土壤理化性质对砷与酶作用影响研究

发布时间：2017-10-01 13:31

  本文关键词：土壤理化性质对砷与酶作用影响研究

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【摘要】：砷(As)是一种广泛存在于土壤中的类金属元素,被世界卫生组织(WHO)认定为有毒致癌物质。随着社会经济的高速发展,工业“三废”的无序排放、含砷农药、化肥等的大量使用及环境保护意识的淡薄导致砷在土壤中大量累积,不仅导致土壤退化,影响植物生长发育,还通过食物链威胁人畜健康。因此,土壤砷污染问题一直被各国政府和学者关注。土壤酶参与土壤中许多重要的生化代谢过程,与物质循环密切相关,且常被用于土壤污染评价。其中,土壤磷酸酶和脱氢酶分别参与磷素循环和氢传递的重要酶类,其活性一定程度上可表征土壤磷素营养状况和微生物活性。砷进入土壤后与土壤酶发生作用,由于受多种土壤因素影响,砷对两类酶的作用比较复杂并且土壤间差异极大。近年来国内外学者对砷与土壤酶的关系进行了一些研究,但主要都是针对一种或几种类型土壤样品来完成,且对不同价态砷的研究较少。为此,本文通过室内模拟试验,选用我国14种典型土壤类型为研究对象,通过添加不同价态外源砷研究砷与土壤酶之间关系,并试图找出影响二者关系的主要因素。得到以下结论:(1)不同生态区土壤磷酸酶及脱氢酶活性特征不一致,但二者均与土壤有机质、CaCO3、速效磷、阳离子交换量(CEC)及粘粒含量等有关。相关分析表明,酸性磷酸酶活性与土壤有机质呈极显著负相关,相关系数为-0.914**;碱性磷酸酶、脱氢酶活性与pH呈极显著相关关系,相关系数分别为0.908**、-0.665**。(2)As(Ⅲ)抑制了脱氢酶活性,但对土壤磷酸酶活性无影响。低浓度的As(Ⅴ)和As(Ⅲ)会一定程度上激活土壤磷酸酶和脱氢酶活性,但随As(Ⅴ)和As(Ⅲ)浓度增加,土壤磷酸酶和脱氢酶活性总体呈下降趋势。(3)模型v=a/(1+exp(b(i-c)))可表征As(Ⅴ)浓度(i)与磷酸酶活性(v)的关系,模型v=c(1+ai)/(1+bi)和模型v=a/(1+bi)可分别表征As(Ⅴ)及As(Ⅲ)浓度(i)与脱氢酶活性(v)之间关系。计算得到As(Ⅴ)污染下土壤磷酸酶ED10平均值大于脱氢酶,表明脱氢酶对As(Ⅴ)及As(Ⅲ)污染较为敏感,可作为砷污染监测指标。以脱氢酶ED10作为砷轻度污染临界浓度,得到酸性土和碱性土As(Ⅴ)污染ED10分别为19.15 mg·kg-1、12.23 mg·kg-1,此值均低于国家二级标准。(4)As(Ⅴ)污染下酸性土脱氢酶ED10大于碱性土;As(Ⅲ)污染下则相反,表明碱性土对As(Ⅲ)污染毒性缓冲能力较As(Ⅴ)强。(5)土壤有机质是影响As(Ⅴ)与磷酸酶活性的主要因素,pH、CEC与脱氢酶活性ED10值呈负相关。粘粒含量越高,酸性土对As(Ⅴ)的缓冲能力越强,减小砷的毒性。以上结论可为土壤酶作为土壤砷污染监测及修复指标提供依据,具有重要意义。
【关键词】：砷 磷酸酶 脱氢酶 土壤性质 生态剂量
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;S154.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-20
• 1.1 土壤砷污染10-13
• 1.1.1 砷的基本性质10
• 1.1.2 土壤中砷的含量、来源及分布10-11
• 1.1.3 土壤中砷的形态及其转化11-12
• 1.1.4 土壤中砷的污染现状及其危害12-13
• 1.2 土壤酶概述13-15
• 1.2.1 土壤酶来源及分类13-14
• 1.2.2 重金属与土壤酶研究现状14-15
• 1.2.3 土壤酶与重金属作用研究方法15
• 1.3 重金属与土壤酶关系的影响因素15-17
• 1.3.1 土壤机械组成及有机质含量15
• 1.3.2 pH15-16
• 1.3.3 无机离子16-17
• 1.3.4 植物17
• 1.4 砷与土壤酶作用及其影响因素17-18
• 1.4.1 砷对土壤酶影响研究现状17-18
• 1.4.2 砷与土壤酶关系影响因素18
• 1.5 本研究的目的意义18-20
• 第二章 砷对土壤磷酸酶活性影响20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 材料与方法20-22
• 2.2.1 供试材料20-21
• 2.2.2 试验方法21-22
• 2.2.3 数据处理及分析22
• 2.3 结果与讨论22-28
• 2.3.1 不同类型土壤磷酸酶活性22-23
• 2.3.2 As(Ⅴ)对土壤磷酸酶活性影响23-28
• 2.3.3 As(Ⅲ)对土壤磷酸酶活性影响28
• 2.4 小结28-29
• 第三章 砷对土壤脱氢酶活性影响29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 材料与方法29-30
• 3.2.1 供试材料29
• 3.2.2 试验方法29-30
• 3.2.3 数据处理30
• 3.3 结果与讨论30-38
• 3.3.1 不同类型土壤脱氢酶活性30
• 3.3.2 As(Ⅴ)对土壤脱氢酶活性影响30-35
• 3.3.3 As(Ⅲ)对土壤脱氢酶活性影响35-38
• 3.4 小结38-40
• 第四章 主要结论及研究展望40-42
• 4.1 主要结论40
• 4.2 研究展望40-42
• 参考文献42-47
• 致谢47-48
• 作者简介48

【参考文献】

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本文编号：953750