纳米材料对藻细胞毒性效应及致毒机理

纳米材料因其独特的性质被广泛应用于生物医疗、光学工程、催化等领域。随着纳米材料的生产量逐年增大,越来越多的纳米粒子被释放到水生生态环境中,其生态毒性效应影响也备受人们的关注。本文根据纳米材料的分类总结了不同种类纳米材料对水生生态系统的初级生产者藻类的毒性效应,归纳了纳米材料影响藻类毒性大小的主要因素,如纳米材料的物理化学性质、水体性质和藻种等,并探讨了纳米材料对藻类的致毒机理,如金属离子溶出、氧化损伤和遮光效应等,最后总结展望了纳米毒理学研究的发展方向,以期为纳米材料对藻类的毒性研究提供一定的理论依据。     

人工纳米材料对斑马鱼生态毒理效应研究进展

随着纳米技术的快速发展,人工纳米材料在光电、生物医药、化妆品等诸多领域得到了广泛应用。人工纳米材料在生产、使用和废弃处理等过程中,不可避免地通过水体、土壤、大气等进入环境,其对环境产生的生态效应逐渐引起国内外的广泛关注。斑马鱼(Danio rerio)作为一种重要的脊椎模式生物,在环境毒理学研究中应用广泛,可以作为检测人工纳米材料生态毒理效应的一种重要工具。本文介绍了人工纳米材料对水生态环境的影响及斑马鱼在生态毒理学研究中的优势,总结了其对斑马鱼的毒性效应,主要包括急性毒性和对个体发育的影响、对组织细胞及基因表达的影响,分析了人工纳米材料对斑马鱼的毒性机制,以期为人工纳米材料毒理学研究提供基础信息。     

手性农药的环境行为研究进展

手性农药由于其对映体选择性,在环境中具有特殊的归宿.研究其环境行为有助于准确评价生态系统和人体健康的风险性.文章综述了手性农药的研究进展,指出高效液相和气质联用法是不同环境介质中手性农约的主要分离分析方法;利用手性农药的对映体分数可研究农约在土壤-大气,水体-大气间的迁移过程;一些手性农药在土壤、水体和动物体内中发生的选择性降解与累积与微生物或特异性的酶有直接关系,可利用此性质修复被污染的土壤;归纳了在手性农约污染环境风险研究中应注意的问题;加强手性农约在环境中的选择性降解动力学、对映体转化及毒理学机制研究,并最终深人到代谢机理、蛋白和基因水平上,阐述产生手性对映体选择性的根源将是未来研究的方向.     

水体中金属(氧化物)纳米颗粒的环境行为与污染控制研究进展

金属(氧化物)纳米材料在生产和使用过程中,可以通过各种途径进入到水环境中,对水生生物、生态环境和人体健康产生威胁.理解纳米颗粒在水体中的环境行为,对于评估纳米材料的归趋及其对环境和人体的健康风险至关重要.本文概述了金属(氧化物)纳米颗粒的性质、来源和毒性危害,汇总了表征纳米颗粒浓度、粒径及形貌的分析方法与技术,分析了它们在水环境中的环境行为以及影响其稳定性的主要环境因素,并总结了水体中金属(氧化物)纳米颗粒的去除方法和效果的最新研究进展.随着金属(氧化物)纳米材料的广泛应用,未来有必要加强对自然水体中纳米颗粒环境行为的研究,并系统开展纳米颗粒健康风险评估工作,为预测纳米材料进入水环境后的归趋和风险提供科学依据.     

典型纳米材料的土壤微生物效应研究进展

纳米材料的大量生产和广泛应用使其不可避免地进入环境中,而土壤是人工纳米材料释放到环境的主要的汇。土壤中的微生物群落能敏感地反映土壤环境质量的变化,其对物质循环与能量转换具有极重要的生态学意义,然而纳米材料因其独特的物理化学特性,对土壤微生物群落及其功能的影响尚不明确。在参考纳米材料对微生物影响相关研究的基础上,总结了土壤中纳米材料的主要类型及来源,综述了典型纳米材料对土壤微生物群落结构、丰度、功能的影响及可能的影响机制,探讨了环境因子对人工纳米材料土壤生物效应的调控作用,对需要深入研究的方向进行了展望。     

纳米Ag粒子在我国主要类型土壤中的迁移转化过程与环境效应

随着纳米技术的快速发展,纳米材料进入环境并不断累积,因此开展纳米材料的环境安全性研究具有重要意义.纳米银(Ag NP)是目前应用最广泛的人工纳米材料之一.本课题组拟以Ag NP为研究对象,系统研究其在我国主要类型土壤中的迁移、转化过程及其生态环境效应;基于同步辐射技术、同位素技术和量子化学计算等方法,揭示Ag NP与土壤中主要矿物或有机质之间的相互作用规律;探明Ag NP对土壤中微生物、动物和植物的致毒过程及其作用机制;发展Ag NP在土壤中迁移的数学模型,预测其在土壤中的迁移、滞留通量进而评价其淋溶风险,为Ag NP的安全利用提供重要理论基础和技术支撑.     

微囊藻毒素在土壤中的环境行为及污染风险

微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是富营养化水体中发生蓝藻水华时所产生的一类肝毒素,在环境中大量出现时将对生态系统带来冲击并可通过食物链进入人体进而危害人类健康.关于微囊藻毒素的环境行为和污染风险近年来已成为研究热点.论文基于地表物质循环原理,分析了水体中微囊藻毒素经土壤进入人体的途径,指出了土壤在微囊藻毒素迁移转化链条中的位置,概述了微囊藻毒素在土壤中的环境化学行为、农作物的吸收特性及其生态毒理效应等方面的研究进展,提出了在微囊藻毒素迁移转化过程中土壤的净化和传递两大功能,并在此基础上展望了今后的研究方向.     

碳纳米材料在环境中的转化

碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯.随着碳纳米材料的研究和应用范围不断扩大,其对环境的影响和在环境中的行为也逐渐受到关注,而在环境中的转化是环境行为的一个重要方面.首先,环境转化会改变碳纳米材料的性质,从而影响其它行为如聚集沉降和生态毒性.同时,作为一种以碳为骨架的材料,能否被自然界转化、从而进入碳循环是评价碳纳米材料长期环境影响的必要信息.因此,本文重点总结了碳纳米材料在自然环境条件和水处理条件下可能发生的生物或非生物转化,并分析影响碳纳米材料转化的因素,和转化过程对其环境行为的影响.     

二氧化钛纳米材料的环境健康和生态毒理效应

伴随着纳米科技的迅猛发展,各式各样的纳米材料被开发和生产出来,逐步进入到周围环境及生命体中,纳米材料的生物安全性和生态毒理学问题已引起了社会各界的普遍关注.纳米二氧化钛(TiO2)因具有良好的光催化特性、耐化学腐蚀性和热稳定性,而被广泛应用于涂料、废水处理、杀菌、化妆品、食品添加剂和生物医用陶瓷材料等与日常生活紧密相关的领域,因此,其将不可避免地进入环境和生态系统中引起相应的生物学效应(毒理学).论文从流行病学调查和实验研究两方面出发,综述了纳米TiO2对生物体(皮肤、肺、肝、肾和脑)、细胞(细胞膜、细胞生长和凋亡)和生态系统的影响,探讨了其毒性产生的可能机制.希望今后进一步加强对纳米TiO2的环境健康和生态毒性研究,以建立纳米TiO2的环境健康安全暴露评价体系,促进纳米技术的健康、安全和可持续发展。     

纳米金属氧化物对土壤酶活性的影响研究进展

纳米金属氧化物的大量生产和广泛应用使其不可避免地进入环境中,土壤是其释放到环境中主要的汇。纳米颗粒由于尺寸效应,具有许多独特的物理化学性质,其进入环境后潜在的生态和健康风险问题日益受到研究者的关注。土壤酶是土壤生物化学过程的主要参与者,也是生态系统物质循环和能量流动过程中最活跃的生物活性物质。土壤酶活性的变化能反映土壤中生化反应的情况,可作为评价土壤中纳米材料污染状况的生物学指标。本文较系统地回顾和总结了纳米金属氧化物对土壤酶活性的影响及可能的影响途径,探讨了纳米金属氧化物作用于土壤酶的主要影响途径,并展望了未来研究主要发展方向。     

海洋环境中纳米金属的生物吸收及生物效应

当前随着纳米科技的发展,纳米材料,特别是纳米金属,因其独特的物化性质,在各行各业中的使用量呈指数增长,致使其在大气、水域、土壤环境中的安全性问题引起公众关注。尤其是在受到人类活动密切影响的近岸海洋环境中,纳米金属的潜在生态效应成为当前国内外研究的热点之一。本文重点综述了由于海洋环境的理化因子以及纳米金属独特的物化性质导致的纳米金属的环境行为,海洋生物对纳米金属的吸收,以及纳米金属的生物效应和可能的致毒机制,旨在为评估海洋环境中纳米金属的潜在生态危害,完善纳米材料的监管机制及保障纳米科技的可持续发展提供思路。     

土壤中结合残留态农药的生态环境效应

土壤中农药结合残留态的形成，导致其活性暂时降低，但并未从土壤中消失，在特定的环境条件下又重新释放到环境中并表现出较高的生物有效性，从而威胁农产品质量安全与环境质量。文章论述了土壤中结合残留态农药的定义、形成过程及影响因素、老化和释放过程及机制。土壤中结合残留态农药主要通过吸附过程、化学反应及物理镶嵌等作用而形成，其形成过程受农药的结构和化学特性、土壤理化性质、环境条件和农艺措施的影响。老化是化合物和土壤组分紧密结合，减少被普通提取方法提取出来的数量，降低了化合物的生物有效性。同时老化的物质在土壤环境条件改变的情况下又重新释放到土壤溶液中或进行矿化，此过程可以通过物理一化学机制或生物化学作用而发生。重新释放到环境中的结合残留态农药又表现出较高的生物有效性，可能被植物、动物或微生物所吸收，并沿食物链富集和放大或进入水体污染水产品和造成水质恶化，从而威胁人体健康。文章还分析了土壤结合残留态农药可能带来的环境问题，提出了此问题今后研究的方向。     

An exploratory study of chemical elements in drinking water and non-Hodgkin's lymphoma

Nanomaterials are widely used in the field of engineering and in modern society. Although the unique characteristics of nanoparticles also enable them to provide environmental solutions to reduce the formation and emissions of pollutants, adverse effects on human health may occur from the exposure to nanomaterials during the manufacturing processes and when nanomaterials are released and they contaminate the environment. It is essential to understand the factors affecting the accumulation, aggregation, deposition, translocation, and distribution of nanomaterials (natural or engineered) in the ecosystem. This study presents an extensive review of the environmental effects of nanomaterials, including classification, adverse impacts on human health and the environment, transport pathways, monitoring methods, and the current regulations regarding nanomaterials. The review indicates that the diversity of nanoparticles and their properties make the identification and characterization of nanomaterials a difficult task, and an improvement in sensitivity and selectivity of analytical methods for detecting nanoparticles in the environment is required. Besides, few regulations have been established for the management of nanoparticles released into the environment. In order to expedite the environmental management of nanomaterials, this study proposes a risk assessment framework based on the findings in the review as a practice alternative for the environmental assessment and effective management of nanomaterials. Development of practical innovative risk-based management measures may help us to find answers to the concerns such as safety of engineering and applying nanomaterials and effective control of nanoparticle contamination in the environment.     

Acid rain and its ecological consequences

Acidification of rain-water is identified as one of the most serious environmental problems of transboundary nature. Acid rain is mainly a mixture of sulphuric and nitric acids depending upon the relative quantities of oxides of sulphur and nitrogen emissions. Due to the interaction of these acids with other constituents of the atmosphere, protons are released causing increase in the soil acidity Lowering of soil pH mobilizes and leaches away nutrient cations and increases availability of toxic heavy metals. Such changes in the soil chemical characteristics reduce the soil fertility which ultimately causes the negative impact on growth and productivity of forest trees and crop plants. Acidification of water bodies causes large scale negative impact on aquatic organisms including fishes. Acidification has some indirect effects on human health also. Acid rain affects each and every components of ecosystem. Acid rain also damages man-made materials and structures. By reducing the emission of the precursors of acid rain and to some extent by liming, the problem of acidification of terrestrial and aquatic ecosystem has been reduced during last two decades.     

Pharmaceuticals,endocrine disruptors,personal care products,nanomaterials and perfluorinated pollutants: a review

The presence of emerging micropollutants such as pharmaceuticals, endocrine disruptors, personal care products, nanomaterials and perfluorinated substances in the environment remains a great threat to the health and safety of humans and aquatic species. These micropollutants enter the environment via anthropogenic activities and have been detected in surface water, groundwater and even drinking water at nanogram per litre to microgram per litre concentration. To date, limited information exists on the fate, behaviours, and pathways of these micropollutants in the environment. The potential ecotoxicological effects on the receptors due to exposure to individual or mixture of these chemicals still remain unknown. This review provides an overview on pharmaceuticals, endocrine disrupting compounds, personal care products, nanomaterials and perfluorinated pollutants, with emphasis on their occurrences, effects, environmental fates, and potential risk of exposure in water, soil or sediment. Based on the literature survey, it was found that in spite of an extensive research and different developmental efforts on the challenges of emerging micropollutants, the solution to the problem of emerging micropollutants in the environment is far from being solved. The needs for behavioural change among citizens, strong political will and policy formulation on the part of government are identified as possible panacea for combating the growing influence of these potential damaging substances. Suggestions on proactive and precautionary measures that must be taken to protect the environment as well as guarantee the health and safety of humans and aquatic species are provided. Future research should concentrate on the development of a risk based screening models and framework that can predict the sources, fate and behaviours of emerging contaminants in the environment is recommended.     

基于土壤模式生物的纳米材料毒理研究进展

随着纳米科技与工业的高速发展,大量的纳米材料被广泛应用并最终汇聚到土壤环境中,对土壤生态和人体健康造成潜在影响。由于土壤生物具有多样性,选择具有代表性、敏感性并便于获取的土壤模式生物作为实验受体进行纳米材料的生物安全评估及环境毒理效应研究尤为重要。较为系统地回顾和总结了几种典型土壤模式生物的特点,为纳米材料毒理研究中受试生物的选择提供参考,在此基础上整理了大量基于典型土壤模式生物的纳米材料毒性研究资料,归纳了不同层次的研究方法,分析探索了纳米材料毒性机理,并展望了未来的研究重点。     

金属和非金属纳米材料对四膜虫生物毒性研究

纳米材料是"21世纪最有前途的材料",以其优良的性能广泛应用于许多领域,随之以多种形式释放到环境中。目前,关于纳米材料的安全性还没有明确的论断。本文介绍了四膜虫在纳米材料生物效应研究中的优势,重点论述了金属纳米材料、非金属纳米材料对四膜虫的生物效应以及毒性机制的研究状况,并对今后纳米材料生物毒性效应研究提供了建设性的方法及意见。     

森林土地利用变化及其对碳循环的影响

由于人口剧增，人类活动的影响不断加大，在过去100年全球土地利用／土地覆被发生了巨大的变化。最常见的土地利用变化是由森林转变为农业用地。森林砍伐使森林生态系统地上部生物量大大减少，砍伐后作农业用地，降低了植被生产力，减少了土壤有机质的输入，增强了腐殖质的矿化作用，有机质分解速率增加，有机碳贮量随之降低，从而影响到森林生态系统的碳循环，使大量碳元素释放到大气中，引起温室效应，导致全球变暖。另一个常见的土地利用变化是植树造林和森林恢复，这一过程可以增加森林生态系统的碳储量，从而减缓大气CO2体积分数的上升。