تحقیقات آب و خاک ایران

تحقیقات آب و خاک ایران

پایش زمانی سمیت نانوذرات نقره بر برخی شاخص‌های زیستی در دو خاک لومی شنی و رسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد گروه خاکشناسی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران
2 گروه خاکشناسی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران
3 گروه خاکشناسی، واحد کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، کرج، ایران.
چکیده
ورود روزافزون نانوذرات نقره به اکوسیستم‌های خاکی، سلامت بیوشیمیایی و چرخه‌های بیوژئوشیمیایی را تهدید می‌کند. این پژوهش با هدف ارزیابی اکوتوکسیکولوژیک و پایش دینامیک زمانی نانونقره بر فعالیت آنزیم‌های خاک در دو بافت متفاوت انجام گرفت. انکوباسیون آزمایشگاهی به‌صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی (CRD) اجرا گردید. متغیرهای مستقل شامل نوع بافت خاک (لوم‌شنی و رسی)، غلظت نانونقره (۰، ۱۰۰، ۵۰۰ و ۱۰۰۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم) و زمان انکوباسیون (۷، ۲۴ و ۷۲ روز) بودند. پویایی آنزیم‌های اوره‌آز، فسفاتاز اسیدی و قلیایی به‌عنوان شاخص‌های زیستی اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد شدت بازدارندگی نانونقره تابع بافت خاک و زمان است. در خاک لومی‌شنی، آنزیم اوره‌آز به‌شدت آسیب‌پذیر بود؛ به‌طوری‌که غلظت ۱۰۰۰ میلی‌گرم نانونقره، فعالیت آن را در روزهای ۷ و ۲۴ به‌ترتیب ۵۴ درصد نسبت به تیمار شاهد کاهش داد. در مقابل، خاک رسی ظرفیت بافری بالایی نشان داد. پدیده هورمسیس بسیار شدیدی برای آنزیم فسفاتاز قلیایی در خاک رسی مشاهده شد؛ به‌نحوی‌که کاربرد ۱۰۰ میلی‌گرم نانونقره در روز ۷ باعث جهش ۱۰۹ درصدی فعالیت نسبت به شاهد گردید و این تحریک در روزهای ۲۴ و ۷۲ در سطح افزایش ۲۱ درصدی پایدار ماند. در خصوص فسفاتاز اسیدی در خاک رسی، بازدارندگی آلاینده ۱۰۰۰ میلی‌گرم در روز ۲۴ تقریباً به‌طور کامل بازیابی گردید (تنها ۸ درصد افت)، اما در روز ۷۲ مجدداً افت ۱۶ درصدی ثبت شد. به نظر می‌رسد کلوئیدهای رس و کربن آلی با مکانیسم کلاته‌سازی و کاهش زیست‌فراهمی، نقش حیاتی در تعدیل سمیت نانونقره ایفا می‌کنند. خاک‌های سبک در غیاب این سد حفاظتی به‌شدت آسیب‌پذیرند. با این وجود، پایش زمانی نشان داد که فرآیند پیرشدگی آلاینده حتی در خاک‌های غنی از کلوئید نیز می‌تواند یک ریسک اکولوژیک خاموش در بلندمدت محسوب شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Temporal Monitoring of Silver Nanoparticle Toxicity on Some Biological Indicators in Two Sandy Loam and Clay Soil Textures

نویسندگان English

Vahideh Sharifi Golru 1
shekoofeh rezaei 2
Ali Khanmirzaei 3
1 Department of Soil Science, Ka,C., Islamic Azad University, Karaj, Iran
2 Department of Soil Science, Ka,C., Islamic Azad University, Karaj, Iran
3 Department of Soil Science, Ka,C. Islamic Azad University, Karaj, Iran
چکیده English

The increasing entry of silver nanoparticles (Ag-NPs) into soil ecosystems threatens biochemical health and biogeochemical cycles. This study evaluated the ecotoxicity and temporal dynamics (aging) of Ag-NPs on soil enzyme activities across two contrasting soil textures. A laboratory incubation experiment was conducted as a factorial based on a completely randomized design (CRD). Treatments included soil texture (sandy loam and clay), Ag-NP concentration (0, 100, 500, and 1000 mg/kg), and incubation time (7, 24, and 72 days). Urease, acid phosphatase, and alkaline phosphatase activities were measured as biomarkers. Results showed that Ag-NP inhibition strongly depended on soil texture and time. In sandy loam soil, urease was highly vulnerable; 1000 mg/kg reduced its activity by 54% on days 7 and 24 compared with the control. In contrast, clay soil showed greater buffering capacity. A pronounced hormesis effect occurred for alkaline phosphatase in clay soil: 100 mg/kg on day 7 increased activity by 109% relative to the control, and stimulation stabilized at a persistent 21% increase on days 24 and 72. For acid phosphatase in clay soil, initial inhibition at 1000 mg/kg almost fully recovered by day 24 (8% decline), but a 16% decline reappeared by day 72. Clay colloids and organic carbon likely mitigated Ag-NP toxicity through chelation and reduced bioavailability, whereas light soils remained highly vulnerable without this protective barrier. These findings highlight the importance of soil properties in determining nanoparticle ecological impacts. Nevertheless, temporal monitoring showed that pollutant aging remains a silent long-term ecological risk, even in colloid-rich soils.

کلیدواژه‌ها English

Ecotoxicity
Phosphatase
Pollutant aging
Soil health
Urease