采煤復(fù)墾區(qū)土壤酶活性特征及重金屬污染評(píng)價(jià)——以淮南新莊孜礦為例.pdf

1、本文以安徽淮南新莊孜礦塌陷復(fù)墾區(qū)土壤為研究對(duì)象，通過對(duì)該研究區(qū)域土壤的酶活性時(shí)空分布規(guī)律及土壤微生物、土壤理化性質(zhì)及土壤重金屬等影響因素的細(xì)化研究，探討了土壤酶活性與復(fù)墾區(qū)土壤污染之間的關(guān)系;并分析土壤酶活性時(shí)空變化規(guī)律及評(píng)價(jià)重金屬污染的可行性，為煤礦塌陷復(fù)墾區(qū)的塌陷充填復(fù)墾、礦區(qū)重構(gòu)土壤的功能恢復(fù)和生態(tài)治理，以及正確評(píng)價(jià)復(fù)墾區(qū)重構(gòu)土壤作為正常耕地使用的安全性提供一定的依據(jù)。對(duì)該塌陷復(fù)墾區(qū)污染情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，明確了酶活性與土壤重

2、金屬污染之間的關(guān)系，并通過室內(nèi)模擬污染實(shí)驗(yàn)，推導(dǎo)出三種重金屬(Cd、Pb、Cr)污染對(duì)土壤脲酶和過氧化氫酶活性的定量抑制規(guī)律。
　　本次研究得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)七種土壤酶活性表現(xiàn)出一定的時(shí)空分布特征。對(duì)新莊孜塌陷復(fù)墾區(qū)內(nèi)脲酶、磷酸酶、蛋白酶等7種土壤酶活性值進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)土壤酶活性在不同采樣深度剖面、不同采樣季節(jié)的時(shí)間和空間范圍內(nèi)，表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。與對(duì)照相比，研究區(qū)域土壤酶活性受到一定程度的抑制，且抑制程

3、度不一致。土壤過氧化氫酶活性值分布規(guī)律不顯著。多酚氧化酶則表現(xiàn)出與其它六種酶相異的變化趨勢(shì)，具有一定的獨(dú)特性，超過土壤對(duì)照點(diǎn)多酚氧化酶活性值。隨著四季的變化，土壤酶活性值呈現(xiàn)“單峰”曲線分布。在三個(gè)采樣剖面下，土壤酶活性表現(xiàn)出層次分布特征。
　　(2)通過對(duì)七種土壤酶與土壤微生物（細(xì)菌、真菌、放線菌）、土壤重金屬含量、土壤理化性質(zhì)、土壤呼吸等影響因子的分析，可以看出土壤酶活性與這些因子之間表現(xiàn)出一定的相關(guān)關(guān)系。細(xì)菌與土壤磷酸酶、蛋

4、白酶活性在0.01水平上呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與土壤脲酶、蔗糖酶活性在0.05水平上呈顯著正相關(guān)。放線菌與土壤纖維素酶活性在0.01水平上呈極顯著相關(guān)。真菌數(shù)量與蛋白酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶在一定程度上相關(guān)，相關(guān)性不顯著。土壤微生物總量與土壤脲酶活性在0.05水平上顯著相關(guān)，與土壤磷酸酶、蔗糖酶、蛋白酶在0.01水平上極顯著相關(guān)。土壤蔗糖酶和纖維素酶活性與pH值之間存在正相關(guān)性。過氧化氫酶和多酚氧化酶與土壤pH值之間存在負(fù)相關(guān)性。土壤纖維

5、素酶活性與土壤氧化還原電位之間存在一定的負(fù)相關(guān)。土壤過氧化氫酶和多酚氧化酶活性與土壤氧化還原電位之間存在正相關(guān)性。土壤速效鉀與土壤過氧化氫酶、多酚氧化酶活性之間存在一定的正相關(guān)性;而速效磷與多酚氧化酶活性之間存在一定的相關(guān)性。土壤重金屬污染對(duì)土壤酶活性的影響更多的表現(xiàn)為不同程度的抑制作用。土壤呼吸與蛋白酶、磷酸酶和過氧化氫酶在0.01水平上極顯著相關(guān)，與脲酶在0.05水平上顯著相關(guān)。
　　(3)對(duì)新莊孜復(fù)墾區(qū)土壤及周邊農(nóng)田土壤土壤

6、酶活性進(jìn)行研究分析，發(fā)現(xiàn)該復(fù)墾區(qū)土壤酶活性均受到不同程度的抑制作用，采用主成分分析法得出主成分因子，進(jìn)而建立土壤酶活性復(fù)合污染總體活性指標(biāo)，評(píng)價(jià)土壤受污染的狀況;結(jié)果表明利用主成分分析得出的土壤酶活性綜合評(píng)價(jià)與基于灰色理論的灰色聚類法評(píng)價(jià)的土壤重金屬污染狀況基本一致。這表明由土壤總體酶活性指標(biāo)構(gòu)筑的土壤信息系統(tǒng)來表征研究區(qū)重金屬復(fù)合污染程度是可行的。
　　(4)在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下，研究了三種重金屬Cd、Pb、Cr單獨(dú)和復(fù)合污染在不

7、同染毒水平下土壤脲酶、土壤過氧化氫酶活性的變化，以期為三種重金屬污染土壤的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、環(huán)境修復(fù)提供酶學(xué)指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cd、Pb、Cr三種重金屬對(duì)土壤脲酶及土壤過氧化氫酶均有不同程度的抑制作用，尤其是脲酶對(duì)三種重金屬的污染較敏感。三種重金屬Cr+Cd+Pb共同作用下，抑制作用達(dá)到最大狀態(tài)，土壤酶活性最小。重金屬和土壤酶之間存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，可用土壤脲酶及過氧化氫酶表征土壤受重金屬污染的程度。同時(shí)發(fā)現(xiàn)土壤酶和重金屬之間存在微弱的交互作