污泥水热炭化液相有机氮的环境风险分级与分子转化机制研究

针对非酚（NP）污染土壤修复难题，山东大学团队创新性提出功能碳纳米点（FCNs）协同万寿菊（Tagetes patula L.）的纳米-植物修复策略。研究证实20 mg kg?1 FCNs可使5 mg kg?1和50 mg kg?1 NP污染土壤修复效率分别提升55.9%和118.3%，最高效率达77.0%和59.0%。该工作通过纳米催化、植物生理调控和根际微环境改造三重机制，为持久性有机污染物治理提供了高效低风险的解决方案。

　　

非酚（NP）作为典型的内分泌干扰物，因其持久性和生态毒性对土壤环境构成严峻挑战。传统修复技术面临成本高、二次污染等瓶颈，而单纯植物修复又受制于污染物生物有效性和植物代谢能力。针对这一难题，山东大学的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表创新成果，开发出功能碳纳米点（FCNs）协同万寿菊（Tagetes patula L.）的纳米-植物修复体系，为NP污染土壤治理提供了新范式。

研究采用电解法合成水溶性FCNs，通过吸附实验、催化降解实验和盆栽试验系统评估修复效果。借助高分辨透射电镜（HRTEM）和拉曼光谱表征材料特性，结合植物生理指标测定、土壤酶活性分析及微生物组测序等多维度技术，解析了FCNs在NP降解-植物耐受-根际调控中的协同机制。

FCNs对NP的吸附与催化降解
FCNs（1-14 nm）具有丰富的含氧官能团和石墨烯晶格结构（0.21 nm间距），其表面电负性（Zeta电位-27.6 mV）通过静电作用和π-π堆积高效吸附NP。在H₂O₂存在下，FCNs作为纳米催化剂可将NP降解率提升至对照组的3.8倍，电子顺磁共振证实其通过产生羟基自由基（·OH）和超氧自由基（·O₂^?）触发氧化链式反应。

植物生理调控机制
20 mg kg^?1 FCNs处理使万寿菊在5/50 mg kg^?1 NP污染土壤中的生物量分别增加37.2%/29.8%。叶片抗氧化酶（SOD、POD）活性提升2.1-3.3倍，丙二醛含量降低41.7%-53.2%，表明FCNs通过激活NP降解通路（CYP450酶基因上调2.4倍）和缓解氧化应激增强植物耐受性。

根际微环境重塑
FCNs使根际土壤脱氢酶和过氧化物酶活性提高1.8-2.5倍，促进变形菌门（Proteobacteria）等NP降解菌富集（相对丰度增加15.3%）。通过上调土壤pH（0.5单位）和有机质含量（12.7%），构建了利于污染物解吸-微生物降解的微生态循环。

该研究首次阐明FCNs在"纳米催化-植物代谢-微生物协同"三元体系中的作用路径，20 mg kg^?1 FCNs即可实现59.0%-77.0%的NP去除率，较传统纳米材料用量降低1-2个数量级。环境风险评估证实FCNs对斑马鱼的半致死浓度（LC₅₀）达1610 mg L^?1，属于"实际无毒"级别，其可降解特性避免了二次污染。这项成果为持久性有机污染物的绿色修复提供了理论依据和技术支撑，兼具环境效益与农业应用前景。