《人造納米材料與土壤微生物的相互作用研究》是依託北京大學，由盧曉霞擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：人造納米材料與土壤微生物的相互作用研究
- 項目負責人：盧曉霞
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著納米技術的迅速發展，人造納米材料大量增多，難免會通過各種途徑進入土壤環境。已有研究顯示，納米材料可引起生物體的毒性效應，但目前對其陸地生態學影響知之甚少。本項目以幾種典型的人造納米材料即碳納米材料（富勒烯、單壁納米碳管、多壁納米碳管）、金屬及金屬氧化物納米材料（納米鐵、銀、金、氧化鋅、二氧化鈦、二氧化矽）、量子點（納米硒化鎘、硫化鎘）、以及納米聚合物（納米聚乙烯、聚苯乙烯）為對象，從微生物數量、群落結構（基因多樣性）、酶活性（脫氫酶、脲酶、磷酸酶）、以及生化作用（呼吸、氨化、磷素的轉化）四個方面評估其對土壤微生物的生態毒性效應，揭示其致毒機理。在液體富集培養條件下，研究土壤微生物對不同人造納米材料的降解或轉化作用，結合多種納米材料特性的表征方法，探索其機制，選育鑑定降解碳納米材料的微生物。以酸鹼度和有機質含量為參數，研究微環境條件變化對人造納米材料與土壤微生物相互作用的影響。
結題摘要
本項目重點研究了不同人造納米材料（多壁碳納米管、納米銀、納米氧化鋅和硫化鎘量子點）對土壤微生物的生態毒理效應，並進一步研究了納米氧化鋅和硫化鎘量子點對土壤微生物毒性的劑量-效應關係、影響因素及作用機制。通過透射掃描電鏡、熱重分析、X射線螢光衍射和螢光光譜等方法對所研究人造納米材料的理化性質進行了測定。通過微宇宙實驗，從生化作用（呼吸作用和氨化作用）、酶活性（脫氫酶活性和螢光二乙酸酯水解酶活性）、微生物量（16S rDNA基因拷貝數）和群落結構（PCR-DGGE圖譜）四方面，研究了多壁碳納米管和納米銀對土壤微生物的生態毒理效應（實驗土壤為褐土，每g土1 mg納米材料，時間140天），發現螢光二乙酸酯（FDA）水解酶活性顯著受到抑制（p＜0.05），但其它指標的回響不顯著。在納米氧化鋅和硫化鎘量子點暴露土壤中（實驗土壤為褐土，每g土1-10 mg納米材料，時間30天），FDA水解酶活性也受到顯著抑制（p＜0.05）。納米氧化鋅對土壤微生物的抑制存在顯著的劑量-效應關係，隨著暴露時間的延長，納米氧化鋅對FDA水解酶活性的抑制減弱，劑量-效應關係發生變化。土壤類型對納米氧化鋅的生態毒性有影響。在所研究的三類土壤（紅壤、褐土和鹽鹼土）中，褐土中微生物的脫氫酶活性受納米氧化鋅影響最大，其次為紅壤，鹽鹼土基本不受影響。在土壤環境中，納米氧化鋅直接進入微生物體造成氧化損傷可能是一個主要的毒性機制。
