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 113001）

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 113001）

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5 000 mg·kg-1时，大豆幼苗叶绿素含量、SOD活性、硝酸还原酶活性均呈现先升高后下降的变化，但到5 000 mg·kg-1时指标下降不明显。石油烃质量为8 000 ～10 000 mg/kg时叶绿素含量、SOD活性、硝酸还原酶活性急剧下降，POD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。

大豆；叶绿素；硝酸还原酶；SOD；POD

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60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[1]。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[2,3]。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[4]。

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 0～20 cm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、10.0 g/kg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20 d后取样测定。

1.2 实验方法

1.2.1 叶绿素含量测定

采用1∶1丙酮乙醇混合提取，分光光度计比色法测定[5]。

1.2.2 SOD活性的测定

参照氯化硝基四氮唑蓝(NBT)光化学还原法。以抑制NBT光化还原5O% 为一个酶活性单位[6]。

1.2.3 POD活性的测定

参照愈创木酚方法，在470 nm下每隔1 min读一次吸光值，以每分钟吸光值的变化0.01为1 U[7]。

1.2.4 硝酸还原酶活性的测定

吸取反应溶液l mL于10 mL试管中，加入磺胺试剂2 mL及a-萘胺试剂2 mL，混合摇匀，静置30 min，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3 000 mg/kg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5 000 mg/kg时，叶绿素含量有所下降；当石油烃质量为8 000 mg/kg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8 000 mg/kg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10 000 mg/kg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。

图1 不同浓度的石油污染土壤对大豆叶绿素的影响Fig.1 Effect of oil polluted soil with different concentration on the chlorophyll of soybean

2.2 不同浓度的石油污染土壤对大豆SOD的影响

如图2所示，当石油烃质量为3 000 mg/kg时，大豆幼苗的SOD活性为0.212 U·mg-1，与空白组的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；当石油烃质量为 5 000 mg/kg时，大豆幼苗的SOD的活性为0.198 U·mg-1，与空白组相比降低了 0.003 U·mg-1，说明当石油烃质量为5 000 mg/kg时，对大豆幼苗的SOD活性影响不大；当石油烃质量为8 000 mg/kg时，大豆幼苗的SOD活性为0.189 U·mg-1，与空白组相比降低了0.012 U·mg-1，说明在这个浓度下的石油烃，对大豆幼苗的SOD活性产生了抑制作用；当石油烃质量为10 000 mg/kg时，大豆幼苗的SOD活性为0.182 U· mg-1，与空白组相比降低了0.019 U·mg-1，SOD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SOD活性产生了较强的抑制作用。

图2 不同浓度的石油污染土壤对大豆SOD的影响Fig.2 Effect of oil polluted soil with different concentration on soybean SOD

2.3 不同浓度的石油污染土壤对大豆POD的影响

图3 不同浓度的石油污染土壤对大豆POD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。POD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。

图3 不同浓度的石油污染土壤对大豆POD的影响Fig.3 Effect of oil polluted soil with different concentration on soybean 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3 000 mg/kg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，对大豆的硝酸还原酶活性起到了促进作用；在石油烃的质量为5 000 ～10 000 mg/kg的情况下大豆幼苗的硝酸还原酶活性大大低于空白组的硝酸还原酶活性，说明在该浓度下，对大豆的硝酸还原酶活性具有抑制作用，可以肯定石油对土壤植物有负面影响，使其活性降低。

图4 不同浓度的石油污染土壤对大豆硝酸还原酶的影响Fig.4 Effect of oil polluted soil with different concentration on soybean nitrate reductase

3 结 论

土壤中石油烃质量低于5 000 mg·kg-1时，大豆幼苗叶绿素含量、SOD活性、硝酸还原酶活性均呈现先升高后下降的变化，但到5 000 mg·kg-1时指标下降不明显。石油烃质量为8 000 ～10 000 mg/kg时叶绿素含量、SOD活性、硝酸还原酶活性急剧下降，POD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。不同质量的石油烃土壤中，大豆幼苗的叶绿素含量、SOD活性、硝酸还原酶活性、POD活性受时间的影响不大。研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。

［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］周泽义,樊耀波,王敏健.中国食品中苯并[a]芘的污染与控制[J].环境污染治理技术与设备,2007,1(5)：66-70．

［4］孙清，陆秀君，梁成华. 土壤的石油污染研究进展[J].沈阳农业大学学报,2002.5：390-393.

［5］张志安，张美善．植物生理学试验指导[M]．北京：中国农业出版社，2004．

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

［7］张宇斌，张 荣，冯 丽. 外源Ca2+对喜钙和嫌钙植物POD活性的影响[J]. 贵州师范大学学报, 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

国家自然基金，项目号：31100099。

2014-09-10

王浩颍（1994-），女，辽宁辽阳人，研究方向：环境科学专业。E-mail：286327750@qq.com。

姜虎生（1969-），男，副教授，硕士学位，研究方向：环境污染生态。E-mail：jianghs69@163.com。