石油污染土壤對大豆生理指標(biāo)的影響

王浩潁，趙 爽，姜虎生

（遼寧石油化工大學(xué) 環(huán)境與生物工程學(xué)院， 遼寧 撫順 113001）

石油污染土壤對大豆生理指標(biāo)的影響

王浩潁，趙 爽，姜虎生

（遼寧石油化工大學(xué) 環(huán)境與生物工程學(xué)院， 遼寧 撫順 113001）

通過盆栽實(shí)驗(yàn)，研究了石油烴不同含量對大豆生理指標(biāo)的影響，結(jié)果表明：土壤中石油烴質(zhì)量低于5 000 mg?kg-1時(shí)，大豆幼苗葉綠素含量、SOD活性、硝酸還原酶活性均呈現(xiàn)先升高后下降的變化，但到5 000 mg?kg-1時(shí)指標(biāo)下降不明顯。石油烴質(zhì)量為8 000 ～10 000 mg/kg時(shí)葉綠素含量、SOD活性、硝酸還原酶活性急劇下降，POD活性增大，其抑制作用隨著濃度的增大逐漸增強(qiáng)，對大豆幼苗產(chǎn)生明顯毒害作用。

大豆；葉綠素；硝酸還原酶；SOD；POD

石油污染對土壤環(huán)境污染已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注，我國每年有60多萬t石油進(jìn)人環(huán)境，污染土壤、地下水、河流和海洋。尤其在原油生產(chǎn)、儲運(yùn)、加工和使用過程中，常由于意外事故或管理不善等原因，導(dǎo)致石油烴溢出或泄露而使大面積土地受到污染，使土壤微生物和土壤植物生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能遭受破壞，導(dǎo)致植物發(fā)芽出苗率降低，生育期限推遲，貪青晚熟，結(jié)實(shí)率下降，抗倒伏、抗病蟲害能力降低，嚴(yán)重影響糧食產(chǎn)量口[1]。石油在作物體及果實(shí)部分殘留的多環(huán)芳烴，因有致癌、致突變、致畸等活性，可通過食物鏈在人和動(dòng)物體內(nèi)的逐級富積而對人類健康造成危害[2,3]。石油污染物對植物的危害，低分子烴比高分子烴強(qiáng)，主要是因?yàn)樗艽┩傅街参锏慕M織內(nèi)部，破壞正常的生理機(jī)能[4]。

大豆是我國主要的油料和蛋白質(zhì)作物之一。通過盆栽實(shí)驗(yàn)，研究了石油烴不同含量對大豆幼苗葉綠素、硝酸還原酶、過氧化物酶和超氧物歧化酶活性等生理指標(biāo)的影響，通過生理指標(biāo)變化反映石油污染對作物生長的危害程度，為保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境措施的制定和土壤環(huán)境的安全評價(jià)及石油污染土壤的生物修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料處理

試驗(yàn)所用土樣取自高爾山未污染土壤，蛇形設(shè)點(diǎn)，土鉆挖取 0～20 cm土層，自然風(fēng)干，粉碎后過2 mm篩。柴油(0#)來自撫順油站。按照0, 3.0, 5.0, 8.0、10.0 g/kg配置石油污染土壤，采用盆栽試驗(yàn)培養(yǎng)大豆幼苗，三次重復(fù)，培養(yǎng)20 d后取樣測定。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 葉綠素含量測定

采用1∶1丙酮乙醇混合提取，分光光度計(jì)比色法測定[5]。

1.2.2 SOD活性的測定

參照氯化硝基四氮唑藍(lán)(NBT)光化學(xué)還原法。以抑制NBT光化還原5O% 為一個(gè)酶活性單位[6]。

1.2.3 POD活性的測定

參照愈創(chuàng)木酚方法，在470 nm下每隔1 min讀一次吸光值，以每分鐘吸光值的變化0.01為1 U[7]。

1.2.4 硝酸還原酶活性的測定

吸取反應(yīng)溶液l mL于10 mL試管中，加入磺胺試劑2 mL及a-萘胺試劑2 mL，混合搖勻，靜置30 min，用比色計(jì)進(jìn)行比色測定。

2 結(jié)果討論

2.1 不同濃度的石油污染土壤對大豆葉綠素影響

如圖1所示，石油烴質(zhì)量為3 000 mg/kg時(shí)大豆的葉綠素含量出現(xiàn)了一個(gè)高峰，說明這個(gè)濃度的石油對土壤中的大豆起到了促進(jìn)作用。而隨著濃度的增加，當(dāng)石油烴質(zhì)量為5 000 mg/kg時(shí)，葉綠素含量有所下降；當(dāng)石油烴質(zhì)量為8 000 mg/kg時(shí)，發(fā)現(xiàn)大豆幼苗葉綠素含量下降的幅度較大，說明當(dāng)石油烴質(zhì)量為8 000 mg/kg時(shí)，對大豆幼苗的葉綠素含量起到了危害作用；當(dāng)石油烴質(zhì)量為10 000 mg/kg時(shí)，大豆幼苗的葉綠素含量大幅度降低，對葉綠素的的生成長生的極大的抑制作用。

圖1 不同濃度的石油污染土壤對大豆葉綠素的影響Fig.1 Effect of oil polluted soil with different concentration on the chlorophyll of soybean

2.2 不同濃度的石油污染土壤對大豆SOD的影響

如圖2所示，當(dāng)石油烴質(zhì)量為3 000 mg/kg時(shí)，大豆幼苗的SOD活性為0.212 U?mg-1，與空白組的SOD 的活性相比增加了0.011 U?mg-1，表明大豆幼苗的 SOD活性略微增加；當(dāng)石油烴質(zhì)量為 5 000 mg/kg時(shí)，大豆幼苗的SOD的活性為0.198 U?mg-1，與空白組相比降低了 0.003 U?mg-1，說明當(dāng)石油烴質(zhì)量為5 000 mg/kg時(shí)，對大豆幼苗的SOD活性影響不大；當(dāng)石油烴質(zhì)量為8 000 mg/kg時(shí)，大豆幼苗的SOD活性為0.189 U?mg-1，與空白組相比降低了0.012 U?mg-1，說明在這個(gè)濃度下的石油烴，對大豆幼苗的SOD活性產(chǎn)生了抑制作用；當(dāng)石油烴質(zhì)量為10 000 mg/kg時(shí)，大豆幼苗的SOD活性為0.182 U? mg-1，與空白組相比降低了0.019 U?mg-1，SOD的活性大幅度降低，說明在這個(gè)濃度下的石油烴，對大豆幼苗的SOD活性產(chǎn)生了較強(qiáng)的抑制作用。

圖2 不同濃度的石油污染土壤對大豆SOD的影響Fig.2 Effect of oil polluted soil with different concentration on soybean SOD

2.3 不同濃度的石油污染土壤對大豆POD的影響

圖3 不同濃度的石油污染土壤對大豆POD的影響植物體中含有大量過氧化物酶，是活性較高的一種酶。它與呼吸作用、光合作用及生長素的氧化等都有關(guān)系。POD在植株體內(nèi)廣泛存在，并具有多種生理功能，對環(huán)境變化反應(yīng)靈敏，其數(shù)值大小往往與植物的生長成負(fù)相關(guān)，其活性的上升是植物對逆境的適應(yīng)性反應(yīng)，可用來鑒別環(huán)境污染對植物的毒害及確定臨界含量。

圖3 不同濃度的石油污染土壤對大豆POD的影響Fig.3 Effect of oil polluted soil with different concentration on soybean POD

如圖3，過氧化物酶隨濃度增加呈現(xiàn)一種持續(xù)上升的趨勢變化，說明石油污染對大豆的過氧化物酶活性具有刺激作用，其濃度越高，活性越大，對植物生長狀況影響越大。

2.4 不同濃度的石油污染土壤對大豆硝酸還原酶的影響

如圖4所示，大豆的硝酸還原酶活性呈現(xiàn)一種“先上升，后下降”的趨勢變化。從圖可以看出，在石油烴的質(zhì)量為3 000 mg/kg的情況下大豆幼苗的硝酸還原酶活性升高，說明該濃度石油的作用下，對大豆的硝酸還原酶活性起到了促進(jìn)作用；在石油烴的質(zhì)量為5 000 ～10 000 mg/kg的情況下大豆幼苗的硝酸還原酶活性大大低于空白組的硝酸還原酶活性，說明在該濃度下，對大豆的硝酸還原酶活性具有抑制作用，可以肯定石油對土壤植物有負(fù)面影響，使其活性降低。

圖4 不同濃度的石油污染土壤對大豆硝酸還原酶的影響Fig.4 Effect of oil polluted soil with different concentration on soybean nitrate reductase

3 結(jié) 論

土壤中石油烴質(zhì)量低于5 000 mg?kg-1時(shí)，大豆幼苗葉綠素含量、SOD活性、硝酸還原酶活性均呈現(xiàn)先升高后下降的變化，但到5 000 mg?kg-1時(shí)指標(biāo)下降不明顯。石油烴質(zhì)量為8 000 ～10 000 mg/kg時(shí)葉綠素含量、SOD活性、硝酸還原酶活性急劇下降，POD活性增大，其抑制作用隨著濃度的增大逐漸增強(qiáng)，對大豆幼苗產(chǎn)生明顯毒害作用。不同質(zhì)量的石油烴土壤中，大豆幼苗的葉綠素含量、SOD活性、硝酸還原酶活性、POD活性受時(shí)間的影響不大。研究石油污染土壤對大豆的影響對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及環(huán)境管理均具有重要的實(shí)際意義。

［1］Brinkmann D，Roehrs J，Schuegerl K.Bioremediation of dieselfuel contaminated soil in a rotating bioreactor part I.Influenceof oxygen saturation[J].Chemical Engineering Technology,1998,21(2)：168-172．

［2］Vasudevan N,Rajaram P.Bioremediation of oil sludge- contamintaedsoil [J]. Environment International, 2001, 26(5-6)：409-411.

［3］周澤義,樊耀波,王敏健.中國食品中苯并[a]芘的污染與控制[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2007,1(5)：66-70．

［4］孫清，陸秀君，梁成華. 土壤的石油污染研究進(jìn)展[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2002.5：390-393.

［5］張志安，張美善．植物生理學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004．

［6］YU Bingbin．Biochemistry Experimental Protocols[M]．Beijing：Tsi nghua University Press，2003：131-140．

［7］張宇斌，張 榮，馮 麗. 外源Ca2+對喜鈣和嫌鈣植物POD活性的影響[J]. 貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 3(26):10-12.

Effect of Petroleum Contaminated Soil on Soybean Physiological Indices

WANG Hao-ying，ZHAO Shuang，JIANG Hu-sheng

（School of Environmental and Biological Engineering，Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Effect of petroleum hydrocarbon in soil on soybean physiological indices was studied by pot experiments. The results indicate that, when the petroleum hydrocarbon quality in soil is below 5 000 mg?kg-1, soybean seedling chlorophyll content ,nitrate reductase activity and SOD activity all rise first and then decline, but near 5 000 mg? kg-1,these indices have no obvious decline. When petroleum hydrocarbon quality is 8 000 ～10 000 mg/kg , chlorophyll content , SOD activity and nitrate reductase activity have sharp decline ,while POD activity increases, its inhibitory effect increases with concentration increasing, which can produce apparent toxic effect on soybean seedling.

Soybean; Chlorophyll; Nitrate reductase; SOD; POD

TE 99

： A

： 1671-0460（2015）03-0451-03

國家自然基金，項(xiàng)目號：31100099。

2014-09-10

王浩潁（1994-），女，遼寧遼陽人，研究方向：環(huán)境科學(xué)專業(yè)。E-mail：286327750@qq.com。

姜虎生（1969-），男，副教授，碩士學(xué)位，研究方向：環(huán)境污染生態(tài)。E-mail：jianghs69@163.com。