城市固体废物填埋场周边土壤中病原真菌分布特征及生物安全风险研究

针对填埋场周边土壤生物安全风险不明的问题，研究人员通过高通量测序技术解析典型填埋场土壤-地下水-生物气溶胶-垃圾堆体多介质中病原真菌群落特征。研究发现下游土壤病原真菌相对丰度（30.33%）显著高于上游（18.75%），优势菌属Pseudallescheria、Pichia等占84.04%，且重金属（Cu、As、Cd）与真菌分布呈强相关性。通过方差分解分析（VPA）和冗余分析（RDA）揭示环境因子解释43.6%的群落变异，提出渗滤液驱动的地下水迁移与气溶胶沉积双途径传播模型。该研究为填埋场病原微生物拦截机制建立提供理论支撑。

　　

论文解读

在城市化进程加速的今天，生活垃圾处理成为困扰全球的难题。作为主要处置方式的卫生填埋场，虽能暂时"封印"成山的垃圾，却像一柄悬在生态链上的达摩克利斯之剑——渗滤液泄漏可能污染地下水，飞扬的生物气溶胶携带病原体，而最容易被忽视的，是那些随着污染物悄悄潜入周边土壤的微生物"特洛伊木马"。既往研究多聚焦填埋场的化学污染，但对这些肉眼不可见的生物入侵者，尤其是可能引发人畜共患病的病原真菌，仍缺乏系统认知。

在这一背景下，来自中国的研究团队选择浙江某典型填埋场作为研究对象，通过多维度采样与分子生态学技术，首次绘制了填埋场周边土壤病原真菌的立体分布图谱。研究发现，看似平静的土壤实则是微生物的"暗战"战场：下游土壤中病原真菌的相对丰度比上游高出11.58个百分点，其中Pseudallescheria、Pichia等6个优势菌属就占据了84.04%的"地盘"。更令人警惕的是，这些微生物"军团"的分布呈现明显垂直分层——表面至200厘米的包气带是主要"据点"，而深层含水层则被Malassezia、Aureobasidium等嗜深菌种占据。

为追溯这些病原体的来源，研究人员构建了多介质传输模型（CMTM）。通过比对垃圾堆体、地下水、气溶胶与土壤的菌群指纹，发现49个病原菌属在垃圾与土壤间"串门"，33个属通过地下水"偷渡"，而气溶胶更以94.59%的相似度成为地表菌群的重要"空投补给"。定量分析显示，气溶胶沉积贡献了62%的土壤病原负荷，而地下水迁移占38%，这种"上天入地"的双重传播路径颠覆了传统认知。

环境因子分析则揭示了更复杂的生态剧本。方差分解分析（VPA）显示43.6%的菌群变异由环境因素主导，其中阳离子交换量（CEC）和pH值如同舞台灯光，调控着不同菌种的"出场顺序"。有趣的是，重金属铜（Cu）、砷（As）、镉（Cd）的分布曲线与病原菌高度吻合，暗示它们可能是渗滤液污染的"同位素示踪剂"。冗余分析（RDA）进一步锁定CEC、pH、渗透率和含水量为关键环境驱动因子，这些发现为预测病原菌的扩散提供了科学罗盘。

关键技术方法
研究采用Geoprobe钻机进行分层土壤采样（0-600厘米），通过Illumina Miseq平台对真菌ITS区进行高通量测序，使用FUNGuild工具进行病原菌功能注释。运用方差分解分析（VPA）和冗余分析（RDA）解析环境驱动机制，结合线性混合模型（LMM）和随机森林模型量化多介质传输贡献。

研究结果解析

3.1 土壤与地下水基础特征
填埋场周边土壤呈弱碱性（pH 7.55-8.69），有机质含量差异显著（1.82-66.49 g kg^-1）。下游地下水总磷浓度（0.13±0.08 mg L^-1）显著高于上游，为微生物繁殖提供营养基。

3.2 真菌多样性特征
测序覆盖率达98%以上，共鉴定568个真菌属。子囊菌门（Ascomycota）占绝对优势，其下的Pseudallescheria（7.52%）、Pichia（2.94%）等15个属构成核心病原菌群，其中12个属可致人畜共患病。

3.3 空间分布规律
水平分布上，距渗滤液处理站最近的S3点病原菌丰度最高，至S6点降低62.63%；垂直分布显示表面层（43.21%）和包气带（40.82%）是病原菌"热点区"，而深层含水层仅占8.91%。

3.4 多介质溯源
垃圾堆中178个病原菌属有49个"移民"至土壤，地下水路径贡献菌属33个，而气溶胶以Pichia（占比99.8%）为"主力空降兵"。随机森林模型显示气溶胶贡献度（62%）显著高于地下水（38%）。

3.5 环境驱动机制
CEC与Pseudallescheria等呈正相关（r>0.6），而pH>8.0显著抑制Periconia等菌属。重金属Cu、As在表层土壤的富集区与病原菌热点高度重叠。

结论与展望
该研究首次系统揭示填埋场通过"气-水-土"三联途径塑造周边土壤病原菌群的生态机制。下游30.33%的病原菌负荷率、气溶胶62%的贡献度等数据，为环境风险评估提供量化标尺。提出的CEC-pH-重金属协同驱动模型，可指导填埋场防渗设计与周边土地用途规划。未来需加强绝对定量研究，并针对Pseudallescheria等高风险菌属开发特异性阻断技术。这项发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》的成果，为全球城市化进程中的土壤生物安全防控提供了创新范式。