受污染之土壤中微生物的重要性

受污染之土壤中微生物的重要性
國立臺灣大學環境工程學研究所研究生陳雅雯

土壤，是由岩石風化作用形成的自然體，主要由礦物質組成，經由各種風化作用與生物的活動之後，土壤的成分會與原本的岩石不同，為有機物與礦物質混合而成。土壤進入河川或湖泊之後，藉由重力而沉積在底部的物質即稱為「底泥」。

底泥又分為三大類，第一類為岩石風化後，以顆粒或黏質塊狀進入水體的砂礫或淤泥等；第二類則是水體中溶液結晶的析出而沉降於底部的物質；水中生物的殘骸或水中生物體排出的排泄物及生物產生的沉積物經由重力而沉積在底部的物質則為第三類。

河川或湖泊底泥中的微生物族群是維持水體水質、底泥生態環境重要的因素之一，不同的水質環境提供不同的碳源及營養鹽，以維持底泥中微生物的生長，形成了底泥中豐富的微生物多樣性，這些底泥具有高度多樣性的微生物所進行的碳、氮循環，鐵、錳等元素的還原以及甲烷、硫化氫的生成等生物代謝反應會進一步影響水體中的元素循環及水質狀態。因此，微生物在生物地質循環中扮演著相當重要的角色。

然而，隨著工業的蓬勃發展，一般的汙水處理程序對這些汙染物質的處理能力有一定的限制，造成大量排入河川湖泊中的水，含有一定量未被處理的汙染物質，造成河川湖泊的汙染，改變了河川水體水質的特性環境，進一步影響水中的生物型態。

除此之外，流經河川的汙染物經由長時間的沉積也容易對底泥中的微生物造成影響，有學者研究指出，微生物的物種多樣性、生理生長特性表現，深深受其棲地環境的影響。當汙染物沉積在河川湖泊時，底泥中的微生物所進行的元素循環也會受到干擾。例如，參與氮循環的硝化細菌等會因為受到不同汙染物或不同濃度的汙染物，進而影響其生長代謝基因的表現，造成硝化作用的減少或增加，進一步影響環境中的氮循環(如圖一)。

（圖一）氮循環 資料來源：香港教育城網站

近年來，已有不少研究探討各種汙染物對於土壤及底泥微生物所造成族群變化及影響。然而，這些研究多著重於整體性微生物族群變化的評估與觀察，或單一群落的影響，如汙染物對於底泥氨氧化細菌的群落變化等。排放進入河川水體中的汙染物質，對於參與生物地質循環的土壤及底泥微生物的生長代謝基因的表現量之相關研究雖然不多，但土壤或底泥環境參與氮、碳循環等微生物代謝基因表現的相關研究，對於維持自然生態環境平衡相當重要。

參考文獻：

1. 行政院環境保護署(http://www.epa.gov.tw/QuickFind/Q35.htm)
2. 香港教育城網站(http://resources.edb.gov.hk/biology/b5/environment/ecology/nitrogen.html)
3. Kerstin, H.(2011). Decomposer animals induce differential expression of defence and auxin-responsive genes in plants. Soil Biology and Biochemistry , 43(11), 2229-2236. doi:10.1016/j.soilbio.2010.11.013
4. Ainsworth, T.D. (2010). The future of coral reefs: a microbial perspective. Trends in Ecology & Evolution , 25(4), 223-240. doi:10.1016/j.tr