前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的碳納米管對(duì)地表微生物的影響，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來(lái)靈感，歡迎大家閱讀并分享。
多壁碳納米管(MWCNT)是最為常用的一種人造納米材料，它所具有的特殊物理化學(xué)性質(zhì)，使其在納米材料領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。例如，出色的機(jī)械性能和機(jī)電性質(zhì)使得它成為各種增強(qiáng)復(fù)合材料和智能材料的研究熱點(diǎn)［1-3］;極小的尺寸和高度對(duì)稱的結(jié)構(gòu)賦予了它顯著的量子效應(yīng)和電磁學(xué)性質(zhì);特殊的表面結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)讓它在吸附作用方面受到青睞，此外它還是光學(xué)和熱學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)［4］。然而，碳納米管的這些獨(dú)特理化性質(zhì)也使得它具有特殊的生物效應(yīng)。在進(jìn)入生命體和環(huán)境以后，它們與生命體相互作用所產(chǎn)生的化學(xué)特性和生物活性與化學(xué)成分相同的常規(guī)物質(zhì)有很大不同［5-7］。碳納米管可能產(chǎn)生新的污染，已成為世界各國(guó)政府和公眾關(guān)注的新焦點(diǎn)。 目前已有研究報(bào)道碳納米材料對(duì)微生物的毒性。Kang及其合作者研究發(fā)現(xiàn)［8］，碳納米管直接與細(xì)菌接觸，可導(dǎo)致細(xì)胞膜損傷，細(xì)胞代謝能力下降并引起核酸外泄。另一項(xiàng)研究表明［4］，單壁碳納米管(SWCNT)對(duì)革蘭氏陰性的埃希菌屬、假單胞菌屬以及革蘭氏陽(yáng)性的枯草芽孢桿菌和葡萄球菌均能產(chǎn)生較大的細(xì)菌毒性，使細(xì)菌失活。而多壁碳納米管對(duì)不同菌屬細(xì)菌的毒性差異很大，總體毒性中等。這些研究的對(duì)象多為單一細(xì)菌，關(guān)于復(fù)雜的土壤生態(tài)環(huán)境中微生物的研究較少［9］。目前國(guó)際上僅有兩篇文章報(bào)道了碳納米材料對(duì)土壤微生物的生態(tài)毒理效應(yīng)。Tong等通過(guò)測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)、土壤呼吸作用、碳的礦化作用、氮循環(huán)和酶活性指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)富勒烯(nC60)對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、功能和生物作用具有微弱影響［10］。Johasen及其合作者報(bào)道，在實(shí)驗(yàn)條件下，富勒烯(nC60)對(duì)土壤的呼吸和微生物量沒(méi)有影響，但對(duì)快速生長(zhǎng)的細(xì)菌具有抑制作用［11］。碳納米管對(duì)土壤微生物的影響，目前還缺乏認(rèn)識(shí)。 土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分，是珍貴的自然資源。土壤微生物是土壤中的活性組分，在維持土壤生態(tài)平衡如養(yǎng)分運(yùn)轉(zhuǎn)、有機(jī)質(zhì)分解和環(huán)境污染物凈化中發(fā)揮著重要作用［12］。為進(jìn)一步揭示碳鈉米管的生態(tài)毒理效應(yīng)，本研究以多壁碳納米管為研究對(duì)象，從生化作用、酶活性、微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)等方面系統(tǒng)地評(píng)估了它對(duì)土壤微生物的影響，為碳鈉米管的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供理論依據(jù)。 1材料和方法(Materialsandmethods) 1.1儀器與試劑 儀器:7500FastReal-TimePCRSystem實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀(AppliedBiosystems公司，美國(guó))，TL-25/H基因擴(kuò)增儀(BIOER公司，日本)，TanonEPS300電泳儀(上海天能科技有限公司)，HE120電泳槽(Tanon公司)，547R型臺(tái)式離心機(jī)(Eppendorf公司)，IngenyPho-rU突變分析系統(tǒng)(Ingeny公司，荷蘭)，透射電子顯微鏡(TecnaiF30，F(xiàn)EI公司，美國(guó))和熱重分析儀(OQ50V20.6Build31，ThermalAnalysis公司，美國(guó))。 試劑:多壁碳納米管(S-MWCNT-1020)購(gòu)自深圳市納米港有限公司，外徑10～20nm，長(zhǎng)度1～2μm，純度(重量百分比)95%～98%，無(wú)定型碳2%，灰分≤0.2wt%，比表面積40～300m2•g－1。圖1和圖2分別顯示了多壁碳納米管的熱重分析(TGA)和透射電子顯微鏡(TEM)分析結(jié)果。結(jié)果分析表明，多壁碳納米管的純度達(dá)到95%以上，平均管徑約為14nm，平均長(zhǎng)度為1～2μm，與產(chǎn)品標(biāo)注的性質(zhì)相符。 1.2實(shí)驗(yàn)材料 土壤樣品采自北京大學(xué)未名湖岸邊山坡地，用鑷子去除土壤中的草根及其他雜物，過(guò)2.5mm篩，篩過(guò)的土壤在室溫條件下留待使用。實(shí)驗(yàn)用土壤pH為6.2，水解氮和速效磷的含量分別為67.4和20.2mg•kg－1，總有機(jī)碳含量為1.38%，含水量為4.86%。為避免水份揮發(fā)造成的誤差，實(shí)驗(yàn)期間定期補(bǔ)水使土壤的含水率控制為5%左右，環(huán)境條件能夠保證土壤微生物的正常生命活動(dòng)。 1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)置 設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn)，分別為碳納米管組和對(duì)照組。對(duì)于碳納米管組，按1mg碳納米管•g－1土的濃度將多壁碳納米管與土樣均勻混合，具體做法如下:將實(shí)驗(yàn)用土置于有蓋大塑料盒內(nèi)，在磁子攪拌的同時(shí)，從盒子上部的兩端通過(guò)插入的玻璃管用氮?dú)馍倭慷啻未等胨枇康亩啾谔技{米管，進(jìn)行混勻。將混合均勻的含碳納米管的土樣分裝至18個(gè)250mL錐形瓶，每個(gè)瓶?jī)?nèi)約140g土樣。對(duì)照組中僅有土樣，無(wú)碳納米管。以28d為測(cè)定周期，每個(gè)周期分別從碳納米管組和對(duì)照組取3個(gè)錐形瓶中的土樣測(cè)定所研究的各項(xiàng)指標(biāo)(即做3個(gè)平行樣)。實(shí)驗(yàn)期間通過(guò)定期加水，控制土壤的含水率在5%左右。 1.4分析方法 1.4.1多壁碳納米管的性質(zhì)測(cè)定 多壁碳納米管的純度用熱重分析法(TGA)測(cè)定，測(cè)定條件為:氮?dú)?N2)下以10℃•min－1速率升溫(室溫至950℃);表面特性采用透射電子顯微鏡(TEM)分析測(cè)定。 1.4.2土壤理化性質(zhì)和酶活性的測(cè)定 土壤呼吸作用的測(cè)定(密閉靜置培養(yǎng)法)，土壤氨化作用的測(cè)定(土壤培養(yǎng)法)，土壤脫氫酶活性的測(cè)定(氯化三苯基四氮唑法)和土壤熒光素二乙酸酯酶活性的測(cè)定均參考文獻(xiàn)［13］進(jìn)行。 1.4.3土壤微生物量的測(cè)定 采用最可然數(shù)(MPN)和適時(shí)定量聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)兩種方法對(duì)土壤微生物進(jìn)行測(cè)定。MPN法按照美國(guó)FDA細(xì)菌學(xué)分析手冊(cè)進(jìn)行［14］，土壤稀釋倍數(shù)為10～108倍，每個(gè)濃度做3個(gè)平行，在LB培養(yǎng)基中培養(yǎng)2d后，在600nm波長(zhǎng)下測(cè)定其濁度。土壤細(xì)菌總DNA的提取采用FastDNASpinKitforSoil試劑盒(Qbiogene，美國(guó))，提取過(guò)程按照試劑盒產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行。采樣針對(duì)細(xì)菌16SrDNA的通用引物341F(5’-CCTACGGGAGGCAGCAG-3’)和518R(5’-ATTACCGCGGCTGCTGG-3’)對(duì)樣品中的細(xì)菌DNA進(jìn)行擴(kuò)增。PCR反應(yīng)體系為20μL，包括10μL預(yù)混液(SYBR?qPCRMix)，0.2μL341F引物，0.2μL518R引物，0.4μL模板DNA，9.2μL無(wú)菌水。PCR擴(kuò)增程序如下:95℃預(yù)熱20s;循環(huán):變性94℃3s，延伸60℃30s，循環(huán)數(shù)40。用含有細(xì)菌16SrDNA的質(zhì)粒作標(biāo)準(zhǔn)樣品，其濃度范圍為0.08～50μg•mL－1，根據(jù)樣品反應(yīng)的Ct值，通過(guò)標(biāo)線計(jì)算出樣品中細(xì)菌16SrDNA的濃度。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e# 1.4.4土壤群落結(jié)構(gòu)的分析 采用聚合酶鏈反應(yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)法測(cè)定土壤細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)。用帶GC夾的細(xì)菌16SrDNA通用引物GC341-357F(5’-CGC-CCGCCGCGCCCCGCGCCCGTCCCGCCGCCCCCGC-CCGCCTACGGGAGGCAGCAG-3’)和518R(5’-AT-TACCGCGGCTGCTGG-3’)對(duì)樣品中的細(xì)菌DNA進(jìn)行擴(kuò)增，采用降落PCR法。PCR反應(yīng)體系為50μL，包括25μL預(yù)混液(PremixTaqTMVersion2.0)，0.5μLGC341-357F引物，0.5μL518R引物，1μL模板DNA，23μL無(wú)菌水。PCR擴(kuò)增程序如下:94℃預(yù)熱5min;循環(huán)1:變性94℃1min，雜交65℃1min(每個(gè)循環(huán)降0.5℃)，延伸72℃1min，循環(huán)數(shù)20;循環(huán)2:變性94℃1min，雜交55℃1min，延伸72℃1min，循環(huán)數(shù)10，最后1次循環(huán)延伸72℃10min，然后4℃保存。升溫程序設(shè)置為2℃•s－1，降溫程序設(shè)置為－1.5℃•s－1，熱蓋。對(duì)樣品DNA擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行變性梯度凝膠電泳(DGGE)，儀器采用IngenyPhorU突變分析系統(tǒng)。以聚丙烯酰胺為變性劑，梯度為40%～80%，取PCR產(chǎn)物40μL，加入8μLDGGE上樣緩沖液，混勻后進(jìn)樣，100V電壓預(yù)電泳5min后，以70V恒壓、60℃恒溫，電泳16h以上。電泳結(jié)束后，將膠體浸入3LEB染液中，避光染色45min，換至清水中避光脫色20min后于凝膠成像系統(tǒng)觀察。所得圖像利用QuantityOne4.62進(jìn)行分析，包括泳道/條帶識(shí)別和相似性分析。 1.5數(shù)據(jù)處理 用Excel2007軟件記錄數(shù)據(jù)和制作圖表，采用成對(duì)數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)方法比較不同組的數(shù)據(jù)差異。用Spss18統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 2結(jié)果(Results) 2.1多壁碳納米管對(duì)土壤微生物生化作用的影響 2.1.1呼吸作用 土壤呼吸作用是衡量土壤中微生物活性的重要指標(biāo)。在為期近5個(gè)月的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)定了不同時(shí)段碳納米管組和對(duì)照組中土壤微生物的呼吸作用，結(jié)果如圖3所示。實(shí)驗(yàn)初期碳納米管組的微生物呼吸作用略受抑制，隨后基本與對(duì)照組相近，且隨時(shí)間變化不大。為排除系統(tǒng)誤差的影響，以對(duì)照組為基準(zhǔn)，作出碳納米管組與對(duì)照組的呼吸強(qiáng)度比值(文中定義為呼吸作用相對(duì)強(qiáng)度值)隨時(shí)間的變化曲線。從圖中可以看出，實(shí)驗(yàn)初期碳納米管組的呼吸作用受到抑制，隨后逐漸恢復(fù)(2個(gè)月后與對(duì)照組基本 2.1.2氨化作用 土壤氨化作用是生物界氮素環(huán)境的重要環(huán)節(jié)，對(duì)植物的生長(zhǎng)具有重要意義。圖4顯示碳納米管組和對(duì)照組中土壤的氨化作用。實(shí)驗(yàn)前2個(gè)月內(nèi)，碳納米管組中土壤的氨化作用明顯強(qiáng)于對(duì)照組，隨后兩組之間的相對(duì)大小逐漸發(fā)生變化，實(shí)驗(yàn)3個(gè)月后，碳納米管組中土壤的氨化作用低于對(duì)照組。從相對(duì)氨化作用強(qiáng)度(碳納米管組與對(duì)照組的氨化作用強(qiáng)度比值)看，實(shí)驗(yàn)初期碳納米管增強(qiáng)了土壤的氨化作用，但后期土壤的氨化作用減弱。 2.2多壁碳納米管對(duì)土壤微生物酶的影響 2.2.1脫氫酶活性 土壤酶是參與土壤新陳代謝的重要物質(zhì)，其中氧化還原酶系在土壤的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化中占有很重要的地位。脫氫酶屬于氧化還原酶系，它能從一些基質(zhì)中析出氫而進(jìn)行氧化作用。本研究中，碳納米管組和對(duì)照組中土壤的脫氫酶活性變化見(jiàn)圖5。實(shí)驗(yàn)后第28天、112天和140天，碳納米管組中測(cè)得的脫氫酶活性均明顯低于對(duì)照組;但在第0天和84天，碳納米管組中的活性略高于對(duì)照組。從相對(duì)脫氫酶活性(碳納米管組與對(duì)照組的脫氫酶活性比值)看，實(shí)驗(yàn)初期碳納米管抑制了土壤的脫氫酶活性，中期土壤的脫氫酶活性逐漸復(fù)原，后期土壤的脫氫酶活性又逐漸減弱。 2.2.2熒光素二乙酸酯酶活性 土壤中廣泛存在熒光素二乙酸(主要來(lái)源于土壤微生物細(xì)胞及部分植物殘?bào)w)，它可被土壤中許多酶，如蛋白酶、脂肪酶和酯酶等水解，發(fā)生酶促反應(yīng)。因此，有學(xué)者提出用熒光素二乙酸酯酶活性來(lái)評(píng)價(jià)土壤微生物的總體活性［13］。本研究中，碳納米管組和對(duì)照組中土壤的熒光素二乙酸酯酶活性變化見(jiàn)圖6。整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，碳納米管組中的熒光素二乙酸酯酶活性均低于對(duì)照組。從相對(duì)熒光素二乙酸酯酶活性(碳納米管組與對(duì)照組的熒光素二乙酸酯酶活性比值)看，實(shí)驗(yàn)初期有些波動(dòng)，隨后逐漸減弱。 2.3多壁碳納米管對(duì)土壤微生物量的影響 研究采用兩種方法分析土壤的微生物量，即基因分析法(定量熒光PCR)和最可然數(shù)法(MPN)。圖7顯示了基因分析法測(cè)定的微生物量結(jié)果(圖中縱坐標(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，因此僅做出正誤差線)。實(shí)驗(yàn)初期，碳納米管組和對(duì)照組的微生物量基本持平;第56天，碳納米管組的微生物量明顯高于對(duì)照組;第84和112天，碳納米管組的微生物量明顯低于對(duì)照組(由于實(shí)驗(yàn)操作的失誤，沒(méi)有獲得第140天的微生物量數(shù)據(jù))。MPN法測(cè)定的微生物量結(jié)果與定量熒光PCR法基本一致。土壤微生物量的分析是1次進(jìn)行的，即實(shí)驗(yàn)期間，每次取樣時(shí)冷凍保存一部分土壤，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)所有土壤樣品中的基因進(jìn)行提取和分析。因此，沒(méi)有計(jì)算和分析相對(duì)微生物量。 2.4多壁碳納米管對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響 研究采用PCR-DGGE方法分析土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)。圖8為實(shí)驗(yàn)第0天至第140天12個(gè)樣本的DGGE圖譜。其中N表示碳納米管組，C表示對(duì)照組，0、28、56、84、112和140表示實(shí)驗(yàn)的天數(shù)。為了更清楚地對(duì)條帶進(jìn)行分析，使用QuantityOne軟件包，以樣品N0為標(biāo)準(zhǔn)做出了12個(gè)樣品的泳道識(shí)別圖，見(jiàn)圖9。泳道中的條帶粗細(xì)不一，對(duì)應(yīng)其在DGGE膠上的密度大小不同。密度大，則條帶比較粗黑;密度小，則條帶比較細(xì)。圖9中顯示了15條最明顯的條帶，其中條帶5、9和15在每個(gè)樣品中均有出現(xiàn)，條帶1、3、7和10也出現(xiàn)在10個(gè)以上的樣本中，條帶1、2和10在大多數(shù)泳道中都比較粗。根據(jù)條帶對(duì)比的結(jié)果，利用戴斯系數(shù)Cs(Dicecoefficient)計(jì)算出各樣品的相似性，所得相似度最大的兩組為實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和第56天的樣品(N0和C0、N56和C56的相似度分別為74.9%、79.7%)，其他時(shí)間兩組的微生物群落結(jié)構(gòu)相似度較低(N28和C28、N84和C84、N112和C112、N140和C140的相似度分別為42.4%、55.6%、42.5%和41.3%)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e# 3討論(Discussion) 3.1實(shí)驗(yàn)土壤的影響 本研究土壤中多壁碳納米管的濃度參照文獻(xiàn)設(shè)定為1mg•g－1新鮮土［10］。多壁碳納米管的水溶解度很低，必須使用其他溶劑才能制成均勻溶液。例如，文獻(xiàn)中報(bào)道用四氫呋喃做溶劑可得到多壁碳納米管的均勻懸濁液，但懸濁液中的四氫呋喃本身對(duì)生物也具有一定的毒性［15］。為排除溶劑對(duì)土壤微生物的影響，本研究中不使用任何溶劑，而是直接將多壁碳納米管顆粒混入土壤。為使實(shí)驗(yàn)土壤盡量均勻，將過(guò)2.5mm目篩的實(shí)驗(yàn)用土分次置于有蓋大塑料盒內(nèi)，用磁子連續(xù)攪拌土樣，同時(shí)從盒子上部?jī)蓚?cè)通過(guò)插入的玻璃管用氮?dú)夥执未等胨枇康亩啾谔技{米管，然后將混有多壁碳納米管的土壤放入有蓋的圓筒內(nèi)進(jìn)行混勻，再將混勻的土樣進(jìn)行分裝。盡管如此，由于土壤本身的不均勻性以及固相混合難均勻的特點(diǎn)，每個(gè)錐形瓶?jī)?nèi)的土樣會(huì)有所區(qū)別，有可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)定波動(dòng)較大，在一定程度上會(huì)影響對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判斷。但是，綜合各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是表現(xiàn)了一定的規(guī)律性。 3.2多壁碳納米管對(duì)土壤微生物的生態(tài)毒理效應(yīng) 本研究選擇呼吸作用、氨化作用、脫氫酶、熒光素二乙酸酯酶、微生物數(shù)量和微生物基因多樣性為指標(biāo)，從生化作用、酶活性、微生物量和群落結(jié)構(gòu)4個(gè)方面反映多壁碳納米管對(duì)土壤微生物的毒性。結(jié)果顯示，在相同處理?xiàng)l件下，不同指標(biāo)呈現(xiàn)不同的變化。其中，氨化作用和脫氫酶的變化規(guī)律有些相似，即暴露于多壁碳納米管后，初期微生物的氨化作用和脫氫作用略有增強(qiáng)。郭桂悅等［16］發(fā)現(xiàn)納米炭黑能促進(jìn)腈綸廢水生化處理過(guò)程中氨化菌的生長(zhǎng)，從而提高生物脫氮的效果，其原因可能是腈綸廢水中含有難降解的有機(jī)物等，這些物質(zhì)會(huì)阻礙氨化作用的進(jìn)行，而投加炭黑后一部分難降解有機(jī)物會(huì)被吸附，使氨化反應(yīng)得以順利進(jìn)行，促進(jìn)微生物中氨化菌的生長(zhǎng)。土壤中可能含有與腈綸廢水中類似的阻礙微生物氨化作用的物質(zhì)，而多壁碳納米管的加入可能吸附了這些物質(zhì)，從而使氨化作用增強(qiáng);后期氨化作用的減弱則可能是土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗或某些有毒降解產(chǎn)物的積累引起的。另外，土壤中可能存在某些可以降解多壁碳納米管的微生物，因而實(shí)驗(yàn)初期脫氫酶活性增強(qiáng)，后期因營(yíng)養(yǎng)缺乏或中間有毒產(chǎn)物的積累，脫氫酶活性又逐漸降低。熒光素二乙酸酶通常被用來(lái)評(píng)價(jià)土壤微生物的總體活性。本實(shí)驗(yàn)中，碳納米管處理組中熒光素二乙酸酶活性在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間均低于對(duì)照組，表明總體上碳納米管對(duì)土壤微生物的總酶(主要是水解酶)有一定的抑制作用。有研究發(fā)現(xiàn)［18］，在一定劑量下多壁碳納米管誘導(dǎo)了明顯的細(xì)胞凋亡，包括細(xì)胞核變性、核基質(zhì)減少，染色質(zhì)濃縮，出現(xiàn)月牙樣邊集，細(xì)胞漿中出現(xiàn)空泡等現(xiàn)象。Sayes等［19］進(jìn)一步指出，碳納米材料的毒性效應(yīng)可能是由于產(chǎn)生氧化脅迫或自由基，造成脂質(zhì)過(guò)氧化損傷和膜結(jié)構(gòu)破壞，細(xì)胞正常功能喪失，引起細(xì)胞的死亡或凋亡［20-21］。因此，本實(shí)驗(yàn)中的碳納米管很可能對(duì)部分土壤微生物細(xì)胞產(chǎn)生了類似的作用，但由于各項(xiàng)生化指標(biāo)的靈敏度不同，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯著程度也不同。 MPN法和定量熒光PCR測(cè)定微生物量的結(jié)果基本一致:除第56天碳納米管組微生物量高于對(duì)照組外，其余幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)碳納米管組微生物量均低于對(duì)照組。第56天碳納米管組微生物量的增加可能與實(shí)驗(yàn)初期土壤中某些菌(如氨化菌)的增加有關(guān)。MPN法操作相對(duì)復(fù)雜繁瑣，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性需要嚴(yán)格無(wú)菌操作保證，因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中引入隨機(jī)誤差的可能性較大［22-23］，與熒光定量PCR法相比誤差較大，使得兩組的差值波動(dòng)較大。DGGE圖譜的分析結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和第56天時(shí)，碳納米管組和對(duì)照組群落結(jié)構(gòu)的相似度較大，但在其他時(shí)間相似度較小。土壤中的優(yōu)勢(shì)菌(如圖9中的條帶1、3、5、7、9、10、15)在各組中的含量均較高，說(shuō)明多壁碳納米管對(duì)這些優(yōu)勢(shì)菌種沒(méi)有影響或影響很小，某些甚至可能利用多壁碳納米管進(jìn)行代謝。Allen等［17］研究表明，碳納米管能被山葵過(guò)氧化酶(horseradishperoxidase，HRP)催化進(jìn)行生物降解。HRP會(huì)與過(guò)氧化氫形成一個(gè)活性很高的中間體，然后在蛋白質(zhì)的作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為另一種化合物，而位于HRP催化位點(diǎn)處的碳納米管將會(huì)被這種化合物降解。研究者推測(cè)，這很可能是自然界降解碳納米管的一種途徑，其他過(guò)氧化酶(如myeloperoxidase，MPO)也許對(duì)碳納米管的氧化降解同樣有效。Kagan等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)［24］，人體嗜中性白細(xì)胞髓過(guò)氧化物酶(hMPO)產(chǎn)生的活性自由基中間產(chǎn)物和次氯酸鹽可以催化碳納米管的生物降解，主要是通過(guò)hMPO的氨基酸與碳納米管表面的羥基的相互作用實(shí)現(xiàn)的，這種作用也被Kam和他的同事在實(shí)驗(yàn)室所證實(shí)［25］。因此，土壤中很可能存在一些微生物所分泌出的能夠降解碳納米管的酶。 研究中采用成對(duì)數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)方法比較了碳鈉米管組和對(duì)照組的相應(yīng)測(cè)定指標(biāo)數(shù)據(jù)差異，除熒光素二乙酸酯酶活性外(碳鈉米管組在0.05水平上顯著低于對(duì)照組)，其他指標(biāo)在兩組中在0.05水平上沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差異。這可能與研究的時(shí)間跨度還不夠長(zhǎng)，測(cè)定存在波動(dòng)，或者各項(xiàng)指標(biāo)的反應(yīng)靈敏度不同有關(guān)。 綜上所述，我們認(rèn)為土壤中不同微生物對(duì)多壁碳納米管的響應(yīng)不同，土壤微生物有些功能可能受到多壁碳納米管的抑制，但有些功能卻可能被增強(qiáng)。多壁碳納米管的毒性效應(yīng)是碳納米管本身物理化學(xué)特性與微生物生物特性綜合作用的結(jié)果。總體上，多壁碳納米管對(duì)土壤微生物表現(xiàn)了一定的毒性，使土壤中的酶活性降低、生物量減少以及群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。