人工合成氧化銅納米顆粒對(duì)浮萍的影響：毒性效應(yīng)、吸收方式和分布規(guī)律.pdf

1、人工合成納米顆粒（Engineered nanoparticles, ENPs）由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，已被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物醫(yī)藥、化妝品、催化、環(huán)境分析和整治等領(lǐng)域。在應(yīng)用過(guò)程中，這些ENPs不可避免的會(huì)通過(guò)不同途徑最終進(jìn)入到水體環(huán)境中，并對(duì)水生生物產(chǎn)生毒性，導(dǎo)致對(duì)整個(gè)生態(tài)環(huán)境的潛在危害。水生植物作為水體初級(jí)生產(chǎn)力的主要組分，對(duì)控制食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和水生生態(tài)系統(tǒng)乃至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。人工合成氧化銅（CuO）納

2、米材料已被廣泛用于船艇防腐油漆、油墨、塑料盒抗菌涂料、陶瓷、電子和推動(dòng)劑等方面，形成的CuO ENPs成為納米毒性研究的主要對(duì)象之一。本研究以水生植物浮萍（Lemna minor）作為受試生物，系統(tǒng)研究了CuO ENPs對(duì)浮萍幼苗植株的毒性效應(yīng)、吸收方式及分布規(guī)律。主要研究結(jié)果概括如下：
　　1.隨著CuO ENPs暴露濃度的增加，浮萍植株生長(zhǎng)受抑制程度增大。暴露在不同濃度（50、75、100、125、150、175、200、30

3、0、400μg L-1）CuO ENPs7天后對(duì)浮萍植物體數(shù)抑制率分別為11％、34%、39%、47%、51%、59%、47%、65%、87%；濃度大于75μg L-1 CuO ENPs暴露3天后能顯著抑制浮萍的植物體數(shù)、總面積和干物重；通過(guò)計(jì)算得出CuO ENPs對(duì)浮萍7天植物體的半數(shù)效應(yīng)濃度EC50為150μg L-1。因此，選用暴露濃度為150μg L-1 CuO ENPs進(jìn)行下一步毒性實(shí)驗(yàn)。
　　2.與Cu2+（20μg

4、L-1）和CuO BPs（<5μm，150μg L-1）處理相比，150μg L-1 CuO ENPs能顯著抑制浮萍植物體數(shù)、總面積和干物重的增加，并且隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，毒性效應(yīng)增強(qiáng)，說(shuō)明CuO ENPs對(duì)浮萍具有明顯的納米毒性效應(yīng)。
　　3.通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，CuO ENPs處理下，浮萍老葉葉緣受損凹陷；根表面細(xì)胞排列疏松，并有細(xì)胞剝落現(xiàn)象。進(jìn)一步利用透射電子顯微鏡（TEM）觀察發(fā)現(xiàn)，暴露在CuO ENPs下的

5、浮萍老葉細(xì)胞質(zhì)稀薄，葉綠體皺縮，類(lèi)囊體分層不明顯，淀粉粒變形，脂質(zhì)小球個(gè)數(shù)減少。同時(shí)，CuO ENPs處理下的浮萍根細(xì)胞葉綠體畸形，類(lèi)囊體部分解體，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)完整線(xiàn)粒體結(jié)構(gòu)。
　　4.通過(guò)浮萍植株正常生長(zhǎng)與特殊設(shè)計(jì)的生長(zhǎng)來(lái)比較葉片和根系的吸收方式，發(fā)現(xiàn)只有葉片暴露在 CuO ENPs時(shí)，浮萍整株植株銅含量占整株植物暴露在CuOENPs處理下銅含量的23%；只有根吸收CuO ENPs時(shí)銅含量占整株植物暴露在CuOENPs處理下銅含量的

6、64%，表明浮萍植株通過(guò)根系吸收CuO ENPs約是葉片吸收的3倍。
　　5.通過(guò)TEM和X射線(xiàn)能譜分析（EDS）觀察到含銅黑色團(tuán)聚物分布在浮萍葉細(xì)胞的細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)、液泡和葉綠體上；并在根細(xì)胞的細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)和葉綠體中發(fā)現(xiàn)含銅黑色團(tuán)聚體，說(shuō)明CuO ENPs已進(jìn)入浮萍細(xì)胞內(nèi)。
　　6.暴露在150μg L-1 CuO ENPs下3天后，浮萍植株MDA含量顯著增高，氧自由基（H2O2、OH·和 O2-·）過(guò)量積累，引起氧化脅

7、迫；植物通過(guò)反饋調(diào)節(jié)，提高了抗氧化酶SOD和CAT的活性，加強(qiáng)了對(duì)自由基的清除。加入三種電子傳遞鏈抑制劑敵草?。ㄈ~綠體電子傳遞鏈抑制劑）、魚(yú)藤酮（線(xiàn)粒體電子傳遞鏈抑制劑）和雙香豆素（激酶抑制劑）發(fā)現(xiàn)，敵草隆能顯著降低由CuO ENPs引起的ROS的激增，表明葉綠體電子傳遞鏈?zhǔn)荂uO ENPs誘導(dǎo)ROS增多的主要部位。
　　7.彗星實(shí)驗(yàn)表明，暴露在150μg L-1 CuO ENPs下處理3天后，浮萍葉細(xì)胞出現(xiàn)明顯的拖尾現(xiàn)象，說(shuō)明C