Cr3+的土壤酶效应研究

【目的】研究Cr3+对土壤酶活性的影响,为建立土壤重金属铬污染评价的酶学指标提供依据。【方法】以我国常见的红壤(酸性土壤)及褐土和风沙土(碱性土壤)为供试土样,采用室内模拟方法,在供试土样中添加0,50,100,300,500,1 000,1 500,3 000mg/kg Cr3+,研究不同Cr3+含量下土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶、脱氢酶和总体酶活性的变化规律。【结果】Cr3+显著或极显著地抑制了土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性,且均为完全抑制作用(包括竞争性抑制和非竞争性抑制),供试土样中Cr3+轻度污染时的生态剂量(ED10)为25mg/kg;酸性土壤中脲酶、芳基硫酸酯酶和过氧化氢酶对Cr3+的毒害反应更敏感,碱性土壤中磷酸酶和脱氢酶的反应更敏感。【结论】土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性及总体酶活性均可用来表征土壤Cr3+污染程度的大小;土壤pH、有机质含量对土壤酶与Cr3+的关系具有重要影响。     

外源硒（Se4+和Se6+）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ED50(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+.     

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。     

重金属铅对土壤微生物活性的影响

以南京市近郊菜园土壤为材料,采用室内培养方法,系统地研究了在一定时间段(1、3、7、14、28、42和56 d)不同浓度铅(0、20、100和500 mg·kg-1)污染对土壤微生物生物量碳、土壤呼吸强度及土壤酶(脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶)活性的影响.结果表明:在污染初期,高浓度铅(500 mg·kg-1)污染对脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶活性均有激活作用,而低浓度铅(20 mg·kg-1)污染则产生抑制作用;随着时间的推移脱氢酶和过氧化氢酶酶活性均逐步下降;脲酶活性随着时间的推移先减弱后增强;受铅污染的土壤蔗糖酶活性与对照相比没有显著性差异.与对照相比高浓度铅污染使土壤呼吸强度增加而微生物生物量碳减少,低浓度铅污染则使呼吸强度减小而微生物生物量碳却增大.     

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。     

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%、1 372%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.     

Cr6+的土壤酶效应研究

【目的】研究Cr6+对不同土壤酶活性的影响,为建立土壤重金属铬污染评价的酶学指标提供依据。【方法】以我国主要土壤类型中的酸性红壤、碱性褐土和风沙土不同肥力的土壤为供试土样,采用室内模拟方法,研究添加不同含量Cr6+溶液后,土壤转化酶、纤维素酶、脲酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性的变化规律。【结果】添加Cr6+后,随着Cr6+含量的增加,除褐土高肥力和风沙土低肥力土样,其他土样脲酶活性总体呈降低趋势;除了褐土高肥力土样,其他土样转化酶活性总体呈降低趋势;各土样碱性磷酸酶活性的变化规律不明显;Cr6+的加入,明显抑制了土壤纤维素酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶及总体酶活性,通过拟合模型计算得到,代表酸性土壤的红壤Cr6+污染生态剂量(ED10)最小值分别为:纤维素酶186mg/kg、芳基硫酸酯酶2.6mg/kg、脱氢酶3.8mg/kg,代表碱性土壤的褐土和风沙土Cr6+污染ED10分别为:纤维素酶162mg/kg、芳基硫酸酯酶11.7mg/kg、脱氢酶8.1mg/kg。【结论】土壤有机质对Cr6+含量具有明显的缓冲作用;pH对Cr6+的生态毒性有一定影响,不同土壤酶在酸碱性不同的土壤中表现出对Cr6+轻度污染的敏感程度不一致,其中酸性土壤中芳基硫酸酯酶对Cr6+的毒害反应更敏感,碱性土壤中脱氢酶对Cr6+的毒害反应更敏感,2种酶均可作为表征Cr6+毒害的酶指标。     

铬(Ⅵ)和菲单一及复合污染对土壤微生物酶活性的影响

采集上海青浦现代农业园区稻田土壤,通过室内模拟试验,研究铬(Ⅵ)和菲单一及复合暴露对土壤微生物过氧化氢酶和脱氢酶活性的影响及交互作用方式。铬(Ⅵ)和菲单一及复合暴露对两种酶活性的影响表现出明显的浓度-效应关系,整体上随污染物浓度升高,酶活性降低,但低浓度菲对过氧化氢酶表现出略微激活效应。以暴露第7 d为评价终点,铬(Ⅵ)暴露对土壤过氧化氢酶EC10和EC20分别为203.61、471.48 mg·kg-1,菲暴露对土壤过氧化氢酶EC10和EC20分别为299.89 mg·kg-1和大于800.00 mg·kg-1,复合暴露对土壤过氧化氢酶EC10和EC20分别为116.14、349.28 mg·kg-1;铬(Ⅵ)暴露对土壤脱氢酶EC10和EC20都小于50.00 mg·kg-1,菲暴露对土壤脱氢酶EC10和EC20分别为113.63、223.49 mg·kg-1,复合暴露对土壤脱氢酶EC10和EC20都小于100.00 mg·kg-1。表明脱氢酶比过氧化氢酶更加敏感。采用酶活性净变量法评价交互作用方式,结果表明铬(Ⅵ)和菲复合污染对土壤微生物过氧化氢酶和脱氢酶的交互作用方式均表现为拮抗作用。     

重金属汞、镉单一胁迫及复合胁迫对土壤酶活性的影响

采用恒温培养箱培养方法,通过室内模拟重金属污染土壤,研究了不同浓度、不同胁迫时间下Hg、Cd单一胁迫及Hg Cd复合胁迫对土壤中脲酶及脱氢酶活性的影响.结果表明,Hg、Cd对土壤脲酶及脱氢酶活性均具有显著的抑制作用,随着胁迫时间的延长,两种酶活性均随着重金属Hg和Cd浓度的增加而减小,其中,汞镉混合胁迫的抑制强度最大,Hg次之,Cd相对较小.Hg、Cd、Hg Cd浓度与脲酶、脱氢酶活性存在着显著的相关,脲酶和脱氢酶活性均可作为土壤Hg、Cd及Hg Cd污染程度的生化监测指标.不同处理时间脲酶的ED50值大于相应的脱氢酶,说明脱氢酶活性对重金属污染比脲酶更敏感;Hg的ED50值远小于Cd,说明Hg的土壤生态毒性远大于Cd.     

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念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、85.37 mg·kg-1和0.78、3.88 mg·kg-1;随土壤肥力降低,土壤脲酶的ED10和ED50递减.