溶解有機(jī)質(zhì)影響下CuO納米顆粒對銅綠微囊藻的致毒機(jī)制.pdf

1、隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展,大量的納米產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。然而,在這些納米產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用和處置等過程中,人工納米顆粒(Engineered nanoparticles,ENPs)難免會進(jìn)入環(huán)境,最終通過工業(yè)廢水排放、雨水沉降和地表徑流等方式進(jìn)入水體。由于ENPs自身具有極其微小的粒徑、較大的比表面積、表面含有大量活性位點(diǎn)等特殊的物理化學(xué)性質(zhì),使其暴露于環(huán)境中就會對生物甚至整個水生生態(tài)系統(tǒng)造成巨大的潛在危害。ENPs在自然水體中的環(huán)境行為很復(fù)雜,

2、溶解有機(jī)質(zhì)(DOM)、pH和離子強(qiáng)度等水化學(xué)條件均會影響ENPs的水化學(xué)過程,進(jìn)而影響ENPs的生物可利用性。本研究擬以淡水水體中典型藻類-銅綠微囊藻(Microcystisaeruginosa)作為受試生物,系統(tǒng)研究水體中DOM影響下,ENPs對藻類的毒性效應(yīng)及其致毒機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:
　　 本研究比較了含DOM與不含有DOM的水體中CuO ENPs對銅綠微囊藻的毒性效應(yīng),結(jié)果表明,在池塘水(TOC濃度:26 mg CL

3、-1)培養(yǎng)基中的CuO ENPs對銅綠微囊藻的生長抑制作用明顯高于在蒸餾水培養(yǎng)基中的抑制作用。進(jìn)而通過外加DOM模擬自然水體的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),加入20 mg L-1富里酸(SRFA)顯著降低了CuO ENPs的72 h半效應(yīng)致死濃度(EC50,0.48 mg L-1),增加了CuO ENPs的生物毒性。這是由于:①SRFA促進(jìn)了CuO ENPs中Cu2+的釋放,離子毒性增強(qiáng);②SRFA增加了CuO ENPs在水體中的懸浮穩(wěn)定性,降低了CuO

4、ENPs的聚集,從而增加了CuO ENPs與藻細(xì)胞接觸及進(jìn)入細(xì)胞的機(jī)會。
　　 通過高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)對藻細(xì)胞內(nèi)具有高電子密度的團(tuán)聚體進(jìn)行分析,首次發(fā)現(xiàn)小于5 nm的CuO ENPs可以通過細(xì)胞壁孔徑接觸到原生質(zhì)體,后主要通過內(nèi)吞方式跨過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞,而且進(jìn)入胞內(nèi)的ENPs主要為Cu2O ENPs,這是CuO ENPs在胞內(nèi)還原環(huán)境及細(xì)胞內(nèi)酶類的作用下還原得到的結(jié)果。進(jìn)入藻細(xì)胞后的CuO ENPs會不斷聚集在細(xì)