绿色合成铁-氧化石墨烯纳米复合材料修复四环素-铅复合污染土壤的生态功能影响与机制研究

《Applied Soil Ecology》：Impacts of tetracycline-lead co-contamination on soil ecosystem functions and remediation using green-synthesized iron-graphene oxide nanocomposites

　　本研究系统阐述了TC（tetracycline）和Pb（lead）复合污染对土壤生态功能的协同毒性机制，并创新性地采用绿色合成铁-氧化石墨烯纳米复合材料（IGO）进行修复。结果表明IGO能显著降低生菜对TC（根96.4%/茎97.8%）和Pb（根82%/茎47.5%）的吸收，同时提升叶绿素含量（147–192%）、降低电解质泄漏（41–46%）和MDA含量（40–42%），并通过增强β-葡萄糖苷酶活性（92–236%）恢复微生物群落，为农业土壤复合污染治理提供新策略。

　　

亮点

绿色合成的IGO纳米复合材料有效固定了土壤中的TC和Pb

IGO处理使生菜根部TC吸收降低96.4%，茎部降低97.8%

Pb在植物根部和茎部的积累分别减少82%和47.5%

叶绿素和类胡萝卜素含量显著增加147-192%

氧化应激标志物电解质泄漏和MDA含量下降41-42%

土壤酶活性显著增强，特别是β-葡萄糖苷酶提升92-236%

有益微生物群落（如芽孢杆菌和厚壁菌门）得到恢复

结论

本研究证明了绿色合成IGO纳米复合材料在修复TC和Pb复合污染农业土壤方面的显著功效。铁的红氧化特性与氧化石墨烯吸附能力的结合，创造了一种多功能修复材料，能显著降低污染物的生物有效性，减轻植物氧化应激，并增强土壤微生物活性。IGO处理大幅降低了植物对TC和Pb的吸收，这可能是通过吸附和共沉淀机制实现的，从而降低了土壤中污染物的生物可利用性。此外，IGO还通过增强抗氧化防御系统，有效减轻了植物的氧化应激。土壤健康指标，包括酶活性和微生物多样性，在IGO处理后得到显著改善。这些发现表明，IGO是一种有前景的可持续策略，可用于修复被抗生素和重金属复合污染的农业土壤，同时保障作物生产和食品安全。需要进一步研究来评估IGO的长期环境影响，并优化其在真实农田条件下的应用。