納米氧化鋅致大型溞的毒性效應(yīng)特征

摘要：大型溞生活在天然水域，屬于浮游甲殼類動物，因此與其他水生生物相比，更容易受到影響。本文對納米氧化鋅致大型溞的毒性效應(yīng)特征進行了分析，以期為相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：納米氧化鋅;大型溞;毒性效應(yīng);蛻皮

中圖分類號：X172 中圖分類號：A 文章編號：2095-672X（2019）07-0-01

Abstract：Large cockroaches live in natural waters and belong to planktonic crustaceans， so they are more susceptible to impact than other aquatic organisms. In this paper， the toxic effect characteristics of large strontium induced by nano-zinc oxide were analyzed， in order to provide reference for related work.

Key words：Nano zinc oxide;Large strontium;Toxic effect;Suede

大型溞（Daphnia magna）是國際公認的標準測試生物。自1978年被美國環(huán)境保護局（EPA）確認為毒理學生物模型以來，由于其對毒物的敏感性，易取樣和簡單的試驗等多方面優(yōu)勢，引起了科學界的高度重視和關(guān)注。本文試圖探索大型溞的ZnONP毒性效應(yīng)特征，對納米材料的合理評估將為潛在的水生生物毒性提供科學依據(jù)。

1 金屬納米材料在水環(huán)境中的傳輸

隨著對納米材料和含有納米材料的產(chǎn)品的需求不斷增加，它們主要來自涂料、顏料、個人護理產(chǎn)品、電子及光學工業(yè)。通過食物鏈、食物網(wǎng)或生物放大，導致高營養(yǎng)生物毒性水平的影響，最終對整個水生生態(tài)系統(tǒng)和人類造成了嚴重影響，同時其他污染物將導致協(xié)同污染，最終將對飲用水源構(gòu)成威脅。

2 材料和方法 （Material and method）

（1）大型溞（Daphnia magna）已在我們的實驗室中培養(yǎng)了幾代，并且保持了良好的生長狀態(tài)，這限制了它的繁殖。

（2）ZnONP懸浮液的制備和表征。

①試驗藥品 CaCl2·2H2O，MgSO4·7H2O，NaH-CO3，KCl等均為分析純，ZnONP 購自上海麥克林公司，干燥粉末狀，純度>99%，粒徑為30±5nm。

②人工稀釋劑的配制。標準稀釋劑的配制應(yīng)在使用前一天進行。用于制備標準稀釋劑的試劑是分析純的，并且去離子水的電導率小于或等于10μS/cm。加入超聲攪拌制備240mg/L的預留液。在正式實驗之前，將預留液體超聲處理30min，并制備成實驗濃度。超聲攪拌30min后，得到納米懸浮液用于實驗。

③ZnONP的表征和穩(wěn)定性。研究制備24mg/L ZnONP懸浮液，超聲波進行30min，從一次性滴管中取出幾滴懸浮液并在箔上干燥，然后制備SEM樣品。通過SEM觀察ZnONP在水中的表面形態(tài)。 ZnONP的沉降行為以納米懸浮液的吸光度變化為特征。通過分析納米粒子尺寸的變化來確定ZnONP在水中的團聚行為暫停具體方法是將含有不同濃度ZnONP懸浮液的比色皿放入Zeta電位分析儀中進行測量。通過在室溫下測量3min獲得ZnONP的表面電位值。

（3）觀察毒性處理和毒性效應(yīng)指標。

在實驗之前，將大型溞放入燒杯中，孵育6～24h。將“母親”暴露于靜水中48h，每24h更換一次水而不進食。根據(jù)初步實驗的結(jié)果，形式實驗濃度設(shè)定為0、2.5、3、6、12和24mg / L，每個濃度具有三個平行組。大型水溞的表面結(jié)構(gòu)以sem為特征，其游泳的垂直高度由攝像機記錄。在相同條帶下制備具有相同測試濃度的ZnONP懸浮液24h，然后在高速離心機下以20000g的離心力離心35min。根據(jù)該結(jié)果，制備具有相同鋅離子濃度的硫酸鋅溶液，并用上述方法用大型溞（daphnia magna）感染。觀察并記錄大型溞的死亡情況，以評價ZnONP溶解鋅離子對大型溞的毒性作用。

3 結(jié)果與討論

3.1 ZnONP形態(tài)表征和穩(wěn)定性

用純水和稀釋劑分別制備ZnONP處理液，在電子顯微鏡下觀察形貌，純水分散的ZnONP顆粒尺寸無顯著差異。用稀釋水分散ZnONP。在分散后放置ZnONP時發(fā)生嚴重的附聚，并且附聚物的尺寸變化并且大部分呈塊狀和顆粒狀。平均直徑大于30nm，最大粒徑為50～60μm。ZnONP懸浮液濃度為6mg/L時各組的Zeta電位變化不大，表明24h后顆粒分散不良。

3.2 ZnONP表征大型溞表面結(jié)構(gòu)損傷

為了進一步觀察ZnONP附著在生物體上的大型溞（Daphnia magna）表面的毒性作用，在暴露的magna分布，顆粒清晰度（7a），低濃度處理組（1.5，3mg/L）的大m表面。發(fā)生懸垂，一些斑塊出現(xiàn)在少量顆粒物質(zhì)上，高濃度（6，12，24mg/L）處理組大m。高濃度組中的ZnONP和大顆粒確實會積聚并附著在大型溞體表面，導致體表損傷，這與大型溞的死亡直接相關(guān)。

3.3 ZnONP對大型溞（Daphnia magna）滲出的影響

為了研究ZnONP對大型溞滲出的影響，對大型溞成功滲出的頻率進行了統(tǒng)計分析。對照組大型溞的蛻皮過程持續(xù)4h，各處理組大型溞的蛻皮過程延遲4h。對照組，治療組蛻皮過程持續(xù)8h。各組大型溞成功蛻皮率保持不變，持續(xù)8-12h。處理24h后，除6mg/L外，治療組大型溞蛻皮率沒有因死亡數(shù)增加而增加。對照組和其他治療組大型溞的成功蛻皮率增加，對照組最高。結(jié)果表明，ZnONP處理延緩了大型溞的蛻皮時間，降低了蛻皮速率。原因可能是ZnONP附著在大型水溞的表面，

導致大型水溞的繁重生長和未能蛻皮，導致死亡。這一結(jié)論得到了一些大型溞在蛻皮過程中蛻皮的證實。這與Coors A和Nasser關(guān)于納米材料誘導的大型溞異常的研究結(jié)果一致。需要進一步的研究來了解ZnONP誘導的大型水溞游泳行為的變化和蛻皮率降低的分子機制。

4 結(jié)論

ZnONP對大型溞的毒性作用呈現(xiàn)出時間-效應(yīng)關(guān)系。ZnONP在低濃度處理組釋放鋅離子對大劑量死亡率沒有影響，高濃度處理組死亡率低于15%，相應(yīng)的ZnONP高于80%，這意味著ZnONP具有一定的毒性。大型水溞蛻皮行為延遲，蛻皮成功率降低，這與ZnONP在水溶液和大型溞表面的聚集和粘附直接相關(guān)。

5 研究前景

到目前為止，雖然金屬納米材料對污水處理系統(tǒng)中微生物聚集體的毒性研究取得了一定進展，但金屬納米材料對活性污泥和生物膜的毒性作用機理及其對水處理系統(tǒng)的影響研究還不夠全面。天然水體中納米材料經(jīng)污水處理廠尾水排入水環(huán)境后的遷移轉(zhuǎn)化及納米材料對微生物的影響研究才剛剛開始。同時，大多數(shù)研究采用室內(nèi)短期暴露試驗，納米材料的濃度遠遠高于環(huán)境中的實際濃度，缺乏對該領(lǐng)域的長期監(jiān)測和實驗研究，因此產(chǎn)生了負面影響。水生態(tài)系統(tǒng)中的納米材料無法準確反映出來。未來的研究方向包括以下幾個方面：生物膜結(jié)構(gòu)中的污水處理系統(tǒng)比活性污泥更復雜，其金屬納米材料的毒性響應(yīng)可能與活性污泥不同，因此需要進一步闡明納米材料對水處理系統(tǒng)的潛在影響;作為一種常見的環(huán)境介質(zhì)，天然水生物膜可以富集水中的大量污染物，因此，迫切需要研究金屬納米材料與天然水生物膜的相互作用，并需要通過長期連續(xù)監(jiān)測分析其對天然生物膜群落結(jié)構(gòu)的影響;天然生物膜廣泛涉及物質(zhì)循環(huán)和能量流動的水生態(tài)系統(tǒng)，金屬納米材料可能對生物膜中的微生物群落產(chǎn)生毒害作用，是影響其生態(tài)功能等天然生物膜水凈化的金屬納米材料，特別是對于特定物質(zhì)循環(huán)、參與遷移及其功能性細菌將是未來研究的重點研究，現(xiàn)已證實納米材料的環(huán)境效應(yīng)和生態(tài)安全具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1]熊勤犁，史雅娟，呂永龍，李秋爽，GosensJorrit.2，2，4，4-四溴二苯醚（BDE-47）對大型溞（Daphniamagna）的毒性效應(yīng)[J].生態(tài)毒理學報，2013，8（01）：97-104.

[2]李秀環(huán)，苗建強，李華，慕衛(wèi)，劉峰.有機硅助劑BreakthruS240對大型溞的毒性研究[J].中國環(huán)境科學，2013，33（07）： 1328-1334.

[3]李秀環(huán)，李華，陳澄宇，李建濤，劉峰.不同種類農(nóng)藥表面活性劑對大型溞的急性毒性[J].應(yīng)用生態(tài)學報，2013，24（08）：2319-2324.

[4]朱昱璇，姜錦林，單正軍，卜元卿，續(xù)衛(wèi)利，程燕.抑食肼對大型溞的急慢性毒性效應(yīng)研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2014，33（12）：2309-2314.

[5]劉建梅，劉濟寧，陳英文，王蕾，沈樹寶.四溴雙酚A和三溴苯酚對大型溞的急性和慢性毒性[J].環(huán)境科學學報，2015，35（06）：1946-1954.

收稿日期：2019-03-15

作者簡介：鄭凱靜（1989-），女，漢族，碩士研究生，中級職稱，研究方向為生態(tài)、水生生物學。