Reakcja wybranych hydrolaz na zanieczyszczenie gleby kadmem

• Autorzy: Strachel R. , Wyszkowska J. , Zaborowska M.

Warianty tytułu

EN

Response of hydrolases in soil contaminated with cadmium

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było określenie wpływu zanieczyszczenia gleby kadmem na aktywność fosfatazy kwaśnej, fosfatazy alkalicznej oraz ureazy. Doświadczenie wykonano w warunkach laboratoryjnych w 3 powtórzeniach. Glinę piaszczystą zanieczyszczono kadmem w postaci wodnego roztworu CdCl2-2,5H2O w ilości odpowiadającej: O, 20, 40 oraz 60 mg Cd2+ kg-1 s.m. gleby. Materiał glebowy inkubowano w temperaturze 25 °C utrzymując wilgotność równą 50% kapilarnej pojemności wodnej. Aktywność fosfatazy kwaśnej, fosfatazy alkalicznej oraz ureazy oznaczono w 15. i 90. dniu doświadczenia. Kadm jest silnym inhibitorem aktywności enzymatycznej gleby. Reakcję enzymów na jego negatywne oddziaływanie można uszeregować następująco: ureaza > fosfataza kwaśna > fosfataza alkaliczna. Wszystkie enzymy okazały się czułymi wskaźnikami zmian zaistniałych po stresie związanym ze wzrastającym zanieczyszczeniem gleby kadmem. Testowany metal spowodował trwałe zmiany w badanej glebie, nie dając jej szansy na osiągnięcie równowagi. Prognozy są bardziej optymistyczne oceniając stan gleby przez pryzmat fosfatazy alkalicznej (RL= 0,107).

EN

The aim of the study was to determine the effect of soil contamination with cadmium on the activity of acid phosphatase, alkaline phosphatase and urease. The experiment was performed in the laboratory conditions with 3 replications. Sandy loam contaminated by aqueous solution of CdCl2•2,5H2O in an amount corresponding to: O, 20, 40 and 60 mg Cd2+ kg-1 DM soil. The soil material was incubated at 25˚C, keeping the 50% of the maximum water capacity. The activity of acid phosphatase, alkaline phosphatase and urease was marked in 15th and 90th day of experiment. Cadmium was a strong inhibitor of the enzymes activity. The range of cadmium inhibitory effects on enzymes was as follows: urease > acid phosphatase > alkaline phosphatase. Urease was the most sensitive of the marked enzymes in soil contaminated with increasing doses of cadmium. Tested metal caused permanent changes in soil, not giving a chance to achieve a balance. Forecasts are more optimistic in assessing the state of the soil only through the prism of alkaline phosphatase (RL= 0,107).

Słowa kluczowe

PL

kadm; gleba; fosfataza kwaśna; fosfataza alkaliczna; ureaza

EN

cadmium; soil; acid phosphatase; alkaline phosphatase; urease

• Wydawca: Bydgoskie Towarzystwo Naukowe
• Czasopismo: Ekologia i Technika
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 22, nr 4
• Strony: 165--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Strachel R.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Katedra Mikrobiologii, 10-727 Olsztyn, Plac Łódzki 3

autor

Wyszkowska J.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Katedra Mikrobiologii, 10-727 Olsztyn, Plac Łódzki 3

autor

Zaborowska M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Kształtowania Środowiska i Rolnictwa, Katedra Mikrobiologii, 10-727 Olsztyn, Plac Łódzki 3

Bibliografia

• 1. Cordero B., Lodeiro P., Herrero R., Sastre de Yicente E.M. 2004. Biosorption of cadmium by Fucus spirdlis. Environmental Chemistry. 1(3): 180-187.
• 2. Arenas-Lago D., Vega F.A., Silva L.F.O., Andrade M.L. 2013. Soil interaction and fractionation of added cadmium in some Galician soils. Microchemical Journal. 110: 681-690.
• 3. Khan S., Cao Q., Zheng Y.M., Huang Y.Z., Zhu Y.Z. 2008. Heath risks of heavy metals in contaminated soil and ford crops irrigated with wastewater in Beijing, China. Environmental Pollution. 152(3): 686-692.
• 4. Jarup L., Akesson A. 2009. Current status of cadmium as an environmental health problem. Toxicology and Applied Pharmacology. 238(3): 201-208.
• 5. Pius J. 2009. Mechanisms of cadmium carcinogenesis. Toxicology and Applied Pharmacology. 238(3): 272-279.
• 6. Houben D., Evrard L., Sonet P. 2013. Mobiliry, bioavailability and pH-dependent leaching of cadmium, zinc and lead in a contaminated soil amended with biochar. Chemosphere. 92(11): 1450-1457.
• 7. Baranćikova G., Madaras M., Rybar O. 2004. Crop contamination by selected trace elements. Journal of Soils and Sediments. (1): 37-42.
• 8. Macdonald C.A., Yang X., Clark I.M., Zhao F-J., Hirsch P.R., McGrath S.P. 2010. Relative impact of soil, metal source and metal concentration on bacterial community structure and community tolerance. Soil Biology & Biochemistry. 42(9): 1408-1417.
• 9. Wyszkowska J., Kucharski J., Boros E. 2005. Właściwości biochemiczne gleby zanieczyszczonej niklem i innymi metalami ciężkimi. Journal of Elementology. 10(3): 585-596.
• 10. Nowak J., Szymczak J. 2001. Rola humusu oraz minerałów ilastych w zmniejszaniu inhibicyjnego działania kadmu na fosfatazy glebowe. Roczniki Gleboznawcze. 52(1-2): 69-78.
• 11. Nowak J., Niedźwiecki E., Dziel M. 1999. Wpływ metali ciężkich na zmiany aktywności enzymatycznej gleby. Roczniki Gleboznawcze. 50(1-2): 61-68.
• 12. Nowak J., Szymczak J., Słobodzian T. 2003. Próba określenia 50% progu toksyczności dawek różnych metali ciężkich dla fosfataz glebowych. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych. 492: 241-248.
• 13. Landi L., Renella G., Moreno J.L., Falchini L, Nannipieri P. 2000. Influence of cadmium on the metabolic quotient, L, D-glutamic acid respiration ratio and enzyme activity: microbial biomass ratio under laboratory conditions. Biology and Fertility of Soils. 32(1): 8-16.
• 14. Burns R.G., DeForest J.L., Marxsen J., Sinsabaugh R.L., Stromberger M.E., Wallenstein M.D., Weintraub M.N., Zoppini A. 2013. Soil enzymes in a changing environment: Current knowledge and future directions. Soil Biology & Biochemistry. 58: 216-234.
• 15. Panwar, P., Pal, S., Reza, S.K., Sharma B. 2011. Soil Fertility Index, Soil Evaluation Factor, and Microbial Indices under Different Land Uses in Acidic Soil of Humid Subtropical India. Communications in Soil Science and Plant Analysis 42(22): 2724 - 2737.
• 16. Gil-Sotres, F., Trasar - Cepeda, C., Leiros, M.C, Seoane, S. 2005. Different approaches to evaluate soil quality using biochemical properties. Soil Biology & Biochemistry, 37: 877 -887.
• 17. Piotrowska A. 2011. Enzymy jako biologiczne wskaźniki stanu środowiska glebowego. Ekologia i Technika. 19(5): 247-260.
• 18. Dz.U. 2002, nr 165, póz. 1359. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi.
• 19. Raport IUNG „Monitoring chemizmu gleb ornych w Polsce w latach 2010-2012". Puławy 2012.
• 20. Alef K., Nannipieri P. (red.) 1998. Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry. Academic Press. Harcourt Brace & Company, London ss. 576.
• 21. Orwin K.H., Wardle D.A. 2004. New indices for quantifying the resistance and resilience of soil biota to exogenous disturbances. Soil Biology & Biochemistry. 36(11): 1907-1912.
• 22. StatSoft Inc. 2012: Statistica (data analysis software system), version 10.0. Available at www.statsoft.com.
• 23. Wyszkowska J., Kucharski J. 2004. Aktywność biochemiczna gleby zanieczyszczonej kadmem. Roczniki Gleboznawcze. 55(2): 527-538.
• 24. Pan J., Yu L. 2011. Effects of Cd or/and Pb on soil enzyme activities and microbial com-munity structure. Ecological Engineering. 37(11): 1889-1894.
• 25. Lorenz N., Hintemann T., Kramarewa T., Katayama A., YasutaT., Marschner P., Kandeler E. 2006. Response of microbial activity and microbial community composition in soils to long-term arsenic and cadmium exposure. Soil Biology & Biochemistry. 38: 1430-1437.
• 26. Gao, Y., Zhou, P., Mao, L., Zhi, Y.E., Shi, W.J. 2010. Assessment of effects of heavy metals combined pollution on soil enzyme activities and microbial community structure: modified ecological dose-response model and PCR-RAPD", Environmental Earth Sciences 60: 603 - 612.
• 27. Vig K., Megharaj M., Sethunathan N., Naidu R. 2003. Bioavailability and toxicity of cadmium to microorganisms and their activates in soil: a review. Advances in Environmental Research. 8: 121-135.
• 28. Kizilkaya R., Aękm T., Bayrakli B., Saglam M. 2004. Microbiological characteristics of soils contaminated with heavy metals. European Journal of Soil Biology. 40(2): 95-102.
• 29. MatejczykM., Rosochacki S.J. 2001. Zastosowanie biotechnologii w ochronie środowiska. Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Inżynieria Środowiska. 15: 351-356.
• 30. Słaba M., Długoński J. 2002. Mikrobiologiczne usuwanie i odzyskiwanie metali ciężkich. Postępy Mikrobiologii. 41(2): 167-183.
• 31. Garbisu C., Alkorta L, Epelde L. 2011. Assessment of soil quality using microbial properties and attributes of ecological relevance. Applied Soil Ecology. 49: 1-4.
• 32. Grifflths B.S., Phillipot L. 2013. Insights into the resistance and resilience of the soil microbial community. FEMS Microbiology Reviews. 37(2): 112-129.
• 33. Kucharski J., Wieczorek K., Wyszkowska J. 2011. Changes in the enzymatic activity in sandy loam soil exposed to zinc pressure. Journal of Elementology. 16(4): 577-589.
• 34. Wyszkowska J., Borowik A., Kucharski J., Baćmaga M., Tomkiel M., Boros-Lajszner E. 2013. The effect of organic fertilizers on the biochemical properties of soil contaminated with zinc. Plant, Soil and Environment. 59(11): 500-504.
• 35. Wyszkowska J., Kucharski M., Kucharski J. 2010. Activity of p-glucosidase, arylosulfatase and phosphatases in soil contaminated with copper. Journal of Elementology. 15(1): 213-226.