纳米银及硝酸银的迁移分布与生物摄入——以水稻和池塘微宇宙为研究模型

摘要

随着人们对纳米材料特性认识的逐渐深入，越来越多的纳米材料被应用到工业和日常消费品中。其中，纳米银是使用最多的纳米材料。硝酸银作为抗菌剂用于保存水和食物，其使用历史更为久远。这些含银消费品在生产、使用、回收及处理的过程中，不可避免地会释放到环境中，成为潜在污染物。因此，研究银的迁移转化、归趋及毒性，已经成为近年来环境健康与安全领域的重要的研究课题。评估纳米银及银离子对生物体的毒性及生物积累，有助于理解纳米银及硝酸银的环境效应。针对纳米银及硝酸银在实际环境中的迁移、分布及生物摄入问题展开研究，主要包括以下两个部分：
　　（1）评估纳米银及银离子在生物体内的积累有助于理解其环境效应。本研究选取水稻为模式生物，研究氯离子、根表铁膜及可溶性铁盐在水稻摄入纳米银及银离子中的作用。利用同步辐射X射线吸收光谱分析银的形态、电感耦合等离子体质谱测定总银浓度并采用透射电子显微镜手段进行水稻根部纳米颗粒的表征。结果表明，纳米银进入水稻根后发生了氯化、硫化等转化；纳米银的传输因子及生物可利用性强于银离子，氯离子存在下银离子形成氯化银沉淀附着在水稻根表，降低了银离子的生物可利用性及毒性；铁膜增加了水稻对纳米银的吸收从而增强纳米银的毒性效应；溶解性铁盐对纳米银与银离子的摄入影响并不显著。
　　（2）采用同位素示踪技术研究纳米银及硝酸银在池塘微宇宙模型中的迁移和归宿。池塘微宇宙模型包括潮白河水、底泥，植物包括金鱼藻、槐叶萍和大薸，动物包括麦穗鱼、田螺和泥鳅。硝酸银采用107Ag同位素标记，纳米银为天然丰度硝酸银以乙二醇还原法实验室制备。结果发现纳米银在水中停留时间长于硝酸银，银离子的半衰期（＜1h）远小于纳米银半衰期（约4h），可能与银离子与氯离子形成氯化银沉淀有关。浮水植物（大薸及槐叶萍）中纳米银的摄入量高于银离子；而沉水植物（金鱼藻）纳米银与银离子的摄入量相当。麦穗鱼对纳米银的积累量高于银离子，并且肝和脑组织中更多；而田螺对银离子的摄入要高于纳米银。
　　我们的研究表明在评估纳米银及硝酸银的迁移、转化、归宿及生物摄入时需考虑到各种可能的影响因素。单一因素的环境模拟往往难以准确预测纳米银及银离子的环境行为。在更接近真实环境条件下研究纳米银及银离子的环境迁移与生物摄入才更有环境意义。

目录

声明

致谢

1 引言

1.1 纳米材料概述

1.2 纳米银及硝酸银的分析方法

1.3纳米银的应用及生物和环境效应

1.4 研究内容及技术路线

2 氯离子、根表铁膜及可溶性铁盐在水稻吸收纳米银及银离子过程中的作用

2.1 研究目的和意义

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 同位素示踪纳米银及硝酸银在池塘微宇宙中的迁移及分布

3.1 研究目的和意义

3.2实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

4 结论和展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

作者简历

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