摘要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生越來越廣泛深刻的影響，土壤污染已成為危及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康的突出環(huán)境問題之一。重金屬、有機(jī)污染化合物、病原菌及抗性基因等各類污染物大量進(jìn)入土壤后，對(duì)土壤生物系統(tǒng)造成毒害作用，影響到土壤生態(tài)功能;另一方面，土壤生物如細(xì)菌、真菌、土壤動(dòng)物等在一定程度上能夠適應(yīng)土壤污染，深刻影響著污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化過程，在土壤污染修復(fù)中具有潛在重要作用。從土壤污染的生態(tài)毒理效應(yīng)、土壤生物對(duì)土壤污染的響應(yīng)與適應(yīng)機(jī)制、污染土壤修復(fù)原理與技術(shù)等三方面綜述了土壤生物與土壤污染相關(guān)研究前沿，展望了重點(diǎn)研究方向。

　　關(guān)鍵詞:土壤污染;土壤生物;生態(tài)毒理效應(yīng);適應(yīng)機(jī)制;生物修復(fù)

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類工業(yè)或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種污染物通過不同途徑進(jìn)入土壤環(huán)境，最終超過土壤自凈能力，使土壤質(zhì)量與功能發(fā)生變化，危及人類及其他生物的生存和發(fā)展，即為土壤污染。根據(jù)2014年全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)，我國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂，工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問題突出，土壤污染治理迫在眉睫。

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　　1土壤生物與土壤污染研究

　　前沿土壤污染會(huì)影響土壤生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，而土壤生物則對(duì)土壤污染產(chǎn)生適應(yīng)、反饋調(diào)控以及消解清除作用，對(duì)兩者相互作用的研究有利于發(fā)展土壤生物修復(fù)技術(shù)。基于土壤污染與土壤生物的相互作用(圖1)，相關(guān)科學(xué)研究主要分為三個(gè)方面:(1)土壤污染的生態(tài)毒理效應(yīng);(2)土壤生物對(duì)土壤污染的響應(yīng)與適應(yīng)機(jī)制;(3)污染土壤修復(fù)原理與技術(shù)。

　　2未來研究動(dòng)向分析

　　基于國(guó)內(nèi)外土壤污染與土壤生物研究前沿動(dòng)態(tài)和我國(guó)土壤污染基本狀況，這一研究領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題可凝練為:(1)土壤污染如何影響土壤生物群落結(jié)構(gòu)與功能?(2)土壤消納污染物的生物學(xué)機(jī)理?(3)生物污染在土壤中的傳播與演化機(jī)制?圍繞這些問題，以下幾方面將成為未來研究的重點(diǎn)方向:

　　2．1土壤污染背景下微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的演變及生態(tài)效應(yīng)

　　過去有關(guān)土壤污染的生態(tài)效應(yīng)研究主要在細(xì)胞和生物個(gè)體水平開展，研究對(duì)象主要是動(dòng)物和植物，但隨著微生物分子生態(tài)學(xué)的發(fā)展，越來越多的研究開始關(guān)注土壤污染對(duì)微生物群落的影響，包括在功能基因、功能群乃至在土壤生態(tài)系統(tǒng)水平研究不同污染物及復(fù)合污染對(duì)土壤微生物多樣性和功能的影響及其機(jī)制，重點(diǎn)是將生物多樣性(群落結(jié)構(gòu))與相關(guān)生態(tài)功能/過程結(jié)合起來進(jìn)行研究，從生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性(抵抗力和恢復(fù)力)的關(guān)系角度理解土壤污染對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)影響機(jī)制。

　　2．2土壤污染的生物轉(zhuǎn)化和清除機(jī)制

　　土壤生物可通過氧化、還原和甲基化等過程直接改變重金屬化學(xué)形態(tài)，或通過改變鐵、硫等元素的氧化還原狀態(tài)、分泌有機(jī)絡(luò)合物、細(xì)胞壁吸附和固定等過程影響重金屬的生物有效性［12］。土壤生物同樣可以通過特異性或非特異性酶脫毒系統(tǒng)，或通過一些特定的代謝途徑降解有機(jī)污染物。通過野外調(diào)查及傳統(tǒng)室內(nèi)模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)并分離特定功能微生物，進(jìn)一步通過同位素示蹤技術(shù)、原位熒光雜交技術(shù)、電子顯微技術(shù)，以及近年來迅速發(fā)展起來的同步輻射技術(shù)(如X射線熒光微分析技術(shù)(XＲF)和X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)(XAFS))、次生離子質(zhì)譜技術(shù)，可深層次揭示污染物遷移轉(zhuǎn)化的界面化學(xué)過程［63］。另一方面，生物體內(nèi)的生理代謝及分子調(diào)控過程是驅(qū)動(dòng)污染物化學(xué)轉(zhuǎn)化的內(nèi)在動(dòng)力，未來的研究也需要將分子生物學(xué)技術(shù)(如實(shí)時(shí)熒光定量PCＲ、基因克隆及功能驗(yàn)證、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析、穩(wěn)定性同位素核酸探針DNA/ＲNA-SIP等技術(shù))與先進(jìn)的物理化學(xué)技術(shù)(如高精度質(zhì)譜、電鏡分析及同步輻射等技術(shù))相結(jié)合，從分子層次上深入探索土壤生物介導(dǎo)的污染物轉(zhuǎn)化機(jī)制，為土壤污染的生物修復(fù)奠定基礎(chǔ)。此外，一些污染物的生物代謝及消納過程往往與生物自身代謝過程相耦合，如微生物驅(qū)動(dòng)的有機(jī)污染物降解可以耦合鐵還原、硝酸鹽還原、硫酸鹽還原及甲烷產(chǎn)生過程，這些耦合作用在元素生物地球化學(xué)循環(huán)過程中扮演著重要的角色。具體研究過程中，需要綜合考慮生物自身的代謝過程及污染物的轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，全面理解污染物在生物體內(nèi)的代謝過程及調(diào)控機(jī)制。

　　2．3病原菌和抗生素抗性基因在土壤中的分布規(guī)律與傳播機(jī)制

　　病原菌和抗生素抗性菌及抗性基因一方面會(huì)通過土壤-空氣、土壤-植物、或土壤-地下水途徑直接進(jìn)入人體，危害人體健康，另一方面則會(huì)造成農(nóng)作物病害，抑制農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)或農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低。因而，進(jìn)行土壤病原菌及抗生素抗性基因污染防御及治理迫在眉睫。系統(tǒng)深入研究病原菌和抗生素抗性菌及抗性基因在土壤中的分布傳播過程與機(jī)制是進(jìn)行污染治理的前提。

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