浅析土壤Pb污染对土壤动物群落的影响

董炜华，韩德复，吴祥文，高晓帅，张亚雄

随着现代工、农业的快速发展，土壤Pb污染逐渐引起了人们的重视。土壤中Pb污染主要通过固体废物、污水和大气沉降等方式进入土壤，过多的重金属在土壤中聚集，很大程度上影响了土壤中动植物的生长发育和正常的生理活动，破坏了土壤的物质循环和转化过程，而且这些重金属很难被降解，难以移动流失，一定程度上减少了土壤中的氧气含量，降低了土壤中生物的生存能力[1]。土壤Pb污染对土壤动物群落结构和繁殖生长产生重要影响。如何有效地控制和改良土壤重金属的污染，是一项十分重要的内容。

1 Pb污染对土壤动物群落结构的影响

重金属Pb是土壤污染中危害较大的有毒金属物质。Pb污染对土壤动物的群落组成具有一定的破坏性。随着污染物的增加，土壤动物群落种类和数量急剧减少，群落结构呈现明显的简单化和不稳定性，稀有的敏感类群消失，土壤动物多样性降低[2-4]。目前，国内大多数研究集中在通过实验室模拟土壤Pb污染的浓度变化对土壤动物群落结构的影响，但自然界大多数为多种重金属复合污染效应[5]。

蚯蚓、甲螨亚目和弹尾目等大型土壤动物受重金属污染的影响，种类和个体数急剧减少。李灿阳等(2007)对金华市罗店镇附近的农田土壤进行PbNO3染毒实验，结果发现当实验浓度由低浓度增加到高浓度时，甲螨种类由9种减少到6种，可见土壤Pb污染对土壤动物种类的影响。弹尾目、前气门亚目和甲瞒亚目是PbNO3污染土壤的优势类群，这些优势类群中动物个体数量随污染物浓度增加而减少。在实验过程中，随着Pb溶液浓度的增加，土壤动物的个体数量由无污染的426个减小到302个，当Pb溶液浓度继续增加时，土壤动物数量降到244个，由以上数据可知，土壤中的Pb溶液的浓度对土壤动物个体数量产生很大影响[6]。以上结果与野外实际调查结论重金属Pb污染可使土壤动物群落表现出不稳定性，引起土壤动物群落种类减少，优势类群数量急剧减少，稀有类群消失的结论类似[7-10]。

2 Pb污染对土壤动物生理特性的影响

重金属Pb污染在土壤中可以与矿物质相结合。土壤动物对这些物质具有一定的富集作用。随着时间的推移，这些污染物在食物链中富集，对人类生存健康造成很大潜在危害。Pb污染在土壤动物体内对细胞、酶活性和细胞器产生重要影响。长期接触重金属Pb污染，会影响土壤动物的繁殖与生殖功能，直接影响动物的生长、性腺发育，并且破坏生物体内酶的活性，导致病变。过多土壤Pb污染，会对蚯蚓的生长、生存和繁殖产生不利影响。

蚯蚓是土壤生态系统的一个重要组成部分。蚯蚓的生物量大，人工饲养技术相对较成熟，Pb污染的室内试验多采用蚯蚓作为实验动物。很多研究表明，土壤Pb污染可引起蚯蚓体表溃疡，经微观放大实验发现蚯蚓体壁、胃肠道及细胞微结构产生严重损伤，胃肠道粘膜出血、萎缩，体内线粒体细胞发生肿胀、断裂，同时抑制蚯蚓酯酶同工酶的活性，影响机体的正常生理功能，对蚯蚓的生长、生存和繁殖产生不利影响，进而导致病变。蚯蚓的这些病变程度与土壤中污染程度相关[6,11-12]。随着Pb浓度的增加，对蚯蚓的毒害作用越来越明显，在高浓度Pb污染中，对蚯蚓有强烈的刺激作用，出现逃逸、卷曲、分泌黄色物质、皮疹、生成血丝、体重降低，最后致死等现象。这些病理特征的定性研究为重金属的毒性评价提供了重要的生物学指标[13-16]。

Pb污染对蚯蚓繁殖能力的研究，主要集中于Pb污染对蚯蚓的精子数量和质量的影响。Pb污染导致精子畸形实验表明，Pb对精子的影响和损伤，主要体现为头部损伤，因为精子头部基本上是DNA成分，所以判定Pb与精子的DNA相互干扰，蚯蚓中毒死亡。精子的异常是土壤动物基因突变一个主要的诱因，也是根本原因。精子形态的改变可能是诱发精子形成的某些基因发生了突变，或者使相关染色体发生突变的结果。精子是多基因控制的，性染色体和一些常染色体决定了精子的形状和基因的表达。当Pb污染使生殖细胞的基因发生突变，或者干扰基因的表达，就会使精子发生畸形，增高畸形率，而且精子畸形会遗传给后代[6,12]。如此往复，就会造成土壤动物种类的减少。

3 土壤动物对Pb污染的生物修复

Pb是土壤中最普遍的污染元素。土壤Pb污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点，其对土壤动物的威胁很大，土壤一旦受到重金属污染则难以彻底消除。土壤本身具有一定的自净能力，这个能力是通过土壤的环境容量来体现的。通过土壤动物，改变土壤的结构，改良土壤环境，能够加强土壤对Pb污染的抵御作用，降低土壤对重金属的吸附能力，提高对污染物的抵抗能力，降低土壤毒性。

土壤动物在出生、成长阶段体内富集的Pb含量有显著的差异，所以在不同的生长和繁殖阶段显现出的对土壤污染物的抵御力也明显不同。土壤动物的生物修复对土壤污染进行改良，已成为当前研究的热点。土壤中大型土壤动物蚯蚓对Pb有一定的忍耐和富集能力，用蚯蚓修复Pb污染的土壤具有一定的应用价值，但蚯蚓对Pb的忍耐和富集能力是有限度的。蚯蚓活动可以改变土壤中的Pb的生物有效性[2,8,13]。在蚯蚓的忍受范围内，当蚯蚓吸收的重金属积累到一定程度就会通过粪便和身体分泌物排出；但若蚯蚓吸收的重金属超过了蚯蚓的忍受范围，则土壤中过高的Pb含量会直接毒害蚯蚓。我国很多学者正在研究土壤动物对Pb污染土壤的修复[10,14]。

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