菲、芘对土壤酶活性的影响

摘要：文章采用室内土培试验，选择菲、芘作为多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)代表污染物，土壤酶作为污染物的生态毒理指标，探讨菲、芘单一及复合污染对土壤酶活性的影响。结果表明：菲、芘单一污染对土壤多酚氧化酶活性的影响表现为低浓度升高，高浓度降低的趋势，在复合处理中该酶的活性也出现低浓度升高，高浓度下降的趋势，菲的浓度为200mg/kg与菲组合处理时，土壤多酚氧化酶的活性相较于单一污染有明显的抑制作用，全部低于空白组。菲、芘单一处理对土壤脲酶活性的变化与多酚氧化酶基本一致，在复合处理中菲浓度为0—200mg/kg时，随土壤中芘的浓度的增大都出现了土壤脲酶的活性先升高后降低的规律。以上结果提示：菲、芘单一及复合污染对土壤酶活性都有一定的影响，且复合污染的强度大于单一污染。

关键词：菲；芘；脲酶；多酚氧化酶

基金项目：本文系山西省自然科学项目（2006011015）

中图分类号：X173 文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-06-0049-2

多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，简称PAHs），是重要的环境和食品污染物。土壤酶是土壤新陈代谢的催化剂，对重金属、农药等污染均具有敏感的指示作用，可以作为土壤有机物污染的指示物。近年来，国内外一些学者对相关方面进行了研究，但以往相关方面的研究主要着重于某一种多环芳烃对土壤酶活性的影响，而现实中往往是多种多环芳烃的混合物。本研究选择多环芳烃中检出率较高的菲和芘作为研究对象，研究了菲、芘复合污染条件下小麦根际土壤多酚氧化酶、脲酶活性，试图了解菲、芘共同胁迫下酶活性的变化，探讨两种多环芳烃与土壤酶活性之间的关系，研究两种多环芳烃污染物对土壤的联合影响，为土壤酶活性作为污染物的生态毒理指标提供理论依据[1-4]。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤采集于晋中市张庆乡张庆村农田0—20cm土壤，采集后除去其中石块、植物枝叶等杂物，经自然风干、研磨，在常温下保存，备用。

1.2 试验方法

取出上述处理好的土壤500g装入白色盘中，编号，人为拌入丙酮溶解的菲和芘，根据土壤PAHs的实际污染状况，菲和芘的加入量如表2所示。接着，将拌匀的菲、芘污染土壤在暗处静置直至丙酮完全挥发并充分老化至稳定后，进行土培试验，对照土壤除了不含菲、芘外，其余均同于菲、芘污染土壤。此试验共16个组合，每个组合设置3个平行。每盘100颗已催芽的小麦种子，加水至田间持水量。培养18天，每日定量浇水。

1.3 分析方法

参照关松荫编著的《土壤酶及其研究法》[5]中测定方法进行土壤多酚氧化酶和脲酶活性的测定：多酚氧化酶的活性，以2h后1g土壤中紫色没食子素的mg数表示；脲酶的活性，以24h后1g土壤中NH3-N的mg数表示。数据处理、多重比较采用SPSS 16.0软件，以添加污染物的处理与对照进行比较，观察投加不同量的菲、芘之后，不同时间，各处理的土壤酶活性与对照的土壤酶活性之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 对土壤多酚氧化酶活性的影响

2.1.1 菲、芘单一处理对土壤多酚氧化酶的影响 芘单一处理对土壤中多酚氧化酶的活性的影响如图1，由图可以看出低浓度芘对多酚氧化酶有促进作用，酶活性提高，随着浓度的升高酶活性出现降低的趋势。

图1 芘单一处理对多酚氧化酶活性的影响

菲单一处理中，土壤多酚氧化酶活性随菲浓度的增加而出现了先增高，再降低，后又增加的趋势。在菲浓度为200mg/kg时，酶活性最低。

图2 菲单一处理对多酚氧化酶活性的影响

图3 菲、芘复合处理对多酚氧化酶活性的影响

如图3所示，在菲、芘复合处理中，土壤多酚氧化酶在复合浓度较低时出现暂时的增加，随着处理浓度的增大100—200mg/kg，酶活性显著降低，在芘浓度为200mg/kg时，多酚氧化酶活性最低。

2.2 对土壤脲酶活性的影响

2.2.1 芘单一处理对土壤脲酶的影响 如图4所示，随着芘浓度的增加土壤脲酶的活性升高，其中，芘浓度为0—100mg/kg时，土壤脲酶的活性随芘的浓度的增大而明显增大，芘浓度大于为100mg/kg时，土壤中脲酶活性随浓度的升高出现了轻微的降低，但仍远大于对照组土壤的脲酶活性。

图4 芘对脲酶活性的影响

2.2.2 菲单一处理对土壤脲酶的影响 如图5所示，随着菲处理浓度的增加，土壤脲酶的活性出现了先升高后降低的趋势。其中，菲浓度为0—100mg/kg时，土壤脲酶的活性随菲的浓度的增大而明显增大；菲浓度为100—200mg/kg时，土壤中脲酶活性随浓度的升高出现了降低；菲浓度为200—300mg/kg时，土壤中脲酶活性随浓度的升高又出现了升高，但100—300mg/kg范围内脲酶活性仍远大于对照组土壤的脲酶活性。

图5 菲对脲酶活性的影响

2.2.3 菲、芘复合处理对土壤脲酶的影响 菲、芘复合处理中（图6），菲、芘复合浓度较低时，如芘50+菲100mg/kg，尿酶活性升高，随着浓度的加大，如芘处理浓度为200mg/kg，尿酶活性先下降后升高，但均低于空白对照。

图6 菲、芘复合污染对脲酶活性的影响

3 讨论与结论

（1）菲、芘单一污染对土壤多酚氧化酶活性的影响表现为低浓度升高，高浓度降低的趋势，在复合处理中该酶的活性也出现低浓度升高，高浓度下降的趋势，但复合处理的效应均强于单一处理。

（2）菲、芘单一处理对土壤尿酶活性的变化与多酚氧化酶基本一致，在复合处理中菲浓度为0—200mg/kg时，随土壤中芘的浓度的增大都出现了土壤脲酶的活性先升高后降低的规律。

（3）菲、芘污染对土壤多酚氧化酶和脲酶的活性具有低浓度促进，高浓度抑制的作用。

参考文献

[1] 占新华,周立祥,万寅婧,等.水溶性有机物对植物吸收菲的影响及其机制研究[J].环境科学,2006,27(9):1884-1888.

[2] 丁克强,骆永明,刘世亮,等.黑麦草对菲污染土壤修复的初步研究[J].土壤,2002,4:233-236.

[3] 沈国清,陆贻通,洪静波.重金属和多环芳烃复合污染对土壤酶活性的影响及定量表征[J].应用与环境生物学报,2005,11(4):479-482.

[4] 宋玉芳,常士俊,李利,等.污灌土壤中多环芳烃(PAH)的积累与动态变化研究[J].应用生态学报,1997,(1):93-98.

作者简介：张秋华（1964-），女，山西大学环境与资源学院实验师，硕士。