隨著《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和《土壤污染防治法》的頒布實(shí)施,我國土壤污染防治進(jìn)入了新的時(shí)期。針對(duì)我國土壤重金屬輕微、輕度污染的特點(diǎn),原位鈍化修復(fù)技術(shù)蓬勃發(fā)展。納米材料,由于具有超強(qiáng)的吸附能力,已被廣泛應(yīng)用于土壤重金屬的原位鈍化修復(fù)研究。但是,應(yīng)用于重金屬污染土壤修復(fù)進(jìn)入土壤的納米材料與通過其他途徑進(jìn)入土壤的納米材料存在顯著地不同:一是,土壤中濃度高,二是,選擇性鈍化吸附著大量重金屬,改變了納米材料的表面性質(zhì)。納米材料,尤其應(yīng)用于重金屬污染土壤修復(fù)后,在土壤中長(zhǎng)期蓄積令人擔(dān)憂�！皬�(qiáng)化土壤污染管控和修復(fù),有效防范風(fēng)險(xiǎn)”要求必須清楚認(rèn)識(shí)進(jìn)入土壤中納米材料和將要應(yīng)用于污染土壤修復(fù)的納米材料的生物毒理效應(yīng),這對(duì)土壤污染管控至關(guān)重要。本文以納米碳黑為核心研究材料,在對(duì)納米碳黑（CB）、還原氧化石墨烯（RGO）、單壁碳納米管（SWCNT）形貌結(jié)構(gòu)、表面電荷、化學(xué)組成等的分析基礎(chǔ)上,以赤子愛勝蚓（Eisenia fetida）為受試生物,通過模擬試驗(yàn)、培養(yǎng)試驗(yàn)和體外試驗(yàn)等,研究同質(zhì)異形（納米碳黑、還原氧化石墨烯、單壁碳納米管）碳納米材料對(duì)蚯蚓死亡率、體重、抗氧化生物標(biāo)志物、體腔細(xì)胞毒性、腸道細(xì)菌群落組... 

【文章來源】：山東師范大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

納米材料在土壤中的生物毒理效應(yīng)研究設(shè)想Fig.1-1.Schematicdiagramofconceivablebiotoxicologicaleffectofnanomaterialsinsoilsystem.目前有關(guān)納米材料在空氣、水體中對(duì)生物影響的研究已逐步開展

17圖2-1納米消費(fèi)品庫存列出的納米材料組分，分為五大類:未知、金屬（包括金屬和金屬氧化物）、碳質(zhì)納米材料（碳黑、碳納米管、富勒烯、石墨烯）、硅基納米材料（硅和二氧化硅）和其他（有機(jī)物、聚合物、陶瓷等）；引自參考文獻(xiàn)[6]。Fig.2-1.Claimedcompositionofnanomaterialslistedintheconsumerproductsinventory.Copyright2015Vanceetal[6];licenseeBeilstein-Institut.2.2土壤中納米材料的毒理效應(yīng)納米毒理學(xué)是從與工作場(chǎng)所和一般環(huán)境以及消費(fèi)者安全相關(guān)的成熟科學(xué)—顆粒毒理學(xué)發(fā)展而來的一個(gè)新領(lǐng)域[98,99]，是研究負(fù)面納米生物效應(yīng)的科學(xué)[47]。目前，更多的研究關(guān)注于大氣中的納米顆粒通關(guān)呼吸途徑造成的肺毒性，但對(duì)于納米顆粒在土壤中生物毒性研究仍處于起步階段。納米材料對(duì)土壤生物的影響主要包括對(duì)土壤微生物和酶活性、植物、動(dòng)物的影響幾個(gè)方面。2.2.1納米材料對(duì)土壤酶活性的影響土壤酶主要位于土壤微生物、植物根系分泌物、動(dòng)植物殘?bào)w中，包括只能在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用的與代謝中心相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)酶（例如糖酵解酶）和可以泌出胞外保持活性的細(xì)胞外酶[100]。土壤酶是土壤微生物學(xué)和生物化學(xué)的主要研究議題，也是評(píng)估土壤質(zhì)量和土壤健康的重要指標(biāo)。幾種用于反映金屬氧化物納米材料影響的重要的酶有氧化原核糖核酸酶（如過氧化氫酶）、水解酶（如脲酶）和轉(zhuǎn)化酶（如蔗糖酶）。研究指出，Zn和ZnO納米顆粒會(huì)降低土壤中的脫氫酶、磷酸酶和β-葡糖苷酶活性，然而納米Zn和ZnO對(duì)脫氫酶活性的抑制效應(yīng)小于Zn2+[101]，并且ZnO納米顆粒也會(huì)顯著抑制土壤蛋白酶，過氧化氫酶和過氧化物酶的活性[102]。以上研究都認(rèn)為離子釋放是金屬基納米顆粒產(chǎn)生毒性的原因。但是對(duì)納米銀（AgNPs）的研究發(fā)現(xiàn)，AgNPs可以在受試濃度內(nèi)（1、10、100和1000μg/g）?

山東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文22圖2-2不同形貌納米材料-生物膜界面相互作用概念模型（a）穿透（b）切割（c）內(nèi)吞。Fig.2-2.Conceptualmodeldiagramofnanomaterial-biofilminterfaceinteractionwithdifferentmorphologies.(a)penetration(b)insertion(c)endocytosis.尺寸大校一般來說，粒徑越小，毒性越大。用不同粒徑（15nm、30nm、55nm）的AgNPs顆粒處理細(xì)胞24h后，更小粒徑的銀納米顆粒會(huì)產(chǎn)生更高的ROS和細(xì)胞凋亡水平[141]。而且線蟲更易吸收小粒徑的AgNPs顆粒[142]。美國耶魯大學(xué)MenachemElimelech研究團(tuán)隊(duì)利用大腸桿菌實(shí)驗(yàn)證明由于相同長(zhǎng)寬比條件下，SWCNT比MWNT有更小的直徑、更短的長(zhǎng)度和更大的表面積，與細(xì)胞表面接觸的幾率和面積更大，更容易分配和穿過細(xì)胞壁，具有更大的細(xì)胞毒性[137]。表面性質(zhì)。納米材料不同的表面化學(xué)性質(zhì)會(huì)使其與鄰近分子產(chǎn)生不同的靜電作用、氫鍵作用、親疏水作用、π-π共軛作用，與空間構(gòu)型有關(guān)的毒作用過程也會(huì)受到表面改性的顯著影響。有研究表明，表面羥基化的水溶性富勒烯C60(OH)24比易團(tuán)聚態(tài)的原始C60產(chǎn)生更少的超氧陰離子自由基，減輕了對(duì)兩種人體細(xì)胞的危害[143]。還原石墨烯（RGNWs）比含有C-OH、C=O、O=C-OH等官能團(tuán)的氧化石墨烯（GONWs）有更強(qiáng)的抗菌能力，這種對(duì)細(xì)菌細(xì)胞膜損傷的優(yōu)越性主要?dú)w因于其更鋒利邊的直接作用和其與細(xì)菌膜之間更好的電荷傳導(dǎo)性能，氧化損傷的作用是其次的[139]。相反地，有大量研究表明，官能團(tuán)化納米顆粒比原始顆粒的毒性更大[144-146]。高分子（PVP、PEG等）表面修飾或包覆常常用來提高納米材料的溶液穩(wěn)定性，減少團(tuán)聚。但同時(shí)也可能因溶劑化作用、配體作用等，改變它們的生物有效性和毒性[147,148]。也有研究表明，PEI修飾的MWCNTs對(duì)蚯蚓的攝入沒有明顯影響[78]，PV

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]改性納米黑碳的土壤環(huán)境行為及其環(huán)境效應(yīng)研究[D]. 劉玉真.山東師范大學(xué) 2015

碩士論文
[1]不同鈍化材料對(duì)重金屬鈍化穩(wěn)定性機(jī)理研究[D]. 于亞琴.山東師范大學(xué) 2017
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本文編號(hào)：3014681