不同培养介质中纳米氧化铜对小麦毒性的影响（Influence of Culture Media on the Phytotoxicity of CuO Nanoparticles to Wheat（Triticum aestivum L.））

通过比较纳米氧化铜(CuONPs)和微米氧化铜(CuOMPs)在两种土壤中Cu2+的溶出及其对脲酶活性影响,结合产生脲酶活性抑制效应的Cu2+浓度阈值,研究了CuONPs和CuOMPs对土壤脲酶活性的毒性效应机制.结果表明:CuONPs和CuOMPs的Cu2+溶出量随其浓度增加而增加,溶出比率随浓度增加而减少,两者在红壤中Cu2+的溶出均比在乌栅土中高;在1～1000mg·kg-1范围内,CuONPs对土壤脲酶活性产生了显著(p≤0.05)或极显著(p≤0.01)的抑制效应;同浓度下,CuONPs在土壤中的Cu2+溶出及其对脲酶活性的抑制效应均大于CuOMPs;在相对低浓度(1～10mg·kg-1,红壤;1～100mg·kg-1,乌栅土)下,CuO的纳米态对土壤脲酶活性具有抑制毒性,在相对高浓度(≥50mg·kg-1,红壤;≥500mg·kg-1,乌栅土)下,CuO的纳米态和溶出Cu2+共同作用引起了脲酶活性抑制;与CuONPs不同,CuOMPs只有通过溶出Cu2+抑制土壤脲酶活性,其颗粒态对脲酶活性无显著影响;值得注意的是,在低浓度(1mg·kg-1)下CuONPs对土壤脲酶活性具有微米态和离子态所没有的抑制毒性,说明其对土壤酶影响应存在特殊机理,值得进一步深入研究.     

纳米与微米级零价铁降解2,4,6-三氯酚动力学比较

研究了在反应表面积相近条件下,纳米与微米级零价铁(Fe0)降解水相中2,4,6-三氯酚(TCP)的动力学差异.结果表明,纳米与微米级Fe0降解TCP过程均符合准一级反应动力学,表观反应速率常数Kobs分别为0.0165h-1和0.0046h-1,其比值(3.6)接近纳米与微米级Fe0对TCP的初始吸附量比值(2.9).造成2种Fe0降解与吸附效率差异的主要原因在于颗粒表面点位单元活性不同.Fe0对TCP的作用可分为2个阶段:前一阶段非反应点位主导的吸附作用高于反应点位主导的降解作用,后一阶段刚好相反.反应过程中,纳米与微米级Fe0反应组体系pH值从初始的5.7分别升至10.5和8.2,体系pH值处于酸性范围时可提高TCP降解速率.纳米Fe0在反应过程中表面氧化不断增加,其中大部分铁氧化物沉积在颗粒表面,少量以离子态存在于水相中.     

不同培养介质中纳米氧化铜对小麦毒性的影响

采用琼脂培养和水培方法比较了纳米氧化铜(CuONPs)在不同暴露介质中的环境化学行为及其对小麦根生长的影响,并探讨了不同培养介质对CuONPs植物毒性的影响机制.结果表明,琼脂介质相对水相(营养液)环境可以减少CuONPs的团聚,增强其分散性.在琼脂和水相中Cu离子溶出随CuONPs浓度变化规律存在明显差异,在50～1000mg CuONPs·L-(1以Cu计)范围内,CuONPs在琼脂中无论是Cu2+的溶出浓度还是溶出比率均低于其在水相中的值.CuONPs在不同介质中表现出显著的小麦毒性差异.琼脂培养下小麦根生长半抑制效应浓度EC50(以CuONPs浓度表示)为108mg·L-1,而在水培方式下为9.0mg·L-1,说明琼脂介质极大缓解了CuONPs引起的植物毒性.分析表明,Cu2+溶出浓度较CuONPs投放量与小麦根生长抑制效应之间存在更好的指数相关关系,这说明该研究体系下CuONPs小麦毒性主要是由纳米颗粒释放Cu2+引起的.此结论较好地解释了当培养介质从水相变成琼脂时,Cu2+溶出减少,纳米毒性降低的现象.该研究结果认为,当前国内外使用水培法获得的纳米材料植物毒性研究结果在外推至实际土壤状况时将高估其环境安全性风险,推荐使用琼脂作为纳米材料土壤环境风险评价的模拟介质.