發(fā)布時間：2021-02-02 12:16

　　隨著《土壤污染防治行動計劃》和《土壤污染防治法》的頒布實施,我國土壤污染防治進入了新的時期。針對我國土壤重金屬輕微、輕度污染的特點,原位鈍化修復技術蓬勃發(fā)展。納米材料,由于具有超強的吸附能力,已被廣泛應用于土壤重金屬的原位鈍化修復研究。但是,應用于重金屬污染土壤修復進入土壤的納米材料與通過其他途徑進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,尤其應用于重金屬污染土壤修復后,在土壤中長期蓄積令人擔憂�！皬娀寥牢廴竟芸睾托迯�,有效防范風險”要求必須清楚認識進入土壤中納米材料和將要應用于污染土壤修復的納米材料的生物毒理效應,這對土壤污染管控至關重要。本文以納米碳黑為核心研究材料,在對納米碳黑（CB）、還原氧化石墨烯（RGO）、單壁碳納米管（SWCNT）形貌結構、表面電荷、化學組成等的分析基礎上,以赤子愛勝蚓（Eisenia fetida）為受試生物,通過模擬試驗、培養(yǎng)試驗和體外試驗等,研究同質(zhì)異形（納米碳黑、還原氧化石墨烯、單壁碳納米管）碳納米材料對蚯蚓死亡率、體重、抗氧化生物標志物、體腔細胞毒性、腸道細菌群落組... 

【文章來源】：山東師范大學山東省

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

納米材料在土壤中的生物毒理效應研究設想Fig.1-1.Schematicdiagramofconceivablebiotoxicologicaleffectofnanomaterialsinsoilsystem.目前有關納米材料在空氣、水體中對生物影響的研究已逐步開展

17圖2-1納米消費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（有機物、聚合物、陶瓷等）；引自參考文獻[6]。Fig.2-1.Claimedcompositionofnanomaterialslistedintheconsumerproductsinventory.Copyright2015Vanceetal[6];licenseeBeilstein-Institut.2.2土壤中納米材料的毒理效應納米毒理學是從與工作場所和一般環(huán)境以及消費者安全相關的成熟科學—顆粒毒理學發(fā)展而來的一個新領域[98,99]，是研究負面納米生物效應的科學[47]。目前，更多的研究關注于大氣中的納米顆粒通關呼吸途徑造成的肺毒性，但對于納米顆粒在土壤中生物毒性研究仍處于起步階段。納米材料對土壤生物的影響主要包括對土壤微生物和酶活性、植物、動物的影響幾個方面。2.2.1納米材料對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、動植物殘體中，包括只能在細胞內(nèi)發(fā)揮作用的與代謝中心相關的細胞內(nèi)酶（例如糖酵解酶）和可以泌出胞外保持活性的細胞外酶[100]。土壤酶是土壤微生物學和生物化學的主要研究議題，也是評估土壤質(zhì)量和土壤健康的重要指標。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）和轉化酶（如蔗糖酶）。研究指出，Zn和ZnO納米顆粒會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對脫氫酶活性的抑制效應小于Zn2+[101]，并且ZnO納米顆粒也會顯著抑制土壤蛋白酶，過氧化氫酶和過氧化物酶的活性[102]。以上研究都認為離子釋放是金屬基納米顆粒產(chǎn)生毒性的原因。但是對納米銀（AgNPs）的研究發(fā)現(xiàn)，AgNPs可以在受試濃度內(nèi)（1、10、100和1000μg/g）?

山東師范大學碩士學位論文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顆粒處理細胞24h后，更小粒徑的銀納米顆粒會產(chǎn)生更高的ROS和細胞凋亡水平[141]。而且線蟲更易吸收小粒徑的AgNPs顆粒[142]。美國耶魯大學MenachemElimelech研究團隊利用大腸桿菌實驗證明由于相同長寬比條件下，SWCNT比MWNT有更小的直徑、更短的長度和更大的表面積，與細胞表面接觸的幾率和面積更大，更容易分配和穿過細胞壁，具有更大的細胞毒性[137]。表面性質(zhì)。納米材料不同的表面化學性質(zhì)會使其與鄰近分子產(chǎn)生不同的靜電作用、氫鍵作用、親疏水作用、π-π共軛作用，與空間構型有關的毒作用過程也會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，減輕了對兩種人體細胞的危害[143]。還原石墨烯（RGNWs）比含有C-OH、C=O、O=C-OH等官能團的氧化石墨烯（GONWs）有更強的抗菌能力，這種對細菌細胞膜損傷的優(yōu)越性主要歸因于其更鋒利邊的直接作用和其與細菌膜之間更好的電荷傳導性能，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，減少團聚。但同時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對蚯蚓的攝入沒有明顯影響[78]，PV

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]單壁碳納米管對太平洋牡蠣（Crassostrea gigas）的毒性效應及生物體防御機制研究[J]. 楊占寧,丁光輝,于源志,李西山,張楠楠,李瑞娟,張晶,崔福旭.  生態(tài)毒理學報. 2019(01)
[4]石灰與生物炭配施對不同濃度鎘污染土壤修復[J]. 王剛,孫育強,杜立宇,吳巖,梁成華,王沛文,郭煒辰.  水土保持學報. 2018(06)
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[9]改性納米黑碳對棕壤有效態(tài)Cu、酶活性和微生物呼吸的影響[J]. 劉玉真,成杰民.  湖北農(nóng)業(yè)科學. 2015(03)
[10]氮摻雜還原氧化石墨烯負載鉑催化劑的制備及甲醇電氧化性能[J]. 王麗,馬俊紅.  物理化學學報. 2014(07)

博士論文
[1]改性納米黑碳的土壤環(huán)境行為及其環(huán)境效應研究[D]. 劉玉真.山東師范大學 2015

碩士論文
[1]不同鈍化材料對重金屬鈍化穩(wěn)定性機理研究[D]. 于亞琴.山東師范大學 2017
[2]典型納米金屬氧化物對不同類型土壤中蚯蚓、小麥的毒性效應[D]. 曹圣來.南京大學 2015



本文編號：3014681