章歆涵 张育深
摘要：由于纺织行业的不断发展，印染废水的排放增加，又因为染料废水的可生化性较差，，使得有机合成染料在土壤积累到有毒水平，并通过食物链进一步影响生物和人类。为了实现预警和防止土壤质量恶化，有必要选择合适的指标来诊断有机染料污染，而微生物学指标在鉴定土壤污染有着极高敏感性。微生物指标包括土壤生物量，微生物丰度，微生物群落结构和多样性以及土壤酶活性。但相关研究在染料污染方面屈指可数。本文综述了印染废水在各领域的危害性，以及微生物指标指标在印染土壤污染方面的可能性。此外，还介绍微生物在染料降解方面的前景。
关键词：印染污染;染料;土壤微生物;微生物群落结构
中图分类号：G4 文献标识码：A
一、印染废水的危害
（一）印染废水主要成分
染料广泛应用于不同的行业中，这些化合物具有致癌性和毒性，对水体生态系统造成的危害越来越大。在染色的过程中，大量着色剂混杂在印染废水中，通过印染厂的排放进入到水体。优异的结合能力，使得活性染料在商业染料领域中占据了一席之地。几乎大多活性染料都有“三致”作用，而且降解难度较大，可称为危害最大的染料之一。
在印染废水之中，造成污染危害的物质主要是重金属物质和有机化合物，其组分复杂，其毒性高、色度高、碱性强，而且降解难度较大，具有“三致”作用（致突变，致畸及致癌）。
（二）印染废水的危害
1.对生物的危害
染料通过印染废水排放入印染厂周边水体，影响水生生物。之后印染废水通过土壤进入到植物、微生物中，在通过食物链逐级传递，进而影响到更多生物，造成其健康问题。
重金属难以降解，而且其半衰期长，容易在生物体内积累，危害极大。而且，由于一些重金属在水中的溶解度较大，更有可能影响生物和及其所在环境。重金属通过水系进入到周边环境的土壤，通过水或土壤进入到生物体内，再随着食物链的富集效应迁移到大部分生物中，影响其生命健康，造成诸如肝损伤、生殖能力低下和皮肤癌等问题，甚至死亡。
有机化合物因其多功能性和化学稳定性，成为了广泛应用于印染纺织工业的主要着色剂。然而，有机合成物极难降解，而且其中部分有机染料有着较强的毒性，此外还可能会导致癌症和突变，威胁生命体的健康。全球常用的偶氮染料为刚果红（CR）。CR是一种基于重氮联苯胺的阴离子染料，它的结构中有双偶键的存在，在水体中一般会生成芳香胺类物质，具有致癌性。
2.对环境的威胁
除了会影响生物体的健康，印染废水中的一些化学物质可以在不立即表达的情况下破坏生物的遗传物质。除此之外，色素在水中会阻挡阳光照射到水体底部，这会干扰并破坏水体生态系统的平衡。
印染废水会通过水体进入到周边的土壤环境中，导致土壤污染。染料难以被分解，将会长期残留在土壤中，改变土壤结构，降低土壤通透性[1]。染料中含有大量重金属物质，它们随着印染废水进入土壤，可能引发土壤的重金属污染，导致土壤退化。
二、土壤
（一）土壤生物量
生物量包括藻类、细菌、真菌以及原生动物的总质量。微生物生物量包括碳、氮、磷、硫等，但通常表示为微生物生物量碳。作为土壤中有机质的一个组成部分，微生物生物量在陆地生态系统中的有机质动态中起着举足轻重的作用。微生物生物量受土壤变化的影响很大，土壤的高微生物含量表示土壤的功能较为良好，可以储存和回收更多的养分，反之微生物生物量低的土壤不利于大多数土壤生物的生存，需要人为因素的治理。
（二）微生物群落结构和多样性的诊断
土壤中的微生物群落结构和微生物多样性对土壤的细微改变异常敏感，常被用作土壤污染的指标。土壤微生物群落有着非常丰富的多样性，然而在重金属污染程度为中等的土壤中，其微生物群落多样性减少了1000多倍;在污染程度较为严重的土壤中，微生物群落的多样性可能仅占原始土壤的1%。微生物群落结构也可以成为评价估测土壤质量的一种重要指标。大量报告表明，当处于重金属胁迫之下时，土壤微生物的群落结构会被改变[2]。使用偶氮染料会对土壤微生物种群产生不良影响，并影响土壤微生物种群[2]。然而，宏基因组学在土壤染料污染修复中的研究相对较少。此外，在长期污染下，微生物活性可能会逐渐改善，但其群落结构可能无法复原。
（三）土壤酶活性的诊断
土壤酶参与土壤的生化过程，特别是与碳氮磷循环有关。由于其稳定性和敏感性，所以酶活性能够有效地反映出土壤生化反应的状态与方向，可以作为诊断土壤污染的潜在生物指标。β-葡萄糖苷酶在有机质循环中起着关键作用。脱氢酶活性是土壤氧化反应的有力指标。脲酶是土壤中有机氮化合物潜在矿化的生物指示剂。磷酸酶可以参与土壤中含磷有机物的水解过程，因此在P循环中起着中心作用。科学家指出，与未受污染的土壤相比，在污染条件下脱氢酶活性急剧下降大量研究结果证实，土壤酶活性强烈地取决于污染的程度，但是随着时间增加，抑制作用会逐渐减弱。这可能是一种抗酶活性现象：微生物突然接触重金属导致酶活性显著降低;随后，微生物适应污染环境，使酶活性趋于恢复。
（四）微生物染料脱毒
传统物理化学手段处理印染污水成本高、效率低，发展生物处理方法是恢复环境健康和质量的优先事项。微生物染料脱毒因其成本低、技术开发相对容易而前景广阔。已知来自环境和哺乳动物肠道（微环境）的几种细菌物种，如粪肠球菌和海洋杆菌属菌株HBRA可降解偶氮键。不同的生长条件和不同的代谢机制会影响微生物染料的降解。除此之外，其他一些真菌也被关注，如赭曲霉、杂色曲霉菌、侧耳菌和粘菌。有科学家证明灵芝铜绿AG-1对多种偶氮染料具有脱色潜力。
三、展望
综上所述，国内外对印染废水的组成成分和危害有着清晰的认知以及微生物染料脱毒有了丰富的研究，但对土壤中不同微生物指标的变化及微生物对印染污染可能带来的胁迫反应的机制尚未明确。
对于治理土壤有机染料污染的研究，在以下方面仍需进行更深入的探究：
1.开展印染污水精确化的分离
2.建立土壤有机染料污染中通用的微生物指标
3.未来还需加强土壤理化因子与微生物指标之间的定量关系。
4.开发出更多元化的微生物治理技术
参考文献
[1] Jin-Seok Bae and Harold S. Freeman. Aquatic toxicity evaluation of copper-complexed direct dyes to the Daphnia magna[J]. Dyes and Pigments， 2005， 73（1） ： 126-132.
作者簡介：章歆涵（2001.7-），女，浙江省杭州市萧山区，本科在读，绍兴文理学院生命科学学院，研究方向：教育学，生物学。
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