Tungmetaller gør jordens enzymer 3 gange svagere

Tungmetaller undertrykker enzymaktivitet i jorden tre til 3,5 gange og har særlig fremtrædende effekt på de enzymer, der understøtter kulstof- og svovlcirkulation, ifølge en jordforsker fra RUDN, sammen med sine kolleger fra Chile, Tyskland, Storbritannien og Venezuela. De data, teamet har indhentet, kan føre til mere effektiv brug og befrugtning af landbrugsjord. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i Videnskab om det samlede miljø .

Jordens enzymer fremmer kemiske reaktioner i jord, regulere cellulær metabolisme af jordorganismer, deltage i nedbrydning af organisk stof og i dannelsen af ​​humus. Jordens kvalitet og frugtbarhed afhænger i høj grad af jordens enzymaktivitet. Tungmetaller, såsom bly, zink, cadmium, kobber, og arsen, reducere enzymernes katalytiske evner, dermed forstyrre cirkulationen af ​​kemiske grundstoffer.

Yakov Kuzyakov og hans internationale samarbejdspartnere analyserede 46 undersøgelser af tungmetallers virkning på jordens enzymer. Forfatterne valgte seks enzymer og grupperede dem efter de kemiske elementer, de påvirkede. For eksempel, arylsulfatase er et enzym, der fremmer reaktioner mellem vand og svovlholdige syrer. Derfor, det er forbundet med svovlens biogeokemiske cyklus. Tilsvarende andre enzymer spiller deres roller i cyklusser af kulstof, nitrogen eller fosfor.

Holdet sammenlignede aktiviteten af ​​enzymer i sunde jordarter og dem, der er forurenet med tungmetaller. Intracellulære enzymer (dvs. dem, der findes i cellerne fra plantens rødder og mikrober) forbundet med kulstof- og svovlcyklusser, viste sig at være de mest følsomme over for forurening. Dette kan skyldes, at ekstracellulære enzymer binder med lerarter og organisk materiale, hvilket gør dem mere stabile.

"Ekstracellulære enzymer er mere resistente på grund af det organo-mineralkompleks, der stabiliserer dem i jordmiljøet, og som der mangler intracellulære enzymer. Enzymer, der deltager i nitrogen- og fosforcirkulation, viste mellem til lave aktivitetsreduktionsniveauer, fordi de overvejende er ekstracellulære, "sagde Yakov Kuzyakov, en ph.d. i biologi, leder af Center for Matematisk Modellering og Design af Bæredygtige Økosystemer på RUDN.

Arylsulfatase og dehydrogenase, to enzymer, der er ansvarlige for gasudveksling, glykolyse og gæring, blev fundet de mest følsomme. I jord forurenet med tungmetaller, deres aktivitet reduceret med henholdsvis 64% og 72% dvs. tre til 3,5 gange. Nogle enzymer, såsom beta-glucosidase og katalase, viste nedsat aktivitet, selv når koncentrationen af ​​tungmetaller i jorden var meget lav (op til 200 mg pr. 1 kg). I modsætning til dem, urease, et enzym, der spiller en rolle i nitrogencirkulationen, er mindre følsom over for tungmetalkoncentration:Dens aktivitet reduceres med 10% ved lave forureningsniveauer og med op til 70%, når forureningsværdier er ekstremt høje. Især aktiviteten af ​​sure fosfataser stiger i nærvær af små mængder cadmium og kobber i små mængder.

"Vores undersøgelse fører til en bedre forståelse af de processer, der får jordsystemer til at nedbrydes under påvirkning af tungmetalkontaminering. De opnåede resultater kan hjælpe med at udvikle nye metoder til at genoprette forurenede jordarter, "tilføjede Yakov Kuzyakov.