水环境中纳米银颗粒与莱茵衣藻的交互作用研究

摘要

随着纳米技术的飞速发展，纳米材料广泛应用于生活生产的各个领域，而在生产和使用过程中纳米材料不可避免地进入到水环境。开展纳米材料在水环境中的生态毒性和迁移转化行为的研究不仅可为纳米材料的生物地球化学循环、生态风险评估提供科学依据，也有利于推动纳米材料的安全使用和纳米科技的发展。因此，本研究以莱茵衣藻为研究对象，研究了银纳米颗粒（AgNPs，60~120nm）对莱茵衣藻的毒性效应及水环境理化特性对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响。本文得到的主要结论如下： （1）AgNPs对莱茵衣藻生长和光合作用的影响实验研究表明：随AgNPs浓度增加，其对莱茵衣藻的抑制效应逐渐增强，细胞内的光合色素含量逐渐降低，说明AgNPs会通过抑制莱茵衣藻的光合作用影响其生长繁殖。 （2）AgNPs对莱茵衣藻抗氧化酶活性和MDA含量的影响实验研究表明：随AgNPs浓度的增加，藻细胞内的SOD活性逐渐上升，POD活性先上升后下降，CAT活性逐渐上升，MDA含量不断增加，说明AgNPs会胁迫莱茵衣藻细胞产生氧化应激反应，导致其酶系统受到破坏。 （3）AgNPs对莱茵衣藻超微结构的影响实验研究表明：在AgNPs胁迫下莱茵衣藻细胞的超微结构遭到破坏，出现细胞收缩、质壁分离、胞内物质紊乱和细胞壁裂解等现象，且发现有银颗粒进入了细胞内部。 （4）水环境理化特性对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响实验研究表明：增加水体中的pH、HPO42-浓度可抑制AgNPs的溶解，减弱藻细胞对Ag的胞外吸附和胞内吸收作用，降低生物可利用Ag含量，从而降低AgNPs对莱茵衣藻的毒性；增加Ca2+浓度可促进AgNPs的溶解，减弱藻细胞对Ag的胞外吸附和胞内吸收作用，降低生物可利用Ag含量，从而降低AgNPs对莱茵衣藻的毒性；增加SRFA浓度可促进AgNPs的溶解，增强藻细胞对Ag的胞外吸附和胞内吸收作用，提高生物可利用Ag含量，从而增强AgNPs对莱茵衣藻的毒性。 综上所述，金属纳米颗粒的水生态毒性不仅受其胁迫浓度的影响，水化学条件也会通过影响金属纳米颗粒的溶解特性等归趋行为，并由此导致其生态毒性的变化。

目录

声明

符号说明

1 前 言

1.1研究背景及意义

1.2纳米材料的特性及应用

（1）抗菌领域

（2）催化领域

（3）光电领域

（4）环保领域

1.3环境中纳米材料的来源

（1）人为来源

（2）天然来源

1.4水环境中纳米材料的迁移转化研究

1.4.1 水环境中纳米材料的物理行为

1.4.2 水环境中纳米材料的化学行为

1.4.3 水环境中纳米材料的生物转化

1.5纳米材料对微藻的生态毒性研究进展

（1）生长抑制效应

（2）光合作用抑制

（3）破坏藻细胞超微结构

（4）破坏藻细胞酶系统

1.6研究内容与技术路线

1.6.1 研究内容

1.6.2 技术路线

2 材料与方法

2.1实验材料

2.1.1 实验药品

2.1.2 实验仪器

2.2实验方法

2.2.1 莱茵衣藻的培养

2.2.2 AgNPs胶体的制备

2.2.3 生物量的测定

2.2.4 Ag含量的测定

2.2.5 AgNPs对莱茵衣藻生长的影响实验

2.2.6 AgNPs对莱茵衣藻光合作用的影响实验

2.2.8 AgNPs对莱茵衣藻细胞膜脂质的影响实验

2.2.9 AgNPs对莱茵衣藻超微结构的影响实验

2.2.10 水化学条件对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响实验

3 结果与分析

3.1 AgNPs对莱茵衣藻的毒性效应研究

3.1.1 AgNPs对莱茵衣藻生长的影响

3.1.2 AgNPs对光合作用的影响

3.1.3 AgNPs对抗氧化酶活性的影响

3.1.4 AgNPs对丙二醛含量的影响

3.1.5 AgNPs对藻细胞超微结构的影响

3.2水化学条件对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响研究

3.2.1 pH对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响

3.2.2 HPO42-对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响

3.2.3 Ca2+对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响

3.2.4 SRFA对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响

3.3本章小结

4 讨论

4.1 AgNPs对莱茵衣藻的毒性效应

4.2水化学条件对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响

5 结论

5.1主要结论

5.2创新之处

5.3展望

参考文献

致谢