碳基材料,包括碳纳米管(CNTs)和生物碳(BC),和蚯蚓都有修复被化学品污染土壤的潜能。由于碳基材料对很多疏水性有机污染物(HOCs)具有很强的吸附能力,从而减少这些HOCs在土壤中的生物可利用性,因而碳基材料可以对这些HOCs产生很显著的作用。有关碳基材料存在潜在环境风险的担忧也与日俱增。蚯蚓可以通过其肠道作用,改变碳基材料-HOCs-微生物之间的相互作用。为了更好地理解改变这种相互作用的机制,需要进一步探讨蚯蚓与碳基材料对土壤微生物活性和群落的影响。然而,CNTs和BC单独或与蚯蚓共存时对HOCs在土壤中的环境归趋,以及BC与蚯蚓共存对土壤中的微生物群落和污染物去除的影响并不清楚。本文采用14C同位素示踪技术,以14C-化合物为目标污染物,研究碳基材料和蚯蚓对污染物在土壤中的行为和归趋,以及对土壤微生物群落的影响。在含有不同浓度(0,2,20和2000mg kg-1土壤干重)单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)的土壤中,加入放射性标记的14C-2,4-二氯苯酚(14C-2,4-DCP),并且测定2,4-DCP在土壤中的矿化、降解和残留分布。CNTs是与14C-2,4-DCP先后加入到土壤中,或者是与14C-2,4-DCP作为混合物一起加入到土壤中。培养90天之后,2000mg kg-1的CNTs显著抑制了土壤中14C-2,4-DCP的矿化,并且使土壤中自由态14C-2,4-DCP的量增加了2.3-3.9倍。14C-2,4-DCP预先吸附在CNTs上的方式对14C-2,4-DCP的降解显示出更强的抑制效应,并且当CNTs浓度为20mgkg-1的时候这种作用就已经很显著。SWCNTs对2,4-DCP在土壤中的降解和残留分布的作用比MWCNTs更强。因为没有观察到2,4-DCP在CNTs上吸附的迟滞现象,出现这种抑制效应可能是因为土壤土著微生物的活性不高,并且CNTs对土壤微生物有潜在的毒性。我们的结果表明,CNTs通过吸附作用而与疏水性污染物一起进入土壤中,比污染物已经存在土壤中的情况,对疏水性污染物在土壤中的环境归趋的影响更显著。为了确定BC和蚯蚓对具有不同疏水性的有机污染物在土壤中归趋的联合影响,我们研究了30天内,在土壤中添加不同浓度的BC(0,0.1,1和5%)和(或)蚯蚓Metaphire guillelmi对14C-2,4-DCP和14C-菲(Phe)在土壤中降解和残留分布的影响。14C-2,4-DCP和14C-Phe在BC上的吸附具有很高的不可逆性。14C-2,4-DCP在BC上的吸附量比14C-Phe高,且两者在BC上的解吸过程十分缓慢。除0.1%的BC显著促进14C-Phe的矿化之外,BC和蚯蚓显著抑制了土壤中14C-2,4-DCP和14C-Phe的矿化。蚯蚓和BC同时存在,对矿化的抑制作用更大。在BC存在的情况下,蚯蚓明显减少了14C-2,4-DCP在土壤胡敏素中的残留,并且显著降低了’4C-Phe在添加5%BC的土壤胡敏素中的残留,这表明在土壤中添加BC后,蚯蚓有能力影响具有不同疏水性的化合物在土壤中的归趋。然而,当培养18天时将蚯蚓取走,并没有观察到随后蚯蚓存在与否对这两种化合物在土壤中归趋的影响有明显的差异,这表明还需要评价蚯蚓存在与否的长期影响。我们研究了培养30天后,BC与蚯蚓Aporrectodea rosea对受Phe污染的土壤中微生物群落的生物量和活性,以及随后对Phe在土壤中的降解的影响。两种土壤(森林土和耕地土)添加了BC和/或蚯蚓,并在含有100mgkg-1Phe的土壤中采用了不同比例的BC(0%,0.1%,1%和5%土壤干重)。根据磷脂脂肪酸指纹结果,BC没有影响土壤微生物群落,包括细菌和真菌。当存在BC(≤1%)时,蚯蚓显著抑制了两种土壤中的细菌和真菌的生物量。低于1%的BC没有影响Phe在森林土中的浓度,然而,5%的BC促进了Phe的去除,并且蚯蚓存在时这种促进作用更加显著,而在添加有≥1%BC的耕地土中可提取出的Phe的含量更高,并且随着BC浓度增加而增加。BC和蚯蚓A. rosea对不同土壤中的微生物群落,以及土壤中Phe的去除的影响有所差异,这主要是由这两种土壤的性质差异所致。本文第一次研究了CNTs对HOCs在只有土著微生物活性的土壤中环境归趋的影响,同时也首次研究了蚯蚓与BC共存对土壤中有机污染物的环境归趋,以及微生物群落的影响。结果证明可能只有在CNTs浓度较高的区域,CNTs对2,4-DCP的影响才会比较显著。但是CNTs对其他HOCs,尤其是那些与CNTs有较强吸附亲和力的HOCs在环境中的降解与持久性的影响,还需要进一步研究。蚯蚓可以改变污染物在添加有BC土壤中的残留分布,但形成的结合态残留的形态如何,以及这些结合态残留是否能再次释放进入到环境中,或被微生物、动物、植物利用,特别是蚯蚓富集或降解,这些问题也有待进一步研究。