题目：纳米二氧化钛对水环境中铜元素的影响及其潜在威胁的研究

纳米二氧化钛是一种新型的无机化工材料，由于其具有宏观量子隧道效应、小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等性质，使其在化妆品、陶瓷、涂料、颜料、食品保鲜、空气净化等与人们生活密切相关的领域得到广泛应用。因此纳米二氧化钛也成为国内外科技界研究的热点。由于应用广泛，各种纳米二氧化会不可避免的进入环境中，进而对生物造成影响，所以对其危害的研究迫在眉睫。本文选取不同性质的二氧化钛，包括不同结构（锐钛型和金红石型）以及不同性质（亲、疏水型）作为研究对象，利用生物吸收、生物指标、图像法以及生物指标之间的关系研究了纳米材料的存在对水体中金属铜的生物毒性的影响，得到的主要结果如下：（1）水体中纳米TiO2的存在会使大型水蚤体内金属铜生物毒性显著提高，不仅如此，纳米TiO2的存在会使大型水蚤体内的金属硫蛋白含量降低。其原因可能为纳米TiO2能够改变生物体的解毒机制（抑制MT合成），进而造成了大型水蚤化解金属的毒性能力下降。大型水蚤体内超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和腺苷三磷酸酶的活性受抑制表明了自由态铜和纳米TiO2结合态铜均能参与作用，不仅如此，TiO2结合态铜能引起更深的氧化损伤。其原因可能为纳米TiO2结合态铜以颗粒物的形式存在于生物体内，没能转变为生物组织的组成部分，因此表现出更深的氧化胁迫和生物膜损伤毒性。（2）表面性质不同的纳米TiO2对金属铜的生物毒性的影响不同，疏水型二氧化钛比亲水型二氧化钛产生更深的氧化应激损伤。这可能是疏水基团能够诱导生物体产生更多的ROS，而ROS的增加会导致生物氧化应激的加深。不同的是，亲水型二氧化钛能够促进更多的铜吸附进入生物体，表现为更多的生物利用性，也导致更多的死亡率。这可能和不同纳米材料穿透细胞膜能力以及他们的表面性质有关。同时，Na+/K+-ATPase活性也表明亲水材料的膜损伤更为严重。（3）为了评价真实世界的纳米威胁，设计了预暴露实验。结果有利于进一步评价亲疏水纳米材料进入环境后的行为。结果表明， MT和铜的积累保持很好的关系，都受到了二氧化钛的影响。其中疏水的积累更大，但是Na+/K+-ATPase却相反，说明在环境释放中两者有不同的机制。其结果更好的说明了纳米材料的毒性分为自身毒性和影响其他物质的毒性。