石油污染土壤对大豆生理指标的影响.pdf

第 4 4卷第 3期 2 0 1 5年 3月 当 代 化 工 C o n t e m p o r a r y C h e mi c a 1 I n d u s t r y V o 1 ． 4 4 N o ． 3 M a r c h．2 0 1 5 石油污染土壤对大豆生理指标的影响 王浩颍，赵 爽，姜虎生 辽宁石油化工大学 环境与生物工程学院 ， 辽宁 抚顺 1 1 3 0 0 1 摘 要 通过盆栽实验 ，研究了石油烃不同含量对大豆生理指标的影响，结果表明土壤中石油烃质量 低于 5 0 0 0 mg ‘ k g - 时， 大豆幼苗叶绿素含量 、 S O D活性 、 硝酸还原酶活性均呈现先升高后下降的变化， 但到 5 0 0 0 mg ’ k g 时指标下降不明显。石油烃质量为 8 0 0 0 ～ 1 0 0 0 0 mC k g时叶绿素含量、S O D活性 、硝酸还原酶活性急剧 下降，P O D活性增大，其抑制作用随着浓度的增大逐渐增强，对大豆幼苗产生明显毒害作用。 关键词大豆；叶绿素；硝酸还原酶 ；S O D；P O D 中图分类号T E 9 9 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 50 3 0 4 5 1 0 3 Ef f e c t o f Pe t r o l e um Co nt a mi na t e d So i l o n S o y be a n Phy s i o l o g i c a l I ndi c e s W A NG Ha o - y i n g，Z HA0 S h u a n g，J I ANGHu s h e n g S c h o o l o f E n v i r o n me n t a l a n dBi o l o g i c a l E n g i n e e r i n g ，Li a o n i n g S h i h u a Un i v e r s i t y , Li a o n i n g F u s h u n 1 1 3 0 01 ，Ch i n a Ab s t r a c t Ef f e c t o f p e t r o l e u m h y d r o c a r b o n i n s o i l o n s o y b e a n p h y s i o l o g i c a l i n d i c e s wa s s t u d i e d b y p o t e x p e r i me n t s ． Th e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t ， wh e n t h e p e t r o l e u m h y dro c a r b o n q u a l i t y i n s o i l i s b e l o w 5 0 0 0 mg‘ k g ～ ， s o y b e a n s e e d l i n g c h l o r o p h y l l c o n t e n t， n i t r a t e r e d u c t a s e a c t i v i t y a n d S OD a c t i v i ty a l l r i s e f i r s t a n d t h e n d e c l i n e ， b u t n e ar 5 0 0 0 mg’ k g 一， t h e s e i n d i c e s h a v e n o o b v i o u s d e c l i n e ． Wh e n p e t r o l e u m h y d r o c a r b o n q u a l i ty i s 8 0 0 0～1 0 0 0 0 mg ／ k g， c h l o r o p h y l l c o n t e n t，S OD a c t i v i ty a n d n i tr a t e r e d u c t a s e a c t i v i ty h a v e s h a r p d e c l i n e，wh i l e P OD a c t i v i t y i n c r e a s e s ， i t s i n h i b i t o r y e f f e c t i n c r e a s e s wi t h c o n c e n t r a t i o n i n c r e a s i n g ， wh i c h c a n p r o d u c e a p p a r e n t t o x i c e f f e c t o n s o y b e a n s e e d l i n g ． Ke y wo r d s S o y b e a n ； Ch l o r o p h y l l ； Ni tra t e r e d u c t a s e ； S OD； P OD 石油污染对土壤环境污染 已经越来越引起人们 的关注 ， 我 国每年有 6 O多万 t 石油进人环境 ，污染 土壤、地下水、河流和海洋。尤其在原油生产、储 运 、加工和使用过程中，常 由于意外事故或管理不 善等原因，导致石油烃溢出或泄露而使大面积土地 受到污染 ，使土壤微生物和土壤植物生态系统的结 构和功能遭受破坏，导致植物发芽出苗率降低，生 育期限推迟，贪青晚熟，结实率下降，抗倒伏、抗 病虫害能力降低，严重影响粮食产量口 。石油在 作物体及果实部分残留的多环芳烃，因有致癌、致 突变、致畸等活性，可通过食物链在人和动物体内 的逐级富积而对人类健康造成危害 。 。石油污染物 对植物的危害 ，低分子烃 比高分子烃强 ，主要是 因 为它能穿透到植物的组织 内部 ，破坏正常的生理机 能 。 大豆是我国主要的油料和蛋白质作物之一。通 过盆栽实验 ，研究了石油烃不同含量对大豆幼苗叶 绿素、硝酸还原酶、过氧化物酶和超氧物歧化酶活 性等生理指标 的影响 ，通过生理指标变化反映石油 污染对作物生长的危 害程度 ，为保护农业生态环境 措施的制定和土壤环境 的安全评价及石油污染土壤 的生物修复提供科学依据。 1 实验部分 1 ． 1 材料处理 试验所用土样取 自高尔山未污染土壤 ，蛇形设 点 ，土钻挖取 0 2 0 a m土层 ，自然风干 ，粉碎后 过 2 mm筛 。 柴油 0 来 自抚顺油站 。 按照 0 ， 3 ． 0 ， 5 ． 0 ， 8 ． 0 、1 0 ． 0 g ／ k g 配置石油污染土壤 ，采用盆栽试验培 养大豆幼苗，三次重复，培养 2 0 d 后取样测定。 1 ． 2实验方法 1 ． 2 ． 1 叶绿素含量测定 采用 11 丙酮乙醇混合提取 ， 分光光度计 比色 法测定 。 1 ． 2 ． 2 S O D活性的测定 参照氯化硝基四氮唑蓝 N B T 光化学还原法。 以 基金项 目 国家 自然基金，项 目号3 1 1 0 0 0 9 9 。 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 9 1 0 作者简介 王浩颍 1 9 9 4 一，女，辽宁辽阳人，研究方向环境科学专业。E - m a i l 2 8 6 3 2 7 7 5 0 q q ． c o rn 。 通讯作者 姜虎生 1 9 6 9 一，男，副教授 ，硕士学位，研究方 向环境污染生态。E - m a i l j i a n g h s 6 9 1 6 3 ． c o rn 。 化 工 抑制 N B T光化还原 5 0 ％ 为一个酶活性单位 。 1 ． 2 ． 3 P O D活性的测定 参照愈创木酚方法 ， 在 4 7 0n m下每隔 1 rai n读 一 次吸光值，以每分钟吸光值的变化 0 ． O 1 为 l U 。 1 ． 2 ． 4 硝酸还原酶活性的测定 吸取反应溶液 l m L于 1 0 m L试管中， 加入磺胺 试剂 2 mL及 a 一 萘胺试剂 2m L， 混合摇匀 ， 静置 3 0 mi n ，用 比色计进行 比色测定 。 2 结果讨论 2 ． 1 不同浓度的石油污染土壤对大豆叶绿素影响 如图 1 所示 ， 石油烃质量为 3 0 0 0 m g ／ k g 时大豆 的叶绿素含量出现了一个高峰 ，说明这个浓度的石 油对土壤中的大豆起到了促进作用。而随着浓度的 增加 ，当石油烃质量为 5 0 0 0 m g ／ k g时，叶绿素含量 有所下降； 当石油烃质量为 8 0 0 0 m g ／ k g 时， 发现大 豆幼苗叶绿素含量下降的幅度较大 ，说明当石油烃 质量为 8 0 0 0 m g ／ l g 时， 对大豆幼苗的叶绿素含量起 到了危害作用 ；当石油烃质量为 1 0 0 0 0 mg ／ k g 时 ， 大豆幼苗的叶绿素含量大幅度降低，对叶绿素的的 生成长生的极大的抑制作用。 浓度／ m g k g 图 1 不 同浓度 的石油污染土壤对大豆叶绿素的影响 Fi g ． 1 Effe c t o f o i l p o l l u t e d s o i l wi t h d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n on t he c hl o r o phyl l of s oy be an 2 - 2 不同浓度的石油污染土壤对大豆 S OD的影响 如图 2所示 ，当石油烃质量为 3 0 0 0 m g ／ k g时， 大豆幼苗的 S O D活性为 0 ． 2 1 2 U mg 一 ，与空白组的 S O D 的活性相 比增加了 0 ． 0 1 1 U’ mg ～ ，表明大豆幼 苗的 S O D 活性略微增加 ；当石油烃质量为 5 0 0 0 m g ／ k g时，大豆幼苗的 S O D的活性为 0 ． 1 9 8 U‘ mg ～ ， 与空白组相比降低了 0 ．0 0 3 U‘ m g ～ ，说明当石油烃 质量为 5 0 0 0 mg ／ k g时，对大豆幼苗的 S O D活性影 响不大 ；当石油烃质量为 8 0 0 0 mg ／ k g 时 ， 大豆幼苗 的S O D活性为 0 ． 1 8 9 U‘ m g ～ ，与空白组相比降低了 0 ． 0 1 2 U。 mg ～ ， 说 明在这个浓度下的石油烃 ， 对大豆 幼苗 的 S O D活性产生了抑制作用 ； 当石油烃质量为 1 0 0 0 0 m g ／ k g 时 ，大豆幼苗的 S O D活性为 0 ． 1 8 2 U。 mg ～， 与空白组相比降低了 0 ． 0 1 9 U‘ mg ～， S O D的活 性大幅度降低 ，说明在这个浓度下的石油烃 ，对大 豆幼苗的S O D活性产生了较强的抑制作用。 目 ● 嫂 图 2 不同浓度的石油污染土壤对大豆S OD的影响 Fi g ． 2 Effe c t o f o i l p o l l u t e d s o i l wi t h d i ff e r e n t c o n c e n t r a t i o n o n s o y b e a n SOD 2 ． 3 不同浓度的石油污染土壤对大豆 P OD的影响 图 3不同浓度 的石油污染土壤对大豆 P O D 的 影响植物体 中含有大量过氧化物酶 ，是活性较高的 一 种酶。它与呼吸作用 、光合作用及生长素的氧化 等都有关系。P O D在植株体 内广泛存在，并具有多 种生理功能， 对环境变化反应灵敏，其数值大小往 往与植物的生长成负相关 ，其活性的上升是植物对 逆境的适应性反应 ，可用来鉴别环境污染对植物的 毒害及确定临界含量。 浓度／ m g-k g 图 3 不同浓度的石油污染 土壤对大豆 P OD的影响 Fi g ． 3 Effe c t o f o i l p o l l u t e d s o i l wi t h d i ffe r e n t c o n c e n t r a t i o n o n s o y b e a n POD 如图 3 ，过氧化物酶随浓度增加呈现一种持续 上升的趋势变化 ，说明石油污染对大豆的过氧化物 酶活性具有刺激作用 ，其浓度越高，活性越大 ，对 植物生长状况影响越大。 2 ． 4 不同浓度的石油污染土壤对大豆硝酸还原酶 的影响 如图 4所示 ，大豆的硝酸还原酶活性呈现一种 “ 先上升 ，后下降”的趋势变化 。从图可以看出 ， 在石油烃的质量为 3 0 0 0 m g ， k g的情况下大豆幼苗 的硝酸还原酶活性升高 ， 说明该浓度石油的作用下 ， u I 山． 臣暑 ／ ＼ 螂0 0 d 第 4 4卷第 3期 王浩颍，等石油污染土壤对大豆生理指标的影响4 5 3 对大豆的硝酸还原酶、活．『生 起到了促进作用；在石油 下降不明显。石油烃质量为 8 0 0 0 ～ 1 0 0 0 0 m g ／ k g 时 烃的质量为 5 0 0 0～ 1 0 0 0 0 m g ／ k g的情况下大豆幼苗 叶绿素含量 、 S O D活性 、 硝酸还原酶活性急剧下降 ， 的硝酸还原酶活性大大低于空白组的硝酸还原酶活P O D活性增大 ， 其抑制作用随着浓度的增大逐渐增 性 ，说 明在该浓度下，对大豆的硝酸还原酶活性具 强 ，对大豆幼苗产生明显毒害作用 。不 同质量的石 有抑制作用， 可以肯定石油对土壤植物有负面影响， 油烃土壤中，大豆幼苗的叶绿素含量、S O D活性、 使其活性降低。 硝酸还原酶活性、P O D活性受时间的影响不大。研 5 0 0 0 l 0 0 0 0 浓度／ m gk g 。 图 4 不 同浓度的石油污染土壤对 大豆硝 酸还原 酶的影响 F i g ． 4 Ef f e c t o f o i l p o l l u t e d s o i l wi t h d i ffe r e n t c o n c e n t r a t i o n o n s o y b e a n n i t r a t e r e d u c t a s e 3 结 论 土壤 中石油烃质量低于 5 0 0 0 m g k g一 时 ， 大豆 幼苗叶绿素含量 、S O D活性 、硝酸还原酶活性均呈 现先升高后下降的变化， 但到 5 0 0 0 m g ‘ k g 时指标 究石油污染土壤对大豆的影响对农业生产及环境管 理均具有重要的实际意义 。 参考文献 [ 1 ]B r i n k ma n n D，Ro e h r s J ，S c h u e g e r l K ． B i o r e me d i a t i o n o f d i e s e lf u e l c o n t a mi n a t e d s o il i n a r o t a t i n g b i o r e a c t o r p a r t I ．I n t l u e n e e o f o x y g e n s a t u r a t i o n [ J ] ． C h e mic a l E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y ， 1 9 9 8 ，2 1 2 1 6 8 - 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