探究蚯蚓在土壤污染治理技术中的应用

　　摘要：蚯蚓是土壤中的重要生物，能疏松土壤，促进物质分解转化，在固体废弃物的资源化利用处置和土壤的重金属污染生态修复及其生态风险评价中发挥重要作用。本文论述了蚯蚓对土壤重金属污染的富集、指示和修复作用，为重金属土壤污染治理技术提供依据。

　　关键词：蚯蚓；土壤重金属污染；作用；治理

　　蚯蚓是土壤里常见的一种生物，同时也是最易受到自然环境中有害物质伤害的土壤生物之一。蚯蚓对土壤中的一些污染物（包括无机物和有机物，尤其是重金属）具有一定的富集作用，蚯蚓为研究土壤污染物生物有效性提供了参考，利用它对污染物的浓缩因子或者富集系数直接测定土壤污染物浓度、生物有效性换算、预测潜在生态风险和污染土壤修复效果进行评价。蚯蚓体内存在多种可受污染物抑制或对污染物的诱导有响应的酶系，通过蚯蚓体内酶活性的改变，可以对污染做出敏锐的响应，因而也是检测土壤污染的有益标志物。

　　一、蚯蚓对土壤质量的影响

　　第一，蚯蚓在土壤中的活动包括吞食、挖掘以及排泄、生产蚓粪和建造洞穴体系等，这些日常活动极大地加速了土壤结构的形成和改变，土壤的通透性也得到了改善。而蚯蚓吞食土壤的活动加速了土壤生态系统中有机物质分解转化和养分释放、转移进程。

　　第二，蚯蚓数量的增加不但增加了土壤微生物及其他有益土壤动物的数量和组成，而且优化了群落结构，改变土壤酶的活性。同时减少土壤中有害寄生虫尤其是线虫的数量。此外，蚯蚓有利于帮助植物激素的分泌，能够提高植物的营养状况，从而促进作物的生长。

　　总之，蚯蚓在土壤生态系统中不仅有助于土壤物理结构和化学性质的改善，而且能够激活整个土壤生态系统，促进土壤生物多样性的增加。若蚯蚓可以作为生物资源被人们充分、有效地利用，那么农业生产和土壤的可持续利用以及生态环境都将得到大大的改善。

　　二、蚯蚓与重金属污染土壤关系

　　1.对土壤污染的生物富集的作用

　　蚯蚓通过吸食土壤中的污染物而使有害物质在体内富集，然后在自然界的食物链中传递和经过生物放大。蚯蚓富集土壤中的污染物的途径可以分为：被动扩散作用和摄食作用。前者是污染物从土壤溶液穿过体表进入蚯蚓体内，而后者则是污染物由土壤通过吞食作用进入蚯蚓体内，并在内脏器官内完成吸收作用。这两种途径虽然工作机理不同，但这2种吸收途径的贡献取决于蚯蚓的品种和类型以及污染物的理化性质。

　　2.对污染土壤的耐受力

　　被污染土壤里面的重金属会对蚓产生一定的毒害，而生活在被污染的土壤中的蚯蚓也会对该毒害作用产生相应的反应。试验结果表明：土壤中重金属Cu、Cd浓度与赤子爱胜蚓和威廉环毛蚓的死亡率均呈极显著正相关（P<0.01），所以威廉环毛蚓对重金属Cu的积累能力和耐受性都要比赤子爱胜蚓强，而赤子爱胜蚓对Cd的耐受性则强于威廉环毛蚓，但是对Cd的积累能力却低于威廉环毛蚓。

　　通过实验结果可以得出蚯蚓对不同重金属元素的反应因蚯蚓的品种而有差别：一些品种的蚯蚓对重金属很敏感，从而严重影响它们的个体数量和生殖繁育能力；另外一些对重金属忍耐品种的蚯蚓种类能存活于金属矿区这种重金属污染的土壤里面，并且能够在体内富集一定量的重金属（如Cd、Pb、Cu、Zn、As等）而不受伤害或者伤害很小。前一种蚯蚓可以作为土壤污染的指示生物，用于重金属污染检测，后一种可以用于被污染土壤的复垦研究。而蚯蚓对重金属的忍耐力和富集能力是有限的，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的形式排出体内；一旦蚯蚓吸收土壤里面的重金属超过了蚯蚓的忍受范围，则土壤中过高的重金属含量就会对蚯蚓产生直接的危害。

　　3.對土壤污染的指示作用

　　蚯蚓能够降解土壤里面的有机物质、改善土壤物理性状、促进土壤养分循环与释放。蚯蚓是土壤动物区系的代表类群，因此可以作为土壤环境污染的指示生物。另外，从生态学的角度来看，蚯蚓处于自然界食物链的底端，与土壤中的各种污染物密切接触，为保护整个土壤动物区系提供一个相对安全的污染物浓度阈值。

　　（1）蚯蚓作为土壤污染的生物指示物满足：①广泛存在，容易采集；②在土壤生态系统中起重要的作用；③在低污染条件下不会迅速死亡具有一定的耐受性；④有可测的反应物质；⑤可重复性，即在相同地点相同浓度条件下能够产生类似的反应。

　　（2）通过2种方式指示污染物对土壤生态系统造成的影响：①研究人员要实地调查污染土壤中的蚯蚓种群数量及种群结构。根据调查结果获得一些有用的参数来评价土壤生态系统被污染的程度；②实验室条件下，通过毒性和繁殖试验研究污染物对某单一种类的蚯蚓造成的伤害，即蚯蚓的生态毒理学研究。重金属污染使蚯蚓的呼吸强度明显下降，且下降的程度随着金属离子浓度的增加和时间的延长而加大，高浓度或长时间染毒都会导致蚯蚓的死亡，从而使蚯蚓的种群和数量明显减少。蚯蚓病变程度是随着重金属污染的程度而变化的，各病理变化指标均能定性的反应土壤重金属污染状况。

　　4.对污染土壤植物的修复作用

　　蚯蚓的地下活动使土壤的土质变得疏松多孔，透气性增加，从而使水分和养料容易进入土壤从而提高土壤的肥力，这样有利于各种植物的生长。其次蚯蚓参与土壤有机质的分解和养分循环过程，它们的取食过程直接或间接地对土壤起到机械反动的作用，改善了土壤的结构、通气性和透水性、使土壤迅速熟化，同时提高了土壤中微生物的活力及有机质的转化效率。并且蚯蚓在正常代谢过程中产生的粪便使污染土壤中的微生物数量减少、活性降低。由于蚯蚓体内能够携带各种微生物，将蚯蚓引入到被污染土壤中可以向土壤中引入多种微生物，随着土壤中动物和微生物之间复杂的交互作用从而对植物生长和对重金属的吸收有很大的改善。既然蚯蚓能传播微生物并影响微生物的活性和数量，就有促进菌根侵染植物根系的可能性，从而增强植物吸收重金属的能力。

　　三、结语

　　综上所述，鉴于蚯蚓对土壤功能和重金属动力学特征的影响，建立蚯蚓生物修复联合体系，将其应用于重金属污染土壤的植物修复具有一定的可行性。因此，进一步进行更多的田间研究、因地制宜择本地蚯蚓品种、进行适宜的有机物料等措施对土壤污染的治理十分必要。

　　参考文献： 

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    作者：曲良焕