三种碳纳米材料对水生生物的毒性效应

为了评价碳纳米材料的水生态安全性,以斜生栅藻(Scenedesmus oblignus)和大型蚤(Daphnia magna)为受试生物,研究了单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)和富勒烯(C₆₀)3 种碳纳米材料水悬浮液对水生生物的毒性效应.结果发现,SWCNTs、MWCNTs 和C₆₀对斜生栅藻生长的 96 h EC₅₀ 值分别为22.6, 15.5, 13.1 mg/L;对大型蚤活动抑制的 48 h EC50 值分别为1.3, 8.7, 9.3 mg/L.3 种碳纳米材料水悬浮液对斜生栅藻的毒性大小无显著性差异(P >0.05); SWCNTs 对大型蚤的毒性大于MWCNTs 和C₆₀(P <0.05);2 种生物对碳纳米纳米材料的敏感性也不同.3 种碳纳米材料对2 种水生物的毒性大小与氯苯相似.     

碳纳米材料对活性污泥系统的影响研究进展

碳纳米材料(carbon nanomaterials)是近年来研究和应用最为热门的纳米材料之一,广泛用于复合材料、电学力学等领域,它们会通过各种途径进入到生物污水处理系统中,文章主要以碳纳米材料中最为热门的富勒烯(C_(60)),碳纳米管(CNTs)及其衍生材料作为研究对象;综述了它们在环境中的污染现状以及迁移行为,并通过讨论它们对活性污泥系统的影响,来探究对污水中微生物群落的毒性效应,分析其毒性机理,为开发环保型碳纳米材料提供新的思路和有效的参考。     

典型工程纳米材料对微藻的毒性效应研究进展

近年来,随着纳米技术的快速发展,工程纳米材料由于其良好的物理化学特性而广泛应用于各行各业。然而,在生产、使用和丢弃含有工程纳米材料产品的过程中不可避免地导致纳米材料释放到水环境中。工程纳米材料已在世界多地的水环境中被检测到,给水生态系统和人体健康带来潜在风险。由于水环境的复杂性,工程纳米材料在水体中的环境行为、毒性效应等生态风险还未得到充分的研究。本文以微藻为模型生物,总结了典型工程纳米材料,包括纳米金属、纳米氧化物、碳纳米材料以及量子点的毒性效应。探讨了工程纳米材料在水中的环境行为以及与其它污染物的复合毒性效应,讨论了工程纳米材料自身理化性质和环境因素对其毒性的影响。从生理指标和组学指标出发分析了工程纳米材料对微藻的毒性机制,并展望了工程纳米材料毒性研究的发展方向,以期为工程纳米材料的毒性评价提供一定的理论依据,促进纳米材料的绿色发展。     

SiO2纳米颗粒对小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长活性的影响

从Si02纳米颗粒对小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长活性的影响来探讨纳米材料的生物安全性问题.结果表明Si02纳米颗粒降低了小球藻的生物量和蛋白含量,并可以附着在细胞表面和进入细胞内部,造成了细胞的形变和结构损伤,从而抑制了小球藻的正常生长活性.Si02纳米颗粒对小球藻具有一定的毒性效应.     

纳米二氧化钛的毒性研究进展

随着纳米技术的迅猛发展,纳米材料越来越广泛地应用于社会科技生活的各个领域,在给人们生活带来便利的同时,纳米毒性也日益受到越来越广泛的关注。然而目前纳米毒性关注的焦点多集中在碳纳米管等早先发现的纳米材料上,却对纳米TiO2这一取得方便、制备容易、应用广泛、产量最大的纳米材料关注不足。本文从细胞水平和在体水平综述了纳米TiO2毒性研究进展,阐述了纳米TiO2对人体及其它生物潜在的生物效应,并提出对纳米TiO2进行安全性评估的必要性。     

多壁碳纳米管对三丁基锡的吸附行为及其细胞毒性效应研究

研究了多壁碳纳米管对三丁基锡(TBT)吸附行为,主要考察了溶液pH和盐度的影响作用.同时比较了无机锡、四丁基锡(TeBT)与三丁基锡在多壁碳纳米管上吸附行为的差异,并探讨了在多壁碳纳米管存在下三丁基锡的细胞毒性作用.研究结果表明多壁碳纳米管对丁基锡具有较强的吸附能力,吸附平衡时问短,能很快达到吸附平衡.溶液pH能影响这种吸附作用.三丁基锡在多壁碳纳米管上的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,主要为疏水作用.在与多壁碳纳米管的共存体系中三丁基锡的细胞毒性效应有所削弱,这可能与多壁碳纳米管对三丁基锡的吸附作用有关.     

多壁碳纳米管对斑马鱼体组织内酶活性的影响

采用毒性试验方法研究3种质量浓度(10.0,5.0和2.5 mg/L)下人工纳米材料多壁碳纳米管(MWCNTs)长时间暴露(28～35 d)对斑马鱼成鱼脑和肝组织中乙酰胆碱酯酶(AchE)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)和Na＋,K＋-ATP酶活性的影响. 结果表明,随着暴露时间的延长和ρ(MWCNTs)的增高,AchE和GSH-PX的活性降低,Na＋,K＋-ATP酶活性呈先升高后降低的趋势. 不同暴露时间的酶活性略有不同,但其趋势基本一致. 比较他人试验数据,对人工碳纳米材料与酶活性进行质量浓度－效应关系分析,结果显示该试验方法制备的多壁碳纳米管悬浊液毒性较小,单独存在对水生生物危害不大.      

碳纳米材料去除水中重金属研究进展

碳纳米材料具有极大的比表面积,经氧化处理后的原子结构层上含有大量的羟基,羧基等含氧功能团,增强了它们与水中重金属污染物的离子交换能力和络合作用,是一类高效的水中重金属去除材料。文章介绍了碳纳米材料的种类、结构特点,总结了碳纳米材料去除水中重金属的研究现状,分析了去除重金属的机理。指出碳纳米材料在水处理实际应用中存在的问题,展望了应用前景,为开发新型重金属废水处理和供水处理工艺提供理论依据。     

纳米材料及其技术在水处理中的应用及环境效应

纳米材料及其技术的发展一方面为解决水污染问题提供了机遇,另一方面也给生态环境带来了负面的影响。综述了纳米材料及其技术在污染物吸附、膜分离、光催化、消毒和微生物控制等水处理中的应用,分析了纳米材料的优势、机理、处理效果和不足等,概述了纳米材料在环境中的释放与迁移、分布与转化、毒性作用机制与毒性效应以及目前研究中存在的问题,总结并展望了纳米材料在水处理领域的应用前景和环境安全性问题。     

纳米材料对污水/污泥厌氧消化系统影响的研究进展

随着纳米技术的广泛应用,越来越多的纳米材料进入污水/污泥中,对污水/污泥的厌氧消化过程产生一定的影响。综述了纳米材料特性利用在厌氧消化过程中产生的影响(吸附还原重金属,作为电子供体提高厌氧消化效能,降解难降解有机物,减少硫化氢等),以及纳米材料可能对厌氧消化系统微生物的影响(释放金属离子毒性,通过吸附作用包被微生物细胞,破坏细胞膜,引起遗传物质损伤等)。提出最大限度降低纳米材料对厌氧消化系统微生物危害以及利用纳米材料特性促进污水/污泥厌氧消化过程的可行性。     

碳基高价银分子晶体电池处理铬污染源水试验研究

以扬州第四水厂的沉淀后出水作为原水,模拟突发铬污染,通过投加碳基高价银分子晶体电池进行应急处理的实验研究。实验结果表明：碳基高价银分子晶体电池对铬的吸附在30min内能达到88.2％的吸附容量;碳基高价银分子晶体电池对铬的吸附符合Langmuir吸附模式;溶液pH值大于5时,吸附几乎为0;对进水质量浓度小于0．75mg／L的铬污染水样,接触时间5min以内便能使出水中铬的质量浓度降到生活饮用水标准的限值0．05mg／L。     

Effect of water chemistry on the aggregation and photoluminescence behavior of carbon dots

Carbon dots are rapidly emerging carbon-based nanomaterials that, due to their growing applications, will inevitable find their way to natural waters; however, their environmental fate is mostly unknown. Carbon dots with different surface functionality were fabricated and characterized by TEM and FT-IR. Their surface charge, given by the zeta potential, and their hydrodynamic diameter in suspension were investigated under a variety of environmentally relevant conditions. The effect of ionic strength was studied in the presence of monovalent (NaCl) and divalent (CaCl₂) cations, for pH levels from 3 to 11; humic acid was used as a model for dissolved natural organic matter. Total potential energies of interactions were modeled by classical DLVO theory. The experimental results showed that water chemistry altered the surface charge of the nanomaterials, but their hydrodynamic size could not be correlated to those changes. Evidence of specific interactions was found for the amino functionalized particles in most cases, as well as the plain carbon dots in the presence of Ca^2 + and humic acid. Nanoparticles remained largely stable in suspension, with some exception at the highest ionic strength considered. DLVO theory did not adequately capture the aggregation behavior of the system. Moreover, cation and/or humic acid adsorption negatively affected the emission intensity of the particles, suggesting limitations to their use in natural water sensing applications. The particular stability shown by the carbon dots results in exposure to organisms in the water column and the possibility of contamination transported to significant distances from their source.     

碳基吸附剂原位吸附底泥重金属离子研究进展

本文综述了碳基吸附剂去除湖泊底泥中重金属离子的研究进展,具体介绍了生物炭基吸附剂、碳纳米管基吸附剂以及氧化石墨烯基吸附剂在修复湖泊重金属污染底泥中的应用,分析了影响重金属污染底泥修复的影响因素.结果表明,生物炭基吸附剂,碳纳米管基吸附剂,氧化石墨烯基吸附剂以及改性碳基吸附剂均能够有效修复底泥重金属,抑制重金属的生物有效性,同时上覆水pH值、氧化还原电位、有机质和水体扰动会影响重金属修复效果.最后针对碳基吸附剂在修复底泥重金属方面的局限性,展望了未来碳基吸附剂修复湖泊重金属污染底泥的发展方向.     

纳米材料的电化学制备及其应用

电化学法制备纳米材料是目前纳米材料研究领域的热点之一.论述了电化学法制备纳米材料所具有的优势,着重列举了电化学法制备纳米材料阳极氧化铝、TiO2纳米管和纳米ZnO及其应用,最后,对电化学法制备纳米材料在催化领域的应用前景进行了展望.     

纳米材料的环境毒理学研究进展

纳米科学与信息科学和生命科学并列成为21世纪的三大支柱科学领域。随着纳米材料的迅速发展及纳米材料的大量增多,纳米材料的安全性问题正引起世界范围的关注。纳米材料可以通过多种途径进入自然环境,可能引起生物体的毒性效应。该文综述了纳米材料的特点、生物和环境效应,并对几种纳米材料的环境毒理学的研究结果进行了阐述,提出了一些问题与研究方向。     

二氧化铈纳米催化剂的制备及臭氧化应用

分别以Ce(NO3)3.6H2O和(NH4)2Ce(NO3)6作为铈源,通过简便的化学沉淀法,制备了二氧化铈纳米材料,考察了铈源对所得纳米结构、表面特征的影响。并将纳米材料应用于降解废水用臭氧化催化剂。结果表明,铈源的不同,导致纳米材料的表面态不同,从而引起二者的催化性能具有显著差异。其中,以Ce(NO3)3.6H2O为铈源获得的样品显示了较好的催化活性,以臭氧化反应60 min降解苯酚为例,苯酚降解效率提高了70%,开拓了纳米氧化铈作为臭氧化催化剂的新应用,为臭氧化水处理技术提供了新的选择。     

碳基材料负载纳米零价铁去除六价铬的研究进展

近年来,纳米零价铁(nZVI)因具有比表面积大、还原能力强、成本低的特点被用于去除环境中的六价铬〔Cr(Ⅵ)〕,然而由于高表面能、固有磁力等因素的影响,nZVI具有易团聚、易氧化和不稳定的缺点,限制了其广泛应用. 鉴于此,本文以碳材料作为支持材料改性nZVI,比较了制备碳基nZVI复合材料的方法,分析了不同碳基nZVI复合材料去除Cr(Ⅵ)的反应效能,阐述了影响复合材料去除Cr(Ⅵ)的因素. 结果表明:①湿化学法合成的复合材料有利于提高nZVI的分散性,减少团聚. 热转化法合成的复合材料有利于节约成本,提高碳材料和nZVI的结合性. ②不同碳材料负载nZVI能有效提高nZVI的分散性、稳定性和抗氧化性. ③碳基材料负载nZVI能有效降低环境因素对nZVI的负面影响. ④碳基nZVI复合材料能提高对Cr(Ⅵ)的去除能力,其对Cr(Ⅵ)的最大吸附容量比nZVI高1.2～20倍. 本文旨在深入了解碳基nZVI复合材料的合成方法,提高碳基nZVI复合材料的性能,以期为开发高效稳定的碳基nZVI复合材料修复环境中的Cr(Ⅵ)提供一些启示.