铜污染条件下生物炭对蚯蚓的生态毒理效应

为探究铜(Cu)污染下施用生物炭对蚯蚓生长和Cu富集的影响机制,将赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetida)暴露在包含铜污染和不同热解温度(300℃和600℃)和施用比例(1％和3％)的水稻生物炭的人工土壤中,进行为期45 d的亚急性毒性试验.结果 显示,Cu胁迫下,施用生物炭均不同程度抑制了蚯蚓的生长,促进了蚯蚓对Cu的富集,加剧了蚯蚓的氧化应激,导致蚯蚓SOD、CAT活性和MDA含量增加,形态学损伤加剧.且300℃生物炭处理下蚯蚓的Cu富集量相较于同一施用比例下600℃生物炭处理分别提高了3.13％和28.04％.同时,生物炭施用导致土壤水溶态Cu含量迅速增加.相关分析表明,Cu胁迫下,蚯蚓Cu富集量与培养前土壤水溶态Cu含量显著相关,而土壤水溶态Cu含量与DOC含量之间呈显著相关.因此,在蚯蚓培养前,300℃生物炭处理下土壤DOC含量和水溶态Cu含量均高于同一施用比例的600℃生物炭处理,可能是导致培养结束后前者处理中蚯蚓Cu富集量相对更高的重要原因.此外,蚯蚓Cu富集量、培养前期土壤水溶态Cu含量与土壤pH之间无明显相关性,故pH的改变可能不是影响Cu形态变化的决定因素.本研究结果表明Cu污染下,生物炭施用导致土壤DOC含量升高可能会增加Cu的生物有效性,不利于土壤动物的生长,对土壤生态系统造成负面影响.