甲苯對崇明東灘沉積物堿性磷酸酶活性的Hormesis效應(yīng)初探.pdf

1、崇明東灘是我國最重要也是最典型的濱海濕地之一。由于地處海陸交互作用的敏感地帶，各類陸源和海源污染物長期在濕地聚集，加之高速發(fā)展的濱海經(jīng)濟帶來的不容忽視的有機污染物泄漏與不達標(biāo)排放，沉積物有機污染現(xiàn)象及效應(yīng)研究備受關(guān)注。盡管以往有關(guān)甲苯對沉積物土壤酶的研究較多，也取得了許多重要的進展，然而，這些研究大多關(guān)注于甲苯對酶的抑制效應(yīng)，有關(guān)低劑量刺激效應(yīng)(Hormesis)的研究還少有系統(tǒng)報道。
　　本研究以崇明東灘濕地為原型區(qū)域，采集濕地

2、沉積物樣品，分別添加不同劑量的甲苯（0.0～100.0μL/g），在不同培養(yǎng)時間，觀測沉積物堿性磷酸酶活性(APA)及其酶促反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)等的變化;同步研究了甲苯對堿性磷酸酶標(biāo)準酶活性的影響，以及沉積物pH、甲苯含量和不同形態(tài)磷素含量的動態(tài)變化，探索Hormesis效應(yīng)的應(yīng)激機制;研究Hormesis效應(yīng)劑量水平下小麥種子發(fā)芽率與生物量等的變化，以期評估土壤酶Hormesis效應(yīng)可能存在的風(fēng)險。本研究將為土壤酶是否存在Hormesis效

3、應(yīng)提供直接證據(jù)，也有助于濕地沉積物甲苯等有機污染物環(huán)境效應(yīng)的科學(xué)評估。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)甲苯對沉積物中APA存在Hormesis效應(yīng)，當(dāng)甲苯含量為0.1～1.0μL/g時，甲苯促進APA的增加，促進率為15.7％～57.4％;當(dāng)甲苯含量為3.0～100.0μL/g時，甲苯則抑制APA，抑制率為19.4％～43.6％;甲苯含量為2.0μL/g時，甲苯對APA既沒促進作用，也沒有抑制作用，屬于臨界濃度。Hormes

4、is效應(yīng)發(fā)生的時間從培養(yǎng)開始后的24～30 h開始，在本實驗培養(yǎng)的236天內(nèi)，該效應(yīng)一直持續(xù)存在。
　　(2)促進（1.0μL/g）和抑制（3.0μL/g）效應(yīng)濃度下，沉積物堿性磷酸酶酶促反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)Km的變化相似，即，均出現(xiàn)降低現(xiàn)象。這表明，無論是促進效應(yīng)濃度，還是抑制效應(yīng)濃度，甲苯的添加均改善了堿性磷酸酶與底物的親和力。因此，甲苯-APA的Hormesis效應(yīng)并非是因甲苯添加改善了酶與底物的親和力所致。
　　(3)當(dāng)甲

5、苯含量為0.1μL/g時，甲苯促進沉積物pH升高，平均高出CK1.4％，當(dāng)甲苯含量為3.0～10.0μL/g時，沉積物pH較CK平均降低2.5％;低劑量甲苯（0.1μL/g）添加下，沉積物中溶解性磷含量隨培養(yǎng)時間顯著下降，較高劑量甲苯（1.0～3.0μL/g）添加下，溶解性磷含量隨時間的延長降低較小，高劑量甲苯（5.0～10.0μL/g）添加下，溶解性磷含量隨培養(yǎng)時間無顯著性變化;甲苯含量為0.1～1.0μL/g時，沉積物中有機磷含量較

6、CK明顯升高，平均值分別高于CK25.9％和28.0％，甲苯含量為3.0～10.0μL/g時，沉積物中有機磷含量較CK分別降低6.3％、8.3％和4.3％;甲苯添加量為0.2～1.0μL/g時，沉積物中甲苯含量隨培養(yǎng)時間顯著降低，在培養(yǎng)時間內(nèi)分別降低100％、61.3％和35.2％，甲苯添加量為100.0～300.0μL/g時，甲苯含量隨時間變化不顯著。由此可見，甲苯-APA的Hormesis效應(yīng)與甲苯加入沉積物后對體系pH值、溶解性磷

7、、有機磷和甲苯含量的改變密切相關(guān)。
　　(4)甲苯添加量為0.0～100.0μL/L時，堿性磷酸酶標(biāo)準酶活性在2.83～3.36mmol·(L·h)-1之間，甲苯對堿性磷酸酶標(biāo)準酶活性無顯著性影響，甲苯添加量為500.0μL/L時，堿性磷酸酶標(biāo)準酶活性顯著降低。由此可見，甲苯對沉積物中APA的影響，并不是直接引起堿性磷酸酶本身結(jié)構(gòu)等的改變，很可能是通過沉積物理化性狀及微生物活動而產(chǎn)生間接影響。
　　(5)甲苯對小麥生長存在生

8、態(tài)毒性影響，甲苯含量為0.1～3.0μL/g時，甲苯對小麥種子發(fā)芽率無顯著性影響，甲苯含量為5.0～50.0μL/g時，甲苯顯著抑制小麥種子的發(fā)芽率，且隨著甲苯添加量增加，抑制率增大;甲苯含量為0.1～2.0μL/g時，小麥種子濕重較CK增加，分別較CK高6.9％、12.9％、7.7％和11.1％。甲苯含量為3.0～50.0μL/g時，小麥種子濕重較CK無顯著性變化;低劑量甲苯促進小麥芽長、根長及種子干重的生長，高劑量的甲苯抑制小麥芽長