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土壤生物與土壤污染研究前沿與展望

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瀏覽:- 發布日期:2018-11-02 15:12:32【

土壤污染已成為危及生態系統穩定、農產品質量安全和人體健康的突出環境問題之一。重金屬、有機污染化合物、病原菌及抗性基因等各類污染物大量進入土壤后,對土壤生物系統造成毒害作用,影響到土壤生態功能;另一方面,土壤生物如細菌、真菌、土壤動物等在一定程度上能夠適應土壤污染,深刻影響著污染物在土壤中的遷移轉化過程,在土壤污染修復中具有潛在重要作用。

作者從土壤污染的生態毒理效應、土壤生物對土壤污染的響應與適應機制、污染土壤修復原理與技術等三方面綜述了土壤生物與土壤污染相關研究前沿,展望了重點研究方向。

? 背 景

隨著社會經濟發展,人類生產活動對自然環境產生越來越廣泛深刻的影響,土壤污染已成為危及生態系統穩定、農產品質量安全和人體健康的突出環境問題之一。

按照污染物屬性土壤污染可區分為無機污染、有機污染以及生物污染等。土壤無機污染以重金屬或類金屬(如鎘、砷、汞、銅、鉛、鉻)污染為主。值得注意的是,近年來隨著納米技術和納米材料的大規模應用,大量的人工納米顆粒物如納米金屬氧化物、含碳納米顆粒物及量子點(一種由有限數目的原子組成且三個維度尺寸均在納米數量級的新型納米材料料,因其獨特的物理化學性質在生命科學、材料等領域得到廣泛應用)等進入到土壤中,其生態安全性和潛在健康風險也日益受到關注。土壤有機污染以六六六、滴滴涕、多氯聯苯、多環芳烴等有機化合物污染為主,而近年來一些新興有機污染物,如全氟化合物、多溴聯苯醚、短鏈氯化石蠟、五氯苯等也逐漸引起關注。土壤生物污染則是指病原體和有害生物種群從外界侵入土壤,破壞土壤生態系統平衡,引起土壤質量下降的現象。土壤中往往含有一些病原微生物,如果大量繁衍,將會破壞原有土壤生態平衡。同時,很多外源病原微生物(如大腸桿菌、沙門氏菌、脊髓灰質炎病毒等)隨著生活污水、污泥或畜禽糞便等進入土壤,也造成土壤生物污染。近年來因抗生素的濫用而導致抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的環境擴散和積累也被歸為生物污染,并已成為全世界關注的一個環境問題。

各種污染物進入土壤環境后會對土壤生態系統造成深刻影響。一方面污染物往往具有致毒作用,會直接影響土壤生物活性,改變土壤生物系統結構,進而影響土壤生態功能;另一方面,土壤生物通過一系列代謝途徑消納、轉化或富集污染物,影響污染物的環境行為和歸趨。系統深入研究土壤生物與土壤污染物之間的相互作用及其機制,不僅對于全面認識土壤污染的生態效應,以及土壤生物對土壤污染的適應策略具有重要意義,同時也是發展污染土壤生物修復技術的重要基礎。

土壤生物與土壤污染研究前沿

土壤污染會影響土壤生物系統的結構和功能,而土壤生物則對土壤污染產生適應、反饋調控以及消解清除作用,對兩者相互作用的研究有利于發展土壤生物修復技術。

基于土壤污染與土壤生物的相互作用(圖1),相關科學研究主要分為三個方面:(1)土壤污染的生態毒理效應;(2)土壤生物對土壤污染的響應與適應機制;(3)污染土壤修復原理與技術。

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