納米材料水生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究進(jìn)展

朱哲（石家莊市環(huán)境科學(xué)研究院， 河北 石家莊 050022）

納米材料水生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究進(jìn)展

朱哲（石家莊市環(huán)境科學(xué)研究院， 河北 石家莊 050022）

隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，納米材料的生物效應(yīng)與安全性引起了人們的高度關(guān)注，關(guān)于納米材料對生物的負(fù)效應(yīng)研究也日益增多。本文對國內(nèi)外納米材料水生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并提出了一些問題與研究的方向。

納米材料；環(huán)境效應(yīng)；毒性

0 引言

納米材料由于粒徑的特異性，具有獨(dú)特的物化性質(zhì)，如巨大的比表面積、強(qiáng)烈的量子效應(yīng)和界面效應(yīng)等，使其在工業(yè)、科技和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，成為各國發(fā)展最快的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域之一。隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，納米材料的生物效應(yīng)與安全性引起了人們的高度關(guān)注，關(guān)于納米材料的環(huán)境歸趨及對生物的負(fù)效應(yīng)等研究也日益增多。

1 納米材料對水生生物的毒性效應(yīng)

納米材料的大量研發(fā)、生產(chǎn)和商品化應(yīng)用，使其不可避免的通過不同途徑如水處理系統(tǒng)、污水排放和再生水補(bǔ)給等進(jìn)入到城市河流和景觀水體等水體環(huán)境中，對其化學(xué)組成和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。自2004年Oberdorster［1］報(bào)道了低濃度的富勒烯使大嘴黑鱸腦部產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化開始，納米材料對水生生物的生態(tài)毒理效應(yīng)逐漸受到人們的關(guān)注。納米材料對不同營養(yǎng)級水生生物（細(xì)菌、浮游植物、浮游動(dòng)物、魚類等）的毒性影響已有不少報(bào)道，發(fā)現(xiàn)納米材料對水生生物的毒性高于傳統(tǒng)材料，如抑制藻類、細(xì)菌和大型水蚤等的生長，降低生物的食物攝取能力，甚至能穿越魚的大腦屏障，到達(dá)大腦。

水體中碳納米管的存在會(huì)改變腐殖酸與銅的原有平衡而增大自由銅離子的濃度［2］。進(jìn)入水環(huán)境中的懸浮納米材料能夠被不同營養(yǎng)級別的水生生物（細(xì)菌、浮游植物、浮游動(dòng)物和魚類等）通過水體或者食物鏈的方式吸收，抑制其生長、繁殖，對其產(chǎn)生危害。納米TiO2顆粒會(huì)導(dǎo)致水生細(xì)菌產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)ROS從而對其細(xì)胞壁產(chǎn)生破壞作用，且會(huì)抑制微藻和大型水蚤的生長［3］。低濃度富勒烯納米材料也會(huì)對大型水蚤產(chǎn)生毒性效應(yīng)，顯著減弱大型蚤的繁殖能力，且會(huì)誘導(dǎo)大口黑鱸幼魚腦部脂肪超氧化作用，降低腮部谷胱甘肽的水平。納米Al2O3會(huì)影響網(wǎng)紋水蚤和微藻細(xì)胞的生長，且在低濃度下（1mg/L）會(huì)降低湖水中細(xì)菌的存活率并造成細(xì)胞損傷［4］，也有報(bào)道表明納米Al2O3對綠藻和大型水蚤低毒或基本無毒［5］。至今為止，對于納米Al2O3的毒性效應(yīng)還沒有得到很好的認(rèn)識。

納米材料進(jìn)入水環(huán)境后，由于與傳統(tǒng)材料相比具有巨大的比表面積和反應(yīng)活性，能與水體中的其它污染物發(fā)生界面反應(yīng)。不僅影響污染物在環(huán)境中的存在狀態(tài)和遷移轉(zhuǎn)化，也會(huì)作為污染物的載體，增大污染物的生物可利用性和毒性效應(yīng)，引起嚴(yán)重的生態(tài)后果，具有潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。目前，大多數(shù)研究主要集中在單一納米材料的環(huán)境效應(yīng)上，但卻忽視了實(shí)際環(huán)境中多種污染物共存產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)。重金屬污染物仍然是河流生態(tài)系統(tǒng)中重要的危害因子，其能夠通過食物鏈傳遞等影響城市陸地生態(tài)以及人群健康。納米材料與重金屬污染物的界面結(jié)合是強(qiáng)化還是弱化污染物的毒性效應(yīng)至今仍無統(tǒng)一定論。

2 總結(jié)與展望

盡管目前已有許多關(guān)于納米材料毒性效應(yīng)的研究，但大多數(shù)僅限于對單一高濃度納米材料在實(shí)驗(yàn)室條件下的毒性效應(yīng)研究。對于實(shí)際水體環(huán)境中，受水質(zhì)參數(shù)的影響，以及在多種污染物共存的條件下，低濃度納米材料產(chǎn)生的生物效應(yīng)以及納米材料與重金屬復(fù)合體系產(chǎn)生的協(xié)同或拮抗的聯(lián)合生態(tài)效應(yīng)，亟待進(jìn)一步深入研究。

［1］Oberd?rster E.Manufactured nanomaterials（fullerenes， C60） induce oxidative stress in the brain of juvenile largemouth bass.Environmental health perspectives， 2004，112:1058-1062.

［2］蔣國翔，等.環(huán)境中典型人工納米顆粒物毒性效應(yīng)［J］.化學(xué)進(jìn)展，2011，8:1769-1781.

［3］Campos B， Rivetti C， Rosenkranz P， Maria Navas J， Barata C.Effects of nanoparticles of TiO2on food depletion and life-history responses of Daphnia magna.Aquatic Toxicology， 2013， 130: 174-183.

［4］李晶，胡霞林，陳啟晴，尹大強(qiáng).納米材料對水生生物的生態(tài)毒理效應(yīng)研究進(jìn)展.環(huán)境化學(xué)，2011，30:1993-2002.

［5］Zhu X， Zhu L， Chen Y， Tian S.Acute toxicities of six manufactured nanomaterial suspensions to Daphnia magna.J Nanopart Res， 2009，11:67-75.