土壤重金属污染的酶学诊断——紫色土中的镉、铜、铅、砷对水稻根系过氧化物酶的影响

通过四川酸性紫色土、中性紫色土,石灰性紫色土中不同浓度的Cd、Cu、Pb、As对水稻根系过氧化物酶的影响研究,揭示了过氧化物酶受抑制与产生抗性的过程.在低浓度时,上述元素对过氧化物酶的影响能反映土壤类型影响的差别.确定了三种紫色土中Cd、Cu、Pb、As的临界浓度.     

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。     

重金属铜、锌、镉、铅复合污染对土壤环境微生物群落的影响

以铜锌冶炼厂附近的水稻土为例 ,研究了重金属复合污染对土壤微生物群落的影响 .结果表明 ,有效铜、锌、镉、铅与微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商、微生物生物量氮 全氮均呈显著负相关 .重金属污染均能降低细菌、真菌和放线菌的数量 .用BIOLOG生态盘研究了重金属污染对微生物群落结构的影响 ,发现重金属污染明显影响了微生物群落结构 ,反映在典型变量 1(CV1)与重金属元素含量呈极显著正相关 ,因此认为典型变量 1是反映重金属污染程度的有效指标 .经逐步回归分析发现 ,有效铜是影响典型变量 1最主要的因素 .     

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.     

重金属Cd、Zn、Pb复合污染对土壤酶活性的影响

采用回归正交设计方案 ,研究了潮褐土中Cd、Zn、Pb复合污染对 4种土壤酶活性 (过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、转化酶 )的影响 .结果表明 ,在复合效应影响中 ,重金属对土壤酶活性的抑制效应顺次为Cd >Zn >Pb ;同时 ,Cd、Zn、Pb复合污染对 4种土壤酶活性的影响效应存在着明显差异 .其复合污染对脲酶表现出协同抑制负效应的特征 ;对过氧化氢酶表现出一定的屏蔽作用 ;对转化酶和碱性磷酸酶活性影响则主要随着Cd浓度的增加而显著降低 .离子冲量与土壤脲酶活性之间呈显著负相关 ,用脲酶活性作为预测土壤重金属Cd、Zn、Pb复合污染程度的主要生化指标具有一定的可行性     

抗铅、镉菌株对土壤铅、镉生物有效性的影响

将从土壤中分离到的2株能同时耐铅(Pb)、镉(Cd)的抗性菌株(编号为H1和H2)分别接种至Pb、Cd污染的土壤中进行小白菜盆栽试验,研究2株抗性菌株对土壤Pb、Cd生物有效性的影响。结果表明:H1菌株可专一性的钝化交换态Cd,降幅为43.78%,并能显著促进小白菜地上部生长,与对照相比增产79.62%;H2菌可同时降低交换态Pb、Cd的比重,降幅分别为30.31%和27.61%,但小白菜产量与对照无显著差异。此外,与对照相比,接菌处理均能显著降低小白菜地上部Pb、Cd含量。     

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.     

构树修复对重金属污染土壤环境质量的影响

通过温室盆栽试验,研究构树（Broussonetia papyrifera）生长对重金属污染土壤酶活性和微生物群落结构的影响.结果表明,构树修复污染土壤中酶活性和微生物多样性明显提高.经270d培养后,构树生长土壤中蔗糖酶和酸性磷酸酶活性与种植土壤相比分别显著（P<0.05）提高3.12倍和2.29倍;土壤脱氢酶与有效态As、Cd、Pb、Zn和Cu含量,蔗糖酶与有效态Cd含量,以及磷酸酶与有效态Cd和Cu含量之间呈显著负相关（P<0.05）.根据16S和18S rDNA PCR-DGGE分析表明,构树修复可提高污染土壤中细菌和丛枝菌根真菌多样性.上述结果表明,构树修复可有效改善重金属污染土壤的环境质量.然而,污染土壤中重金属有效态含量下降不明显,必须辅助物理和化学措施来强化构树对重金属污染土壤的生态修复潜力.     

氯氰菊酯对土壤蔗糖酶、脲酶活性的影响

研究不同土壤中,氯氰菊酯降解变化和对土壤酶活性的影响。结果表明,氯氰菊酯在土壤中的降解遵循一级动力学方程,降解半衰期为15．1～31．4d。土壤中加入氯氰菊酯后,土壤脲酶活性有所激活,对土壤蔗糖酶活性表现为低浓度抑制,高浓度激活。氯氰菊酯对不同土壤酶活性的影响与土壤性质有关,但处理培养时间达15d后,不同土壤中各项酶活性指标基本恢复至对照水平。     

氯氰菊酯对土壤过氧化氢酶、淀粉酶活性的影响

研究了不同土壤中,氯氰菊酯降解变化和对土壤酶活性的影响.结果表明,氯氰菊酯在土壤中的降解遵循一级动力学方程,降解半衰期为15.1～31.4d.土壤中加入氯氰菊酯后,对土壤过氧化氢酶和淀粉酶活性仅在高剂量时才有抑制作用.氯氰菊酯对不同土壤酶活性的影响与土壤性质有关,但处理培养时间达25d后,不同土壤中各项酶活性指标基本恢复至对照水平.     

不同粒径羟基磷灰石对污染土壤铜镉磷有效性和酶活性的影响

为研究不同粒径羟基磷灰石对重金属污染土壤的修复效果,采用向污染土壤添加常规磷灰石（150 μm）、微米（3 μm）和纳米（40 nm）羟基磷灰石的田间原位试验方法,考察其钝化修复5 a后对土壤铜镉磷有效性和酶活性的影响.结果表明:3种粒径羟基磷灰石均提高了土壤pH,降低了土壤交换性酸和交换性铝的含量,且微米羟基磷灰石处理效果最好.常规磷灰石、微米和纳米羟基磷灰石处理分别使w（离子交换态铜）降低了62.6%、74.3%和70.4%,w（离子交换态镉）降低了15.7%、25.3%和26.7%.3种材料均增加了土壤w（TP）,其中4.61%~17.4%和73.4%~89.8%分别转化为树脂磷和稳定态磷.微米羟基磷灰石处理分别使土壤脲酶活性和微生物量碳含量提高了4.66和0.66倍.研究显示,微米羟基磷灰石更有利于铜和镉由活性态向非活性态转化,增加土壤磷的有效性,提高土壤微生物活性,在我国南方重金属污染红壤区具有较好的应用潜力.      

两种铁基材料对污染农田土壤砷、铅、镉的钝化修复

制备得到了铁钙（FeCa）和铁锰（FMBO）两种铁基材料,用于钝化修复As、Pb和Cd污染土壤.研究采集了来自绍兴上虞（SY）、广东佛山（FS）、广东韶关（SG）、湖南浏阳（LY）、江西赣州（GZ）、贵州独山（DS）和安徽马鞍山（MAS）的7种重金属污染水稻土（潮泥土）,通过土壤培养试验,研究铁钙材料（FeCa）和铁锰材料（FMBO）对各类土壤溶液中As、Pb和Cd浓度动态变化的影响,对土壤中有效态As、Pb和Cd钝化效果的影响,以及在不同种类土壤中有效态As、Pb和Cd钝化效果差异及影响因素.结果表明,培养过程中,铁基材料处理下土壤溶液中As、Pb和Cd浓度均低于对照处理.研究发现,两铁基材料均能对土壤中As、Pb和Cd起到较好的钝化作用,相同添加量下,铁钙材料对土壤As的钝化效率优于铁锰材料,而材料之间对土壤Pb和Cd钝化效率无显著差异.铁钙材料处理下各种土壤As钝化效果表现为GZ > SG > DS和MAS,土壤铅钝化效果表现为FS>SY、LY和SG>MAS,土壤镉钝化效果表现为SY、GZ和DS>MAS;铁锰材料处理下各种土壤As钝化效果表现为SY、LY和GZ > DS > FS,土壤Pb钝化效果表现为FS > GZ > SY,土壤Cd钝化效果表现为DS > LY > MAS.各种土壤As钝化效率在两铁基材料处理下均与土壤黏土含量呈显著负相关,各种土壤Pb钝化效率在两铁基材料处理下均与土壤pH呈显著正相关,各种土壤Cd钝化效率在铁钙材料处理下与土壤黏土含量显著负相关.总体来看,两铁基材料均适用于各不同种类As、Pb和Cd污染土壤的治理.     

氯氰菊酯对土壤过氧化氢酶、淀粉‘酶活性的影响

研究了不同土壤中,氯氰菊酯降解变化和对土壤酶活性的影响。结果表明,氯氰菊酯在土壤中的降解遵循一级动力学方程,降解半衰期为15．1—31．4d。土壤中加入氯氰菊酯后,对土壤过氧化氢酶和淀粉酶活性仅在高剂量时才有抑制作用。氯氰菊酯对不同土壤酶活性的影响与土壤性质有关,但处理培养时间达25d后,不同土壤中各项酶活性指标基本恢复至对照水平。     

改性纳米TiO2对污染土壤砷形态及土壤性质的影响

基于纳米TiO₂对土壤砷的稳定效果,以自制的改性纳米TiO₂(活性炭负载纳米二氧化钛TiO₂/AC和铁改性活性炭负载纳米二氧化钛 Fe-TiO₂/AC)为试验材料,通过室内模拟试验,研究改性纳米TiO₂对土壤砷形态、土壤pH、土壤养分及土壤酶活性的影响。结果表明:在2种改性纳米TiO₂的作用下,土壤中砷活性较强的非专性和专性吸附态均降低,惰性的砷无定形和弱结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态均升高。土壤pH随改性纳米TiO₂施用量的增加而升高,速效钾含量均增加,而土壤有效氮减少。在TiO₂/AC和Fe-TiO₂/AC作用下,土壤pH分别为7.07~7.21、7.28~7.43。施加TiO₂/AC和Fe-TiO₂/AC,速效钾的增幅分别为17.2%~32.2%和28.7%~29.5%,有效氮含量降幅分别为25.1%~37.8%和23.5%~44.6%。2种改性纳米TiO₂对土壤中性、碱性磷酸酶的活性均有激活作用;TiO₂/AC对土壤过氧化氢酶和脲酶活性具有一定的抑制作用,但铁改性后的Fe-TiO₂/AC抑制作用减弱,且在施加量为0.3%土壤过氧化氢酶活性比对照提高了19.5%;施加TiO₂/AC后土壤脲酶活性下降范围为63.0%~76.6%,但在0.4%Fe-TiO₂/AC作用下,土壤脲酶活性较对照上升了5.8%。可见,改性纳米TiO₂可以使土壤中砷由活性态向惰性态转化,对土壤性质的影响可通过铁改性来进行控制。     

铀对不同植物根际土壤酶活的影响

通过盆栽实验,研究不同铀浓度(0、25、50、100、250、500 mg/kg)下,铀对3种植物(反枝苋、鬼针草、印度芥菜)的根际土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶)活性的影响。结果表明:铀对不同酶活均有抑制作用;脱氢酶、酸性磷酸酶和脲酶与铀浓度呈显著负相关,可以作为监测铀污染的酶学指标,其中脱氢酶最高显著性可达到-0.974,对铀最为敏感。3种植物均能提高土壤酶活性,但不同植物对不同土壤酶影响不同:反枝苋对酸性磷酸酶的提升效果最强,对脱氢酶保护作用最强;鬼针草对蔗糖酶提升效果最强,对脲酶的保护作用最强;印度芥菜对脲酶和脱氢酶提升效果最强,对酸性磷酸酶和蔗糖酶保护效果最强。3种植物对不同酶活均值对比发现:反枝苋组中平均抑制率最低为11.69%,平均变化率为21.579%,对铀污染土壤酶活修复效果最好。     

铅锌矿区及周边土壤铅、锌、镉、铜的污染健康风险评价

从点、线、面3个角度利用指数和健康风险2个评价模型对东关镇铅锌矿区土壤中Pb、Zn、Cd、Cu的含量进行健康风险评价.结果表明,点、线和面土壤中Pb、Zn、Zd、Cu的平均含量都表现为Pb>>Zn>>Cu>>Cd;点和线土壤中Pb、Zn、Cd、Cu 4种元素的平均含量远远大于对应面中的含量,其中以Pb、Zn含量最为明显;土壤点、线、面中Pb、Zn、Cd、Cu 4种元素空间分布很不均匀;土壤中重金属Pb、Zn、Cd、Cu含量所引起的成人与儿章平均个人风险均是Pb>>Cd>Cu>Zn;儿童比成人更易受到土壤重金属含量的影响,总的健康危害风险是成人的3倍左右;东关镇全镇土壤中重金属Pb、Zn、Cd、Cu环境质量现状尚属安全,但越靠近矿区重金属污染的土壤对周围居民人体健康的危害风险越大.     

水稻对土壤中环境重金属激素铅的吸收效应及污染防治

土壤中重金属元素铅作为一种危害严重的环境激素物质 ,能导致动物和人体各种生殖、生理异常。水稻盆栽试验表明 ,当土壤中加入不同比例的铅时 (0～ 40 0 0mg/kg) ,基本没有观察到铅对水稻的毒害病症 ,铅对水稻的生长发育没有明显的宏观影响。但微区调查揭示 ,水稻对土壤中的铅具有强烈的吸收性 ,并可残留在水稻的各个部位 ,且吸收量随土壤中铅添加量的增加而提高 ;其中根系的吸收性最强 ,是秸杆、籽实的几十至几千倍 ,表明水稻根系为秸杆、籽实对铅的吸收提供了良好的屏障。运用根系对土壤中铅的特殊吸收性 ,可以在铅污染的土壤区通过自然作物栽培 ,并将作物根系从土壤中清除的方法 ,来逐渐达到环境土壤修复的目的     

辽宁某冶炼厂重金属污染对土壤中微生物的有效性影响

对某铜锌冶炼厂周边土壤微生物区系和土壤抗性细菌数进行了实验分析。结果表明,在冶炼厂周边土壤几种重金属含量与对照区土壤相比明显的增加。冶炼厂周边土壤中,土壤微生物的总数下降,土壤微生物各主要生理类群数量明显减少。抗性实验结果表明:由于土壤长期受重金属污染影响,土壤中细菌抗重金属水平提高,耐性菌种多。     

典型煤炭产业园区土壤重金属污染对细菌群落结构的影响

煤炭产业活动可导致一定程度的土壤重金属污染,进而影响土壤微生物群落的正常组成区系.选取山西省襄垣县典型煤炭产业园区土壤为研究对象,系统解析4种不同类型企业(采煤厂、选煤厂、化工厂和燃煤电厂)和2种对照样地(村庄、公园)周边土壤的基本理化性质、重金属含量和酶活性的差异特征,基于高通量测序技术识别土壤细菌群落的结构,采用相关分析和冗余分析探究土壤细菌群落结构与环境因子之间的关系.结果表明,研究区土壤均为碱性,Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Cd、 Pb和Hg等8种重金属的含量均高于山西省土壤元素背景值,其中As、 Cd和Pb的超标倍数较高,但均未超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618-2018)的风险筛选值.不同样地土壤纤维素酶和碱性磷酸酶活性存在显著差异(P<0.05),它们分别在化工厂和公园土壤中活性最高.研究区土壤细菌群落的优势菌群为放线菌门(Actinobacteria),在化工厂周边土壤中相对丰度最大;其次为变形菌门(Proteobacteria).Cd、总碳、总氮和碱性磷酸酶活性是影响土壤细菌群落的显著环境因子,且主要影响着酸杆菌...     

水稻秸秆生物炭对镉、铅复合污染土壤中重金属形态转化的短期影响

用生物炭修复重金属污染土壤已有广泛研究.本文采用水稻秸秆在500℃下制成的生物炭,施入Pb、Cd复合污染的土壤中培养30 d,探讨重金属化学形态变化,以期为生物炭修复重金属污染土壤提供科学依据.结果表明:生物炭添加后,黄棕壤的pH升高,弱酸提取态、可还原态及可氧化态Pb含量降低,残渣态Pb含量极显著增加,土壤Pb活性降低;与未加生物炭处理相比,添加生物炭后高浓度Cd污染土壤中弱酸提取态Cd含量极显著降低,可氧化态Cd含量增加,而残渣态Cd含量变化不显著,表明添加生物炭可以促进弱酸提取态Cd向可氧化态Cd转化.Pb、Cd复合污染土壤中Pb-Cd交互作用极显著,添加生物炭减弱了交互作用对弱酸提取态Pb的影响.