰度降低（Zhou et al.，2016）。其可能的原因在于，并不是所有土壤微生物均能直接利用固态电子受体进行胞外呼吸，AQDS作为典型的可溶性穿梭体，能够支持这些弱电子传递微生物的生长，因而降低了Geobacter的占有量；而生物炭是固态穿梭体，难以支撑它们的生长，因而其功能也不同。菌群改变的同时，微生物的功能类型也随着发生变化，当Geobacter丰度增加时，由于大多数Geobacter具有砷还原功能，土壤中的砷还原过程显著加速，从而间接地改变砷的赋存状态（Qiao et al.，2019）。因此，是否能够通过穿梭体调控微生物菌群，间接改变污染物的环境行为，是一个值得思考的问题。

3 展望

胞外呼吸微生物的电子穿梭过程于 1996年被发现，经过二十余年的探索，电子穿梭的化学机制已相对清晰，但在复杂的地表物质循环过程中，穿梭过程的作用范围和贡献大小尚不完全清楚。因此，在今后的研究中，如下几个关键问题亟待解决：（1）建立在复杂环境中研究与表征微生物电子穿梭行为的方法，尤其是评估穿梭行为贡献大小的方法，将纯菌与纯培养体系形成的理论推演至复杂体系；（2）界定电子穿梭体的作用范围，明确穿梭体起关键作用的生境条件，系统评估穿梭体在湖泊、河流、湿地、稻田、旱地等系统中起作用的广度与深度；（3）确定电子穿梭行为对不同过程的贡献大小，明确以电子穿梭体为主进行的环境地球化学过程，尤其是在实际自然环境中，确定电子穿梭体对元素循环的实际贡献；（4）阐明穿梭产生的微生物生态效应，在复杂的土壤微生物群落中，穿梭体的存在影响着微生物之间的竞争关系，调控着菌群的结构与功能，但其具体的作用机制和贡献大小如何，目前并不清楚；（5）由于穿梭过程与污染物的环境行为息息相关，这种微生物的调控作用是否能在土壤污染治理等领域得到应用，从而拓展现有的污染治理思路，值得进一步探索。穿梭是地球表层无处不在的氧化还原耦合过程，加深对电子穿梭过程的理解既有利于厘清地表元素与物质循环的规律，同时又有望将其开发为一种调控农田土壤物质循环的手段，从而在土壤污染治理领域得到应用。