纳米材料对水体中鱼和浮游植物的毒性研究【文献综述】

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1、毕业论文文献综述生物技术纳米材料对水体中鱼和浮游植物的毒性研究摘要：纳米材料的应用前景广阔，在其广泛应用的同时也会对环境造成潜在的危害。纳米材料释放到环境中，对水体造成影响，从而对水体中的生物产生影响。本文从纳米材料自身的特性，其进入水环境后的行为以及国内外关于纳米材料对水生生物影响的研究进行阐述，并对进一步研究纳米材料对水生生物毒性机制提出展望。关键词：纳米材料；水生生物；毒性机制1引言纳米材料具有良好的应用前景，应用范围广阔，已被广泛应用于各领域，包括涂料、废水处理、杀菌、化妆品、食品添加剂、生物

2、医药等[1]。GrazynaBP等[2]等报道，2004年纳米材料的年产量约为1000吨，每天有超过800件的产品生产基于纳米材料，预计到2014年全球将超过15%的产品在制造过程中使用纳米材料。然而，纳米材料在被广泛应用的同时将不可避免向环境中释放，可能造成潜在的环境危害和生态风险[3]。纳米材料进入环境后直接或间接地对水环境造成影响，从而对水体中的生物造成影响[4]。目前，纳米材料对水生生物的影响已有了相关报道，对其毒性[5]机制研究虽鲜有报道但也越来越受到重视。2纳米材料的特性纳米材料的结构单元

3、尺寸介于1nm-100nm之间，其特殊的理化性质取决于它的颗粒大小[6、7]、表面积和表面分布、化学构成纯度、结晶型、带点性、表面结构、溶解性、形状和聚集性等[4]。纳米材料的尺度与基因在同一数量级，纳米颗粒物可能透过细胞膜干扰DNA的排列组合，从而产生变异导致生理障碍[3]。3纳米材料在水中的环境行为纳米材料进入水体后，可能对水生生态系统造成破坏，白伟等[8]报道相对弱的电解质溶液能打破富勒烯溶液的平衡，形成可沉降的聚集体，且随着离子强度的增大，其在多孔介质中的沉积更严重。Fortner等发现，C6

4、0在水中形成稳定的聚集体，在较低的离子强度下可稳定存在数月。Adamslk等报道[9]，纳米材料在水中的颗粒大小要比厂家提供数据大，Zhang等[9]研究得到，用超声波分散TiO210min后颗粒的平均粒径在200~800nm。Cheng等[11]报道富勒烯和包覆的单臂碳纳米管在盐溶液、细胞培养介质、重建硬水和Mini-Q水中稳定。而在天然水体系中，纳米材料的水体行为受到更多因素的影响，因此更复杂。白伟等[5]报道，纳米材料在海水和河口环境中，海洋微表层对纳米材料有影响，海洋微表层中的酯类、碳水化合物

5、、蛋白质等可包被亲脂性的纳米材料，水体和海岸带的水动力学和形态学特征在较大程度上决定纳米材料的分布，人工纳米材料的研究相对较少，目前只能从已知的纳米或微米颗粒的水中环境行为来推测。4纳米材料对水体中鱼和浮游植物的毒性研究4.1纳米材料对鱼的毒性研究纳米材料进入水体后，可能进入细胞或一些部位，直接对鱼类造成损伤。OberdÖrster研究发现[12]，0.5mg·L-1的C60对幼年大嘴黑鲈鱼有大脑脂质过氧化损伤影响，并且腮组织中的还原型谷胱甘肽含量降低，可能由于C60具有氧化还原活性和亲脂性，由此得出

6、C60能对水生鱼类大脑造成损伤。田文静，赵宇亮等[13]将正常斑马鱼受精卵用纳米ZnO处理，预冷匀浆介质，离心，取上清液，测定蛋白含量和抗氧化指标包括GSH、SOD、CAT、MDA，发现GSH含量低于对照组，SOD活性随纳米ZnO浓度的增大而降低，CAT活性低于对照组，MDR含量高于对照组，由此得出纳米ZnO能对斑马鱼胚胎产生氧化损伤，使斑马鱼胚胎生理机能改变，不能成功孵化。玉晓微等[14]在对纳米二氧化硅处理斑马鱼胚胎发育毒性的研究中发现，常规二氧化硅对斑马鱼胚胎发育无明显毒性效应，而纳米二氧化硅对

7、斑马鱼胚胎发育有明显抑制作用，可导致胚胎孵化率显著降低，死亡率显著升高，幼鱼有畸形现象，还可使斑马鱼提前孵化但不能发育完全，现象表明纳米二氧化硅可能导致氧化损伤。但志刚，倪瑾用DSPE-PEG2000-NH2超声处理碳纳米管进行斑马鱼的毒性实验，得到PEG功能化碳纳米管使斑马鱼成鱼存活率降低，并造成卵凝结，胚胎或幼鱼发育延迟，甚至使斑马鱼心肌肿大、畸形和死亡。刘信勇，朱琳[16]在研究nC60TTA对斑马鱼的发育毒性时发现人工纳米材料暴露能对鱼类各组织器官产生氧化损伤。Federici等[11]研究得

8、到，纳米TiO2可在虹鳟鱼的消化道和腮中积累，并转运到其它组织器官中，从而对水生动物产生毒性作用。纳米材料的粒径大小也会对水生生物的毒性产生影响[17]，朱小山等[18]研究得到，人工纳米材料富勒烯的水溶性衍生物毒性弱于C60，而1.5mg·L-1nC60/TTA使斑马鱼胚胎和幼鱼发育延迟，存活率和孵化率下降，部分斑马鱼心包裹水肿和畸形C60。此外，朱小山等[19]还研究了长期暴露C60对鲫鱼的氧化损伤，结果显示，鲫鱼幼鱼不同组织对低剂量C60应激方式不