土壤生物污染及其防治的方法

土壤生物污染及其防治的方法關(guān)鍵詞：土壤生物污染大腸菌群病原菌寄生蠕蟲(chóng)生物防治一、土壤生物污染的現(xiàn)狀土壤在自然界中處于大氣圈、巖石圈、水圈和生物圈之間的過(guò)渡帶，是聯(lián)系有機(jī)界和無(wú)機(jī)界的中心環(huán)節(jié)，也是結(jié)合地理環(huán)境各組成要素的紐帶。土壤作為重要的發(fā)生器、儲(chǔ)存器、轉(zhuǎn)換器、緩沖器和調(diào)控器，其環(huán)境質(zhì)量好壞最終會(huì)影響到人類(lèi)健康和社會(huì)經(jīng)濟(jì)嘚可持續(xù)發(fā)展。然而，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，土壤污染問(wèn)題越來(lái)越突出，各種重金屬、有機(jī)物、放射性物質(zhì)和病原微生物等對(duì)土壤環(huán)境構(gòu)成了巨大威脅。土壤生物污染是指一個(gè)或幾個(gè)有害的生物種群從外界環(huán)境侵入土壤并大量繁殖，引起土壤質(zhì)量下降，不僅破壞原來(lái)的生態(tài)平衡，還會(huì)對(duì)動(dòng)植物和人體健康以及生態(tài)系統(tǒng)造成不良影響。土壤生物污染分布最廣的是由腸道致病性原蟲(chóng)和蠕蟲(chóng)類(lèi)所造成的污染，全世界有一半以上人口受到一種或幾種寄生蠕蟲(chóng)的感染，尤其是熱帶地區(qū)最嚴(yán)重，歐洲和北美較溫暖地區(qū)的寄生蟲(chóng)發(fā)病率也很高。據(jù)調(diào)查，上海市郊蔬菜的大腸菌群檢出率為13.7％，最高可達(dá)12800個(gè)/克，寄生蟲(chóng)卵檢出率為11.9％，近三成蔬菜受到不同程度的生物污染。用作肥料的人畜糞便更是驚人，細(xì)菌含量竟高達(dá)108?109個(gè)/克，八十年代末，江都縣土壤的蠕蟲(chóng)卵總陽(yáng)性率高達(dá)72％，在有些土樣中還檢測(cè)出了致病菌，雖含量不高，但其危害卻是不容忽視。相對(duì)于土壤污染的生物指標(biāo)來(lái)說(shuō)，土壤生物污染的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。二、土壤生物污染的來(lái)源正如我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，肥料需求量巨大，人們的傳統(tǒng)觀念就認(rèn)為生活污水含有不可多得的養(yǎng)分，而人畜糞便更是含有豐富的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)，再說(shuō)大家都覺(jué)得農(nóng)作物還可以?xún)艋鬯Ｒ虼?，污水灌溉和糞便施肥一直是我國(guó)農(nóng)業(yè)的一大特點(diǎn)。然而，正如前面所說(shuō)，生活污水含有大量細(xì)菌，工業(yè)和醫(yī)院廢水更是富含各種病原體。另外有資料顯示，污泥、垃圾和糞肥都可能攜帶大量病原微生物和寄生蟲(chóng)卵。許多農(nóng)民都習(xí)慣把病死的禽畜埋起來(lái)，這些病毒尸體也是土壤中致病菌的一大來(lái)源，容易引起土壤生物污染并擴(kuò)大疾病的傳播。還有事物都是普遍聯(lián)系的，大氣圈和水圈中的微生物也可以進(jìn)入土壤引起生物污染。三、土壤生物污染的危害機(jī)理也許當(dāng)我們津津有味地吃著豐富而新鮮的水果和蔬菜時(shí)，沒(méi)有人會(huì)想到它們的生長(zhǎng)環(huán)境。然而不幸的是，世界上有不少人就是因?yàn)槌粤瞬磺鍧嵉乃褪卟硕?，正是土壤中的各種病原微生物和寄生蟲(chóng)通過(guò)多種途徑危害了人體健康。病人一般帶有病原體，要是他們的糞便、咳痰和生活污水不經(jīng)處理就進(jìn)入水體和土壤的話(huà)，就很容易引發(fā)傳染病，尤其是醫(yī)院廢水含有大量致病菌，就更需要妥善處理。被病原體污染的土壤能傳播傷寒、副傷寒、痢疾和病毒性肝炎等疾病，就像1942年武爾坎地區(qū)傷寒的流行就是由于居民點(diǎn)附近的土壤被含有致病菌的糞便污染所造成的，只有去除了這些糞便，傷寒的流行才停止下來(lái)。這種經(jīng)人體排出然后通過(guò)土壤傳播給人體的病原菌對(duì)我們的健康無(wú)疑是一大威脅。因此，我們應(yīng)該注意個(gè)人衛(wèi)生，保護(hù)土壤環(huán)境。有些人畜共患的傳染病或與動(dòng)物有關(guān)的疾病也可通過(guò)土壤傳播給人。比如說(shuō)，患鉤端螺旋體病的豬、牛和羊等動(dòng)物就可以通過(guò)糞尿中的病原體污染土壤。鉤端螺旋體在中性或弱堿性的土壤中能存活幾個(gè)星期，還可以通過(guò)粘膜、傷口和被浸軟的皮膚侵入人體，使人致病。炭疽桿菌能形成芽孢以抵抗惡劣環(huán)境，可在土壤中生活幾年甚至幾十年。而破傷風(fēng)桿菌和氣性壞疽桿菌等致病菌則多來(lái)自動(dòng)物糞便，尤其是馬糞。當(dāng)人們受傷時(shí)，受污染土壤的破傷風(fēng)桿菌通過(guò)接觸而使人患破傷風(fēng)，傷口越深越有利于破傷風(fēng)桿菌在厭氧環(huán)境下生長(zhǎng)，甚至可能危及生命。土壤生物污染不僅可以由動(dòng)物經(jīng)土壤再傳播給人體，而且還可以直接從土壤危害人體健康?？梢哉f(shuō)土壤是培養(yǎng)微生物的溫床，不管是霉菌還是真菌，都可以從土壤直接侵入人體，而放線(xiàn)菌則可以引起人體皮膚的足分枝菌病，這里不再多說(shuō)，下面詳細(xì)探討寄生蠕蟲(chóng)的致病機(jī)理。蠕蟲(chóng)主要包括吸蟲(chóng)綱、絳蟲(chóng)綱、線(xiàn)蟲(chóng)綱和棘頭蟲(chóng)綱的寄生蠕蟲(chóng)，其中一部分線(xiàn)蟲(chóng)如蛔蟲(chóng)和圓形線(xiàn)蟲(chóng)等是直接發(fā)育的，一生只需一個(gè)宿主。而吸蟲(chóng)、絳蟲(chóng)和棘頭蟲(chóng)以及一部分線(xiàn)蟲(chóng)如絲蟲(chóng)等則是間接發(fā)育的，在其生活史中至少要經(jīng)過(guò)兩個(gè)宿主，其中供蠕蟲(chóng)有性生殖階段的兩個(gè)中間宿主就按順序稱(chēng)為第一中間宿主和第二中間宿主。但線(xiàn)蟲(chóng)中的旋毛線(xiàn)蟲(chóng)則例外，它從感染期幼蟲(chóng)進(jìn)入宿主腸內(nèi)后發(fā)育為成蟲(chóng)，其產(chǎn)出的后代幼蟲(chóng)則移行到肌肉中寄生，直到生長(zhǎng)成感染期幼蟲(chóng)為止都是在同一個(gè)宿主體內(nèi)，而且不再繼續(xù)發(fā)育，必須更換新的宿主才能繼續(xù)發(fā)育完成下一世代生活史。大多數(shù)寄生蠕蟲(chóng)卵或幼蟲(chóng)需要經(jīng)過(guò)在自然環(huán)境或中間宿主體內(nèi)的發(fā)育才能使終末宿主感染并在其體內(nèi)發(fā)育成為成蟲(chóng)。例如豬蛔蟲(chóng)卵經(jīng)終末宿主排出到外界后要等待發(fā)育到卵殼內(nèi)含有第二期幼蟲(chóng)時(shí)才能成為感染期蟲(chóng)卵。圓形線(xiàn)蟲(chóng)卵則需要先從卵殼內(nèi)孵出幼蟲(chóng)，然后再經(jīng)過(guò)兩次蛻皮變?yōu)榈谌谟紫x(chóng)時(shí)才成為感染期幼蟲(chóng)。日本血吸蟲(chóng)卵在外界發(fā)育成生蚴之后，還需要在釘螺等中間宿主體內(nèi)發(fā)育成為尾蚴，最后才有感染力。這些寄生蠕蟲(chóng)卵在宿主體內(nèi)大量繁殖后代，從而致病。比如說(shuō)豬蛔蟲(chóng)每天就能產(chǎn)卵10?20萬(wàn)個(gè)，而豬肉絳蟲(chóng)每月可產(chǎn)卵600?1000萬(wàn)個(gè)，某些吸蟲(chóng)如肝片吸蟲(chóng)的一個(gè)毛蚴在中間宿主螺體內(nèi)通過(guò)無(wú)性生殖可以產(chǎn)出150個(gè)尾蚴。寄生蠕蟲(chóng)可分為生物源蠕蟲(chóng)和土源性蠕蟲(chóng)，顧名思義，生物源蠕蟲(chóng)卵隨動(dòng)物或人體糞便進(jìn)入土壤，要是條件不好就容易死亡，但是它們往往會(huì)被各種動(dòng)物連同垃圾一塊吃掉，然后把動(dòng)物作為中間宿主而發(fā)育到成熟狀態(tài)，最終可以通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，危害健康。而土源性蠕蟲(chóng)則是在土壤中發(fā)育成熟，大多通過(guò)水果和蔬菜進(jìn)入人體，進(jìn)而引起各種疾病。無(wú)論生物源蠕蟲(chóng)還是土源性蠕蟲(chóng)，大多都經(jīng)口感染，然后經(jīng)消化道進(jìn)入人體寄生。有些蠕蟲(chóng)可直接經(jīng)接觸而穿透皮膚侵入人體，如十二指腸鉤蟲(chóng)、美洲鉤蟲(chóng)和糞類(lèi)圓線(xiàn)蟲(chóng)等蟲(chóng)卵在溫暖潮濕的土壤中經(jīng)過(guò)幾天孵育出感染性幼蟲(chóng)，然后再通過(guò)皮膚接觸穿入人體，特別是傷口，甚至就是由寄生蟲(chóng)所造成的損傷往往可成為致病菌的進(jìn)口，從而導(dǎo)致繼發(fā)性疾病。寄生蠕蟲(chóng)會(huì)奪取宿主體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)以供自身發(fā)育和繁殖的'需要，從而導(dǎo)致宿主營(yíng)養(yǎng)不良消瘦和衰弱?；紫x(chóng)幼蟲(chóng)移行時(shí)可造成某些器官的毛細(xì)血管出血，成蟲(chóng)大量寄生時(shí)會(huì)引起腸管等器官阻塞，這些機(jī)械性損傷往往是致命的，我們不容忽視。寄生蠕蟲(chóng)還會(huì)產(chǎn)生各種分泌物、排泄物和蟲(chóng)體自身分解產(chǎn)物，進(jìn)而對(duì)宿主造成毒性損害。如肝片吸蟲(chóng)的毒素可使體溫升高、白細(xì)胞增多和中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，日本血吸蟲(chóng)在其寄生部位蟲(chóng)卵周?chē)M織發(fā)生的肉芽腫則是一種遲發(fā)型過(guò)敏反應(yīng)。但是宿主也不會(huì)無(wú)動(dòng)于衷，任蟲(chóng)宰割，我們平常所說(shuō)的發(fā)炎有些就是機(jī)體組織對(duì)寄生蠕蟲(chóng)的包圍，把它們?nèi)芙?、機(jī)化和鈣化掉，以遏制和消滅它們，從而收到免疫效果。土壤生物污染不僅會(huì)危害人體健康，還會(huì)引起植物病害，造成農(nóng)作物減產(chǎn)。一些植物致病菌污染土壤后能引起茄子、馬鈴薯和煙草等百余種植物的青枯病，能造成果樹(shù)細(xì)菌性潰瘍和根癌。某些真菌會(huì)引起大白菜、油菜和蘿卜等一百多種蔬菜爛根，還可導(dǎo)致玉米、小麥和谷子等糧食作物的黑穗病。還有一些線(xiàn)蟲(chóng)可經(jīng)土壤侵入植物根部并引起線(xiàn)蟲(chóng)病，甚至在土壤中傳播植物病毒。另外，由于人類(lèi)濫用化肥和農(nóng)藥，使一些通常無(wú)侵襲能力的鐮刀菌和青霉菌等變成有侵襲能力，從而導(dǎo)致植物根壞死。表5生物污染的危害致病菌來(lái)源傳播途徑危害曲霉、青霉、毛霉、酵母土壤、腐敗植物及飄浮在空中的孢子直接或者通過(guò)容器、工具和動(dòng)物攜帶的塵土而污染糧谷、豆類(lèi)食品引起霉?fàn)€，曲霉和青霉能產(chǎn)生真菌毒素，黃曲霉毒素會(huì)引起動(dòng)物肝臟病變和致癌鐮刀菌植物、土壤及飄浮在空中的孢子直接污染糧谷類(lèi)，有些病原菌存在于病變糧食中赤霉病脈中毒、霉玉米中毒、食物中毒性白血球缺乏交鏈孢霉、葡萄孢霉、歐文氏桿菌植物、土壤直接或通過(guò)容器、工具和動(dòng)物攜帶的塵土而污染果蔬使蔬菜和水果腐軟假單胞菌、芽孢桿菌、變形桿菌、沙門(mén)氏菌、弧菌、葡萄球菌、鏈球菌土壤、水、動(dòng)物和人的糞便以及鼻煙和皮膚的排泄物直接或通過(guò)洗滌用水、蒼蠅、容器、工具以及帶菌動(dòng)物和人而污染動(dòng)物食品使動(dòng)物食品腐軟，有些病菌能產(chǎn)生毒素，入侵人會(huì)引起食物中毒傳染性肝炎病毒、脊髓灰白質(zhì)炎病毒、志賀氏菌、霍亂弧菌、痢疾變形蟲(chóng)、鞭蟲(chóng)卵病人糞便直接或通過(guò)水和蒼蠅而污染魚(yú)、肉、乳以及生的新鮮蔬菜使人感染腸道傳染病和寄生蟲(chóng)病口蹄疫病毒、炭疽桿菌、絳蟲(chóng)的囊尾蟲(chóng)、肺吸蟲(chóng)囊蚴病畜和魚(yú)體原始存在于病畜肉、內(nèi)臟、乳以及魚(yú)肉內(nèi)使人和牲畜患傳染病和寄生蟲(chóng)病引自路光仲.食品生物污染，1990四、土壤生物污染的防治方法表7致病菌在土壤中生存的時(shí)間（天）糞鏈球菌沙門(mén)氏菌志賀氏菌結(jié)核桿菌霍亂弧菌鉤端螺旋體炭疽桿菌溶組織內(nèi)阿米巴腸道病毒26-7715-28030-90>1808-6015-4315-606-88-170引自中國(guó)大百科全書(shū)病原體進(jìn)入土壤后，一般會(huì)被土壤吸附截留，其影響因素主要有土壤類(lèi)型、酸堿性、陽(yáng)離子交換量和孔隙飽和度等。一般土壤表面積越大、pH越低、陽(yáng)離子交換量越高，吸附病原體的數(shù)量就越多。另外滲濾液流速、土壤水分含量、病原體大小和土壤溶液中可溶性有機(jī)物數(shù)量等因子都會(huì)影響病原體在土壤中的保留及轉(zhuǎn)移速度。如果可以通過(guò)改變這些因子來(lái)降低土壤病原體的吸附量，降低其在土壤中的停留時(shí)間，就能減輕土壤生物污染。另外一些土壤微生物也可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)和拮抗作用來(lái)消滅病原菌，我們是不是可以考慮往污染土壤中加入一些無(wú)害的微生物，改善土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、溫度、濕度、pH、有機(jī)質(zhì)含量和植被等因子，以利于其生長(zhǎng)，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)碳源和氮源或者分泌一些對(duì)病原微生物有害的產(chǎn)物，從而抑制致病菌的生長(zhǎng)，即餓死或毒死土壤中的病原菌，收到以生物治生物的效果，以消除土壤生物污染。如鏈霉菌能產(chǎn)生較多幾丁質(zhì)酶，對(duì)真菌有抑制作用。1.生物防治其實(shí)土壤中本來(lái)就有很多具有生物防治潛力的有益微生物，不僅可以對(duì)病原菌進(jìn)行有效的拮抗抑制，而且還有促進(jìn)植物生長(zhǎng)和增產(chǎn)的作用。江木蘭等從油菜植株體內(nèi)分離出的內(nèi)生枯草芽抱桿菌BY-2可以使油菜核盤(pán)菌菌絲細(xì)胞濃縮變短，細(xì)胞壁破裂，原生質(zhì)外溢，從而抑制真菌生長(zhǎng)發(fā)育和菌核萌發(fā)，其抑制率高達(dá)60%?70%。Boer等研究表明，假單胞菌菌株P(guān)seudomonasWCS358可以強(qiáng)烈分泌嗜鐵素，與病原菌競(jìng)爭(zhēng)Fe3+，從而抑制蘿卜枯萎病。趙國(guó)其等用綠色木霉處理西瓜幼苗，能有效增強(qiáng)瓜苗長(zhǎng)勢(shì)，使其根系發(fā)達(dá)，以抑制西瓜枯萎病菌生長(zhǎng)。另外毛殼菌可以有效降解纖維素和有機(jī)物，對(duì)土壤病原菌有拮抗作用。微生物之間的競(jìng)爭(zhēng)非常劇烈，主要包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的爭(zhēng)奪、氧氣的競(jìng)爭(zhēng)和生態(tài)位點(diǎn)的搶占。鐵元素是生物細(xì)胞酶系統(tǒng)的必需成分，生命體需要從外界獲取Fe3+作為酶的輔基和電子傳遞受體，以維持其新陳代謝。只要我們切斷了病原微生物獲取鐵的途徑，就可以有效防治土壤生物污染。而事實(shí)上有很多微生物如熒光假單胞菌CS121能分泌強(qiáng)力結(jié)合Fe3+的嗜鐵素螯合物，其強(qiáng)大吸收鐵的競(jìng)爭(zhēng)力促使土壤病原菌由于得不到足夠的鐵而不能正常生長(zhǎng)繁殖。還有二硫化碳能夠減弱土壤對(duì)木霉的抑制作用，木霉菌大量繁殖并競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物和產(chǎn)生毒性物質(zhì)，進(jìn)而餓死和殺死有害細(xì)菌病毒，收到生物防治的效果。還有一些拮抗細(xì)菌會(huì)寄生在病原菌身上，吸取其營(yíng)養(yǎng)，抑制其生長(zhǎng)，例如木霉還可以纏繞在立枯絲核菌身上，抑制其菌絲生長(zhǎng)，使病原菌細(xì)胞解體。然而，生物防治大多具有單一性，我們應(yīng)該考慮通過(guò)幾種微生物的聯(lián)合協(xié)同作用，同時(shí)殺死土壤中多種病原菌，大大提高綜合防治效果。據(jù)研究，植物根系分泌物對(duì)某些病原菌也有抑制作用。根系分泌物包括大分子有機(jī)物，如糖、蛋白質(zhì)、酶和凝膠，還有小分子酸、酚、銅以及一些生長(zhǎng)激素和黃酮等，其中有一部分或其進(jìn)一步的分解產(chǎn)物具有化感作用。如小麥根系分泌物能直接抑制小麥全蝕病原菌的菌絲發(fā)育?；形镔|(zhì)還可以抑制土壤的硝化作用，對(duì)一些通過(guò)硝化作用獲取物質(zhì)和能量的病菌也有很好的防治效果。這啟發(fā)我們是不是可以找到某些特殊植物，它們的根系分泌物能有效抑制土壤病原菌生長(zhǎng)，從而達(dá)到植物防治的效果。另外還有一個(gè)問(wèn)題，二氧化碳濃度升高會(huì)不會(huì)對(duì)土壤微生物的活性產(chǎn)生影響呢？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，學(xué)術(shù)界爭(zhēng)論很大，其中Fransson認(rèn)為高濃度C02對(duì)土壤真菌有較大影響。從理論上來(lái)講，C02濃度升高會(huì)增強(qiáng)植物的光合作用，其凋謝物和根系分泌物也可能會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而改變土壤微生物的碳源和氮源等生長(zhǎng)物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)碳含量越高，土壤抑病性越強(qiáng)。如果土壤中的CO2濃度升高了，又會(huì)不會(huì)抑制微生物的呼吸作用或者改變土壤環(huán)境的pH，進(jìn)而影響土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖。徐國(guó)強(qiáng)研究表明，CO2濃度升高會(huì)促進(jìn)土壤有機(jī)碳的輸入，為土壤微生物提供更多的可降解底物，促進(jìn)其活性，增強(qiáng)土壤呼吸作用，而又有研究說(shuō)土壤呼吸率與土壤抑病性有關(guān)，呼吸率越高，作物發(fā)病率越低。如果真的是這樣的話(huà)，我們是不是可以采取某種措施如熏煙等，增大土壤中的CO2濃度，以抑制病原微生物生長(zhǎng)。另外研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH與土壤抑病性呈負(fù)相關(guān)，酸性越強(qiáng)的土壤抑病性越強(qiáng)。pH改變又會(huì)影響到土壤環(huán)境的氧化還原條件，改變一些微量元素如鐵的價(jià)態(tài)或者濃度，減弱病原菌對(duì)這些元素的親和力，抑制其生長(zhǎng)，但同時(shí)會(huì)不會(huì)也威脅到植物的生長(zhǎng)，有待進(jìn)一步研究。2.傳統(tǒng)防治總的來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)該加強(qiáng)管理污染源和對(duì)污染土壤進(jìn)行末端治理有必要切斷各種病原微生物和寄生蟲(chóng)的傳播途徑。首先要對(duì)糞便、垃圾和生活污水進(jìn)行無(wú)害化處理。及時(shí)監(jiān)測(cè)和控制灌溉水質(zhì)量，采用輻射殺菌法或高溫堆肥法滅菌，好氣法進(jìn)行微生物發(fā)酵，以消滅垃圾中的致病菌和寄生蟲(chóng)卵，用密封發(fā)酵法、藥物滅卵法和沼氣發(fā)酵法等無(wú)害化滅菌法處理糞肥，同時(shí)還要加強(qiáng)管理感染動(dòng)物。防止醫(yī)院廢水直接流入土壤，加強(qiáng)對(duì)工業(yè)三廢的治理和綜合利用合理使用農(nóng)藥和化肥并積極發(fā)展高效低毒低殘留的農(nóng)藥。另外我們可以改變土壤的理化性質(zhì)和水分條件來(lái)控制病原微生物的傳播，加強(qiáng)地表覆蓋以抑制揚(yáng)塵，切斷致病菌的空中傳播途徑，還可以直接對(duì)土壤施藥滅菌和殺毒。不過(guò)最重要的是我們應(yīng)該注意飲食衛(wèi)生，生吃水果和蔬菜之前要徹底洗干凈，蔬菜多洗幾次，水果盡量去