底泥铬污染的纳米铁粉修复及其土壤酶活性动态

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1、王新新等：底泥铬污染的纳米铁粉修复及其土壤酶活性动态2211底泥铬污染的纳米铁粉修复及其土壤酶活性动态王新新1,2，张颖1*，王元芬1,21.中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室，辽宁沈阳110016；2.中国科学院研究生院，北京100049摘要：采用纳米铁粉修复Cr(Ⅵ)不同程度污染底泥，通过测定底泥中4种土壤酶活性，分析纳米铁粉修复对Cr(Ⅵ)污染底泥土壤酶活性的恢复情况。结果表明，纳米铁粉修复对底泥Cr(Ⅵ)有很好的去除效果，添加底泥干质量1%的纳米铁粉在16d内对底泥30～100mg·kg-1的Cr(Ⅵ)的去除率均高于99.7%。Cr(Ⅵ)污染

2、显著降低了底泥多酚氧化酶、过氧化氢酶、蛋白酶和脲酶的活性。其中多酚氧化酶对Cr(Ⅵ)污染有很好的线性响应，可用于0～100mg·kg-1底泥Cr(Ⅵ)污染评价。经过16d的纳米铁粉修复，Cr(Ⅵ)污染底泥的脲酶活性恢复至未污染对照水平，过氧化氢酶活性的恢复效果不明显，多酚氧化酶和蛋白酶活性有待进一步恢复。关键词：纳米铁粉；修复；Cr(Ⅵ)；底泥；土壤酶中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）06-2207-05王新新等：底泥铬污染的纳米铁粉修复及其土壤酶活性动态2211随着现代工业的迅速发展，含铬化合物被大量使用，重金属铬由此扩散到土

3、壤、水体、底泥等环境中，造成了严重污染[1-2]。Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)是环境中铬的主要存在形式，前者对生态系统和人类健康具有严重危害，从而受到各国政府和研究人员的密切关注[3]。目前，Cr(Ⅵ)污染修复方法主要有：植物修复[4]、电动修复[5]、微生物修复[6]等。零价铁修复是近些年来提出的一种新的修复方式，广泛应用于重金属、氯代烃、硝基化合物、偶氮染料等的污染修复[7]。纳米铁粉由于具有极大的表面积和极强的表面活性，在零价铁修复中正日益引起人们的重视[8]。土壤酶是底泥生态系统的重要组成部分，参与许多重要的物质转化和能量代谢过程，是反映底泥微生物活性的良好指标，

4、常用于污染物胁迫的考察和生态恢复的评价[9-10]。然而，底泥污染尚未引起人们的广泛重视，采用纳米铁粉修复Cr(Ⅵ)污染底泥的研究罕见报道，对土壤酶活性的影响更未见相关报道。本研究以纳米铁粉作为反应介质，对Cr(Ⅵ)污染底泥进行了修复研究，并分析了底泥中4种主要土壤酶的恢复情况，以期为底泥Cr(Ⅵ)的去除提供科学依据。1材料与方法1.1供试底泥与试剂供试底泥于2006年10月采自辽河流域浑河沈阳段，底泥样品主要理化性质为：pH7.41，含水量36.61%，有机质32.97g·kg-1，全氮1.40g·kg-1，速效氮16.39mg·kg-1，全磷0.82g·kg-1

5、，速效磷23.56mg·kg-1。试剂：K2Cr2O7、FeSO4·7H2O、NaBH4、二苯碳酰二肼、KMnO4、邻苯三酚、茚三酮、尿素、次氯酸钠及其他分析纯化学试剂。1.2实验设计纳米铁粉的制备：在剧烈搅拌下将浓度为0.54mol·L-1的NaBH4水溶液逐滴滴入等体积的0.27mol·L-1FeSO4水溶液中，即可制得黑色的纳米铁粉沉淀，反应方程式为：Fe2++2BH4-+6H2O→Fe+2B(OH)3+7H2↑。去离子水充分洗涤，抽滤，在氮气保护下备用[11]。采用100mL培养瓶，每瓶加入10g底泥、90mL蒸馏水。加入K2Cr2O7储备液，使底泥Cr(Ⅵ

6、)质量分数分别为0、30、50、100mg·kg-1。按照底泥干质量的1%加入纳米铁粉0.1g。每瓶均充入高纯氮气10min驱除氧气，以保证底泥的厌氧环境，密封，25℃恒温摇床120r·min-1避光培养。1.3测定方法Cr(Ⅵ)质量分数采用二苯碳酰二肼分光光度法（GB/T7467-1987）测定。底泥中多酚氧化酶活性采用邻苯三酚比色法测定，以1g干土3h内生成的没食子素的量（以mg计）为多酚氧化酶的1个活性单位。过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定，以1g干土1h内分解H2O2对应的0.1mol·L-1KMnO4体积（以mL计）为过氧化氢酶的1个活性单位。蛋白酶活

7、性采用茚三酮比色法测定，以1g干土24h内生成的NH2王新新等：底泥铬污染的纳米铁粉修复及其土壤酶活性动态2211-N的量（以mg计）为蛋白酶的1个活性单位。脲酶活性采用靛蓝比色法测定，以1g干土24h内生成的NH3-N的量（以mg计）为脲酶的1个活性单位[12-13]。w(初始六价铬)/(mg·kg-1)多酚氧化酶活性(以没食子素的量计)/(mg·g-1·3h-1)图1底泥中多酚氧化酶活性变化Fig.1Changeofpolyphenoloxidaseactivitiesinthesediments1.4数据分析方法实验数据采用SPSS13.0forWindo