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试谈藻类纳米碳管对小球藻毒性效应和致毒机理

收藏本文 2024-03-31 点赞:35026 浏览:159846 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着纳米碳管的广泛生产和利用,其不可避开会被排入水环境,对水生生态系统带来潜在影响,越来越多的探讨表明纳米碳管对水生生物具有毒性效应,但其致毒机理尚存争议。本论文全面系统地探讨了三种不同管径的多壁纳米碳管(MWCNTs)对蛋白核小球藻(Chlorella sp)的毒性效应,同时定性验证和定量浅析了纳米碳管对小球藻毒性效应的五种潜在致毒机理。得到以下有价值的探讨结果:(1)三种MWCNTs(外管径分别为9±2、28±6和70±9nm)在光照和黑暗条件下均能抑制小球藻生长,抑制作用随其浓度增加而增加,光照条件下的96h IC50值分别为41.0±3.0、12.7±0.2、12.4±0.7mg/L(2) MWCNTs的藻类毒性效应可以归因于其对藻细胞的遮光效应、接触物理损伤和氧化损伤,MWCNTs吸附营养元素及残留金属催化剂的溶出对毒性贡献不显著。(3)遮光效应、接触物理损伤和氧化损伤等三种主要致毒机理对MWCNTs藻类毒性的相对贡献值随MWCNTs管径和浓度而变化,氧化损伤对毒性的贡献随MWCNTs管径和浓度增加而减小,接触物理损伤对毒性的贡献随MWCNTs浓度增加而增加;MWCNTs浓度在IC50值附近时,三种主要致毒机理的贡献平均分别约为20%、30%和50%。关键词:纳米碳管论文藻类论文毒性效应论文致毒机理论文

    致谢6-7

    摘要7-8

    ABSTRACT8-9

    目录9-12

    1 纳米碳管生物毒性探讨进展12-31

    1.1 纳米碳管的生产、利用和排放12-15

    1.2 纳米碳管的生物毒性效应15-23

    1.2.1 纳米碳管的活体毒性效应15

    1.2.2 纳米碳管的离体细胞毒性效应15

    1.2.3 纳米碳管对微生物的毒性效应15-23

    1.3 纳米碳管的生物毒性机制23-27

    1.3.1 纳米碳管中残留金属催化剂的溶出23-24

    1.3.2 纳米碳管吸附培养基中的营养元素24

    1.3.3 纳米碳管导致的氧化压力24-26

    1.3.4 纳米碳管对细胞的接触物理损伤26-27

    1.3.5 纳米碳管的遮光效应27

    1.4 论文选题与探讨案例27-31

    1.4.1 论文选题27-28

    1.4.2 探讨案例28-31

    2 纳米碳管对小球藻的剂量效应联系及遮光效应31-47

    2.1 实验材料与策略31-34

    2.1.1 小球藻31-32

    2.1.2 纳米碳管和活性炭32-33

    2.1.3 纳米碳管纯化及其悬浮液的制备33

    2.1.4 藻类生长抑制实验33-34

    2.1.5 纳米碳管中金属溶出及对营养元素的吸附34

    2.2 结果与讨论34-47

    2.2.1 材料性质34-36

    2.2.2 原始纳米碳管的剂量效应联系36-39

    2.2.3 纯化纳米碳管的毒性效应39-41

    2.2.4 纳米碳管中金属的溶出及对营养元素的吸附41-42

    2.2.5 纳米碳管上清液的毒性效应42-43

    2.2.6 遮光效应对毒性的贡献43-46

    2.2.7 小结46-47

    3 纳米碳管对小球藻的团聚沉降及物理损伤47-59

    3.1 实验策略47-49

    3.1.1 团聚沉降实验47-48

    3.1.2 振荡速度实验与显微镜观察48

    3.1.3 扫描电镜观察48-49

    3.1.4 透射电镜观察49

    3.2 结果与讨论49-59

    3.2.1 光学显微镜观察纳米碳管与藻细胞的团聚情况49-51

    3.2.2 纳米碳管与藻细胞的共沉降51-53

    3.2.3 振荡速度对纳米碳管毒性的影响53-54

    3.2.4 扫描电镜观察纳米碳管对藻细胞的接触损伤54-55

    3.2.5 透射电镜观察纳米碳管对藻细胞的接触损伤55-57

    3.2.6 接触物理损伤对毒性的贡献57-58

    3.2.7 小结58-59

    4 纳米碳管对小球藻的氧化损伤59-72

    4.1 实验策略59-62

    4.1.1 脂质过氧化产物的测定59-60

    4.1.2 超氧化物歧化酶活性测定60

    4.1.3 胞内ROS测定60-61

    4.1.4 培养基中ROS测定61-62

    4.2 结果与讨论62-72

    4.2.1 脂质过氧化产物含量的变化62-64

    4.2.2 超氧化物歧化酶活性的变化64-65

    4.2.3 藻细胞胞内ROS的变化65-66

    4.2.4 光照条件下纳米碳管在培养基中产生的ROS水平66-68

    4.2.5 黑暗条件下纳米碳管在培养基中产生的ROS水平68-69

    4.2.6 氧化损伤对毒性的贡献69-71

    4.2.7 小结71-72

    5 探讨结论、革新点与展望72-74

    5.1 探讨结论72-73

    5.2 主要革新点73

    5.3 展望73-74

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