温度对汞抑制土壤脲酶动力学影响研究

以不同施肥方式、不同有机质含量的草甸棕壤和黑土4个土样为对象,研究了不同温度条件下,汞(Hg)对土壤脲酶动力学特征的影响.结果表明,同一类型、有机质含量高的土壤脲酶活性、酶促最大反应速度(V_max)和V_max/K_m均高于有机质含量低的土壤,表明有机质对脲酶的吸附能力较强;黑土V_max和V_max/K_m值总体上大于草甸棕壤,但酶活性和米氏常数(K_m)值在不同土壤类型之间规律性较差,反映出酶活性由总酶量和酶-底物亲和力等因素共同决定;黑土K_m值大小与有机质含量相一致,而草甸棕壤则相反,表明有机质含量和施肥方式均会对K_m值产生影响;在最适温度以下,随温度升高,土壤的脲酶活性、V_max和V_max/K_m值均增加;Hg对土壤脲酶表现出典型的反竞争性抑制现象;Hg对脲酶活性的抑制作用及对K_m、V_max和V_max/K_m的负效应均随温度升高而有增加的趋势,揭示出土壤对脲酶的保护能力随温度升高而有所下降.     

土壤脲酶和脱氢酶对活性X-3B红污染暴露的耐受性及机理研究

采用微宇宙实验方法,研究了棕壤、褐土、红壤等3种我国典型土壤中脲酶和脱氢酶对染料活性X-3B红污染的耐受性及其机理.实验结果表明,3种土壤中的脲酶和脱氢酶活性在试验较低浓度的活性X-3B红污染的环境中均被促进,但被促进的程度有所差异,具体表现为棕壤脲酶活性被促进的效果最为明显,其次红壤,褐土最弱;较低浓度的活性X-3B红污染对褐土脱氢酶活性的促进作用最强,其次红壤,棕壤最弱.3种土壤的脲酶和脱氢酶活性被促进的效果随着时间的推移逐渐减弱.3种土壤的脲酶和脱氢酶活性对高浓度的活性X-3B红污染并没有显示受抑制的趋势.相反,二者基本维持在未受染料活性X-3B红污染的对照土壤的活性水平.因此可以初步认为,土壤脲酶和脱氢酶对染料活性X-3B红的污染暴露毒性有耐受作用.基于实验结果,还就2种酶对活性X-3B红污染暴露的耐受机理进行了分析与探讨.     

溴硝醇对土壤脲酶和过氧化氢酶活性的影响

研究了溴硝醇农药施入土壤后,土壤中脲酶和过氧化氢酶活性的变化情况。结果表明:低浓度1mg/kg时,施入溴硝醇对土壤脲酶表现为激活—抑制—激活—恢复过程,而对过氧化氢酶活性则一直表现出一定激活作用。高浓度20mg/kg时,则对土壤脲酶活性表现为抑制—恢复过程,而对过氧化氢酶活性表现为抑制—激活—恢复的过程,这种抑制作用随着溴硝醇浓度的增高而增强。在过氧化氢酶被激活的阶段,溴硝醇浓度越高则被激活率也越高,然后随着时间的延长逐步得到恢复。土壤脲酶和过氧化氢酶都对溴硝醇比较敏感。     

汞和两种农药复合污染对土壤转化酶活性的影响

通过模拟方法研究了豆磺隆,呋喃丹2种农药与重金属汞(Hg)单一及复合污染对草甸棕壤和黑土4个土壤转化酶活性的影响.结果显示,在试验浓度范围内,土壤添加豆磺隆和呋喃丹后,转化酶变化幅度分别为-12%～7%和-6%～7%,表明2种农药对土壤转化酶的毒性较小;Hg对转化酶最大抑制率为22%～35%,二者之间呈显著的对数负相关关系,表明Hg对转化酶的毒性较大,转化酶在一定程度上可作为Hg污染的监测指标,通过对数方程计算出4个土样的生态剂量(ED₅₀)分别为76.68,727.49,236.52,316.59mg/kg;Hg和2种农药之间普遍存在交互作用,豆磺隆与Hg复合污染引起土壤转化酶最大净变化量(△I)为对照的-12%～15%,呋喃丹和Hg为-25%～-6%,有机质对复合污染产生的毒性有明显的缓冲作用.     

土壤重金属复合污染对脲酶、磷酸酶及脱氢酶的影响

采用模拟实验对铅锌矿区重金属(Pb、Zn、Cu、Cd)复合污染土壤酶活性变化的动力学参数进行了研究.结果表明,矿区土壤酶活性随着重金属污染程度的加剧而显著降低.尾矿区土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶的V_max 平均值分别是非矿区土壤的60%、77%、38%,而土壤脲酶和酸性磷酸酶的K_m 平均值分别是对照土壤的2.73 和2.25 倍. 逐步回归和通径分析结果表明,矿区土壤中Pb、Zn、Cu、Cd 元素含量与脲酶、磷酸酶及脱氢酶V_max 和Km 之间均存在着显著或极显著的相关关系;4 种重金属元素对不同性质酶酶动力学参数的相对贡献大小存在差异,且元素之间也存在着交互效应.     

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.     

Cu、Cd污染对土壤脲酶活性的影响研究

随着重金属污染的越来越重,重金属对土壤环境的危害引起人们广泛的关注,土壤酶作为土壤生态系统中生化反应的催化剂,对各种土壤代谢过程起驱动作用.为研究单因素重金属Cu、Cd对于土壤脲酶活性的影响,以至于对环境保护和环境评价工作提供意见.本文采用靛酚蓝比色法测定脲酶活性,以氨氮浓度表征土壤脲酶活性.实验结果表明,随着Cu2＋、Cd2＋浓度的增加,土壤脲酶活性显著降低,即重金属对土壤脲酶具有抑制作用.     

土壤微生物对环境胁迫的响应机制

微生物在生态系统物质循环和能量流动过程中起重要作用.研究土壤微生物对各种环境胁迫的响应有助于认识微生物对环境变化的适应与演变机理,维持土壤生态系统功能的稳定.土壤微生物群落多样性是衡量土壤生态系统稳定性的一个重要指标.多数研究表明,土壤微生物群落多样性越高,土壤生态系统越稳定.本文在总结土壤微生物群落多样性及其与环境胁迫响应关系的基础上,进一步讨论了土壤微生物对环境胁迫响应的生态学机制,包括:①抗性微生物的出现及抗性基因的水平转移.该过程导致了土壤微生物群落结构和多样性的改变,产生了更多抵抗能力较强的微生物类群,从而达到对外源干扰的适应,使土壤微生物群落对环境胁迫的抵抗力和恢复力随之提高.②土壤微生物群落功能的冗余.这些冗余程度越高,冗余组分缓冲维持生态系统正常功能的能力越强,从而提高微生物群落对环境胁迫的抵抗力和恢复力.研究土壤生态系统的稳定性与微生物多样性之间的关系,不仅有助于揭示土壤生态系统稳定性的内在机制,为合理调控提供科学依据,也可以为土壤环境质量管理提供参考.     

重庆缙云山4种典型林分土壤氮素动态变化

于2012年4—10月逐月月末采集重庆缙云山4种典型林分(常绿阔叶林、毛竹林、针阔混交林和针叶林)样地中不同深度(0~15、>15~30、>30~60 cm)的土壤样品,测定土壤中w(TN)、w(NH₄+-N)和w(NO₃--N),分析土壤氮素含量的分布特征,并探讨土壤理化性质对土壤氮素含量的影响. 结果表明:①不同林分土壤中氮素含量的垂直分布规律相一致,均表现为随土壤深度的增加而不断降低,并且w(NH₄+-N)>w(NO₃--N);②不同林分0~60 cm土壤平均氮密度表现为毛竹林(1.037 kg/m2)>针阔混交林(0.783 kg/m2)≈常绿阔叶林(0.778 kg/m2)>针叶林(0.747 kg/m2);③不同林分土壤中w(TN)的季节性变化规律不明显,而w(NH₄+-N)和w(NO₃--N)的季节性变化规律相似,均表现为春季<夏季<秋季;④不同林分土壤中w(TN)、w(NH₄+-N)和w(NO₃--N)与容重、w(SOC)均呈显著线性相关(P<0.05),而且与土壤其他养分含量之间也存在一定的相关性.      

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。     

Single and joint effects of pesticides and mercury on soil urease

The influence of two pesticides including chlorimuron-ethyl and furadan and mercury （Hg） on urease activity in 4 soils （meadow burozem and phaeozem） was investigated. The soils were exposed to various concentrations of the two pesticides and Hg individually and simultaneously. Results showed that there was a close relationship between urease activity and organic matter content in soil. Chlorimuron-ethyl and furadan could both activate urease in the 4 soils. The maximum increment of urease activity by chlorimuronethyl was up to 14%-18%. There was almost an equal increase （up to 13%-21%） in the urease activity by furadan. On the contrary, Hg markedly inhibited soil urease activity. A logarithmic equation was used to describe the relationship （P〈0.05） between the concentration of Hg and the activity of soil urease in the 4 tested soils. Semi-effect dose （ED50） values by the stress of Hg based on the inhibition of soil urease in the 4 soils were 88, 5.5, 24 and 20 mg/kg, respectively, according to the calculation of the corresponding equations. The interactive effect of chlorimuron-ethyl or furadan with metal Hg on soil urease was mainly synergic at the highest tested concentrations.     

Responses of soil ammonia oxidizers to a short-term severe mercury stress

The responses of soil ammonia-oxidizing archaea(AOA) and ammonia-oxidizing bacteria(AOB) to mercury(Hg) stress were investigated through a short-term incubation experiment.Treated with four different concentrations of Hg(CK,Hg25,Hg50,and Hg100,denoting 0,25,50,and 100 mg Hg/kg dry soil,respectively),samples were harvested after 3,7,and 28 day incubation.Results showed that the soil potential nitrification rate(PNR) was significantly inhibited by Hg stress during the incubation.However,lower abundances of AOA(the highest in CK: 9.20 × 10~7 copies/g dry soil; the lowest in Hg50: 2.68 × 10~7 copies/g dry soil) and AOB(the highest in CK: 2.68 × 10~7 copies/g dry soil; the lowest in Hg50:7.49 × 10~6 copies/g dry soil) were observed only at day 28 of incubation(P 0.05).Moreover,only the community structure of soil AOB obviously shifted under Hg stress as seen through DGGE profiles,which revealed that 2–3 distinct AOB bands emerged in the Hg treatments at day 28.In summary,soil PNR might be a very useful parameter to assess acute Hg stress on soil ecosystems,and the community structure of soil AOB might be a realistic biological indicator for the assessment of heavy metal stress on soil ecosystems in the future.     

Effect of dissolved organic matter on adsorption and desorption of mercury by soils

Effects of dissolved organic matter (DOM) on adsorption and desorption of Hg were investigated in two kinds of soils, Xanthi-Udic Ferralosols (XUF) and Typic Purpli-Udic Cambosols (TPUC). The DOM was obtained from humus soil (DOMH), rice straw (DOMR), and pig manure (DOMP). The presence of DOM obviously reduced Hg maximum adsorption capacity with up to 40% decreases over the control, being an order of DOMH (250.00 mg/kg)< DOMR (303.03 mg/kg) < DOMP (322.58 mg/kg) < CK (control 416.67 mg/kg) for the XUF and ...     

青海省民和县-海石湾土壤Hg异常调查及其生态效应

通过对民和县-海石湾城区及其周边地区表层土壤Hg元素异常空间分布特征的分析,查明了大气降尘是当地Hg异常的最主要来源,此外生活、工业固废污染也是可能的原因;在垂向分布上,自上而下Hg元素大体呈上升趋势,显示表面Hg元素富集。对土壤中Hg形态进行特征分析,探讨了Hg的各形态与含量之间的相关性,结果显示:残渣态>强有机态>腐植酸态>铁锰氧化态>水溶态>碳酸盐态>离子交换态。异常区土壤Hg的累积并未造成小麦及玉米的重金属超标,未影响到其食用安全性,但是潜在威胁性存在。     

Relationships between humic substance-bound mercury contents and soil properties in subtropical zone

The bioavailability of humic substance-bound mercury （HS-Hg） has been established, while the distribution of HS-Hg in soils in relation to soil properties remains obscure. Path analysis and principal component analysis were employed in present study to investigate how soil factors influence the contents of HS-Hg in soils. Results showed that HS-Hg ranged from 0.0192 to 0.2051 mg/kg in soils. The two fractions existed in soils as humic acid-bound mercury （HA-Hg） 〉 fulvic acid-bound mercury （FA-Hg） and the ratio of HA-Hg/FA-Hg was 1.61 on the average. Soil organic carbon （OC） and HS favorably determined soil HS-Hg and the two fractions. The mercury source forming HS-Hg derived from soil total mercury and HS-Hg. FA-Hg and HA-Hg served as mercury source for each other. In acidic soils, FA-Hg and HA-Hg consistently rose with the increase of OC, and generally HA-Hg increased more dramatically. Soils with lower pH and lighter texture contained more HS-Hg, particularly fraction of FA-Hg. Among all influencing factors, organic material source showed the strongest effect, followed by other soil properties and soil mercury source.     

水稻甲基汞富集对大气气态单质汞浓度升高的响应研究

水稻具有很强的甲基汞(MeHg)富集能力,从而增加了汞污染地区居民甲基汞暴露的风险.本研究利用开顶气室熏蒸实验和土壤加汞培育实验探究水稻各组织中MeHg富集对大气中的气态单质汞(GEM)浓度升高的响应.结果表明:水稻根中甲基汞含量与土壤中甲基汞含量显著正相关(r=0.9462~0.9870,p0.05),与大气汞含量无线性关系(p0.05),表明水稻根中的MeHg主要来自土壤.水稻茎中甲基汞含量随土壤甲基汞含量的增加而线性增加(上部茎:r=0.8560,p0.05;下部茎:r=0.9178~0.9484,p0.05),与大气汞含量没有相关性(p0.05),但在气室熏蒸实验中上部茎中的甲基汞含量高于下部茎;而在土壤加汞培育实验中下部茎中的甲基汞含量高于上部茎,表明水稻茎主要受土壤汞的影响,且大气汞可能对水稻上部茎甲基汞的富集有一定的影响.水稻叶中甲基汞含量与土壤甲基汞含量显著正相关(r=0.9708,p0.01),与大气汞含量无线性关系,但在气室熏蒸实验中实验组叶中甲基汞的含量高于对照组,表明水稻叶中的甲基汞可能受土壤甲基汞和大气汞的共同影响.水稻籽粒中甲基汞的含量与土壤甲基汞含量呈显著正相关(r=0.9046~0.9865,p0.05),与大气汞含量无明显的线性关系(p0.05),表明水稻籽粒中的甲基汞主要来自土壤,但在水稻上部茎和叶中甲基汞含量受一定程度大气汞含量影响的情况下势必会对水稻籽粒甲基汞的富集产生影响,但究竟有多大程度影响或量化其贡献还需进一步实验研究.     

湿法脱硫浆液中石膏与汞的结合特性模拟研究

燃煤烟气湿法脱硫石膏中汞的大量富集限制了其应用范围且容易产生汞的二次逃逸问题.因此,本文对脱硫浆液中的汞在固相石膏的迁移转化规律进行了模拟研究,考察了不同操作条件和离子浓度的影响,探求汞进入石膏的量和形态的变化趋势.同时考察了温度、p H、石膏老化时间和结晶方式等对汞与石膏结合特性的影响,并对机理进行了探讨.结果表明,当液相汞浓度从0.16 mg·L-1增加到2.67 mg·L-1时,进入石膏的汞含量相应从0.38 mg·kg-1增加到4.17 mg·kg-1,但其占液相总汞的比例却呈先下降后不变的趋势.当石膏浆液浓度从1%增加到20%时,由液相进入石膏中的汞比例不断上升,但石膏汞含量却不断下降.基于实验结果推测汞与石膏结合的两种方式:石膏的内部包裹作用和石膏的表面吸附作用.另外,酸根离子浓度会改变浆液中游离汞的含量,从而影响石膏中汞的富集量:Cl-和NO-3对汞进入石膏有抑制作用,而SO2-4的存在会起到促进作用;铁、铝阳离子的存在会促进汞进入石膏,钙、镁阳离子对汞的富集基本无影响.     

Introductory remarks on mercury pollution in China

Ｃｈｉｎａｉｓｒｉｃｈｉｎｍｅｒｃｕｒｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓ,ｒａｎｋｉｎｇｔｈｉｒｄｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ .ＭｅｒｃｕｒｙｏｒｅｓａｒｅｍｏｓｔｌｙｄｅｐｏｓｉｔｅｄｉｎＳｏｕｔｈｗｅｓｔａｎｄＣｅｎｔｒａｌＣｈｉｎａｌｉｋｅＧｕｉｚｈｏｕ ,ＳｏｕｔｈｅｒｎＳｈａａｎｘｉ,ＮｏｒｔｈｅｒｎＨｅｎａｎａｎｄＥａｓｔｅｒｎＳｉｃｈｕａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ,ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙＧｕｉｚｈｏｕｗｈｅｒｅ 75%ｍｅｒｃｕｒｙｏｒｅｏｆａｌｌＣｈｉｎａｅｘｉｓｔｓ.Ａｎｎｕａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎ 60’ｓａ…     

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.