|||
酶作为土壤的组成部分,其活性的大小可较灵敏地反映土壤中生化反应的方向和强度。到本世纪70 年代,国内外学者将土壤酶应用到土壤重金属污染的研究领域中,在许多方面取得了显著的进展。下面就此作一简单综述,以期对环境保护研究有所帮助。
1 土壤酶与重金属的关系
重金属对酶的作用机理分为3 种类型:
(1)酶作为蛋白质,需要一定量的重金属离子作为辅基,此时重金属的加入能促进酶活性中心与底物间的配位结合,使酶分子及其活性中心保持一定的专性结构,改变酶催化反应的平衡性质和酶蛋白的表面电荷,从而可增强酶活性,即有激活作用;
(2)重金属占据了酶的活性中心,或与酶分子的巯基、胺基和羧基的结合,导致酶活性降低,即有抑制作用;
(3)重金属与土壤酶没有专一性对应关系,酶活性没有受到影响。
Kumar 等[1~2]将质量分数为50 mg/kg 或25mmol/g 的不同金属离子添加到土壤中,脲酶活性均受到抑制, 作用的顺序为: Ag+³Hg2+>Au3+>Cu2+>Cu+>Co2+>Pb2+、As3+、Pb+、Cr3+、Ni2+>其它离子;史长青[3]的研究表明,稻土土壤脲酶活性与Cd、Cu、Zn 呈显著负相关,过氧化氢酶与Pb 呈显著负相关;认为脲酶、过氧化氢酶可作为土壤污染指标。胡荣桂(1990)的试验发现,向红壤中投入Cd、Pb,当Cd 质量分数为30 mg/kg,Pb 为750 mg/kg时对脲酶有显著抑制作用,而低浓度Cd 和Pb 则有激活作用。许炼峰等[4]在蔬菜盆栽土壤上模拟Cd(0~1.0 mg/kg)、Pb(0~10 mg/kg)污水灌溉,发现蔗糖酶比脲酶对重金属更敏感。Lebedeva[5]发现质量分数为20 mg/kg 的Cd 不会引起脲酶活性明显降低,而100~150 mg/kg 的Zn 和80~100 mg/kg 的Pb 则使脲酶活性显著降低。沈桂琴等[6]的研究显示Hg、Cd、Pb 对土壤脲酶、转化酶、碱性磷酸酶和蛋白酶活性有明显的抑制作用,而Cr 具有激活作用,脲酶的反应最敏感;他们提出重金属的临界质量分数,Hg 为1.5 mg/kg、Cd 为3.0 mg/kg、Pb 为500 mg/kg;同时发现“抗性酶活性”现象,认为当重金属在土壤中达到一定质量分数时,大部分微生物死亡,而一小部分微生物在有毒物质污染下能生存下来,自行繁殖,从而产生抗性酶活性,表观上酶活性值降低后又增大,有时还会出现多个抗性峰。吴家燕[7~8]对水稻根系酶活性的研究也发现类似现象。Todorov 等[9]认为Pb 对蛋白酶活性没有影响,而明显激活脲酶活性,抑制淀粉酶。Chandes 等[10]发现铜与脱氢酶活性之间关系不密切,认为脱氢酶不能表征土壤铜污染的程度。Rogers 等发现Pb、Cu、Ni、Cd 和Zn 复合污染均会降低脱氢酶的活性;Deng 等[11]指出金属对土壤纤维素酶的抑制作用不是由于pH 的改变,而是由于微量元素与酶功能基团结合而导致的。《土壤环境质量标准》[12]规定当土壤酶活性的抑制率大于25%时,脲酶、碱性磷酸酶和蛋白酶镉的临界浓度分别为3、60 和10 mg/kg;土壤环境容量课题组对北京草甸褐土(pH 8.0~8.1)和沈阳草甸棕壤(pH 6.5~6.8)上添加不同用量的汞(HgCl2)发现草甸褐土汞的临界浓度为3 mg/kg,草甸棕壤的为0.5~6.0 mg/kg。北京师范大学[13]研究显示Cu、As 对脲酶抑制作用显著;在Cu 投加量为100 mg/kg 时,Cu 对脲酶的抑制率大于25%;As 对脲酶也有一定抑制影响,Cd、Pb 则未见规律性变化。杨志新等[14]发现,Cd、Zn、Pb 对土壤酶活性的抑制效应顺序为Cd>Zn>Pb;在过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、转化酶中,脲酶受重金属的抑制作用最为敏感。由上述可见,目前提出的土壤酶监测指标有土壤脲酶、脱氢酶、转化酶、磷酸酶等,而监测结果差异较大,其原因主要是由于酶类型、土壤性质等不同而导致的。
声明:此文摘抄自本人投于《土壤与环境》2000, 9(2): 139~142的文章《土壤酶与重金属关系的研究现状》。版权所有,若需转载,请注明出处!
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-9-26 04:34
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社