溶解性有機質影響下人工合成氧化銅納米顆粒對蛋白核小球藻的致毒機制.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、人工納米顆粒(Engineered nanoparticles, ENPs)具有小粒徑、大比表面積、量子尺寸效應以及宏觀量子隧道效應等特殊的性質,具有廣闊的應用前景。近年來已成為研究的熱點。納米材料的大量生產和應用中產生的人工合成納米顆粒(ENPs)不可避免地進入環(huán)境中,并且經過排放、徑流以及沉降等方式進入水體中。研究表明,水體中的ENPs會對水生生物產生毒性效應。而藻類作為水體中的初級生產者,對調節(jié)水生生態(tài)系統穩(wěn)定性具有重要作用。暴露

2、于ENPs中的藻細胞攝取ENPs之后,在生物放大作用下,ENPs可能對以攝取藻細胞為食的生物產生危害,而藻細胞的大量死亡也會給水生生態(tài)系統乃至整個生態(tài)系統帶來不可預計的后果。自然水體中的ENPs對生物的毒性效應與溶解性有機質(DOM)、pH、離子強度密切相關。本論文中選取納米材料為人工合成氧化銅納米顆粒(CuO ENPs)受試生物為蛋白核小球藻,探究了在富里酸(SRFA)影響下,CuO ENPs進入藻細胞的方式及分布規(guī)律,探討ENPs可

3、能的致毒機制,為評估ENPs的環(huán)境風險提供理論依據。主要研究結果概括如下:
 ?。?)隨著CuO ENPs濃度的增加,蛋白核小球藻生長抑制效應越明顯,其72小時半數效應濃度(EC50)為45.6mgL-1。分析在不同濃度SRFA(0、10、20、30、40mgL-1)影響下40mgL-1 CuO ENPs對藻細胞的生長抑制情況,當外加20mgL-1 SRFA,藻細胞生長抑制率開始出現顯著性升高,因此我們選擇20mgL-1作為后續(xù)實

4、驗中的SRFA濃度。
  (2)外加20mgL-1 SRFA明顯增強了CuO ENPs對蛋白核小球藻的毒性,其72h EC50為10.26mgL-1。一方面是因為SRFA促進了Cu2+的釋放,離子毒性增強;另一方面是SRFA增加了CuO ENPs在水體中的懸浮穩(wěn)定性,水力半徑減小,CuO ENPs與藻細胞接觸的機會增大。
 ?。?)SRFA促進了藻細胞內置化Cu含量,增加的Cu主要是CuO ENPs內置化的結果。
  

5、(4)首次利用透射電子顯微鏡(TEM)直接觀察未切片藻細胞,CuO ENPs作用下胞外多聚物層增厚。在距離藻細胞壁≥100nm的CuO ENPs的結構無改變,而在細胞壁處的ENPs是以小于3nm的CuO ENPs為主,確定了CuO ENPs結構變化發(fā)生在距離細胞壁100nm以內。
 ?。?)通過加入內吞抑制劑,藻細胞內置化的Cu含量減少了26%,因此內吞作用是ENPs跨膜的方式之一,而在TEM觀察中,我們也發(fā)現了ENPs以內吞形式

6、進入藻細胞的現象。
 ?。?)CuO ENPs處理下,藻細胞出現質壁分離現象,葉綠體光合片層出現斷裂,細胞核核膜破壞。CuO ENPs在蛋白核小球藻中主要是以小于3nm的CuO ENPs形式存在,并且以單個或者幾個顆粒聚集的形式分散于藻細胞質、細胞核、葉綠體片層中;ENPs主要以團聚體形態(tài)存在于膜結構中。
 ?。?)藻細胞胞內額外活性氧自由基ROS的產生積累會導致氧化脅迫,使細胞膜穩(wěn)定性降低,ROS的過量會誘導線粒體膜電位下

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