关键词： 生物富集   吸附作用   生物分布   重金属   纳米颗粒   毒性  

摘要： 重金属作为传统污染物具有显著生态毒性和健康风险,早在半个世纪之前就引起人们的广泛关注.相比较而言,纳米材料近20年来才被广泛应用于社会生活的各个领域,其潜在的生态风险已有大量报道.但是环境自身是一个非常复杂的介质,不存在单一的重金属或纳米颗粒污染.当重金属与纳米颗粒在环境中共存时,两者之间会发生怎样的相互作用,对各自环境行为与生物效应有何影响,目前并不十分清楚.有限的研究表明,由于纳米颗粒粒径介于1~100nm之间,比表面积大且其表面存在多种官能团,对重金属离子有较强的吸附作用,从而降低重金属自由离子浓度.此种情况下,重金属在水生生物中的富集、分布与毒性将会发生显著改变.另一方面环境中大量存在的无机离子（如Ca2＋,Mg2＋等）,会降低纳米颗粒的稳定性,使其发生团聚从而改变纳米颗粒的赋存形态与生物效应.

关键词： 环境污染物   人工纳米颗粒   陆地三级食物链   传递效应   毒性评价  

摘要： 近十年来纳米技术在基础理论和应用研究等方面迅猛发展，使其在医疗、电子、化工制品及环境保护等行业得到了广泛应用。然而，纳米产品在其生产、运输、应用和废弃过程中不可避免的造成人工合成纳米颗粒（Engineerednanoparticles,ENPs）的泄露和排放，通过大气沉降、地表径流及地下水进入各种环境介质（土壤、淡水和海洋），可能对环境及人类健康造成潜在危害。ENPs能够在各种环境介质中通过吸收转运等途径进入不同营养级的生物体内，其生物富集涉及到食物链中的生产者、消费者和分解者等各个营养级。生物体内富集的ENPs可能通过捕食与被捕食在食物链中传递，甚至发生生物放大作用，对作为最高营养级的人类的健康造成威胁。本研究选取生菜-斜纹夜蛾幼虫-小鸡这条典型的陆地食物链，通过对比分析ENPs在两种不同长度的食物链中的传递与放大效应，揭示ENPs在不同长度的食物链及其中各级生物体内的蓄积及传递规律，并通过同步辐射技术明确了各级生物体内Ce的具体存在形态，结合毒性及食物链传递数据探究了Ce的不同化学形态对其迁移转化影响，提出了可能影响ENPs在食物链传递及放大的因素。　　研究结果表明CeO2ENPs能导致生菜植株矮小，叶片失绿黄化，并抑制植株根系伸长,且随着处理浓度的增加，CeO2ENPs对生菜幼苗的生长抑制效应越明显。在1000mgL-1CeO2ENPs暴露10天后，生菜叶片中蛋白质、维生素C及微量元素Fe的含量减少，生菜叶片的营养品质显著降低。CeO2ENPs被吸收进入生菜植株内，大部分都被截留在根部，仅有少量Ce能转运至地上部。这可能是由于生菜木质部不发达，使CeO2ENPs向地上部的迁移率较低。以上食物链途径暴露的CeO2ENPs能导致斜纹夜蛾幼虫生长迟缓，暴露4天后，处理组虫体死亡率显著高于对照组，且随暴露时间延长而死亡率持续升高。ENPs对幼虫的肠体皆有不同程度的氧化损伤，其中对中肠膜损伤程度最强。　　CeO2ENPs能够沿食物链传递至虫体及小鸡体内。CeO2ENPs暴露10天后，二级及三级食物链虫体暴露处理组中，小鸡体内的Ce大都累积在肠胃等消化器官，向功能器官移动效率极低。另外CeO2ENPs在两条不同长度的食物链中均未发生生物放大作用，表明食物链中的累积效应并不取决于食物链的长度。　　通过同步辐射技术确定了Ce在生菜根部主要以Ce（IV）O2形态存在，少量的Ce（III）多以CePO4沉淀的形态存在;叶片中CeAc3形式的Ce（III）比例上升。虫体内检出的Ce大部分则以Ce（III）形式存在，其中Ce-cysteine占大多数。三级及二级食物链暴露的小鸡肠体中的Ce主要存在形态为CeO2，少部分被还原的Ce主要形态也都为Ce-cysteine。Ce在各级生物体的化学形态都不溶于水，生物有效性及迁移性低，表明Ce的化学形态变化能够影响CeO2ENPs在食物链中的传递及对各级生物体的毒性效应。

关键词： 二硝基甲苯   四氧化三铁磁性纳米颗粒   过氧化物模拟酶   分光光度法  

摘要： 通过共沉淀法制备了具有类过氧化物酶催化活性的四氧化三铁磁性纳米颗粒（Fe;O;MNPs）。研究表明,Fe;O;MNP;可以催化H;O;氧化2,2’-连氮基-双-（3-乙基苯并二氢噻唑啉-6-磺酸）(ABTS)二铵盐,生成有色的氧化态ABTS,同时也可催化H;O;氧化二硝基甲苯（DNT）的反应,消耗反应物H;O;。基于上述原理,构建了Fe;O;MNP;-ABTS-H;O;-DNT反应体系,用于检测DNT。结果表明,氧化态ABTS在417nm处的吸收值随着DNT含量的增加而降低,与DNT浓度在5×10;.0×10;mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为1.5×10;mol/L（S/N=3）。采用紫外-可见分光光度法对Fe;O;MNP;-ABTS-H;O;-DNT体系的反应机理、反应条件等进行了深入探讨。所建立的硝基苯类化合物含量的比色分析方法简便、快速、灵敏、可靠,对环境水样中硝基苯类化合物的在线监测具有潜在的应用价值。

关键词： 环境污染物   人工纳米颗粒   海洋底栖生物   毒性效应  

摘要： 随着纳米技术的快速发展，纳米产品正在广泛地应用于各个领域。那么在纳米产品的生产和消费的过程中人工纳米颗粒（ENPs）将不可避免的进入到环境中，最终进入海洋，使海洋底栖环境成为人工纳米颗粒的汇。因此，人工纳米颗粒对海洋底栖生物的生态效应将受到主要关注。然而，目前关于ENPs在海洋底栖生物的生物累积和分布的知识还不是很清楚，并且有关ENPs在海洋底栖食物链上的营养转移还未见报道，可能会对海洋生态系统以及人类健康带来潜在的危害。本研究选取两种海洋底栖经济生物：双齿围沙蚕(Perinereisaibuhitensis)和大菱鲆幼鱼(Scophthalmusmaximus)，建立双齿围沙蚕—大菱鲆幼鱼的食物链传递。选取两种ENPs（TiO2NPs和CeO2NPs）研究通过膳食（食物链）和水体暴露后ENPs在各级生物体内的吸收和排出规律以及组织分布，是否发生生物转化和生物放大效应，对各级生物体的组织损伤/病变以及对生物体生长、形态、行为和营养品质的影响，主要研究结果如下：　　1、TiO2NPs(10，50，100mg/L)可以被双齿围沙蚕摄入，主要累积在消化道后部。　　2、TiO2NPs能够通过食物链从沙蚕转移到大菱鲆体内。随着Ti在沙蚕体内含量的增加，大菱鲆幼鱼体内累积的Ti含量也逐渐增加，但是未发生TiO2NPs生物放大效应(BMFs，0.30-0.33)。膳食暴露和水体暴露组，TiO2NPs累积在大菱鲆幼鱼的鳃和消化道中最多，其次是皮肤，肝脏和肌肉。　　3、TiO2NPs通过膳食暴露20天后降低了大菱鲆幼鱼的生长，对大菱鲆幼鱼的肝脏和脾脏造成损伤。并且膳食暴露组（摄食50和100mg/LTiO2NPs处理过的沙蚕）和水体暴露（100mg/LTiO2NPs）显著地降低了大菱鲆的粗蛋白，增加了粗脂肪含量，使大菱鲆的营养品质降低。　　4、CeO2NPs可以富集在双齿围沙蚕体内，并且存在暴露浓度效应。同步辐射显示CeO2NPs在沙蚕体内发生价态变化：Ce（IV）转变为Ce（III）。　　5、CeO2NPs通过底栖食物链可以从沙蚕传递到大菱鲆幼鱼体内，并且存在暴露浓度效应，但是未发生CeO2NPs生物放大效应。大菱鲆幼鱼不同的组织和器官累积的Ce含量顺序为鳃gt;消化道gt;皮肤gt;肝脏gt;肌肉和血液，大部分存在鱼的粪便中。　　6、CeO2NPs通过食物链传递破坏了大菱鲆幼鱼肠道结构的完整性和发育，影响了肠道发育和消化吸收，同时使肝脏和脾脏发生组织病理变化，影响肝脏脾脏的功能，使大菱鲆幼鱼的抵抗外界不良环境的能力降低，增加了大菱鲆幼鱼的致病率，使其生长减慢(摄食50和100mg/LCeO2NPs处理过的沙蚕），肝体比(HIS)显著性增加，鱼的肝脏产生了压力反应，影响对营养物质的代谢，造成大菱鲆幼鱼的粗蛋白含量降低，粗脂肪含量升高，营养品质降低。

关键词： 纳米氧化锌   重金属   丛枝菌根真菌   植物毒性   人工纳米颗粒  

摘要： 纳米氧化锌(Zn O)是应用最为广泛但具有一定生物毒性的金属型纳米颗粒(nanoparticles,NPs)之一,而丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌能改善宿主植物矿质营养和增强宿主植物抗逆性,但纳米Zn O和其他锌污染物之间的关系以及AM真菌对其生物效应的影响目前尚不清楚.通过温室盆栽试验,研究了单一或复合施加纳米Zn O、ZnSO_4(500mg·kg^(-1))时接种AM真菌Funneliformis mosseae BEG 167对玉米生长的影响.结果表明,纳米Zn O对AM真菌侵染和玉米植株生长有一定抑制作用,表现出植物毒性,且与同浓度(500 mg·kg^(-1))下的ZnSO_4作用类似.与非菌根对照相比,接种AM真菌降低了玉米植株的Zn含量或Zn吸收量,且在复合处理中对玉米生长表现出较好的促生作用.结果首次表明,纳米ZnO与ZnSO_4在生物毒性上存在复杂的交互作用,而接种AM真菌在二者复合污染时对玉米具有一定的保护作用.

关键词： 三氧化二铝纳米颗粒   二氧化钛纳米颗粒   铜锈环棱螺   肝胰脏   超氧化物歧化酶   谷胱甘肽-S-转移酶   丙二  

摘要： 为评价淡水沉积物中人工纳米颗粒对持久性有机污染物生态毒性的影响,以底栖动物铜锈环棱螺为受试生物,采用沉积物慢性生物测试研究了非毒性浓度的不同管径多壁碳纳米管(MWCNTs)和两种金属氧化物纳米颗粒(三氧化二铝纳米颗粒Al2O3-NPs和二氧化钛纳米颗粒Ti O2-NPs)存在条件下不同浓度2,2′,4,4′-四溴联苯醚(BDE-47)对铜锈环棱螺肝胰脏超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,两种管径大小的MWCNTs不影响低浓度(100 ng·g-1)BDE-47对铜锈环棱螺的毒性,但显著降低较高浓度(500、2000 ng·g-1)BDE-47对铜锈环棱螺的毒性,小管径MWCNTs对BDE-47毒性的影响稍大于大管径MWCNTs;Al2O3-NPs和Ti O2-NPs对低浓度BDE-47的毒性没有影响,但显著增加较高浓度BDE-47对铜锈环棱螺的毒性,Ti O2-NPs对BDE-47毒性的影响略大于非毒性浓度Al2O3-NPs。这表明,沉积物中不同种类和类型的纳米颗粒对有机污染物生态毒性的影响存在明显差异。

关键词： 人工纳米颗粒   纳米ZnO   丛枝菌根真菌   大豆   营养状况  

摘要： 纳米氧化锌是应用最广的人工纳米颗粒(nanoparticles,NPs)之一,具有一定生物毒性。丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌能与陆地上80%以上的高等植物形成丛枝菌根共生体,并能改善宿主植物矿质营养,提高其抗逆性。然而纳米ZnO与丛枝菌根的关系尚不清楚。通过温室沙培盆栽试验,研究了施加不同水平纳米ZnO(0、500、1000、2000、3000 mg/kg)和接种AM真菌Acaulospora mellea对大豆生长及营养状况的影响。结果表明,3000 mg/kg的纳米ZnO显著抑制大豆植株生长,表现出植物毒性,在其他水平时没有显著影响。纳米ZnO在施加水平500、1000 mg/kg时没有抑制AM真菌对大豆根系的侵染,但是高施加水平(>2000 mg/kg)时对AM真菌产生毒害,几乎完全抑制大豆根系菌根侵染。接种AM真菌仅在500 mg/kg纳米ZnO时显著促进大豆生长,增加大豆植株对P、K、N的吸收,降低根系Zn含量。纳米ZnO可能会持续释放锌离子,并抑制大豆根系对矿质营养元素的吸收,从而产生生物毒性,而AM真菌与大豆根系的共生可起到有益作用。

关键词： 人工纳米颗粒   浮游植物   环境行为   生物效应   水生生态系统  

摘要： 人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)因其特殊的尺寸效应及良好的光学、磁学等性质,已被广泛应用于医药、生物成像以及工业产品等领域.在生产、使用和排放的过程中,ENPs通过不同途径不可避免地进入水体,因此ENPs在水体中的行为和生物安全性也引起了人们的极大关注.在水生生态系统中,浮游植物作为初级生产者,为自身以及其他营养级生物提供营养物质、能量和氧气,因此受到ENPs的影响是难以估算的.近年来已有大量的研究证实ENPs对生物有毒性效应,但ENPs进入浮游植物体内的机制以及ENPs在浮游植物体内的生物运输和转化的报道较少,并且这方面的机制仍不甚明确.本文重点介绍了纳米材料进入水体的途径,在水体中的行为以及对浮游植物的生物效应的最新研究进展,但这方面的机制研究需要进一步深入.

关键词： 双酚A   生物降解   白腐真菌   纳米颗粒   吸附能力   脂肪酸组分  

摘要： 随着工业的快速发展，目前环境中已经存在大量的经人类活动和生产过程释放出来的内分泌干扰物。双酚 A作为一种典型的内分泌干扰物，因为其广泛的工业用途，目前在环境及生物体中已经广泛存在，对人类及其他生物体构成了潜在的威胁。白腐真菌可以产生非特异性的胞外木质素氧化还原酶，目前在降解污染物方面引起学者的极大重视。人工纳米材料具有高吸附能力，巨大的活性表面及高的电导率，在环境中有诸多用途。　　本文选用可食性白腐真菌降解双酚A，并研究了人工纳米材料γ-Fe2O3对其降解过程的影响机制。通过比较六种可食性白腐真菌对BPA的降解能力，选出最优菌株;研究不同葡萄糖浓度和BPA浓度下的降解效率，测定了相应的降解前后的水质毒性，并且通过测定酶活确定了主导降解的酶系;通过LC-MS方法分析BPA降解中间产物;通过FTIR，CHN元素分析和GC方法评估真菌在暴露 BPA前后其菌丝化学组分和元素含量及脂肪酸组分的变化;测定了添加γ-Fe2O3纳米颗粒等对BPA生物降解的变化并分析了其影响机制。　　通过研究，本文主要取得了如下结论：　　1）六种可食性白腐真菌对BPA均有较高的降解效率，7天对10 mg/L BPA的降解率均达到85％以上，其中最优菌株平菇f2降解率高达98.6%。　　2）漆酶是主导降解的主要酶系，培养基中并未测得锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶，细胞色素P450酶也不是起主导降解作用的酶系。　　3）LC-MS分析了 BPA代谢中间产物，其中既有氧化降解的小分子产物，也有经偶联反应形成的大分子物质。水质毒性测试表明降解后水质毒性降低。　　4）通过GC分析脂肪酸含量，暴露于10 mg/L BPA的真菌菌丝没有明显变化，营养价值不受影响。　　5）在真菌降解BPA体系中加入500 mg/Lγ-Fe2O3和5μMH2O2可使BPA降解率在3天时增加32%。XRD分析显示，体系中γ-Fe2O3转化为Fe3O4，可以促进?OH的产生，构成了一个多相芬顿反应，促进BPA的氧化降解。

关键词： 人工纳米颗粒   溶解性有机质   水稻   氧化胁迫   程序性细胞死亡  

摘要： 人工纳米颗粒(Nanoparticles, NPs)在生产、运输、使用和处置等过程中,会不可避免地进入到环境中,给生物体带来危害。近年来,许多研究从种子发芽、根伸长、生物量等植物生长相关指标考察了各种NPs对植物的毒性效应,但NPs对植物的致毒机制尚不明确。水体和土壤中广泛存在的溶解性有机质(Dissolved organic matter, DOM)会与NPs相互作用,影响NPs的环境行为和生态效应,但DOM对NPs植物毒性的影响及其机制还有待探究。本论文以水稻(Oryza sativaL.)作为受试植物,研究胡敏酸(HA,一种典型DOM)影响下,CuO NPs对水稻根的影响及其致毒机制。取得以下主要的研究成果： CuO NPs在中性超纯水中易发生团聚,平均水力直径超过600nm,颗粒表面带正电荷,悬浮液稳定性低,100mg/LCuO NPs可溶出约0.13mg/L的Cu2+;HA的加入使CuO NPs的团聚现象减弱,平均水力直径减小,Zeta电位变为负值,且绝对值增大,悬浮液稳定性增强,并促进悬浮液中Cu2+的析出。 CuO NPs处理抑制水稻根伸长(EC50:8.9mg/L),导致根尖组织及细胞结构破坏,质膜通透性增强和细胞死亡率增大;添加HA显著减轻CuO NPs对根伸长、根尖结构和细胞活力的不利影响,并降低水稻根/芽中Cu的含量,这是由于HA被吸附到CuO NPs表面并增强其的电负性,从而增大CuO NPs与根细胞间的空间位阻和静电排斥,抑制CuO NPs的植物吸收及其对根细胞的毒害。 与CuO NPs目比,CuO大颗粒(Bulk particles, BPs)和当量的Cu2+溶液对根伸长和细胞活力无显著影响,表明CuO NPs对水稻根的毒性来自CuO NPs自身的纳米效应而非其释放出的Cu2+;进一步研究发现,CuO NPs处理导致水稻根内活性氧(ROS)累积,丙二醛(MDA)含量增大,线粒体膜电位(△ψm)下降及程序性细胞死亡(Programmed cell death, PCD),说明ROS介导的细胞膜损伤、线粒体功能紊乱和PCD是CuO NPs对水稻根的重要致毒机制;由于HA的存在明显抑制CuO NPs导致的ROS产生和氧化胁迫,所以,HA对ROS的清除是其缓解CuO NPs对水稻根的毒性的另一种可能机制。