纳米材料水生态环境效应研究范文

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摘要：

随着纳米技术的飞速发展，纳米材料的生物效应与安全性引起了人们的高度关注，关于纳米材料对生物的负效应研究也日益增多。本文对国内外纳米材料水生态环境效应的研究进展进行了综述，并提出了一些问题与研究的方向。

关键词：

纳米材料；环境效应；毒性

纳米材料由于粒径的特异性，具有独特的物化性质，如巨大的比表面积、强烈的量子效应和界面效应等，使其在工业、科技和医学等领域均有广泛的应用，成为各国发展最快的科学研究和技术开发领域之一。随着纳米技术的飞速发展，纳米材料的生物效应与安全性引起了人们的高度关注，关于纳米材料的环境归趋及对生物的负效应等研究也日益增多。

1纳米材料对水生生物的毒性效应

纳米材料的大量研发、生产和商品化应用，使其不可避免的通过不同途径如水处理系统、污水排放和再生水补给等进入到城市河流和景观水体等水体环境中，对其化学组成和生态系统产生影响。自2004年Oberdorster[1]报道了低浓度的富勒烯使大嘴黑鲈脑部产生脂质过氧化开始，纳米材料对水生生物的生态毒理效应逐渐受到人们的关注。纳米材料对不同营养级水生生物(细菌、浮游植物、浮游动物、鱼类等)的毒性影响已有不少报道，发现纳米材料对水生生物的毒性高于传统材料，如抑制藻类、细菌和大型水蚤等的生长，降低生物的食物摄取能力，甚至能穿越鱼的大脑屏障，到达大脑。

水体中碳纳米管的存在会改变腐殖酸与铜的原有平衡而增大自由铜离子的浓度[2]。进入水环境中的悬浮纳米材料能够被不同营养级别的水生生物(细菌、浮游植物、浮游动物和鱼类等)通过水体或者食物链的方式吸收，抑制其生长、繁殖，对其产生危害。纳米TiO2颗粒会导致水生细菌产生细胞内ROS从而对其细胞壁产生破坏作用，且会抑制微藻和大型水蚤的生长[3]。低浓度富勒烯纳米材料也会对大型水蚤产生毒性效应，显著减弱大型蚤的繁殖能力，且会诱导大口黑鲈幼鱼脑部脂肪超氧化作用，降低腮部谷胱甘肽的水平。纳米Al2O3会影响网纹水蚤和微藻细胞的生长，且在低浓度下(1mg/L)会降低湖水中细菌的存活率并造成细胞损伤[4]，也有报道表明纳米Al2O3对绿藻和大型水蚤低毒或基本无毒[5]。至今为止，对于纳米Al2O3的毒性效应还没有得到很好的认识。

纳米材料进入水环境后，由于与传统材料相比具有巨大的比表面积和反应活性，能与水体中的其它污染物发生界面反应。不仅影响污染物在环境中的存在状态和迁移转化，也会作为污染物的载体，增大污染物的生物可利用性和毒性效应，引起严重的生态后果，具有潜在的生态风险。目前，大多数研究主要集中在单一纳米材料的环境效应上，但却忽视了实际环境中多种污染物共存产生的协同效应。重金属污染物仍然是河流生态系统中重要的危害因子，其能够通过食物链传递等影响城市陆地生态以及人群健康。纳米材料与重金属污染物的界面结合是强化还是弱化污染物的毒性效应至今仍无统一定论。

2总结与展望

尽管目前已有许多关于纳米材料毒性效应的研究，但大多数仅限于对单一高浓度纳米材料在实验室条件下的毒性效应研究。对于实际水体环境中，受水质参数的影响，以及在多种污染物共存的条件下，低浓度纳米材料产生的生物效应以及纳米材料与重金属复合体系产生的协同或拮抗的联合生态效应，亟待进一步深入研究。

作者：朱哲 单位：石家庄市环境科学研究院