汞作為土壤重金屬污染元素之一，且在生物體中易轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物，會引起諸如水俁病等災(zāi)害的發(fā)生，被EPA列為129種優(yōu)先控制的污染物之一。據(jù)報道目前全球每年人為活動向大氣的汞排放量有2000t，其中我國每年排放500～600t，占全球汞排放總量的1/4以上[1]。我國土壤中Hg含量范圍為0.001～45.90mg•kg-1，高于世界土壤Hg自然含量的平均值，特別是在貴州等Hg污染嚴(yán)重的地區(qū)，土壤含量可達(dá)29.6～793mg•kg-1[2]。因此，汞的生態(tài)毒理效應(yīng)研究一直是環(huán)境和土壤科學(xué)關(guān)注的重點，在理論和實踐上具有十分重要的意義。

土壤酶作為土壤重要的組成部分，在營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量代謝、污染土壤修復(fù)等過程中發(fā)揮著重要作用，被稱為土壤生態(tài)系統(tǒng)的中心[3]。近20年來國內(nèi)外學(xué)者將其應(yīng)用到土壤污染領(lǐng)域，由于土壤酶測定簡便、快捷、準(zhǔn)確，而且是土壤污染和性質(zhì)共同作用的結(jié)果，作為監(jiān)測指標(biāo)優(yōu)勢明顯，相繼提出將土壤轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶、脫氫酶等作為污染監(jiān)測指標(biāo)[4-7]。由于土壤酶的種類、來源、功能不同，盡管單一酶活性可提供一些重要信息，但無法涵蓋全部或整體酶活性的狀態(tài)，因而利用不同地區(qū)土壤酶對重金屬的反應(yīng)并不一致；同時對汞污染的土壤酶效應(yīng)方面研究報道相對較少，結(jié)果也有一定差異，如楊春璐、Oliveira等[4，8-10]分別認(rèn)為脫氫酶、堿性磷酸酶、脲酶可作為土壤汞污染的指標(biāo)；加之這些文獻(xiàn)報道多局限在單一酶活性的研究上，鮮見幾個酶類的綜合分析。為此，本文以我國幾種主要類型土壤為對象，采用室內(nèi)模擬方法，研究影響C、N、P物質(zhì)循環(huán)和微生物活性的土壤轉(zhuǎn)化酶、脲酶、磷酸酶和脫氫酶活性的變化規(guī)律，并以這4種酶為基礎(chǔ)，獲得監(jiān)測土壤汞污染土壤酶學(xué)指標(biāo)，為環(huán)境保護(hù)和監(jiān)測等提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試土樣

采自陜西省黃龍縣的褐土（簡育干潤淋溶土，Hapli-UsticArgosols），楊凌區(qū)的?v土（土墊旱耕人為土EumOrthicAnthrosols），榆林市的風(fēng)沙土（干旱砂質(zhì)新成土，Aridi-SandicPrimosols）和江西省鷹潭市的紅壤（簡育濕潤富鐵土HapUdicFerrisols）。黃褐土、風(fēng)沙土、?v土的主要礦物學(xué)類型為水云母-蛭石；紅壤的為高嶺-水云母[11]。采樣時，先去除0～5cm的表土，取5～20cm土樣，混勻風(fēng)干，過1mm篩后備用。常規(guī)方法分析[12]土樣的理化性質(zhì)，結(jié)果見表1。

1.2試驗方案

向5.00g土樣中加入1mL甲苯，15mim后添加5mL不同質(zhì)量濃度（0、0.25、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0Hg2+mg•kg-1）的HgCl2溶液，混勻30min后加入相應(yīng)的底物和緩沖液，37℃培養(yǎng)，定期（8h或12h）取樣，采用靛酚藍(lán)、磷酸苯二鈉、3，5-二硝基水楊酸和三苯基四氮唑氯化物（TTC）比色法分別測定土壤脲酶、堿性磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶和脫氫酶活性[13]，其單位分別用NH3-N、ph（OH）、葡萄糖的量、三苯基甲?（TPF）的量μg•g-1•h-1來表示。每處理重復(fù)3次，設(shè)無底物、無土壤處理作為對照。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Excel和DPS7.05軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析。相對活性＝處理的酶活性/對照酶活性×100％生態(tài)劑量（Ecologicaldose）ED10和ED50分別是指土壤酶活性變化10%和50%時外界污染物的濃度，可表征土壤輕微和中度污染時的臨界濃度[14]。總體酶活性參數(shù)按下式計算：TE（IThetotalenzymeindex）[15]=in=1ΣXi/X?i其中Xi為第i種土壤酶活性，X?i為第i種酶活性的平均值。

2結(jié)果與討論

2.1Hg對土壤脲酶活性的影響

由表2可以看出：

（1）未添加Hg時，同一類型土壤的脲酶活性值隨有機質(zhì)含量升高而增加，且與有機質(zhì)（r=0.72*）、全磷（r=0.71*）達(dá)顯著正相關(guān)，這主要是由于土壤酶能與有機質(zhì)等結(jié)合，以吸附態(tài)存在的緣故

（2）從不同土壤類型來看，汞對4種土壤中脲酶活性的抑制程度不同，這與土壤性質(zhì)有關(guān)。加入相同濃度的Hg，表現(xiàn)出不同的生態(tài)效應(yīng)與環(huán)境效應(yīng)。如添加0.25mg•kg-1Hg2+后，除5號和9號外，其他土樣脲酶活性變化較小，其中4、6號和7號土樣脲酶活性略有增加，增幅分別為4%、23％和9％。一般認(rèn)為土壤有機質(zhì)含量和pH能夠?qū)χ亟饘俚亩拘云鹁彌_作用，土壤有機質(zhì)含量高，對酶的保護(hù)作用相對較大[17-18]。其原因是重金屬極易與土壤組分（有機、無機顆粒）發(fā)生吸附絡(luò)合、沉淀反應(yīng)，Hg進(jìn)入土壤后95%以上能迅速被土壤吸持或固定，從而降低Hg的生態(tài)毒性[16]。本文中5號土壤有機質(zhì)含量最低，9號土壤pH最小且有機質(zhì)含量也很少，因此這兩種土壤受汞毒害作用最大，在0.5mg•kg-1Hg2+時脲酶完全被抑制。

（3）隨Hg質(zhì)量濃度增加，除4、6、7號0.25mg•kg-1和0.50mg•kg-1濃度外，土樣脲酶活性受到抑制，且大部分濃度下的酶活性差異達(dá)到顯著水平。當(dāng)濃度增大到20.0mg•kg-1時，供試土樣脲酶活性降幅達(dá)27%～100%。

（4）當(dāng)Hg質(zhì)量濃度≥0.5mg•kg-1時，紅壤脲酶活性降幅遠(yuǎn)大于其他土壤。這可能是酸性土壤條件下Hg毒性較強的緣故，揭示出酸性土壤脲酶比堿性的更敏感。

（5）將Hg質(zhì)量濃度（C）與脲酶活性（U）按U=A×ln（C）+B模型擬合[18]，結(jié)果（表3）顯示除5、8號土樣外，其余均達(dá)顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，揭示脲酶在一定程度上可表征土壤Hg污染程度的大小，這與SophieChaperon等的結(jié)果一致[19-21]。計算得到土壤Hg輕度污染的生態(tài)劑量ED10值為0.13～0.81mg•kg-1。

2.2Hg對土壤堿性磷酸酶活性的影響

表4可以看出：

（1）土壤磷酸酶活性與有機質(zhì)（r=0.77*）和全磷（r=0.76*）呈顯著正相關(guān)，佐證了土壤堿性磷酸酶活性可作為土壤肥力的指標(biāo)[22]。

（2）總體上Hg抑制了土壤堿性磷酸酶活性，如加入Hg在20mg•kg-1時，4號土樣降幅最小為1%，5號土樣降幅最大達(dá)到41%。堿性土壤平均降幅為13%，而酸性土壤的降幅為23%。