（环境科学专业论文）广州远郊土壤蔬菜系统重金属污染研究.pdf

最佳拟合曲线。 文章全面分析了广州四区( 市) 土壤重金属污染情况，探讨土壤一植物系统 各个部分之间的相互影响，为广州市蔬菜安全种植提供科学依据。 关键词：广州远郊；重金属：土壤；蔬菜；土壤酶活性 r e s e a r c ho nt h eh e a v ym e t a lp o l l u t i o no fs o i l v e g e t a b l e s y s t e m i ng u a n g z h o ue x u r b m a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e n a m e ：h e n gl i u s u p e r v i s o r ：p r o f y a n m a ow e n a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fg u a n g z h o ue c o n o m i c s ，w a s t e sa r ed i s c h a r g e di n t ot h e e n v i r o n m e n ts y s t e m t h ea g r i c u l t u r a ls o i l si ng u a n g z h o ue x u r bh a v eb e e t ap o l l u t e db y h e a v ym e t a l s p a n y ud i s t r i c t ，h u a d ud i s t r i c t ，c o n g h u ac i t ya n dz e n g c h e n gc i t ya r e i m p o r t a n tv e g e t a b l ep r o d u c t i o nb a s e si ng u a n g z h o u t h e i rv e g e t a b l ep l a n ta r e a o c c u p i e s6 4 17 a n dt h e i rv e g e t a b l eo u t p u to c c u p i e s6 7 4 9 i nt h ew h o l ec i t y f i f t y - t h r e es u r f a c es o i ls a m p l e sa n df o r t y s i xv e g e t a b l es a m p l e sa r ec o l l e c t e di nt h e r e s e a r c h t h er e s u l t ss h o wt h a tm o s to ft h es o i ls a m p l e sa r ea c i d t h es o i l sa r em a i n l yc l a y a n dc l a y e yl o a ms o i l t h eo r g a n i cc o n t e n ti nt h es o i l si sm e d i u m t h ec a t i o ne x c h a n g e c a p a c i t yi sn o th i g h ，s ot h es o i l sa r en o te a s yt ok e e pi t sf e r t i l i t y b a s e do nt h es o i l e n v i r o n m e n t a lq u a l i t ys t a n d a r d ( g b l 5 6 1 8 1 9 9 5 ) ，t h ee i g h th e a v ym e t a le l e m e n t so f c o p p e r ，l e a d ，z i n c ，c h r o m i u m ，n i c k e l ，c a d m i u m ，a r s e n i c ，m e r c u r yi ng u a n g z h o u a g r i c u l t u r a ls o i la r ec l a s s i f i e d ，a n dt h e ym o s t l yb e l o n gt oc l a s sia n dc l a s si i t h e d i s t r i b u t i o n so ft h ee i g h th e a v ym e t a le l e m e n t si ng u a n g z h o ue x u r ba r ep r o t r a c t e db y m a p i n f os o f t w a r e t h et r a n s n o r f f t a lr a t i o so fc o p p e r ，n i c k e l ，c a d m i u ma n dm e r c u r y a r er e l a t i v e l yh i g h t w e n t y s i xs o i ls a m p l e sa r ep o l l u t e db yo n eh e a v ym e t a la tt h e l e a s t t h et o t a lt r a n s n o r m a lr a t i oo fh e a v ym e t a li ng u a n g z h o ua g r i c u l t u r a ls o i l si s 4 9 1 t h ea v a i l a b l ec o n t e n t so fc o p p e r 1 e a d z i n ca n dc a d m i u mo c c u p yt h eh i g h e s t p r o p o r t i o ni nt o t a lc o n t e n t s s ot h e s ef o u re l e m e n t sa r et h em o s ta c t i v ea n de a s yt ob e a b s o r b e db yt h ev e g e t a b l e s t h ea c t i v i t i e so fa r s e n i ca n dm e r c u r ya r et h ew e a k e s t t h e c o n t e n t so fl e a da n dm e r c u r yi nt h ev e g e t a b l e se x c e e dt h ev e g e t a b l eq u a l i t ys t a n d a r d m o s t l y t h et r a n s n o r m a lr a t i o s a r e ”4 a n d2 1 7 r e s p e c t i v e l y s e v e n t e e n v e g e t a b l es a m p l e s a r ep o l l u t e d b y n o tl e s st h a no n eh e a v ym e t a l t h et o t a l t r a n s n o r m a lr a t i oo fg u a n g z h o uv e g e t a b l e si s3 7 i nt h ef o u rd i s t r i c t s ，t h es o i l sa n dv e g e t a b l e si np a n y ud i s t r i c ta r ep o l l u t e dt h e m o s ts e r i o u s l y t h et r a n s n o r m a r a t i oo fs o i lh e a v ym e t a l si np a n y ui s8 2 4 ，w h i l e 5 4 5 i nh u a d u 2 0 i nc o n g h u aa n d2 6 ，7 i nz e n g c h e n g t h eh e a v ym e t a l p o l l u t i o ni nt h ev e g e t a b l e si su pt ol i g h tp o l l u t e dl e v e li np a n y u ，a n di ts h o u l db eo n g u a r di nc o n g h u aa n dz e n g c h e n g t h ev e g e t a b l eq u a l i t yi nh u a d ui st h eb e s t t h e i n d e xs h o w si t ss a f e t h es o i lc a t a l a s ea n du r e a s ea c t i v i t i e sa r es e l e c t e da sb i o l o g yd i a g n o s i si n d e xt o a n a l y z et h ei n f l u e n c ef r o ms o i lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e m i e s t h ec l o s e s tr e l a t i o n b e t w e e ns o i lh e a v ym e t a l sa n de n z y m ea c t i v i t ya r et r i e dt of i n et h r o u g he i g h tl i n e a r a n dn o n 1 i n e a rf u n e t i o n s t h ep a p e re x t e n s i v e l ya n a l y z e st h es o i lh e a v ym e t a lp o l l u t i o ni ng u a n g z h o u e x u r b a na g r i c u l t u r a ls o i l s ，a n di tt r i e st of i n do u tt h er e l a t i o n si nt h es o i l p l a n ts y s t e m ， s oi ti se x p e c t e dt og u i d et h es a f ev e g e t a b l ep l a n t i n gi ng u a n g z b o u k e yw o r d s ：g u a n g z h o ue x u r b ；h e a v ym e t a l ；s o i l v e g e t a b l e ； s o i le n z y m ea c t i v i t y 刘恒 广州远郊土壤一蔬菜系统重金属污染研究 1 1 选题目的和意义 第一章绪论 十壤是植物的生境，是人类食物链的开端，十壤环境一旦遭受破坏，将对整 个食物链乃至人类健康造成深远的影响。由于经济发展，工业“三废”排放量日益 增多，污染物通过大气、水体和生物向土壤系统输入。汞( h g ) 、镉( c d ) 、铅( p b ) 、 铬( c o 、砷( a s ) 等生物毒性显著的重金属元素也随之进入土壤。重金属是土壤环 境中具有潜在危害的污染物，土壤一旦遭受重金属污染，就难以在短时间内除去。 因此，土壤重金属污染的研究与治理一直是国际上的热点与难点问题。 广州市番禺、花都二区；从化、增城二县级市地处广州市远郊，是重要的蔬 菜、粮食生产和出口基地，具有很强的开放性，对为市民提供清洁农副产品，满 足市民“菜篮子”的需要有着举足轻重的作用。近年，广州市城市迅速发展，市区 的工业污染物质和生活废弃物不可避免的输入市郊，已使郊区土壤环境质量受到 严重影响。资料表明，在珠江三角洲地区主要城市郊区的农业土壤都己受到一定 程度的重金属污染0 1 , 2 , 3 1 。 本文的调查区域均为作物生长的农业土壤，是土壤、植物、微生物的完整系 统，旨在了解广州远郊农业十壤的重金属分布状况；探讨十壤重金属含量与蔬菜 重金属含量之间的关系，土壤酶活性与土壤重金属含量之问的关系；以期为广州 市农业土壤安全生产优质蔬菜，保障居民身体健康提供理论依据。 1 2 研究内容和方法 广州市四郊区( 市) 农业土壤和蔬菜重金属污染现状调查采用野外采样和室 内分析方法。运用e x c e l 、s p s s 软件对土壤理化性质与土壤重金属、蔬菜重金 属与土壤重金属、土壤酶与土壤重金属的关系进行分析，评价重金属污染对蔬菜 质蜀= 和土壤酶活性的影响。 选用几种科学的评价方法对土壤重金属数据进行合理评价，比较各种评价方 法在广州市四郊区( 市) 农业土壤重金属污染评价中优点和缺点，并运用m a p i n f o 软件作图对广州市农业土壤重金属的污染特点进行直观的表示，针对评价结果对 第一章绪论 广州市四郊区( 市) 农业土壤重金属污染特点进行总结。 1 3 国内外研究现状 在化学中，一般把密度在4 5 9 c m 3 以上的金属称为重金属；而在环境研究方 面，重金属主要是指汞、镉、铅、铬和类金属砷，其次是锌、铜、镍、钴、锡等。 迄今为止，研究表明汞、镉、铅、铬和砷不是生物生长的必需元素，对人体健康 有直接危害；而锌、铜、镍、钴则是生物所必需的微量营养元素，但在环境中含 量过高时也造成危害。 采矿和冶炼是向环境中释放重金属的最主要的污染源，煤和石油的燃烧也是 重金属的主要释放源。随着化肥和农药的使用，可使重金属进入土壤，通过污水、 污泥和垃圾也可向土壤环境排放重金属。所以说人类的生产和生活活动是土壤重 金属污染的主要因素。 土壤重金属污染比较突出，是因为重金属不能被微生物分解，而且能被士壤 胶体吸附和被微生物富集，有时甚至能转化为毒性更强的物质。十壤一旦遭受重 金属污染，就很难被彻底消除。土壤本身含有一定量的重金属背景含量，其中很 多是作物生长所需要的微量元素，如锰、铜、锌等。因此，只有当进入土壤的重 金属元素积累的浓度超过了作物需要和可忍受程度，而表现出受毒害的症状，或 作物生长并未受害但产品中某种重金属元素含量超过标准，造成对人畜的危害 时，才能认为土壤被重金属污染。 土壤重金属污染研究近年来得到了快速的发展 4 - 7 1 。经历了一百多年，土壤 重金属污染研究经历了最初的重金属来源调查、含量分析、形态转化、对农作物 生长发育的障碍等等，扩展到重金属在土壤植物系统中的迁移转化、食物链中 积累和对人体4 , n 量累积慢性毒害方面研究以及重金属污染土壤生物修复技术、 超积累植物的培植研究。目前，国内外有关重金属污染的研究主要集中在以下几 个方面： 1 3 1 土壤重金属研究现状 1 3 1 1 土壤重金属元素背景值研究 土壤重金属元素背景值的调查研究，标志着土壤重金属污染研究己经得到了 全世界的注目。2 0 世纪五十年代末到六十年代，国外对土壤自然背景值的研究 刘恒 广州远郊土壤一蔬菜系统重金属污染研究 给予了高度重视。1 9 8 8 年美国地质调查所完成了全美的土壤背景值的调查研究， 是国际上进行该项研究规模最大和系统性最强的专题研究。英国的英格兰、威尔 士土壤调查总部于1 9 7 9 1 9 8 3 年提出了英国土壤中部分元素的含量水平。其他国 家，如日本、原苏联、罗马尼亚、加拿大、挪威等3 0 个国家和地区也都开展了 土壤背景值的研究【8 。 我国土壤环境背景值研究始于2 0 世纪7 0 年代中期，首先由中国科学院有关 研究所在北京、南京、广州等地区，会同环境保护部门开展了土壤环境背景值研 究。“六五”和“七五”期间，在中国环境监测总站的牵头下，进行重点科技攻关课 题“全国土壤环境背景值调查研究”，对除台湾省以外的省( 区) 所有土壤类型的元 素背景值进行了调查，分析元素6 0 余个，出版了环境背景值数据手册 9 1 、中 国土壤元素背景值【i 叫等专著。对于准确研究土壤环境背景值，仍将是研究者关 注的重要问题【1 1 1 。 1 3 1 2 土壤环境容量研究及土壤环境质量标准的制定 环境容量这一概念，大约于2 0 世纪7 0 年代引用到环境科学领域。土壤环境 容量是制定土壤环境质量标准的基础，日本、英国、荷兰、瑞典和美国在二十世 纪六十年代末就开展这方面的研究，在土壤环境容量研究的基础上制定出土壤重 金属相应的控制标准。我国也于2 0 世纪7 0 年代后期开始了土壤环境容量的研究， 在土壤环境容鼍研究的基础上提出了重金属负载容量的概念、研究内容和方法 “，但土壤环境容量的研究仍有许多不足，继续开展这方面的研究工作仍然是一 个值得关注的领域。目前，约有十几个国家或地区对土壤中的重金属作了最高允 许浓度或最大允许容量的规定”】。 土壤环境的复杂性和多样性使制订土壤环境标准相当不容易。国际上，迄今 已有8 0 多个国家或地区有自己的大气和水的环境标准体系，却尚未有一个国家 有完善的土壤环境质量标准m 1 。国家环保局南京环科所在土壤背景值和土壤环境 容量研究工作的基础上，于1 9 9 5 年起草制定了我国的土壤环境质量标准 ( g b l 5 6 1 8 - 1 9 9 5 ) ，为土壤环境质量的研究和应用制定了一个统一的规范。然而， 由于我们国家幅员辽阔，土壤类型多样，统一的标准往往力不从心，再加上我们 的土壤环境质量标准中对重金属只有全量的限制，而在土壤中重金属的活性含量 未必总是与其总量显著正相关，从而制定更加合理而详细的土壤环境质量标准体 第一章绪论 系势在必行i l “。 1 3 1 3 土壤重金属形态和生物有效性研究 土壤组成的复杂性和土壤物理化学性状的可变性造成了重金属在土壤环境 中的赋存形态的复杂和多样性。大多数研究工作者在进行土壤中重金属形态分组 分析时，用不同的浸提剂连续浸提j 5 】，可以将土壤环境中重金属赋存形态分为： 水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残留态等6 种形态。由于水溶态一般含量较低，又不易与交换态区分，常常将水溶态合并到 交换态之中。上述不同赋存形态的重金属，其生理活性和毒性均有差异。其中以 水溶态、交换态的活性和毒性最大，残留态的活性、毒性最小，而其他结合态的 活性和毒陛居中。 k a b a t a p e n d i a s 1 6 1 证实在自然土壤中重金属元素的形态主要取决于土壤的物 理和化学性质；土壤p h 、氧化还原作用、有机质、碳酸盐含量、粘粒含量和氧 化物含量都影响重金属的形态组成和迁移性。 夏家淇等1 3 1 对北方某地土壤铜形态测定结果表明，对照土壤( 总铜 2 6 7 m g k g ，p h 7 5 ，有机质2 4 5 ，c a c 0 3 0 1 0 ) 以残余态为主( 占总量的4 7 6 ) ， 其次是有机结合态( 占3 6 4 ) 、铁锰氧化物结合态( 占1 6 o ) ，交换态( 包括 水溶态) 和碳酸盐结合态均未检出。而受铜矿影响的土壤( 总铜2 4 3m g k g ，p h 8 1 ， 有机质3 3 2 ，c a c 0 3l 2 0 ) 中，残余态所占比例明显降低( 占总量的3 4 7 3 ， 有机结合态( 占5 5 3 ) 、碳酸盐结合态( 占4 8 ) 、交换态( 占1 9 ) 均有明 显提高。经统计，碳酸盐结合态与c a c 0 3 含量呈显著正相关，有机结合态与有 机质含景呈显著正相关，残余态与粘粒含量呈显著正相关。就外源重金属c d 在 土壤中的存在形态、影响因素以及黑麦草对土壤c d 的吸收的研究结果表明m 】， 土壤对c d 的吸持率为红壤 水稻土 a s p b c r ，说明镉极易在蔬菜体内造成累积，而蔬菜对铬的吸收则较少。 汪雅谷等5 0 1 用富集系数( 即蔬菜中某污染物浓度占土壤中该污染物浓度的百分率) 来评价蔬菜对重金属c d 的吸收能力：第一类是低富集的蔬菜( 富集系数 4 5 ) ，包括菠菜、芹菜、 小白菜等。 ( 2 ) 吸收途径 植物的根系可以从土壤中吸收重金属元素，有些元素还可以通过叶片从空气 中吸收，如p b 、h g 、z n 等。郑路等口”认为，生长在污染空气中的蔬菜，5 0 以 上的铅是通过叶片从大气中吸收的：叶面积大、叶面粗糙的蔬菜吸收铅的能力强， 含量较高，而叶细窄、表面呈腊质状的蔬菜铅含量较低。z h e u a z k o v 等 5 2 1 对保加 利亚某有色金属冶炼厂附近的薄荷进行调查发现，在薄荷中的c d 含量为：根 叶 根状茎 茎；p b 含量为：根= 叶 根状茎= 茎；c u 含量为：根 叶= 根状茎= 茎： z n 含量为：叶 根 根状茎= 茎。所以，他们认为叶中p b 、z n 的含量较高是由于 叶从空气中吸收p b 、z n 的缘故。因为这些地方的土壤和空气都受到重金属污染。 l i n b e i g 等1 研究发现，植物叶片的汞含量比其他组织高，从而认为植物主要是 通过叶片从大气中吸收汞。 ( 3 ) 土壤理化性质 9 第一章绪论 蔬菜在不同的土壤中，对重金属元素的吸收与富集存在明显差异。不同的土 壤类型，其有机质含量、孔隙度、酸碱度、酶活性、c e c 等理化特性不同，直 接影响重金属在土壤中的迁移与固定，从而影响蔬菜对其吸收与富集口”。岳振华 等对湖南省长沙市、邵阳市等5 个城市具代表性的灰菜园土、红菜园土、潮菜园 土三种类型土壤的重金属迁移规律以及在这三种土壤上的蔬菜重金属富集量进 行了调查分析，发现用c u 、z n 、c d 、p b 、c r 的表底土比可以大致反映它们在 土壤中迁移累积的一般趋势：三种不同菜园土重金属表、底土比对重金属富集的 顺序为灰菜园土 红菜园土 潮菜园土，说明在三类菜园土中灰菜园土对重金属的 吸收和化学固定作用最强【5 。 l 3 2 3 蔬菜重金属含量与土壤重金属含量的关系研究 土壤中p b 、c d 、c r 、c u 、z n 、m n 等各种重金属均以有效态和结合态两种 形式存在。其中有效态重金属能够直接被蔬菜作物吸收，而结合态则不能。一般 而言，土壤重金属元素有效含量与蔬菜中重金属元素含量之间有较好的相关性 口。张富强等的研究表明，土壤中c u 、z n 、c d 的有效含量与叶菜( 萝b 叶、黄 芽白等) 中c u 、z n 、c d 的含量有密切关系，相关系数达o 8 0 5 t 0 9 6 8 56 1 。上海 市农业科学院土壤肥料研究所王玮等研究了土壤重金属的形态特征及其对蔬菜 重金属含量的影响，结果显示，青菜中重金属元素积累最与土壤中重金属元素有 效态百分率相一致，相关系数间9 6 3 7 ( p 0 0 t ) 5 7 1 。汪雅谷等酬对客土改良试验 中土壤和蔬菜重金属含量的相关分析表明：青菜中的c d 、z n 、c u 含量与土壤 c d 、z n 、c u 含量相关显著。不过，在大田条件下，由于蔬菜吸收土壤c d 受到 多种因子的影响，其相关程度要比盆栽试验小得多 4 4 1 。樊小林等对西安市郊各种 蔬菜的重金属吸收量和土壤中相应元素含量及有效量的相关分析结果表明，除大 辣椒的含c u 量与土壤有效c u 和全c u 、韭菜含p b 量与土壤有效p b 等有显著相 关性( p 0 1 0 5 ) ；供试土壤重金属全量和有效量的增加似乎没有显著影响 蔬菜吸收重金属元素5 9 1 。由此可以说明，蔬菜吸收重金属元素，除受元素有效性 的影响外，还受土壤理化特性、大气污染等其它因素的影响。 1 3 3 土壤酶的研究现状 l 3 3 1 土壤酶研究的发展史 0 刘恒 广州远郄土壤一蔬菜系绕重金属污染研究 酶是一类具有专性催化作用的蛋白质( 包括复合蛋白质) ，它是由活的生物 体合成的，生物体内的绝大部分化学反应都是在酶的催化作用下进行的。1 8 3 3 年p a y e n 和p e r s o z 首先发现淀粉糖化酶，近年酶已被广泛应用于工业、医学、农 学和环境科学中。 土壤中的一切生物化学反应，实际上都是在酶的参与下进行的。土壤酶活性 反映了土壤中进行的各种生物化学过程的强度和方向，它是土壤的本质属性之 一。土壤酶学是土壤科学新近发展起来的一个分支，它主要研究土壤酶的来源、 类型、性质，在土壤中的存在部位及其在土壤形成和土壤肥力中的作用。 土壤酶是人们在对土壤性质认识的逐渐加深中被发现的。自t 8 9 8 年w o o d s 首次从土壤中检测出过氧化氢酶活性以来，土壤酶学逐渐发展成一门介于土壤生 物学和生物化学之间的- - f q 新兴边缘交叉学科 6 0 川。8 0 年代中期，土壤酶活性 被作为土壤肥力指标受到土壤学家的重视，对指导农业生产发挥了重要的作用6 2 ， ”】。8 0 年代中期以后，土壤酶学与林学、生态学、农学和环境科学等学科相互 渗透，土壤酶学已经超越了经典土壤学的研究范畴，在几乎所有生态系统的监测 和研究中，土壤酶活性似乎成了必不可少的检测指标。土壤酶活性与土壤生物、 理化性质和环境条件密切相关脚】。因而土壤酶活性对环境扰动、环境污染和人类 生产活动的响应，土壤酶的研究技术以及土壤酶活性作为土壤质量的生物学指标 的研究等成为研究的主攻方向；土壤酶活性、土壤胶体性质与土壤微生物的关系 受到普遍关注：森林生态学和土壤学中有关土壤酶酶活性的时空动态及其与林 型、演替年限、人类活动影响以及环境生态条件的关系也受到普遍重视6 5 1 。 1 3 3 2 土壤酶研究技术的发展 土壤酶研究技术的刨新是土壤酶学发展的前提和基础。近年来，由于生物化 学、微生物学和分子生物学取得的研究成果，土壤酶的检测技术已经取得了长足 的进展。例如，m a r x 等采用荧光微型板酶检测技术( m i c r o p l a t ef l u o dm e t r i ca s s a y ) 来研究土壤酶多样性，以便了解土壤酶功能的多样性 匍：v e p s l i n e n 等则采用土 壤酶活性测试盒( s o i le n z y m ea c t i v i t yt e s tk i t ) 在野外测定土壤酶活性6 ”。另外，超 声波降解法，凝胶电泳技术和超速离心技术等也被应用于土壤酶活性的测定吲。 在与土壤微生物和土壤动物相结合的研究方面，p c r 技术、d n a 技术和r a p d 技术己被广泛应用于探讨土壤生物多样性与土壤酶的关系；在研究土壤酶对物质 第一章绪论 循环的作用和植物对土壤酶的贡献方面己开始采用同位素示踪技术。预计，土壤 酶活性检测手段的自动化、野外试验与室内模拟( m i c r o c o s m ) 相结合的研究方法、 p c r 技术、d n a 技术和r a p d 技术以及超声波降解法，凝胶电泳技术和超速离 心技术等是未来土壤酶研究技术创新的基础，是土壤酶学取得新的突破的关键。 1 3 3 3 土壤生态条件与土壤酶的关系研究 探讨土壤生态条件与土壤酶活性的关系，尤其是土壤粘粒含量、土壤腐殖质、 土壤化学反应等对土壤酶活性的作用对于进一步探索土壤酶在生态系统中的作 用和地位具有重要意义。 土壤粘粒含量、土壤有机质和腐殖质含量对土壤酶活性具有明显的作用。由 于土壤酶能被土壤粘粒吸附或与腐殖质分子结合而主要以有机无机复合体的形 式存在于土壤中，所以能在很长时间内保持其活性 6 ”。由于土壤酶的稳定性普遍 受到化学和物理因素的影响，所以土壤酶的稳定性和动力学特征一直是土壤酶学 研究的重点和难点。尽管有几种理论试图解释土壤物质组成和结构( 如高岭- k , n 蒙脱石等) 对土壤酶稳定性产生的保护作用6 n 1 ，但仍然未能揭示土壤酶稳定的 机理口”。游离土壤酶在土壤酶中所占的比例很小，约0 l ，并且很容易降解 或失活。t a b a t a b a i 等，7 5 1 研究过土壤腐殖质与酶活性的相互作用，认为在腐 殖质含量高的土壤中，土壤酶主要是以腐殖质一酶复合体的形式存在。k a n d e l e r 等【7 6 】的研究表明，土壤木聚糖酶和转化酶活性与土壤粒径密切相关。b u s t o 掣7 7 1 采用连续分级的方法研究了扰动和自然土壤在不同的分级处理过程中，酶有机无 机复合体的稳定性和定位特征；结果表明，当采用自然分散法对土壤进行分级时， 粒径小于5 0 9 m 的微团聚体土壤的6 葡萄糖甘酶活性占7 3 以上，这些微团聚体 与腐殖化的有机质紧密相连：用中性焦磷酸分散后的不同粒径的土壤酶活性以团 粒直径小于5 0 h m 和团粒直径为1 0 0 2 0 0 0 1 x m 的土壤酶活性最高( 分别为3 4 5 和3 6 o ) ；但采用微滤和超滤法过滤后的土壤，粒径小于5 0 9 m 团粒的土壤酶活 性明显升高，而粒径为1 0 0 2 0 0 0 p m 的团粒的土壤酶活性降低。这些研究表明， 土壤酶主要以酶一无机矿物胶体复合体、酶一腐殖质复合体和酶有机无机复合 体等形式存在于土壤中，土壤粘粒含量和腐殖质含量较高的土壤，酶活性的持续 期相对较长。 土壤水热状况对土壤酶活性也会产生直接或间接的影响。一般而言，过高和 刘恒 广州远郊土壤一蔬菜系统重金属污染研究 过低的土壤温度会导致土壤酶活性的钝化和失活，土壤水分过多和过少均不利于 土壤微生物和动物的生长和繁衍，减少了土壤酶的来源，造成土壤酶活性降低； 因此，在不良水热状况下，土壤酶活性较低。k r e m e r 等【7 9 】研究了一个半干旱林 地酸性和碱性磷酸酶活性与植物和土壤微生物的关系，结果表明，林地土壤微气 候对土壤酶活性有明显的作用，落叶松林冠问的土壤温度比林下的土壤温度高 6 2 ，相应的土壤酸性和碱性磷酸酶活性比林下土壤高2 0 以上。这表明，土 壤温度对土壤酶活性有重要作用。 1 3 3 4 土壤酶作为土壤污染指标的研究 土壤酶活性对于降解城市垃圾中的有机废物具有重要作用。g a r c i a - g i l 等1 8 0 1 研究了城市固体废物堆肥对农田土壤酶活性和微生物生物量的影响：结果表明， 施用堆肥后，土壤氧化还原酶类( 脱氢酶、过氧化氢酶) 的活性上升，而水解酶类 则因酶类而异，d 葡聚糖酶、蛋白酶活性上升，磷酸酶和脲酶活性降低，这可能 是由于水解酶类对城市废物，尤其是城市垃圾中含有的有机质和重金属元素的反 应不同所致。利用土壤酶活性指标可以监测城市固体废物对土壤质量的有利和不 利影响，以便合理利用和处理城市垃圾l 。有关重金属污染对土壤酶活性影响的 研究报道很多。史长青隋2 1 等发现c d 对脲酶有显著抑制作用，过氧化氢酶活性与 p b 含量呈显著负相关。和文祥等8 3 1 研究表明，h g 导致土壤脲酶和转化酶活性降 低。这些研究表明，由于土壤酶是种蛋白质，其活性对重金属污染( 如h 2 、c d 、 a s 、c f 、p b 和z n 等) 的敏感性很强，所以利用土壤酶活性可以监测重金属污染 区的污染状况1 。另外，有关化学肥料、除草剂、灭菌剂和酸雾等对土壤酶活性 的影响及土壤酶在降解有机污染物方面的报道也很多8 5 埘】。可见，由于土壤酶 活性对生态环境变化的敏感性，所以被作为土壤污染的重要生物活性指标 8 9 i 。土 壤酶活性作为土壤污染的生物活性指标是土壤酶学目前的研究重点之一。 第二章研究区域与研究方法 第二章研究区域与研究方法 2 1 研究区域概况 广州远郊的农业土壤是珠江三角洲重要的蔬菜、粮食生产地，这些土壤的环 境质量与居民健康有密切联