發(fā)布時間：2018-03-28 00:35

  本文選題：pH　切入點：As(Ⅴ)　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：砷是土壤主要污染元素之一,其生物毒性受其存在形態(tài)及環(huán)境pH、Eh等影響。磷酸酶是催化土壤磷素循環(huán)的重要酶類。本論文通過室內(nèi)模擬方法,研究了不同pH(7.0、8.0、9.0、10.0)下不同狀態(tài)(游離態(tài)、蒙脫石固定態(tài)、土壤)堿性磷酸酶活性與砷污染之間的關(guān)系,并借助動力學(xué)、熱力學(xué)手段討論以堿性磷酸酶作為堿性土壤中砷污染的監(jiān)測指標(biāo)的可行性;同時研究了砷污染的不同土壤樣品(湖南紅壤、吉林黑土、重慶紫色土)中、在不同pH(4.0、5.0、6.0、7.0)下酸性磷酸酶活性的變化情況,并通過動力學(xué)手段探討pH對砷抑制酸性磷酸酶活性機理的影響。獲得如下結(jié)論:(1)砷在供試pH范圍內(nèi)抑制堿性磷酸酶活性,表現(xiàn)為抑制強度隨砷濃度的增大、pH的升高而加強。抑制強度在三種狀態(tài)酶中遵循:游離態(tài)酶固定態(tài)酶土壤酶的規(guī)律。完全抑制模型y=c/(1+b×i)可以表征不同狀態(tài)堿性磷酸酶酶活性與砷濃度之間的關(guān)系。計算所得生態(tài)劑量ED10的值均低于我國國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(1995)》中砷的三級污染臨界值:40 mg·kg-1,表明在pH 7.0~10.0范圍內(nèi),堿性磷酸酶活性可以作為一種更為靈敏的砷污染監(jiān)測指標(biāo)。(2)隨砷濃度增加,游離態(tài)酶的Km增大、Vmax、Vmax/Km減小,固定態(tài)酶、土壤酶的Km增大、Vmax/Km減小、Vmax基本不變。砷抑制堿性磷酸酶的機理與酶存在狀態(tài)有關(guān),游離態(tài)酶表現(xiàn)為以競爭性抑制為主的線性混合型抑制,固定態(tài)酶與土壤酶表現(xiàn)為競爭性抑制。pH 7.0~10.0范圍內(nèi),pH沒有改變砷對堿性磷酸酶的抑制機理,但影響了砷對堿性磷酸酶動力學(xué)參數(shù)的抑制強度。p H增加,砷與酶親和力增加,砷對堿性磷酸酶Km、Vmax以及Vmax/Km抑制增強,生態(tài)劑量降低,砷的毒性增強。(3)堿性磷酸酶平均溫度系數(shù)Q10變化范圍為0.709~4.396,其值隨砷濃度增大而增大,指前因子A與活化能Ea隨砷濃度增大而增大,隨pH升高而降低。三種狀態(tài)堿性磷酸酶的A與Ea均基本遵循以下規(guī)律:土壤酶游離態(tài)酶固定態(tài)酶。供試pH范圍內(nèi),三種狀態(tài)堿性磷酸酶的熱力學(xué)參數(shù)均表現(xiàn)為:(35)G*0,(35)H*0,(35)S*0,表明砷污染下的堿性磷酸酶酶促反應(yīng)過程屬于非自發(fā)的吸熱反應(yīng),且反應(yīng)過程中體系的有序性提高。砷的加入,增大了(35)G*、(35)H*、(35)S*及反應(yīng)所需能量,但降低了體系的有序性。但隨著pH升高,(35)G*、(35)H*、(35)S*及反應(yīng)所需能量減少,體系有序性升高。結(jié)合表觀酶活性,砷污染增大了Ea和(35)H*,表明砷對堿性磷酸酶活性的影響屬于焓控過程。(4)砷在供試pH范圍內(nèi)抑制土壤酸性磷酸酶活性,表現(xiàn)為隨砷濃度的增大、pH的降低而增強。部分抑制模型y=c(1+ai)/(1+bi)可以表征砷濃度與不同土壤樣品中酸性磷酸酶活性的關(guān)系,且計算獲得的生態(tài)劑量ED10的值均遠(yuǎn)低于國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(1995)》中砷的一級污染臨界值15 mg·kg-1,揭示在pH 4.0~7.0范圍內(nèi),酸性磷酸酶可靈敏反映砷污染的程度。(5)砷對酸性磷酸酶的抑制機理受pH、土壤類型影響。隨砷濃度增加,湖南紅壤、重慶紫色土酸性磷酸酶的Km增大、Vmax、Vmax/Km減小。湖南紅壤,砷在供試pH范圍內(nèi)均表現(xiàn)為以競爭性抑制為主的線性混合型抑制。重慶紫色土在pH 4.0、5.0時,抑制機理為競爭性抑制;其他pH下則為以競爭性抑制為主的線性混合型抑制。吉林黑土酸性磷酸酶的Km在砷濃度變化時并未呈現(xiàn)明顯規(guī)律、但是Vmax與Vmax/Km均減小。在pH 4.0、6.0時,抑制機理為非競爭性抑制;pH 5.0時為線性混合型抑制,且其中競爭性與非競爭性抑制所占比重相當(dāng);pH 7.0時,抑制機理則為競爭性抑制。綜上所述,本文獲得以下結(jié)論:砷抑制酸性、堿性磷酸酶活性,并且砷對堿性磷酸酶的抑制作用屬于焓控過程。pH影響砷對酸性磷酸酶的抑制機理,但沒有改變砷對堿性磷酸酶的抑制機理。酸性、堿性磷酸酶活性分別可以作為酸性、堿性土壤中砷污染的監(jiān)測指標(biāo)。
[Abstract]:In this paper , the relationship between the activity of alkaline phosphatase and arsenic in alkaline phosphatase was studied by means of kinetic and thermodynamic methods . ( 3 ) The average temperature coefficient of alkaline phosphatase was 0 . 709 - 4 . 396 . As the concentration of arsenic increased , the activity of alkaline phosphatase was increased with the increase of the concentration of arsenic . In conclusion , the inhibition mechanism is competitive inhibition . At pH 4.0 and 5.0 , the inhibition mechanism is competitive inhibition . At pH 4.0 and 6.0 , the inhibition mechanism is competitive inhibition . At pH 7.0 , the inhibition mechanism is competitive inhibition . At pH 7.0 , the inhibition mechanism is competitive inhibition . At pH 7.0 , the inhibition mechanism is competitive inhibition .

【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X53;S154.2

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