抗生素和纳米银对大肠杆菌的联合毒性和抗性突变诱导效应

抗生素和纳米银因在各自领域的大量应用而不可避免地进入环境中，对生态环境尤其是微生物群体构成联合暴露的风险，但是二者对细菌生长和耐药性的联合作用，目前受到的关注较少.本研究测定了两种抗生素（四环素和氯霉素）以及纳米银（10—15 nm）对大肠杆菌的联合毒性及对细菌抗性突变的诱导作用，并对相关机制进行了初步探讨.结果表明，抗生素和纳米银对细菌的联合毒性呈现协同效应，但是二者联合作用下细菌对利福平的抗性突变频率显著降低. DNA测序和分子对接结果表明，编码利福平靶标蛋白的rpoB基因发生点突变，导致突变后的靶蛋白与利福平的结合能降低.同时，qPCR结果表明抗生素和纳米银联合作用时，细菌胞内rpoS、dinB和mutS等基因表达显著上调，可能是抗性突变频率在联合作用下降低的主要原因.本研究揭示了抗生素和纳米银联合作用对细菌抗性突变的影响，有利于全面认识二者联合暴露的环境和健康风险.     

纳米银与石墨烯对土壤微生物及土壤酶的影响

采用室内暗培养试验分别探究了纳米银与石墨烯对土壤微生物及土壤酶的不同影响.将不同剂量的纳米银(0、10、100、150 mg·kg~(-1))与高纯石墨烯(0、10、100、1000 mg·kg~(-1))分别与等量棕壤充分混匀,然后进行暗培养.在第3、7、15、30和60 d时取样,测定土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤脱氢酶和土壤过氧化氢酶的活性及土壤细菌、真菌和放线菌的数量,并在培养期间测定土壤呼吸速率及CO2累积量.结果表明,所有纳米银处理均抑制土壤的呼吸作用,并且剂量越高,抑制作用越明显;而石墨烯处理未对土壤呼吸产生显著影响.10 mg·kg~(-1)纳米银处理下,土壤真菌数量在整个培养期内均显著低于对照,土壤细菌在第60 d时也被显著抑制,但土壤放线菌数量无变化;与对照相比,100和150 mg·kg~(-1)的纳米银处理显著降低了土壤细菌、真菌、放线菌的数量.10和100 mg·kg~(-1)的石墨烯处理下,土壤细菌、真菌、放线菌数量则均无显著变化.1000 mg·kg~(-1)的石墨烯显著增加了土壤中细菌与真菌的数量,却对土壤放线菌数量无影响.纳米银处理显著抑制土壤脲酶、脱氢酶活性,却对土壤过氧化氢酶与磷酸酶活性基本无影响.10和100 mg·kg~(-1)石墨烯处理对土壤脲酶有一定的促进作用,1000 mg·kg~(-1)石墨烯处理对土壤过氧化氢酶和脱氢酶有一定的促进作用,而不同剂量的石墨烯在培养后期均对碱性磷酸酶产生抑制作用.总体来说,纳米银在一定程度上对土壤酶及土壤微生物结构产生了负面影响,而石墨烯对土壤酶及土壤微生物结构的影响不明显.     

纳米银和银离子对土壤中硝化微生物及其氨氧化速率的影响

为研究纳米银对土壤硝化微生物及其氮转化的影响,采用土壤培养方式,对不同剂量纳米银(10、50、100 mg·kg~(-1))和银离子(1、5、10 mg·kg~(-1))暴露下黄棕壤和水稻土硝化细菌数量、土壤酶活性、amoA基因丰度、NH_4~+-N与NO_3~--N含量变化以及土壤潜在氨氧化速率进行研究.结果表明,纳米银和银离子暴露后,2种土壤亚硝酸细菌和硝酸细菌数量显著减少;土壤酶活性受到抑制,对脲酶的影响大于过氧化氢酶;土壤氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的amoA基因丰度均降低,对AOB基因丰度的影响大于AOA.在2种土壤中外源添加(NH_4)_2SO_4时,随着纳米银和银离子暴露剂量增加,土壤NH_4~+-N含量累积,NO_3~--N含量减少,氨氧化速率降低,铵态氮向硝态氮的转化受阻.综上所述,纳米银和银离子对土壤硝化微生物产生毒害作用并影响铵态氮转化,且影响程度与土壤理化性质有关.     

纳米银对胶州湾西北部海区及河口区沉积物反硝化能力和功能基因丰度的影响

在胶州湾西北部海区和大沽河河口区选择S站和E站2个研究站位,现场采样带回实验室进行模拟培养,研究纳米银对沉积物反硝化能力、反硝化酶活性及功能基因丰度的影响.将不同剂量(0、135、1 350 mg·L~(-1))的纳米银添加至由表层沉积物和原位底层海水组成的培养体系中培养6 d,测定其在不同时间内NO_3~-和NO_2~-含量、NO_3~-还原酶和NO_2~-还原酶活性、反硝化功能基因narG和nirS相对丰度的变化,探讨纳米银对不同区域沉积物反硝化过程的影响和可能的作用途径.结果表明,纳米银胁迫对2个站位沉积物NO_3~-和NO_2~-的还原能力、NO_3~-和NO_2~-还原酶活性及narG和nirS的基因丰度均具有明显的抑制效应,纳米银浓度越高,抑制程度越强,并会导致NO_2~-累积量的增加;纳米银对NO_2~-还原酶的抑制程度明显大于NO_3~-还原酶,对功能基因nirS的抑制程度明显大于narG;纳米银胁迫对NO_3~-还原过程的影响主要通过对功能基因的抑制作用,而对NO_2~-还原过程的影响主要是通过对还原酶活性的抑制作用;纳米银对胶州湾西北部海域反硝化能力、NO_3~-还原酶和基因丰度的抑制程度大于大沽河河口区.     

纳米银与六价铬对污水生物处理的复合影响

随着纳米银的广泛使用,纳米银和重金属共同暴露的环境风险也逐渐增加.六价铬(Cr(Ⅵ))是污水处理厂主要存在的重金属之一,为了阐明纳米银和Cr(Ⅵ)的复合效应和环境影响,采用不同浓度的纳米银和Cr(Ⅵ)共同暴露于污水生物处理系统中,通过考察其对污水生物处理的复合影响,揭示二者潜在的生态风险.结果表明:(1)当纳米银≤1....     

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。     

人工纳米颗粒的植物毒性及其在植物中的吸收和累积

人工纳米颗粒(engineered nanoparticles,ENPs)在被广泛应用的同时,其潜在的环境风险和对健康的影响引起国内外的广泛重视。植物是人们的主要食物来源,ENPs可能被植物吸收并累积在可食部分,随食物链进入人体而引起健康风险。因此,ENPs的植物毒性及其在植物中的吸收和累积受到越来越多的关注。总结了ENPs的植物毒性及植物对ENPs的吸收、运输和累积,讨论了可能的致毒机制、影响其毒性的因素以及植物的解毒机制,并对未来应该注重开展的研究进行了展望。     

纳米银负载型阳离子交换树脂的制备及其对水中碘离子的吸附去除

以大孔型磺酸基聚苯乙烯阳离子树脂为载体,采用硝酸银溶液浸渍、硼氢化钠溶液还原制备了纳米银负载型阳离子交换树脂,并对其吸附去除水中碘离子的性能进行了研究。结果表明：最佳硝酸银浸渍浓度为10 mmol/L,对应载银量19.3 mg/g;25 ℃中性水溶液中,该材料对碘离子的饱和吸附量为74.7 mg/g;吸附量受溶液离子强度的影响较小,但当溶液pH从11降至3时吸附量降低了23%。根据吸附前后材料的XPS谱图变化推测碘离子的去除机理可能为：树脂载体上负载的纳米银活性组分首先与水中溶解氧发生氧化反应产生银离子,随后与溶液中的碘离子结合形成AgI沉淀,从而将碘离子从溶液中去除。     

纳米银在多孔介质中的迁移过程与机制研究进展

纳米银(AgNPs)作为消费品中最常用的人工纳米材料,由于其优异的抗菌性能,在织物、医疗设备和食品及饮料包装中广泛使用.AgNPs可通过大气沉降、地表水径流、污水灌溉和生物污泥的土地施用等多种途径进入土壤等多孔介质,甚至进入地下水.AgNPs进入环境后可在动物和植物体内累积并产生毒性效应,对生态环境构成危害.因此,全面了解AgNPs在土壤等多孔介质中的迁移过程对正确评估其环境归趋和生态效应具有重要的理论和现实意义.本文针对近年来已发表的不同表面稳定剂、环境有机质、土壤矿物及微生物等对AgNPs性质及在多孔介质中迁移过程中产生的影响进行了全面的总结,并就目前研究中存在的问题和后续研究的发展方向进行了展望.     

纳米银对反硝化无色杆菌的毒性作用

为研究纳米银(AgNPs)对反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans)的毒性作用,选择室内培养方式,探究纳米银对Achromobacter denitrificans的生长抑制、氨化作用、同化吸收NH₄+-N、细胞膜表面结构和活性氧生成的影响。研究发现,纳米银可抑制细菌生长,抑制效果与浓度和暴露时间呈正相关。添加10 mg/LAgNPs在硝化培养基中,Achromobacter denitrificans生长抑制率12h后达38.2%,而添加1 mg/LAgNPs时生长抑制率仅为11.5%。不同AgNPs暴露浓度条件下,4~6 h后生长抑制率均趋于稳定。暴露培养后的细菌生化活性降低,AgNPs投加浓度从1 mg/L提高到10 mg/L时,NH+₄-N生成速率从2.77 mg/(L·h)降低至2.07 mg/(L·h),降低了25.3%;NH₄+-N同化速率从5.52 mg/(L·h)降低至1.71 mg/(L·h),降低了69.1%。pH是影响毒性作用的重要因素,弱酸(pH 5.0)与弱碱(pH 9.0)均不利于细菌生存。通过毒性作用机理分析可知,纳米银可导致细胞膜表面凹陷破裂,膜内物质泄漏流出,细胞内发生活性氧的累积。