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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)表征研究區(qū)重金屬?gòu)?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(guò)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(guò)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(guò)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