北极星节能环保⽹讯: 摘要：⽂章在系统分析、归纳总结国内外相关领域研究成果的基础上，综述了蚯蚓在⼟壤重⾦属污染及其修复中的应⽤研究进展，主要包括:
▼蚯蚓作为⼟壤重⾦属污染的指⽰⽣物;方形磁铁
胀锚螺栓
▼重⾦属对蚯蚓⽣理⽣态的影响研究;熔断器盒
▼蚯蚓在⼟壤重⾦属污染修复中的作⽤机制;
▼蚯蚓与植物、微⽣物的协同作⽤;
▼以及蚯蚓粪作为重⾦属污染修复剂的潜⼒分析等。
在此基础上，概括提出了蚯蚓在重⾦属污染⼟壤修复领域⾯临的主要问题。
背景
⼟壤是⽣态环境的重要组成部分，是⼈类社会赖以⽣存的主要资源之⼀。过去数⼗年间，城市与现代⼯业快速发展，矿床过度开采和冶炼等导致⼤量污染物进⼊环境,⼟壤重⾦属污染⽇益严重。重⾦属可以通过植物的吸附作⽤进⼊植物体内，还可能通过径流和淋洗等作⽤污染地表⽔和地下⽔，最终通过⾷物链或直接接触等途径危害⼈们⾝体健康。
据报道----我国受重⾦属污染⼟壤⾯积约2000万hm2，占全部耕地⾯积的1/5，每年因⼟壤重⾦属污染带来的粮⾷减产达1000多万t，被重⾦属污染的粮⾷每年约1200万t，年经济损失在200亿以上。我国华南地区有的城市有50%的农地遭受Cd、As、Hg等有毒重⾦属和⽯油类的污染。长江三⾓洲地区有的城市有万亩连⽚农⽥受Cd、Pb、As、Cu、Zn等多种重⾦属污染，致使⽣态环境和农业⽣产受到极⼤破坏。
⼟壤重⾦属污染--修复⽅法
⼟壤重⾦属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，加上⼟壤中的重⾦属具有⽣物不可降解性和相对稳定性，重⾦属污染⼟壤的修复治理⽐较困难。
⽬前，常⽤的重⾦属污染⼟壤修复⽅法主要有物理化学修复和⽣物修复等⽅法。物理化学法和微⽣物修复对于重⾦属污染⼟壤的修复适⽤性较差，治理成本⾼，容易造成⼆次污染，不能从根本上解决⼤⾯积的⼟壤环境污染问题。与传统的物理化学修复⽅法相⽐较，植物修复、动物修复等⽣物修复技术
在重⾦属污染治理中具有不可替代的优势，并以其治理过程的原位性、治理成本的低廉性、管理与操作的简易性及环境美学的兼容性⽇益受到⼈们的重视，并成为污染⼟壤修复研究的热点之⼀。
蚯蚓与⼟壤
蚯蚓作为⼤型⼟壤动物，是⼟壤中的主要动物类，其⽣物量占据⼟壤动物⽣物总量的60%以上，在维持⼟壤⽣态系统功能中起着不可替代的作⽤。蚯蚓活动可使⼟壤疏松，促进植物残枝落叶的降解，促进有机物质的分解和矿化，增加⼟壤中Ca、P等速效成分，促进⼟壤中硝化细菌的活动，从本质上改善了⼟壤的化学成分和物理结构。因此，近年来蚯蚓在⼟壤重⾦属污染及修复中的应⽤也⽇益受到⼈们重视。 蚯蚓---是属于环节动物门寡⽑纲(Oligochaeta)的⼀类低等动物，在⾃然界已经存在6亿年之久，世界上的蚯蚓约有2500多种，我国已记录的有近300种。所以，达尔⽂认为蚯蚓是地球上的“第⼀劳动者”。
蚯蚓是⼟壤中最常见的杂⾷性陆⽣环节动物，对环境变化具有较强的适应能⼒，可利⽤⽪肤呼吸，在氧分压低于21533kPa 时也能维持正常呼吸，在暂时缺氧条件下还能利⽤体内糖元的嫌⽓进⾏分解，为⽣命活动提供能源。
蚯蚓消化能⼒强、⾷性⼴，在⽣态系统中担当着分解者的⾓⾊,⼈们也利⽤蚯蚓来处理城市⽣活垃圾,⼯业污泥、废渣，以及农作物秸秆、沼⽓废渣等有机废物。
农作物秸秆、沼⽓废渣等有机废物。
蚯蚓作为⼟壤重⾦属污染指⽰⽣物
⾃20世纪90年代以来,⽤蚯蚓的分⼦、⽣物化学和⽣理反应(⽣物标志物)来监测⼟壤污染的变化情况已越来越受到⼈们的关注,⽣物标志物为⽥间条件下指⽰⼟壤污染情况提供了有效的⼯具。传统的⽣态毒理学研究通常只测量蚯蚓体内污染物的残留量或环境中化学物质的残留量,⽣物标志物的主要优势就在于它们弥补了传统环境毒理学⽅法的⼀些局限性。蚯蚓通常被视为⼟壤动物区系的代表类⽽被⽤于指⽰、监测⼟壤污染，蚯蚓在陆地⽣态系统中的特殊地位及其毒理学特性使它成为⼟壤有害化学物质的理想指⽰⽣物，近30年来，国际上⼏乎将蚯蚓⽤于所有重要⼟壤污染物的指⽰研究，蚯蚓的种数量、种类丰度、多样性等参数都是评价污染物环境危害的有⽤⼯具。从⽣态学的⾓度来看，蚯蚓处于⾷物链的底端，与⼟壤中的各种污染物接触密切，利⽤蚯蚓作为指⽰物监测、评价⼟壤污染，可为保护整个⼟壤动物区系提供⼀个相对安全的污染物浓度阈值。
AbudulRida和Bouch在⼀项研究中的⼤量分析证实,⼟壤重⾦属含量与蚓体含量的相关关系很密切，蚯蚓对Cd、Pb、Zn 具有极强的富集能⼒。Paoletti的研究指出，农业⽤地、城市及⼯业区⼟壤中的蚯蚓
是监测各种污染的良好指⽰者。早期Bengtsson对瑞⼠东南部某黄铜制造⼚附近⼟壤中正蚓科蚯蚓(Lumbricidae)的种类、种密度进⾏了调查，得到了相同的规律：蚯蚓的密度和数量与污染源的距离成⽐例，离制造⼚越近，污染越严重，蚯蚓的数量及种类越少。此外，近年来Mari a等⼈对蚯蚓体DNA甲基化和重⾦属污染胁迫的潜在关系进⾏了探索，研究指出蚯蚓DNA甲基化作为⼟壤重⾦属污染⽣物标志物的可能性，还可⽤于评估DNA甲基化的表观遗传变化风险。
国内学者也在该领域进⾏了⼀定的研究，袁⽅曜等对华北地区代表性重⾦属污染农⽥与洁净农⽥蚯蚓落⽐较发现，污染农⽥中灰暗异唇蚓、湖北远盲蚓和⽇本杜拉蚓3个当地潮⼟农⽥的建种消失,⽽威廉腔蚓的种密度⼤⼤增加，说明蚯蚓落中的污染敏感种消失后，同时改变了耐受性种的⽣态位，耐受性种可以代替敏感种在⼟壤⽣态系统中的功能。王振中等对湖南株洲市某⾦属冶炼区附近⼟壤中的蚯蚓种结构、数量进⾏了调查，结果表明：随着Cd、As、Pb、Zn、Cu、Hg 污染程度的增加，蚯蚓种类减少，污染严重的地区优势种表现出更强的优势度，重污染区3个种均为巨蚓科种类。朱江等报道了以蚯蚓的死亡率和细胞的凋亡率等敏感⽣物标志物评估⼟壤中重⾦属Cd和多环芳烃菲单⼀与复合污染的⽅法。常忠连等的研究指出，蚯蚓不仅可以监测⼟壤重⾦属总量,⽽且可以与⼟壤因素相结合监测重⾦属的⽣态有效性。
蚯蚓对重⾦属的富集与释放
相关研究表明，蚯蚓对重⾦属有⼀定的忍耐和富集能⼒，蚯蚓对重⾦属的富集主要是通过被动扩散作⽤(passivediffusion)和摄⾷作⽤(resorption)2种途径，前者是污染物从⼟壤溶液穿过体表进⼊蚯蚓体内,⽽后者则是污染物由⼟壤通过吞⾷作⽤进⼊蚯蚓体内，并在内脏器官内完成吸收作⽤。有些蚯蚓种类能存活于重⾦属污染⼟壤(包括⼀些⾦属矿区)，并能在体内富集⼀定量的重⾦属⽽不受伤害或伤害较轻。蚯蚓体内富集的重⾦属可以在⾷物链中传递和⽣物放⼤，其过程取决于重⾦属化合物的持久性和可富集性。在蚯蚓的忍受范围内，当蚯蚓吸收的重⾦属积累到⼀定程度就会通过粪便和分泌物排出；如果蚯蚓吸收的重⾦属超过了蚯蚓的忍受范围，则会直接毒害蚯蚓。
Hendriks和Ma通过室内模拟试验和⽥间试验，均证明了蚯蚓对Cd具有极强的富集能⼒，这与寇永纲等的研究结论⼀致，随着Pb浓度的增加，蚯蚓体内的富集量也增加；单位质量蚯蚓培养期内吸收Pb量与Pb浓度梯度表现出极显著差异。Edwards 等研究了蚯蚓体对Cu和Hg的⽣物可利⽤性，认为蚯蚓对两者均有富集作⽤。吴国英等采⽤室内接种法的研究结果表明,⾚⼦爱胜蚓(Eiseniafoetida)对猪粪中重⾦属Cu、Zn具有⼀定的吸收能⼒，富集系数分别为0.43、0.73。⼽峰等的研究揭⽰了蚯蚓对Se、Cu有很强的富集作⽤，体内最⾼富集量分别可达33215和136719mg/kg，分别相当于体重的0.03%和0.12%，这些都表明蚯蚓对重⾦属均有较强的富集能⼒。郭永灿等的研究证明重⾦属在蚯蚓体内富集量随污染程度增加⽽上升，重污染区为中污染区的2.27倍，轻污染区的7.30倍。
同时，蚯蚓对重⾦属的忍耐和富集能⼒是有选择性的，对不同重⾦属最⼤富集量的出现时间也不相同，
对各种重⾦属的富集量随着培养时间的增加⽽变化。⽜明芬和崔⽟珍通过蚯蚓处理垃圾及纳污河流底泥实验研究发现，蚯蚓可选择吸收并富集垃圾及底泥中的Cd，但对其他重⾦属元素Pb,Cu,Zn等并⽆此种富集吸收现象。通过对富集系数K的⽐较研究，王振中等发现蚯蚓体对重⾦属吸收顺序为Cd>Hg>As>Zn>Cu>Pb，其中Cd的富集系数⼤于1，表现为强烈富集作⽤。Gregor等对8种不同蚯蚓在森林⼟壤中对Hg、Cd、Pb的富集情况进⾏了系统研究，结果表明蚯蚓对重⾦属的富集能⼒依次为
Cd>Hg>Pb，与上述研究结果⼀致。伏⼩勇等对微⼩双胸蚯蚓的研究表明，蚯蚓对Cu、Pb富集量在第2周时达到最⼤,⽽对Zn的富集量在第4周时达到最⼤。陈⽟成等研究表明，重⾦属富集系数与转化⽅式之间没有明显相关性，蚯蚓最易富集的⾦属元素是As和Cd,⽽不易富集Hg。此外，对于重⾦属在蚯蚓体内的富集形态也进⾏了⼀定的研究,Anita等的研究表明,⼟壤中的As主要以砷酸盐形态存在,⽽蚯蚓体内的As除了砷酸和亚砷酸盐两种主要形态外，还有⼆甲砷酸检出。尽管蚯蚓富集重⾦属后不能像超富集植物那样容易移除，但其对重⾦属的富集与释放对于⼟壤重⾦属污染修复具有积极意义，蚯蚓活动及其⽣理过程将能有效地促进重⾦属在⼟壤中的迁移，并能提⾼其⽣物可利⽤性。
重⾦属污染对蚯蚓的⽣态毒理研究
1重⾦属对蚯蚓的急性毒性
1重⾦属对蚯蚓的急性毒性
有关学者对蚯蚓的急性毒性进⾏了⼤量的研究，宋⽟芳等的报道表明，蚯蚓个体对重⾦属毒性的耐受程度差别较⼤，其毒性阈值分别为:Cu300mg/kg,Zn1300mg/kg,Pb1700mg/kg,Cd300mg/kg；蚯蚓的半数致死浓度(LC50)分别
为:Cu400~450mg/kg,Zn1500~1900mg/kg,Pb2350~2400mg/kg,Cd900mg/kg，这与郭永灿等的报道结果基本⼀致，各重⾦属元素48h的LD50分别为:Cd1000mg/kg,Pb81mg/kg,Cu633mg/kg,Hg304mg/kg,Zn528mg/kg,Cr428mg/kg。赵丽等采⽤滤纸接触法测得Cd、Cu对蚯蚓的LC50分别为1612.57mg/L和584.93mg/L,⼈⼯⼟壤法测得Cd、Cu对蚯蚓的LC50分别为875.05mg/kg和116.91mg/kg，表明Cu对该蚯蚓的毒性强于Cd。
同时，有关研究⼈员对复合污染的急性毒性也进⾏了研究，宋⽟芳等的研究还表明，在Cu、Zn、Pb、Cd单⼀污染引起⼤于10%蚯蚓死亡浓度下，复合污染导致100%蚯蚓死亡，表明复合污染极强的协同效应。贾秀英等测定了Cu、Zn单⼀与复合污染对蚯蚓的急性致死及亚致死效应，结果表明，蚯蚓个体对Cu、Zn的耐受程度不同，其毒性阈值Zn>Cu，此结果与宋⽟芳等的研究结果相符合。Cu、Zn浓度与蚯蚓死亡率显著正相关，与体重增长率显著负相关。赵作媛等对镉-菲复合污染影响下蚯蚓的急性毒性进⾏了系统研究，结果表明,14天时镉、菲对蚯蚓的LC50分别为788.71mg/kg、42.51mg/kg，菲的毒性⼤于镉毒性。镉在各浓度下与菲复合，对蚯蚓的毒性都产⽣拮抗作⽤，且随镉浓度升⾼其降低菲毒性的程度降低，说明复合污染物的组成及各污染物的不同浓度组合是决定混合物毒性的重要因
素。
2重⾦属对蚯蚓机体组织的影响
郭永灿等对重⾦属污染胁迫下蚯蚓机体组织破坏进⾏了系统研究，对株洲冶炼⼚附近重⾦属污染区采回的⽩颈环⽑蚓(Pheretimacalifornica)电镜观察表明，蚯蚓胃肠道粘膜上⽪细胞均发⽣不同程度的损伤，主要表现为胃肠道粘膜层出⾎、背⾎管肿胀，上⽪细胞产⽣萎缩或溃疡灶。这些病变随污染程度的不同⽽不同，重污染区⽐轻污染区要严重，在重污染区的蚯蚓胃肠道粘膜上⽪细胞核周腔扩⼤甚⾄解体，同时可见到线粒体肿胀、凝聚及线粒体嵴消失，甚⾄空泡化或解体;⾼尔基复合体膨⼤，内质⽹扩张，溶酶体增⽣；细胞核膜间隙肿胀、断裂、核质外溢，胞质⾃溶。此外，重⾦属污染还会引起蚯蚓的体表溃疡甚⾄产⽣肿瘤，同时蚯蚓特有的黄⾊细胞也会因污染程度的不同⽽显⽰出消长规律，重⾦属污染程度与上⽪细胞超微结构病变⼤⼩呈正相关。
王盛权等采⽤滤膜法研究了Hg和Cd单⼀污染对⾚⼦爱胜蚓⾎细胞微核的影响，结果表明，重⾦属污染能使其蚯蚓⾎细胞产⽣⼀定数量的微核，具有⼀定的遗传诱变效应，微核产⽣率随污染浓度的增加呈现先上升后下降的趋势。其中,Hg在
0~25.5mg/L的浓度范围内，微核率与处理浓度呈极显著正相关；在25.5~63.75mg/L浓度范围内，微核率与处理浓度呈极显著负相关。Cd在0~115mg/L浓度范围内，微核率与处理浓度呈极显著正相关；
在115~143.75mg/L浓度范围内，微核率与处理浓度呈极显著负相关。
3重⾦属对蚯蚓体内酶活性的影响
有关研究表明，重⾦属污染对蚯蚓体内酶活性有重要影响。王振中等的研究表明,Cd中毒后蚯蚓过氧化物同⼯酶活性增加，脂酶同⼯酶活性减弱;Pb中毒后蚯蚓过氧化物酶和脂酶同⼯酶活性均增加。郭永灿等的报道也证明重⾦属对蚯蚓酯酶同⼯酶有抑活作⽤,⽽重⾦属对蚯蚓过氧化物酶同⼯酶有激活作⽤。郭永灿等还对株洲⼯业区蚯蚓酯酶及过氧化物酶同⼯酶进⾏⽐较研究，结果证明重⾦属污染⼟壤中蚯蚓体内酯酶同⼯酶酶带减少，酶活性降低,⽽其过氧化物酶酶带和酶活性有所增加。
吴国英和贾秀英研究了猪粪基质中重⾦属Cu、Cr和Cd对⾚⼦爱胜蚓体重和体内纤维素酶活性的影响，结果显⽰Cu、Cr 和Cd污染均可导致蚯蚓体重下降，并且降幅和各污染物浓度的增加和暴露时间呈正相关性，同时蚯蚓体内纤维素酶活性受到抑制，但不同重⾦属、不同暴露浓度对蚯蚓纤维素酶活⼒的作⽤效应不同。林少琴和兰端芳报道了⾦属离⼦在体内外对蚯蚓SOD、CAT及GSH-Px酶活性的影响，不同⾦属粒⼦在体内、体外对蚯蚓体内主要酶类活性表现出不同的效
应,Zn2+、Fe3+、Mn2+、Hg2+等在体外对蚯蚓SOD表现为强烈抑制作⽤，抑制率达0~30%，在体内不同程度地表现为激活作⽤;Zn2+、Fe3+、Mn2+在体外对蚯蚓CAT有抑制作⽤,Mg2+、Hg2+、Cd2+则对CAT表现为激活作⽤，但在体内
Zn2+、Fe3+则转变呈现出激活作⽤;Zn2+、Fe3+、Mn2+等在体外对蚯蚓GSH-Px表现出抑制作⽤，在体内1天内表现出抑制作⽤，但2天后表现为激活作⽤。Andrea等的研究还证实，在Hg污染⼟壤短期(2天)和长期(44天)暴露下，蚯蚓⾕胱⽢肽还原酶会产⽣随时间变化的氧化应激,⾕胱⽢肽还原酶的氧化还原可⽤于⼟壤Hg污染评估。
4重⾦属污染对蚯蚓种的影响
⼟壤重⾦属污染会对蚯蚓造成毒害作⽤，同时⽣存在重⾦属污染⼟壤中的蚯蚓会对此有所反应，重⾦属污染会引起⼟壤动物落结构、⽣物种类和⽣物数量的变化。有关研究表明，不同品种蚯蚓对重⾦属污染的反应有差别,⼀些品种蚯蚓对重⾦属很敏感，重⾦属会严重影响种的个体数量和⽣育繁殖，如⾚⼦爱胜蚓(Eiseniafoetida)就对⼟壤中Cd污染敏感。邓继福等报道了⼟壤重⾦属污染对⼟壤动物落的⽣态影响，其中也专门提及了⼟壤⼤型动物蚯蚓，研究结果表明随着重⾦属污染程度的增加,⼟壤中蚯蚓种类迅速减少。水下助推器
Maboeta等的⽥间试验研究结果表明，施⽤氯氧化铜(杀真菌剂)对蚯蚓Microchaetussp.和Aporrectodeacaliginosa的⽣物
客流统计系统方案Maboeta等的⽥间试验研究结果表明，施⽤氯氧化铜(杀真菌剂)对蚯蚓Microchaetussp.和Aporrectodeacaliginosa的⽣物量和种数量产⽣了较⼤影响，两种蚯蚓数量明显降低。同时，对两种
蚯蚓溶酶体膜完整性进⾏了检测，结果表明溶酶体膜在蚯蚓种变化之前，已发⽣了变化。Svendsen和Week在研究Cu污染条件下蚯蚓腔胞溶酶体膜完整性的同时，也从⽣态学的⾓度系统研究了重⾦属污染与蚯蚓个体、种⽔平变化的关系，结果表明仅在Cu浓度超过了标志物所能承受的极限浓度时，蚯蚓个体、种⽔平才发⽣变化。通过上述研究，逐步建⽴了细胞反应与蚯蚓在种⽔平变化的关系。
重⾦属污染对蚯蚓的⽣态毒理研究取得了⼀定的研究成果，但是需要特别指出的是,⽬前⼤部分⽣态毒理实验所采⽤的蚯蚓均为表居型蚯蚓，该类蚯蚓主要以⼟表残落物为⾷，不同⽣态型蚯蚓在⼟壤中所处位置不同,⾷性各异，在以后的⽣态毒理研究中应增加耕层及以下⼟壤蚯蚓品种的相关毒理研究，使研究结果更客观真实。
蚯蚓对重⾦属污染⼟壤修复的机理
蚯蚓在重⾦属污染⼟壤修复中的作⽤,⼀⽅⾯体现在蚯蚓⾃⾝对重⾦属的耐性及富集吸收，另⼀⽅⾯则可归结为蚯蚓活动对⼟壤重⾦属的活化作⽤。
1蚯蚓对⼟壤重⾦属的耐性机制
渣油储罐清洗处理很多研究表明蚯蚓对重⾦属具有耐性，蚯蚓对⼟壤重⾦属的富集和活化建⽴在其对重⾦属的耐性基础
上，但对其耐性机理认识还不很清楚，各派学者对耐性机制的认识也不统⼀，以后应加强耐性机制的研究。有学者认为，蚯蚓体内含有丰富的酶类，包括过氧化氢酶、⾕胱⽢肽还原酶、⾕胱⽢肽过氧化物酶及超氧化物歧化酶等酶类构成的脂质过氧化保护酶系统，当蚯蚓暴露于重⾦属后，产⽣了氧化胁迫，激发了这些酶的活性。Morgan等认为分隔、固定作⽤是蚯蚓耐受重⾦属的机制，他发现蚯蚓体后消化道组织集中了蚯蚓所累积的⼤部分的Cd、Pb、Zn，主要富集部位为细胞内的泡囊，并且重⾦属离⼦与磷键相结合，形成难溶性的⾦属磷酸钙盐，从⽽阻⽌了⾦属向其他组织扩散。
Sterzenbaum等研究者认为，蚯蚓耐受重⾦属也可能是由于重⾦属与富含半胱氨酸的⼩分⼦蛋⽩质或⾦属硫蛋⽩相结合，进⽽降低其毒性。Dallinger研究了蚯蚓对体内重⾦属的解毒机制和抗性机制，其中包括产⽣⾦属结合蛋⽩络合⾦属元素。Ireland对⾦属结合蛋⽩络合重⾦属元素、蚯蚓体腔内腔胞的溶酶体和细胞质粒抑制重⾦属活性等机制也进⾏了系统研究,Morgan等的研究也证实蚯蚓还可以通过体腔内腔胞的溶酶体和细胞质粒抑制重⾦属活性来进⾏解毒。此外，也有研究认为蚯蚓体内黄⾊组织中的黄⾊细胞具有蓄积某些重⾦属的作⽤。
2提⾼⼟壤重⾦属的⽣物有效性
蚯蚓的取⾷、作⽳和代谢等⽣命活动能⼤⼤提⾼⼟壤中重⾦属元素的⽣物有效性，进⽽促进植物吸收。同时，蚯蚓还能改善⼟壤条件，促进⼟壤养分循环，提⾼植物产量，进⽽影响植物对重⾦属的修
复效率。Devliegher和Verstraete研究发现蚯蚓通过肠道消化和养分富集两个过程可以提⾼⼟壤中植物养分(Mg、Ca、Fe、Mn)和⾦属元素(Cr、Co)的有效性。⽩建峰等的报道也表明，接种蚯蚓能显著增加⽟⽶⽣物量，提⾼根际⼟壤中结合态的As含量。Maboeta在⽤某Pb、Zn尾矿⼟壤培养蚯蚓，发现蚯蚓活动使⼟壤有效态Pb、Zn含量分别提⾼48.2%、24.8%。Cheng和Wong研究发现，加⼊蚯蚓可显著提⾼红壤中DTPA提取态Zn和黄泥⼟中的有机结合态Zn。俞协治和成杰民研究证实，蚯蚓活动显著增加红壤中DTPA提取态Cu的含量。刘德鸿等研究证实蚯蚓活动能显著提⾼⾼沙⼟和⾼丹草中碳酸盐结合态Cu、Cd和铁锰氧化物结合态Cu及Cd的含量。
蚯蚓活动可以改变⼟壤的酸碱度,⼟壤pH也是影响重⾦属⽣物有效性的重要因素。Cheng和Wong研究表明，红壤接种蚯蚓后,⼟壤pH降低0.03~0.18,⽽⾼砂⼟的pH则略有升⾼，不同类型⼟壤引⼊不同种类蚯蚓后,⼟壤pH改变有⼀定差异。同时，蚯蚓活动可以分泌⼤量含有-COOH、-NH2、-C=O等活性基团的胶黏物质，能络合、螯合重⾦属，提⾼⼟壤中重⾦属的活性，同时胶黏物质⼜是微⽣物的⽣活基质，会不断被微⽣物分解。胶粘物质处于不断分泌-不断络合、螯合重⾦属-不断分解的动态过程中，这将⽐静态过程更为有⼒地推动⼟壤重⾦属的活化。
蚯蚓与植物、微⽣物的协同作⽤
1蚯蚓和植物的协同作⽤
⼤量研究证实，蚯蚓能改善重⾦属污染⼟壤条件，增强养分循环，促进植物⽣长，在⼀定程度上弥补了超积累植物⽣物量⼩这⼀不⾜。Basker的研究结果表明，蚯蚓作⽤后⼟壤有机物C/N⽐逐渐降低，可以提⾼⼟壤养分的有效性和养分周转率，刘宾等的研究也取得了类似的结果。Abdul等研究证实蚯蚓活动显著增加了重⾦属污染⼟壤中⿊麦草中Zn、Cu、Pb含量,⿊麦草产量提⾼明显，俞协治和成杰民的模拟研究也证实了这⼀点，接种蚯蚓显著提⾼了Cd、Cu污染红壤中浓度低于
400mg/kgCu和10mg/kgCd处理上的⿊麦草的产量。胡锋等报道，蚯蚓⼯作过的红壤中矿质总氮、⽆机磷、有效SiO2、Mo、Zn都明显⾼于对照⼟壤。同时，死亡的蚯蚓也能为⼟壤提供⼤量的氮磷养分，据Amador估算，死亡蚯蚓释放的易利⽤态有机氮约21.1~38.6t/(hm2˙y)。
同时，蚯蚓在降解⼟壤有机废物过程中还能提⾼⼟壤中腐殖质和有机酸含量，并促进植物⽣长。Ma等在对某Pb、Zn尾矿⼟壤修复研究中发现，在种植⼤本⾖科植物Leucaenaleueoeephala的同时引⼊蚯蚓，植物产量提⾼了10%~30%，由此植物吸收重⾦属的⽐率提⾼了16%~53%。刘⽟真等的研究发现，蚯蚓活动还可以增加⽔溶态重⾦属的含量，降低其有机态含量，蚯蚓活动能提⾼⼟壤微⽣物活性，增加植物⽣物量。Zhang等的研究表明，蚯蚓黏液中含有⼤量的可溶性有机碳(DOC)、NH4+-N、NO3--N、P和K等植物可利⽤营养成分，促进了植物⽣长及对重⾦属的富集。在Cd污染胁迫下，蚯蚓黏液分别使番茄幼苗根系、茎和叶的鲜重增加123.9%、16.2%和32.0%，植物体中Cd浓度升⾼22.5%、14.4%和28.9%,Cd 富集量增加173.2%、14.5%和75.4%。
2蚯蚓和微⽣物的协同作⽤
蚯蚓和微⽣物的联合作⽤对有机质的分解以及矿物营养的释放起着⾮常重要的作⽤，蚯蚓活动不仅对微⽣物种结构和数量产⽣影响,⽽且还对微⽣物的活性产⽣影响。王丹丹等的报道表明，接种蚯蚓可以显著增加Cu污染⼟壤细菌、放线菌数量，但对真菌数量影响不⼤，可在⼀定程度上减缓Cu污染对⼟壤微⽣物数量和活性的影响。Kumar的研究证明，微⽣物的存在可以促进矿物营养的释放，增加肥效。张宝贵等以及Devliegher和Verstraete的研究证实蚯蚓促进了⼟壤中被微⽣物固持养分的释放和增强⼠壤微⽣物种活性，增强了微⽣物的代谢墒和纤维素分解活性。
成杰民等也对蚯蚓-菌根的协同作⽤进⾏了系统研究，结果表明蚯蚓能传播微⽣物并影响微⽣物的活性和数量，存在着促进菌根侵染植物根系的潜⼒。接种蚯蚓或菌根菌均能显著提⾼⼟壤中速效N、P的含量，菌根与蚯蚓不存在增加⼟壤中速效N、P、K的协同作⽤；蚯蚓活动增加了⿊麦草根部Cd的积累,⽽菌根则促进Cd从⿊麦草根部向地上部转移，两者均能促进⿊麦草对Cd的吸收，接种蚯蚓可以提⾼菌根的浸染率，所以表现出促进Cd向地上部分转移的协同作⽤;⿊麦草吸收Cd含量与⼟壤和蚓粪中DTPA提取态Cd含量之间呈显著正相关，蚓粪中DTPA-Cd含量显著⾼于⼟壤中的Cd含量，蚓粪中有效态Cd是植物吸收Cd的重要供源。此外，蚯蚓体内存在着各种各样的酶，已发现的有纤维素酶、⼏丁质酶、蛋⽩酶、脂肪酶、淀粉酶，过氧化物酶以及糖酶等，这些天然酶活性极⾼，能够与微⽣物协同分解腐烂有机物。
蚯蚓粪作为重⾦属污染⼟壤的修复剂
蚯蚓粪具有很好的通⽓性、排⽔性和⾼持⽔量，能够增加⼟壤的孔隙度和团聚体数量，同时蚯蚓粪具有很⼤的表⾯积，吸附能⼒较强，可以较⼤程度地吸附重⾦属，同时也给许多有益微⽣物创造良好的⽣境，具有良好的吸收和保持营养物质的能⼒。李扬等在综合相关领域研究的基础上，报道了蚯蚓粪能够通过钝化作⽤或活化作⽤机制，改变⼟壤中重⾦属的⽣物有效性，具有修复⼟壤重⾦属污染的潜能。
蚯蚓能把有机质分解转化为氨基酸、聚酚等简单化合物，进⽽在肠细胞分泌的酚氧化酶及微⽣物分泌酶的作⽤下，缩合形成腐殖质，腐殖质中主要活性部分为腐植酸，腐植酸本⾝是很强的吸附剂，能够吸附可溶态重⾦属，影响重⾦属⽣物有效性，蚯蚓粪中腐植酸含量约11.7%~25.8%。腐植酸还具有酚羟基、羧基、羰基、氨基等多种官能团，这些基团能够与⼟壤中重⾦属发⽣络合反应，从⽽改变重⾦属的活性。蚯蚓粪中还含有⼤量的细菌、放线菌和真菌，这些微⽣物不仅使复杂物质矿化为植物易于吸收的有效物质,⽽且还合成⼀系列有⽣物活性的物质。此外，有学者研究发现蚯蚓粪中还含有某些固氮微⽣物和硫化细菌，在促进作物⽣长、抑制病原菌活性和改善⼟壤肥⼒等⽅⾯具有重要作⽤。
讨论与展望
⽣物修复技术因其⽣态、⾼效等特性，在⼟壤重⾦属污染修复领域获得⼴泛认可，蚯蚓作为⼟壤环境
中最常见的⼤型⽆脊椎动物，对⼟壤重⾦属活性产⽣着重要的影响，蚯蚓对⼟壤重⾦属污染修复有着极好的促进作⽤。但是，蚯蚓活动也存在⼀定的环境风险,⽅婧等通过对流-弥散模型(CDE)拟合研究表明，蚯蚓孔能够形成明显的优势流现象，增加了重⾦属污染地下⽔的风险。如何进⼀步开展相关研究⼯作，实现蚯蚓在重⾦属污染⼟壤修复中的利益最⼤化，是以后该领域的主要努⼒⽅向。
为此，结合相关研究成果，笔者认为蚯蚓在⼟壤重⾦属污染及其修复领域应重点开展以下⼏个⽅⾯的研究:
(1)微⽣物对蚯蚓具有⾮常重要的意义，蚯蚓、蚯蚓黏液和⼟壤微⽣物存在密切的共⽣关系，深⼊研究蚯蚓与微⽣物的相互作⽤及其共⽣机制，微⽣物在蚓粪中的演替过程，以及微⽣物丰度、类型随时间的变化模式等。
(2)筛选敏感的⽣物标志物作为⼟壤重⾦属污染的早期预警信号，建⽴⽣物标志物的响应情况与重⾦属污染胁迫下蚯蚓个体、种变化之间的关系。同时，系统研究典型重⾦属污染胁迫下不同蚯蚓类的落⾏为变化。
(3)研究重⾦属污染胁迫下蚯蚓体内特异性蛋⽩的表达，如⾦属硫蛋⽩、热休克蛋⽩及P450红细胞⾊素等的特异性表达，建⽴其与⼟壤重⾦属污染⽔平的“剂量-效应”关系，进⽽筛选特异性基因，从基因⽔平探求重⾦属污染引起的DNA变异及表达。
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