纳米材料对淡水水生生物的生态毒理效应研究进展

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1、纳米材料对淡水水生生物的生态毒理效应研究进展：作为21世纪三大科学支柱的纳米科学，因其独特的宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、表面效应等理化性质被广泛应用于工业生产、医学领域以及人们的日常生活中，也由此引发了生态毒理学等许多方面学者的广泛关注。水生态系统可以接收从雨水沉降、地表径流、地下渗流或者废水排放等各种方式释放出的包括纳米材料在内的大量污染物，而淡水生态系统作为内陆地区主要的水环境无疑会成为纳米材料污染较为严重的部分，其对淡水水生生物生理活性的影响不容忽视。本文介绍了纳米材料的相关性质，分析了纳米材料进人淡水生态系统的主要途径，主要介绍了常见的三类纳

2、米材料并重点分析当前在此方面的研究成果和进展。最后，讨论了纳米毒理学工在未来的工作方向并引发相关水产行业对此的关注，并对今后全面研究纳米材料的安全性评价提供新的想法和思路。关键词：环境；纳米材料；淡水生生生物；生物毒性：X171.5；Q5：A：1008-0384（2017）03-342-10作为21世纪三大科学支柱的纳米科学，从20世纪80年代中后期逐渐成为科学研究的前沿热点。大量相关实验的展开和技术的成熟使得纳米材料走出实验室，并因其独特的宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、表面效应等理化性质被广泛应用于工业生产、医学领域以及人们的日常生活中。随着纳米材料

3、的商业化和生活化，各界学者纷纷表示出对流人生态环境中大量纳米材料的生态毒理效应的高度关注。EnvironmentalScienceTechnologies、Science等相继发表有关文章探讨纳米材料存在的安全问题以及对环境和人类健康的影响，并在近些年获得了一定的经验和成果，也使得纳米材料的负面生物效应越发明显。纳米技术环境影响研究的重要性正在逐渐增加，而纳米生态毒理学研究也作为一项继纳米毒理学研究之后新的科研分支逐步受到世界各大科学领域的重视。水生态系统可以接收从雨水沉降、地表径流、地下渗流或者废水排放等各种方式释放出的包括纳米材料在内的大量污染物，因

4、此水环境是最容易受污染的系统之一。而淡水生态系统作为内陆地区主要的水环境无疑会成为纳米材料污染较为严重的部分，其对淡水水生生物生理活性的影响不容忽视。国内外学者的大量实验结果表明，纳米材料对淡水水生生物的影响存在于各个生物层面以及生物整个生存周期的各个阶段，例如纳米硒导致斑马鱼死亡的胚胎数以及畸形的胚胎数均随纳米硒浓度及作用时间的增加呈现增加趋势，且96hpf的LC50为7.18μmol·L-1；各类纳米金属氧化物都可以产生一定的毒性从而抑制羊角月牙藻的活性；溶血性磷脂酰胆碱包覆的水溶性单壁碳纳米管在浓度为20mg·L-1时就可以导致大型潘全部死亡。全面

5、研究纳米材料的生态毒理学效应，以保护纳米材料安全进入市场，保障我国纳米技术的可持续发展是当前研究发展的重要趋势。本文对纳米材料进行简单介绍，分析纳米材料进入水环境的相关途径，并总结几类常见纳米材料对淡水水生生物的毒性作用，以期为以后全面开展相关研究及对纳米材料的安全性评价提供思路。1纳米材料1.1纳米材料的概况美国国家纳米计划把纳米材料定义为粒径在1～100nm范围内的材料，它属于原子簇与宏观物体交界的过渡状态，既非典型的微观体系，又非典型的宏观体系，在传导性、反应性和光敏性等方面显示出许多独特的性质。纳米粒子因其比表面积大，表面活性中心多，在催化活性和

6、选择性方面大大高于传统催化剂。而纳米材料的小尺寸效应使得材料在声、光、电、磁、热、力学等方面产生优于普通材料的新特性。由于纳米尺度下物质的特殊性质，在纳米尺度控制和操纵物质并对其进行加工在各个领域都具有广阔的应用前景。纳米材料给我们的生活带来了巨大的变化，但同时纳米材料的生物安全性现在还是未知数，关于它对健康的影响也还没有一套较为成熟的分析方法。1.2纳米材料进入淡水水体的途径在纳米尺度上的材料种类十分繁多，其中有相当多数量的材料会对生态环境会产生不同程度的危害，成为环境污染物。大部分集中在纳米尺度范围内的污染物在迁移转化的过程以及环境行为上都有着许多共

7、同特征，因此可以统称为环境纳米污染物（Envi-ronmentalNano-Pollutants，ENP）。顾名思义，纳米材料是环境纳米污染物的一个重要组成部分，它可以通过多种途径进入到生态环境中并对淡水环境造成污染。因此，全面了解纳米材料进入淡水水体的途径有助于后期纳米材料对淡水生态环境的毒性研究。纳米材料从生产至最終处理的整个过程中，必然会通过各种途径以废弃物的形式进入淡水水体，并产生一定的生物影响和生态效应。总结起来主要包括以下几个方面：①生产相关纳米材料的工厂以及实验室仍然是纳米材料最为集中的场所，大量纳米材料在生产和实验的过程中会直接作为废弃物

8、排放到环境中；②纳米材料作为医药界的宠儿被广泛应用在医学成像、诊断、药物的靶向运