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纳米银由于其广谱有效的抗菌性,已成为消费品中最常用的纳米材料之一。纳米银的广泛生产、运输及使用过程导致其不可避免的进入到土壤环境,对微生物造成不良影响。土壤中的生物固氮作用是自然生态系统中重要的氮输入过程,但与此过程相关的固氮菌群如何响应纳米银的刺激目前是未知的,因此了解纳米银暴露下的土壤固氮菌群及土壤生物固氮活性变化尤为重要,不仅能进一步确定固氮微生物群落结构变化,也为纳米银的生态毒性评价提供理论依据。以两种不同粒径纳米银最高剂量对土壤固氮细菌群落结构的影响为研究对象,探究纳米银暴露对土壤固氮细菌的种类、α多样性、固氮细菌的群落组成及丰度以及固氮菌结构的影响。结果显示,纳米银暴露下固氮细菌的种类减少,并且其多样性及丰度降低,群落组成明显发生变化;nAg10的短期暴露(7d)对固氮细菌群落结构的影响最大,nAg10的长期暴露(90d)和nAg50的短期暴露(7 d)对固氮细菌群落结构的影响差别不大,但nAg50长期暴露(90d)下固氮细菌群落结构变化最小;纳米银对土壤固氮细菌的影响与其尺寸、剂量以及暴露时间有关,纳米银在土壤中的长期滞留会影响其毒性作用。以两种不同粒径纳米银对土壤固氮模式菌株Azotobacter vinelandii的毒性作用为目标,探究nAg10和nAg50对Azotobactervinelandii细胞活性、凋亡、细胞形态、固氮酶活性、基因表达、以及氧化应激和A.vinelandii细胞摄取Ag的影响。结果显示,纳米银的暴露抑制A.vinelandii细胞活性,加速A.vinelandii细胞凋亡进程,使死亡率上升;纳米银暴露12 h后,A.vinelandii细胞结构遭到严重破坏,其体内的固氮酶活性明显降低,固氮功能基因nifH表达下调,并检测到细胞内出现活性氧物质(ROS),ESR进一步证明纳米银出现产生·OH,此外,在A.vinelandii细胞膜和细胞质内均检测到Ag元素。纳米银破坏细胞膜、产生氧化应激反应是纳米银发挥毒性效应的主要原因,nAg10的毒性作用强于nAg50。以两种不同粒径纳米银暴露下土壤pH、自生固氮菌数量以及固氮酶活性变化为研究内容,探究纳米银对土壤固氮作用的影响。结果显示,纳米银暴露下,土壤pH几乎没有发生变化,维持在6.54左右:土壤自生固氮菌数量和土壤固氮酶活性在纳米银暴露后均受到不同程度的影响,纳米银短期暴露(7d、28d)对土壤自生固氮菌数量影响较大,长期暴露(60d、90d)的影响较小,纳米银的这种影响表现出剂量效应、尺寸效应;纳米银对土壤固氮作用的影响随暴露时间的延长以及纳米银剂量的增大而逐渐增强,这种影响与纳米银的尺寸关联较小;纳米银的抑制作用与其剂量以及暴露时间相关。