生 态 环 境 土壤重金属污染研究现状 所 芳 贾锐鱼 （西安科技大学，陕西 西安 １７００４５） 摘 要：目前，越来越多的研究者开始对生物学指标反应土壤重金属污染程度方面进行研究，寻找一套较为敏感的指标 体系，使评价者便于对一种土壤是否被污染、污染的程度等作出科学、客观的判断。研究表明，微生物生物量、微生物 商、土壤酶活性、代谢商等土壤质量生物学指标对气候、人为活动等外界条件的反应敏感。本文主要阐述了近年诸多学 者这方面研究的主要方法和研究成果，并在这些成果的基础上做了进一步展望。 关键词：土壤；重金属污染；生物学指标；土壤酶学指标 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｏｗ，ｍａｎｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｄ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｉｎ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｓｏｉｌ，ｗｈｉｃｈ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｆｉｎｄ ｏｕｔ ａ ｍｏｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｏｒｓ ｗｉｌｌ ｍａｋｅ ａ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｔｏ ｓｏｉｌ，ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｏｒ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｓｔｕｄｙ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｂｉｏｍａｓｓ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｑｕｏｔｉｅｎｔ（ｑＣＯ２），ｓｏｉｌ ｅｎｚｙｍｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｑｕｏｔｉｅｎｔ ａｒｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｔｏ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｃｌｉｍａｔｅ，ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓｃｈｏｌａｒｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｅａ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｓｔｕｄｙ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｏｉｌ；Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ；Ｓｏｉｌ ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ １ 土壤环境质量的生物学指标 目前常用的生物学指标主要有：微生物生物量、微生 态参数可作为检测土壤污染状况的早期、敏感的生物学指 标 。 １．３ 代谢商 微生物代谢商也是微生物活性的重要指标之一，即用 来定量表征单位生物量的微生物在单位时间里的呼吸作用 的大小。它把微生物生物量的大小和微生物的生物活性及 功能有机地结合起来，反映了微生物群落生理上的特征。 代谢商可用于揭示土壤的发生过程、基质质量，生态演变 以及对环境胁迫的反应。一些研究结果发现，代谢商与有 效铜、锌呈极显著的正相关，说明环境胁迫能使代谢商增 加。这是由于土壤环境在受到胁迫或干扰条件下，微生物 为了维持生存可能需要更多的能量，而使土壤微生物的代 谢活性发生不同程度的反应。在受到重金属污染时，它通 常随重金属污染程度的提高而上升，如：土壤中添加重金 属后能显著提高代谢商，这一现象可能是由微生物能量保 持极 低的基质利用率引起的。然而，也有的研究发现随着 重金属含量的增加，代谢商反而有轻微的降低，揭示了代 谢商可能与土壤质地、有机质含量、土壤ｐＨ等因素有关。 １．４ 土壤酶 土壤酶是土壤中产生专一生物化学反应的生物催化 剂。土壤酶一般吸附在土壤胶体表面或呈复合体存在，部 分存在于土 壤溶液中，而以测定各种酶的活性来表征。土 壤酶活性的大小与重金属污染程度存在一定的相关性，这 些酶多指胞内酶，如脱氢酶、磷酸酶、过氧化氢酶等。由 于土壤酶类对重金属离子的抑制或激活作用比较敏感，且 其活性变化直接影响着从土中获取养分的作物的生长，因 ［２］ 物商、代谢商、土壤酶活性等。 １．１ 微生物生物量碳 土壤微生物生物量包括微生物量碳、微生物量氮、微 生物量磷以及微生物量硫，一般以微生物量碳含量来表 示，它虽然仅占土壤有机质的很小一部分（ｌ～４％），但所起 的作用不可低估，因其所含养分有效性较高，常被看成是 土壤活性有机质组分。因此，微生物生物量碳可以直接影 响到养分循环及其生物有效性。它能代表参与调控土壤中 能量流动和养分循环以及有机质转化的相应微生物的数 量。同时，土壤微生物生物量碳转化速率的快慢可以很好 的表征土壤总碳的变化，是比较敏感的生物学指标，所以 有很多研究人员将其定义为有机质的活性组分，来作为土 壤环境质量的生物学指标之一。 １．２ 微生物商 土壤微生物商（土壤微生物量碳与土壤有机质含量的比 值）也是评价重金属污染对土壤生态系统功能和影响土壤质 量的重要指标，随着重金属浓度的提高，土壤微生物商通 常呈下降趋势［１］ 。微生物商是一个 比值，它能够避免在使用 绝对量或对不同有机质含量的土壤进行比较时出现的一些 问题，因此用微生物商来作为土壤环境质量的生物学指标 比微生物生物量更可靠。同时土壤微生物对外界反应的灵 敏性，可以作为反映环境和管理措施变化的敏感生物标 记，它对土壤的利用和管理具有重要的指示意义。因此， 微生物动态是土壤变化趋势的早期指示，微生物学生理生 收稿日期： ２００９－０４－２５ 修回日期：２００９－０５－２６ 作者简介： 所芳（１９８４－），女，山东莱州籍，硕士研究生，研究方向为土壤重金属污染。 贾锐鱼，女，陕西韩城籍，现任西安科技大学地质与环境学院副教授。 53