納米顆粒致苯胺降解菌的毒性及機理研究.pdf

1、隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，人工納米顆粒(EngineeredNanoparticles，ENPs)逐漸在化工、能源和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，在這些納米產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用和處理等過程中，ENPs不可避免的釋放進入到污水處理廠中，對細菌產(chǎn)生影響，進而對污水處理產(chǎn)生潛在威脅。苯胺是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于印染行業(yè)中，但其同時也嚴重污染環(huán)境和危害人體健康，在工業(yè)排水中要求嚴格控制。在污水處理系統(tǒng)中，苯胺的降解主要是在微生物的作用下進行，

2、其中苯胺降解菌起到了至關(guān)重要的作用。本研究以苯胺降解菌作為研究對象，研究氧化鋅納米顆粒(ZnO ENPs)和二氧化鈦納米顆粒(TiO2ENPs)對苯胺降解菌的毒性及其致毒機理。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)ZnO ENPs的小粒徑可能導(dǎo)致其更易與細菌接觸并產(chǎn)生潛在的毒性效應(yīng)。相比于超純水，ZnO ENPs在模擬苯胺廢水中的Zeta電位升高，穩(wěn)定性更好。ZnO ENPs溶解游離的Zn2+含量受模擬苯胺廢水中苯胺以及PO43-濃度的影

3、響，且受PO43-的影響最大。
　　(2) ZnO ENPs能夠顯著抑制苯胺降解菌的生長，在12h之后暴露于濃度為10和50mg/L ZnO ENPs，對苯胺降解菌仍具有顯著的毒性作用，但2mg/L ZnO ENPs對苯胺降解菌的抑制作用明顯減弱。隨著ZnO ENPs暴露濃度的增加，對苯胺降解菌降解苯胺的性能及雙加氧酶活性抑制作用明顯增加。
　　(3)從掃描電鏡(SEM)和激光掃描共聚焦顯微鏡(CLSM)的結(jié)果可以看出，Zn

4、O ENPs破壞了細胞完整性。細胞膜的損傷導(dǎo)致苯胺降解菌細胞膜的流動性增強，細胞膜脂肪酸組分有顯著變化。透射電鏡(TEM)的結(jié)果顯示，ZnO ENPs能穿過細胞膜進入細菌內(nèi)部，從而對細胞產(chǎn)生毒害作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)，ZnO ENPs可以誘導(dǎo)苯胺降解菌產(chǎn)生大量ROS，并引發(fā)蛋白羰基以及8-OHdG含量的顯著增加，損傷蛋白質(zhì)和DNA，進而導(dǎo)致細菌死亡。
　　(4)與ZnO ENPs相比，TiO2 ENPs的粒徑大，在模擬苯胺廢水中的Z

5、eta電位較低，分散性變差，更趨于團聚，因此不利于其與細菌接觸或進入細胞內(nèi)，可能導(dǎo)致其對細菌的毒害作用較小。
　　(5)TiO2 ENPs對苯胺降解菌基本無影響。本實驗所使用的TiO2ENPs是金紅石型，具有較低的光催化活性，無光照條件下毒性更低。實驗結(jié)果也顯示，TiO2 ENPs對苯胺降解菌的生長以及苯胺的降解無明顯影響，與苯胺降解菌接觸，并沒有破壞細胞，也沒有進入到細胞內(nèi)，且未發(fā)現(xiàn)有ROS的累積及未檢測到細菌蛋白質(zhì)和DNA的損