土壤生物污染及其防治方法1.docx

土壤生物污染及其防治方法1摘要：随着生活条件的改善，人们对粮食和蔬菜的要求越来越高，而万物土中生，绿色植物的生长离不开土壤，可生物污染却严重影响了土壤的环境质量，进而通过各种途径危害人体健康。本文结合前人所做的实验，从不同角度去探讨土壤生物污染及其防治方法，重点在生物防治，另外寄生蠕虫的危害机理也有较详细论述。关键词：土壤生物污染 大肠菌群 病原微生物 寄生蠕虫 生物防治1.引言土壤在自然界中处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡带，是联系有机界和无机界的中心环节，也是结合地理环境各组成要素的纽带。土壤作为重要的发生器、储存器、转换器、缓冲器和调控器，其环境质量好坏最终会影响到人类健康和社会经济的可持续发展。然而，随着工农业的发展，土壤污染问题越来越突出，各种重金属、有机物、放射性物质和病原微生物等对土壤环境构成了巨大威胁。 土壤生物污染在我国分布广泛，危害严重。污水灌溉、粪便施肥、污泥和垃圾以及病毒尸体都可能造成土壤生物污染，通过各种途径危害动植物和人体健康。目前主要采取物理、化学以及生物方法进行防治，都能取得较好效果，中国农业科学院研发的新一代联抗生物菌肥在土壤生物污染防治方面收到了良好的社会经济效益和生态环境效益。2.土壤生物污染的现状土壤生物污染是指一个或几个有害的生物种群从外界环境侵入土壤并大量繁殖，引起土壤质量下降，不仅破坏原来的生态平衡，还会对动植物和人体健康以及生态系统造成不良影响。土壤生物污染分布最广的是由肠道致病性原虫和蠕虫类所造成的污染，全世界有一半以上人口受到一种或几种寄生蠕虫的感染，尤其是热带地区最严重，欧洲和北美较温暖地区的寄生虫发病率也很高。据调查，上海市郊蔬菜的大肠菌群检出率为，最高可达12800个/克，寄生虫卵检出率为，近三成蔬菜受到不同程度的生物污染。用作肥料的人畜粪便更是惊人，细菌含量竟高达108109个/克，八十年代末，江都县土壤的蠕虫卵总阳性率高达72，在有些土样中还检测出了致病菌，虽含量不高，但其危害却是不容忽视。相对于土壤污染的生物指标来说，乌市郊区蔬菜地土壤及大白菜生物污染状况调查显示，四宫二宫地区土壤受到了严重乃至强烈的生物污染，土壤生物污染的现状不容乐观。表1 土壤污染的生物指标土壤污染程度每克土壤病原菌数每克土壤大肠菌数每克土壤寄生虫卵数受人粪尿污染时每克土壤病原菌数受牲畜污染时每克土壤病原菌数未受污染1041010102轻微污染10410511001010103102104中等污染105106100100010100103104104105严重污染1061000100104105引自国际卫生组织的制定表2 四宫二宫地区土壤生物污染评价结果类别项目检出平均值评价结果污灌区土壤大肠菌群数1495强烈污染蠕虫卵数严重污染清污轮灌区土壤大肠菌群数1495强烈污染蠕虫卵数严重污染清灌区土壤大肠菌群数1273强烈污染蠕虫卵数乌市郊区蔬菜地土壤及大白菜生物污染状况调查随着我国医疗条件的改善，大大小小的医院如雨后春笋，有效保障了人们的身体健康。可事物总有两面性，医院废弃物的妥善处理一直是让人头疼的问题。不可否认正规大型医院有足够的经济和技术条件来处理高含致病菌的废水废物，但我们也不得不承认中国还有许多边远山区，至少在阳春这样的小城市根本就没有能力处理医院废水废物，很多农村诊所就干脆把废弃物倒在河边或者在田野找个隐秘的地方埋起来，这对日后就像埋下了一颗定时炸弹。我相信这种现象具有普遍性，中国还是一个农业大国，要是不妥善处理医院废弃物，以后病人只会越来越多，形成一个恶性循环，因此我们应该高度重视生物污染。3.土壤生物污染的来源正如我国是一个农业大国，肥料需求量巨大，人们的传统观念就认为生活污水含有不可多得的养分，而人畜粪便更是含有丰富的有机营养，再说大家都觉得农作物还可以净化污水。因此，污水灌溉和粪便施肥一直是我国农业的一大特点。然而，正如前面所说，生活污水含有大量细菌，工业和医院废水更是富含各种病原体。另外有资料显示，污泥、垃圾和粪肥都可能携带大量病原微生物和寄生虫卵。许多农民都习惯把病死的禽畜埋起来，这些病毒尸体也是土壤中致病菌的一大来源，容易引起土壤生物污染并扩大疾病的传播。还有事物都是普遍联系的，大气圈和水圈中的微生物也可以进入土壤引起生物污染。据孙锡娟等研究，人畜粪便中的细菌总数高达108109个/克,总大肠菌群也有107108个/克，上海农村饲养场排污口下游总大肠菌含量也达106/L。虽说细菌总量有时候不能反映污染水平，但对于一些特殊致病菌来说，只要少量就可以造成巨大危害。其实土壤本身就是培养微生物的温床，无论土壤本身就有，还是外来的病原微生物，主要有沙门氏菌、志贺氏菌、假单胞菌、伤寒杆菌、芽孢杆菌、破伤风杆菌、炭疽杆菌、霍乱弧菌、真菌、霉菌、传染性肝炎病毒、脊髓灰白质炎病毒、烟草花叶病毒、线虫、蠕虫卵、痢疾变形虫等。表3 人畜粪便中有机物和细菌含量类型含水率CODcrBOD5细菌总数总大肠菌群干人粪109/克108/克鸡粪108/克108/克 猪粪106/克107/克奶牛粪108/克107/克孙锡娟,周根娣,卢善玲,等. 蔬菜卫生学生物污染J. 环境科学研究，1996表4 上海农村水系微生物污染情况水质状况总大肠菌饲养场排污口下游106/L集镇无污水处理居民用水点105/L自然村无排污控制居民用水点105/L离镇100米以上大河水104/L居民用井水103/L远离村镇水103/L县城公园内水样103/L孙锡娟,周根娣,卢善玲,等. 蔬菜卫生学生物污染J. 环境科学研究，19964.土壤生物污染的传播途径也许当我们津津有味地吃着丰富而新鲜的水果和蔬菜时，没有人会想到它们的生长环境。然而不幸的是，世界上有不少人就是因为吃了不清洁的水果和蔬菜而生病，正是土壤中的各种病原微生物和寄生虫通过多种途径危害了人体健康。人土壤人病人一般带有病原体，要是他们的粪便、咳痰和生活污水不经处理就进入水体和土壤的话，就很容易引发传染病，尤其是医院废水含有大量致病菌，就更需要妥善处理。被病原体污染的土壤能传播伤寒、副伤寒、痢疾和病毒性肝炎等疾病，就像1942年武尔坎地区伤寒的流行就是由于居民点附近的土壤被含有致病菌的粪便污染所造成的，只有去除了这些粪便，伤寒的流行才停止下来。这种经人体排出然后通过土壤传播给人体的病原菌对我们的健康无疑是一大威胁。因此，我们应该注意个人卫生，保护土壤环境。动物土壤人有些人畜共患的传染病或与动物有关的疾病也可通过土壤传播给人。比如说，患钩端螺旋体病的猪、牛和羊等动物就可以通过粪尿中的病原体污染土壤。钩端螺旋体在中性或弱碱性的土壤中能存活几个星期，还可以通过粘膜、伤口和被浸软的皮肤侵入人体，使人致病。炭疽杆菌能形成芽孢以抵抗恶劣环境，可在土壤中生活几年甚至几十年。而破伤风杆菌和气性坏疽杆菌等致病菌则多来自动物粪便，尤其是马粪。当人们受伤时，受污染土壤的破伤风杆菌通过接触而使人患破伤风，伤口越深越有利于破伤风杆菌在厌氧环境下生长，甚至可能危及生命。土壤人土壤生物污染不仅可以由动物经土壤再传播给人体，而且还可以直接从土壤危害人体健康。可以说土壤是培养微生物的温床，不管是霉菌还是真菌，都可以从土壤直接侵入人体，而放线菌则可以引起人体皮肤的足分枝菌病，这里不再多说，下面详细探讨寄生蠕虫的致病机理。5.土壤生物污染的危害寄生蠕虫危害人体健康蠕虫主要包括吸虫纲、绦虫纲、线虫纲和棘头虫纲的寄生蠕虫，其中一部分线虫如蛔虫和圆形线虫等是直接发育的，一生只需一个宿主。而吸虫、绦虫和棘头虫以及一部分线虫如丝虫等则是间接发育的，在其生活史中至少要经过两个宿主，其中供蠕虫有性生殖阶段的两个中间宿主就按顺序称为第一中间宿主和第二中间宿主。但线虫中的旋毛线虫则例外，它从感染期幼虫进入宿主肠内后发育为成虫，其产出的后代幼虫则移行到肌肉中寄生，直到生长成感染期幼虫为止都是在同一个宿主体内，而且不再继续发育，必须更换新的宿主才能继续发育完成下一世代生活史。大多数寄生蠕虫卵或幼虫需要经过在自然环境或中间宿主体内的发育才能使终末宿主感染并在其体内发育成为成虫。例如猪蛔虫卵经终末宿主排出到外界后要等待发育到卵壳内含有第二期幼虫时才能成为感染期虫卵。圆形线虫卵则需要先从卵壳内孵出幼虫，然后再经过两次蜕皮变为第三期幼虫时才成为感染期幼虫。日本血吸虫卵在外界发育成生蚴之后，还需要在钉螺等中间宿主体内发育成为尾蚴，最后才有感染力。这些寄生蠕虫卵在宿主体内大量繁殖后代，从而致病。比如说猪蛔虫每天就能产卵1020万个，而猪肉绦虫每月可产卵6001000万个，某些吸虫如肝片吸虫的一个毛蚴在中间宿主螺体内通过无性生殖可以产出150个尾蚴。寄生蠕虫可分为生物源蠕虫和土源性蠕虫，顾名思义，生物源蠕虫卵随动物或人体粪便进入土壤，要是条件不好就容易死亡，但是它们往往会被各种动物连同垃圾一块吃掉，然后把动物作为中间宿主而发育到成熟状态，最终可以通过食物链进入人体，危害健康。而土源性蠕虫则是在土壤中发育成熟，大多通过水果和蔬菜进入人体，进而引起各种疾病。无论生物源蠕虫还是土源性蠕虫，大多都经口感染，然后经消化道进入人体寄生。有些蠕虫可直接经接触而穿透皮肤侵入人体，如十二指肠钩虫、美洲钩虫和粪类圆线虫等虫卵在温暖潮湿的土壤中经过几天孵育出感染性幼虫，然后再通过皮肤接触穿入人体，特别是伤口，甚至就是由寄生虫所造成的损伤往往可成为致病菌的进口，从而导致继发性疾病。寄生蠕虫会夺取宿主体内的营养以供自身发育和繁殖的需要，从而导致宿主营养不良、消瘦和衰弱。蛔虫幼虫移行时可造成某些器官的毛细血管出血，成虫大量寄生时会引起肠管等器官阻塞，这些机械性损伤往往是致命的，我们不容忽视。寄生蠕虫还会产生各种分泌物、排泄物和虫体自身分解产物，进而对宿主造成毒性损害。如肝片吸虫的毒素可使体温升高、白细胞增多和中枢神经系统紊乱，日本血吸虫在其寄生部位虫卵周围组织发生的肉芽肿则是一种迟发型过敏反应。但是宿主也不会无动于衷，任虫宰割，我们平常所说的发炎有些就是机体组织对寄生蠕虫的包围，把它们溶解、机化和钙化掉，以遏制和消灭它们，从而收到免疫效果。植物病菌造成农作物减产土壤生物污染不仅会危害人体健康，还会引起植物病害，造成农作物减产。一些植物致病菌污染土壤后能引起茄子、马铃薯和烟草等百余种植物的青枯病，能造成果树细菌性溃疡和根癌。某些真菌会引起大白菜、油菜和萝卜等一百多种蔬菜烂根，还可导致玉米、小麦和谷子等粮食作物的黑穗病。还有一些线虫可经土壤侵入植物根部并引起线虫病，甚至在土壤中传播植物病毒。另外，由于人类滥用化肥和农药，使一些通常无侵袭能力的镰刀菌和青霉菌等变成有侵袭能力，从而导致植物根坏死。致病菌引起动物病变据研究，土壤中的腐败植物容易滋生曲霉、青霉和毛霉等霉菌，通过容器、工具和动物携带的尘土而污染粮谷和豆类食品，被动物取食后，曲霉和青霉能产生真菌毒素，黄曲霉毒素还会引起动物肝脏病变和致癌。总之，土壤生物污染在土壤、植物、动物以及人体之间构成一条链，主要通过食物链进行物质和能量传递，其危害不容忽视。土壤健康、植物健康、动物健康和人体健康由食物链紧密联系在一起。表5 生物污染的危害致病菌来源传播途径危害曲霉、青霉、毛霉、酵母土壤、腐败植物及飘浮在空中的孢子直接或者通过容器、工具和动物携带的尘土而污染粮谷、豆类食品引起霉烂，曲霉和青霉能产生真菌毒素，黄曲霉毒素会引起动物肝脏病变和致癌镰刀菌植物、土壤及飘浮在空中的孢子直接污染粮谷类，有些病原菌存在于病变粮食中赤霉病脉中毒、霉玉米中毒、食物中毒性白血球缺乏交链孢霉、葡萄孢霉、欧文氏杆菌植物、土壤直接或通过容器、工具和动物携带的尘土而污染果蔬使蔬菜和水果腐软假单胞菌、芽孢杆菌、变形杆菌、沙门氏菌、弧菌、葡萄球菌、链球菌土壤、水、动物和人的粪便以及鼻烟和皮肤的排泄物直接或通过洗涤用水、苍蝇、容器、工具以及带菌动物和人而污染动物食品使动物食品腐软，有些病菌能产生毒素，入侵人会引起食物中毒传染性肝炎病毒、脊髓灰白质炎病毒、志贺氏菌、霍乱弧菌、痢疾变形虫、鞭虫卵病人粪便直接或通过水和苍蝇而污染鱼、肉、乳以及生的新鲜蔬菜使人感染肠道传染病和寄生虫病口蹄疫病毒、炭疽杆菌、绦虫的囊尾虫、肺吸虫囊蚴病畜和鱼体原始存在于病畜肉、内脏、乳以及鱼肉内使人和牲畜患传染病和寄生虫病路光仲. 食品生物污染J. 湖北预防医学杂志，19906.土壤生物污染的防治方法在了解了土壤生物污染的危害机理之后，我们就可以根据各种病原微生物和寄生虫的特点来寻找适当的方法进行防治。微生物在土壤中的存活时间长短不一，但都是有限的，都与土壤中的有机物种类和数量、土壤理化性质、酸碱度、光照时间、暴露条件、温度和湿度、微生物群系和抗生物质以及噬菌体等因子有关。据张薇等研究，真菌在酸性土壤中较多，放线菌在碱性土壤中较多，土壤经15天干旱后，细菌种类下降近90，非芽孢细菌和球菌近乎消失，产芽孢细菌只剩三分之一。以下是一些病原微生物在土壤中的存活时间。只要我们研究出致病菌的敏感因子，有针对性地把这些因子控制在不适宜病原微生物生长条件的范围之内，有效地降低他们在土壤中的存活时间，就可以达到灭菌杀毒的目的了。物理防治土壤生物污染的物理防治方法主要通过土壤的吸附过程来完成，病原体进入土壤后，一般会被土壤吸附截留，其影响因素主要有土壤类型、酸碱性、阳离子交换量和孔隙饱和度等。一般土壤表面积越大、pH越低、阳离子交换量越高，吸附病原体的数量就越多。另外渗滤液流速、土壤水分含量、病原体大小和土壤溶液中可溶性有机物数量等因子都会影响病原体在土壤中的保留及转移速度。如果可以通过改变这些因子来降低土壤病原体的吸附量，降低其在土壤中的停留时间，就能减轻土壤生物污染。土壤有机质含有羧基和酚羟基等含氧功能团，有强大的吸附能力。土壤胶体具有巨大的比表面和表面能，根据双电层理论，土壤胶体微粒内部的微粒核一般带有负电荷，形成一个负离子层，其外部由于电性吸引而形成一个正离子层，合并为双电层。病原微生物进入土壤后，由于土壤胶体的分散性和凝聚性，微生物就被吸附起来，胶体表面的电荷零点也有可能影响吸附过程。化学防治臭氧具有极强的氧化性能，在酸性介质中的氧化还原电位为，在碱性介质中为，其氧化能力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾，在水中可短时间内自行分解，无二次污染，是理想的绿色氧化剂。臭氧还很容易溶解在土壤溶液中，其溶解度比氧气大12倍，有利于和污染物充分接触，杀死病原微生物，其分解产生的氧气还可以抑制厌氧菌生长。另外过氧化氢也有类似的灭菌作用，据说柠檬草油的主要成分是柠檬醛，含量高达85，也有一定的杀菌消毒作用。通过电流作用的电动化学是不是也可以应用到土壤生物污染防治中来，有待进一步研究。生物防治一些土壤微生物也可以通过竞争和拮抗作用来消灭病原菌，我们是不是可以考虑往污染土壤中加入一些无害的微生物，改善土壤质地、结构、温度、湿度、pH、有机质含量和植被等因子，以利于其生长，通过竞争碳源和氮源或者分泌一些对病原微生物有害的产物，从而抑制致病菌的生长，即饿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。如链霉菌能产生较多几丁质酶，对真菌有抑制作用。革兰氏阴性菌能产生热原质，注入人或动物体内能引起发热反应。某些细菌能产生一种仅作用于近缘关系细菌的抗菌物质，称细菌素，如肠杆菌能产生大肠菌素，绿脓杆菌能产生绿脓菌素，霍乱弧菌能产生弧菌素。一些细菌可产生内、外毒素酶，与细菌的致病性密切相关。某些细菌可产生具有侵袭性的酶，能损伤机体组织，促进细菌的侵袭和扩散，如链球菌的透明质酸酶。放线菌和真菌能产生抗生素，能抑制或杀死某些其他微生物,如多粘菌素和杆菌肽。