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铬和铜对土壤生物化学活性影响的研究

王娟

   随着工业化进程的加快,污水的排放量连年增加,环境污染程度有愈来愈严重的趋势。其中重金属是一类主要的污染物,由此引起的土壤污染面积约占到耕地面积的1/5,因此重金属污染的监测和修复一直是环境科学方面的重要研究内容之一。 土壤酶作为土壤中三大组分之一,其活性的高低在一定程度上与营养物质转化、能量代谢、污染物清除以及监测密切相关。国内外学者对土壤酶与重金属之间关系开展了大量研究,取得了较为满意的结果,但大多数研究只关注重金属含量与土壤生化活性的关系,而很少涉猎不同形态重金属的影响,也鲜见铬对土壤酶活性研究的报道。故有必要对不同价态铬与土壤酶活性之间关系开展深入系统的研究,这在理论和实践上具有十分重要的意义。 本论文通过模拟方法,对我国几种主要土壤类型土壤的脲酶和碱性磷酸酶与重金属[Cr(VI)、Cr(Ш)、Cu]关系进行了初步探讨,并借助动力学手段对酶与重金属的作用机理进行了分析,研究结果表明: 1.土壤中加入六价铬后会导致土壤体系pH显著下降,其质量浓度与土壤体系pH值达到显著或极显著负相关,碱性土壤中的这种降幅相对更大。六价铬溶液与土壤发生作用后,水相中所剩的水溶态铬最多仅占加入量的40.07%,土壤pH与土壤水溶态铬含量之间也呈显著负相关。同类型土壤水溶态铬含量对土壤pH的反应基本一致。 2.土壤脲酶和碱性磷酸酶活性在一定程度上可以用于表征同一生态区土壤的肥力水平。 3.六价铬可显著抑制土壤碱性磷酸酶活性,得到六价铬污染的ED10值为1487.12~2747.68 mg / kg,由于ED10值较大,从侧面揭示出六价铬对土壤碱性磷酸酶的反应不是很敏感。铬导致土壤碱性磷酸酶的酶促反应Km变化较小,最大反应速度Vmax减小,揭示出其间作用机理为非竞争性抑制。碱性磷酸酶、Vmax和k值可在一定程度上做为六价铬污染程度的监测指标之一。 4.三价铬对土壤碱性磷酸酶活性具有显著的抑制作用,相关系数达到0.906~0.994;计算获得土壤轻微污染时的生态剂量ED10值为:542.92~746.58 mg / kg。同时使得土壤酶促反应的Km有所降低,Vmax值减小,反映出其间是种混合型抑制作用,但以非竞争性抑制为主。碱性磷酸酶活性、Vmax、Vmax/Km和k值均可作为监测土壤三价铬污染程度的指标。 5.铬可强烈抑制红壤和风沙土脲酶活性,其余碱性土壤脲酶则呈现出先升后降的规律性变化;土壤酶促反应的Vmax表现出类似的变化规律,但土壤脲酶Km值变幅较小;揭示出碱性和酸性土壤脲酶在与污染物关系方面的作用机理有所不同;六价铬在较低浓度下对碱性土壤脲酶有激活作用,这是由于土壤缓冲容量较大造成的。此外三价铬还可导致黄绵土脲酶的Vmax值降低。 6.铜可以显著抑制土壤脲酶活性,供试土壤轻微和严重污染时,铜的质量浓度分别为:94~151.75 mg / kg和470.40~759.28 mg / kg;铜的加入导致土壤脲酶Vmax、Vmax / Km和k减小,二者关系达显著或极显著负相关,Km值则略有增大,但仍处于同一数量级,揭示出铜对土壤脲酶的作用机理为混合型抑制,其中包含有竞争性抑制,但以非竞争性抑制为主。……   
[关键词]:土壤酶;;酶动力学;抑制机理;
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西北农林科技大学2007年