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。

镉-乙草胺胁迫对蚯蚓-土壤-玉米系统的影响

重金属与农药复合型污染成为重要的环境问题之一,然而当前关于两者共同作用对蚯蚓-土壤-植物系统的影响研究还很少。为了探讨镉-乙草胺复合污染对蚯蚓-土壤-玉米农田系统的生态毒理效应和生态过程的影响,本研究通过室内模拟试验,从镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓生理响应、土壤理化性质及玉米形态特征等变化,探讨两者复合污染对玉米生长的影响机制。结果表明:1)随着处理时间的延长,镉-乙草胺复合胁迫下蚯蚓体内SOD活性呈先降低再升高的趋势,而MDA含量呈先升高后降低的趋势;复合胁迫处理第2 d和50 d时,20~30 cm土层的蚯蚓数量占所有土层蚯蚓总量百分比比对照分别增加1.34倍和1.14倍,蚯蚓对镉-乙草胺复合污染作出规避效应而向深层土壤迁移。2)镉-乙草胺复合胁迫下土壤有机质和速效磷含量与处理时间、处理方式、污染物无关,随着处理时间的延长,土壤碱解氮含量呈先显著降低后升高的趋势。3)处理第50 d,30 mg·kg^(-1)镉、200 mg·kg^(-1)乙草胺及30 mg·kg^(-1)镉+200 mg·kg^(-1)乙草胺处理组玉米根数均显著低于对照,抑制率分别为23.21%、42.86%和50.00%,玉米生物量与株高呈相同趋势,即30 mg·kg^(-1)镉处理>200 mg·kg^(-1)乙草胺处理>30 mg·kg^(-1)镉+200 mg·kg^(-1)乙草胺处理。相关分析表明,两种污染物除对蚯蚓SOD活性产生拮抗效应外,对蚯蚓MDA、土壤养分与玉米生长指标均不存在交互作用。本研究得出镉-乙草胺复合污染促进蚯蚓向下迁移影响其垂直分布,并且可以通过改变土壤营养元素含量最终抑制玉米的生长。