纳米零价铁(nZVI)对蚯蚓-微生物-土壤生态系统的毒性效应研究

为解决土壤重金属污染问题,纳米零价铁(nZVI)被广泛应用且备受关注,而nZVI对土壤无脊椎动物、土壤质量、微生物群落等的潜在影响缺乏系统的研究。本文以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)[蚯蚓密度为0、10条∙kg^(−1)(土)]为研究对象,探讨不同浓度nZVI(nZVI土壤质量为0、0.05%、0.25%和0.50%)暴露15 d、30 d和45 d后,蚯蚓-微生物-土壤生态系统的响应,为评价nZVI的环境安全性提供参考。结果表明,暴露45 d后,nZVI对蚯蚓存活率和生物量无显著影响,0.50%nZVI处理的蚯蚓存活率和体内MDA含量与15 d相比分别降低27.66%和0.86 nmol∙g^(−1);而蚯蚓生物量和CAT活性分别增加1.20倍和2.62倍。门或属水平下,nZVI对土壤微生物相对丰度、多样性指数和丰度指数无显著影响;与无添加nZVI处理相比,蚯蚓介导下0.50%nZVI处理土壤中大团聚体(>250μm)所占比例、团聚体平均重量直径和速效磷含量分别显著升高15.69%、12.59%和21.20%。蚯蚓介导下nZVI处理中土壤大团聚体所占比例、团聚体平均重量直径显著高于无蚯蚓投加的nZVI处理,可见,nZVI胁迫下蚯蚓活动极显著提高土壤团聚体结构的稳定性(P<0.01)。本研究发现长期暴露nZVI对土壤微生物群落特征无显著影响,但可以促进蚯蚓的生长,从而进一步提高了土壤营养元素的生物有效性,为nZVI应用于污染修复与治理的环境安全性评估提供了科学依据。