ZnO NPs对水培小麦(Triticum aestivum L)种子不同发育阶段的影响

氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)是目前应用最为广泛的纳米材料之一,已有研究表明其对生物体具有显著的毒性效应。为了研究ZnO NPs的毒性与种子发育阶段的关系,选择小麦(Triticum aestivum L)作为受试植物,将处于不同发育阶段的小麦种子置入ZnO NPs悬浮液中进行培养,研究了ZnO NPs对水培小麦种子不同发育阶段的影响。结果表明,虽然ZnO NPs对处于吸胀阶段、萌动阶段和发芽阶段的小麦都可以产生毒性,但是毒性的大小随小麦发育阶段的不同而表现出明显的差异(P0.05)。在60 mg·L-1暴露浓度下,用ZnO NPs对处于吸胀阶段、萌动阶段和发芽阶段的小麦种子进行处理,小麦根长的抑制率分别为37.8%、80.2%和95.7%;就萌动阶段和发芽阶段而言,ZnO NPs的毒性与其浓度有关,浓度越大毒性越大,即具有显著的浓度效应。上述研究结果对于全面准确地评价ZnO NPs毒性具有重要的意义。     

纳米材料的环境和生态毒理学研究进展

随着纳米技术的迅速发展及纳米材料的大量增多,纳米技术的安全性问题正引起世界范围的重点关注.纳米材料可以通过多种途径进入自然环境而产生多种环境行为,可能引起生物体的毒性效应,其生态学影响也不可忽视.目前国际上对纳米材料生态学影响特别是环境行为的研究仍处于起步阶段,有价值的研究结果非常少,仍有众多不确定的生态安全问题有待深入研究.在总结国内外相关研究的基础上,就纳米材料的来源、进入环境的途径、环境行为、生态毒理学研究现状及需要进一步研究的内容进行了简要综述.     

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。     

纳米材料对底栖动物的毒性效应研究进展

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料被广泛应用于各个领域,在纳米材料生产运输、使用以及使用后的废弃过程中,纳米材料不可避免地会被释放到环境中。一旦纳米材料进入到水体,它们会经过一系列的迁移转化最终沉降在底泥中,并可能会对底栖动物产生潜在毒性效应。笔者重点总结和归纳了不同类型的常见人工纳米材料对底栖动物的毒性效应与其暴露环境和纳米材料自身物理化学特性的关系,发现在不同的毒性评价指标包括筑穴行为、生存率、发育繁殖、摄食率以及生物累积效应中,生物累积是底栖动物对纳米材料反应最为灵敏的评价指标。同时,底栖动物对纳米材料的生物累积不仅与纳米颗粒的大小和聚集程度有关,而且也与生物体内的消化微环境和和消化过程(pH、消化速率、同化效率和肠道的停留时间)相关。在归纳总结基础上,提出了完善纳米水生生物毒性效应研究的建议。     

碳纳米材料的水环境行为及对水生生物毒理学研究进展

随着纳米科技的迅猛发展,人工碳纳米材料的生产和使用逐年递增,越来越多的碳纳米材料进入水环境中,对水生生物产生毒性效应。本文在介绍了碳纳米球、石墨烯、碳纳米管3种碳纳米材料的基础上,分析了碳纳米材料的水环境行为,重点综述了碳纳米材料对水生生物毒性效应研究现状,以及可能的致毒机制,并指出今后碳纳米材料对水生生物毒理学亟待加强的研究领域。     

金属纳米材料的生物毒性效应研究进展

综述了金属纳米材料的生物毒性效应,重点介绍了影响金属纳米材料毒性效应的各种因素及其毒性效应产生的机理,并对金属纳米材料未来的研究发展方向作了展望,希望有助于促进关于纳米材料生态风险的科研工作,推动发展规范其使用的指导方针,减轻对人类健康及环境的不利影响.     

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。     

单细胞质谱揭示四膜虫对极低剂量纳米颗粒的摄入特征

水生单细胞微生物的摄取是纳米材料进入食物网的重要途径之一.研究纳米材料在单细胞水生生物体内累积,对理解纳米材料在生态环境中的环境行为和生态毒理学效应具有重要意义.前期研究表明,暴露浓度是纳米材料生物累积过程中最重要的影响因素之一.然而,目前大多的研究中的纳米材料暴露浓度比实际环境浓度高多个数量级,无法反映实际环境暴露特征.此外,基于群体平均水平的研究方法不能识别具有独特的生理或摄取特性的个体,可能造成一些重要信息的丢失.当前,在单细胞水平研究极低暴露浓度下纳米颗粒的累积特征和毒性效应仍然面临严峻挑战.     

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.     

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.     

纳米银的迁移转化对环境微生物毒性的影响

纳米银(AgNPs)因其优越的抗菌、导电、催化等性能,被广泛应用于工业领域和日常生活中,成为当前产量和用量最高的纳米材料之一。但纳米银产品在生产、运输、洗涤、侵蚀、废弃的过程中,不可避免地会被释放到自然环境中。在复杂环境因素影响下,纳米银本身的赋存状态发生转化,并对生态环境构成严重威胁。因此,探究纳米银在环境中的迁移转化过程及其对生态环境的潜在风险成为相关领域的研究热点。针对纳米银研究现状中存在的不足,综述了天然有机质、pH值、溶解氧、离子强度、光照等环境因素对纳米银迁移转化行为以及其对微生物毒性效应的影响,并进一步深入探讨了纳米银的毒理机制,旨在为纳米银的环境行为特征研究以及风险评估提供理论基础。     

纳米银的植物毒性研究进展

纳米银因其具备良好的催化、超导性能及杀菌消毒活性,广泛应用于食品加工业及医药等领域,是目前市场上最为常见的金属纳米材料。纳米银的大量生产和应用大大增加了其向环境释放的机会,同时也增加了其对环境及人类健康的潜在风险。植物是生态系统中重要组成部分,纳米银可通过植物积累进入食物链,因此对纳米银的植物毒理学研究尤为重要。纳米银的植物毒性与其被植物体吸收、迁移及转化有关。它可影响植物种子的萌发、苗期的生理生化过程和细胞结构等营养生长,也影响植物的开花、结实等生殖过程,并影响DNA的稳定性。但目前纳米银的毒性是否由银离子引起尚未确定。     

Determination of nephrotoxicity and genotoxic potential of silver nanoparticles in Swiss albino mice

Silver nanoparticles (AgNPs) possess properties that are important for industrial and medical applications. This study is aimed to investigate intra-peritoneal toxicity of AgNPs at 26, 52 or 78 mg/kg/day for 5 days in mice Swiss albino mice. The effects on oxidative stress markers activities of serum superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT), levels of serum glutathione (GSH), apoptosis (TUNEL assay), DNA strand breaks (comet assay) in lymphocytes, as well as histopathological of kidney tissue were determined. AgNPs significantly increased SOD and CAT activities reduced GSH levels. In kidney apoptosis (TUNEL assay) while DNA strand breaks (comet assay) in lymphocytes revealed that AgNPs at concentration 78 mg/kg produced significant apoptosis and DNA damage. AgNPs also produced associated histological renal tissue damage. Evidence suggests that AgNPs-mediated alterations may be attributed to oxidative stress.     

典型氯酚类化合物对水生生物的毒性研究进展

氯酚类化合物(CPs)是一类广泛存在于水环境中的有机污染物。这类化合物具有环境稳定性、生物累积性和生物毒性，因而其在水环境中的生态毒理效应一直是人们关注的焦点。在水体中存在最普遍的酚类化合物主要有2,4-二氯酚(2,4-DCP)，2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)。本文对近几年来这3种典型氯酚类化合物的水生态毒理学研究进行了总结，主要包括它们对水生生物的急性毒性、氧化损伤、发育毒性、内分泌干扰、遗传毒性、致癌性、免疫毒性、细胞毒性以及复合毒性的效应和机制，同时对目前存在的问题和进一步的研究方向进行了讨论和展望。     

多溴联苯醚暴露的神经行为效应及其毒理机制

溴代阻燃剂多溴联苯醚(PBDEs)是一类在各类环境介质、生物体和人体中均能检出的普遍存在的环境污染物。我国的主要污染源之一集中于东南部地区的电子废弃物回收场地。由于PBDEs具有结构稳定性、亲脂性和生物累积性,电子废弃物拆解回收活动对当地生态系统和居民健康存在着巨大的潜在风险。PBDEs的发育神经毒性受到研究者的极大关注,但其神经行为毒性效应和机制仍需深入研究。行为学效应既是内在神经毒性机制的外在反映,也是推测环境污染物在高级别生物学水平(如种群、群落)影响的最有力试验手段。近年来,基于视频追踪系统技术的商业行为学分析设备迅速发展,使行为学效应测试在环境毒理学领域具备极大的潜力。本文结合近年来国内外环境毒理学研究进展,回顾了PBDEs的神经行为毒性效应,包括运动行为、掠食行为和认知行为,并分析了其可能的毒理机制,最后总结了当前研究存在的问题和未来研究需要关注的重点方向。     

纳米银和银离子对2种微藻的急性毒性效应

为了探讨AgNPs对典型微藻的急性毒性效应及其机制,采用柠檬酸钠还原法制备AgNPs,以摇瓶实验法评估了不同浓度的AgNPs和Ag+对铜绿微囊藻和普通小球藻叶绿素a含量、形态结构和叶绿素荧光参数的影响。实验结果表明:AgNPs对普通小球藻和铜绿微囊藻的96 h-EC50分别为1.113 mg·L-1和0.697 mg·L-1,而Ag+对2种藻的96 h-EC50分别为0.106 mg·L-1和0.032 mg·L-1。扫描电镜结果表明:AgNPs处理使普通小球藻细胞表面出现褶皱,细胞变形甚至向内塌陷。对铜绿微囊藻部分细胞出现变形变得不规则,且出现某些胞外物质使细胞粘附在一起。透射电镜观察发现,高浓度Ag+处理使2种藻的细胞均发生质壁分离,部分细胞转变为孢子。而AgNPs处理使普通小球藻细胞蛋白核增大,蛋白核与类囊体区无明显连接通道。铜绿微囊藻拟核区膨大,类囊体和色素体被推向四周,部分类囊体断裂,同时,发现该藻可以分泌胞外物质在细胞周围吸附AgNPs颗粒。对于普通小球藻,0.6 mg·L-1AgNPs处理后细胞光系统Ⅱ的最大光化学量子产率ΦP0相对于CK没有显著差异,但0.09 mg·L-1Ag+处理使ΦP0显著增加。在高浓度AgNPs或Ag+处理时,ΦP0均显著降低。AgNPs未对普通小球藻光系统II性能参数PI_Abs造成影响,但不同浓度Ag+处理均使得该参数显著升高。对于铜绿微囊藻,2种毒物均使其ΦP0显著降低。而PI_Abs仅在2种毒物的最高浓度处理时显著降低。综上,AgNPs对2种藻的急性毒性远小于Ag+,而两者对铜绿微囊藻的毒性均大于普通小球藻。AgNPs胁迫使2种藻叶绿素a含量显著降低,并诱导2种藻在形态结构和光合生理方面发生了显著变化,造成不同程度的损伤,但与Ag+的毒性效应存在一定的差异。提高光吸收能通量补偿耗散能量和分泌胞外物质结合Ag+是微藻2种重要的解毒机制。     

腐殖酸可降低纳米银的水生生物毒性

本文作者主要研究了腐殖酸对聚乙烯吡咯烷酮包覆的纳米银颗粒(polyvinylpyrrolidone-coated AgNPs)毒性的影响，受试生物涵盖了水生系统不同的营养级别，包括藻类(Raphidocelis subcapitata)、水蚤类(Chydorus sphaericus)以及淡水鱼类(Danio rerio)。结果显示，腐殖酸可降低AgNPs对本研究中所有水生生物的毒性，并具有明显的剂量效应关系。原因为：1）腐殖酸使AgNPs表面带有更多负电荷，这阻碍了AgNPs与藻细胞的接触，使毒性降低；2）腐殖酸抑制了AgNPs中Ag⁺的溶出，而本研究显示自由Ag⁺的毒性高于团聚的纳米银颗粒。
精选自Zhuang Wang, Joris T.K. Quik, Lan Song, Evert-Jan Van Den Brandhof, Marja Wouterse and Willie J.G.M. Peijnenburg. Humic substances alleviate the aquatic toxicity of polyvinylpyrrolidone-coated silver nanoparticles to organisms of different trophic levels. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 34, Issue 6, pages 1239–1245, June 2015. DOI: 10.1002/etc.2936
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.2936/full
     

腐殖酸可降低纳米银的水生生物毒性

本文作者主要研究了腐殖酸对聚乙烯吡咯烷酮包覆的纳米银颗粒(polyvinylpyrrolidone-coated AgNPs)毒性的影响，受试生物涵盖了水生系统不同的营养级别，包括藻类(Raphidocelis subcapitata)、水蚤类(Chydorus sphaericus)以及淡水鱼类(Danio rerio)。结果显示，腐殖酸可降低AgNPs对本研究中所有水生生物的毒性，并具有明显的剂量效应关系。原因为：1）腐殖酸使AgNPs表面带有更多负电荷，这阻碍了AgNPs与藻细胞的接触，使毒性降低；2）腐殖酸抑制了AgNPs中Ag⁺的溶出，而本研究显示自由Ag⁺的毒性高于团聚的纳米银颗粒。
精选自Zhuang Wang, Joris T.K. Quik, Lan Song, Evert-Jan Van Den Brandhof, Marja Wouterse and Willie J.G.M. Peijnenburg. Humic substances alleviate the aquatic toxicity of polyvinylpyrrolidone-coated silver nanoparticles to organisms of different trophic levels. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 34, Issue 6, pages 1239–1245, June 2015. DOI: 10.1002/etc.2936
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.2936/full
     

腐殖酸可降低纳米银的水生生物毒性

本文作者主要研究了腐殖酸对聚乙烯吡咯烷酮包覆的纳米银颗粒(polyvinylpyrrolidone-coated AgNPs)毒性的影响,受试生物涵盖了水生系统不同的营养级别,包括藻类(Raphidocelis subcapitata)、水蚤类(Chydorus sphaericus)以及淡水鱼类(Danio rerio)。结果显示,腐殖酸可降低AgNPs对本研究中所有水生生物的毒性,并具有明显的剂量效应关系。原因为：1）腐殖酸使AgNPs表面带有更多负电荷,这阻碍了AgNPs与藻细胞的接触,使毒性降低;2）腐殖酸抑制了AgNPs中Ag⁺的溶出,而本研究显示自由Ag⁺的毒性高于团聚的纳米银颗粒。
精选自Zhuang Wang, Joris T.K. Quik, Lan Song, Evert-Jan Van Den Brandhof, Marja Wouterse and Willie J.G.M. Peijnenburg. Humic substances alleviate the aquatic toxicity of polyvinylpyrrolidone-coated silver nanoparticles to organisms of different trophic levels. Environmental Toxicology and Chemistry: Volume 34, Issue 6, pages 1239–1245, June 2015. DOI: 10.1002/etc.2936
详情请见http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/etc.2936/full
     

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.