納米材料對(duì)水環(huán)境中微藻毒性的效應(yīng)及機(jī)理研究進(jìn)展

陳 燦，楊黎彬，周雪飛

(同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092)

納米材料是粒徑在1～100 nm的材料，主要包括金屬及金屬氧化物納米材料、碳納米材料以及量子點(diǎn)(quantum dots,QDs)[1]。目前，常見(jiàn)的納米材料包括Ag NPs(納米粒子)、碳納米管、TiO2NPs、ZnO NPs等[2-3]。納米材料具有大的比表面積、較好的導(dǎo)熱導(dǎo)電特性、良好的光學(xué)特性等優(yōu)點(diǎn)[4-5]，在材料、信息、醫(yī)藥、能源等眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[6-7]。納米材料在生產(chǎn)和使用過(guò)程中，不可避免會(huì)進(jìn)入到水環(huán)境中，已經(jīng)在眾多國(guó)家水環(huán)境中檢測(cè)到了納米材料，如表1所示。納米材料會(huì)吸附到微藻表面，被水生生物(如斑馬魚(yú)和水蚤)食入后會(huì)引起納米材料在生物鏈的富集，對(duì)不同類(lèi)型的水生生物產(chǎn)生危害，最終可能進(jìn)入人體，危害到肺、肝臟、腎臟、心臟、大腦、骨骼和軟組織[3,8-9]，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康造成巨大威脅。因此，在納米材料大規(guī)模使用前，應(yīng)考慮納米材料對(duì)水生生物的毒性并及時(shí)評(píng)估納米材料對(duì)水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的潛在毒性[10-11]。

微藻是水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者，是水生生態(tài)系統(tǒng)不可缺少的組成部分。先前采用海膽、魚(yú)類(lèi)、螃蟹等水生生物檢測(cè)微塑料的毒性，但這些水生生物存在攝食微塑料的過(guò)程，不能很好觀察微塑料的作用，因此，微藻成為重點(diǎn)研究對(duì)象，微藻易培養(yǎng)、生長(zhǎng)周期短、對(duì)環(huán)境變化敏感，常作為研究污染物影響的模型生物[12]。相關(guān)研究將微藻作為指示性生物，評(píng)估奧利克林、二甲基二十八烷基銨等個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)地表水的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明目標(biāo)污染物的危險(xiǎn)商數(shù)均大于1，將對(duì)長(zhǎng)三角地區(qū)的魚(yú)類(lèi)構(gòu)成高風(fēng)險(xiǎn)危害[13]。Yang等[14]評(píng)估聚苯乙烯納米塑料對(duì)小球藻毒性的影響，研究發(fā)現(xiàn)在納米塑料的作用下抑制了小球藻生長(zhǎng)和光合作用，其對(duì)生長(zhǎng)作用抑制率達(dá)到27.73%，對(duì)光合作用的抑制率達(dá)到35.04%，為納米塑料對(duì)水生生物毒性的評(píng)估提供了依據(jù)。由于這一特性，微藻也常作為評(píng)價(jià)納米材料生態(tài)毒性的生物模型。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行納米材料對(duì)微藻影響的研究[15]，微藻是水環(huán)境食物鏈中的初級(jí)生產(chǎn)者，納米材料對(duì)微藻產(chǎn)生的任何不利影響都會(huì)對(duì)整個(gè)水生食物網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，確定納米材料在微藻中的毒性作用以及毒性機(jī)制至關(guān)重要。本文在已有研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)微藻生長(zhǎng)、胞內(nèi)組分、胞外多聚物、細(xì)胞結(jié)構(gòu)綜述了納米材料對(duì)微藻的毒性效應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上歸納了納米材料對(duì)微藻的毒性機(jī)理，為今后開(kāi)展納米材料對(duì)微藻毒害機(jī)制的深入研究提供依據(jù)。

表1 納米材料分布情況Tab.1 Distribution of Nanomaterials

1 納米材料對(duì)微藻的毒性效應(yīng)

常用作毒性影響模型生物的微藻有小球藻、柵藻、魚(yú)腥腥藻、杜氏鹽藻、羊角月牙藻(Raphidocelissubcapitata)等。已有研究通常以微藻生物量定量描述納米材料對(duì)微藻的生長(zhǎng)抑制，此外還表現(xiàn)在微藻胞內(nèi)胞外組分的變化等方面。

1.1 微藻生長(zhǎng)

大量研究表明，納米材料對(duì)微藻生長(zhǎng)有抑制作用，會(huì)降低微藻的生長(zhǎng)速率和生物量。納米材料毒性的大小取決于其尺寸、形狀、化學(xué)成分、電荷和氧化狀態(tài)、表面結(jié)構(gòu)以及聚集狀態(tài)等[24]。Zhang等[25]研究在48 h后納米金剛石對(duì)小球藻生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)在設(shè)定的質(zhì)量濃度(5～50 mg/L)，納米金剛石顯著抑制了小球藻的生長(zhǎng)，且隨著濃度的增大，抑制作用越大，5 mg/L時(shí)對(duì)小球藻的生長(zhǎng)抑制率是33.1%；50 mg/L時(shí)抑制率高達(dá)75.4%。Chen等[26]研究Co NPs對(duì)肋骨條藻的毒性，發(fā)現(xiàn)Co NPs對(duì)微藻毒性隨著時(shí)間積累，在24 h時(shí)50 mg/L的Co NPs對(duì)肋骨條藻的生長(zhǎng)抑制僅為23.9%，而在作用96 h后，抑制率達(dá)到73.6%。此外，研究中也常用半最大效應(yīng)濃度(EC50)定量評(píng)價(jià)納米材料對(duì)微藻生長(zhǎng)的毒性效應(yīng)。Sendra等[27]在TiO2NPs對(duì)微藻的急性毒性效應(yīng)試驗(yàn)中得出，TiO2NPs對(duì)三角褐指藻、萊茵衣藻的EC50分別為552、132 mg/L。而Natalí等[28]的研究則表明Ag NPs對(duì)小球藻的EC50達(dá)到0.1 mg/L。納米材料對(duì)微藻的抑制作用的大小變化較大，取決于納米材料的種類(lèi)。Kyung等[29]研究5種金屬氧化物納米材料對(duì)小球藻的生長(zhǎng)抑制作用，發(fā)現(xiàn)其中ZnO NPs對(duì)微藻的生長(zhǎng)抑制作用最大，F(xiàn)e2O3NPs的抑制程度最小，EC50分別為2.0、76 mg/L，對(duì)微藻生長(zhǎng)抑制毒性順序?yàn)閆nO NPs>NiO NPs>CuO NPs>TiO2NPs >Fe2O3NPs。表2總結(jié)不同類(lèi)型的納米材料對(duì)常見(jiàn)微藻的生長(zhǎng)抑制作用。不同種類(lèi)的納米材料對(duì)同種微藻的抑制作用不同，同一種類(lèi)的納米材料對(duì)不同種類(lèi)的微藻也有較大區(qū)別，并且毒性作用隨著接觸時(shí)間的增強(qiáng)而加大。

表2 納米材料對(duì)微藻生長(zhǎng)抑制作用Tab.2 Inhibition Effect of Nanomaterials on Microalgae Growth

1.2 微藻生化組分

微藻的生化組分為碳水化合物、蛋白質(zhì)和油脂，試驗(yàn)研究表明，在外界環(huán)境如pH、溫度、營(yíng)養(yǎng)元素等作用壓力條件下，微藻生化組分會(huì)發(fā)生改變[28,35]。納米材料會(huì)促進(jìn)微藻吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使得微藻在營(yíng)養(yǎng)缺乏狀態(tài)下積累油脂。Zhang等[36]研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，存在QDs條件下(含量為10 mg/L)，脂質(zhì)含量提高了20%。Kim等[37]研究MgAC NPs對(duì)小球藻脂質(zhì)產(chǎn)率的影響，發(fā)現(xiàn)暴露于0.05 mg/L的MgAC NPs下，小球藻脂質(zhì)生產(chǎn)率較對(duì)照組提高了25%。此外，Sarma等[38]發(fā)現(xiàn)在1 g/L的MgSO4NPs作用下，小球藻脂質(zhì)顯著提升，較對(duì)照組提高了118.23%±5.67%。Ren等[39]研究不同納米材料對(duì)柵藻脂質(zhì)積累的影響，試驗(yàn)表明SiC NPs和g-C3N4NPs促使脂質(zhì)分別提高了32.07%和28.83%，TiO2NPs和TiC NPs對(duì)脂質(zhì)積累無(wú)顯著影響。因此，研究表明微藻細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的積累與納米材料的種類(lèi)和濃度有關(guān)。細(xì)胞內(nèi)油脂累積時(shí)，飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的含量會(huì)增加，與極性膜脂質(zhì)相關(guān)的長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸含量降低，從而阻礙微藻細(xì)胞生長(zhǎng)[40]。碳水化合物是藻類(lèi)資源化利用產(chǎn)物之一，同時(shí)可為藻類(lèi)生長(zhǎng)提供能量。碳水化合物含量增加是一種細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)現(xiàn)象，提高呼吸速率從而更好地供能[41-42]。Natalí等[28]研究Ag NPs對(duì)小球藻的影響，發(fā)現(xiàn)Ag NPs含量在360、720、1 440 μg/L下，小球藻碳水化合物含量分別提高了22%、29%、80%。Marchello等[41]發(fā)現(xiàn)小球藻胞內(nèi)碳水化合物含量隨著TiO2NPs含量增加而升高，當(dāng)TiO2NPs含量為7.9 mg/L時(shí)，碳水化合物含量提高了1.4倍。蛋白質(zhì)是微藻重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，對(duì)微藻生命活動(dòng)起到了保護(hù)作用，也是在不利環(huán)境中重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。Natalí等[28]研究了低濃度Ag NPs(含量<1.5 mg/L)對(duì)小球藻蛋白含量的影響，Ag NPs在含量為90～720 μg/L下，相較于對(duì)照組，蛋白質(zhì)含量提升110%～293%；當(dāng)Ag NPs含量為1 440 μg/L時(shí)，蛋白含量增加最多，達(dá)到了583%。而過(guò)高濃度的納米材料會(huì)導(dǎo)致活性氧(ROS)過(guò)量產(chǎn)生使微藻抗氧化酶系統(tǒng)受損，使得蛋白質(zhì)含量降低。Pallavi等[43]研究發(fā)現(xiàn)在高質(zhì)量濃度納米氧化鐵(50 mg/L)作用下，Coelastrellaterrestris的蛋白含量顯著下降。在納米材料作用下，微藻的蛋白質(zhì)產(chǎn)量降低，并通過(guò)積累油脂、碳水化合物抵御納米材料的脅迫。由于納米材料具有體積小、比表面積大的特性，可以進(jìn)入微藻細(xì)胞，影響微藻細(xì)胞分裂和轉(zhuǎn)錄機(jī)制，或者通過(guò)誘發(fā)氧化應(yīng)激對(duì)DNA產(chǎn)生損傷。Kang等[44]通過(guò)代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究氧化石墨烯量子點(diǎn)(GOQDs)對(duì)小球藻接觸和恢復(fù)的2個(gè)階段影響，在接觸GOQDs溶液后，用培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)小球藻，檢測(cè)到在恢復(fù)階段氨酰-tRNA下調(diào)，表明對(duì)微藻造成的遺傳毒性是不可逆的。Schiavo等[45]發(fā)現(xiàn)SiO2NPs和TiO2NPs對(duì)杜氏鹽藻的遺傳毒性存在不同機(jī)制，前者是通過(guò)氧化應(yīng)激產(chǎn)生ROS，繼而誘發(fā)DNA損傷，而后者直接與DNA作用，同時(shí)發(fā)生細(xì)胞分裂。也有相關(guān)研究表明氧化石墨烯抑制微藻細(xì)胞分裂，可能與其二氧化硅表面涂層有關(guān)[46]。

1.3 微藻胞外多聚物

微藻胞外聚合物(extracellular polymeric substances，EPS)是微藻分泌到胞外的復(fù)雜多樣的高分子聚合物，結(jié)構(gòu)緊密多孔，主要由多糖、蛋白質(zhì)、腐植酸等構(gòu)成[47]。EPS不僅可以起到附著作用，而且可以協(xié)助微藻抵抗外界環(huán)境壓力，例如鹽脅迫、溫度異常、重金屬污染等，微藻分泌EPS是對(duì)惡劣環(huán)境的響應(yīng)[48-49]。在納米材料作用下，微藻EPS分泌量會(huì)發(fā)生變化。Zhao等[50]研究納米CuO對(duì)小球藻EPS的影響，通過(guò)透射電鏡觀察到其EPS層增厚了近4倍。也有研究定量描述納米材料對(duì)微藻EPS產(chǎn)量的影響。據(jù)Sendra等[27]報(bào)道，暴露在TiO2NPs含量為10 mg/L下，萊茵衣藻的EPS產(chǎn)量為(23.0±1.2)×10-5mg/mL，相較于對(duì)照組，試驗(yàn)組的EPS分泌量增加了2.15倍。EPS組成變化也常作為納米材料對(duì)微藻毒性效應(yīng)研究。EPS中的高分子有機(jī)物會(huì)促進(jìn)納米材料的絮凝，研究報(bào)道納米材料會(huì)促使微藻EPS中高分子量有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子量有機(jī)物,從而減少微藻與納米材料相互接觸[51]。在納米材料作用下，EPS主要組分也會(huì)發(fā)生變化。Gao等[52]試驗(yàn)結(jié)果表明：96 h暴露試驗(yàn)后，TiO2NPs(含量為20 mg/L)小球藻EPS分泌量提高了26.3%，其中，多糖含量和蛋白質(zhì)含量分別增加了12%和40.7%，而且多糖與蛋白質(zhì)的比值顯著低于空白組，表明TiO2NPs會(huì)誘導(dǎo)微藻分泌更多的胞外蛋白。通過(guò)FTIR光譜發(fā)現(xiàn)微藻EPS含有豐富的官能團(tuán)，如?；?、羥基等，富含這些絡(luò)合基團(tuán)的胞外蛋白可以形成蛋白質(zhì)電暈效應(yīng)，從而更好地與納米材料結(jié)合[49,53]。就此推測(cè)EPS一方面通過(guò)靜電斥力維持納米材料在水環(huán)境中的穩(wěn)定，另一方面通過(guò)化學(xué)鍵與納米材料結(jié)合，從而抑制納米材料細(xì)胞內(nèi)化。因此，微藻會(huì)通過(guò)提高EPS分泌量特別是胞外蛋白含量，以減輕納米材料的毒性[54]。

2 納米材料對(duì)微藻的毒性機(jī)理

納米材料種類(lèi)多樣，對(duì)微藻的毒性機(jī)理較為復(fù)雜。如圖1所示，目前提出的毒性機(jī)理可概括為遮蔽效應(yīng)、機(jī)械損傷、氧化應(yīng)激[53]。

圖1 納米材料對(duì)微藻的毒性機(jī)理[3,50,53]Fig.1 Toxicity Mechanism of Nanomaterials on Microalgae[3,50,53]

2.1 遮蔽效應(yīng)

由于pH、天然有機(jī)質(zhì)以及溶解鹽的作用，納米材料在水環(huán)境中難以穩(wěn)定存在，容易團(tuán)聚引起遮蔽效應(yīng)。遮蔽效應(yīng)是通過(guò)降低微藻的光捕獲率，影響其光合作用，對(duì)微藻生長(zhǎng)產(chǎn)生影響[15]。納米材料會(huì)在微藻細(xì)胞表面發(fā)生團(tuán)聚，引起遮蔽效應(yīng)。Cheloni等[55]測(cè)量CuO NPs與萊茵衣藻混合液吸光度的變化，在納米氧化銅含量較低(8 μg/L、0.8 mg/L)時(shí)，OD750(750 nm 處吸光度)無(wú)明顯變化(空白組與2個(gè)試驗(yàn)組分別為0.115、0.118、0.117)；當(dāng)含量達(dá)到4 mg/L時(shí)，OD750升至0.148，表明微藻生長(zhǎng)抑制與遮蔽效應(yīng)之間存在相關(guān)性。Chen等[26]通過(guò)SEM發(fā)現(xiàn)Co NPs會(huì)在中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)表面聚集，試驗(yàn)96 h后葉綠素含量降低了47.3%，表明納米材料通過(guò)影響微藻的光合作用抑制其生長(zhǎng)。Nogueira等[56]研究也出現(xiàn)類(lèi)似的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯也會(huì)在培養(yǎng)基中聚集引起遮蔽效應(yīng)，當(dāng)氧化石墨烯含量達(dá)到100 μg/mL，Raphidocelissubcapitata的葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度百分比下降，降至82%。然而也有研究認(rèn)為納米材料的遮蔽效應(yīng)不會(huì)顯著影響微藻的生長(zhǎng)。如Melegari等[57]研究發(fā)現(xiàn)，在72 h的CuO NPs接觸試驗(yàn)中，CuO NPs的遮蔽效應(yīng)并不是抑制萊茵衣藻生長(zhǎng)的重要致毒機(jī)理。遮蔽效應(yīng)主要是納米材料由于自身表面化學(xué)性質(zhì)發(fā)生團(tuán)聚引起的，若增強(qiáng)納米材料在水中的穩(wěn)定性，則可以一定程度上減輕遮蔽效應(yīng)的毒性。Pasquini等[58]發(fā)現(xiàn)表面功能化的高純度碳納米管(SWCNT)在水中的分散度更高，與普通SWCNT相比，降低了對(duì)Escherichiacoli的生態(tài)毒性，證明了這一猜想。

2.2 機(jī)械損傷

納米材料尺寸微小，可以吸附于微藻細(xì)胞表面，甚至穿過(guò)細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，對(duì)微藻細(xì)胞造成機(jī)械損傷。具體表現(xiàn)形式有細(xì)胞壁損傷、細(xì)胞膜損傷、改變細(xì)胞膜通透性、破壞細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。納米材料內(nèi)化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，會(huì)涉及與微藻細(xì)胞膜和細(xì)胞壁之間的作用。首先，納米材料接觸微藻的細(xì)胞壁，其鋒利的邊緣會(huì)對(duì)微藻的細(xì)胞壁造成物理?yè)p傷。Du等[59]研究發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯會(huì)刺穿柵藻的細(xì)胞壁。隨后，納米材料可以通過(guò)內(nèi)吞作用、載體蛋白或者離子通道通過(guò)細(xì)胞膜，破壞了細(xì)胞膜的雙層結(jié)構(gòu)甚至引起膜穿孔[40,53]。Rai等[60]研究發(fā)現(xiàn)Ag NPs會(huì)吸附在微藻細(xì)胞表面改變細(xì)胞膜的通透性，增大細(xì)胞孔隙率，破壞細(xì)胞膜磷脂結(jié)構(gòu)，擠壓質(zhì)子泵。Sendra等[27]研究了TiO2NPs[(38±12)nm]和TiO2[(423±154)nm]對(duì)萊茵衣藻和三角褐指藻的影響，發(fā)現(xiàn)TiO2NPs對(duì)2種微藻造成的毒性更大，這是因?yàn)門(mén)iO2NPs可以與微藻細(xì)胞表面相互作用，對(duì)細(xì)胞膜產(chǎn)生損傷。通過(guò)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜后，納米材料會(huì)進(jìn)入微藻細(xì)胞內(nèi)，破壞細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成了細(xì)胞損傷[46,61]。Du等[59]研究了TiO2NPs對(duì)小球藻的毒性，發(fā)現(xiàn)TiO2NPs含量超過(guò)1 mg/L時(shí)，小球藻細(xì)胞出現(xiàn)了質(zhì)壁分離的現(xiàn)象，且質(zhì)壁分離程度隨著TiO2NPs含量的增加而增加，當(dāng)含量增至10 mg/L時(shí)，觀察到小球藻細(xì)胞出現(xiàn)膜損傷；當(dāng)含量達(dá)到20 mg/L時(shí)，出現(xiàn)細(xì)胞壁損傷以及內(nèi)化現(xiàn)象，葉綠體結(jié)構(gòu)被破壞，類(lèi)囊體膜模糊。由此可見(jiàn)，納米材料由于其較為尖銳的邊緣，與微藻細(xì)胞相互作用后，不僅會(huì)造成細(xì)胞表面機(jī)械損傷，甚至?xí)茐募?xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，上述過(guò)程為主要的毒性機(jī)制。

2.3 氧化應(yīng)激

注：ASA為抗壞血酸；APX為抗壞血酸過(guò)氧化酶；DHA為脫氫抗壞血酸；GSH為谷胱甘肽；GR為谷胱甘肽還原酶；GSSG為氧化型谷胱甘肽；MDHA為單脫氫抗壞血酸；NADP+為煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸；NADPH為還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸；DHAR為脫氫抗壞血酸還原酶圖2 納米材料對(duì)微藻的氧化應(yīng)激機(jī)理[62-65]Fig.2 Mechanism of Nanomaterials on Oxidative Stress of Microalgae[62-65]

3 納米材料與其他物質(zhì)的復(fù)合毒性

自然環(huán)境中，微生物會(huì)受到多種污染物的影響。2種或多種污染物可能會(huì)產(chǎn)生協(xié)同作用或者拮抗作用，這主要取決于污染物的類(lèi)型、濃度等因素。在生態(tài)系統(tǒng)中，NPs和其他可溶性物質(zhì)之間可能存在復(fù)雜的相互作用，致使其毒性作用發(fā)生變化。納米材料具有抗菌作用，會(huì)與抗生素的作用機(jī)制產(chǎn)生交叉作用，這一特性可能會(huì)對(duì)抗生素的耐藥性產(chǎn)生影響。研究表明，在加入Ag NPs后，四環(huán)素的毒性增加了3.46倍[66]，與之相似，用斑馬魚(yú)研究聚山梨酯20與Au NPs的協(xié)同毒性，與單獨(dú)納米材料相比，斑馬魚(yú)對(duì)復(fù)合材料的攝取率及毒性增加[67]。

雖然人們廣泛研究游離金屬離子對(duì)各種生物的生理效應(yīng)，但關(guān)于溶解離子和NPs對(duì)藻類(lèi)生理過(guò)程的聯(lián)合效應(yīng)的研究卻很少。納米材料的存在可能會(huì)改變金屬離子對(duì)微藻的毒性。研究表明在TiO2NPs存在下，Zn2+對(duì)魚(yú)腥藻的毒性增強(qiáng)[68]，氧化石墨烯會(huì)增加Cd2+的毒性[69]。然而TiO2NPs的存在會(huì)降低Cd2+的毒性[70]。同時(shí)，對(duì)多種納米材料共同作用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估也必不可少。然而，在多種納米材料暴露中，每個(gè)NPs對(duì)微藻毒性貢獻(xiàn)較難區(qū)分。比如，與兩兩混合相比，TiO2NPs、SiO2NPs和ZrO2NPs三者的共同作用會(huì)對(duì)柵藻產(chǎn)生更強(qiáng)烈的氧化損傷，協(xié)同破壞線粒體膜功能，刺激脂質(zhì)過(guò)氧化和抗氧化酶(SOD、CAT)的活性，而在相同濃度下，單個(gè)納米材料不會(huì)抑制柵藻的光合作用[71]。納米復(fù)合材料的主要毒性機(jī)制主要是納米復(fù)合材料通過(guò)增加納米空間位阻、穩(wěn)定性，進(jìn)一步加大與微藻的接觸，從而加強(qiáng)納米材料的毒性。這些研究現(xiàn)象表明納米材料會(huì)對(duì)復(fù)合毒性產(chǎn)生影響，許多學(xué)者研究報(bào)道納米材料的影響，但是對(duì)于復(fù)合污染物的相關(guān)研究還較少，因此，相關(guān)的機(jī)制需要進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)語(yǔ)

納米材料作為一種新興污染物，已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注。雖然納米材料對(duì)微藻的毒性作用研究有一定的進(jìn)展，但是納米材料對(duì)微藻的作用效果及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)尚未準(zhǔn)確判定。本文結(jié)合現(xiàn)有的研究，探討納米材料對(duì)微藻的毒性作用并總結(jié)毒性機(jī)理，為今后深入探究納米材料對(duì)微藻的影響提供依據(jù)，這對(duì)于維持微藻生長(zhǎng)以及水環(huán)境中的食物鏈穩(wěn)定有著重要的作用。此外，基于目前的研究，在此對(duì)今后的工作進(jìn)行展望。

(1)目前，納米材料與污染物對(duì)微藻的復(fù)合毒性研究較少，多數(shù)是單一毒性試驗(yàn)，而實(shí)際情況中多是污染物協(xié)同對(duì)微藻產(chǎn)生毒性效應(yīng)，因此，需要研究納米材料與其他污染物聯(lián)合對(duì)微藻的毒性效應(yīng)，從而能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)在實(shí)際環(huán)境中納米材料對(duì)微藻的毒性效應(yīng)。

(2)納米材料的劑量、尺寸、種類(lèi)對(duì)不同種類(lèi)的微藻影響相差較大。不少研究集中關(guān)注在納米材料對(duì)微藻的毒性抑制方面，目前不少研究表明低濃度的納米材料對(duì)微藻生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，比如可以促進(jìn)微藻生物質(zhì)能源的積累，提高光合固碳效率，在微藻培養(yǎng)過(guò)程中投加納米材料促進(jìn)微藻生長(zhǎng)以及生化組分的積累是一種可行的方法。接下來(lái)的研究可圍繞納米材料對(duì)微藻的促進(jìn)作用機(jī)制展開(kāi)，更加全面了解納米材料對(duì)微藻的影響，利用納米材料促進(jìn)有益微藻生長(zhǎng)或抑制有害微藻生長(zhǎng)，為今后研究拓展新的途徑。

(3)大多數(shù)研究關(guān)注的是納米材料對(duì)微藻的作用，而沒(méi)有關(guān)注微藻以及水環(huán)境因素對(duì)納米材料的影響。在水環(huán)境中，微藻與納米材料是相互作用的，今后可以研究微藻和環(huán)境因素對(duì)納米材料的影響，使微藻與納米材料相互作用機(jī)制更系統(tǒng)、全面。