前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的汞的生態毒理效應，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

汞作為土壤重金屬污染元素之一，且在生物體中易轉化為毒性更大的甲基化合物，會引起諸如水俁病等災害的發生，被EPA列為129種優先控制的污染物之一。據報道目前全球每年人為活動向大氣的汞排放量有2000t，其中我國每年排放500～600t，占全球汞排放總量的1/4以上[1]。我國土壤中Hg含量范圍為0.001～45.90mg•kg-1，高于世界土壤Hg自然含量的平均值，特別是在貴州等Hg污染嚴重的地區，土壤含量可達29.6～793mg•kg-1[2]。因此，汞的生態毒理效應研究一直是環境和土壤科學關注的重點，在理論和實踐上具有十分重要的意義。   土壤酶作為土壤重要的組成部分，在營養物質轉化、能量代謝、污染土壤修復等過程中發揮著重要作用，被稱為土壤生態系統的中心[3]。近20年來國內外學者將其應用到土壤污染領域，由于土壤酶測定簡便、快捷、準確，而且是土壤污染和性質共同作用的結果，作為監測指標優勢明顯，相繼提出將土壤轉化酶、磷酸酶、脫氫酶等作為污染監測指標[4-7]。由于土壤酶的種類、來源、功能不同，盡管單一酶活性可提供一些重要信息，但無法涵蓋全部或整體酶活性的狀態，因而利用不同地區土壤酶對重金屬的反應并不一致；同時對汞污染的土壤酶效應方面研究報道相對較少，結果也有一定差異，如楊春璐、Oliveira等[4，8-10]分別認為脫氫酶、堿性磷酸酶、脲酶可作為土壤汞污染的指標；加之這些文獻報道多局限在單一酶活性的研究上，鮮見幾個酶類的綜合分析。為此，本文以我國幾種主要類型土壤為對象，采用室內模擬方法，研究影響C、N、P物質循環和微生物活性的土壤轉化酶、脲酶、磷酸酶和脫氫酶活性的變化規律，并以這4種酶為基礎，獲得監測土壤汞污染土壤酶學指標，為環境保護和監測等提供依據。   1材料與方法   1.1供試土樣   采自陜西省黃龍縣的褐土（簡育干潤淋溶土，Hapli-UsticArgosols），楊凌區的塿土（土墊旱耕人為土EumOrthicAnthrosols），榆林市的風沙土（干旱砂質新成土，Aridi-SandicPrimosols）和江西省鷹潭市的紅壤（簡育濕潤富鐵土HapUdicFerrisols）。黃褐土、風沙土、塿土的主要礦物學類型為水云母-蛭石；紅壤的為高嶺-水云母[11]。采樣時，先去除0～5cm的表土，取5～20cm土樣，混勻風干，過1mm篩后備用。常規方法分析[12]土樣的理化性質，結果見表1。   1.2試驗方案   向5.00g土樣中加入1mL甲苯，15mim后添加5mL不同質量濃度（0、0.25、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0Hg2+mg•kg-1）的HgCl2溶液，混勻30min后加入相應的底物和緩沖液，37℃培養，定期（8h或12h）取樣，采用靛酚藍、磷酸苯二鈉、3，5-二硝基水楊酸和三苯基四氮唑氯化物（TTC）比色法分別測定土壤脲酶、堿性磷酸酶、轉化酶和脫氫酶活性[13]，其單位分別用NH3-N、ph（OH）、葡萄糖的量、三苯基甲臢（TPF）的量μg•g-1•h-1來表示。每處理重復3次，設無底物、無土壤處理作為對照。   1.3數據分析   采用Excel和DPS7.05軟件對數據進行計算分析。相對活性＝處理的酶活性/對照酶活性×100％生態劑量（Ecologicaldose）ED10和ED50分別是指土壤酶活性變化10%和50%時外界污染物的濃度，可表征土壤輕微和中度污染時的臨界濃度[14]。總體酶活性參數按下式計算：TE（IThetotalenzymeindex）[15]=in=1ΣXi/X軍i其中Xi為第i種土壤酶活性，X軍i為第i種酶活性的平均值。   2結果與討論   2.1Hg對土壤脲酶活性的影響   由表2可以看出：   （1）未添加Hg時，同一類型土壤的脲酶活性值隨有機質含量升高而增加，且與有機質（r=0.72*）、全磷（r=0.71*）達顯著正相關，這主要是由于土壤酶能與有機質等結合，以吸附態存在的緣故   （2）從不同土壤類型來看，汞對4種土壤中脲酶活性的抑制程度不同，這與土壤性質有關。加入相同濃度的Hg，表現出不同的生態效應與環境效應。如添加0.25mg•kg-1Hg2+后，除5號和9號外，其他土樣脲酶活性變化較小，其中4、6號和7號土樣脲酶活性略有增加，增幅分別為4%、23％和9％。一般認為土壤有機質含量和pH能夠對重金屬的毒性起緩沖作用，土壤有機質含量高，對酶的保護作用相對較大[17-18]。其原因是重金屬極易與土壤組分（有機、無機顆粒）發生吸附絡合、沉淀反應，Hg進入土壤后95%以上能迅速被土壤吸持或固定，從而降低Hg的生態毒性[16]。本文中5號土壤有機質含量最低，9號土壤pH最小且有機質含量也很少，因此這兩種土壤受汞毒害作用最大，在0.5mg•kg-1Hg2+時脲酶完全被抑制。   （3）隨Hg質量濃度增加，除4、6、7號0.25mg•kg-1和0.50mg•kg-1濃度外，土樣脲酶活性受到抑制，且大部分濃度下的酶活性差異達到顯著水平。當濃度增大到20.0mg•kg-1時，供試土樣脲酶活性降幅達27%～100%。   （4）當Hg質量濃度≥0.5mg•kg-1時，紅壤脲酶活性降幅遠大于其他土壤。這可能是酸性土壤條件下Hg毒性較強的緣故，揭示出酸性土壤脲酶比堿性的更敏感。   （5）將Hg質量濃度（C）與脲酶活性（U）按U=A×ln（C）+B模型擬合[18]，結果（表3）顯示除5、8號土樣外，其余均達顯著或極顯著負相關，揭示脲酶在一定程度上可表征土壤Hg污染程度的大小，這與SophieChaperon等的結果一致[19-21]。計算得到土壤Hg輕度污染的生態劑量ED10值為0.13～0.81mg•kg-1。   2.2Hg對土壤堿性磷酸酶活性的影響   表4可以看出：   （1）土壤磷酸酶活性與有機質（r=0.77*）和全磷（r=0.76*）呈顯著正相關，佐證了土壤堿性磷酸酶活性可作為土壤肥力的指標[22]。   （2）總體上Hg抑制了土壤堿性磷酸酶活性，如加入Hg在20mg•kg-1時，4號土樣降幅最小為1%，5號土樣降幅最大達到41%。堿性土壤平均降幅為13%，而酸性土壤的降幅為23%。#p#分頁標題#e#   （3）隨Hg濃度增加，各處理堿性磷酸酶酶活性變化規律不明顯，反映出土壤堿性磷酸酶對Hg敏感性較差。楊春璐等[3]研究表明土壤中性磷酸酶對汞污染不敏感。而徐冬梅等[17]認為汞對土壤酸性磷酸酶具有明顯的抑制作用，研究表明其機理為非競爭和反競爭的混合抑制類型，這與本文結果產生差異的主要原因可能是供試土壤的地區差異所致不同。   2.3Hg對土壤轉化酶活性的影響   表5顯示：   （1）土壤轉化酶活性與有機質（r=0.76*）和全磷（r=0.79*）呈顯著正相關。   （2）在低濃度時各土壤轉化酶響應不盡一致。如Hg濃度為0.25mg•kg-1時，對2、9號土樣轉化酶有輕微的激活作用，增幅分別達到15%和14%，其余土樣的降幅范圍為9%～33%。   （3）隨Hg濃度增加，土壤轉化酶活性變化規律亦不明顯，如5號土樣轉化酶對汞污染反應比較遲鈍，因為不加污染物時本身轉化酶活性很小。和文祥等[22]研究也得出類似的結論。但有研究表明Hg能抑制土壤轉化酶活性，兩者之間存在很好的相關性，即轉化酶活性在一定程度上也可表征Hg污染狀況[3]。因為Hg對轉化酶活性的抑制作用主要是由于其能與酶活性部位中的巰基和咪唑的配位體等結合并形成穩定的化學鍵，從而與底物產生非競爭性抑制作用。土壤轉化酶活性對Hg污染響應不一致，其原因可能是供試土壤的地區差異所致，有待進一步研究。   （4）將二者關系擬合（表6）后顯示，僅4個土樣達顯著或極顯著負相關；計算獲得生態劑量ED10的范圍為0.74～4.48mg•kg-1。   2.4Hg對土壤脫氫酶活性的影響   土壤脫氫酶是胞內酶，只存在于活的微生物細胞內，能夠促進有機物脫氫，起到傳遞氫的作用，其活性大小直接反映土壤微生物的數量和活性，并可作為土壤重金屬污染的指標[23]。   由表7可以看出：   （1）Hg脅迫下土壤脫氫酶活性隨Hg濃度增加而減小，各處理的脫氫酶活性均顯著低于未添加Hg土壤。當濃度增至20.0mg•kg-1時，5、8、9號土樣的脫氫酶活性完全被抑制，其余土樣降幅也達到68%～92%。   （2）從不同土壤類型來看，當汞濃度為20.0mg•kg-1時，堿性土壤降幅為68%～100%，平均達到82%；酸性土壤中僅7號土樣能檢測出脫氫酶活性，其降幅為83%。含有機質較低的8號和9號酸性土樣在Hg濃度為5mg•kg-1時，脫氫酶即完全被抑制。表明在酸性條件下汞的毒性更強。因為在酸性條件下，土壤中的重金屬主要以離子態存在；pH越低土壤中游離出來的重金屬數量越大，活性越強，對生物的毒害就越高；反之亦然[24]。   （3）Hg質量濃度（C）與脫氫酶活性（U）擬合結果（表8）顯示，兩者關系均達顯著或極顯著負相關，揭示脫氫酶在一定程度上可表征土壤Hg污染程度。   （4）計算的生態劑量值ED10為0.88～4.5mg•kg-1。其中有機質含量低的土樣ED10值也較低，將土樣有機質含量與其ED50值進行相關分析，兩者達到極顯著正相關（r=0.89**），表明有機質對Hg的污染具有一定緩沖作用。   2.5Hg對土壤總體酶活性的影響   土壤的理化性質不同，對酶的保護作用和對外源物質的吸附緩沖能力也有差異，因此二者之間關系隨土壤不同也必然存在差異。由前面分析可知，土壤脲酶、堿性磷酸酶、轉化酶、脫氫酶對Hg毒性的響應有明顯差別，因而很難選擇哪個酶作為指標會更好，為此計算了土壤總體酶活性參數。結果（表9）顯示：   （1）Hg加入后，土壤總體酶活性呈現抑制作用。   （2）隨Hg濃度的增加，總體酶活性值持續減小，當Hg質量濃度為20mg•kg-1時，土壤總體酶活性降幅為32%～84%；而且有機質含量最高的1號土樣降幅最小，揭示了有機質對Hg的污染有緩沖作用。   （3）Hg質量濃度（C）與總體酶活性（U）擬合結果（表10）顯示，兩者關系達極顯著負相關，表明總體酶活性可較好表征土壤汞污染的程度；計算得到Hg污染的生態劑量值ED10為0.0005～0.59mg•kg-1。   3結論   綜上所述，通過Hg的土壤酶效應研究表明：Hg抑制了土壤堿性磷酸酶、轉化酶活性，但是規律性不明顯；低濃度Hg激活了土壤脲酶活性，高濃度時則相反；土壤脫氫酶和總體酶活性受到了Hg的抑制，其間關系達到了極顯著負相關，揭示出脲酶、脫氫酶和總體酶活性在一定程度上可表征土壤Hg污染程度的大小；根據劑量越小，反應越敏感的原則，計算得到供試土樣Hg污染的生態劑量值ED10為0.0005～0.59mg•kg-1，酸性土壤和有機質含量低的土壤對Hg較敏感；土壤有機質和pH對土壤酶與汞的關系有重要影響。