土壤动物在土壤污染修复中的应用

徐艳 邓富玲

摘要    目前我国土壤污染问题非常严重，关于土壤植物、微生物、物理和化学修复技术的研究非常多，而关于动物修复的研究很少。在生态系统中，动植物、微生物与大自然是一个有机整体，在进行土壤污染修复的同时，也需要关注土壤动物在其中的作用。本文基于大量文献调研，探讨土壤动物尤其是蚯蚓在重金属和有机污染土壤修复中的应用，以期为高效解决土壤污染问题提供科学依据。

关键词    土壤动物;土壤污染;土壤修复;蚯蚓;应用

中图分类号    X53        文獻标识码    A        文章编号   1007-5739（2018）23-0192-01

我国对土壤动物学的真正研究始于20世纪80年代初，尚处于起步阶段。目前，大多数研究多集中在土壤动物群的新物种描述、动物群调查、生活习性和生态分布等，对土壤动物的系统研究较少[1-2]。当前土壤污染问题非常严重，关于土壤植物、微生物、物理和化学修复技术的研究非常多，而关于动物修复的研究很少。在生态系统中，动植物、微生物与大自然是一个有机整体，在进行土壤污染修复的同时，也需要关注土壤动物在其中的作用。本文基于大量文献调研，探讨土壤动物尤其是蚯蚓在重金属和有机污染土壤修复中的应用，从而为高效解决土壤污染问题提供科学依据。

1    土壤动物修复概述

土壤是地球上生物多样性最丰富的栖息地，土壤中的底物为不同大小、行为和特征的生物群体提供了各种栖息场所[2]。许多学者在论述生物修复技术时涉及动物修复技术，但尚未提出准确的概念[3]。刘  军等认为土壤动物修复是在人为或自然条件下利用土壤动物及其肠道微生物，在污染土壤中生长、繁殖和间作等活动中破碎、分解、消化和富集污染物，从而使污染物降低或消除[4]。

土壤动物主要指生命历史某一时期接触土壤表面或生活在土壤中的动物。一般根据体宽将其分成4类[5]：小型（平均体宽<0.1 mm），如原生动物和线虫等;中型（平均体宽介于0.1～2.0 mm之间），如跳虫和螨类（图1）;大型（平均体宽>2 mm），如蚯蚓和多足类;巨型（平均体宽>2cm），如鼹鼠等。它们在土壤中的活动、生长、繁殖，尤其是对土壤中有机污染物的机械破碎和分解，直接或间接影响土壤的物质组成和分布。同时，大量肠道微生物也转移到土壤中，土壤动物与土著微生物一起分解污染物或转化其形态，使污染物浓度降低或消失。

目前，蚯蚓在土壤动物修复中的作用一直是研究热点。首先，因为蚯蚓的食性和适应性特殊，它可以通过皮肤呼吸，暂时缺氧条件下可通过体内糖元的嫌气进行分解，从而为生命活动提供能量[6];其次，蚯蚓具有很强的消化能力且食欲广泛[7-8];再次，蚯蚓可以通过活动改善土壤的通透性，从而显著改善土壤的化学组成和物理结构。

2    土壤动物对重金属污染的修复作用

随着土壤重金属污染日益加剧，除了研究物理、化学、植物和微生物修复技术外，研究者们还将目光投向了动物修复。目前，土壤动物中主要用于修复重金属污染土壤。蚯蚓在重金属污染修复中有2个作用：一是可以通过自身的吸收来富集重金属，从而降低土壤重金属含量;二是可以通过自身的活动改善土壤中重金属的活化能力，从而促进植物对其富集。

2.1    酶类作用

有学者认为，蚯蚓富含酶类，包括过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶、谷胱甘肽还原酶及脂质过氧化保护酶系统[9-11]。研究者认为，当蚯蚓处于重金属环境中时，应激酶活性上升，然后通过将重金属固定在消化道的泡囊中进行固定和分隔，同时通过体内蛋白质与重金属结合，使重金属毒性下降，以富集重金属[13]。

2.2    自身活动

蚯蚓可以通过自身活动提高土壤重金属的生物有效性，使这些重金属可以更好地被植物吸收，进而增强植物对重金属的富集能力，并且提高植物生产能力[14-16]。同时，蚯蚓在活动的同时会分泌大量黏液，可以提高土壤中重金属的生物活性，提升微生物的活性和促进其繁殖，并通过微生物的生物活动在降解黏液的同时降低土壤重金属污染程度[17]。

2.3    蚯蚓粪

蚯蚓粪是很好的重金属修复剂，具有很好的通气性、排水性和高持水性，可增加土壤孔隙度和团聚体数量，同时具有很大的表面积和较强的吸附能力，可在很大程度上吸附重金属，为许多有益微生物创造了良好的栖息地。李 扬等[18]研究表明，蚯蚓粪能通过钝化或活化作用改变土壤中重金属的生物有效性，进而修复土壤重金属。

3    土壤动物对有机污染物的修复作用

3.1    修复农药污染土壤

农药中的有机氯、有机磷等具有较强毒性，对高等动物的神经系统、大脑、心脏和脂肪组织造成损伤[19]，而矿物油可抑制土壤呼吸、降低土壤肥力。从生态学角度上看，土壤动物处于陆地生态底层，对农药、矿物油类等具有富集和转化作用。谢文明等[20]在土壤中添加有机氯培养蚯蚓，发现蚯蚓对六六六和DDT的富集作用明显。王一华等[21]研究了甲螨、线虫等生物指示作用，发现它们对农药的富集作用比较明显，可用于农药污染土壤的修复。

3.2    修复生活垃圾与畜禽粪便污染土壤

随着城市发展和人们生活水平的提高，生活垃圾和畜禽粪便越来越多，若处理不当，必然会对周围环境的水体、土壤、空气和作物造成污染[22]。土壤动物主要通过破碎、消化和吸收转化等机制，将生活垃圾及粪便污染物转化为颗粒均匀、结构良好的粪肥。这种粪肥中富含有益微生物和其他活性物质，而原粪便中大部分有害微生物被土壤动物吞噬或杀灭[23]。其次，土壤动物肠道微生物填补了土著微生物的不足，提升了微生物处理剩余有机污染物的能力。

4    存在的问题及发展趋势

目前，国内外对土壤动物的生态作用和环境指示作用研究较多，而对土壤动物在污染土壤修复中的应用研究则较少，有待进一步展开。土壤动物的养殖技术如蚯蚓、蝇蛆等已很成熟，而对其他修复能力很强的动物有待于深入研究和探讨。植物、微生物修复等研究过热，导致土壤动物修复研究相对滞后，且与其结合不够紧密，而土壤动物在土壤生态中的作用不可小觑。因此，土壤动物及土壤动物修复技术也应得到重视。

5    参考文献

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