模擬濕地生態(tài)系統(tǒng)中納米氧化銅的分布及其對(duì)柳樹(shù)生長(zhǎng)和土壤微生態(tài)的影響。亞林所供圖
近日，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所生態(tài)修復(fù)研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)模擬淡水森林濕地中納米氧化銅非均質(zhì)排放暴露，探究了暴露90天后納米氧化銅在濕地水體、土壤的溶解釋放及植物的積累，分析了Cu顆粒對(duì)柳樹(shù)生長(zhǎng)、土壤酶活以及微生物群落的影響。相關(guān)研究成果以在線發(fā)表于《有害物質(zhì)雜志》（Journal of Hazardous Materials）。
通訊作者陳光才研究員介紹，納米氧化銅（CuO NPs）由于其獨(dú)特的抗菌特性，在日常使用的涂料、殺菌劑、殺蟲(chóng)劑以及抗菌劑中被廣泛應(yīng)用，至2025年預(yù)計(jì)產(chǎn)能達(dá)1600噸。納米氧化銅的大量使用，不可避免地會(huì)排放進(jìn)入到環(huán)境中，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成直接或間接影響。濕地作為陸地和水生系統(tǒng)的交錯(cuò)地帶，是旱地和水生環(huán)境之間的過(guò)渡區(qū)，是地表水體及其攜帶的各種污染物如納米氧化銅的重要匯集區(qū)域，然而，目前對(duì)納米氧化銅在濕地系統(tǒng)的環(huán)境行為及生態(tài)影響尚不清楚。
研究發(fā)現(xiàn)，與離子銅（Ionic Cu）和微米氧化銅顆粒（CuO BPs）相比，納米氧化銅向深層土壤釋放Cu離子的能力更強(qiáng)。100 mg/kg納米氧化銅和500mg/kg 微米氧化銅顆粒處理促進(jìn)了柳樹(shù)生長(zhǎng)，而500mg/kg 的納米氧化銅卻抑制了柳樹(shù)生長(zhǎng)。因此，高濃度的納米氧化銅顯示出比微米氧化銅顆粒更強(qiáng)的植物毒性。
進(jìn)一步對(duì)柳樹(shù)根際土壤樣品的土壤酶活性和微生物群落組成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)納米氧化銅、微米氧化銅顆粒以及離子銅對(duì)土壤酶活性和土壤微生物的群落組成產(chǎn)生了特異性的影響。納米氧化銅顯著降低過(guò)氧化物酶和多酚氧化酶活性，與之相反，離子銅處理提高兩者酶活，而微米氧化銅顆粒僅對(duì)多酚氧化酶活性有一定的刺激作用。
過(guò)高通量測(cè)序分析了根際微生物群落結(jié)構(gòu)變化，與對(duì)照相比，Cu處理顯著降低了細(xì)菌群落α多樣性。但值得注意的是，高劑量（500 mg/kg）微米氧化銅顆粒和納米氧化銅有助于提高真菌群落α多樣性。RDA結(jié)果進(jìn)一步表明，Cu濃度和pH是影響微生物群落組成的主要因素。該研究結(jié)果可為淡水森林濕地系統(tǒng)中納米氧化銅的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)影響評(píng)價(jià)提供依據(jù)。
