土施納米氧化鋅對(duì)蚯蚓生理和黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響_楊靜雅.pdf

E f f e c t s o f z i n c o x i d e n a n o p a r t i c l e a p p l i c a t i o n i n s o i l o n e a r t h w o r m p h y s i o l o g y a n d c u c u m b e r s e e d l i n g g r o w t h Y A N G J i n g y a 1 2 F U Q i a n 2 Z H A N G H a o y u e 2 P E N G Q i n g q i n g 2 Z H O N G M i n z h e n g 2 M A O H u i 1 2 1 K e y L a b o r a t o r y o f P l a n t N u t r i t i o n a n d t h e A g r i e n v i r o n m e n t i n N o r t h w e s t C h i n a M i n i s t r y o f A g r i c u l t u r e a n d R u r a l A f f a i r s Y a n g l i n g 7 1 2 1 0 0 C h i n a 2 C o l l e g e o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e N o r t h w e s t A F U n i v e r s i t y Y a n g l i n g 7 1 2 1 0 0 C h i n a A b s t r a c t Z i n c o x i d e n a n o p a r t i c l e s Z n O N P s a r e w i d e l y u s e d i n v a r i o u s i n d u s t r i e s o w i n g t o t h e i r u n i q u e p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s W h i l e t h e y h a v e t r e m e n d o u s b e n e f i t s t h e y a l s o c a r r y p o t e n t i a l r i s k s s u c h a s c y t o t o x i c i t y a n d g e n o t o x i c i t y I n t h e s o i l e n v i r o n m e n t Z n O N P s m a y p o s e a s e v e r e t h r e a t t o o r g a n i s m s i n t e r r e s t r i a l e c o s y s t e m s I n t h i s s t u d y a p o t e x p e r i m e n t w a s u s e d t o e v a l u a t e t h e e f f e c t s o f Z n O N P s o n e a r t h w o r m p h y s i o l o g y a n d c u c u m b e r s e e d l i n g g r o w t h T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e Z n O N P s i n e a c h t r e a t m e n t h a d n o s i g n i f i c a n t e f f e c t s o n e a r t h w o r m s g r o w t h a n d d e v e l o p m e n t H o w e v e r a s c o n c e n t r a t i o n i n c r e a s e d t h e a n t i o x i d a n t e n z y m e a c t i v i t y i n e a r t h w o r m s w a s a l t e r e d S O D s h o w e d a n i n c r e a s i n g t r e n d C A T a n d P O D f i r s t d e c r e a s e d a n d t h e n i n c r e a s e d i n d i c a t i n g a s y n e r g i s t i c e f f e c t W h e n t h e Z n O N P s t r e a t m e n t w a s 1 0 0 0 m g k g 1 e a r t h w o r m s s u f f e r e d t h e m o s t o x i d a t i v e s t r e s s a n d t h e M D A c o n t e n t i n c r e a s e d b y 1 9 2 c o m p a r e d w i t h t h e c o n t r o l F o r c u c u m b e r s e e d l i n g s Z n O N P s t r e a t m e n t e x a c e r b a t e d p l a n t o x i d a t i v e s t r e s s E x c e p t t h a t S O D w a s i n h i b i t e d a t 1 0 0 0 m g k g 1 S O D C A T P O D a n d M D A a l l i n c r e a s e d w i t h a n i n c r e a s e i n Z n O N P s c o n c e n t r a t i o n T h e a d d i t i o n o f e a r t h w o r m s c o u l d s i g n i f i c a n t l y p r o m o t e s e e d l i n g g r o w t h i n c l u d i n g i n c r e a s i n g b i o m a s s a n d i m p r o v i n g r o o t v i g o r S i m u l t a n e o u s l y e a r t h w o r m s c o u l d a l l e v i a t e o r 2 0 2 1 4 0 3 5 2 5 5 3 4 2 0 2 1 年 3 月 楊 靜 雅 符 倩 張 皓 月 等 土 施 納 米 氧 化 鋅 對(duì) 蚯 蚓 生 理 和 黃 瓜 幼 苗 生 長(zhǎng) 的 影 響 J 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) 2 0 2 1 4 0 3 5 2 5 5 3 4 Y A N G J i n g y a F U Q i a n Z H A N G H a o y u e e t a l E f f e c t s o f z i n c o x i d e n a n o p a r t i c l e a p p l i c a t i o n i n s o i l o n e a r t h w o r m p h y s i o l o g y a n d c u c u m b e r s e e d l i n g g r o w t h J J o u r n a l o f A g r o E n v i r o n m e n t S c i e n c e 2 0 2 1 4 0 3 5 2 5 5 3 4 楊 靜 雅 1 2 符 倩 2 張 皓 月 2 彭 晴 晴 2 鐘 民 正 2 毛 暉 1 2 1 農(nóng) 業(yè) 農(nóng) 村 部 西 北 植 物 營(yíng) 養(yǎng) 與 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 室 陜 西 楊 凌 7 1 2 1 0 0 2 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 資 源 環(huán) 境 學(xué) 院 陜 西 楊 凌 7 1 2 1 0 0 2 0 2 0 0 9 1 5 2 0 2 1 0 1 1 5 楊 靜 雅 1 9 9 6 女 四 川 眉 山 人 碩 士 研 究 生 主 要 研 究 方 向 為 納 米 氧 化 鋅 的 環(huán) 境 毒 理 效 應(yīng) 與 風(fēng) 險(xiǎn) 評(píng) 估 E m a i l y a n g j i n g y a 2 1 8 1 6 3 c o m 毛 暉 E m a i l m a o h u i n w s u a f e d u c n 國(guó) 家 科 技 支 撐 計(jì) 劃 項(xiàng) 目 2 0 1 5 B A D 2 3 B 0 4 公 益 性 行 業(yè) 農(nóng) 業(yè) 科 研 專 項(xiàng) 2 0 1 5 0 3 1 2 4 國(guó) 家 自 然 科 學(xué) 基 金 項(xiàng) 目 4 1 5 7 1 2 8 2 中 央 高 校 基 本 科 研 業(yè) 務(wù) 費(fèi) 2 4 5 2 0 1 5 0 4 7 P r o j e c t s u p p o r t e d T h e N a t i o n a l K e y T e c h n o l o g y R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t P r o g r a m o f t h e M i n i s t r y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f C h i n a 2 0 1 5 B A D 2 3 B 0 4 T h e S p e c i a l S c i e n t i f i c R e s e a r c h F u n d o f A g r i c u l t u r a l P u b l i c W e l f a r e P r o f e s s i o n o f C h i n a 2 0 1 5 0 3 1 2 4 T h e N a t i o n a l N a t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f C h i n a 4 1 5 7 1 2 8 2 T h e F u n d a m e n t a l R e s e a r c h F u n d s f o r t h e C e n t r a l U n i v e r s i t i e s 2 4 5 2 0 1 5 0 4 7 納 米 氧 化 鋅 Z n O N P s 由 于 其 獨(dú) 特 的 理 化 性 質(zhì) 被 廣 泛 應(yīng) 用 于 各 行 各 業(yè) 在 帶 來(lái) 巨 大 利 益 的 同 時(shí) 也 存 在 著 潛 在 風(fēng) 險(xiǎn) 如 細(xì) 胞 毒 性 基 因 毒 性 等 在 土 壤 環(huán) 境 中 Z n O N P s 可 能 會(huì) 對(duì) 陸 地 生 態(tài) 系 統(tǒng) 中 的 生 物 構(gòu) 成 嚴(yán) 重 威 脅 本 研 究 采 用 盆 栽 試 驗(yàn) 的 方 法 評(píng) 估 了 Z n O N P s 對(duì) 蚯 蚓 生 理 以 及 黃 瓜 幼 苗 生 長(zhǎng) 的 影 響 結(jié) 果 表 明 各 處 理 Z n O N P s 對(duì) 蚯 蚓 的 生 長(zhǎng) 發(fā) 育 影 響 不 顯 著 但 隨 著 濃 度 的 增 加 蚯 蚓 的 抗 氧 化 酶 活 性 發(fā) 生 變 化 S O D 呈 現(xiàn) 出 增 加 的 趨 勢(shì) C A T 和 P O D 先 降 低 再 上 升 二 者 表 現(xiàn) 為 協(xié) 同 作 用 當(dāng) Z n O N P s 處 理 為 1 0 0 0 m g k g 1 時(shí) 蚯 蚓 受 到 的 氧 化 脅 迫 最 大 M D A 含 量 較 對(duì) 照 增 加 了 1 9 2 對(duì) 于 黃 瓜 幼 苗 而 言 Z n O N P s 處 理 能 夠 普 遍 增 強(qiáng) 植 株 氧 化 應(yīng) 激 除 了 S O D 在 1 0 0 0 m g k g 1 時(shí) 受 到 抑 制 外 S O D C A T P O D 及 M D A 均 隨 濃 度 的 增 加 而 增 加 蚯 蚓 的 加 入 能 顯 著 促 進(jìn) 幼 苗 生 長(zhǎng) 增 加 生 物 量 提 高 根 系 活 力 同 時(shí) 也 能 在 一 定 程 度 上 緩 解 或 抑 制 Z n O N P s 對(duì) 植 株 造 成 的 損 傷 Z n O N P s 處 理 為 5 0 0 m g k g 1 和 1 0 0 0 m g k g 1 時(shí) S O D 分 別 較 不 加 蚯 蚓 處 理 降 低 了 7 6 7 6 3 5 M D A 分 別 降 低 了 2 8 6 2 3 7 在 2 8 d 培 養(yǎng) 周 期 中 蚯 蚓 對(duì) Z n O N P s 響 應(yīng) 較 低 組 織 鋅 含 量 沒(méi) 有 顯 著 變 化 黃 瓜 幼 苗 地 上 部 和 地 下 部 鋅 含 量 均 隨 著 處 理 濃 度 的 增 加 而 增 加 而 添 加 蚯 蚓 的 處 理 降 低 了 植 株 的 鋅 含 量 也 反 映 了 蚯 蚓 在 系 統(tǒng) 中 對(duì) 脅 迫 條 件 下 的 黃 瓜 幼 苗 生 長(zhǎng) 的 調(diào) 控 和 緩 解 作 用 納 米 氧 化 鋅 蚯 蚓 黃 瓜 幼 苗 氧 化 脅 迫 鋅 含 量 X 1 7 1 5 S 6 4 2 2 A 1 6 7 2 2 0 4 3 2 0 2 1 0 3 0 5 2 5 1 0 d o i 1 0 1 1 6 5 4 j a e s 2 0 2 0 1 0 7 7 開(kāi) 放 科 學(xué) O S I D J o u r n a l o f A g r o E n v i r o n m e n t S c i e n c e 4 0 3 鋅 參 與 人 體 內(nèi) 2 0 0 多 種 酶 和 蛋 白 質(zhì) 的 組 成 作 為 許 多 酶 的 催 化 劑 是 人 體 必 需 的 微 量 元 素 目 前 世 界 人 口 鋅 缺 乏 是 一 個(gè) 全 球 性 的 健 康 問(wèn) 題 主 要 原 因 是 鋅 攝 取 量 低 因 此 越 來(lái) 越 多 研 究 致 力 于 食 品 增 鋅 希 望 通 過(guò) 增 加 作 物 鋅 含 量 來(lái) 提 高 人 體 對(duì) 鋅 的 攝 入 量 施 用 鋅 肥 作 為 一 種 普 遍 應(yīng) 用 的 方 法 可 在 短 期 內(nèi) 有 效 增 加 作 物 鋅 含 量 同 時(shí) 也 可 以 增 加 土 壤 有 效 鋅 含 量 為 生 物 強(qiáng) 化 奠 定 基 礎(chǔ) 近 年 來(lái) 作 為 生 產(chǎn) 量 位 居 世 界 第 三 的 金 屬 納 米 材 料 納 米 氧 化 鋅 Z i n c o x i d e n a n o p a r t i c l e s Z n O N P s 在 農(nóng) 業(yè) 方 面 的 應(yīng) 用 越 來(lái) 越 受 到 重 視 且 增 鋅 效 果 已 初 見(jiàn) 成 效 1 3 然 而 廣 泛 大 規(guī) 模 的 使 用 在 給 人 類 帶 來(lái) 巨 大 利 益 的 同 時(shí) 也 存 在 著 潛 在 風(fēng) 險(xiǎn) Z n O N P s 的 生 產(chǎn) 使 用 和 處 置 使 其 最 終 不 可 避 免 地 進(jìn) 入 環(huán) 境 中 影 響 生 態(tài) 環(huán) 境 及 生 物 健 康 尤 其 是 在 土 壤 環(huán) 境 中 Z n O N P s 作 為 鋅 肥 和 殺 蟲(chóng) 劑 廣 泛 使 用 4 5 其 生 物 安 全 性 及 潛 在 影 響 已 不 容 忽 視 近 年 來(lái) 越 來(lái) 越 多 的 研 究 表 明 Z n O N P s 的 獨(dú) 特 性 質(zhì) 會(huì) 使 其 毒 性 增 加 X i a n g 等 6 研 究 發(fā) 現(xiàn) 1 8 0 m g L 1 的 Z n O N P s 溶 液 明 顯 抑 制 了 白 菜 根 的 伸 長(zhǎng) H i r a 等 7 證 實(shí) 了 N P s 對(duì) 黑 菜 萌 發(fā) 和 莖 部 生 長(zhǎng) 的 影 響 H e 等 8 研 究 了 Z n O N P s 在 線 蚓 中 的 動(dòng) 態(tài) 積 累 和 毒 性 效 應(yīng) 通 過(guò) 計(jì) 算 Z n O N P s 懸 浮 液 中 的 Z n 2 濃 度 發(fā) 現(xiàn) 懸 浮 液 中 以 N P s 顆 粒 為 主 而 不 是 Z n 2 w i t e k 等 9 發(fā) 現(xiàn) 在 暴 露 于 Z n O N P s 污 染 土 壤 中 4 8 h 后 蚯 蚓 腸 道 上 皮 受 到 一 定 程 度 的 損 傷 A l v e s 等 1 0 研 究 發(fā) 現(xiàn) Z n O N P s 超 過(guò) 4 0 0 m g k g 1 時(shí) 會(huì) 對(duì) 蚯 蚓 的 繁 殖 率 產(chǎn) 生 毒 性 影 響 而 濃 度 大 于 4 0 0 0 m g k g 1 時(shí) 會(huì) 對(duì) 彈 尾 蟲(chóng) 的 繁 殖 率 產(chǎn) 生 顯 著 影 響 因 此 研 究 Z n O N P s 對(duì) 土 壤 生 態(tài) 環(huán) 境 的 毒 理 效 應(yīng) 是 一 個(gè) 越 來(lái) 越 受 到 科 學(xué) 關(guān) 注 的 重 要 課 題 可 以 為 評(píng) 估 Z n O N P s 對(duì) 土 壤 帶 來(lái) 的 環(huán) 境 風(fēng) 險(xiǎn) 提 供 依 據(jù) 黃 瓜 是 一 種 富 含 多 種 營(yíng) 養(yǎng) 元 素 的 蔬 菜 具 有 生 長(zhǎng) 速 度 快 對(duì) 鋅 濃 度 的 響 應(yīng) 較 好 的 特 點(diǎn) 1 1 黃 瓜 葉 片 面 積 較 大 蒸 騰 速 率 高 比 其 他 糧 食 作 物 的 需 水 量 大 這 意 味 著 黃 瓜 幼 苗 可 能 對(duì) 納 米 顆 粒 的 吸 收 更 大 導(dǎo) 致 Z n O N P s 顆 粒 可 能 通 過(guò) 食 物 鏈 對(duì) 人 體 帶 來(lái) 健 康 風(fēng) 險(xiǎn) 作 為 一 種 重 要 的 土 壤 動(dòng) 物 蚯 蚓 約 占 土 壤 動(dòng) 物 生 物 總 量 的 6 0 8 0 1 2 參 與 土 壤 有 機(jī) 質(zhì) 的 分 解 養(yǎng) 分 循 環(huán) 利 用 且 能 促 進(jìn) 微 生 物 的 生 命 活 動(dòng) 1 3 有 研 究 表 明 蚯 蚓 具 有 體 積 大 生 物 量 高 等 特 征 且 相 比 其 他 土 壤 無(wú) 脊 椎 動(dòng) 物 更 易 受 到 金 屬 污 染 影 響 適 宜 作 為 反 映 土 壤 質(zhì) 量 的 生 物 指 示 物 廣 泛 用 于 重 金 屬 污 染 和 食 物 鏈 傳 遞 的 生 態(tài) 毒 理 學(xué) 研 究 1 4 其 存 活 率 抗 氧 化 酶 活 性 抗 氧 化 物 質(zhì) 含 量 等 是 重 要 的 生 物 標(biāo) 志 物 可 以 有 效 地 反 映 土 壤 的 健 康 和 安 全 狀 況 1 2 赤 子 愛(ài) 勝 蚓 繁 殖 率 高 適 應(yīng) 性 強(qiáng) 是 國(guó) 際 上 蚯 蚓 毒 性 試 驗(yàn) 常 用 的 品 種 現(xiàn) 有 的 研 究 發(fā) 現(xiàn) 蚯 蚓 能 有 效 降 低 土 壤 環(huán) 境 中 污 染 物 的 毒 性 作 用 促 進(jìn) 作 物 的 生 長(zhǎng) J i a n g 等 1 5 研 究 指 出 蚯 蚓 能 抵 抗 納 米 顆 粒 對(duì) 番 茄 植 株 產(chǎn) 生 毒 性 通 過(guò) 增 強(qiáng) 植 物 的 抗 逆 性 來(lái) 幫 助 植 物 應(yīng) 對(duì) 納 米 顆 粒 的 脅 迫 M k h i n i n i 等 1 6 也 發(fā) 現(xiàn) 蚯 蚓 能 夠 顯 著 促 進(jìn) 廢 水 灌 溉 后 的 蠶 豆 植 株 的 生 長(zhǎng) 保 護(hù) 作 物 抵 抗 氧 化 應(yīng) 激 目 前 有 關(guān) Z n O N P s 對(duì) 蚯 蚓 的 毒 性 效 應(yīng) 已 有 相 關(guān) 報(bào) 道 但 大 部 分 研 究 都 采 用 非 天 然 土 壤 介 質(zhì) 1 7 或 單 一 的 培 養(yǎng) 體 系 1 4 忽 略 了 土 壤 系 統(tǒng) 中 植 物 的 存 在 這 種 做 法 可 能 導(dǎo) 致 與 自 然 環(huán) 境 條 件 下 所 觀 察 到 的 毒 性 作 用 明 顯 不 同 土 壤 是 一 個(gè) 非 常 復(fù) 雜 的 系 統(tǒng) 具 有 多 種 生 物 種 群 土 壤 性 質(zhì) 和 系 統(tǒng) 多 樣 性 在 很 大 程 度 上 決 定 著 Z n O N P s 的 環(huán) 境 行 為 土 壤 中 的 鋅 形 態(tài) 及 其 生 物 利 用 度 因 此 無(wú) 法 正 確 全 面 地 評(píng) 估 Z n O N p s 的 生 態(tài) 毒 性 此 外 有 關(guān) Z n O N P s 在 自 然 種 植 系 統(tǒng) 中 的 毒 性 研 究 未 見(jiàn) 報(bào) 道 綜 上 所 述 本 研 究 采 用 盆 栽 試 驗(yàn) 評(píng) 估 Z n O N P s 作 為 新 型 肥 料 在 自 然 土 壤 中 對(duì) 黃 瓜 幼 苗 生 長(zhǎng) 蚯 蚓 生 理 的 影 響 以 期 為 評(píng) 價(jià) Z n O N P s 對(duì) 土 壤 環(huán) 境 中 的 作 物 生 長(zhǎng) 及 動(dòng) 物 安 全 的 影 響 提 供 科 學(xué) 依 據(jù) 1 1 1 1 1 1 試 驗(yàn) 試 劑 試 驗(yàn) 所 用 試 劑 盒 購(gòu) 于 南 京 建 成 生 物 工 程 研 究 所 納 米 氧 化 鋅 Z n O N P s 粒 徑 7 0 1 0 n m 純 度 9 9 6 i n h i b i t t h e d a m a g e c a u s e d b y Z n O N P s t o p l a n t s t o a c e r t a i n e x t e n t W h e n Z n O N P s w e r e a p p l i e d a t 5 0 0 m g k g 1 a n d 1 0 0 0 m g k g 1 S O D w a s r e d u c e d b y 7 6 7 a n d 6 3 5 a n d M D A w a s r e d u c e d b y 2 8 6 a n d 2 3 7 r e s p e c t i v e l y D u r i n g t h e 2 8 d a y c u l t u r e c y c l e t h e e a r t h w o r m s h a d a l o w r e s p o n s e t o Z n O N P s a n d t h e z i n c c o n t e n t i n t h e e a r t h w o r m s t i s s u e s d i d n o t c h a n g e s i g n i f i c a n t l y T h e z i n c c o n t e n t o f a b o v e a n d b e l o w g r o u n d p a r t s o f c u c u m b e r s e e d l i n g s i n c r e a s e d w i t h i n c r e a s i n g t r e a t m e n t c o n c e n t r a t i o n I n c o n t r a s t t h e t r e a t m e n t c o m b i n e d w i t h e a r t h w o r m s r e d u c e d t h e p l a n t s z i n c c o n t e n t r e f l e c t i n g t h e r e g u l a t i o n a n d a l l e v i a t i o n o f c u c u m b e r s e e d l i n g g r o w t h u n d e r s t r e s s c o n d i t i o n s b y e a r t h w o r m s K e y w o r d s z i n c o x i d e n a n o p a r t i c l e s e a r t h w o r m s c u c u m b e r s e e d l i n g s o x i d a t i v e s t r e s s z i n c c o n t e n t 5 2 6楊 靜 雅 等 土 施 納 米 氧 化 鋅 對(duì) 蚯 蚓 生 理 和 黃 瓜 幼 苗 生 長(zhǎng) 的 影 響 2 0 2 1 3 w w w a e s o r g c n 購(gòu) 自 山 東 宏 升 材 料 科 技 有 限 公 司 1 1 2 供 試 動(dòng) 物 赤 子 愛(ài) 勝 蚓 E i s e n i a f e t i d a 購(gòu) 于 河 北 石 家 莊 某 養(yǎng) 殖 場(chǎng) 在 試 驗(yàn) 開(kāi) 始 前 馴 化 一 周 選 取 體 型 飽 滿 色 澤 鮮 艷 環(huán) 帶 發(fā) 育 健 康 的 蚯 蚓 進(jìn) 行 試 驗(yàn) 1 1 3 供 試 作 物 供 試 作 物 品 種 為 對(duì) 鋅 敏 感 的 蔬 菜 黃 瓜 亮 優(yōu) 1 0 6 在 試 驗(yàn) 開(kāi) 始 前 先 進(jìn) 行 發(fā) 芽 4 d 后 移 栽 發(fā) 芽 期 不 做 任 何 處 理 1 1 4 供 試 土 壤 供 試 土 壤 采 自 陜 西 省 咸 陽(yáng) 市 永 壽 縣 御 駕 宮 鎮(zhèn) 御 中 村 農(nóng) 田 耕 作 層 北 緯 3 4 4 9 東 經(jīng) 1 0 8 1 1 海 拔 1 1 2 7 m 年 平 均 降 雨 量 為 6 1 0 m m 平 均 氣 溫 為 1 0 2 無(wú) 霜 期 2 1 0 d 隨 機(jī) 采 集 表 層 土 壤 1 5 2 0 c m 自 然 風(fēng) 干 后 過(guò) 2 m m 網(wǎng) 篩 土 壤 基 本 理 化 性 質(zhì) 如 表 1 所 示 1 2 本 研 究 以 盆 栽 試 驗(yàn) 的 形 式 進(jìn) 行 在 整 個(gè) 試 驗(yàn) 過(guò) 程 中 平 均 日 溫 度 為 2 5 平 均 夜 溫 度 為 2 0 平 均 每 日 光 照 時(shí) 間 為 1 6 h 相 對(duì) 濕 度 為 6 5 土 壤 濕 度 約 為 田 間 最 大 持 水 量 的 6 0 現(xiàn) 階 段 預(yù) 測(cè) 環(huán) 境 中 工 程 納 米 顆 粒 E N P 的 濃 度 仍 然 存 在 許 多 阻 礙 問(wèn) 題 根 據(jù) J o s k o 1 8 和 S u n 等 1 9 的 研 究 表 明 土 壤 和 污 泥 中 Z n O N P s 的 濃 度 分 別 為 1 0 1 0 0 1 7 1 1 0 m g k g 1 且 自 然 土 壤 中 Z n O N P s 的 含 量 每 年 以 0 0 6 g k g 1 的 速 度 逐 漸 增 加 1 9 雖 然 該 預(yù) 估 值 遠(yuǎn) 小 于 現(xiàn) 有 研 究 得 出 的 對(duì) 土 壤 環(huán) 境 產(chǎn) 生 毒 性 效 應(yīng) 的 濃 度 但 隨 著 納 米 技 術(shù) 的 發(fā) 展 和 應(yīng) 用 Z n O N P s 的 環(huán) 境 濃 度 會(huì) 快 速 增 加 當(dāng) 其 累 計(jì) 到 一 定 程 度 就 會(huì) 對(duì) 土 壤 環(huán) 境 造 成 威 脅 基 于 此 本 試 驗(yàn) 選 擇 了 更 高 的 濃 度 來(lái) 預(yù) 測(cè) 其 在 土 壤 環(huán) 境 中 的 毒 性 效 應(yīng) 試 驗(yàn) 共 設(shè) 置 4 個(gè) 濃 度 梯 度 m g k g 1 0 C K 5 0 Z 5 0 5 0 0 Z 5 0 0 1 0 0 0 Z 1 0 0 0 以 純 鋅 計(jì) 量 按 N 4 6 m g k g 1 P 2 O 5 3 9 m g k g 1 K 2 O 9 3 m g k g 1 作 為 基 肥 施 入 與 土 壤 充 分 混 勻 每 組 濃 度 設(shè) 置 1 6 個(gè) 重 復(fù) 每 個(gè) 重 復(fù) 加 入 2 k g 供 試 土 壤 移 栽 3 株 幼 苗 其 中 8 個(gè) 重 復(fù) 加 蚯 蚓 S E 蚯 蚓 添 加 量 為 每 盆 2 0 條 另 8 個(gè) 處 理 不 加 蚯 蚓 S 培 養(yǎng) 2 8 d 后 將 蚯 蚓 和 黃 瓜 幼 苗 取 出 用 超 純 水 將 蚯 蚓 沖 洗 干 凈 放 于 2 5 培 養(yǎng) 箱 中 過(guò) 夜 吐 泥 備 用 1 3 1 3 1 蚯 蚓 的 分 析 方 法 準(zhǔn) 確 稱 取 待 測(cè) 組 織 的 質(zhì) 量 按 質(zhì) 量 g 體 積 m L 1 9 的 比 例 加 入 9 倍 體 積 的 生 理 鹽 水 冰 水 浴 條 件 機(jī) 械 勻 漿 2 5 0 0 r m i n 1 離 心 1 0 m i n 取 上 清 液 即 為 1 0 的 組 織 勻 漿 用 于 蛋 白 定 量 T P 超 氧 化 物 歧 化 酶 S O D 過(guò) 氧 化 氫 酶 C A T 過(guò) 氧 化 物 酶 P O D 丙 二 醛 M D A 的 測(cè) 定 具 體 測(cè) 定 方 法 和 步 驟 按 照 相 應(yīng) 的 試 劑 盒 進(jìn) 行 其 中 S O D 測(cè) 定 采 用 羥 胺 法 C A T 測(cè) 定 采 用 紫 外 法 P O D 測(cè) 定 采 用 比 色 法 M D A 測(cè) 定 采 用 T B A 法 T P 測(cè) 定 采 用 考 馬 斯 亮 藍(lán) 法 用 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 6 8 的 濃 H N O 3 對(duì) 干 燥 的 蚯 蚓 樣 品 進(jìn) 行 微 波 消 解 A A S 測(cè) 定 鋅 含 量 1 3 2 黃 瓜 的 分 析 方 法 黃 瓜 幼 苗 收 獲 后 分 別 稱 取 地 上 部 和 地 下 部 的 鮮 質(zhì) 量 并 計(jì) 算 總 生 物 量 根 部 用 0 0 1 m o l L 1 H N O 3 清 洗 再 用 去 離 子 水 沖 洗 3 次 后 吸 干 表 面 水 分 根 系 活 力 測(cè) 定 采 用 氯 化 三 苯 基 四 氮 唑 T T C 法 S O D 測(cè) 定 采 用 N B T 光 還 原 法 P O D 測(cè) 定 采 用 愈 創(chuàng) 木 酚 比 色 法 C A T 測(cè) 定 采 用 紫 外 法 M D A 測(cè) 定 采 用 T B A 法 鋅 含 量 采 用 A A S 進(jìn) 行 分 析 測(cè) 定 1 4 本 研 究 中 使 用 的 化 學(xué) 試 劑 均 為 優(yōu) 級(jí) 純 試 劑 采 用 經(jīng) 認(rèn) 證 的 標(biāo) 準(zhǔn) 參 考 材 料 G B W 1 0 0 4 6 G S B 2 4 驗(yàn) 證 分 析 過(guò) 程 的 準(zhǔn) 確 性 平 均 回 收 率 為 9 3 在 分 析 過(guò) 程 中 每測(cè)定 2 0 個(gè)樣品進(jìn) 1 次標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行質(zhì)量控制 1 5 試 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 處 理 采 用 S P S S 1 9 0 進(jìn) 行 統(tǒng) 計(jì) 分 析 采 用 L S D 法 進(jìn) 行 多 重 比 較 顯 著 性 水 平 為 P 0 0 5 2 2 1 Z n O N P s 2 1 1 對(duì) 存 活 率 的 影 響 從 表 2 可 以 看 出 在 2 8 d 的 培 養(yǎng) 周 期 中 不 同 濃 度 的 Z n O N P s 處 理 均 未 對(duì) 蚯 蚓 的 存 活 率 產(chǎn) 生 顯 著 影 1 T a b l e 1 B a s i c p h y s i c a l a n d c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f b a s e s o i l p H 8 5 有 機(jī) 質(zhì) O r g a n i c m a t t e r g k g 1 1 5 5 全 氮 T o t a l N g k g 1 1 0 4 有 效 磷 A v a i l a b l e P m g k g 1 1 8 8 速 效 鉀 A v a i l a b l e K m g k g 1 1 5 4 5 D T P A Z n m g k g 1 0 5 8 5 2 7 4 0 3 響 且 存 活 率 均 大 于 8 7 表 明 蚯 蚓 對(duì) Z n O N P s 具 有 較 強(qiáng) 的 耐 受 性 2 1 2 對(duì) 抗 氧 化 酶 活 性 和 M D A 含 量 的 影 響 S O D 是 一 種 天 然 的 氧 自 由 基 清 除 劑 在 整 個(gè) 酶 促 防 御 系 統(tǒng) 中 占 有 重 要 地 位 從 圖 1 A 可 以 看 出 與 對(duì) 照 組 相 比 S O D 活 性 有 增 加 的 趨 勢(shì) 尤 其 是 5 0 1 0 0 0 m g k g 1 處 理 組 分 別 較 對(duì) 照 提 高 了 1 6 6 1 6 5 但 未 達(dá) 到 顯 著 水 平 在 圖 1 B 中 與 對(duì) 照 相 比 不 同 濃 度 Z n O N P s 處 理 中 C A T 活 性 在 5 0 5 0 0 m g k g 1 略 微 降 低 在 高 濃 度 逐 漸 恢 復(fù) 至 超 過(guò) 對(duì) 照 水 平 較 對(duì) 照 增 加 了 2 5 7 但 仍 未 達(dá) 到 顯 著 水 平 如 圖 1 C 所 示 在 不 同 濃 度 Z n O N P s 處 理 下 P O D 活 性 變 化 差 異 顯 著 在 5 0 5 0 0 m g k g 1 時(shí) 分 別 較 對(duì) 照 顯 著 降 低 了 2 9 7 2 1 9 但 在 高 濃 度 時(shí) 逐 漸 恢 復(fù) 至 對(duì) 照 水 平 這 與 C A T 活 性 變 化 趨 勢(shì) 相 似 表 明 P O D 和 C A T 具 有 協(xié) 同 清 除 H 2 O 2 的 作 用 2 0 M D A 是 自 由 基 引 發(fā) 的 脂 質(zhì) 過(guò) 氧 化 作 用 的 最 終 分 解 產(chǎn) 物 其 含 量 的 多 少 可 間 接 反 映 R O S 對(duì) 機(jī) 體 的 損 傷 程 度 本 試 驗(yàn) 中 隨 著 處 理 濃 度 增 加 M D A 含 量 有 增 加 的 趨 勢(shì) 在 濃 度 為 1 0 0 0 m g k g 1 時(shí) 變 化 顯 著 達(dá) 到 3 2 2 n m o l m g 1 較 對(duì) 照 提 高 了 1 9 2 2 1 3 對(duì) 組 織 鋅 含 量 的 影 響 鋅 是 蚯 蚓 生 長(zhǎng) 成 熟 和 繁 殖 所 必 需 的 基 本 元 素 因 此 代 謝 過(guò) 程 中 需 要 一 定 水 平 的 鋅 元 素 從 表 3 可 以 看 出 與 對(duì) 照 相 比 隨 著 Z n O N P s 處 理 濃 度 增 加 蚯 蚓 體 內(nèi) 的 鋅 含 量 有 增 加 的 趨 勢(shì) 但 沒(méi) 有 顯 著 差 異 總 體 維 持 在 2 0 1 9 1 2 1 2 2 6 m g k g 1 的 水 平 2 2 2 2 1 對(duì) 幼 苗 生 長(zhǎng) 的 影 響 從 表 4 可 以 看 出 不 同 濃 度 Z n O N P s 處 理 下 黃 瓜 的 生 物 量 發(fā) 生 了 顯 著 變 化 在 未 添 加 蚯 蚓 的 處 理 中 隨 著 Z n O N P s 濃 度 的 增 加 黃 瓜 的 生 物 量 先 增 加 后 降 低 5 0 m g k g 1 處 理 顯 著 促 進(jìn) 了 幼 苗 生 長(zhǎng) 此 時(shí) 生 物 量 最 大 為 1 5 8 1 g 相 比 對(duì) 照 增 加 了 3 3 1 在 5 0 0 m g k g 1 和 1 0 0 0 m g k g 1 處 理 中 生 物 量 呈 現(xiàn) 下 降 趨 勢(shì) 但 與 對(duì) 照 相 比 未 達(dá) 到 顯 著 水 平 同 樣 黃 瓜 注 表 中 不 同 的 小 寫(xiě) 字 母 表 示 處 理 間 差 異 顯 著 P 0 0 5 下 同 N o t e D i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s i n t h e t a b l e i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a m o n g t r e a t m e n t s P 0 0 5 T h e s a m e b e l o w 2 Z n O N P s T a b l e 2 E f f e c t s o f Z n O