納米材料水生態環境效應的研究進展

朱哲（石家莊市環境科學研究院， 河北 石家莊 050022）

納米材料水生態環境效應的研究進展

朱哲（石家莊市環境科學研究院， 河北 石家莊 050022）

隨著納米技術的飛速發展，納米材料的生物效應與安全性引起了人們的高度關注，關于納米材料對生物的負效應研究也日益增多。本文對國內外納米材料水生態環境效應的研究進展進行了綜述，并提出了一些問題與研究的方向。

納米材料；環境效應；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，如巨大的比表面積、強烈的量子效應和界面效應等，使其在工業、科技和醫學等領域均有廣泛的應用，成為各國發展最快的科學研究和技術開發領域之一。隨著納米技術的飛速發展，納米材料的生物效應與安全性引起了人們的高度關注，關于納米材料的環境歸趨及對生物的負效應等研究也日益增多。

1 納米材料對水生生物的毒性效應

納米材料的大量研發、生產和商品化應用，使其不可避免的通過不同途徑如水處理系統、污水排放和再生水補給等進入到城市河流和景觀水體等水體環境中，對其化學組成和生態系統產生影響。自2004年Oberdorster［1］報道了低濃度的富勒烯使大嘴黑鱸腦部產生脂質過氧化開始，納米材料對水生生物的生態毒理效應逐漸受到人們的關注。納米材料對不同營養級水生生物（細菌、浮游植物、浮游動物、魚類等）的毒性影響已有不少報道，發現納米材料對水生生物的毒性高于傳統材料，如抑制藻類、細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］。進入水環境中的懸浮納米材料能夠被不同營養級別的水生生物（細菌、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，對其產生危害。納米TiO2顆粒會導致水生細菌產生細胞內ROS從而對其細胞壁產生破壞作用，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生毒性效應，顯著減弱大型蚤的繁殖能力，且會誘導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會影響網紋水蚤和微藻細胞的生長，且在低濃度下（1mg/L）會降低湖水中細菌的存活率并造成細胞損傷［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的毒性效應還沒有得到很好的認識。

納米材料進入水環境后，由于與傳統材料相比具有巨大的比表面積和反應活性，能與水體中的其它污染物發生界面反應。不僅影響污染物在環境中的存在狀態和遷移轉化，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，引起嚴重的生態后果，具有潛在的生態風險。目前，大多數研究主要集中在單一納米材料的環境效應上，但卻忽視了實際環境中多種污染物共存產生的協同效應。重金屬污染物仍然是河流生態系統中重要的危害因子，其能夠通過食物鏈傳遞等影響城市陸地生態以及人群健康。納米材料與重金屬污染物的界面結合是強化還是弱化污染物的毒性效應至今仍無統一定論。

2 總結與展望

盡管目前已有許多關于納米材料毒性效應的研究，但大多數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研究。對于實際水體環境中，受水質參數的影響，以及在多種污染物共存的條件下，低濃度納米材料產生的生物效應以及納米材料與重金屬復合體系產生的協同或拮抗的聯合生態效應，亟待進一步深入研究。

［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.環境中典型人工納米顆粒物毒性效應［J］.化學進展，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毒理效應研究進展.環境化學，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.