土壤動(dòng)物在土壤污染修復(fù)中的應(yīng)用

徐艷 鄧富玲

摘要? ? 目前我國(guó)土壤污染問(wèn)題非常嚴(yán)重，關(guān)于土壤植物、微生物、物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)的研究非常多，而關(guān)于動(dòng)物修復(fù)的研究很少。在生態(tài)系統(tǒng)中，動(dòng)植物、微生物與大自然是一個(gè)有機(jī)整體，在進(jìn)行土壤污染修復(fù)的同時(shí)，也需要關(guān)注土壤動(dòng)物在其中的作用。本文基于大量文獻(xiàn)調(diào)研，探討土壤動(dòng)物尤其是蚯蚓在重金屬和有機(jī)污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用，以期為高效解決土壤污染問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞? ? 土壤動(dòng)物;土壤污染;土壤修復(fù);蚯蚓;應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)? ? X53? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A? ? ? ? 文章編號(hào)? ?1007-5739（2018）23-0192-01

我國(guó)對(duì)土壤動(dòng)物學(xué)的真正研究始于20世紀(jì)80年代初，尚處于起步階段。目前，大多數(shù)研究多集中在土壤動(dòng)物群的新物種描述、動(dòng)物群調(diào)查、生活習(xí)性和生態(tài)分布等，對(duì)土壤動(dòng)物的系統(tǒng)研究較少[1-2]。當(dāng)前土壤污染問(wèn)題非常嚴(yán)重，關(guān)于土壤植物、微生物、物理和化學(xué)修復(fù)技術(shù)的研究非常多，而關(guān)于動(dòng)物修復(fù)的研究很少。在生態(tài)系統(tǒng)中，動(dòng)植物、微生物與大自然是一個(gè)有機(jī)整體，在進(jìn)行土壤污染修復(fù)的同時(shí)，也需要關(guān)注土壤動(dòng)物在其中的作用。本文基于大量文獻(xiàn)調(diào)研，探討土壤動(dòng)物尤其是蚯蚓在重金屬和有機(jī)污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用，從而為高效解決土壤污染問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)。

1? ? 土壤動(dòng)物修復(fù)概述

土壤是地球上生物多樣性最豐富的棲息地，土壤中的底物為不同大小、行為和特征的生物群體提供了各種棲息場(chǎng)所[2]。許多學(xué)者在論述生物修復(fù)技術(shù)時(shí)涉及動(dòng)物修復(fù)技術(shù)，但尚未提出準(zhǔn)確的概念[3]。劉? 軍等認(rèn)為土壤動(dòng)物修復(fù)是在人為或自然條件下利用土壤動(dòng)物及其腸道微生物，在污染土壤中生長(zhǎng)、繁殖和間作等活動(dòng)中破碎、分解、消化和富集污染物，從而使污染物降低或消除[4]。

土壤動(dòng)物主要指生命歷史某一時(shí)期接觸土壤表面或生活在土壤中的動(dòng)物。一般根據(jù)體寬將其分成4類(lèi)[5]：小型（平均體寬<0.1 mm），如原生動(dòng)物和線(xiàn)蟲(chóng)等;中型（平均體寬介于0.1～2.0 mm之間），如跳蟲(chóng)和螨類(lèi)（圖1）;大型（平均體寬>2 mm），如蚯蚓和多足類(lèi);巨型（平均體寬>2cm），如鼴鼠等。它們?cè)谕寥乐械幕顒?dòng)、生長(zhǎng)、繁殖，尤其是對(duì)土壤中有機(jī)污染物的機(jī)械破碎和分解，直接或間接影響土壤的物質(zhì)組成和分布。同時(shí)，大量腸道微生物也轉(zhuǎn)移到土壤中，土壤動(dòng)物與土著微生物一起分解污染物或轉(zhuǎn)化其形態(tài)，使污染物濃度降低或消失。

目前，蚯蚓在土壤動(dòng)物修復(fù)中的作用一直是研究熱點(diǎn)。首先，因?yàn)轵球镜氖承院瓦m應(yīng)性特殊，它可以通過(guò)皮膚呼吸，暫時(shí)缺氧條件下可通過(guò)體內(nèi)糖元的嫌氣進(jìn)行分解，從而為生命活動(dòng)提供能量[6];其次，蚯蚓具有很強(qiáng)的消化能力且食欲廣泛[7-8];再次，蚯蚓可以通過(guò)活動(dòng)改善土壤的通透性，從而顯著改善土壤的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)。

2? ? 土壤動(dòng)物對(duì)重金屬污染的修復(fù)作用

隨著土壤重金屬污染日益加劇，除了研究物理、化學(xué)、植物和微生物修復(fù)技術(shù)外，研究者們還將目光投向了動(dòng)物修復(fù)。目前，土壤動(dòng)物中主要用于修復(fù)重金屬污染土壤。蚯蚓在重金屬污染修復(fù)中有2個(gè)作用：一是可以通過(guò)自身的吸收來(lái)富集重金屬，從而降低土壤重金屬含量;二是可以通過(guò)自身的活動(dòng)改善土壤中重金屬的活化能力，從而促進(jìn)植物對(duì)其富集。

2.1? ? 酶類(lèi)作用

有學(xué)者認(rèn)為，蚯蚓富含酶類(lèi)，包括過(guò)氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽還原酶及脂質(zhì)過(guò)氧化保護(hù)酶系統(tǒng)[9-11]。研究者認(rèn)為，當(dāng)蚯蚓處于重金屬環(huán)境中時(shí)，應(yīng)激酶活性上升，然后通過(guò)將重金屬固定在消化道的泡囊中進(jìn)行固定和分隔，同時(shí)通過(guò)體內(nèi)蛋白質(zhì)與重金屬結(jié)合，使重金屬毒性下降，以富集重金屬[13]。

2.2? ? 自身活動(dòng)

蚯蚓可以通過(guò)自身活動(dòng)提高土壤重金屬的生物有效性，使這些重金屬可以更好地被植物吸收，進(jìn)而增強(qiáng)植物對(duì)重金屬的富集能力，并且提高植物生產(chǎn)能力[14-16]。同時(shí)，蚯蚓在活動(dòng)的同時(shí)會(huì)分泌大量黏液，可以提高土壤中重金屬的生物活性，提升微生物的活性和促進(jìn)其繁殖，并通過(guò)微生物的生物活動(dòng)在降解黏液的同時(shí)降低土壤重金屬污染程度[17]。

2.3? ? 蚯蚓糞

蚯蚓糞是很好的重金屬修復(fù)劑，具有很好的通氣性、排水性和高持水性，可增加土壤孔隙度和團(tuán)聚體數(shù)量，同時(shí)具有很大的表面積和較強(qiáng)的吸附能力，可在很大程度上吸附重金屬，為許多有益微生物創(chuàng)造了良好的棲息地。李 揚(yáng)等[18]研究表明，蚯蚓糞能通過(guò)鈍化或活化作用改變土壤中重金屬的生物有效性，進(jìn)而修復(fù)土壤重金屬。

3? ? 土壤動(dòng)物對(duì)有機(jī)污染物的修復(fù)作用

3.1? ? 修復(fù)農(nóng)藥污染土壤

農(nóng)藥中的有機(jī)氯、有機(jī)磷等具有較強(qiáng)毒性，對(duì)高等動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)、大腦、心臟和脂肪組織造成損傷[19]，而礦物油可抑制土壤呼吸、降低土壤肥力。從生態(tài)學(xué)角度上看，土壤動(dòng)物處于陸地生態(tài)底層，對(duì)農(nóng)藥、礦物油類(lèi)等具有富集和轉(zhuǎn)化作用。謝文明等[20]在土壤中添加有機(jī)氯培養(yǎng)蚯蚓，發(fā)現(xiàn)蚯蚓對(duì)六六六和DDT的富集作用明顯。王一華等[21]研究了甲螨、線(xiàn)蟲(chóng)等生物指示作用，發(fā)現(xiàn)它們對(duì)農(nóng)藥的富集作用比較明顯，可用于農(nóng)藥污染土壤的修復(fù)。

3.2? ? 修復(fù)生活垃圾與畜禽糞便污染土壤

隨著城市發(fā)展和人們生活水平的提高，生活垃圾和畜禽糞便越來(lái)越多，若處理不當(dāng)，必然會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境的水體、土壤、空氣和作物造成污染[22]。土壤動(dòng)物主要通過(guò)破碎、消化和吸收轉(zhuǎn)化等機(jī)制，將生活垃圾及糞便污染物轉(zhuǎn)化為顆粒均勻、結(jié)構(gòu)良好的糞肥。這種糞肥中富含有益微生物和其他活性物質(zhì)，而原糞便中大部分有害微生物被土壤動(dòng)物吞噬或殺滅[23]。其次，土壤動(dòng)物腸道微生物填補(bǔ)了土著微生物的不足，提升了微生物處理剩余有機(jī)污染物的能力。

4? ? 存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤動(dòng)物的生態(tài)作用和環(huán)境指示作用研究較多，而對(duì)土壤動(dòng)物在污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究則較少，有待進(jìn)一步展開(kāi)。土壤動(dòng)物的養(yǎng)殖技術(shù)如蚯蚓、蠅蛆等已很成熟，而對(duì)其他修復(fù)能力很強(qiáng)的動(dòng)物有待于深入研究和探討。植物、微生物修復(fù)等研究過(guò)熱，導(dǎo)致土壤動(dòng)物修復(fù)研究相對(duì)滯后，且與其結(jié)合不夠緊密，而土壤動(dòng)物在土壤生態(tài)中的作用不可小覷。因此，土壤動(dòng)物及土壤動(dòng)物修復(fù)技術(shù)也應(yīng)得到重視。

5? ? 參考文獻(xiàn)

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