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题目:纳米氧化锌的水生生物毒性研究

关键词:纳米氧化锌;急性毒性;亚细胞分布;金属积累;掺杂

  摘要

纳米氧化锌(nZnO)应用非常广泛,而目前对它的水生生态毒性研究还较为少见。本文首先研究了纳米ZnO对水体中不同营养级生物的急性毒性,然后利用亚细胞分布等手段探讨了纳米ZnO的致毒机理,并在此基础上研究了元素掺杂对纳米ZnO的生物毒性的影响,得到的主要结果如下: (1)nZnO对Q67淡水发光菌的20 min 半抑制浓度EC50值为11.42 mg/L,对斜生栅藻生长的96 h EC50值分别为4.12 mg/L,对大型水蚤的48 h 半致死浓度LC50值为2.78 mg/L。nZnO低浓度时促进斜生栅藻和发光菌的生长,高浓度抑制它们的生长。虑食性生物大型水蚤对nZnO更敏感。(2)nZnO在鲫鱼不同组织的积累次序为:肠>鳃>肝脏>肌肉,在肠道中低于普通氧化锌,在腮中高于普通ZnO和Zn2+,在肝脏和肌肉中三者差不多。暴露产生的金属硫蛋白(MT)含量,在肝脏中,nZnO低于Zn2+,高于普通ZnO;在其它组织中含量差不多。对于亚细胞分布而言,比其它两种材料,nZnO暴露后,生物脱毒组分(BDM)所含Zn最少,而金属敏感组分(MSF)的Zn显著增加。相比其他两种材料,生物体更难对nZnO的毒害做出有效的免疫调节应对,生物体的解毒机制会受到一定的破坏。(3)比起无掺杂nZnO,Fe、Co和Mn掺杂的nZnO暴露都会减小大型水蚤合成MT和丙二醛(MDA),而Ni的掺杂则没有什么影响;Fe和Mn的掺杂会减小大型水蚤的死亡率,即降低了nZnO的总体毒性,使材料更安全; Ni和Co掺杂时,低浓度时使其毒性小于非掺杂nZnO,高浓度时其毒性大于非掺杂nZnO,这类材料对生物体的危害主要来源于肠道大量积累的物理性损伤而非化学毒性反应。