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零价纳米铁由于粒径小、比表面积大以及强还原性等特点,被广泛应用于土壤及地下水污染的原位修复。进入环境的纳米铁对生物及生态系统的影响受到人们的关注与讨论。 本研究使用不同剂量的零价纳米铁进行长期土壤染毒(28天),研究纳米铁对土壤功能及生物群落的影响,更全面地探究零价纳米铁进入土壤后的毒性效应。主要研究内容包括以下几个方面: 以土壤理化性质及土壤表面形态为指标,探究纳米铁对土壤功能的影响。(1)进入土壤环境中的纳米铁发生氧化还原反应,在比较小的范围内改变了土壤的酸碱度和氧化还原电位,并且在28天内有恢复的趋势。(2)根据与纳米铁接触后土壤的扫描电镜图可以看出,10g/kg纳米铁加入土壤后,以团聚的形式分散地吸附在土壤表面,不会改变土壤表面形态。 探究28天内纳米铁对土壤脱氢酶活性的影响。(1)1g/kg和10g/kg纳米铁在染毒28天内均提高了土壤脱氢酶活性,并且10g/kg纳米铁对脱氢酶活性的促进作用更为显著。随着时间推移,脱氢酶活性回落到对照组的水平或仍高于对照组。(2)较低剂量的纳米铁对土壤脱氢酶产生激活作用可能是因为环境中的纳米铁被氧化,土壤微生物利用铁离子参与电子传递,提高了微生物代谢反应活性,从而提高土壤脱氢酶活性。 以急性毒性试验为基础,探究低剂量长期染毒下纳米铁对蚯蚓的毒性效应。(1)达到一定剂量后纳米体对蚯蚓有急性毒性,表现为蚯蚓身体肿胀、断尾、体表颜色改变及活动减弱。(2)28天染毒后,大量三价铁存在于蚯蚓肠道内,1g/kg和10g/kg纳米铁均对对蚯蚓体壁组织和肠道造成明显损伤,且10g/kg处理组蚯蚓损伤更为明显。 采用16S rDNA PCR-DGGE技术探究不同处理组土样间土壤群落结构和多样性的变化。(1)纳米铁对土壤中的微生物群落结构产生影响,尤其是7、14天某些菌种的丰度和优势度有所改变。(2)从整体上看,1g/kg和10g/kg剂量的纳米铁能够提高土壤微生物群落多样性,并且两个剂量的影响没有显著的差异。