急性染毒下納米鐵對(duì)赤子愛(ài)勝蚓的生物效應(yīng)研究.pdf

1、納米技術(shù)和納米材料的不斷發(fā)展為許多環(huán)境難題的解決提供了參考，納米技術(shù)被認(rèn)為是下一次的工業(yè)革命。納米鐵由于其粒徑較小、比表面積大以及較強(qiáng)的還原性能，對(duì)重金屬、有機(jī)污染物以及無(wú)機(jī)鹽類等都有較強(qiáng)的去除效果，并且可以直接注射到污染位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)原位修復(fù)，近年來(lái)越來(lái)越成為研究的熱點(diǎn)，國(guó)外已在有些場(chǎng)址開(kāi)展試點(diǎn)，取得了很好的效果。
　　納米鐵的廣泛應(yīng)用不可避免地會(huì)增大其環(huán)境暴露的可能性，同時(shí)由于納米顆?？梢灾苯哟┩干矬w的一些防御屏障，很可能會(huì)給生態(tài)

2、環(huán)境和人類健康帶來(lái)負(fù)面效應(yīng)，逐漸引起了人們的關(guān)注，有些研究已經(jīng)指出了納米鐵可能的負(fù)面影響，然而目前對(duì)其毒性效應(yīng)和毒性機(jī)制的研究尚存在一些問(wèn)題。其一，現(xiàn)階段的研究大多以微生物作為受試生物，鑒于納米鐵主要是運(yùn)用于土壤和地下水修復(fù)，因此有必要選取一種有代表性的土壤生物作為研究對(duì)象;其二，目前對(duì)于納米鐵的毒性機(jī)制尚沒(méi)有明確的定論，仍需要進(jìn)一步的研究和論證。
　　基于此，本文利用液相還原法合成了納米鐵，以赤子愛(ài)勝蚓作為受試生物，首先根據(jù)OC

3、ED推薦的濾紙接觸法研究納米鐵的急性毒性效應(yīng)，測(cè)定了不同濃度及染毒方式下各生理指標(biāo)的變化，在此基礎(chǔ)上利用實(shí)時(shí)定量PCR(Real-timePCR，RT-PCR)研究了納米鐵染毒下蚯蚓超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)和金屬硫蛋白(MT)三種基因的表達(dá)情況，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1、分別研究了納米鐵、Fe2+、Fe3+以及納米鐵和聚乙二醇的聯(lián)合急性毒性，各物質(zhì)的24h半數(shù)致死濃度分別為0.598、0.024、0.007

4、和0.735mg·cm-2，根據(jù)Roberts的毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)e3+為高毒級(jí)，F(xiàn)e2+為中毒級(jí)，而納米鐵在有無(wú)聚乙二醇存在條件下均為低毒級(jí);
　　2、分別研究了在水溶液和聚乙二醇溶液中納米鐵釋放鐵離子的規(guī)律，結(jié)果表明聚乙二醇促進(jìn)了鐵離子的釋放，這可能是聚乙二醇增強(qiáng)納米鐵毒性的一個(gè)原因，表明鐵離子的釋放是納米鐵的毒性機(jī)制之一;
　　3、測(cè)定染毒24h、染毒48h和染毒24h后恢復(fù)24h三種染毒方式下，低濃度(0.056 mg

5、·cm-2)、中濃度(0.28 mg·cm-2)和高濃度(0.56 mg·cm-2)的納米鐵對(duì)蚯蚓抗氧化酶活性(SOD、CAT)、抗氧化物含量(GSH、MT)以及脂質(zhì)過(guò)氧化物產(chǎn)物MDA含量等生理指標(biāo)的影響，主要得出以下結(jié)論:
　　(1)不同濃度納米鐵對(duì)抗氧化酶SOD和CAT活性產(chǎn)生了不同程度的影響，染毒24h組表現(xiàn)為先上升后下降，染毒48h時(shí)無(wú)明顯變化，而染毒24h恢復(fù)24h條件下則表現(xiàn)為先下降后上升，可見(jiàn)納米鐵的毒性效應(yīng)也受染毒

6、時(shí)間的影響，但是由于急性毒性試驗(yàn)的染毒時(shí)間較短，尚無(wú)法得知納米鐵的毒性效應(yīng)是否具有累積效果。
　　(2)總谷胱甘肽含量在三種染毒方式下均是表現(xiàn)為在低濃度下無(wú)明顯影響，隨著濃度的升高，在中濃度和高濃度下被顯著誘導(dǎo)，可能是由于谷胱甘肽對(duì)納米鐵具有解毒作用，為了對(duì)抗納米鐵的毒性，誘導(dǎo)了谷胱甘肽含量的上升。
　　(3)金屬硫蛋白的含量在三種染毒方式下均表現(xiàn)為顯著升高，并且染毒48h組和染毒24h恢復(fù)24h組的含量都明顯高于同等濃度染

7、毒24h組。金屬硫蛋白含量對(duì)納米鐵暴露比較敏感，是納米鐵暴露較為理想的生物標(biāo)志物。
　　(4)脂質(zhì)氧化產(chǎn)物MDA含量總體上表現(xiàn)為隨著染毒濃度增大先下降后上升，可能是因?yàn)榈蜐舛认掠捎跈C(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)的作用，MDA含量輕微下降，而較高濃度的納米鐵超出了機(jī)體的自我調(diào)節(jié)能力范圍，造成氧化損傷，MDA含量上升，因此可以推測(cè)氧化損傷是納米鐵的主要毒性機(jī)制之一。
　　4、運(yùn)用RT-PCR技術(shù)研究納米鐵對(duì)SOD、CAT和MT三種蛋白相對(duì)應(yīng)

8、的基因表達(dá)的影響，得出以下結(jié)論:
　　(1)三種基因的熔解曲線顯示擴(kuò)增產(chǎn)物單一，非特異性擴(kuò)增產(chǎn)物較少，且目標(biāo)基因和管家基因的擴(kuò)增效率都接近100％，說(shuō)明引物選取適當(dāng)，可運(yùn)用2-△△Ct法對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理。
　　(2)各基因表達(dá)量的變化和生理指標(biāo)的變化趨勢(shì)有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，蚯蚓對(duì)納米鐵暴露產(chǎn)生了基因?qū)用娴捻憫?yīng)，且基因表達(dá)的變化更加敏感，基因?qū)用娴慕Y(jié)果和生理指標(biāo)的變化相互支持，表明納米鐵暴露引起機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的響應(yīng)，氧化脅迫是納米