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二氧化钛纳米颗粒对沼泽土壤反硝化和N2O排放的影响

Effects of TiO2 nanoparticles on the denitrification and N2O emissions of marsh soil

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摘要近年来,二氧化钛纳米颗粒(TiO2NPs)环境释放量不断增加,并通过多种途径进入湿地生态系统,不可避免地影响到湿地生态系统环境和功能.然而,关于TiO2NPs对沼泽土壤反硝化作用和氧化亚氮(N2O)排放的影响机及制尚不明确.选择典型沼泽土壤,通过室内培养实验研究土壤理化性质、反硝化酶活性、反硝化速率(DNR)和N2O排放对不同剂量TiO2NPs 0 mg/kg(CK)、10 mg/kg(A10)、100 mg/kg(A100)、1000 mg/kg(A1000)输入的响应,探讨TiO2NPs输入对沼泽土壤反硝化作用和N2O排放影响的内在机制.结果表明:不同剂量TiO2NPs处理显著降低了土壤pH(P＜0.05),A10处理显著降低土壤总有机碳(TOC)含量(P＜0.01),A1000处理显著降低硝态氮(NO3-N)和亚硝态氮(NO2-N)含量(P＜0.05).TiO2NPs处理抑制硝酸盐还原酶(NAR)活性,促进一氧化氮还原酶(NOR)和氧化亚氮还原酶(NOS)活性(P＜0.01),A1000处理先促进后抑制了亚硝酸盐还原酶(NIR)活性(P＜0.05).不同剂量TiO2NPs处理抑制了土壤DNR,促进了N2O排放,TiO2NPs处理通过抑制NIR活性,降低土壤DNR,同时通过促进NOR活性,提高N2O排放.综上,TiO2NPs输入通过影响反硝化还原酶活性改变沼泽土壤反硝化过程,导致沼泽土壤N2O排放增加,改变湿地氮的源、汇功能,影响全球气候变化.为TiO2NPs输入的湿地环境风险评估研究提供理论基础.