重金属和酞酸酯复合污染对土壤酶活性的影响

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重金属污染对土壤生态功能的影响研究

重金属污染对土壤生态功能的影响研究

重金属污染对土壤生态功能的影响研究一、引言土壤是地球生态系统的重要组成部分,土壤生态功能的良好发挥对生物多样性和生态平衡至关重要。

然而,近年来,由于人类活动的不当,包括工业生产、农药使用等,重金属污染对土壤生态功能产生了严重的影响。

本文将就重金属污染对土壤生态功能的影响进行深入研究。

二、重金属污染的来源与特点1. 重金属污染的主要来源重金属污染主要来源于工业生产、燃煤、交通尾气以及农药使用等活动。

这些活动会释放出大量的重金属元素,如铅、镉、铬等,进而导致土壤重金属污染。

2. 重金属污染的特点重金属具有不可降解、易积累、难移动性的特点。

一旦土壤遭受重金属污染,会对土壤理化性质、生物学特性以及生态功能产生长期影响。

三、重金属污染对土壤生态功能的影响1. 土壤养分循环重金属污染会破坏土壤中微生物的活性和多样性,进而影响土壤养分循环。

微生物在土壤中起着分解有机物和提供养分的关键作用,一旦受到重金属污染的影响,土壤养分的供应将受到限制,无法满足作物的需求。

2. 土壤酶活性重金属污染还会抑制土壤酶活性。

酶是土壤中重要的生物催化剂,参与土壤有机物的分解和转化过程。

重金属的存在会抑制土壤中许多关键酶的活性,破坏土壤微生物的生理过程,导致土壤酶活性下降,影响土壤生态功能的正常发挥。

3. 土壤生物多样性重金属污染对土壤生物多样性的影响也是不可忽视的。

土壤中拥有丰富的生物多样性,包括细菌、真菌、线虫等微生物和蚯蚓、昆虫等中大型生物。

这些生物之间相互作用,维系着土壤生态系统的平衡。

重金属的积累会破坏土壤内部生物之间的平衡,导致土壤生物多样性的减少。

4. 土壤固结与侵蚀重金属的积累还会导致土壤固结和侵蚀的问题。

由于重金属的存在,土壤颗粒会发生团聚现象,导致土壤结构的不稳定,进而影响土壤孔隙和渗透性。

一旦土壤固结,水分无法良好透入,造成水分滞留,容易引发土壤侵蚀现象。

四、重金属污染治理与修复针对重金属污染对土壤生态功能的严重影响,我们应采取相应的治理和修复措施。

重金属污染对植物生长和土壤质量的影响及其修复对策

重金属污染对植物生长和土壤质量的影响及其修复对策

重金属污染对植物生长和土壤质量的影响及其修复对策随着工业的发展、城市的扩大以及人口的增加,环境污染已经成为一个越来越严重的问题。

其中,重金属污染是一种较为严重的污染,不仅对人类健康造成威胁,同时也会对生态环境带来重大影响。

本文将重点讨论重金属污染对植物生长和土壤质量的影响及其修复对策。

一、重金属污染对植物生长的影响重金属对植物生长的影响是多方面的。

一方面,重金属可能滞留在植物的根系和叶片中,使得植物无法吸取和利用必需的营养元素。

例如,镉会与铁结合形成不溶性的络合物,影响植物吸收铁,导致植物缺铁性质,从而妨碍植物正常的生长和发育。

另一方面,重金属污染还可能破坏植物的生理和代谢过程,引起植物的毒性反应。

例如,铜和锌的高浓度可能导致植物的氧化还原状态失衡,从而破坏细胞膜结构和蛋白质,使植物失去正常的代谢活动,最终导致植物死亡。

二、重金属污染对土壤质量的影响重金属污染不仅对植物生长造成危害,同时还会对土壤质量造成不利影响。

重金属的长期积累可能导致土壤酸化、生物降解能力下降、土壤水分利用率下降等问题的出现。

重金属污染还可能导致土壤微生物群落的变化,从而影响土壤有机质的分解、氮循环和磷循环等生态过程。

此外,重金属对土壤微生物和土壤动物的生理和生态效应也会对土壤生态系统功能带来威胁。

三、重金属修复的对策为了解决重金属污染对植物生长和土壤质量的影响,需要采取有效的修复对策。

目前常见的重金属修复技术包括生物修复、化学修复和物理修复等。

生物修复指的是通过植物、微生物或动物等进行修复,属于自然修复的范畴。

化学修复则是借助化学技术进行修复,例如利用石灰、活性炭等材料进行中和、吸附重金属。

物理修复则是通过物理力学的方法进行修复,例如土壤深耕、覆盖、加压反渗透、土壤电化学修复等。

不同的修复技术有着不同的优劣势,因此应根据具体情况进行综合考虑。

四、结论综上所述,重金属污染对植物生长和土壤质量的影响是不可忽视的。

为了保护生态环境和人类健康,需要采取有效的重金属修复对策。

2_种金属纳米材料对土壤酶活性的影响

2_种金属纳米材料对土壤酶活性的影响

2种金属纳米材料对土壤酶活性的影响杜红霞*,王丽,,张军(西安建筑科技大学/陕西省环境工程重点实验室/西北水资源与环境生态教育部重点实验室,陕西西安710055)摘要:基于模拟试验及室内分析考察了金属纳米氧化锌(ZnO NPs)和纳米二氧化钛(TiO2NPs)不同质量浓度胁迫对土壤酶活性的影响。

结果表明:不同质量浓度纳米材料对4种土壤酶活性均有不同程度的影响。

初期2种纳米材料对土壤脲酶活性有促进作用,低浓度(10mg/kg)的ZnO NPs刺激作用显著,30d时1000mg/kg的ZnO NPs及TiO2NPs均表现出抑制作用;ZnO NPs对土壤磷酸酶活性有抑制作用,30d时有随其浓度的增加抑制作用呈增强的趋势,最大降幅为42.33%,TiO2NPs对土壤磷酸酶活性的影响基本表现为抑制—促进—抑制作用趋势;ZnO NPs对土壤蔗糖酶活性有抑制作用,且100mg/kg的ZnO NPs抑制作用显著,10mg/kg的TiO2NPs在前期有较小的促进作用,随着时间的延续表现出先抑制后低浓度呈促进作用;初期2种纳米材料对土壤过氧化氢酶影响不明显,随着时间的延续到30d时,提高了过氧化氢酶活性,且1000mg/kg的ZnO NPs、100mg/kg的TiO2NPs促进作用显著。

关键词:纳米氧化锌;纳米氧化钛;质量浓度;土壤酶活性纳米材料因其活性点位高、光催化性能好以及比表面积巨大等优势在生产生活中应用日益增多[1-2]。

金属型纳米材料具有金属材料和纳米材料双重特性,纳米ZnO、TiO2因有特殊的光催化性能在催化等领域被广泛应用[3]。

这些材料在给人们生活带来众多益处的同时,也会在其生产、运输、使用及废物处理等过程中通过各种途径间接或直接进入到环境介质中,对生态环境有潜在的影响。

纳米材料在土壤中迁移能力较弱,且在其中的含量远高于水体[2],由此土壤是纳米材料释放到环境中主要的汇[4]。

纳米颗粒进入土壤后,因其高的吸附性能会对土壤性质如pH值、酶、有机质等产生影响[5]。

重金属污染对土壤酶活性的影响

重金属污染对土壤酶活性的影响

重金属污染对土壤酶活性的影响费杨;王晓丽【摘要】[目的]探求表征土壤重金属污染的主要指示酶,为重金属污染土壤环境质量评价提供理论依据.[方法]以东北黑土为主要研究对象,采用实验室模拟试验,研究不同浓度重金属Cu、Zn、Pb、Cd单因素污染对土壤中过氧化氢酶、脲酶、转化酶、蛋白酶和脱氢酶活性及微生物群落的影响.[结果]土壤脲酶活性与重金属的污染程度呈良好的负相关关系,土壤过氧化氢酶活性对Cu、Zn含量的增加表现较敏感,土壤转化酶活性对Cu非常敏感.[结论]土壤脲酶活性最适于作为土壤重金属污染的敏感指标.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】3页(P99-101)【关键词】重金属;黑土;脲酶;土壤酶活性;微生物群落【作者】费杨;王晓丽【作者单位】吉林大学植物科学学院,吉林长春130062;吉林大学植物科学学院,吉林长春130062【正文语种】中文【中图分类】S151重金属矿藏的大量开采,农药和化肥的不合理施用,工业“三废”以及生活垃圾处置不当等,使得土壤重金属污染问题越来越严重。

土壤重金属污染物可通过吸入、摄取、皮肤接触等多种途径危害人体健康。

我国土壤重金属污染问题十分突出。

粮食、蔬菜、水果等食物重金属超标问题严重。

污染问题已引起社会对农产品质量安全问题的普遍关注。

随着人们生活水平的不断提高,人们更关心土壤中重金属的归宿、生物毒性,因而土壤环境质量监测及生态恢复等问题引起人们的关注,土壤酶的研究逐渐被人们所重视。

土壤酶活性可以作为一种指标,反映土壤受污染的程度[1-3]。

同时,土壤酶是土壤生物化学反应的催化剂,参与土壤系统中许多重要的代谢过程,因而可用它来检测土壤中重金属的相对污染程度。

因此,通过实验室模拟试验,以东北黑土为主要研究对象,研究不同浓度重金属Cu、Zn、Pb、Cd单因素污染对土壤中过氧化氢酶、脲酶、转化酶、蛋白酶和脱氢酶活性及微生物群落的影响,以探求表征土壤重金属污染的主要指示酶,为重金属污染土壤环境质量评价提供理论依据。

重金属Cd_Zn_Cu_Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响

重金属Cd_Zn_Cu_Pb复合污染对土壤微生物和酶活性的影响
由于在自然条件下土壤微生物及酶活性受植被季节灌溉耕作重金属种类和含量等因素的影响研究报道结果差异较大甚至存在一些相反报pb复合污染下土壤酶活性和微生物特征为重金属复合污染土壤的生物效应土壤环境质量评价及建立有效的土壤重金属污染预警指标体系提供理论依据
第 24 卷 第 5 期 2010 年 10 月
水土保持学报 Journal of Soil and Water Conservation
Abstract:Soil microbial indicators and soil enzymatic activity in Dongchuan copper mining wasteland of Yunnan province were comparatively studied by field collection and analysis in the laboratory,and pot experiments were car- ried out to investigate the influence of heavy metal combined pollution by cadmium,copper,zinc and lead on soil mi- crobial indicators and soil enzymatic activity.The results indicated that soil organic matter,soil available N,P and K,soil pH significantly decreased with decreasing of the distance to mine,and inhibition of heavy metal combined pollution on soil enzymatic activity,microbial quantity,microbial biomass C and N with decreasing of the dis- tance to mine.Moreover,the activities of soil phosphatase and catalase,number of soil bacteria were more sensitive to the level of heavy metal pollution compared to other indicators.Biomass of Chinese cabbage (Brassica rapa pekinensis)and soil enzymatic activity obviously decreased with increasing of heavy metal combined pollution degree,while soil microbial quantity,microbial biomass C and N were increased at low heavy metal combined pollution.There are synergistic and antagonistic effects among Cd,Zn,Cu and Pb in biomass of Chinese cabbage,soil enzymatic activity,soil microbial quantity,soil microbial biomass C and N. Key words:heavy metal combined pollution;soil microbes;soil enzymes;Chinese cabbage

重金属与土壤微生物的相互作用及污染土壤修复

重金属与土壤微生物的相互作用及污染土壤修复

重金属对土壤生态系统的影响
重金属对土壤生态系统的影响
重金属进入土壤后,会对土壤微生物的多样性、群落结构和功能产生影响。 首先,重金属会降低土壤微生物的多样性,导致土壤生态系统的稳定性下降。其 次,重金属会改变土壤微生物的群落结构,导致某些微生物种群数量增加,而另 一些微生物种群数量减少。此外,重金属还会影响土壤微生物的功能,如降低土 壤微生物的酶活性,从而影响土壤生态系统的物质循环和能量流动。
重金属与土壤微生物的相互作用
其次,重金属会影响土壤微生物的基因表达。研究发现,重金属可诱导某些 微生物基因的表达,这些基因与重金属的抗性、富集和解毒有关。然而,过量的 重金属也会导致某些基因的表达受抑制,从而影响微生物的正常生长和代谢。
重金属与土壤微生物的相互作用
再者,重金属对土壤微生物的代谢功能也有一定的影响。例如,重金属可改 变土壤微生物的碳源利用和氮源利用能力,从而影响其代谢功能。此外,重金属 还会影响土壤微生物对有机物的降解和转化,进而影响土壤生态系统的物质循环。
内容摘要
在过去的几十年里,微生物修复技术得到了广泛。尤其是近年来,随着基因 组学、生物信息学和生物工程学的快速发展,微生物修复技术取得了显著进展。 其中,基因工程、生物传感器、植物修复和微生物联合应用等方面是研究的前沿 和热点。然而,这些技术在应用过程中仍存在一定的问题和局限性。例如,基因 工程菌的稳定性、生物传感器的灵敏度、植物修复的效率以及微生物联合应用的 效果等都需要进一步优化和提升。
结论
研究利用土壤微生物促进污染物降解和转化的新方法和新技术;(3)结合现 代生物技术手段(如基因组学、代谢组学和蛋白质组学等),解析土壤微生物在 污染土壤修复中的关键作用和调控机制;(4)加强研发具有高效、环保和可持 续性的污染土壤修复技术。通过这些研究工作,我们有望为解决重金属污染问题 提供更科学、有效的策略和技术手段。

复合重金属对土壤酶活性及生菜富集量影响研究的开题报告

复合重金属对土壤酶活性及生菜富集量影响研究的开题报告

复合重金属对土壤酶活性及生菜富集量影响研究的
开题报告
一、选题背景
重金属是指相对于生物而言的重量较大的金属元素,其含量高会对
环境和人体健康带来极大的危害。

土壤作为重金属元素的富集和转化区域,成为重金属元素在生态系统中的传递介质和长期积累的场所。

随着
社会经济的发展和工业化进程的加快,重金属污染问题日益加重。

因此,研究重金属对土壤生物活性的影响,以及在此背景下作物的富集特征,
对于生态环境保护和人类健康至关重要。

二、研究目的
本研究旨在探究复合重金属对土壤酶活性及生菜富集量的影响,具
体目的如下:
1.研究不同重金属元素复合污染对土壤酶活性的影响。

2.研究复合重金属对生菜富集量的影响。

三、研究内容
1.实验设计:选取不同重金属元素(Cd、Pb和Cu)的不同浓度组成三个复合污染组合(Cd+Pb、Cd+Cu和Pb+Cu),共6组。

将每组重金属元素均匀加到相同的土壤中,模拟土壤的复合污染状态。

同时,将一
定量的生菜种植在每个土壤样品中。

2.土壤酶活性测试:在一定时间内,从不同复合污染组合土壤样品
中采集土壤样品,通过测定脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶等酶活性指标,
探究复合重金属元素对土壤酶活性的影响。

3.生菜富集量分析:在一定时间内,采集已生长的生菜样品,测定
生菜中的重金属元素含量,分析复合重金属对生菜富集量的影响。

四、预期结果
预计本研究能够建立不同重金属元素复合污染下土壤酶活性的变化规律,揭示复合重金属对生菜富集量的影响机理,为我们更好地评估生态环境中的重金属污染水平,制定有效的防治措施提供重要参考。

单一及复合重金属污染对土壤酶活性的影响

单一及复合重金属污染对土壤酶活性的影响
生态环境 学报 2 1, 13:4 —5 0 2 2 ()5 550
Ec l g n n i n e tl c e c s o o y a d E v r m n a in e o S
ht: ww.ecc m t / p/ w j sio e . E ma :dtr esi o — i ei @jec. m l o c
目前 的研 究表 明 :高 含量 的重 金属 对 土壤 酶活性 有
1 材 料 与 方 法
11 供 试土 壤基 本概 况 .
抑 制 作用 ,但 针对 滩涂 盐 渍土 低浓 度重 金属 对 土壤
酶 活 性 的 影 响 以及 土 壤 酶 对 重 金 属 的生 物 效 应 影 响 的报导 相对 较少 。
洋 。随着苏 北经 济 的发展 ,工业 企 业不 断增 多 ,一 般 的废 水 直接 排入河 道 ,最 终进 入海 洋 【 ,在受纳 l 引
水体中,重金属不易溶解 ,很快与颗粒物结合 , 经 沉 积后 ,在 沉积 物 中聚集 [-] 1 1 ,这些 外 源物 质可对 67
江 苏沿 海滩 涂 围垦 区造成 潜在 的重 金 属污染 。本试
12 试验 设计 .
及灌渠 二十余 条 ,这 些河 道可将 陆源物质带人海
单一及复合重金属污染对 土壤 酶活性的影响
孟庆 峰 ,杨 劲松 L ,姚荣江 L,余世鹏 L,张春银 。 ,吉荣龙 。
1 .中国科 学 院南京 土壤 研究 所 ,土壤 与农 业可 持续 发展 国家重 点实 验室 ,江 苏 南 京 20 0 ; 10 8
2 .中国科 学 院南京 分 院东 台滩 涂研究 院 ,江 苏 东 台 24 0 ;3 盐 城绿 苑 海篷 子开 发有 限公 司 ,江苏 盐 城 2 40 22 0 . 20 1

重金属和酞酸酯复合污染对土壤酶活性的影响

重金属和酞酸酯复合污染对土壤酶活性的影响

重金属和酞酸酯复合污染对土壤酶活性的影响杨宁宁; 梁青芳; 高煜; 耿雅妮【期刊名称】《《江西农业学报》》【年(卷),期】2019(031)009【总页数】5页(P116-120)【关键词】复合污染; 土壤酶; 重金属; 塑化剂【作者】杨宁宁; 梁青芳; 高煜; 耿雅妮【作者单位】宝鸡文理学院 / 陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室陕西宝鸡721013【正文语种】中文【中图分类】X53近年来,工农业高速发展加剧了污水灌溉及农药化肥的大量使用,使进入生态系统中的各种污染物以复合污染成为土壤环境污染的主体[1],因此对复合污染现象的研究本质上是治理好土壤环境污染的问题[2-3]。

所有环境污染物源自土壤,它既是多种污染物又是复合污染系统,因此土壤复合污染联合生态毒性效应研究长期以来备受重视[4-5]。

现如今主要是以单一或多种重金属的不同影响因素方面,研究其对土壤活性酶的影响[6-8]。

另一方面,酞酸酯(PAEs)作为有机化合物,具有可塑性、易脱离塑料进入环境介质中,长期存在土壤中往往能引起儿童性早熟[9-10]。

且随着塑料制品农用薄膜大量生产使用,越来越多的DBP与DEHP类酞酸酯化合物进入农田土壤等环境介质中[11-12],并通过植物吸收进入食物链。

迄今为止,国内外学者对酞酸酯的研究大多仅关注其污染现状,其较多累积于环境和人群中,生物降解速率低[13-15]。

为了直观地表示污染毒性效应,土壤污染毒性效应引入土壤酶活性来表征污染物处理对测试指标造成的影响。

目前,很多学者用土壤酶活性指标来表征土壤重金属符合污染的研究状况[16-20]。

有机物与重金属复合污染是一类主要的污染类型。

而有关重金属与无机、有机复合污染研究以及关于酞酸酯的其他生态效应和环境行为,如对土壤微生物的毒性效应的报道很少。

迄今,用土壤酶活性表征酞酸酯与重金属组合的复合污染研究较少。

本研究以土壤环境中的2类典型污染物——重金属(Cd、Zn、Pb)和酞酸酯(DMP、DnBP、DEHP)为研究对象,采用均匀设计法,初步探讨了复合污染对脲酶和过氧化氢酶活性的影响,以期为土壤复合污染的防治提供科学依据。

复合污染情况下对土壤中主要酶活性的影响

复合污染情况下对土壤中主要酶活性的影响

复合污染情况下对土壤中主要酶活性的影响唐美珍1,郭正元2,陈峻峰1(1.曲阜师范大学生命科学学院,山东曲阜273165;2.湖南农业大学农业环境保护研究所,湖南长沙410128)摘要:采用盆栽试验,运用正交试验设计(L9(34)),研究了酸雨、重金属镉和农药敌杀死复合污染情况下对土壤脱氢酶、脲酶、蔗糖酶和转化酶活性的影响。

结果表明:农药敌杀死是制约土壤酶活性的最为重要的因素;Cd对土壤脱氢酶和脲酶均有显著的抑制作用,抑制率分别达12.8%和61.3%,但对蔗糖酶和转化酶影响很小,方差分析结果显示无统计学意义;酸雨仅对转化酶有显著影响,最大抑制率为4.4%,对蔗糖酶有一定的影响,但不显著,对脱氢酶和脲酶的影响很小,方差分析结果显示无统计学意义。

关键词:酸雨;镉;敌杀死;土壤;酶活性收稿日期:2011-09-09基金项目:农业部农药检定所项目(编号:NYCL20100110),校稳定人才基金(编号:2008B013)资助作者简介:唐美珍(1978—),女,湖南株洲人,硕士,讲师,主要从事污染物的迁移、转化及其环境效应方面的研究工作。

中图分类号:S154.2 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2011)10-0096-031 引言土壤酶是反映土壤肥力的敏感生物指标之一[1],也是土壤自净能力的一个指标。

土壤中氮的转化与脲酶活性相关,蔗糖酶的活性可以反映土壤中碳的转化和呼吸强度,脱氢酶活性与土壤有机质的转化速度有密切关系,转化酶活性可以表征土壤的熟化程度和肥力水平[2]。

因此,酶活性直接影响土壤营养物质转化、循环情况及保肥、供肥能力。

但土壤酶易受环境中物理、化学和生物因素的影响,酶活性变化很大。

近年来有关研究表明,酸雨环境下土壤重金属复合污染对土壤微生物量碳和酶活性产生明显的抑制作用,脱氢酶几乎消失,有效Cd、Cu、Zn含量与土壤微生物量碳和酶活性呈负相关[3]。

目前,对于复合污染的生态毒理研究,不仅仅停留在探索无机污染物(重金属)之间的交互作用关系[4],也不只是试验两种以上有机污染物同时存在的联合毒性[5],而且还追踪无机污染物与有机污染物之间的复合效应[6~7]。

论污染物对土壤酶活性的影响与调控

论污染物对土壤酶活性的影响与调控

论污染物对土壤酶活性的影响与调控污染物是指对环境产生负面影响的化学物质或物理因素。

在现代工业化进程中,由于人类活动的不当和环境管理的不善,大量污染物被排放到土壤中,严重影响了土壤生态系统的平衡与稳定性。

其中,污染物对土壤中的酶活性产生了显著影响。

本文将探讨污染物对土壤酶活性的影响以及如何调控这种影响。

首先,污染物对土壤酶活性的影响是多方面的。

一方面,某些污染物如重金属离子、有机污染物等会直接抑制土壤中多种酶的活性。

重金属离子可以与酶的活性中心结合,破坏酶的空间构象,从而降低其催化活性。

有机污染物如农药、化肥等具有毒性,会对土壤酶产生抑制作用。

另一方面,污染物对土壤微生物活性的影响也会反过来影响酶的活性。

微生物是土壤中酶的主要生成者,它们在酶的合成、释放和降解过程中发挥重要作用。

而某些污染物的存在会抑制土壤中微生物的生长和活性,进而降低酶的合成和释放,导致土壤酶活性下降。

然而,污染物对土壤酶活性的影响也可以通过调控措施得到一定程度的缓解。

一项研究表明,添加适量的有机质可以提高土壤酶的活性,并有利于修复受到污染的土壤。

有机质可以提供微生物生长的营养物质,增强土壤微生物的活性和酶的合成能力,从而提高酶活性。

此外,通过合理的土壤管理措施,如调整农业生产方式、科学施肥、合理农药使用等,也可以减少土壤污染物的积累,降低对土壤酶活性的影响。

例如,选择绿色农药,并合理使用,并且加强土壤有机质的补充,有助于改善土壤环境,促进酶的活性恢复。

此外,生物修复技术也是调控污染物对土壤酶活性影响的重要手段之一。

生物修复是利用微生物和植物等生物体对污染物进行分解、转化、固定等方式来修复受污染土壤的方法。

通过引入一些特定的微生物菌种,可以降解土壤中的有机污染物,并恢复土壤酶的活性。

此外,一些可生长在污染环境中的耐受污染物的植物,如拟南芥、柳树等,也可以通过吸收和转移污染物,减少其对土壤酶活性的不良影响。

酶活性的调控还需要深入研究污染物与土壤酶之间的相互作用机制。

重金属污染对土壤生态系统的影响

重金属污染对土壤生态系统的影响

重金属污染对土壤生态系统的影响随着工业化进程的迅猛发展,重金属污染问题逐渐引起人们的广泛关注。

重金属是指密度大于5克/立方厘米的金属元素,如铅、汞、镉、铬等,它们广泛存在于自然环境中,并通过工业活动、农药使用和污水排放等人为活动被释放到土壤中。

重金属对土壤生态系统产生的影响是不容忽视的,本文将从土壤质量、植物生长和生物多样性三个方面来探讨重金属污染对土壤生态系统的影响。

首先,重金属污染对土壤质量产生了重要影响。

土壤是生态系统中的基础,它承载着植物的生长与发育,并提供了营养元素和水分。

然而,当土壤受到重金属的污染时,土壤质量将受到严重破坏。

重金属污染使得土壤酸碱度失衡,破坏了土壤微生物的平衡。

重金属还能与土壤中的矿物质结合,形成难以分解的物质,进一步影响了土壤养分的有效利用。

此外,重金属在土壤中的累积会导致土壤的毒性增强,抑制植物的生长和发育。

其次,重金属污染对植物生长和发育产生直接影响。

植物是土壤生态系统的重要组成部分,它们通过吸收土壤中的养分和水分来进行光合作用,并为生态系统提供食物和氧气。

然而,当土壤中含有过高浓度的重金属时,植物的生理和生态过程会受到抑制。

重金属能够进入植物体内,干扰植物体内的生物化学反应,抑制光合作用和呼吸作用的进行。

重金属还会干扰植物的营养吸收和转运,导致植物的生长受限。

研究表明,镉等重金属对植物的毒性较大,会导致植物的叶绿素含量降低、根长缩短以及生物量减少等现象。

最后,重金属污染还对土壤生物多样性产生重要影响。

土壤是生物多样性的重要栖息地,其中包含着丰富的微生物、蚯蚓、昆虫等生物群落。

然而,重金属污染会对土壤生物多样性产生负面影响。

微生物是土壤生态系统的核心组成部分,它们在土壤养分循环和有机物降解中发挥着重要作用。

然而,重金属的毒性会导致土壤微生物的死亡和群落结构的改变,进而影响土壤中的养分循环过程。

此外,重金属的积累也会对土壤中的蚯蚓和昆虫等生物群落造成毒害,破坏土壤的生态平衡。

土壤酶活性与重金属含量关系的研究进展

土壤酶活性与重金属含量关系的研究进展

土壤酶活性与重金属含量关系的研究进展近年来,随着工业化和城市化进程的加速,土壤重金属污染问题逐渐引起了广泛关注。

重金属污染不仅对土壤质量和环境生态造成了严重威胁,还对人类健康产生潜在危害。

因此,研究土壤重金属污染的成因和修复方法显得尤为重要。

近年来,许多研究发现土壤中的酶活性与重金属含量之间存在一定的关系,这为解决土壤重金属污染问题提供了新的途径和理论依据。

土壤中的酶活性是衡量土壤生态系统功能和健康状况的一个重要指标。

土壤中常见的酶主要有脲酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和脱氢酶等。

这些酶能够参与土壤的养分循环、有机物降解以及环境物质转化等过程。

重金属污染会对土壤中的酶活性产生影响,从而影响土壤的生态功能。

研究发现,重金属的含量增加往往会抑制土壤中酶的活性,特别是对于一些对重金属敏感的酶。

首先,土壤中的重金属会直接影响酶的结构和功能。

重金属通过与酶的活性位点结合,干扰酶的正常构象和功能。

例如,重金属离子与酶中的硫醇基团或顺丁烷酰胺酶结合,形成金属螯合物,导致酶活性的丧失。

此外,重金属还可以改变酶的溶解度、稳定性和催化效率。

因此,土壤中重金属含量的增加会显著影响土壤酶的活性。

其次,土壤中的酶活性也受到重金属所诱导的氧化应激的影响。

重金属的氧化还原反应会产生大量的游离基和有害氧化物。

这些有害物质会进一步氧化和破坏土壤中的有机物质和酶,导致酶活性的降低。

例如,重金属可以通过增加土壤中的过氧化氢含量,抑制土壤中过氧化酶的活性。

此外,它们还可以干扰土壤中其他有机物的降解过程,阻碍土壤酶的正常功能。

最后,酶活性与重金属含量之间的关系还受到土壤类型、土壤性质和重金属种类等因素的影响。

不同的土壤类型和性质会对重金属的迁移和转化过程产生不同的影响。

例如,酸性土壤中重金属的迁移速率更高,更容易造成酶活性的抑制。

此外,不同的重金属对酶活性的抑制程度也不同。

一些重金属如铅、镉和汞等对酶活性的抑制效果更为明显。

为了解决土壤重金属污染问题,提高土壤质量和生态环境的健康状况,人们提出了一系列的修复策略。

重金属污染对土壤生态系统的影响及修复技术研究

重金属污染对土壤生态系统的影响及修复技术研究

重金属污染对土壤生态系统的影响及修复技术研究一、引言土壤生态系统是人类生存必不可少的生态系统之一,而重金属污染是目前全球环境问题的重要议题之一。

因此,探讨重金属污染对土壤生态系统的影响及修复技术研究具有重要意义。

二、重金属污染对土壤生态系统的影响1、土壤微生物的影响重金属污染会对土壤微生物的生存、繁殖和代谢过程产生显著影响。

一些研究表明,重金属污染会对微生物的生理代谢产生抑制作用,减少土壤微生物数量和种类,从而减缓了土壤中的有机物分解速度。

2、植物的影响土壤中的重金属污染会被植物吸收,进而对植物的生长、发育、产量和品质产生巨大影响。

重金属在植物体内的积累、转移和排泄也会进一步加剧土壤环境的污染程度,形成恶性循环。

3、土壤质地的影响土壤质地是影响重金属污染物迁移和生物有效性的重要因素之一。

比如,轻质沙、石灰岩等多孔性土壤能使重金属污染物的迁移速度加快,降低了土壤的保水能力和肥力。

三、重金属污染修复技术研究1、化学修复技术化学修复技术是应用化学制剂或氧化还原剂,通过改变重金属的化学形态,使其在土壤中发生转化或沉淀,达到修复的目的。

常见的化学修复技术包括酸碱调节、磷酸处理、化学还原等。

2、生物修复技术生物修复技术是利用植物、微生物等生物体对土壤中重金属的吸收、转化和固定来达到修复的目的。

生物修复技术适用于有机质丰富、微生物生长繁殖条件好的土壤环境,对于重金属难以移动、难以沉淀的情况,如五氧化二钒等,也有一定的修复效果。

3、物理修复技术物理修复技术是通过物理手段去除土壤中重金属,如土壤剖面翻转、土壤分层、土壤淋洗等方法。

这种方法虽然能够迅速去除土壤中的重金属,但因为过于依赖物理手段,也容易破坏土壤结构,同时难以保持修复效果长久。

四、结论重金属污染对土壤生态系统的影响是不可忽视的,而有效的重金属污染修复技术也会为土壤生态系统保护及环境改善贡献力量。

在污染防治过程中,应该尽量采用生物修复等对土壤结构影响较小的方法,且在具体情况下结合实际情况选择合适的修复技术,以达到最佳的修复效果。

重金属污染处理技术对土壤修复效果影响因素评估

重金属污染处理技术对土壤修复效果影响因素评估

重金属污染处理技术对土壤修复效果影响因素评估重金属污染是当今环境污染问题中的一大挑战。

土壤中的重金属污染不仅对农作物生长和人类健康造成威胁,还会对生态系统造成严重破坏。

因此,开发有效的重金属污染处理技术对土壤修复具有重要意义。

然而,重金属污染处理技术的效果受到多种因素的影响。

本文将评估这些影响因素,并探讨其对土壤修复效果的影响。

首先,土壤pH值是影响重金属污染处理技术效果的重要因素之一。

土壤pH对重金属的吸附和解吸过程起着重要作用。

通常情况下,土壤呈酸性时,重金属的溶解度较高,有利于其迁移。

而当土壤呈碱性或中性时,重金属更容易与土壤颗粒发生吸附作用,减少其在土壤中的迁移和有效性。

因此,在选择重金属污染处理技术时,应考虑土壤pH,并进行相应的调整。

其次,土壤有机质含量也是影响重金属污染处理技术效果的重要因素之一。

有机质可以通过吸附和解吸过程改变土壤中重金属的有效性和迁移性。

高有机质含量的土壤通常具有较高的阳离子交换能力,可以吸附和固定重金属,从而减少其在土壤中的迁移。

此外,有机质还可以形成与重金属形成螯合络合物,降低其毒性。

因此,在进行重金属污染处理时,应注重土壤有机质的管理和增加。

第三,土壤微生物活性也会对重金属污染处理技术的效果产生影响。

微生物可以通过吸附、固定和转化作用参与重金属的迁移和归化过程。

一些微生物还具有重金属耐受能力,能够降解重金属污染物。

因此,土壤中丰富的微生物群落对重金属污染的修复起着重要作用。

为了促进土壤微生物活性,可采用一些措施如添加有机质肥料、保持适度湿度和避免过度施用农药等。

第四,土壤类型是影响重金属污染处理技术效果的重要因素之一。

不同类型的土壤对重金属的吸附和解吸能力存在差异。

例如,富含粘土矿物质的土壤比砂质土壤对重金属具有更高的吸附能力。

因此,在选择和应用重金属污染处理技术时,应根据土壤类型的特点进行合理选择。

此外,污染物浓度、处理技术的选择和操作条件等也会对重金属污染处理技术的效果产生影响。

重金属污染对土壤质量与生态环境的影响研究

重金属污染对土壤质量与生态环境的影响研究

重金属污染对土壤质量与生态环境的影响研究随着工业化的迅速发展,重金属污染逐渐成为影响土壤质量与生态环境的重要问题之一。

重金属是指相对密度大于4.5的金属元素,如铅、汞、镉、铬等。

它们在工矿生产、交通运输、农药使用等过程中被释放到环境中,进而进入土壤,并对土壤质量和生态系统造成广泛影响。

重金属污染对土壤的质量产生直接影响。

重金属对土壤的物理、化学和生物学性质都有破坏作用。

首先,重金属离子能够与土壤颗粒结合,使土壤颗粒变得不稳定,导致土壤结构疏松、坚硬、不利于植物根系生长和水分渗透。

其次,在土壤中积累的重金属还会改变土壤的化学性质,影响土壤的酸碱度、有机质含量、养分供应等,降低土壤的肥力和农作物的产量。

另外,重金属对土壤中微生物的活性和多样性也有明显的抑制作用,影响了土壤的生物学功能,并使土壤的自净能力下降。

重金属污染对生态环境的影响主要体现在食物链的传递过程中。

由于植物与土壤之间的紧密联系,土壤中的重金属往往会富集到植物体内,进而通过食物链传递到动物体内。

此外,土壤中的重金属还会通过水体迁移,进一步扩大污染范围。

当人们摄入污染的农作物、动物产品或饮用污染的水源时,长期暴露于重金属污染环境下,容易引发慢性中毒,对人体健康产生严重损害。

针对重金属污染对土壤质量与生态环境的影响,各国学者进行了广泛的研究与探索。

他们通过实地调查和野外观测,分析了不同区域和不同类型土壤中的重金属含量及其分布情况。

同时,利用实验室模拟和室内培养技术,研究了重金属在土壤中的迁移转化规律,探讨了不同环境因子对重金属污染的影响。

此外,还借助现代化学分析技术和生物学检测手段,评估了重金属对土壤质量和生态环境的生态风险,并提出了相应的防治措施。

为减轻重金属污染对土壤质量与生态环境的影响,我们应该采取一系列措施。

首先,加强工矿企业的环保治理,了解并控制重金属排放。

其次,加强农药与化肥的管理,避免污染土壤。

此外,应加强农田管理工作,调整农作物种植结构,选择具有重金属抗性的品种,减少对土壤的负荷。

重金属污染对土壤酶活性的影响

重金属污染对土壤酶活性的影响

重金属污染对土壤酶活性的影响摘要:对黑龙江省大庆市采油二厂采油矿区附近的土壤样品中重金属含量和土壤酶活性的测定及分析表明:该油矿附近的土壤都受到了不同程度的Cu、Pb、Ni、Zn 和 Cd污染。

土壤酶活性随着重金属污染程度的加剧呈降低的趋势。

相关分析表明,样品中Pb全量的平均值为163.58mg/kg,DTPA态Pb含量的平均值为60.67mg/kg,均都明显的超过了农田土壤的正常范围,属于重度污染,。

其中Pb和Cd两种重金属的DTPA态和全量对土壤酶活性相关性最为显著,均对脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶和过氧化氢酶四种土壤酶产生强烈的抑制作用。

而对脱氢酶活性的相关性影响不大。

关键词:土壤;重金属污染;土壤酶活性;积累在自然生态系统中,土壤是人类及一切陆生动植物生存发展的物质基础,土壤本身具有一定的缓解污染的自净能力,但是如果这种自净能力达到一定的限度,即进入土壤系统的污染物总量超过了系统本身的耐受限度,就会导致土壤本身污染的发生[1]。

土壤在受到污染之后,土壤本身的理化性质就会发生变化,例如土壤板结、肥力降低、土壤被毒化等。

在受污染土壤上生长的生物,从生长、吸收、积累和富集土壤污染物后,就会通过食物链进入人体,最终对人体造成伤害,而且这是一个逐步积累的过程,不易察觉,同时土壤污染物毒性较强,受到污染后一般很难修复[2]。

我国受到重金属污染的耕地面积近2.0×107ha,约占总耕地面积的1/5。

全国每年因重金属污染而减产的粮食超过1.0×107t,造成的经济损失至少200亿元[3]。

土壤中土壤酶的活性直接影响土壤的肥力,所以土壤酶是土壤中很重要的存在成分。

土壤酶的主要成分是蛋白质,不仅仅受到其自身的特性的影响,而且也受到外界环境的影响以及人类活动的影响。

因此土壤pH值、水分含量、空隙度、温度及土壤有机质含量以及人类活动造成的外源物质加入(尤其重金属),都直接影响酶的活性。

尤其是重金属能强烈地影响土壤微生物的群落分布,改变土壤的微生态。

重金属污染对土壤质量与农产品安全的影响

重金属污染对土壤质量与农产品安全的影响

重金属污染对土壤质量与农产品安全的影响重金属污染是指土壤中镉、汞、铅、铬等元素超过环境容许值,对土壤质量和农产品安全产生的负面影响。

本文将探讨重金属污染对土壤质量和农产品安全的影响,并提出相应的解决方案。

一、重金属污染对土壤质量的影响1. 生物多样性减少:重金属超标污染会对土壤中的微生物和其他生物产生毒性作用,破坏土壤生态系统的平衡,导致土壤中的生物多样性减少。

2. 土壤肥力下降:重金属污染会影响土壤的物理性质,使土壤变得致密,排水性能下降,进而影响植物的生长。

同时,重金属对土壤中的有机质和养分的吸附能力也会发生变化,导致土壤肥力下降。

3. 土壤酸碱度改变:某些重金属的离子具有酸性或碱性,过量的重金属离子会改变土壤的酸碱度,进而破坏土壤中微生物的生存环境,影响其活性和功能。

二、重金属污染对农产品安全的影响1. 农产品中重金属超标:植物通过根系吸收土壤中的营养物质,其中也包括重金属。

当土壤中存在重金属超标时,植物吸收过多的重金属,最终会在农产品中累积超过安全标准的重金属含量。

2. 食物链递增效应:重金属进入农产品后,人们食用农产品摄入过多的重金属,会引发慢性中毒,并逐渐通过食物链的递增效应传递至动物和人类体内,对健康造成潜在风险。

三、解决方案1. 严格监控土壤重金属污染:建立全面的土壤重金属监测体系,加强对农田土壤的监控,及时发现重金属超标问题,采取措施减少重金属对土壤的污染。

2. 选择合适的绿色修复技术:针对受重金属污染的土壤,采用绿色修复技术,如植物修复、土壤改良等,促进重金属的迁移、转化和固定,恢复土壤的健康状态。

3. 加强科学施肥管理:科学合理施肥,避免过量使用农药和化肥,减少农产品中重金属的积累。

推广有机农业和生态农业,降低农业对土壤质量的影响。

4.加大农产品质量监管力度:加强农产品质量检查,确保农产品的重金属含量符合安全标准,保障人们的饮食安全。

结论重金属污染对土壤质量和农产品安全产生了严重的影响,对环境和人类健康带来潜在风险。

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江西农业学报㊀2019,31(9):116 120ActaAgriculturaeJiangxi㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀http://www.jxnyxb.comDOI:10.19386/j.cnki.jxnyxb.2019.09.19重金属和酞酸酯复合污染对土壤酶活性的影响杨宁宁,梁青芳,高煜,耿雅妮∗㊀㊀收稿日期:2019-03-21基金项目:宝鸡市科技局项目 基于GIS的宝鸡市土壤重金属空间分布特征㊁源解析及风险评价 (2017JH2-25);宝鸡文理学院研究生创新项目 宝鸡市河流灌渠周边农田土壤重金属空间变异性及源解析研究 (YJSCX18YB06);陕西省地理学重点学科㊂作者简介:杨宁宁(1994─),女,陕西宝鸡人,硕士,研究方向:污染物区域空间过程与风险评价㊂∗通信作者:耿雅妮㊂(宝鸡文理学院/陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室,陕西宝鸡721013)摘㊀要:探讨了重金属与酞酸酯复合污染对脲酶和过氧化氢酶活性的影响,旨在为研究利用土壤酶活性评价土壤重金属复合污染的可行性提供科学支撑,以土壤环境中的2类典型污染物:重金属(Cd㊁Zn㊁Pb)和酞酸酯(DMP㊁DnBP㊁DEHP)为研究对象,采用均匀试验设计,通过室内试验的方法,观察6种不同性质的无机与有机污染(Cd㊁Pb㊁Zn㊁DEHP㊁DMP㊁DnBP)复合污染㊂影响土壤脲酶活性的主要因子依次为:Cd>DnBPˑDMP>PbˑDMP>DMPˑZn>DnBP>Zn;影响过氧化氢酶活性的主要因子依次为:Cd>Pb>DMPˑZn>DnBPˑPb>DMP>Zn㊂复合投加2类污染物能使土壤酶活性受到不同程度的抑制,且抑制率随时间的推移而下降,重金属和酞酸酯复合污染与污染物的浓度密切相关,但脲酶活性较过氧化氢更为敏感㊂关键词:复合污染;土壤酶;重金属;塑化剂中图分类号:X53㊀文献标志码:A㊀文章编号:1001-8581(2019)09-0116-05EffectsofCombinedPollutionofHeavyMetalsandPhthalateEstersonSoilEnzymeActivitiesYANGNing-ning,LIANGQing-fang,GAOYu,GENGYa-ni∗(ShaanxiKeyLaboratoryofDisastersMonitoringandMechanismSimulation/BaojiUniversityofArtsandSciences,Baoji721013,China)Abstract:Inordertoprovidescientificsupportforthefeasibilityofusingsoilenzymeactivitiestoevaluatethecombinedpol⁃lutionofheavymetalsinsoil,theeffectsofcombinedpollutionofheavymetalsandphthalateestersontheactivitiesofureaseandcatalasewereexplored.Inthisstudy,heavymetals(Cd,Zn,Pb)andphthalateesters(DMP,DnBP,DEHP)wereanalyzedinexperiments.Sixkindsofinorganicandorganicpollutants(Cd,Pb,Zn,DEHP,DMP,DnBP)withdifferentpropertieswereob⁃servedthroughuniformdesign.ThemainfactorsaffectingsoilureaseactivitywereCd>DnBPˑDMP>PbˑDMP>DMP>DMPˑZn>DnBP>Zn,andthemainfactorsaffectingcatalaseactivitywereCd>Pb>DMPˑZn>DnBPˑPb>DMP>Zn.Compoundadditionoftwopollutantscouldinhibitsoilenzymeactivityinvaryingdegrees,andtheinhibitionratedecreasedwithtime.Compoundpollu⁃tionofheavymetalsandphthalateswascloselyrelatedtotheconcentrationofpollutants,butureaseactivitywasmoresensitivethanhydrogenperoxide.Keywords:Compoundpollution;Soilenzyme;Heavymetals;Plasticizers㊀㊀近年来,工农业高速发展加剧了污水灌溉及农药化肥的大量使用,使进入生态系统中的各种污染物以复合污染成为土壤环境污染的主体[1],因此对复合污染现象的研究本质上是治理好土壤环境污染的问题[2-3]㊂所有环境污染物源自土壤,它既是多种污染物又是复合污染系统,因此土壤复合污染联合生态毒性效应研究长期以来备受重视[4-5]㊂现如今主要是以单一或多种重金属的不同影响因素方面,研究其对土壤活性酶的影响[6-8]㊂另一方面,酞酸酯(PAEs)作为有机化合物,具有可塑性㊁易脱离塑料进入环境介质中,长期存在土壤中往往能引起儿童性早熟[9-10]㊂且随着塑料制品农用薄膜大量生产使用,越来越多的DBP与DEHP类酞酸酯化合物进入农田土壤等环境介质中[11-12],并通过植物吸收进入食物链㊂迄今为止,国内外学者对酞酸酯的研究大多仅关注其污染现状,其较多累积于环境和人群中,生物降解速率低[13-15]㊂为了直观地表示污染毒性效应,土壤污染毒性效应引入土壤酶活性来表征污染物处理对测试指标造成的影响㊂目前,很多学者用土壤酶活性指标来表征土壤重金属符合污染的研究状况[16-20]㊂有机物与重金属复合污染是一类主要的污染类型㊂而有关重金属与无机㊁有机复合污染研究以及关于酞酸酯的其他生态效应和环境行为,如对土壤微生物的毒性效应的报道很少㊂迄今,用土壤酶活性表征酞酸酯与重金属组合的复合污染研究较少㊂本研究以土壤环境中的2类典型污染物 重金属(Cd㊁Zn㊁Pb)和酞酸酯(DMP㊁DnBP㊁DEHP)为研究对象,采用均匀设计法,初步探讨了复合污染对脲酶和过氧化氢酶活性的影响,以期为土壤复合污染的防治提供科学依据㊂1㊀材料与方法1.1㊀试验时间及地点室内试验于2017年2 3月在陕西省灾害监测与机理模拟重点实验室中进行㊂1.2㊀供试土壤选取宝鸡文理学院校园土为供试土壤,取0 20cm的表层土,混合均匀后带回实验室㊂在实验室内展开㊁风干,挑拣土壤中的植物㊁残根㊁石块及其他杂物,用木碾研磨过3mm筛㊂处理后的土样装入密封袋中封存㊁备用㊂土壤样品的主要理化性质:pH值8.3㊁有机质18.34g/kg㊁总氮1.61g/kg㊁总磷2.31g/kg㊁阳离子交换量15.91cmol/kg㊂1.3㊀试验方法1.3.1㊀试验设计㊀本试验设计11个处理,每个处理重复3次,共33个,因子水平详见表1㊂将配制好的土壤取样1次,随后Cu㊁Zn㊁Pb分别以CuSO4㊃5H2O㊁Zn(CH3COO)2㊃3H2O㊁Pb(CH3COO)2㊃3H2O溶液形式,DMP㊁DnBP㊁DEHP以有机物按照均匀设计表的设计加入并充分搅匀(表2)㊂㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀表1㊀试验因子和水平mg/kg因子水平12345678910Cd00.00470.01880.07500.30001.20004.800019.200076.8000307.2000Pb037.575.0150.0300.0600.01200.02400.04800.09600.0Zn031.2562.50125.00250.00500.001000.002000.004000.008000.00DMP00.7412.2236.66720.00060.000180.000540.0001620.0004860.000DnBP05.18412.96032.40081.000202.500506.2501265.6303164.0007910.000DEHP02517.363020.803625.004350.005220.006264.007516.009020.0010824.00㊀注:DMP为邻苯二甲酸二甲酯;DnBP为邻苯二甲酸二丁酯;DEHP为邻苯二甲酸二(乙基-己基)酯㊂表2㊀均匀设计表样品号因子CdPbZnDMPDnBPDEHPS1037.565.2020.00506.2510824.00S20.047150.0500.004860.0012.969020.00S30.019600.0400.006.677910.007516.00S40.0752400.001620.00202.506264.00S50.3009600.0125.002.235.185220.00S61.2000.01000.00540.003164.004350.00S74.80075.08000.000.7481.003625.00S819.200300.031.25180.000.003020.80S976.8001200.0250.000.001265.632517.36S10307.2004800.02000.0060.0032.400㊀㊀试验期间土样在培养皿中培育,并随意摆放在生化培养箱,每周将土样位置随机移动1次,尽量使每个土样微环境保持一致,室内温度因开窗对流基本与环境温度保持一致,每天用15mL去离子水浇灌,保持所有供试土壤田间持水量在60%左右㊂分别于1㊁3㊁5周后对土壤取样各1次,每次取样时从对照组各取1/2样品㊂以过氧化氢酶㊁脲酶的活性为土壤毒理指标,Cd㊁Zn㊁Pb㊁DnBP㊁DEP㊁DBP的含量和培养时间作为影响土壤酶活性的因素㊂6种外源污染物复合作用对2种土壤酶活性的影响选用6因素10水平的U10(106)型均匀表,重金属指标水平参照土壤711㊀9期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨宁宁等:重金属和酞酸酯复合污染对土壤酶活性的影响环境质量标准(GB15618─1995)[21],塑化剂指标含量参考美国纽约土壤PAEs控制和治理标准[22]㊂1.3.2㊀脲酶和过氧化氢酶活性的测定方法㊀土壤脲酶的测定采用苯酚钠-次氯酸钠比色法进行测定㊂以尿素为基质,根据酶促产物氨与苯酚-次氯酸钠作用生成蓝色的靛酚,来分析脲酶活性㊂主要是在显色反应后,1h内在紫外分光光度计于波长578nm处进行比色测定,见公式(1)㊂A=Ms-Mo-Mw()ˑ100ˑ10(1)式中:A指土壤脲酶活性;Ms指土样的光密度值在标线上对应的氮毫克数;Mo指无土对照的光密度值在标线上对应的氮毫克数;Mw指无基质对照的光密度值在标线上对应的氮毫克数;100是样品定容的体积与测定时吸取量的比值;10是脲酶活性单位的土重与样品的比值㊂过氧化氢酶能将H2O2分解为O2和H2O,通过测定H2O2的减少量来测定过氧化氢酶活性㊂过氧化氢在波长240nm处有强烈的吸收力,通过测定与土壤反应后,根据溶液此时的吸光度,就可以算出溶液中过氧化氢的溶度,从而可以计算酶的活性,见公式(2)㊂A=Lsˑ51W,Ls=Lo-Lx+Lw(2)式中:A是过氧化氢酶的活性;W是土样重量;51是转化为过氧化氢的毫克数(20min);Lo是无土溶液的吸光度;Lx是土样溶液的吸光度;Lw是无基质溶液的吸光度㊂1.3.3㊀模型建立㊀采用多元线性回归分析方法(采用R软件统计),方程模型见(3)㊂y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b4x4+b5x5+b6x6(3)式中:x为土壤重金属含量;y为土壤酶活性㊂1.3.4㊀统计分析㊀试验数据采用MicrosoftExcel2010处理,重复3次平均值ʃ标准差,采用R数据分析软件进行相关分析和方差分析㊂2㊀结果与分析2.1㊀脲酶和过氧化氢酶抑制效果比较图1对比了整个培养期间(35d)重金属和酞酸酯复合污染对脲酶和过氧化氢酶的抑制效果㊂酶的活性选用对照百分比λ表示(对照的活性为100)㊂由图1可知,随着培养时间的延长,样品中土壤酶的活性受到不同程度的抑制㊂其中脲酶比过氧化氢酶更加敏感,对于脲酶来说,7d后酶活性均高于200%,21d时为3% 180%,35d时为6% 132%㊂最大抑制率为培养21d的样品S3㊁S4和S5,均达到90%以上,可见,脲酶可以作为土壤重金属和酞酸酯复合污染程度的一个指标㊂而对于过氧化氢酶,处理后7d过氧化氢酶活性均被抑制,最大抑制率为7d的样品10,酶活性降到了对照的4.33%,21d时酶活性为52.37% 127.94%,35d过氧化氢酶的抑制程度处于16.13% 105.17%之间,在35d后过氧化氢酶除了土样中的S4㊁S5㊁S7外,其他的都呈现出明显的激活作用,激活范围在76.27%(S9) 106.27%(S8)之间,这种现象出现的原因可能是土样中的污染物被土壤降解和吸附以及微生物的忍耐性增强了,已经适应了这6种污染物,改变了污染物的可利用性㊂从图1可以看出,具有同种污染物组成而浓度不同的样品S1㊁S3㊁S4㊁S5㊁S8㊁S9中,重金属和酞酸酯复合污染对脲酶和过氧化氢酶的抑制作用差异极大,抑制范围为9% 99%㊂可见,随时间影响,重金属和酞酸酯复合污染与污染物的密度密切相关㊂图1㊀不同土壤样品在不同培养时段的土壤酶活性2.2㊀重金属和酞酸酯的复合作用对土壤酶活性的影响Cd㊁Zn㊁Pb和DMP㊁DnBP㊁DEHP复合污染对上述2种酶活性的影响差异较大㊂从这6种因子811江㊀西㊀农㊀业㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀31卷的多元线性回归分析中可见(表3),影响土壤脲酶活性的主要因子依次为:Cd>DnBPˑDMP>PbˑDMP>DMPˑZn>DnBP>Zn㊂影响过氧化氢酶活性的主要因子依次为:Cd>Pb>DMPˑZn>DnBPˑPb>DMP>Zn㊂其中,Cd对脲酶活性具有显著的拮抗作用㊂Pb对过氧化氢酶活性也具有显著的拮抗作用㊂Zn㊁DMPˑZn对脲酶表现出协同作用,除此之外均表现出拮抗作用㊂DnBPˑPb㊁DMP㊁Cd对过氧化氢酶活性均表现出协同作用,其他因素对过氧化氢酶则表现为拮抗作用㊂表3㊀六因子含量与土壤酶活性的多元回归分析结果因子回归方程相关系数R21YU1=-0.862XCd-0.25XPbXDMP-0.348XDnBP0.97942YU3=-0.154XCd-0.001XPb+0.098XDMPXZn-0.089XDnBP0.96893YU5=-2.429XCd+0.068XZn-0.533XDMPXDnBP0.97884YC1=0.29XCd-0.174XDMPXZn+0.073XDnBPXPb0.92255YC3=-0.28XPb-0.007XZn0.94396YC5=-0.25XPb-0.02XZn+0.05XDMP0.9470㊀注:YUi(i=1,3,5):第i周脲酶活性;YCi(i=1,3,5):第i周过氧化氢酶活性㊂3㊀讨论重金属与有机物复合污染土壤酶活性的影响较多,如谷盼妮等[4]发现环草隆中加入镉会改变其微生物毒性效应,且镉浓度不同影响也不同㊂王果[23]研究发现,铜离子能降低草甘磷在矿物上的吸附性能,从而增加草甘膦的生物有效性㊂Wang等[24]研究丁草胺与镉对土壤脲酶及磷酸酶活性的影响与两者浓度配比有很大关系㊂以上研究与本研究中酞酸酯和重金属对土壤酶的刺激作用可能是微生物对污染物的适应所致,不同重金属和酞酸酯复合作用类型不同的结果类似㊂同时,本研究还发现复合添加6种污染物使脲酶和过氧化氢酶有了不同程度的抑制效果,随着时间的推移,出现了抑制率降低,甚至有激活的现象㊂这可能是由于污染物被微生物分解或者被土壤的空隙吸附而失去其有效的抑制效果,使得土壤酶出现了一定的抗性㊂此外,重金属与有机物的毒性效应对土壤行为有影响作用㊂如沈国清等[16]研究表明,菲和镉复合污染毒性效应的持续时间比单一污染更长㊂谷盼妮等[4]发现,重金属Zn与菲复合作用下土壤脲酶表现出协同作用,而重金属Cd和Zn对脱氢酶具有拮抗作用㊂与本研究中不同重金属和酞酸酯复合作用类型不同的结果类似,Cd对脲酶活性具有显著的拮抗作用,Pb对过氧化氢酶活性也具有显著的拮抗作用,有力地说明了土壤酶活性变化可能与酞酸酯和重金属复合刺激下,微生物对污染物的适应所致有关㊂4㊀结论(1)重金属和酞酸酯复合对土壤酶活性的影响表现为:脲酶活性随着时间增长酶活性先下降后上升,而过氧化氢酶活性则相反,随时间先下降后上升㊂(2)影响土壤脲酶活性的主要因子依次为:Cd>DnBPˑDMP>PbˑDMP>DMPˑZn>DnBP>Zn㊂影响过氧化氢酶活性的主要因子依次为:Cd>Pb>DMPˑZn>DnBPˑPb>DMP>Zn㊂(3)DnBPˑDMP对脲酶表现出拮抗,DMPˑZn对脲酶表现出协同作用㊂Cd对脲酶一直起着抑制的作用㊂DnBPˑPb对过氧化氢酶表现出协同作用,而DMPˑZn对过氧化氢酶表现为拮抗作用㊂参考文献:[1]周启星.生态毒理学[M].北京:科学出版社,2004:68-437.[2]季轶群,王子芳,高明,等.重金属Cu㊁Zn㊁Pb复合污染对紫色土壤酶活性的影响[J].中国农学通报,2010,26(6):293-296.[3]邱莉萍,张兴昌.Cu㊁Zn㊁Cd和EDTA对土壤酶活性影响的研究[J].农业环境科学学报,2006(1):30-33.[4]谷盼妮,王美娥,陈卫平.环草隆与镉复合污染对城市绿地重金属污染土壤有机氮矿化量㊁基础呼吸和土壤酶活性的影响[J].生态毒理学报,2015,10(4):65-87.[5]ZhaoYP,TanYY,GuoY,etal.Interactionsoftetra-cyclinewithCd(Ⅱ),Cu(Ⅱ)andPb(Ⅱ)andtheir⁃cosorptionbehaviorinsoils[J].EnvironmentalPollution,2013(180):206-213.[6]张平,甘国娟,廖柏寒,等.铅锌矿区重金属复合污染对土壤酶活性的影响[J].安全与环境学报,2013,13(3):147-150.[7]冯丹,王金生,滕彦国.铜㊁锌和铅复合污染对土壤水解酶活性的影响[J].农业资源与环境学报,2015,32(4):411-417.911㊀9期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨宁宁等:重金属和酞酸酯复合污染对土壤酶活性的影响[8]翁娜,韩潇.重金属污染对土壤酶活性影响的研究进展[J].农业开发与装备,2016(10):34-35,39.[9]AbdeldaiemMM,Rivera-UtrillaJ,Ocampo-PérezR,etal.Environmentalimpactofphthalicacidestersandtheirremovalfromwaterandsedimentsbydifferenttech⁃nologies:Areview[J].JournalofEnvironmentalManage⁃ment,2012(109):164-178.[10]乔丽丽,郑力行,蔡德培.上海市女童血清中邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸-2-乙基己酯水平与性早熟关系研究[J].卫生研究,2007,36(1):93-95.[11]ChenL,ZhaoY,LiL,etal.Exposureassessmentofphthalatesinnon-occupationalpopulationsinChina[J].ScienceoftheTotalEnvirionment,2012(427/428):60-69.[12]KochHM,BoltHM,AngererJ.Di(2-ethylhexyl)phthalate(DEHP)metabolitesinhumanurineandserumafterasingleoraldoseofdeute-rium-labelledDEHP[J].ArchivesofToxicology,2004,78(3):123-130.[13]于晓楠.酞酸酯类增塑剂人群暴露情况及毒性研究进展[J].健康教育与健康促进,2015,10(1):31-33.[14]于立河,王鹏,于立红.地膜中酞酸酯类化合物对土壤-大豆污染的研究[J].土壤与作物,2012,1(2):79-83.[15]王玉婷,刘方,任文杰,等.酞酸酯污染农田土壤生物修复研究进展[J].微生物学杂志,2018,38(4):120-128.[16]沈国清,陆贻通,洪静波.重金属和多环芳烃复合污染对土壤酶活性的影响及定量表征[J].应用与环境生物学报,2005,11(4):479-482.[17]律泽,胡筱敏,安婧,等.佳乐麝香和镉复合污染对土壤中放线菌数量的影响[J].生态学杂志,2014,33(6):1501-1507.[18]傅丽君,刘智任,杨磊.镉㊁铜㊁铅复合污染对枇杷园土壤微生物的生态毒理效应[J].生态毒理学报,2009,4(6):881-888.[19]ZhangW,LinKF,YangSS,etal.Enzymeactivitiesinperfluorooctanoicacid(PFOA)-pollutedsoils[J].Ped⁃osphere,2013,23(1):120-127.[20]WangME,ZhouQX.Jointstressofchlorimuron-ethyl⁃andcadmiumonwheatTriticumaestivumatbiochemical⁃levels[J].EnvironmentalPollution,2006,144(2):572-580.[21]国家环境保护局.GB15618 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