汞对土壤酶活性的影响

对不同肥力土壤脲酶和转化酶活性受汞影响进行了研究,结果显示,土壤脲酶活性、最 大反应速度V_max 、V_max/K_m和反应速度常数k与汞浓度呈现显著或极显著负相关关系,表明其 可作为土壤汞污染的生态指标;米氏常数Km则变化较小,表明汞与脲酶作用机理为不可逆竞争 抑制;低肥力土壤脲酶比高肥力土壤脲酶受汞毒害作用更强,当汞浓度分别为6.00和14.79mg/ kg时即达到严重污染;而转化酶对汞的敏感性较差;培养时间对土壤酶与汞浓度间关系影响较 小.     

基于土壤水分变化的砷与土壤碱性磷酸酶活性关系探讨

砷作为土壤主要污染元素之一,其毒性受到存在形态等的影响.土壤酶是土壤重要组成部分,但水分对二者关系的影响鲜见报道.本文采用室内模拟方法,在35%、65%和110%最大饱和持水量(WHC)条件下,较为系统地分析了不同水分下土壤有效砷及土壤碱性磷酸酶活性的变化规律.结果表明:外源砷浓度、老化时间是影响土壤有效砷含量的主要因素,且有效砷浓度随老化时间延长降幅减缓,Elovich方程较好表征了二者关系,揭示出水分对土壤有效砷向其他形态转变速率影响的大小顺序为:110%WHC65%WHC35%WHC;干燥(35%WHC)和淹水(110%WHC)导致土壤碱性磷酸酶活性减小;砷抑制土壤碱性磷酸酶活性,模型U=A/(1+B×C)可较好表征砷浓度(C)与土壤酶活性(U)的关系,揭示出土壤碱性磷酸酶活性在一定程度上可表征土壤砷污染程度,并反映出其机理为完全抑制作用;计算得到了土壤砷轻度污染的临界浓度Ecological dose 10%(ED10)总砷99 mg·kg-1和有效砷39 mg·kg-1,从侧面表明土壤碱性磷酸酶在土壤砷浓度达到国家土壤质量标准中的二级标准前不会对土壤酶产生严重毒害;水分由于对砷的存在状态等的作用,从而对土壤碱性磷酸酶活性产生重要影响.     

U及伴生重金属Mn、Pb对土壤酶活性的影响

通过盆栽实验,研究不同浓度条件下U、Mn、Pb对土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化物酶)活性的影响。结果表明:U对四种酶均有抑制作用,其中脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性随着U浓度的增加而降低;Mn对脲酶、磷酸酶有抑制作用,对过氧化物酶则有促进作用,Mn浓度较低时促进蔗糖酶活性,高浓度时则抑制。Pb对脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均有抑制作用,其中对磷酸酶抑制作用最强烈,然而低浓度Pb促进过氧化物酶活性。脲酶、磷酸酶对U、Mn、Pb污染反应更敏感。通过相关性分析、回归分析及生态抑制效应研究,结果表明土壤脲酶和磷酸酶适于作为监测评价土壤U污染的生物指标。脲酶、磷酸酶比蔗糖酶和过氧化物酶更适于表征土壤Mn、Pb污染程度。     

三峡库区典型农田小流域土壤汞的空间分布特征

为了解三峡库区农田流域汞污染现状及其生态风险,以三峡库区腹心地带的涪陵王家沟典型农田小流域为调查对象,基于Arc GIS地统计模块研究流域内不同土地利用类型(旱地、田地、林地和居民点)土壤汞(Hg)含量及其分布特征,并对其汞污染程度和生态风险进行评价.结果表明,流域内土壤Hg含量范围为9.47~94.57μg·kg-1,均值为(34.23±16.23)μg·kg-1,不同土地类型表层土壤Hg含量高低顺序为林地、田地、居民点、旱地;表层土壤出现明显汞累积现象,土壤Hg含量变化与土壤深度呈极显著负相关关系.地统计分析结果表明,流域土壤中的汞呈现出较弱的空间相关性,说明流域内土壤汞的空间分布主要受大气干湿沉降、植被覆盖和地形等自然因素影响,人为等外源干扰影响弱.流域土壤总体上虽未表现出明显的汞污染现象(污染指数为-0.08),但具有中度的汞潜在生态风险(生态风险指数为57),其中以林地较为严重.流域土壤汞承载量约为25.39 kg,旱地约占69%.     

纳米银与石墨烯对土壤微生物及土壤酶的影响

采用室内暗培养试验分别探究了纳米银与石墨烯对土壤微生物及土壤酶的不同影响.将不同剂量的纳米银(0、10、100、150 mg·kg~(-1))与高纯石墨烯(0、10、100、1000 mg·kg~(-1))分别与等量棕壤充分混匀,然后进行暗培养.在第3、7、15、30和60 d时取样,测定土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤脱氢酶和土壤过氧化氢酶的活性及土壤细菌、真菌和放线菌的数量,并在培养期间测定土壤呼吸速率及CO2累积量.结果表明,所有纳米银处理均抑制土壤的呼吸作用,并且剂量越高,抑制作用越明显;而石墨烯处理未对土壤呼吸产生显著影响.10 mg·kg~(-1)纳米银处理下,土壤真菌数量在整个培养期内均显著低于对照,土壤细菌在第60 d时也被显著抑制,但土壤放线菌数量无变化;与对照相比,100和150 mg·kg~(-1)的纳米银处理显著降低了土壤细菌、真菌、放线菌的数量.10和100 mg·kg~(-1)的石墨烯处理下,土壤细菌、真菌、放线菌数量则均无显著变化.1000 mg·kg~(-1)的石墨烯显著增加了土壤中细菌与真菌的数量,却对土壤放线菌数量无影响.纳米银处理显著抑制土壤脲酶、脱氢酶活性,却对土壤过氧化氢酶与磷酸酶活性基本无影响.10和100 mg·kg~(-1)石墨烯处理对土壤脲酶有一定的促进作用,1000 mg·kg~(-1)石墨烯处理对土壤过氧化氢酶和脱氢酶有一定的促进作用,而不同剂量的石墨烯在培养后期均对碱性磷酸酶产生抑制作用.总体来说,纳米银在一定程度上对土壤酶及土壤微生物结构产生了负面影响,而石墨烯对土壤酶及土壤微生物结构的影响不明显.     

Cd、豆磺隆胁迫下黑土-小麦系统中酶活性的动态变化

利用盆栽试验研究了Cd单一污染和Cd-豆磺隆复合污染作用下黑土-小麦系统中脲酶(Urease)和过氧化氢酶(CAT)活性的动态变化,尤其是考察了小麦整个生育期内(主要分为拔节期、开花期和成熟期)这2种酶活性的动态变化规律.结果表明,无论是在有或无豆磺隆胁迫时,随着Cd污染浓度的增加,脲酶活性呈现出明显的下降趋势,过氧化氢酶活性变化相对于脲酶比较稳定.通过拟合方程可知,脲酶和过氧化氢酶活性变化在一定程度上可以反映Cd或Cd-豆磺隆的污染状况,如果用酶活性指示Cd和豆磺隆污染程度时需适当考虑作物的不同生育期以及Cd和豆磺隆污染的关系.在小麦的整个生长期内,当Cd含量为2～30 mg·kg-1时,无论是Cd单一污染还是Cd-豆磺隆复合污染,脲酶活性均呈现出由拔节期到开花期升高、由开花期到成熟期下降的趋势;而在高含量(＞30 mg·kg-1)Cd作用下,酶活性的这种变化趋势表现的较弱.     

砷和铅对土壤酶活性的影响

研究了浙江省绍兴银山铅锌矿周围农田的污染情况及其对土壤酶活性的影响。该污染区域内主要的污染元素为砷和铅,其含量与区内土壤脱氢酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、转化酶、脲酶和磷酸酶呈显著的复相关关系,其中砷的影响是主要的。土壤脱氢酶、过氧化氢酶和转化酶活性的变化能够反映供试土壤类型受砷和铅复合污染的程度。     

土壤的重金属污染与土壤酶活性

本文根据模拟研究,论述了不同用量的重金属Hg、Cd和Pb对不同肥力水平的棕壤和红壤的过氧化氢酶、转化酶、脲酶和磷酸酶活性的影响.重金属对土壤酶抑制作用的顺序为:Hg>Cd>Pb.且随金属浓度的增大而增强.实验表明,重金属对土壤酶活性的抑制是一种暂时现象、由于脲酶活性恢复得较少较慢,故建议用土壤的脲酶活性作为土壤Hg污染程度的指标.     

有色冶金区土壤-玉米系统汞累积及健康风险

有色冶金区土壤重金属污染,尤其是汞污染一直受到广泛关注.为了了解葫芦岛市稻池村玉米地汞在土壤-玉米农田系统中的迁移转化,以葫芦岛市稻池村为研究对象,对该区域玉米地土壤Hg含量、分布特征、污染现状及玉米植株各器官Hg含量进行分析.玉米地土壤Hg含量范围为0.25~3.49 mg·kg-1,平均值1.78 mg·kg-1,是辽宁省土壤环境背景值的48倍.在锌厂周围2~3 km范围内,以锌厂为中心,随着距离的增大土壤Hg含量逐渐增加.地累积指数法评价结果表明,研究区玉米地土壤Hg污染均在中等污染以上,其中,属于严重污染的土壤样品占总样品的54.6%.运用Hakanson潜在生态危害指数法对玉米地土壤Hg潜在生态风险进行评价.潜在生态风险为极强的占72.7%.运用目标危险系数法(THQ)对暴露人体进行健康风险评价,结果表明,虽然土壤中富含汞,但是由于汞较难在土壤-玉米系统中迁移,因此籽粒中的汞富集并不高,食用玉米对人群没有明显的健康风险,但是儿童遭遇Hg健康风险要远高于成人,危险指数达到0.056.     

土壤酶对外源有机硒和无机硒的动态响应

通过室内非作物连续培养,研究了不同剂量、不同形态外源硒(亚硒酸钠、硒代蛋氨酸)对土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性影响的动态变化过程.结果表明,低剂量(10 mg·kg~(-1))无机硒(亚硒酸钠)对土壤脲酶和蔗糖酶活性有先激活后抑制作用,对土壤中性磷酸酶活性有激活作用.而相同剂量有机硒(硒代蛋氨酸)处理时,3种酶均表现为不同程度的激活状态.高剂量(30 mg·kg~(-1))无机硒(亚硒酸钠)处理时,3种酶活性均表现先激活后抑制,其中对脲酶影响最大,对蔗糖酶影响次之,对中性磷酸酶影响最小.而施入高剂量(30 mg·kg~(-1))有机硒(硒代蛋氨酸)后,对土壤中脲酶、蔗糖酶的激活作用明显大于无机硒的影响,但对磷酸酶的影响不明显.试验充分说明施入不同剂量、不同形态的外源硒,土壤酶活性表现出不同的动态响应,并且有机硒比无机硒更有利于土壤微生物的生长,能提高土壤酶活性,促进N、P、C养分在土壤生态系统的循环.用有机硒替代无机硒作为外源硒源,有望成为未来发展方向.     

土壤微生物活性对石油原油、铅镉及其复合污染的响应

随着工农业生产的迅猛发展、石油原油及重金属等原材料的广泛开采与使用,使石油原油、重金属及其复合污染日趋加重,对环境及人类的危害也越来越大.采用室内培养试验,利用人工模拟污染土壤,研究石油原油、铅镉及其复合污染胁迫对土壤微生物活性的影响.试验设置4个处理:1新鲜土壤(S)作为对照;21000 mg·kg~(-1)石油原油污染土壤(SP);3500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉污染土壤(SH);41000mg·kg~(-1)石油原油污染、500 mg·kg~(-1)铅和50 mg·kg~(-1)镉复合污染土壤(SPH).结果表明:与对照相比,SH、SP、SPH处理土壤基础呼吸强度最高分别增加约100.99%、36.61%、25.80%,铅镉污染(SH)对土壤基础呼吸影响最显著,反映出重金属污染对土壤基础呼吸的激活作用最强;石油原油污染(SP)与石油原油及铅镉复合污染(SPH)刺激土壤微生物量碳增加,SP处理最高增加了90.25%,而铅镉污染(SH)则使土壤微生物量碳减少.不同土壤酶对污染处理的响应不同,其中,石油原油污染(SP)对FDA水解酶及脱氢酶活性表现为激活作用;石油原油或石油原油及铅镉复合污染(SP、SPH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为激活作用,而铅镉污染(SH)对脲酶及过氧化氢酶活性主要表现为抑制作用.该研究表明,石油原油及铅镉复合污染对土壤微生物活性的影响与石油原油或铅镉污染的影响不同,它们之间存在着明显的交互作用.     

磺胺甲噁唑对猪粪堆肥过程中堆料性质与酶活性的影响

以猪粪、小麦秸秆为材料,研究了磺胺甲噁唑（SMZ）对高温堆肥过程中理化性质（温度、pH值、E₄/E₆）和酶活性（纤维素酶、磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶）的影响.结果表明：SMZ对堆肥理化性质的影响与其浓度有关.高浓度（95 mg·kg^-1）SMZ会对微生物活性产生显著抑制作用,表现出堆肥温度难以达到无害化标准,堆料pH值较低（<9.0）.但高浓度（95 mg·kg^-1）SMZ能激活多酚氧化酶活性,且水提浸液E₄/E₆值较低.在堆肥过程中,SMZ对纤维素酶和脲酶活性呈现出“抑制-激活-抑制”的作用,50 mg·kg^-1的SMZ对纤维素酶产生不同程度的激活作用.相比之下,脲酶活性对SMZ的敏感性比纤维素酶更敏感,5 mg·kg^-1的SMZ即能显著抑制脲酶活性,中浓度（50 mg·kg^-1）的SMZ对碱性磷酸酶活性产生了显著的抑制作用.综上,SMZ通过影响酶活性而影响堆肥过程的物质转化.此外,SMZ浓度越大,种子发芽指数越低.当SMZ≥50 mg·kg^-1时,堆肥难以腐熟而对植物毒性较大.     

洋河流域不同土地利用类型土壤硒(Se)分布及影响因素

基于洋河流域土地利用方式、海拔高度、土壤、植被类型等采集流域上下游171个代表性表层土壤(0~10 cm),系统地分析了土壤总硒(Se)含量、分布及影响因素.结果表明,洋河流域土壤总Se含量(以干重(dw)计,下同)在0.02~3.24mg·kg-1之间,几何平均值为0.30 mg·kg-1,高于北京平原(0.20 mg·kg-1)、河北平原(0.19 mg·kg-1)和全国平均值(0.29mg·kg-1).洋河流域少Se(0.13~0.18 mg·kg-1)土壤主要分布在怀安县、宣化县以及怀来县,多数地区土壤处于足Se水平(0.18~0.45 mg·kg-1),除此之外,在万全县、兴和县、天镇县及阳高县分布有富Se(0.45~2.0 mg·kg-1)土壤.不同土地利用类型中Se含量有所差异,Se平均含量由高到低分别为:林地城镇工矿用地草地农业用地,其中农业用地平均含量为0.28 mg·kg-1.成土母质、土壤类型对洋河流域Se含量影响较小.黏粒含量与洋河流域表层土壤中Se相关性最好.Se含量随海拔增高显著增加,随p H增加显著减小.TOC、Fe和Al含量也是影响土壤Se含量的重要因素.     

Cd对我国不同类型土壤硝化活性影响的主控因子研究

硝化作用是土壤中存在的一个重要生物学过程,其对环境条件的变化表现出极高的敏感性,其中包括重金属污染.本文选取我国10种不同类型土壤,采用室内模拟方法,研究硝化活性对不同Cd污染程度的响应特征以及影响Cd毒性的主要控制因素.结果表明:除红壤和黑土外,土壤硝化活性随外源Cd的增加而降低,采用Logistic模型和完全抑制模型可很好的表征两者之间的关系;通过Logistic模型获得的不同土壤ED25和ED50值分别为2.44~363.03 mg·kg~(-1)、10.99~553.64 mg·kg~(-1),由完全抑制模型拟合结果表明Cd对硝化活性的作用机理为完全抑制作用;基于土壤性质和ED50值建立的多元回归预测模型表明,pH和阳离子交换量(CEC)共同解释了回归模型变异的95.6%.综上表明在一定范围内土壤硝化活性可表征土壤Cd污染程度,土壤CEC和p H是影响Cd毒性的主控因素,可较好地预测土壤中外源Cd对硝化活性的毒性阈值.     

基于代谢组学指标的土壤亚致死剂量汞对蚯蚓的毒性研究

将赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)暴露于亚致死剂量(1.0、5.0、25.0 mg·kg~(-1))汞污染土壤中4周,以蚯蚓个体(致死率、体重增长率)及小分子代谢物(代谢组)为指标研究其对汞的动态毒性响应,并采用最小二乘判别分析(OPLSA-DA)对暴露组及对照组的代谢物进行分类,进而识别潜在的标记物.结果表明,蚯蚓对汞的吸收尚未达到稳态,蚯蚓体内代谢物的响应依赖于暴露剂量及暴露时间.暴露1周时,蚯蚓体重略有增长但不显著;最低暴露剂量(1.0 mg·kg~(-1))导致蚯蚓体内亮氨酸、异亮氨酸、色氨酸、组氨酸、酪氨酸、5-氧脯氨酸、2-脱氧肌苷显著低于对照水平,柠檬酸、肌苷酸与腺苷在5.0、25.0 mg·kg~(-1)剂量下显著高于对照水平;暴露4周时,最高暴露剂量(25 mg·kg~(-1))显著抑制了蚯蚓的生长;汞添加组的蚯蚓体内谷氨酸、酪氨酸、马来酸、2-脱氧肌苷水平显著低于对照.上述代谢物对汞的动态变化表明它们可作为潜在生物标记物,用于诊断土壤汞污染.对代谢途径分析发现,1.0～25.0 mg·kg~(-1)汞即可破坏蚯蚓正常氨基酸代谢、三羧酸循环,扰乱能量代谢,对蚯蚓产生氧化损伤.本研究结果表明,相比个体水平的受试终点,代谢组学指标比个体水平指标能更敏感地响应较低剂量汞,是土壤汞污染生态毒性效应诊断的有效指标.另外,本研究结果可为土壤汞污染的风险评估及相关环境标准的修订提供大量基础数据.     

不同镉水平下纳米沸石对土壤pH、CEC及Cd形态的影响

通过室内培养试验及土培试验研究了不同镉水平（1、5、10和15 mg·kg^-1）下纳米沸石和普通沸石对土壤pH、CEC及Cd形态的影响.结果表明,室内培养试验中,施用沸石（5、10和20 g·kg^-1）均显著提高了不同镉（1、5、10和15 mg·kg^-1）处理中的土壤pH和土壤CEC值,降低了土壤可交换态镉含量,增加了碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机态和残渣态镉含量,以纳米沸石（20 g·kg^-1）对土壤可交换态镉的降低效果最好.土壤pH、土壤CEC与土壤可交换态镉含量呈极显著负相关（P<0.01）,与铁锰氧化态镉含量均呈极显著正相关（P<0.01）.土培试验中,在1 mg·kg^-1和5 mg·kg^-1 Cd条件下,施用沸石（5、10和20 g·kg^-1）使土壤可交换态镉FDC降低了6.4%~63.2%,使大白菜地上部去离子水提取态镉和乙醇提取态镉的分配比例分别降低了2.1%~56%和11.8%~100%,相同沸石使用量下的降低效果以纳米沸石优于普通沸石.在1 mg·kg^-1 Cd条件下,大白菜地上部镉形态的FDC与土壤CAB-F和OM-F的FDC有显著相关性（P<0.05）;在5 mg·kg^-1 Cd条件下,大白菜地上部镉形态的FDC主要与土壤OM-F和RES-F形态的FDC存在显著相关性（P<0.05）.     

典型城市河流表层沉积物中汞污染特征与生态风险

以北京市凉水河为研究对象,研究了典型城市河流表层沉积物中汞污染特征与生态风险.采用王水水浴消解法和BCR三步提取法分析沉积物中汞总量及其赋存形态特征,并利用潜在生态风险指数法和风险评估指数法评价汞的生态风险.结果表明,凉水河表层沉积物中总汞含量范围是0.018~3.48 mg·kg~(-1),平均值是0.974 mg·kg~(-1),多数样点高于北京市土壤背景值;表层沉积物中汞主要以残渣态(B4态)存在,平均含量为0.841 mg·kg~(-1),各形态汞所占比例顺序为:残渣态(B4态)可氧化态(B3态)可还原态(B2态)弱酸可溶解态(B1态),其中生物有效态汞占总汞的比例为23.21%.基于汞总量的潜在生态风险评价可知,凉水河各个河段表层沉积物中汞的潜在生态风险程度都处于很高水平(Ei平均值为565);但基于汞形态的生态风险评价可知,汞的生态风险都处于较低水平(B1所占比例平均值为4.80%).