腐殖酸對納米顆粒的藻類毒性效應影響及機理

《腐殖酸對納米顆粒的藻類毒性效應影響及機理》是依託浙江大學，由林道輝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：腐殖酸對納米顆粒的藻類毒性效應影響及機理
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：林道輝
• 項目類別：面上項目

項目摘要

隨著納米科技快速發展，越來越多的人造納米顆粒進入水環境。一些納米顆粒已被證實對水生生物具有毒性，但對致毒機理尚存爭議，且絕大部分納米顆粒毒性研究忽略了實際水環境的複雜性及對毒性的可能影響。水中廣泛存在的天然有機質(NOM)必然會與排入的納米顆粒相互作用，影響其物理化學性質/行為和毒性效應。本項目擬以小球藻為水生生物代表，以腐殖酸為NOM代表，在探明典型納米顆粒藻類毒性效應及機理的基礎上，重點研究腐殖酸對納米顆粒的藻類毒性效應的影響，通過解析腐殖酸對培養液中納米顆粒分散/團聚、釋放有毒離子、產生活性氧物質、吸附有效營養成分、對藻類的遮光和接觸氧化作用等的影響，闡釋其影響納米顆粒的藻類毒性效應的機理，並分析實際地表水中NOM含量變化對納米顆粒的藻類毒性效應影響。研究結果將有助增進了解實際水環境中納米顆粒對水生生物的毒性效應及機制，為制訂其水環境標準和生產環境友好型納米材料提供科學數據。

結題摘要

針對納米顆粒環境行為與生態效應這一國際環境科學研究前沿，本項目以典型氧化物納米顆粒和納米碳管為研究對象，以小球藻為測試水生生物，在探明納米顆粒藻類毒性效應及機理的基礎上，重點闡明了腐殖酸對納米顆粒藻類毒性效應的影響及機理，分析了實際地表水水質對納米顆粒藻類毒性效應的影響，取得了一些有價值的研究成果，為評估納米顆粒環境風險提供了有價值的科學數據。 　　1. 探明了典型氧化物納米顆粒和納米碳管（CNTs）的藻類毒性效應及機理。發現CNTs、ZnO、銳鈦礦TiO2對小球藻的生長具有顯著抑制作用，體現出納米毒性效應；CNTs對小球藻的毒性主要來自於遮光效應、接觸物理損傷和氧化損傷三種致毒機理的共同作用。 　　2. 揭示了溶解態和結合態有機質對納米顆粒藻類毒性的影響及作用機制。發現溶解性有機質（DOM）對CNTs藻類毒性的影響取決於有機質的種類，腐殖酸能顯著降低毒性，而兩種表面活性劑則增強毒性；溶解態腐殖酸能吸附在納米顆粒上，抑制其接觸藻細胞，從而減輕氧化損傷和毒性效應。結合態腐殖酸能顯著增加TiO2納米顆粒表面的電負性，從而抑制其接觸團聚、破壞並進入藻細胞，緩解其對藻細胞的氧化損傷，腐殖酸負載量越大，納米TiO2-腐殖酸複合體的藻類毒性越低。 　　3. 發現實際地表水水質對納米顆粒的藻類毒性存在顯著影響，毒性效應取決於水質與納米顆粒性質，且明顯不同於在超純水中的毒性試驗結果。DOM、離子強度等水質指標能通過影響水中納米顆粒的電性、分散團聚性能、溶解性及與藻細胞的接觸團聚作用等影響納米顆粒的藻類毒性效應。 　　本項目已按照預定研究計畫完成各項研究內容，實現了預定研究目標，在國內外重要刊物上共發表13篇SCI論文；授權1項國家發明專利；5人次在國內外學術會議上做相關報告；培養9名研究生，已畢業6名。