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土壤生物污染物的迁移

发布时间:2018-07-16 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:1228

生物污染物在土壤中的运移过程包括生长、吸附、解吸、沉积(过滤、布朗扩散、截流和沉降)、腐解、钝化和滞留等过程,大多学者认为微生物在土壤中的运移主要受吸附一解吸反应控制,致病微生物在土壤中淋溶量与土壤质地、土壤化学以及微生物表面性质有关(郭笃发等1998)。此外,病原微生物对土壤环境中养分的利用能力,与土著微生物和其他生物的竞争,以及对环境条件的适应能力等,都将影响它们的生长、繁殖和存活,进而影响它们的数量以及迁移传播。致病微生物除了在土壤中增殖外,还可能随径流水进入灌溉水或饮用水水源,甚至迁移到更远的水体。对江苏省养殖大县海安县境内一些大型养殖场的环境调查表明,各养殖场下游100 m和200 m河水中均有沙门氏菌的检出;在养殖场附近被外排畜禽粪便污染的土壤、排污口沉积物及河泥(0~10 cm)中均有相当数量的粪大肠菌群、沙门氏菌等人畜共患病原菌,在排污口沿河下游100 m取样点的河泥中仍有病原菌检出,甚至其数量还高于排污口(汪勇2008)。有研究表明,1~2 cm表层土中的粪源性病原微生物污染地表径流水的可能性最大;而对土壤剖面的研究表明,所有种类的细菌都会随下渗水迁移到某一深度。被粪便污染的水体,其所带病原菌也可能进入底泥,如江西九江某鱼塘的塘泥中就检测到了沙门氏菌,检出率为12%,且从塘水塘泥中分离出在国内罕见报道的恩多洛沙门氏菌(Salmonella ndolo)达5株之多(邵丽君等1997)。

生物污染物也会通过各种途径黏附于植物和动物体上或为动、植物所吸收,并实现其在生态系统中的迁移。然而,污染物在生物体内各个部位的分布是不均匀的,且不同生物的分布情况也存在差异。了解污染物在生物体内的一般分布规律,对正确采集样品,选择适宜的检测方法也十分重要。同时,观测生物污染物与植物和动物体的关系及迁移规律,对于认识和防治生物污染具有重要意义。

(一)土壤生物污染物向植物的迁移

土壤生物污染物向植物的迁移有多种途径,他们可以黏附于植物表面、经植物茎叶表面和根系侵染植物,也可通过粪肥沾污植物。

1.表面附着

表面附着指污染物以物理方式黏附于植物表面的现象。例如,散逸于大气中的各种气态物质和有害孢子等,可通过大气沉降部分黏附于植物的表面,造成污染和危害。表面附着量的大小与植物体表面形状、面积和性质及污染物的性质、状态等有关。一般说来,表面积大、表面粗糙、有绒毛的植物附着量较大;而粉状污染物或当污染物的黏度较大时,其在植物上的附着量亦较大。

2、表面侵染

植物茎叶表面,包括植株表面的气孔、角质层的间隙等,都是病原菌侵染的通道,而叶片、种子等器官也可成为病原菌传播的载体。以番茄细菌性溃疡病菌为例,该菌存在于植物病残组织中可以存活2~3年,在田间或温室可通过水、培养料和修剪刀等传播,由植株的伤口、叶毛、根、气孔和其他自然孔口或幼嫩果实表面侵入植物组织。带菌种子和病株可进行远距离传播。果实上的病斑是风雨或喷灌时滴下的、混有病汁液的带菌水所致;花柄染病后,病菌可经维管束进入果实的胚,侵染种脐或种皮,致种子内部带菌;病、健果混合采收时,病菌黏附在种子上致使种子内外层都可带菌,其带菌率一般为1%~5%,严重时可达53.4%。这些带菌种子可远距离传播,当种子带菌率达1%时,便能迅速引起病害流行。如果苗床土壤带菌,则病株可达50%以上(王晓辉2006)。

3.根系侵染

作为植物直接从土壤中吸收水分和营养元素的器官,根系与土壤生物之间的作用尤为重要,决定着植物的生存状况。根系在两种情况下可被生物侵染,一种是根系与入侵生物建立了互惠共生的关系,这种侵染有助于植物更好地吸收营养,对植物是有利的,如根瘤菌入侵豆科植物形成根瘤和菌根真菌入侵高等植物形成菌根等;另一种情况是对入侵生物有益而对植物有害,最典型的例子是线虫侵染。线虫本身在土壤中是普遍存在的,也是维持土壤生态平衡的重要物种之一,但在土壤管理措施不当或者遭遇严重污染的情况下,线虫数量急剧增加,就会影响植物的生长。蔬菜根结线虫病是由寄生线虫危害而引起的生长发育障碍,主要危害根部。黄瓜、番茄感染根结线虫病后,根系发育不良,主根和侧根萎缩、畸形,根面形成肥肿、畸形和大小不等的瘤状物,即藏有很多白色卵圆形雌线虫的虫瘿。植物染病后,轻者地上部植株无明显症状;较重者植株生长不良、矮化和叶缘发黄,病株在高气温条件下很容易萎蔫;重病株结果少而小;严重者停止生长后枯死(洪奎贤等2007)。

除线虫侵染外,还包括细菌侵染。农业生产中常见的有软腐菌、根腐菌和镰刀菌等。软腐菌中以白菜软腐菌研究较多,白菜软腐病菌主要在田间病株、窖藏种株或土壤中未腐烂的病残体及昆虫体内和肥料中越冬,通过雨水、灌溉水、昆虫和带菌肥料等自然传播媒介,入侵菜株伤口。由于该病菌寄主范围广,可在不同季节的多种蔬菜上传染繁殖,不断为害,并传播到秋大白菜上。大白菜发病后,在田间又能进行多次再侵染。据报道,软腐病菌从白菜幼芽阶段起,在整个生育期内均可由根毛区侵入,潜伏在维管束中或通过维管束传到地上各部位,在遇到厌氧性条件时则大量繁殖而发病,称之为潜伏侵染。大白菜潜伏带菌率有时高达95%(王成云2001)。

4.外源沾污

2006年9月,美国发生“毒菠菜”事件,26个州受到波及,共200余人染病,3人死亡。其污染源头是美国加州中部地区的一家养牛场,大肠埃希菌O157: H7通过牛粪流入附近菠菜地,造成菠菜污染。而据山东聊城一项对238个春季蔬菜样的调查发现,47%受到不同程度的污染,其中轻度污染占27.7%,中度污染占14.3%,重污染占5%(朱奇等2000)。中度污染样品100%是由于大肠菌群超标造成的,而重污染的样品则全部含有肠道致病菌。究其原因,首先是由于大部分菜农直接使用人畜粪便为蔬菜施肥,或用稀释的粪便浇灌菜园,使粪便中大量细菌污染了蔬菜;原因之二是菜农用污水(食品工业污水、屠宰废水及生活污水等)或被污水污染的水源灌溉菜园。此外,运输蔬菜的工具以及菜市场的垃圾也有污染蔬菜的可能。

在我国食品污染物监测网食源性致病菌调查报告中,也曾报道生食蔬菜中检出了沙门氏菌,推测均为未经处理的新鲜粪便直接浇灌所致(王茂起等2004)。表8~12列出了有关新鲜蔬菜卫生学方面的评价标准,可作为参考。表中细菌总数指1g检样经过技术处理,在一定条件下培养所得的细菌菌落数,以之作为判定蔬菜被污染程度的重要标志。

表8-12 新鲜蔬菜生物污染评价参考标准1)

(二)土壤生物污染物向动物的迁移

生物污染向动物迁移的途径主要是动物吸收和动物传染。

1.动物吸收

动物在呼吸空气的同时将不可避免地吸收来自空气中的杂质,例如气态污染物及悬浮颗粒物等;在饮水和进食中也会同时将存在于其中的污染物摄入;当皮肤有病损时,原不能经完整皮肤吸收的物质也可通过皮肤创面而进入动物体。由呼吸道吸收的污染物通过肺泡可直接进入动物体内参与大循环;消化道吸收的污染物通过小肠吸收(吸收程度与污染物性质有关)经肝脏再进入大循环;经皮肤吸收的污染物可直接进入血液循环。另外,由呼吸道吸入并沉积在呼吸道表面上的有害物质也可以咽到消化道、再被吸收而进入肌体。当有毒物质在体内的蓄积超过某一限度时,或生物污染物在潜伏期后爆发,则会给生物体造成损害或感染,出现发病症状。

沙门氏菌病主要通过食物传播,因为这些细菌感染牛肉或家禽,而且可在这些食物中生长。在美国,每年非伤寒沙门菌感染约有140万例,其中8~16万例患者到医院就诊,16000例入院,1600例死亡(Hargett Bean et al.1988),肠出血性大肠埃希菌(EHEC是南美、非洲和亚洲婴儿患腹泻的主要致病原,人、牛和猪都能被这种杆菌感染,该病的爆发与食用生牛肉和鸡肉,食用未熟透或生汉堡包、生奶,未经巴氏消毒的果汁或被牛粪污染的蔬菜有关。此外,寄生的原生动物和蠕虫可以从水、土壤和被污染的食物中进入寄主体内,牛吃草时可能会因摄入含有妊娠期的人类废弃物而感染绦虫,钩端螺旋体可以通过黏膜、伤口或浸软的皮肤进入动物和人的机体而感染发病。

2.动物传染

病原体可以通过各种渠道脱离宿主,如口鼻呼出的分泌物、因死亡而脱落的皮肤、粪便、尿液、唾液和眼泪等,它们可以污染空气、土壤、水、食物或其他生命体。当吸入被污染的空气,食用被污染的食物和水,接触到污染的土壤等时,病原体便被传播到另一个宿主,于是便开始了新的感染过程。例如,鸟分枝杆菌复合体(MAC)对人的感染被认为是始于胃肠道或呼吸道的寄生,也就是说通过吸入或摄入引起的。在传染过程中,病原体可能通过宿主的粪便、尿液和呼吸分泌液等又释放到环境中,如此循环。

在所有通过食物传播的传染病中,感染创伤弧菌(V. vulnificus)是最严重的疾病之一,其败血症致死率超过50%,这种病例常与食用生牡蛎有关,患者在症状发作前1~2 d内基本上都食用过生牡蛎。在肉类、牡蛎、鱼和生牛奶中存有耶尔森氏小肠结肠炎菌菌株,其原因在于这种有机体在土壤、水和动物中的普遍存在为其提供了进入食物源的充足机会。调查表明,空肠弯曲杆菌是在美国导致细菌性腹泻的首要原因,它广泛存在于零售鸡肉(23.1%~98%)和健康的鸡肠道系统内,亦可从健康的牛、鸟甚至苍蝇中分离到,也出现在未经氯化处理的水源中,均有可能通过食物链而传递(肖政2003)。

相关链接:土壤生物污染物的生存条件

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