Диссертация (1151754), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В почвенныхпроцессах протеазам принадлежит большая роль в связи с тем, что ониучаствуют в высвобождении азотной пищи для высших растений,осуществляют минерализацию азотных соединений.Результаты проведенных исследований по определению протеазнойактивности представлены в табл. 4.21 (Сергиенко Л.И., Морозова Н.В., 2013).Таблица 4.21Динамика влияния ферментов на протеазную активность почвыв лабораторно-полевом опыте (в мг разложенной желатины)Вариант опытамайФермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/лФермент 7,5 мг/лКонтроль28,930,133,517,9Фермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/л18,921,9июньПериод отбора пробы почвыиюльавгуст2011 г.25,028,230,016,52012 г.21,623,7сентябрь24,626,330,116,822,929,426,914,020,828,726,011,026,440,623,033,021,229,8122Фермент 7,5 мг/лКонтроль23,114,5Фермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/лФермент 7,5 мг/лКонтроль18,019,520,415,022,617,22013 г.18,520,221,215,638,813,617,018,618,915,2Окончание таблицы 4.2146,847,210,210,816,014,514,914,815,816,015,714,2Анализ полученных данных показывает, что внесение фермента в почвуспособствует усилению протеазной активности почвы.
При этом происходитрасщепление пептидных связей в белках или пептидах с участием воды посхеме:RCO – NHR1+ HOH ↔RCOOH + R1NH2,где:R и R1 – остатки аминокислот или пептидов, которые расщепляются напептиды меньшей молекулярной массы или до свободных аминокислот.Проведенные в течение 2010–2013 гг. исследования по изучениювозможности применения ферментов класса оксигеназ для интенсификациибиологической активности почвы показали эффективность метода (рис.
4.32–4.34).Анализ ферментативной активности почв в лабораторно-полевом опытепоказал, что через 3 года после начала эксперимента согласно классификацииЗвягинцева Д.Г. (2005) возросло содержание каталазы и почва из разрядабедной обогащенности этим ферментом перешла в разряд среднейобогащенности;содержаниеферментовинвертазыиуреазытакжеувеличилось, хотя почвы и остаются в разряде бедной обогащенности(табл. 4.22).123Таблица 4.22Динамика ферментативной активности почвы полигона ТБОза период 2010–2013 гг.ПоказательИнвертазнаяактивность, мкг/100 гпочвыКаталазнаяактивность, мг О2 на1 г почвыУреазная активность,мг NH4 на 1 г почвыФерментативная активность почвы в слое 0–20 смВ результате опыта, май 2013 г.Исходная,Вар. 1Вар.
2Вар. 3Вар. 5май 2010 г.(2,5 мг/л)(5 мг/л)(7,5 мг/л)контроль18,1519,3019,5235,416,272,604,905,235,254,500,002200,002200,002170,002340,00220Рис. 4.32. Динамика активности инвертазы в почве полигона ТБО за период 2010–2013 гг.Рис. 4.33. Динамика активности уреазы в почве полигона ТБО за период 2010–2013 гг.124Рис. 4.34.
Динамика активности каталазы в почве полигона ТБО за период 2010–2013 гг.В содержании водорастворимых солей в водной вытяжке почвы наопытных площадках после обработки раствором фермента (табл. 4.23)отмечается снижение хлорид-ионов на 6,66–19,26 %, ионов кальция на 47,64–58,64 % и увеличение общей щелочности на 15,90–33,87 %, ионов магния на18,3–98,3 %, сульфат-ионов на 15,11–28,27 %, суммы ионов калия и натрияна 18,78–34,58 % по отношению к контролю (рис. 4.35).Таблица 4.23Катион-анионный состав водной вытяжки почвы в слое 0–20 смна площадках полигона полевого опыта, мг на 100 г почвыПоказательОбщая щелочностьХлорид-ионыИоны кальцияИоны магнияСульфат-ионыСумма калия и натрияКонтрольФермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/лФермент 7,5 мг/л1,951,351,910,6011,327,722,631,260,790,4914,2910,392,261,442,391,1914,529,172,611,091,000,7913,039,33125Сумма калияи натрияВодная вытяжка почвы,мг на 100 г.
почвы35,0030,00Сульфат иона25,00Иона магния20,0015,00Иона кальция10,00Хлорид - иона5,000,00КонтрольФермент 2,5 Фермент 5Вариант опытаФермент 7,5ОбщаящелочностьРис. 4.35. Катион-анионный состав водной вытяжки почвы в слое 0–20 смна площадках полигона полевого опыта, мг на 100 г почвыАнализ проб на содержание тяжелых металлов в пробах почвыполигона, обрабатываемых растворами фермента, показал превышениедопустимых концентраций по свинцу в валовой форме в варианте сконцентрацией фермента 2,5 мг/л на 10,93 % и в подвижной форме вварианте с концентрацией фермента 5 мг/л на 5,8 %.
В остальных случаяхпревышение содержания допустимых концентраций по тяжелым металламваловой и подвижной форм в слое почвы 0–20 см на площадках полигоназахоронения отходов не отмечается (см. табл. 4.24, 4.25).Таблица 4.24Содержание тяжелых металлов валовой формы в почве слоем 0-20 смна площадках полигона полевого опыта, мг/кгВариант опытаКонтрольФермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/лФермент 7,5 мг/лОДКСdPb0,350,070,490,162,0025,5035,5020,0014,5032,00Валовая формаCu33,0010,5041,0049,50132,00Zn148,0042,5080,5056,00220,00126При обработке почвы растворами фермента на полигоне захоронениятвердых бытовых отходов отмечается снижение содержания тяжелыхметаллов в валовой форме: кадмия на 54,29–80 %, свинца на 39,22–43,14 %,цинка на 62,16–71,28 % и увеличение содержания меди на 24,24–50,0 % поконцентрация ионов металлов, мг/кготношению к контрольному варианту (рис.
4.36).390,00380,00370,00360,00350,00340,00330,00320,00310,00300,00290,00280,00270,00260,00250,00240,00230,00220,00210,00200,00190,00180,00170,00160,00150,00140,00130,00120,00110,00100,0090,0080,0070,0060,0050,0040,0030,0020,0010,000,00220,00ZnCuPbСd148,0080,5056,00132,0042,5033,0010,5025,5035,50КонтрольФермент 2,541,0049,5020,0014,50Фермент 5Фермент 7,532,00ПДКВариант опытаРис. 4.36.
Содержание тяжелых металлов валовой формы в почве слоем 0–20 смна площадках полигона полевого опыта, мг/кг127Таблица 4.25Содержание тяжелых металлов подвижной формы в почве слоем 0–20 смна площадках полигона полевого опыта, мг/кгВариант опытаКонтрольФермент 2,5 мг/лФермент 5 мг/лФермент 7,5 мг/лПДКСdPb0,190,150,210,0803,354,306,352,456Подвижная формаCuZn1,30,701,151,693168,2107,2523При обработке почвы растворами фермента на полигоне захоронениятвердых бытовых отходов отмечается снижение содержания тяжелыхметаллов в подвижной форме: кадмия на 20,05–57,89 %, свинца в среднем на26,87 %, цинка на 37,5–54,68 % и увеличение содержания меди на 30 % поотношению к контрольному варианту (рис. 4.37) (Семененко С.Я.,Морозова Н.В., 2017).концентрация ионов металлов,мг/кг35,0030,0025,0023,0020,0015,00Cu16,000,001,303,35КонтрольPb10,008,2010,005,00Zn0,714,30Фермент 2,51,156,35Фермент 57,253,001,692,456,00Фермент 7,5СdПДКВариант опытаРис.
4.37. Содержание тяжелых металлов подвижной формы в почве слоем 0–20 смна площадках полигона полевого опыта, мг/кг1284.3.1. Влияние ферментов на экологическое состояние почвыв лабораторно-полевом опытеВлабораторно-полевомопытеприобработкепочвыразнымиконцентрациями раствора фермента происходит снижение содержанияхлорид-ионов, что значительно увеличивает ферментативную активностьпочвы.
Корреляция между повышением ферментативной активности почвы иснижением содержания хлорид-иона составляет 0,883 по ферменту каталаза,0,852 – инвертаза и 0,871 – уреаза (рис. 4.38–4.40). Максимальное снижениеконцентрации хлорид-иона отмечается в 3-м варианте при обработке почвыраствором фермента концентрацией 7,5 мг/л, где отмечается проявлениеАктивность каталазы О2 см3/гпочвы за 1 миннаибольшей ферментативной активности почвы по сранению с контрольной.6,005,004,003,002,001,000,00y = 0,36x3 - 2,68x2 + 6,13x + 0,54R² = 11,351,261,441,09хлорид ионы, мг на 100 г.
почвыФермент 5 Фермент 7,5контрольФермент 2,5вариант опытавариант опытаРис. 4.38. Влияние хлорид-ионов на активность каталазы при обработке почвы растворамифермента на полигоне в слое почвы 0–20 см129активность инвертазы мгглюкозы/г почвы за 24 ч.35,0030,0025,0020,0015,00y = 4,1825x2 - 19,142x + 38,258R² = 0,910610,005,000,001,351,261,44хлорид ионы, мг на 100 г. почвыФермент 5Фермент 2,5контрольвариант опыта1,09Фермент 7,5активность уреазы мг NH4/гпочвы за 4 ч.Рис.
4.39. Влияние хлорид-ионов на активность инвертазы при обработке почвырастворами фермента на полигоне в слое почвы 0–20 см0,002450,002400,002350,002300,002250,002200,002150,002100,00205y = 5E-05x2 - 0,0002x + 0,0024R² = 0,93331,351,261,441,09хлорид ионы, мг на 100 г. почвыФермент 7,5контрольФермент 2,5Фермент 5вариант опытаРис. 4.40.
Влияние хлорид-ионов на активность уреазы при обработке почвырастворами фермента на полигоне в слое почвы 0–20 смСнижение содержания хлорид-иона в результате включения его вовносимый ферментативный комплекс обусловливает снижение наличиятоксичных для растений и микроорганизмов солей хлорида кальция, этоспособствует увеличению ферментативной активности почвы в целом и впервую очередь активности каталазы.При анализе экспериментальных данных процесса ферментативнойбиостимуляции почвы в слое 0–20 см на объекте захоронения твердыхбытовых отходов были получены функции, аппроксимирующие снижениесодержаниясолей смоментавнесенияферментативногокомплекса130в концентрации 7,5 мг/л. Коэффициент корреляции равен 0,994 (рис.
4.41).Снижение содержания солей хлорид-ионов и ионов кальция наиболееинтенсивно происходит в течение 10 дней после внесения раствораконцентрация ионов солеймг на 100 г почвыфермента.2,521,51y = 1,8931x-0,478R² = 0,99420,50сутки 24810Рис. 4.41. Изменение содержания водорастворимых ионов солей (Cl- , Ca2+) в почве слоя0–20 см на площадках полигона под влиянием ферментативного комплексав концентрации 7,5 мг/л с момента его внесенияВ варианте опыта в слое почвы 0–20 см, обрабатываемом растворомфермента с наибольшей концентрацией (7,5 мг/л), в валовой и подвижнойформах отмечается перераспределение ТМ и снижение концентрации: свинцав валовой форме на 43,14 % и на 26,87 % в подвижной форме по отношениюк контролю; цинка в валовой форме на 61,75 % и на 54,69 % в подвижнойформе по отношению к контролю; кадмия в валовой форме на 54,28 % и на57,89 % в подвижной форме по отношению к контролю (рис.
4.42, 4.43).131концентрация ионов металлов,мг/кг250,00200,00Сd150,00Pb100,00Cu50,000,00ZnКонтрольФермент 7,5ПДКr=0.766Вариант опытаконцентрация ионов металлов,мг/кгРис. 4.42. Изменение содержания ТМ в валовой форме при обработке почвы растворомфермента в концентрации 7,5 мг/л на полигоне в слое 0–20 см, мг/кг25,0020,00Сd15,00Pb10,00Cu5,000,00ZnКонтрольФермент 7,5ПДКВариант опытовr=0.990Рис. 4.43. Изменение содержания ТМ в подвижной форме при обработке почвы растворомфермента в концентрации 7,5 мг/л на полигоне в слое 0–20 см, мг/кгИсследование влияния ТМ на ферментативную активность почвы приобработке почвы растворами фермента на площадках объекта захороненияТБО выявило следующее:- снижение концентрации свинца в валовой и подвижной формахстимулирует активность ферментов уреазы и инвертазы соответственно.Данныезависимостиописываютсяпоактивностиферментауреазылогарифмической функцией и полиномом 2-й степени по активности132фермента инвертазы с коэффициентом корреляции соответственно R = 0,896,R = 0,910.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
