石油污染对土壤酶活性的影响
来源:用户上传
作者:
[摘 要] 现今工业的快速发展、石油制品的大规模应用，导致了世界各国均存在严重的土壤石油污染问题，而我国的土壤石油污染问题亦不容小觑。石油污染改变了土壤理化性质，影响了动植物、微生物等生命活动，对反映土壤功能和质量的土壤酶活性造成了影响。基于此，本文综述世界石油污染现状，分析石油对土壤酶活性的影响，揭示石油污染对土壤酶活性产生影响的机理，对于污染土壤生物修复具有一定的指导作用。
[关键词] 石油污染;土壤;酶活性
[中图分类号] S152.5 [文献标识码] A [文章编号] 1674-7909（2019）10-114-2
土壤酶是土壤生物化学反应的催化剂，主要来源于土壤微生物、根系分泌物以及动植物残体的分解释放。土壤酶参与了许多生物化学反应，在一定程度上反映了土壤的功能状况，是评价土壤质量的重要指標，成为学者关注的研究重点之一。近年来，由于人们对石油产品的大量需求，大量石油及其制品进入土壤中，引发了严重的污染问题，土壤受到严重危害。石油污染物不仅影响了植物的正常生长，而且对土壤理化性质、微生物群落、区系变化等产生了影响，在一定程度上抑制了土壤酶活性。石油污染土壤生物修复需要多种土壤酶的参与，因此探索石油污染对土壤酶活性的影响，对于指导石油污染土壤生物修复具有重要意义。
1 世界土壤石油污染现状
石油产品的大规模生产、运输、储存及使用，导致世界各国均存在严重的土壤石油污染问题。俄罗斯的输油管道超过150万m3，每年3 500 t以上的漏油事故超过700例，每年小型泄漏超过6万例，12.5%的草原土壤受到严重的污染破坏。美国的石油污泥累计超1 000万t，荷兰的污染土壤超2亿多t，墨西哥相当大范围1.2～2.0 m深处的土壤被高度污染，污染浓度超当地标准的40倍有余[1]。
目前，我国开发的油田和油气田400多个，遍布25个省、区、市，主要工作范围接近20万km2，覆盖面积32万km2，约占我国国土面积的3%，其中4.8万km2的土地石油污染物含量可能超过安全阈值[2]。人们对自然资源的掠夺式占用、不合理的开发利用，导致我国的原油污染面积有逐年扩大之趋，在胜利、辽河、冀东等老重油田，土壤原油含量超10 g/kg，有的甚至达到100 g/kg，远超临界值。对塔里木北部油田的调查表明，0～20 cm土壤污染最严重，石油含量平均为0.12 g/kg，1 m深处的污染浓度也达到了当地背景值的5倍左右;30年的老油井和1年多的新油井对比发现，污染范围达300 m，新油井污染物含量平均为背景值的15倍，而老油井则为30倍有余[3]。陕北是我国石油工业的发源地，新老油田造成黄土区石油类污染浓度为0.72～16.06 g/kg[4]。严重的土壤污染问题导致土壤酶活性受到影响，对生命体造成威胁。
2 石油污染对土壤酶活性的影响
石油成分复杂，是由上百种物质组成的混合物。不同地区由于油品组成、区域气候条件、土壤理化性质等的不同，导致污染对土壤酶活性的影响存在一定的差异。王梅等对潮土、褐土和棕壤受石油污染后的土壤酶活性进行监测，结果表明，低于2 g/kg的石油烃对潮土和褐土的淀粉酶活性影响显著，淀粉酶可作为潮土和褐土受石油污染的敏感生化指标，而石油烃对3种土壤的脲酶活性影响不显著[5]。王华金等对石油污染水稻土的研究表明，污染土壤中的脱氢酶、脲酶、脂肪酶、过氧化氢酶等活性与石油污染程度存在一定的相关性，其中石油烃残留量与脱氢酶活性极显著负相关（r=-0.969），与过氧化氢酶活性极显著负相关（r=-0.974），与脲酶活性显著负相关（r=-0.916），与脂肪酶活性无显著相关性[6]。吕桂芬研究了石油污染对草原土壤酶活性的影响，结果显示石油烃含量与土壤蛋白酶、转化酶和磷酸酶活性呈显著负相关关系，与多酚氧化酶活性显著正相关[7]。
有研究者通过对石油污染土壤进行不同的处理，来试图影响或改变土壤的酶活性。谯兴国等对石油污染土壤进行冻融处理，结果发现，经10个冻融循环后，土壤中的脲酶和过氧化氢酶的活性有一定的增强，两者的活性分别提高了6.64%和41.11%[8]。吴建雄等在石油污染土壤上种植棉花，修复90 d后，土壤中的碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性与污染程度正相关，污染物激活了磷的矿化作用和芳香烃中酚类物质的转化;石油污染浓度为2 g/kg时土壤脱氢酶活性最高，污染浓度为1 g/kg时土壤中的脲酶、转化酶、FDA水解酶的活性最高，土壤碳氮转化较活跃，微生物总活性高[9]。张秀霞采用降解菌来修复石油污染土壤，28 d后土壤中的多酚氧化酶、过氧化氢酶、脲酶、脱氢酶和蛋白酶的活性与石油烃的降解率显著相关，相关系数分别为0.988、0.964、0.994、0.934和0.944[10]。王国保等采用不同的牧草秸秆修复石油污染土壤，结果表明，6种牧草秸秆的添加在一定程度上提高了土壤脱氢酶、碱性磷酸酶及脲酶活性，在一定程度上降低了土壤HO酶活性[11]。王建等为设置了不同石油污染浓度，研究了植物修复对不同浓度污染土壤中的脱氢酶活性的影响，结果显示，种植植物土壤的脱氢酶活性高于对照不种植植物土壤，根系活动对土壤酶活性有一定的促进作用，低于40 g/kg的污染浓度，草木犀、黄花蒿和沙打旺修复的土壤酶活性随污染浓度升高而增加，污染浓度为20 g/kg时紫花苜蓿修复的土壤脱氢酶活性最大[12]。
3 石油污染对土壤酶活性的影响机理
污染物引起土壤酶活性发生改变的机理包含3个方面，一是石油烃对土壤微生物的生命活动产生影响，在一定程度上抑制或者促进了微生物的生长繁殖，影响了微生物体内酶的合成和分泌;二是石油烃影响了植物的生长代谢，根系分泌物和相关酶的分泌受到影响;三是石油污染物直接作用于土壤酶，改变了酶的构象，抑制或者促进酶的活性。一般高含量的石油污染物对土壤酶的活性基本上呈抑制作用[13]。 4 结语
对于石油污染土壤，最有力的、经济环保的修复手段为生物修复技术。石油污染通过改变土壤理化性质、影响土壤生命活动，从而引起土壤酶活性发生改变，必然对生物修复效果产生影响。因此，采用定性和定量相结合的方法，探索石油污染对于土壤酶活性的影响，对于指导污染土壤生物修复工作具有重要的现实意义。
参考文献
[1]杜卫东，万云洋，钟宁宁，等.土壤和沉积物石油污染现状[J].武汉大学学报（理学版），2011（4）：311-322.
[2]刘五星，骆永明，滕应，等.我国部分油田土壤及油泥的石油污染初步研究[J].土壤，2007（2）：247-251.
[3]柳军荣，雪克热提.油田开发中石油污染对土壤影响预测：以塔里木北部油田为例[J].新疆环境保护，1995（1）：38-40.
[4]黄廷林，任磊.黄土地区石油类污染物的径流污染模拟及模型预测[J].中国环境科学，2000（4）：345-348.
[5]王梅，江丽华，刘兆辉，等.石油污染物对山东省三种类型土壤微生物种群及土壤酶活性的影响[J].土壤学报，2010（2）：341-346.
[6]王华金，朱能武，杨崇，等.石油污染土壤生物修复对土壤酶活性的影响[J].農业环境科学学报，2013（6）：1178-1184.
[7]吕桂芬，赵吉，赵利，等.应用土壤酶活性评价草原石油污染的初步研究[J].内蒙古大学学报（自然科学版），1997（5）：687-691.
[8]谯兴国，李法云，张营，等.冻融作用对石油污染土壤酶活性和水溶性碳的影响[J].农业环境科学学报，2008（3）：914-919.
[9]吴建雄.石油污染对棉花生长及土壤生物学特性的毒性效应研究[D].天津：天津理工大学，2013.
[10]张秀霞，武海杰，白雪晶，等.土壤修复过程中微生物数量、酶活性与石油降解率的关系[J].石油学报（石油加工），2014（1）：94-99.
[11]王国保，刘增文，张晓曦，等.陕北石油区牧草秸秆对油污土壤生物化学性质的修复效应[J].草地学报，2013（6）：1101-1108.
[12]王建，林发荣，张壮壮，等.植物修复对石油污染土壤脱氢酶活性的影响[J].陕西农业科学，2017（8）：12-15.
[13]曹慧，孙辉，杨浩，等.土壤酶活性及其对土壤质量的指示研究进展[J].应用与环境生物学报，2003（1）：105-109.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14913140.htm
