不同价态铬的土壤碱性磷酸酶效应模拟研究

铬是环境中四大污染元素之一,其不同价态间对生物的生态毒性差异较大。采用模拟方法对Cr3＋和Cr6＋的土壤碱性磷酸酶效应进行了研究。结果表明,铬显著抑制了土壤碱性磷酸酶活性,其中Cr3＋的抑制作用远强于Cr6＋,土壤轻度Cr3＋和Cr6＋污染时的临界浓度分别为151和1132mg·kg-1,二者相差6.5倍;碱性磷酸酶活性及动力学特征参数Vmax、k等与Cr浓度间达显著或极显著负相关,揭示土壤磷酸酶活性及Vmax、k可作为土壤Cr污染的监测指标之一;模型U=β0（/β1×C＋1）揭示酶与铬间的机理为完全抑制,动力学则进一步细化为非竞争性抑制;计算获得的抑制常数Ki为Cr3＋     

六价铬污染土壤后形态变化及其对土壤脲酶活性的影响

采用室内模拟方法较为系统地研究了六价水溶态铬和总铬对土壤脲酶活性的影响。结果表明,六价铬进入土壤后,水溶态含量迅速降低,降幅随培养时间延长而减缓;水溶态铬含量与外源总铬的变化呈极显著正相关;六价铬抑制土壤脲酶活性,且脲酶活性与六价水溶态铬达到极显著负相关,揭示脲酶活性可作为土壤铬污染程度的指标之一;从土壤脲酶角度获得的红壤轻度和中度污染时临界浓度,土壤总铬和水溶态铬含量分别为17．07、85．37mg·kg-1和0．78、3．88mg·kg-1;随土壤肥力降低,土壤脲酶的ED10和ED50递减。     

外源硒（Se(4＋)和Se(6＋））污染对土壤酶活性的影响

利用盆栽试验,研究了不同浓度、不同价态外源硒（Se4＋、Se6＋）对连续种植小白菜土壤中过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的影响,为土壤硒污染的生态风险评价和管理提供科学依据。结果表明：低浓度硒对土壤酶活性有不同程度的激活效应,而高浓度硒对4种土壤酶均产生抑制作用;外源硒对脲酶及脱氢酶活性的抑制作用大于碱性磷酸酶和过氧化氢酶。外源Se4＋及Se6＋浓度与土壤脲酶活性间都存在显著的负相关（P〈0.01）,且同浓度两个价态硒差异显著（P〈0.05）,说明脲酶可作为土壤硒污染程度的生态风险评价的生物指标;而过氧化氢酶、脱氢酶及碱性磷酸酶只能表征一定时间段内土壤硒污染的程度。土壤酶的ED5（0生态剂量）均随硒施入时间的延长而增大,以脲酶的ED50值最小,Se6＋的ED50小于Se4＋,生态毒性大于Se4＋。     

乙草胺对土壤脲酶动力学特征的影响

采用室内模拟试验方法,以典型棕壤为供试土壤,研究不同浓度乙草胺对土壤脲酶活性和酶动力学参数的影响。结果表明,不同浓度乙草胺能显著抑制土壤脲酶活性,并在培养的第3～6 d达到最大抑制;利用模型 y=c/(1+bx)和y=c(1+ax)/(1+bx) 对不同浓度乙草胺与土壤酶活性的关系进行拟合,证明模型y=c/(1+bx)拟合效果较好,表明乙草胺除草剂对土壤脲酶的抑制作用为完全抑制,而脲酶ED50 为13.12～75.76 mg/kg;乙草胺的施入使土壤脲酶Vmax值降低,Km值则保持不变,属于典型的非竞争性抑制。     

杀虫双对土壤脲酶活性特征的影响

通过模拟方法研究杀虫双对土壤脲酶活性特征参数的影响。结果表明 :不同生态区域土壤脲酶特征具有明显差异。杀虫双明显抑制脲酶活性 ,且随浓度增加 ,脲酶活性、酶促反应的Vmax、Vmax/Km、k减小 ,Km 增大 ,除 6号土样的Km 处理外均达到显著或极显著相关 ,揭示出脲酶特征参数可从不同角度表征杀虫双对土壤脲酶活性的影响 ,获得其作用机理为混合型抑制。脲酶活性ED50 值与土壤有机质、全氮和全磷呈现显著或极显著正相关关系 ,表明高有机质含量的土壤可明显减轻杀虫双的污染。     

杀虫双对土壤脲酶影响的研究

通过对土壤脲酶受杀虫双影响的研究，结果表明，杀虫双对不同生态区土壤脲酶活性具有明显的抑制作用，随杀虫双浓度的增加，酶活性持续减小。计算得到了土壤酶活性的生态剂量ED50值，获得了北方Lou土和南方红壤污染的临界浓度为4．89和2．46g/kg;Langmuir模型可较好表征酶活性与尿素浓度间的定量关系；土壤脲酶尖性和最大表现酶活性均可表征土壤受杀虫双污染程度的大小。     

Cd、Pb单一及复合污染下土壤酶生态抑制效应及生态修复基准研究

由于土壤酶活性可有效地反映土壤重金属的污染程度,因此,本文通过研究Cd、Pb单一及复合污染对土壤酶（脱氢酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶和蔗糖酶）活性的影响,以期选取合适的土壤酶指标作为Cd、Pb污染的生物标记物,为建立Cd、Pb污染生态修复的基准提供科学依据。研究结果表明,不同的土壤酶活性对Cd、Pb的敏感性各不相同,并且酶活性随土壤重金属浓度增加表现为叠加效应或拮抗效应。Cd、Pb单一及复合污染对脲酶活性抑制作用显著,Cd、Pb复合污染对脲酶活性表现为叠加效应,因此,脲酶可作为土壤Cd、Pb污染的生物标记物。通过半数生态剂量模型研究发现：Cd、Pb污染下,50%脲酶活性受抑制的毒性阈值分别为2273和2703;Cd污染土壤的生态修复基准值为1.33mg·kg-1,Pb污染土壤的生态修复基准值为106mg·kg-1。     

全氟辛酸铵盐（PFOA）对土壤酶活性影响的初步研究

全氟辛酸及其盐类（PFOA）是新近认定的持久性有机污染物之一,虽然对环境的危害愈来愈严重,但鲜见其土壤生态毒理的研究报道。为此采用室内模拟的方法,对PFOA与土壤酶（脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶）活性间的剂量-效应关系进行了研究。结果表明,PFOA可显著抑制土壤脱氢酶活性（除5号土样外）,二者关系达显著或极显著负相关,揭示出土壤脱氢酶活性可表征土壤PFOA污染的程度;供试土样PFOA轻度和中度污染时的生态剂量ED10和ED50值分别为31mg·kg-1和151mg·kg-1,而且酸性土壤比碱性土壤对PFOA反应更敏感,表明土壤pH对PFOA的生态毒性有重要影响。PFOA对纯脲酶、土壤脲酶和过氧化氢酶活性影响规律性不明显,总体呈波动性变化,有待进一步研究。     

锌铬复合污染对水稻不同生育期土壤酶活性的影响

通过盆栽试验,研究了锌铬复合污染对水稻(Oryza sativaL.)不同生育期土壤酶活性的影响。结果表明,锌铬复合污染对水稻生长有抑制作用,随土壤中锌铬浓度的增加,不同生育期水稻生物量均呈下降的趋势,而根冠比呈一定的升高趋势,差异极显著(P<0.01)。在锌铬污染下,土壤过氧化氢酶活性随土壤中锌铬浓度增大而降低。与对照相比,在水稻分蘖期、孕穗期及灌浆结实期土壤过氧化氢酶活性的最小值分别降低了34.17%、23.02%和4.89%;除在灌浆结实期锌与铬浓度互作间的差异不显著外,其他生育期的锌浓度间、铬浓度间及锌与铬浓度互作间的差异均极显著(P<0.01)。在水稻分蘖期,土壤脲酶活性、转化酶活性随土壤锌铬浓度的增加而降低,但在孕穗期及灌浆结实期则升高,其差异均极显著(P<0.01)。线性回归及偏相关分析表明,在水稻不同生育期,土壤过氧化氢酶活性与土壤中锌、铬浓度均有极显著的线性回归关系,并呈显著或极显著负相关关系,这说明锌铬复合污染对土壤过氧化氢酶活性可能产生协同或加和的抑制效应。土壤脲酶活性在水稻灌浆结实期与土壤中锌浓度有极显著的线性回归关系,偏相关系数为0.7253**;土壤转化酶活性在水稻分蘖期、灌浆结实期与土壤中铬浓度均有极显著的线性回归关系,偏相关系数分别为-0.7426**、0.8056**,这说明锌铬复合污染对土壤脲酶活性及转化酶活性未产生复合效应。     

Hg的土壤酶效应初步研究

采用土壤酶对汞生态毒性进行研究,在理论和实践上具有重要意义。通过室内模拟试验,针对我国几种主要类型土壤（黄褐土、风沙土、塿土和红壤）中影响土壤碳、氮、磷物质循环和微生物活性的土壤转化酶、脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶与Hg的关系进行了探讨。结果表明,Hg抑制土壤碱性磷酸酶、转化酶活性,但规律性不明显;土壤脲酶低浓度时激活,高浓度抑制;土壤脱氢酶和总体酶活性受到抑制。Hg浓度与脲酶、脱氢酶、总体酶活性间达显著或极显著负相关关系,揭示出其在一定程度上可表征土壤Hg污染的程度,其中尤以总体酶活性结果最优;计算Hg轻微污染时的ED10值0.0005～0.59mg·kg-1。土壤有机质和pH对二者关系具有重要影响。     

几种油料作物对铬、铅的耐受性与积累研究

选取花生（Arachis hypogaea）、大豆（Glycine max）、向日葵（Helianthus annuus）、蓖麻（Ricinus communis）4种油料作物,采用不同浓度的Cr3＋、Pb2＋水培处理,研究了4种油料作物对Cr3＋、Pb2＋的耐受能力和富集特征。结果表明,随着Cr3＋、Pb2＋处理浓度的升高,4种油料作物株高、根长、地上部与根部生物量和耐受指数均不同程度降低。其中,花生、向日葵地上部生物量降幅较小。4种作物地上部Cr、Pb含量随处理浓度的升高呈增加趋势,200mg.L-1 Cr3＋处理下大豆地上部Cr含量最高（5322mg.kg-1）,400mg.L-1 Pb2＋处理下向日葵地上部Pb含量最高（1439mg.kg-1）。4种作物地上部对重金属的富集量随着Cr3＋、Pb2＋处理浓度的升高而增加,并且大部分重金属积累在根部。其中,花生Cr、Pb积累量和迁移率均较高,100mg.L-1 Cr3＋、200mg.L-1 Pb2＋处理下地上部Cr、Pb积累量分别为420.5、492.4μg.株-1,迁移率分别为23.1%、11.7%。综合分析表明,花生对Cr3＋、Pb2＋具有较强的耐受和积累能力,可作为Cr3＋、Pb2＋污染环境中植物修复的油料作物。     

草甘膦的土壤酶效应研究

为了探讨当今世界使用量最大的除草剂——草甘膦的土壤环境效应,本文采用室内模拟方法,较为系统地研究了我国4类土壤：褐土、黄绵土、风沙土和红壤,共11个土样中4种主要酶类（脲酶、转化酶、磷酸酶以及脱氢酶）活性与草甘膦间的关系,计算并得到了能够表征土壤轻度污染的生态剂量值ED10。结果表明：非缓冲液法较好地反映了土壤酶的实际情况;草甘膦总体上激活土壤脲酶、转化酶和脱氢酶活性,最大增幅分别为190％、1372％和42％;抑制磷酸酶活性,最大幅度为35％;磷酸酶与草甘膦间为完．全抑制作用机理;激活脱氢酶活性揭示出草甘膦导致了土壤中微生物活性增强,从侧面反映出草甘膦是一种毒性较低的农药。计算获得4类供试土壤褐土、黄绵土、风沙土和红壤ED10值分别为168．3、438．5、35．1和141．4mg·kg^-1;在一定程度上用土壤酶活性比生物来表征土壤污染程度更敏感。土壤性质对草甘膦的毒性有重要影响。     

Soil amendments with organic wastes reduce the toxicity of nickel to soil enzyme activities

The effects of adding a crushed cotton gin compost (CCGC) and poultry manure (PM) on the biological properties of a Typic Xerofluvent soil contaminated with Ni were studied in the laboratory. Urease, BBA-protease, alkaline phosphatase, β-glucosidase and arylsulfatase activities were measured in soils containing seven concentrations (100, 250, 500, 1000, 2500, 5000 and 8000 mg kg⁻¹ soil) of Ni after four incubation times (1 day, 7 days, 15 days and 45 days). The resulting inhibition was compared with that of the enzymatic activities in the same soil containing similar concentrations of the Ni but amended with crushed cotton gin compost and poultry manure. The 50% ecological dose (ED₅₀) values were calculated by the two kinetic models used by Speir et al. [T.W. Speir, H.A. Kettles, A. Parshotam, P.L. Searle, L.N.C. Vlaar, A simple kinetic approach to derive the ecological dose value, ED50, for the assessment of Cr(VI) toxicity to soil biological properties, Soil Biol. Biochem. 27 (1995) 801–810] and by the sigmoidal dose–response model used by Haanstra et al. [L. Haanstra, P. Doelman, J.H. Oude Voshaar, The use of sigmoidal dose response curves in soil ecotoxicological research, Plant Soil 84 (1985) 293–297]. The urease, BBA-protease, β-glucosidase, alkaline phosphatase and arylsulfatase activities were higher in the organic amended soils (76%, >99.7%, >95.7%, >27.6% and >87.2%, respectively) than in the control soil. Also, the enzymatic activities were higher in CCGC-amended soils than in the PM-amended soils (51%, 20%, 11.2%, and 11.3% increase for urease, BBA-protease, β-glucosidase and alkaline phosphatase, respectively). For all soil enzymatic activities and at the end of the period of incubation, the ED₅₀ values were lowest in control soil, followed by PM and CGCC-amended soils. This may have been due to the adsorption capacity of Ni being higher in the humic acid (CGCC) than in the fulvic acid-amended soil (PM).     

Cr^6＋对高丹草幼苗生理特性与根尖细胞有丝分裂的影响

采用室内培养的方法,研究了不同浓度（0、0．5、1．0、1．8mmol·L^-1）K2CrO4处理高丹草幼苗后对其生长、相关生理特性及细胞分裂的影响。结果表明,随着Cr^6＋处理浓度增加,高丹草幼苗生长受到抑制,质膜透性、丙二醛（MDA）含量持续升高;叶片中可溶性糖、脯氨酸（Pro）含量呈现升高趋势,1．0mmol·L^-1处理下增加幅度最为显著;可溶性蛋白和叶绿素含量逐渐降低。此外,不同浓度（0、50、100、150mmol·L^-1）Cr^6＋处理影响高丹草幼苗根尖分生区细胞有丝分裂,统计分析结果显示：有丝分裂指数、染色体畸变率、微核率与处理浓度间有很好的线性关系,处理浓度与有丝分裂指数显著负相关（P〈0．05）,与染色体畸变率、微核率呈显著正相关（P〈0．05）。高丹草幼苗生长生理变化规律、根尖有丝分裂指数、染色体畸变率及微核率可以作为监测环境中Cr^6＋含量的参考指标。     

转双价（Bt＋CpTI）棉种植对土壤速效养分和酶活性的影响

本研究利用三室根箱对棉花根部土壤进行分区采集,以转双价棉SGK321及其亲本常规棉石远321为研究对象,对3个生长时期（播种后40、50 d和60 d）不同根区（S1、S2和S3）土壤速效养分（硝态氮、铵态氮和速效磷）含量及酶（脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶）活性变化进行了对比分析。研究结果表明,与常规棉相比,转双价棉的种植促进了S2根区土壤中磷素向有效态的转化,使S2和S3根区土壤硝态氮含量下降,而对各根区土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性及土壤铵态氮无显著影响。主成分分析结果表明,土壤速效养分和酶活性变化主要受生长时期的影响,转双价棉种植对其影响是非常有限的。