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土壤生物污染的研究展望

发布时间:2018-07-16 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:991

土壤健康一健康食物一人类健康之间有着十分密切的因果关系。生物污染作为威胁土壤质量的重要因素之一,应引起人们足够的重视,土壤生物污染的治理是一项势在必行的工作。就总体而言,有关土壤生物污染与环境质量的研究.是环境土壤学研究中相对薄弱的一部分,是一个有待加强的领域,国家和地方均应从法制、政策、技术等层面给予必要的支持。近来,土壤生物污染的相关预防与控制技术已在不断研究与发展之中,人们正着力采取各种调控措施,包括使用法律手段来防治生物污染。

1.强化土壤生物污染源的识别与阻控技术研究

世间事物是普遍联系的,除了人为通过污水、污物等形式直接向土壤中添加生物污染源外,自然因素包括大气圈和水圈中的有害微生物,也可以进入土壤圈引起土壤有害生物的累积与污染。如前所述,土壤生物污染按照污染物进入土壤的途径可分为污水灌溉型、粪污施用型、固废堆埋型、大气沉降型和植物入侵型等,但这个划分不是绝对的,因为在具体情况下多数是复合型污染。因此,对生物污染源的识别是认识污染规律和提出科学阻控措施的基础,必须因地制宜地对污染源进行无害化处理,切断污染源是防治生物污染的最根本途径。

2.注重土壤生物污染物环境行为及机理研究

生物污染物进入土壤后,伴随有累积、吸附和繁殖等行为的产生。尽管在一个相当长的时间内,大部分污染物仍旧残留于土壤中,但亦有相当一部分可随地表径流而进入附近水域,引起地表水水体污染;亦可随灌溉、淋洗和渗滤进入地下水,造成地下水污染。此外,土壤中积累的污染物可转移至植物或其他生物体内,从而引起食物链污染。目前,人们对生物污染物在土壤一植物系统中的迁移、分布和消长规律还缺乏比较完善的研究方法,一个值得期待的技术是通过构建高灵敏度的微生物传感器和实时荧光标记,从而实现微生物时空分布的有效监控,为揭示土壤生物污染物的环境行为及机理提供技术支撑。

目前,对土壤中转基因物质效应的研究仍然十分有限,评价的物种单一,周期较短;对土壤中敏感微生物的研究仅局限在占土壤微生物不到1%的人工可培育的种类上。由于土壤微生物在土壤过程中的重要性和复杂性,评价转基因物质对土壤微生物和过程影响时,在实验设计、研究方法和结果解释方面都存在一定难度,迫切需要完善评价方法,尤其是需要应用先进的分子生物学技术,以便了解整个土壤微生物群落的变化(徐征2004)。

3.加强土壤生物污染的检测与修复技术研究

生物污染物进入土壤后,不仅对污染物本身的繁殖与活动可进行监测或检测,同时被侵袭的土壤一植物生态系统亦可能产生不同程度的反应,亦需要进行定性或定量检测。目前对病毒的类型检定虽已取得一定进展,但对土壤生物污染的综合检测尚未达到一个标准化的水平。例如,如能建立菜地土壤中黄瓜枯萎病、棉花黄萎病等病原菌的标准快速检测方法与步骤,则可以在生产实践中对相应土传病害的发展规模或破坏程度提供一份比较准确的预警资料,从而实施经济有效的干预和应对措施。因此,需要构建与完善高通量病原微生物速测技术。对于已经污染的土壤,则应研究高效安全的土壤生物污染修复的成套技术体系,建立高效修复剂的安全使用和环境安全性评价方法。

4.关注全球环境变化对土壤生物污染的影响

在全球环境变化的研究中,温室气体无疑是最为关注的内容之一。大气CO2 浓度的持续增加,将可能引起全球气候变化并引起区域的温度、湿度、生长季长度、降水和蒸发的变化;同时可能影响土壤的结构、养分状况和环境条件,继而引起生物的生长与活性的改变。举例而言,当土壤有机碳含量越高、pH越低时,其抑病性越强;pH改变会影响到土壤环境的氧化还原条件,改变某些元素,例如铁的价态或者浓度,减弱病原菌对这些元素的亲和力,从而抑制其生长。由于自然和人为因素的双重作用,大气中CO2浓度急剧增加;然而,高浓度CO2对土壤微生物的影响十分复杂,贾夏等(2007 a)从土壤微生物群落结构、微生物区系、土壤呼吸、微生物生物量以及土壤酶活性等方面对大气高浓度CO2的响应进行了综述。由于不同研究者采用的高浓度CO2实验系统、所选植物材料以及土壤特性等的差异性,大气CO2浓度升高对土壤微生物群落结构、微生物区系、土壤呼吸、微生物生物量以及土壤酶活性的影响并未得出一致结论。然而,从已有的研究结果来看,高浓度CO2对土壤微生物生态系统的影响是存在的,但其影响的机理、程度和方向以及研究方法的规范化是一个有待加强和深入的领域。

另一方面,从全球气候变化和温室效应考虑,在温度和大气CO2浓度升高的情况下,土壤微生物生态系统也将会发生变化。从理论上来讲,CO2浓度升高有益于植物的光合作用,从而可能促进土壤有机碳的输入,为土壤微生物提供更多的可降解底物,增强土壤呼吸作用;而呼吸率越高,作物发病率越低,说明土壤呼吸率与土壤抑病性有关。但是,如果土壤中的CO2的浓度升高了,有可能抑制微生物的呼吸作用或者改变土壤环境的pH,进而影响土壤微生物的生长繁殖。所以在抑制病害的同时应该避免影响土壤有益微生物的正常生长与繁殖。实验表明,高浓度CO2处理(500~700 umol/mol)对长白赤松和红松幼苗根际土壤细菌数量起着显著的促进作用,而对非根际土壤中的细菌和真菌数量,及红松幼苗非根际土壤的放线菌数量均具有抑制作用(贾夏等2007b,姚槐应等2006),但对整体土壤环境质量的影响尚不明确,应该给予足够的关注,给出系统的、有说服力的研究结果。

5.加强相关标准法规的研究和制定

系统、科学的污染物处理处置标准是选取合理技术路线和采取有效技术政策的重要前提。目前我国与污泥处理处置相关的标准仅有《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284-84),《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)和《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-1993)三项。《农用污泥中污染物控制标准》为1984年制定颁布,但从未进行过修订。不仅重金属指标需要重新研究,有机污染物指标也是明显不足,病原菌指标更是空白,已经不能满足实际使用要求,更起不到控制污染的作用。《城镇污水处理厂污染物排放标准》和《城市污水处理厂污水污泥排放标准》,是控制城市污水处理厂污泥排放的标准,对其中规定的已有指标需要进一步进行实验验证,以确认其合理性;对目前尚未列入的重要指标,必须进一步补充与完善,特别需要有关生物污染的准确而完整的控制指标。此外,我国标准的制定、评价、修改缺乏规范化和完整性的体系,致使标准修订不及时,各标准间缺乏协调和统一性。

国外现行的一些标准值得我们借鉴。如美国1993年颁布的《有机固体废弃物处置规定》(EPA503</SPAN>标准)和欧盟2000年修订的86/278/EEC标准,都对城市污水处理厂污泥的管理和处置提出了综合性要求.对重金属、病原菌和有机污染物等指标均有严格的限制。在污泥及其他废弃物处理相关标准的修改与制定上,须重视处理和处置的安全问题,特别要注意对生态与环境长期影响的监控:污泥、生活垃圾填埋和焚烧,可以参考已有的垃圾填埋和焚烧的标准;污泥的再利用,应该符合相应行业的现行标准、规定,并结合城市污水处理厂污泥的特性补充现行标准和规定中缺少的指标;污泥土地利用中涉及农用的污染物控制标准应该重新修订,并增加污泥施用管理规定,包括施用地点、施用周期和最大施用量等内容,同时制定污泥质量和土壤质量监测的有关规定;规范有害生物的风险分析。

虽然转基因技术在农业中的应用可获得显著的经济效益,但也潜伏着社会问题和生态危机,其中包括对土壤生态系统功能的冲击。因此,制定与完善必要的法律法规,规范转基因技术的应用,严格防止转基因污染,是当前A待解决的问题。

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