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，具有獨特的物化性質(zhì)，如巨大的比表面積、強烈的量子效應(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、浮游動物、魚類等）的毒性影響已有不少報道，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）會降低湖水中細(xì)菌的存活率并造成細(xì)胞損傷［4］，也有報道表明納米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。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驗室條件下的毒性效應(yīng)研究。對于實際水體環(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.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.