本文關(guān)鍵詞：納米銀對(duì)海洋微藻的環(huán)境效應(yīng)及其毒性機(jī)制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：納米銀(AgNPs)有著獨(dú)特的抗菌特性和光學(xué)導(dǎo)電性,廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、電子、涂料和其他消費(fèi)品。AgNPs大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用增加了它進(jìn)入水環(huán)境的機(jī)會(huì),帶來潛在的水體污染問題。AgNPs在環(huán)境中不易降解,是潛在的持久性污染源。河口近岸是AgNPs釋放的重要?dú)w趨地,研究AgNPs對(duì)河口近岸生態(tài)環(huán)境健康和安全的影響有重要的環(huán)境意義。藻類是水生生態(tài)系統(tǒng)的主要初級(jí)生產(chǎn)者,其健康狀況對(duì)維持水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定具有重要意義。中肋骨條藻和東海原甲藻是河口近海水域廣泛分布的兩種赤潮微藻,初期探索試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)急性暴露條件下中肋骨條藻對(duì)AgNPs更敏感。本研究主要以中肋骨條藻為模式生物,系統(tǒng)研究了AgNPs對(duì)海洋硅藻的急性毒性效應(yīng)及其可能的作用機(jī)制,旨在為AgNPs的生態(tài)毒性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。粒徑和包裹物是AgNPs的兩個(gè)重要理化特性,本論文研究比較了3種不同粒徑和包裹物的AgNPs對(duì)中肋骨條藻的毒性效應(yīng)。研究結(jié)果顯示,AgNPs對(duì)中肋骨條藻的生長抑制作用表現(xiàn)出明顯的劑量效應(yīng)關(guān)系,其毒性大小依次為10nm油胺包裹的AgNPs (10nm-OA) 10 nm聚乙烯毗咯烷酮(PVP)包裹的AgNPs (10nm-PVP) 20 nm PVP包裹的AgNPs (10nm-OA)。此外,小粒徑的AgNPs顯著誘導(dǎo)光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)反應(yīng)中心蛋白基因(D1)下調(diào)表達(dá),說明AgNPs粒徑越小對(duì)中肋骨條藻的細(xì)胞毒性越大。動(dòng)態(tài)光散射(DLS)數(shù)據(jù)表明10nm-PVP水動(dòng)力粒徑略大于10 nm-OA,包裹物通過影響AgNPs在水環(huán)境中的穩(wěn)定性間接影響AgNPs的毒性。另外,油胺包裹的AgNPs比PVP包裹的AgNPs誘導(dǎo)藻細(xì)胞累積過多的活性氧(ROS),說明PVP比油胺更能降低AgNPs的生物毒性。在發(fā)現(xiàn)AgNPs對(duì)海洋微藻的生態(tài)效應(yīng)的基礎(chǔ)上,深入研究了10 nm油胺包裹的AgNPs對(duì)中肋骨條藻光合作用的影響及毒性作用機(jī)制。急性毒性研究表明AgNPs對(duì)中肋骨條藻有明顯的生長抑制效應(yīng),EC50和EC10分別為25.77 mg/L和0.048 mg/L。0.5mg/L AgNPs處理組顯著誘導(dǎo)藻細(xì)胞內(nèi)ROS的含量增加了122%,而相應(yīng)的細(xì)胞存活率則顯著減少了28%。藻細(xì)胞存活率與細(xì)胞內(nèi)ROS的含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,說明ROS介導(dǎo)的氧化損傷可能是AgNPs對(duì)藻類的一種毒性途徑。掃描電鏡(SEM)顯示吸附在藻細(xì)胞表面的AgNPs可能阻礙藻類對(duì)光的吸收,進(jìn)而影響細(xì)胞內(nèi)油脂和蛋白質(zhì)等生物大分子的含量。在0.5 mg/L AgNPs脅迫下,藻細(xì)胞的PSⅡ葉綠素?zé)晒鈪?shù)Fv/Fm和NPQ分別降低了13%和19.5%,說明AgNPs顯著抑制了光能量轉(zhuǎn)化為光合電子的傳遞過程。此外,5 mg/L AgNPs顯著誘導(dǎo)PSⅡ捕光蛋白基因3HfcpB和反應(yīng)中心蛋白基因D1下調(diào)表達(dá)(P0.05),說明光合作用關(guān)鍵基因調(diào)控可能是AgNPs對(duì)藻類的光合作用效應(yīng)的一個(gè)作用機(jī)制。基于上述研究,AgNPs對(duì)藻類的物理粘附和遮蔽效應(yīng)可能會(huì)影響其光子傳遞系統(tǒng)和PSⅡ關(guān)鍵蛋白功能的損傷。AgNPs和銀離子對(duì)海洋硅藻的光合作用抑制效應(yīng)明顯不同,有待進(jìn)一步研究。這項(xiàng)研究表明,高濃度的AgNPs可能對(duì)浮游植物群落演替和水生生態(tài)系統(tǒng)平衡產(chǎn)生負(fù)面影響。AgNPs的毒性不僅與自身粒徑大小、包裹物類型等理化參數(shù)有關(guān),還會(huì)隨環(huán)境介質(zhì)和環(huán)境條件的影響而發(fā)生變化。由于AgNPs已經(jīng)存在于許多水域生態(tài)系統(tǒng),它與其他類型污染物在水環(huán)境中共存對(duì)水生生物產(chǎn)生復(fù)合污染毒性。本研究初步研究了銅和四環(huán)素這兩類常見污染物分別與AgNPs共存時(shí),復(fù)合污染對(duì)藻類的毒性效應(yīng)及聯(lián)合作用類型。AgNPs和銅對(duì)藻類毒性的聯(lián)合作用類型先表現(xiàn)為協(xié)同作用,隨著暴露時(shí)間延長表現(xiàn)為拮抗作用；而AgNPs和四環(huán)素對(duì)藻類毒性的聯(lián)合作用類型為協(xié)同作用。此外,AgNPs對(duì)海洋微藻群落影響的初步研究表明,微藻群落受多種因素影響而且富磷水體能夠減小AgNPs的毒性。基于上述研究,我們發(fā)現(xiàn)AgNPs的毒性不僅與粒徑和包裹物相關(guān),還與水環(huán)境離子強(qiáng)度和磷污染水平有關(guān)。此外,ROS介導(dǎo)的氧化損傷和光合作用關(guān)鍵基因調(diào)控是AgNPs對(duì)藻細(xì)胞可能的毒性作用機(jī)制。本研究還揭示了AgNPs對(duì)微藻具有多層次的毒性影響,這將最終對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
【關(guān)鍵詞】：納米銀 海洋微藻 粒徑 包裹物 急性毒性效應(yīng) 毒理機(jī)制 復(fù)合毒性效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X171.5
【目錄】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-19
• 縮略詞19-20
• 實(shí)驗(yàn)儀器20-21
• 第1章 緒論21-40
• 1.1 新型污染物的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.2 納米銀的水生生態(tài)毒理研究進(jìn)展23-29
• 1.2.1 納米銀的來源及分布23-24
• 1.2.2 納米銀及銀的環(huán)境濃度24-28
• 1.2.3 納米銀的遷移轉(zhuǎn)化行為28-29
• 1.3 納米銀對(duì)水生生物毒性效應(yīng)的主要影響因素29-36
• 1.3.1 粒徑和包裹物對(duì)納米銀毒性的影響29-30
• 1.3.2 納米銀毒性與環(huán)境因子的關(guān)系30
• 1.3.3 納米銀對(duì)水生生物的毒性效應(yīng)研究進(jìn)展30-36
• 1.4 納米銀對(duì)藻類毒性效應(yīng)及作用機(jī)制的研究進(jìn)展36-38
• 1.4.1 氧化應(yīng)激損傷36
• 1.4.2 光合作用相關(guān)毒性36-37
• 1.4.3 生物累積毒性37
• 1.4.4 納米銀毒性來源37-38
• 1.5 本研究的目的、內(nèi)容和意義38-40
• 第2章 納米銀對(duì)海洋微藻的毒性效應(yīng)研究40-52
• 2.1 引言40-41
• 2.2 材料與方法41-45
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑41
• 2.2.2 人工海水配制41-42
• 2.2.3 藻種培養(yǎng)42-43
• 2.2.4 納米銀的表征43
• 2.2.5 硅藻和甲藻的生長特性43-44
• 2.2.6 急性毒性試驗(yàn)設(shè)計(jì)44
• 2.2.7 藻細(xì)胞存活率的檢測(cè)44
• 2.2.8 藻細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)含量的檢測(cè)44
• 2.2.9 數(shù)據(jù)分析44-45
• 2.3 結(jié)果45-51
• 2.3.1 納米銀的透射電鏡(TEM)表征45-46
• 2.3.2 納米銀的動(dòng)態(tài)光散射(DLS)表征46-47
• 2.3.3 硅藻和甲藻的生長曲線47-48
• 2.3.4 納米銀對(duì)硅藻甲藻細(xì)胞存活率的影響48-49
• 2.3.5 納米銀對(duì)硅藻甲藻細(xì)胞內(nèi)ROS含量的影響49-51
• 2.4 討論51
• 2.5 小結(jié)51-52
• 第3章 粒徑和包裹物對(duì)納米銀在海洋微藻中的毒性影響52-67
• 3.1 引言52-53
• 3.2 材料與方法53-56
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及主要試劑53
• 3.2.2 納米銀的透射電鏡表征53
• 3.2.3 納米銀的掃描電鏡表征53-54
• 3.2.4 納米銀的DLS表征54
• 3.2.5 藻細(xì)胞形態(tài)觀察54
• 3.2.6 藻細(xì)胞存活率54
• 3.2.7 藻細(xì)胞內(nèi)ROS含量檢測(cè)54
• 3.2.8 葉綠素a含量測(cè)定54
• 3.2.9 光合作用相關(guān)基因表達(dá)分析54-56
• 3.2.10 數(shù)據(jù)分析56
• 3.3 結(jié)果56-64
• 3.3.1 納米銀的透射電鏡表征56
• 3.3.2 納米銀的掃描電鏡表征56-57
• 3.3.3 納米銀的DLS表征57-59
• 3.3.4 納米銀粒徑和包裹物對(duì)藻細(xì)胞存活率的影響59-60
• 3.3.5 納米銀粒徑和包裹物對(duì)藻細(xì)胞形態(tài)的影響60-61
• 3.3.6 納米銀粒徑和包裹物對(duì)藻細(xì)胞內(nèi)ROS含量的影響61-62
• 3.3.7 納米銀粒徑和包裹物對(duì)藻細(xì)胞葉綠素a含量的影響62-63
• 3.3.8 納米銀粒徑和包裹物對(duì)藻細(xì)胞光合作用基因表達(dá)的影響63-64
• 3.4 討論64-66
• 3.4.1 粒徑對(duì)納米銀在海洋硅藻中的毒性影響64-65
• 3.4.2 包裹物對(duì)納米銀在海洋硅藻中的毒性影響65-66
• 3.5 小結(jié)66-67
• 第4章 納米銀對(duì)海洋硅藻的生長抑制效應(yīng)67-74
• 4.1 引言67
• 4.2 材料與方法67-68
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑67
• 4.2.2 急性暴露實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)67-68
• 4.2.3 納米銀毒性效應(yīng)濃度統(tǒng)計(jì)68
• 4.2.4 藻細(xì)胞存活率68
• 4.2.5 藻細(xì)胞內(nèi)ROS含量檢測(cè)68
• 4.2.6 數(shù)據(jù)分析68
• 4.3 結(jié)果68-72
• 4.3.1 納米銀對(duì)藻細(xì)胞的生長抑制濃度EC50和EC1068-70
• 4.3.2 納米銀對(duì)藻細(xì)胞存活率的影響70-71
• 4.3.3 納米銀對(duì)藻細(xì)胞內(nèi)ROS含量的影響71-72
• 4.4 討論72-73
• 4.5 小結(jié)73-74
• 第5章 納米銀對(duì)海洋硅藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝的影響74-84
• 5.1 引言74
• 5.2 材料方法74-78
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及主要試劑74-75
• 5.2.2 藻細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察與記錄75
• 5.2.3 藻細(xì)胞掃描電鏡(SEM)樣品制備75
• 5.2.4 還原糖含量測(cè)定75-77
• 5.2.5 總蛋白含量測(cè)定77
• 5.2.6 油脂含量測(cè)定77-78
• 5.2.7 數(shù)據(jù)分析78
• 5.3 結(jié)果78-82
• 5.3.1 納米銀對(duì)藻細(xì)胞形態(tài)的影響78-79
• 5.3.2 藻細(xì)胞形態(tài)的掃描電鏡(SEM)及能譜(EDX)分析79-81
• 5.3.3 納米銀對(duì)藻細(xì)胞糖、油脂和蛋白質(zhì)含量的影響81-82
• 5.4 討論82-83
• 5.4.1 納米銀對(duì)海洋硅藻細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響82-83
• 5.4.2 納米銀對(duì)海洋硅藻代謝的影響83
• 5.5 小結(jié)83-84
• 第6章 納米銀對(duì)海洋硅藻光合作用的分子毒性機(jī)制84-94
• 6.1 引言84-85
• 6.2 材料與方法85-87
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和主要試劑85
• 6.2.2 急性暴露實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)85-86
• 6.2.3 葉綠素a含量測(cè)定86
• 6.2.4 葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定86
• 6.2.5 光合作用相關(guān)基因表達(dá)分析86-87
• 6.2.6 數(shù)據(jù)分析87
• 6.3 結(jié)果87-90
• 6.3.1 納米銀對(duì)藻細(xì)胞葉綠素a含量的影響87-88
• 6.3.2 納米銀對(duì)藻細(xì)胞葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響88-89
• 6.3.3 納米銀對(duì)藻細(xì)胞光合作用關(guān)鍵蛋白基因表達(dá)的影響89-90
• 6.4 討論90-93
• 6.5 小結(jié)93-94
• 第7章 納米銀在海洋硅藻細(xì)胞內(nèi)的生物累積機(jī)制94-100
• 7.1 引言94-95
• 7.2 材料方法95-96
• 7.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及主要試劑95
• 7.2.2 急性暴露實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)95
• 7.2.3 納米銀溶液中銀離子釋放量的測(cè)定95
• 7.2.4 藻細(xì)胞內(nèi)總銀含量的測(cè)定(ICP-MS)95-96
• 7.2.5 生物濃縮因子(BCF)計(jì)算96
• 7.2.6 數(shù)據(jù)分析96
• 7.3 結(jié)果96-98
• 7.3.1 納米銀溶液中自由銀離子的含量96-97
• 7.3.2 納米銀和銀離子在藻細(xì)胞內(nèi)的生物累積機(jī)制97
• 7.3.3 藻細(xì)胞對(duì)納米銀和銀離子的生物濃縮因子(BCF)97-98
• 7.4 討論98-99
• 7.5 小結(jié)99-100
• 第8章 納米銀對(duì)海洋徽藻的環(huán)境效應(yīng)初探100-110
• 第1節(jié) 納米銀與銅和四環(huán)素對(duì)海洋硅藻的聯(lián)合毒性效應(yīng)100-105
• 1.1 引言100
• 1.2 材料與方法100-101
• 1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑100-101
• 1.2.2 急性暴露實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)101
• 1.2.3 藻細(xì)胞存活率101
• 1.2.4 數(shù)據(jù)分析101
• 1.3 結(jié)果101-104
• 1.3.1 納米銀和銅對(duì)海洋硅藻的聯(lián)合毒性效應(yīng)101-102
• 1.3.2 納米銀和四環(huán)素對(duì)海洋硅藻的聯(lián)合毒性效應(yīng)102-104
• 1.4 討論104
• 1.5 小結(jié)104-105
• 第2節(jié) 納米銀和營養(yǎng)鹽對(duì)海洋微藻群落的影響初探105-110
• 2.1 引言105
• 2.2 材料與方法105-107
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及主要試劑105-106
• 2.2.2 納米銀對(duì)不同營養(yǎng)鹽條件下中肋骨條藻的暴露實(shí)驗(yàn)106
• 2.2.3 納米銀對(duì)混合培養(yǎng)藻群落的暴露實(shí)驗(yàn)106
• 2.2.4 數(shù)據(jù)分析106-107
• 2.3 結(jié)果107-109
• 2.3.1 納米銀對(duì)不同營養(yǎng)鹽條件下中肋骨條藻細(xì)胞存活率的影響107-108
• 2.3.2 納米銀對(duì)混合藻群落結(jié)構(gòu)的影響108-109
• 2.4 討論與展望109-110
• 第9章 結(jié)論與展望110-114
• 9.1 納米銀對(duì)藻類的生長抑制效應(yīng)110
• 9.2 納米銀的粒徑效應(yīng)和包裹物效應(yīng)110-111
• 9.3 納米銀對(duì)藻類的毒性效應(yīng)及作用機(jī)制111
• 9.4 納米銀的聯(lián)合毒性及其對(duì)海洋微藻群落的影響111-112
• 9.5 納米銀對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的潛在毒性危害112
• 9.6 研究展望112-114
• 參考文獻(xiàn)114-126
• 碩士在讀期間發(fā)表的論文126-127
• 碩士在讀期間參與的主要科研項(xiàng)目127-128
• 致謝128

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  本文關(guān)鍵詞：納米銀對(duì)海洋微藻的環(huán)境效應(yīng)及其毒性機(jī)制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：315242