概念
土壤生物污染是指一個或幾個有害的生物種群,從外界環境侵入土壤,大量繁衍,破壞原來的動態平衡,對人體健康或生態系統產生不良的影響,引起土壤質量下降的現象。
污染源
由於人畜糞便未經徹底無害化處理施人農田,日常生生活污水、工業廢水、醫院污水等未經處理而進入農田灌溉或利用底泥、垃圾施肥,病畜屍體處理不當或未經深埋,都會使土壤中含有大量的細菌、放線菌、真菌以及寄生蟲卵,從而引起土壤污染。受污染的土壤,當溫度、濕度等條件適宜時,又可通過不同途徑使人、畜感染髮病,如人畜與污染土壤直接接觸或生食受污染土壤上種植的瓜果、蔬菜等。 事物都是普遍聯繫的,大氣圈和水圈中的微生物也可以進入土壤引起生物污染。
污染物
傳染性細菌和病毒污染土壤後對人體健康的危害更為嚴重。一般來自糞便和城市生活污水的致病細菌屬於:沙門氏菌屬、志賀氏菌屬、芽孢桿菌屬、擬桿菌屬(Bacteroides)、梭菌屬、假單胞桿菌屬、絲桿菌屬(Sphaerophorus)、鏈球菌屬、分枝桿菌屬等。另外,隨患病動物的排泄物、分泌物或其屍體進入土壤而傳染至人體的還有炭疽、破傷風、惡性水腫、丹毒等疾病的病原菌。目前在土壤中已發現有 100多種可能引起人類致病的病毒,例如脊髓灰質炎病毒(Polioviruses)、人腸細胞病變孤兒病毒(Echo virus)、柯薩奇病毒(Coxsackieviruses)等。其中最為危險的是傳染性肝炎病毒(Viruses of infections hepatitis)。土壤傳染的植物病毒有菸草花葉病毒、菸草壞死病毒、小麥花葉病毒和萵苣大脈病毒等。
來源
造成土壤的生物性污染主要有以下幾個方面的來源:
(1) 用未經處理的人畜糞便進行施肥;
(2) 用未經處理的生活污水和醫院污水及工業廢水進行灌溉;
(3) 病畜屍體處理不當。
致病微生物在土壤中的存活時間
病原微生物 | 糞鏈球菌 | 沙門氏菌 | 志賀氏菌 | 結核桿菌 | 霍亂弧菌 | 炭疽桿菌 |
存活時間 | 26-77天 | 15-280天 | 1-3個月 | 6個月 | 8-60天 | 15-60年 |
現狀
土壤生物污染的現狀
土壤生物污染分布最廣的是由腸道致病性原蟲和蠕蟲類所造成的污染,全世界有一半以上人口受到一種或幾種寄生蠕蟲的感染,尤其是熱帶地區最嚴重,歐洲和北美較溫暖地區的寄生蟲發病率也很高。據調查,上海市郊蔬菜的大腸菌群檢出率為13.7%,最高可達12800個/克,寄生蟲卵檢出率為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,細菌含量竟高達108~109個/克,八十年代末,江都縣土壤的蠕蟲卵總陽性率高達72%,在有些土樣中還檢測出了致病菌,雖含量不高,但其危害卻是不容忽視。相對於土壤污染的生物指標來說,土壤生物污染的現狀不容樂觀。
傳播途徑
土壤中的各種病原微生物和寄生蟲通過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處理就進入水體和土壤的話,就很容易引發傳染病,尤其是醫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年武爾坎地區傷寒的流行就是由於居民點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。這種經人體排出然後通過土壤傳播給人體的病原菌對我們的健康無疑是一大威脅。
土壤中致病的原蟲和蠕蟲進入人體主要通過兩個途徑:
①通過食物鏈經消化道進入人體。例如人蛔蟲、毛首鞭蟲(Trichuris trichiura)等一些線蟲的蟲卵,在土壤中需要幾周時間發育,然後變成感染性的蟲卵通過食物進入人體。
②穿透皮膚侵入人體。例如十二指腸鉤蟲(Ancуlostoma duodenale)、美洲鉤蟲(Necator american)和糞類圓線蟲 (Strongуloides stercoralis)等蟲卵在溫暖潮濕土壤中經過幾天孵育變為感染性幼蟲,再通過皮膚穿入人體。
有些人畜共患的傳染病或與動物有關的疾病也可通過土壤傳播給人。比如說,患鉤端螺鏇體病的豬、牛和羊等動物就可以通過糞尿中的病原體污染土壤。鉤端螺鏇體在中性或弱鹼性的土壤中能存活幾個星期,還可以通過黏膜、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境,可在土壤中生活幾年甚至幾十年。而破傷風桿菌和氣性壞疽桿菌等致病菌則多來自動物糞便,尤其是馬糞。當人們受傷時,受污染土壤的破傷風桿菌通過接觸而使人患破傷風,傷口越深越有利於破傷風桿菌在厭氧環境下生長,甚至可能危及生命。
土壤生物污染不僅可以由動物經土壤再傳播給人體,而且還可以直接從土壤危害人體健康。可以說土壤是培養微生物的溫床,不管是黴菌還是真菌,都可以從土壤直接侵入人體,而放線菌則可以引起人體皮膚的足分枝菌病,。
危害
土壤生物污染不僅會危害人體健康,還會引起植物病害,造成農作物減產。一些植物致病菌污染土壤後能引起茄子、馬鈴薯和菸草等百餘種植物的青枯病,能造成果樹細菌性潰瘍和根癌。某些真菌會引起大白菜、油菜和蘿蔔等一百多種蔬菜爛根,還可導致玉米、小麥和穀子等糧食作物的黑穗病。還有一些線蟲可經土壤侵入植物根部並引起線蟲病,甚至在土壤中傳播植物病毒。另外,由於人類濫用化肥和農藥,使一些通常無侵襲能力的鐮刀菌和青黴菌等變成有侵襲能力,從而導致植物根壞死。
例如,某些植物致病細菌污染土壤後能引起番茄、茄子、辣椒、馬鈴薯、菸草、顛茄等百餘種茄科植物和茄科以外的植物的青枯病,能引起果樹的細菌性潰瘍和根癌病。某些致病真菌污染土壤後能引起大白菜、油菜、芥菜、蘿蔔、甘藍、薺菜等一百多種栽培的和野生的十字花科蔬菜的根腫病,引起茄子、棉花、黃瓜、西瓜等多種植物的枯萎病,菜豆、豇豆等的根腐病,以及小麥、大麥、燕麥、高粱、玉米、穀子的黑穗病等。此外,甘薯莖線蟲,黃麻、花生、菸草根結線蟲,大豆胞囊線蟲,馬鈴薯線蟲等都能經土壤侵入植物根部引起線蟲病。而劍線蟲屬(Xiphinema)、長針線蟲屬(Longidorus)和毛線蟲屬 (Trichodorus)還能在土壤內傳播一些植物病毒。廣義來說,這些都屬於土壤生物污染引起的病害。
治理
1. 生物防治
其實土壤中本來就有很多具有生物防治潛力的有益微生物,不僅可以對病原菌進行有效的拮抗抑制,而且還有促進植物生長和增產的作用。江木蘭等從油菜植株體內分離出的內生枯草芽孢桿菌BY-2可以使油菜核盤菌菌絲細胞濃縮變短,細胞壁破裂,原生質外溢,從而抑制真菌生長發育和菌核萌發,其抑制率高達60%~70%。Boer等研究表明,假單胞菌菌株Pseudomonas WCS358可以強烈分泌嗜鐵素,與病原菌競爭Fe3 ,從而抑制蘿蔔枯萎病。趙國其等用綠色木霉處理西瓜幼苗,能有效增強瓜苗長勢,使其根系發達,以抑制西瓜枯萎病菌生長。另外毛殼菌可以有效降解纖維素和有機物,對土壤病原菌有拮抗作用。
植物根系分泌物對某些病原菌也有抑制作用。根系分泌物包括大分子有機物,如糖、蛋白質、酶和凝膠,還有小分子酸、酚、銅以及一些生長激素和黃酮等,其中有一部分或其進一步的分解產物具有化感作用。如小麥根系分泌物能直接抑制小麥全蝕病原菌的菌絲髮育。化感物質還可以抑制土壤的硝化作用,對一些通過硝化作用獲取物質和能量的病菌也有很好的防治效果。
2.傳統防治
總的來說,應該加強管理污染源和對污染土壤進行末端治理,有必要切斷各種病原微生物和寄生蟲的傳播途徑。
首先要對糞便、垃圾和生活污水進行無害化處理。及時監測和控制灌溉水質量,採用輻射殺菌法或高溫堆肥法滅菌,好氣法進行微生物發酵,以消滅垃圾中的致病菌和寄生蟲卵,用密封發酵法、藥物滅卵法和沼氣發酵法等無害化滅菌法處理糞肥,同時還要加強管理感染動物。 防止醫院廢水直接流入土壤,加強對工業三廢的治理和綜合利用,合理使用農藥和化肥並積極發展高效低毒低殘留的農藥。
另外可以改變土壤的理化性質和水分條件來控制病原微生物的傳播,加強地表覆蓋以抑制揚塵,切斷致病菌的空中傳播途徑,還可以直接對土壤施藥滅菌和防毒。不過最重要的是我們應該注意飲食衛生,生吃水果和蔬菜之前要徹底洗乾淨,蔬菜多洗幾次,水果儘量去皮,不直接接觸污染土壤,勤洗手,同時還要加強鍛鍊,增強身體抵抗力,以降低染病幾率。為了防止土壤的生物污染,必須利用一切條件,因地制宜地對污染源進行無害化處理,並加強對病毒在土壤以及生態系統中遷移、分布和消長規律的研究。