硝酸还原酶活性影响因素简析

如表3.2所示为嘉陵江主城段水体硝酸还原酶活性与常规水文水质指标、金属离子、不同形态氮素间的相关系数。本部分将从影响酶活性的六大因素入手，对不同指标与酶活性间的关系进行分析。表3.2中涉及这六大因素的参数主要有T、pH、、Chla、Fe等。

表3.2　硝酸还原酶活性与相关指标间相关系数

**.在置信度（双测）为0.01时，相关性是显著的。
*.在置信度（双测）为0.05时，相关性是显著的。

水温是影响酶活性的六大因素之一，根据郑穗平[12]在《酶学》中的阐述，在常规水温范围内酶活性应与水温成正比，而在有关温度对酶活性影响的研究中，实验室单因素实验符合理论预期，而对实际原位样品的调查与实验室模拟实验有较大差异[164，165]。如表3.2所示，T与NRA并无相关性，这显然与其他因素对NRA的影响有关，例如在汛期期间流量较大，破坏了藻华的发生且稀释了水体中的硝酸还原酶，使得NRA出现显著下降，而在此期间温度受气温的影响从蓄水期至汛期逐渐上升，而NRA在汛期相对消落期显著下降。

pH是NRA的重要影响因素之一。如表3.2所示，pH与NRA呈中度正相关。从图3.5（a）中可知，pH曲线与NRA曲线具有一定相似性，表明在7.61～8.29的弱碱性范围内，NRA随着pH的上升而增加。二次拟合结果显示pH与NRA间存在如下经验公式：NRA＝0.40 pH2－6.16pH＋23.73（R2＝0.489，n＝28）［见图3.5（b）］。

-N是硝酸还原酶的催化底物，由于底物的浓度越高NRA越高，因此-N浓度应与底物浓度成正比。表3.2中显示：嘉陵江主城段-N浓度与NRA呈低度相关，然而相关性不显著。从图3.5（a）中可以看到，-N浓度在全年的变化趋势与NRA存在一定差异，在2013年11月至2014年5月两者变化趋势相似，而在其他时期无显著相关。对二者的二次拟合显示-N浓度与NRA之间存在如下关系式：NRA＝0.63[C（-N）]2－1.28C（-N）＋0.76（R2＝0.167，n＝28）［见图3.5（b）］。

N是硝酸还原酶的催化产物，理论上产物浓度越高，将会降低酶的活性，从而抑制反应的进行。如表3.2所示，-N浓度与NRA未表现出显著相关性。这是由于水体中-N浓度较低，其对NRA活性的影响有限，水体NRA主要受其他因素的影响。(www.xing528.com)

图3.5　嘉陵江主城段硝酸还原酶活性与相关指标间曲线对比（a）及回归拟合（b）

酶的浓度是影响酶活性的六大因素之一，由于水体中大量的酶是由浮游植物分泌[167，168]，因此酶的浓度又与水体生物量成正比。如表3.2所示，NRA与水体Chla浓度呈中度正相关，这表明随着水体中硝酸还原酶浓度的提高，水体NRA将会上升。如图3.5（a）所示，NRA曲线与Chla浓度曲线在全年走势较为相似。然而，与CAA的曲线特征相似，NRA出现的波峰要略晚于Chla的波峰。结合藻华后期水体氮素相对减少且大量出现的藻细胞凋亡的现象[169]，推测出现该现象的主要原因是后期藻细胞受低氮诱导，硝酸还原酶的分泌量上升，而细胞却在这个时期内开始逐渐凋亡，使得生物量下降的同时酶活性略有上升。线性拟合结果显示，NRA与Chla浓度之间存在如下关系式：NRA＝0.013C（Chla）＋0.067（R2＝0.618，n＝28）［见图3.5（b）］。

Fe3+是硝酸还原酶的辅基，因此水体Fe3+的浓度与NRA有密切关系。如表3.2所示，嘉陵江主城段水体中Fe3+浓度与NRA并无显著相关性，然而二者的全年变化趋势具有一定相似性，消落期取值均高于其他时期。通过二次拟合，发现NRA与Fe3+间存在如下关系式：CAA＝2.37[C（Fe3+）]2－1.54C[（Fe3+）＋0.36（R2＝0.062，n＝15）［见图3.5（b）］。

在以上对NRA及其相关参数的讨论中，得到了NRA与各因子之间的经验公式，然而NRA与CAA类似，在水体中受到众多因素的影响，仅通过单一的参数无法对其进行准确的估算和监测。因此，为了提高对水体中NRA的监测精确度，通过公式更好地阐述水体NRA的变化机理，本书通过多元线性回归对NRA及其相关参数进行拟合。将pH、C（-N）、C（Chla）、C（Fe3+）引入回归方程，得出如下关系式：NRA＝0.017C（Chla）＋0.037pH－0.246C（Fe3+）＋0.111C（-N）－0.267（R2＝0.770，n＝15）。通过这个方程可借助常规指标对水体硝酸还原酶活性进行较精确地估算。