水體中的As(Ⅴ)、Pb(Ⅱ)在納米顆粒物存在下對(duì)網(wǎng)紋溞(Ceriodaphnia dubia)的毒性作用.pdf

1、由于納米材料獨(dú)特的尺寸及結(jié)構(gòu)，所以具有異于普通宏觀材料的光、電、磁、熱、力學(xué)、機(jī)械等性能，因而越來(lái)越多的應(yīng)用于工業(yè)及商業(yè)產(chǎn)品，例如工業(yè)催化劑、半導(dǎo)體、化妝品、微電子產(chǎn)品、藥物載體等。隨著納米材料越來(lái)越多的滲透到我們的生活中，排放到環(huán)境中的納米廢棄物也隨之增加，給整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)尤其是人體健康帶來(lái)潛在威脅。納米材料污染物作為近幾年一種新興的環(huán)境污染物逐漸引起全球范圍內(nèi)的環(huán)境科學(xué)研究者的注意，同時(shí)關(guān)于納米材料的環(huán)境歸趨、效應(yīng)及對(duì)生物的負(fù)效應(yīng)等研

2、究也日益增多。目前，大多數(shù)學(xué)者主要將注意力集中在單一納米材料的環(huán)境效應(yīng)上，但卻忽視了實(shí)際環(huán)境中多種污染物共存的情況。
　　 本文選擇了幾種廣泛應(yīng)用的金屬氧化物納米顆粒物作為研究對(duì)象，研究了其在水體中的聚合行為、在網(wǎng)紋溞Ceriodaphnia dubia(C.dubia)中的累積行為以及與共存的As(V)、Pb(Ⅱ)對(duì)網(wǎng)紋溞的協(xié)同毒性作用，基本內(nèi)容如下：
　　 1.研究了TiO2納米顆粒物在不同pH、離子強(qiáng)度、顆粒物濃度

3、條件下的聚合動(dòng)力學(xué)，并測(cè)定了其在pH2-10的滑動(dòng)電勢(shì)。結(jié)果顯示，TiO2納米顆粒物在所有測(cè)試條件下均快速聚合。根據(jù)二級(jí)速率方程擬合得到了聚合速率常數(shù)Kp。由于在pHzpc條件下顆粒物之間的靜電斥力最小，因此最快的聚合速率出現(xiàn)在pH接近pHzpc時(shí)。離子強(qiáng)度和顆粒物濃度的增加可以增強(qiáng)聚合速率。DINO理論成功的用來(lái)解釋TiO2納米顆粒物在水體中的聚合過(guò)程。這說(shuō)明，在自然條件下納米顆粒物進(jìn)入水體后首先會(huì)發(fā)生聚合作用，并生成一定粒徑范圍的納

4、米顆粒物聚合物。
　　 2.研究了Fe2O3納米顆粒物在水生生物網(wǎng)紋涇體內(nèi)的累積及消除行為，以及顆粒物暴露濃度、pH對(duì)生物累積的影響。在自然pH條件下，F(xiàn)e2O3納米顆粒物能夠形成一定粒徑范圍的聚合物，因而可以快速的在網(wǎng)紋潘體內(nèi)累積，其生物累積量在暴露6小時(shí)后達(dá)到最大值。Fe2O3納米顆粒物出現(xiàn)最大生物累積量出現(xiàn)在顆粒物濃度大于等于20 mg/L時(shí)或是pH介于7到8之間時(shí)。Fe2O3納米顆粒物的生物累積量的pH變化與攝食速率的p

5、H變化的同步性充分證明了納米顆粒物的攝食是其在溞體內(nèi)累積的主要途徑。消除實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在潔凈介質(zhì)中Fe2O3納米顆粒物會(huì)被網(wǎng)紋溞從體內(nèi)排出，并且食物的存在會(huì)加速這一過(guò)程。
　　 3.TiO2納米顆粒物與As(V)的反應(yīng)結(jié)果顯示，As(V)在TiO2納米顆粒物表面的吸附密度較高。單一的TiO2納米顆粒物不對(duì)網(wǎng)紋溞產(chǎn)生急毒性作用，單一As(V)的半致死濃度(LC50)為3.68±0.22 mg/L。但是在含有As(V)和TiO2納米

6、顆粒物的混合溶液中，TiO2納米顆粒物的存在會(huì)導(dǎo)致As(V)對(duì)網(wǎng)紋溞毒性的雙重反應(yīng)。一方面，當(dāng)TiO2納米顆粒物處于較低濃度時(shí)，潘的死亡率隨TiO2納米顆粒物濃度增加而增大。另一方面，當(dāng)TiO2納米顆粒物高于某一濃度時(shí)，潘的死亡率隨TiO2納米顆粒物濃度增加而減小。
　　 4.Al2O3納米顆粒物與As(V)的協(xié)同毒性作用與TiO2納米顆粒物的非常相似，雖然單一的Al2O3納米顆粒物只有在濃度大于200 mg/L，才對(duì)網(wǎng)紋溞產(chǎn)生

7、急毒性作用，但是，它的存在會(huì)極大增強(qiáng)As(V)的毒性，并且這種增強(qiáng)作用與顆粒物濃度有關(guān)。As(V)在Al2O3納米顆粒物表面的強(qiáng)烈吸附以及載有As(V)的Al2O3納米顆粒物在網(wǎng)紋溞體內(nèi)的累積對(duì)整個(gè)毒性起重要作用。
　　 5.盡管單一的CeO2納米顆粒物和TiO2納米顆粒物在濃度小于200mg/L時(shí)不會(huì)對(duì)網(wǎng)紋溞產(chǎn)生急毒性效應(yīng)，但是它們會(huì)對(duì)共存的Pb(Ⅱ)起到毒性放大作用。Pb在納米顆粒物上的吸附以及載有Pb的納米顆粒物在網(wǎng)紋溞體

8、內(nèi)的累積對(duì)協(xié)同毒性作用有重要影響。pH的降低則使這種協(xié)同毒性作用增強(qiáng)。
　　 6.當(dāng)混合溶液中溶解態(tài)毒物的濃度恒定時(shí)，其不隨納米顆粒物的加入而改變。在該條件下Fe2O3納米顆粒物或Al2O3納米顆粒物與As(V)的協(xié)同毒性作用更加明顯直接。單一的Fe2O3納米顆粒物或Al2O3納米顆粒物在其濃度小于50 mg/L不會(huì)產(chǎn)生急毒性影響。但是，這兩種納米顆粒物就會(huì)作為As(V)的載體將其帶入網(wǎng)紋溞體內(nèi)，從而使更多的As(V)作用于網(wǎng)紋