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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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