浅议外来污染物对土壤过氧化氢酶影响

1、浅议外来污染物对土壤过氧化氢酶影响摘要：土壤过氧化氢酶能酶促土壤中的过氧化氢分解为水 和氧气，从而消除和减轻过氧化氢的危害，在土壤生态系统 的物质循环中起着重要的作用。本文对城市固体垃圾、重金 属以及农药对土壤过氧化氢酶的影响进行综述，指出土壤过 氧化氢酶可用于监测土壤质量信息，作为土壤污染的生物活 性指标。关键词：过氧化氢酶 城市固体垃圾重金属农药土壤是环境的主要组成部分，不良耕作、过度放牧、植 被破坏和污灌等人为因素及干旱、风蚀和洪涝等自然因素已 导致大量土壤退化，因而探讨土壤退化机理和预测土壤退化 对提高农业生产力具有重要作用。许多学者认为，土壤过氧 化氢酶活性作为检测农业生产过程对土壤

2、质量影响的生物 活性指标以及土壤质量变迁的指标是切实可行的。土壤不断 地接受着来自工业和生活废水、固体废物、农药化肥及大气 降尘等物质的污染，过量的污染物进入土壤会严重影响土壤 的生理生化性质，使土壤丧失自身恢复能力，导致土壤质量 恶化，并对土壤微生物和酶活性产生影响。由于土壤过氧化 氢酶在降解有机污染物方面的特殊功能及其对重金属和农 药污染方面的特殊作用，土壤过氧化氢酶研究受到了特别的 重视。我们可以利用过氧化氢酶活性监测土壤质量信息，并 且可以作为非健康土壤修复的生物活性指标。本文对外来污 染物对土壤过氧化氢酶的影响进行综述，提出土壤过氧化氢 酶研究与农业生产实践和环境保护相结合是为来的发

3、展趋 势。一、土壤过氧化氢酶的概述土壤过氧化氢酶主要来源于真菌、细菌以及植物根系的 分泌物。1899年woods从土壤中发现过氧化氢酶，并指出它 来源于植物腐解。ksnig、may和gile通过实验在土壤中检 测出了其活性，进一步研究表明其最适ph值在中性范围内 (6. 37. 2)o过氧化氢酶是一种广泛存在于好氧细菌和兼 性细菌的胞内酶，在专性厌氧菌内没有1, 2o土壤过氧化氢酶的主要功能是解除土壤过氧化氢的毒 害作用，它能酶促过氧化氢分解为水和氧气。土壤过氧化氢 酶活性的测定通常采用容量法，此方法是基于测定注入土壤 的过氧化氢在反应后的剩余量来测知土壤过氧化氢酶的活 性。取2. 00g i

4、壤于100ml三角瓶中，并加入40ml蒸馆水 和5ml 0.3%的过氧化氢溶液。将三角瓶在震荡机上震荡 30min,而后加入5ml的1. 5mol l-1硫酸，以稳定未分解 的过氧化氢。再将瓶中悬浊液用慢速滤纸过滤，然后吸取 25ml滤液，用0. 1 moll-1的高猛酸钾滴定至淡粉红色为 终点。酶活性以100g 土壤消耗0. lmoll-1高猛酸钾的毫 升数表示3。二、城市固体垃圾堆肥处理对土壤过氧化氢酶活性的影响土壤作为环境的主要组成部分，不仅提供人类生存所需 的各种营养物质，而且接受来自工业和生活废水、固体废物、 农药化肥及大气降尘等物质的污染。过量的污染物进入土壤 会严重影响土壤的生理

5、生化性质，使土壤丧失自身恢复能 力，导致土壤质量恶化，并对土壤微生物和酶活性产生影响。 土壤酶直接参与了土壤中的生物化学反应，其活性高低可反 映土壤污染物降解等过程能力的强弱。生活垃圾和工业废物的大量排放，不仅对土壤造成污染 而且严重影响了人类身体健康，因此城市废物的处理已经成 为各国政府和环境科学关注的焦点。由于城市生活垃圾富含 有机质和植物生长发育所需的大量和微量元素，所以尽管城 市垃圾中的重金属和有机废物可能对农田生态系统构成潜 在的危害。但近年来许多研究人员仍然在研究城市固体垃圾 用作堆肥处理后添加到农地以便处理垃圾和提高土壤肥力。 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。

6、 garc i a-gil等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，土壤过氧 化氢酶的活性上升4。利用土壤过氧化氢酶活性指标可以 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。三、重金属对土壤过氧化氢酶活性的影响随着城市化和工业化的发展，土壤重金属污染问题越来 越严重，并受到人们的广泛关注，土壤中的重金属污染不仅 会导致农作物产量下降，而且进入到食物链中会对人类健康 产生有害影响，并可能造成大气和水污染等问题。农田土壤 中重金属污染主要源于肥料中的杂质、污水灌溉和各种废弃 物。有关重金属污染对土壤过氧化氢酶活性影响的研究报

7、道 很多，如徐冬梅等研究了酸雨胁迫下有机-无机复合污染对 土壤过氧化氢酶活性影响，结果表明重金属cu对过氧化氢 酶活性的影响表现为抑制一恢复一抑制的过程5。杨志新 等研究潮褐土中cd、zn、pb及其复合污染与土壤过氧化氢 酶活性的关系，发现单因素处理zn主要表现为抑制作用； cd低浓度激活，高浓度抑制；而pb主要表现为激活作用； 复合污染条件下重金属cd、zn、pb交互作用较复杂，cd、 zn对土壤过氧化氢酶活性交互作用表现出协同抑制负效应 特征，而pb表现出明显的拮抗作用或屏蔽效应，尤其pb浓 度高时其屏蔽作用明显6。张露洁等发现过氧化氢酶活性 对cd、hg. cr胁迫的反应曲线都呈先上升后

8、下降的趋势7。关于矿区重金属污染对土壤酶活性的研究也很多，罗云 莲等对宽甸硼矿区尾矿库重金属及硼污染与土壤酶活性的 研究发现，宽甸硼矿区尾矿库土壤环境受到不同程度的cu、 zn、pb和cd污染，且随着离尾矿库区距离的减少，其污染 程度明显提高；与非矿区土壤相比尾矿库土壤的土壤过氧化 氢酶活性受到一定程度的抑制，且离尾矿库区距离越近，其 酶活性则相应越低；在硼矿区尾矿库的土壤环境下，cu、zn、 cd、pb和b的复合污染对过氧化氢酶活性的影响表现出一定 的拮抗或屏蔽效应8。四、农药对土壤过氧化氢酶活性的影响农用化学物质如杀虫剂、杀菌剂、杀嘶剂、除草剂等化 学药剂的迅速发展和广泛使用，在提高了农作

9、物产量的同时 污染了土壤环境。通过土壤过氧化氢酶活性的变化可以监测 土壤质量信息，并且可以用来作为农药污染土壤修复的生物 活性指标。近年来杀虫剂被人们广泛使用，拟除虫菊酯农药作为在环境中持久有机氯杀虫剂农药的替代产品，成 为最为广泛使用的新型农药之一 9,从而得以大量进入环 境。李时银等在氧戊菊酯及代谢产物对土壤过氧化氢酶活性 的影响中发现，在氧戊菊酯浓度为1, 10, 40, 150ug - g-1 时，其影响过程为先抑制后激活再恢复，而在高浓度 (150ug g-l)的氤戊菊酯作用下，激活作用最强；氧戊菊 酯的代谢产物对供试土壤过氧化氢酶活性的影响均略小于 氧戊菊酯原药；随着光照时间的延长

10、，氧戊菊酯光解产物对 它的活性的影响减弱，即对供试土壤生态环境影响减弱 10 o毒死脾作为新近使用的广谱杀虫剂，在苏南一带使用 较普遍，研究发现毒死弊浓度不同对土壤过氧化氢酶活性影 响也不同，在试验初期低浓度表现激活作用，高浓度表现抑 制，且浓度越高，抑制越强；随着时间的推移，各浓度均表 现为激活作用，且最大激活作用随毒死蟀浓度的增加而增 加。毒死艸的水解产物对供试土壤过氧化氢酶活性的影响均 大于毒死脾原药，而光解产物对土壤过氧化氢酶活性的影响 小于毒死脾原药；随着光照时间的延长，毒死蝉光解产物对 土壤过氧化氢酶活性的影响减弱，即对供试土壤生态环境影 响减弱llo咪鲜胺是英国boots公司于1

11、974年合成、1977年推向 市场的一种新杀菌剂。我国于1993年开始引进并使用咪鲜 胺及其制剂。目前咪鲜胺及其制剂在国内外应用十分广泛， 主要用作杀菌剂和瓜果类的保鲜剂，其用量已居杀菌剂之前 茅。肖志高等研究了咪鲜胺及其制剂和主要代谢物对土壤过 氧化氢酶活性的影响，结果表明咪鲜胺和施保克对其影响主 要表现为抑制作用，顺序为“抑制一激活一再抑制一再激 活”，而且处理浓度越高，影响作用越明显；咪鲜胺对土壤 过氧化氢酶活性影响的程度稍大于施保克；咪鲜胺的主要代 谢物bts44595, bts44596和bts45186对其影响基本上表现 为激活作用，其影响大小顺序为 bts45186>bts

12、44595>bts44596；随着咪鲜胺降解代谢过程的 进行，咪鲜胺及其主要代谢物对土壤过氧化氢酶活性的影响 逐渐由咪鲜胺母体的抑制作用，转化为初级代谢产物bts44595、bts44596较弱的激活作用及次级代谢产物bts45186较强的激活作用12。霸蟻灵(又名吐囁酯) 是日本住友农药株式会社研制的一种苯氧基毗哇类杀蟻剂，主要用于防治柑桔、苹果等果树叶疇。克輪特(又名烘囁特)是一种低毒高效、毒和触杀型丙烘基亚硫酸酯杀蟻剂。速霸蟻是日本住友株式会社研制出的复配剂，其主要成分是霸囁灵和克瞬特。徐珍等研 究了霸螭灵、克蟻特及其混剂速霸蟻对土壤过氧化氢酶活性 的影响，对于低浓度处理(lmg

13、kg-1和10mg kg-1),霸 瞬灵与克瞬特及其混剂速霸瞬对土壤过氧化氢酶活性的影 响均表现为先抑制后激发，最后恢复到与对照土壤一致；而 对于高浓度处理(40 mg kg-1和80mg kg-1),霸!w灵和 混剂速霸螭对其影响均表现为先抑制后激发，再抑制，最后 趋于恢复。克媾特对土壤过氧化氢酶活性的影响则一直处于 被抑制状态；混剂速霸嘴的两种有效成分对土壤过氧化氢酶 活性没有产生明显的协同作用13 o莠去津是一种均三嗪类除草剂，具有优良的除草功效， 其结构稳定、水溶性强、难以降解且价格便宜，在世界各国 得到了大面积的推广使用。我国从20世纪80年代初开始使 用，近年来每年用量平均以20%

14、的速度递增。胡晓捷等研究 了除草剂莠去津对土壤过氧化氢酶活性的影响，不同浓度的 莠去津对酶活性影响会不同，均表现出一定的激活，随着浓 度的升高激活作用有所增强，莠去津对离体过氧化氢酶也有 一定的激活作用14 o五、结语土壤过氧化氢酶可解除过氧化氢的毒害作用，在土壤生 态系统的物质循环中起着重要作用。鉴于城市固体垃圾、重 金属以及农药对过氧化氢酶的影响，土壤过氧化氢酶与农业 生产实践和环境保护相结合将是未来的发展趋势。土壤过氧 化氢酶的研究将对土壤酶学的研究起到积极的推动作用。参考文献：1周礼恺.土壤酶学m.北京：科学出版社， 1987：1-2922谷思玉，赵惠勋.红松人工林土壤肥力的研究d. 东北林业大学， 2001：1-583关松荫.土壤酶及其研究法m北京：农业出版社，1986：1-353garc i a-gil jc,plaza c,solwe