甲苯對(duì)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(guó)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(lèi)陸源和海源污染物長(zhǎng)期在濕地聚集，加之高速發(fā)展的濱海經(jīng)濟(jì)帶來(lái)的不容忽視的有機(jī)污染物泄漏與不達(dá)標(biāo)排放，沉積物有機(jī)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(duì)沉積物土壤酶的研究較多，也取得了許多重要的進(jìn)展，然而，這些研究大多關(guān)注于甲苯對(duì)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(bào)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(shí)間，觀測(cè)沉積物堿性磷酸酶活性(APA)及其酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)等的變化;同步研究了甲苯對(duì)堿性磷酸酶標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)態(tài)變化，探索Hormesis效應(yīng)的應(yīng)激機(jī)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(píng)估土壤酶Hormesis效應(yīng)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。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(jī)污染物環(huán)境效應(yīng)的科學(xué)評(píng)估。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)甲苯對(duì)沉積物中APA存在Hormesis效應(yīng)，當(dāng)甲苯含量為0.1～1.0μL/g時(shí)，甲苯促進(jìn)APA的增加，促進(jìn)率為15.7％～57.4％;當(dāng)甲苯含量為3.0～100.0μL/g時(shí)，甲苯則抑制APA，抑制率為19.4％～43.6％;甲苯含量為2.0μL/g時(shí)，甲苯對(duì)APA既沒(méi)促進(jìn)作用，也沒(méi)有抑制作用，屬于臨界濃度。Hormes

4、is效應(yīng)發(fā)生的時(shí)間從培養(yǎng)開(kāi)始后的24～30 h開(kāi)始，在本實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)的236天內(nèi)，該效應(yīng)一直持續(xù)存在。
　　(2)促進(jìn)（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(dòng)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(wú)論是促進(jìn)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(shí)，甲苯促進(jìn)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(shí)，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(shí)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(shí)間的延長(zhǎng)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(shí)間無(wú)顯著性變化;甲苯含量為0.1～1.0μL/g時(shí)，沉積物中有機(jī)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(shí)，沉積物中有機(jī)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(shí)，沉積物中甲苯含量隨培養(yǎng)時(shí)間顯著降低，在培養(yǎng)時(shí)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(shí)，甲苯含量隨時(shí)間變化不顯著。由此可見(jiàn)，甲苯-APA的Hormesis效應(yīng)與甲苯加入沉積物后對(duì)體系pH值、溶解性磷

7、、有機(jī)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(shí)，堿性磷酸酶標(biāo)準(zhǔn)酶活性在2.83～3.36mmol·(L·h)-1之間，甲苯對(duì)堿性磷酸酶標(biāo)準(zhǔn)酶活性無(wú)顯著性影響，甲苯添加量為500.0μL/L時(shí)，堿性磷酸酶標(biāo)準(zhǔn)酶活性顯著降低。由此可見(jiàn)，甲苯對(duì)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(guò)沉積物理化性狀及微生物活動(dòng)而產(chǎn)生間接影響。
　　(5)甲苯對(duì)小麥生長(zhǎng)存在生

8、態(tài)毒性影響，甲苯含量為0.1～3.0μL/g時(shí)，甲苯對(duì)小麥種子發(fā)芽率無(wú)顯著性影響，甲苯含量為5.0～50.0μL/g時(shí)，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(shí)，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(shí)，小麥種子濕重較CK無(wú)顯著性變化;低劑量甲苯促進(jìn)小麥芽長(zhǎng)、根長(zhǎng)及種子干重的生長(zhǎng)，高劑量的甲苯抑制小麥芽長(zhǎng)