蚯蚓黏液及其活性组分对土壤镉形态转化的协同钝化机制OA

开发高效、绿色的原位钝化剂对于镉(Cd)污染农田土壤修复具有重要意义。赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)黏液作为一种天然生物源分泌物,富含多种活性官能团,在重金属钝化方面展现出巨大潜力,然而其具体作用成分与微观机制尚不明确。本研究以赤子爱胜蚓为对象,采用石英砂法收集蚯蚓黏液,通过在Cd污染水平为1.0、3.0、15.0 mg·kg^(-1)的土壤中添加0、5、10、30 mL黏液并培养28 d,系统探究了黏液添加对土壤理化性质、Cd形态分布及活性成分调控效应的作用。结果表明:赤子爱胜蚓黏液为中性,含有17种氨基酸(以谷氨酸、甘氨酸为主)及琥珀酸等有机酸和碳、氮、磷等营养元素。黏液添加可显著提高土壤pH值、电导率、总有机碳、碱解氮和可溶性有机氮,降低可溶性有机碳、总氮和总磷。土壤pH值为调控Cd形态转化的核心环境因子,其上升主导了Cd由可交换态向铁锰氧化物结合态和有机结合态等稳定形态的转化。进一步分析表明,黏液中的甘氨酸在促进Cd钝化中起到关键作用,与生物有效态Cd(DTPA-Cd)含量呈极显著负相关(P<0.001)。向15.0 mg·kg^(-1)Cd污染土壤中添加10 mL黏液培养7 d,DTPA-Cd降低42.7%;向3.0 mg·kg^(-1)Cd污染土壤中添加30 mL黏液培养28 d,DTPA-Cd降低33.9%。本研究揭示了黏液通过“提升土壤pH”与“关键组分络合”协同钝化Cd的机制,为开发以甘氨酸为核心的仿生绿色钝化剂提供了理论依据。