水体中纳米氧化钇对植物的生态毒理效应

发布时间：2020-10-09 03:03

　　纳米材料(Nanomaterials,NMs)已被广泛应用于医药、军工和工农业等领域。纳米稀土材料同时具备稀土元素和纳米颗粒(Nanoparticles,NPs)的特性,尤其是在电、光、磁以及催化等方面有着广阔的应用领域和巨大的发展潜力。例如纳米氧化钇(Y_2O_3Nanoparticles,Y_2O_3NPs)被广泛应用于军工材料、光学玻璃以及陶瓷材料添加剂等。在NPs的制备、应用及处置过程中,会不可避免的通过各种途径进入到河湖等水体中,而NPs作为痕量污染物对水环境造成的潜在污染及生态效应也逐渐受到人们的重视。本文以Y_2O_3NPs为研究对象,Y_2O_3NPs析出的Y~(3+)为对照,水稻和番茄为受试植物,水培条件下研究了Y_2O_3NPs对受试植物的毒性效应以及受试植物对Y_2O_3NPs的吸收与转运。得到以下主要结论:(1)由Y_2O_3NPs在超纯水中的TEM图像及Zeta电位得出,Y_2O_3NPs在超纯水中的团聚现象显著,稳定性一般,易沉降,粒径主要集中在0.1μm~0.15μm,平均团聚粒径为0.34μm,且其在1/2Hoagland’s营养液中的沉降现象比在超纯水中明显。Y_2O_3NPs在超纯水中析出的Y~(3+)浓度与Y_2O_3NPs浓度基本呈线性相关(R~2=0.97)。(2)从受试植物种子萌发、根及芽伸长和生物量的情况来看,Y_2O_3NPs及其析出Y~(3+)对受试植物种子的发芽率均无显著影响,但高浓度(50 mg/L和100 mg/L)的Y_2O_3NPs会延迟植物种子的萌发。Y_2O_3NPs对水稻根伸长具有“低促高抑”效应,1~10 mg/L Y_2O_3NPs对水稻根伸长有促进作用,而20~100 mg/L Y_2O_3NPs显著抑制水稻的根伸长,水稻芽伸长不受Y_2O_3NPs及其析出Y~(3+)的影响,20~100mg/L Y_2O_3 NPs对番茄的根、芽伸长均具有抑制作用且都能导致受试植物生物量的减少。水稻根伸长的半抑制浓度(17.4mg/L)要略大于番茄根伸长的半抑制浓度(13.4mg/L)。(3)20~100 mg/LY_2O_3NPs对受试植物的叶绿素含量和根系活力均具有显著抑制作用,且能通过影响植物的抗氧化能力对植物产生毒害作用,表现为SOD活性的显著降低无法完全清除大量累积的ROS,而ROS刺激植物发生细胞膜脂过氧化反应产生MDA,从而抑制植物蛋白的产生导致其含量降低。(4)Y_2O_3 NPs及其析出Y~(3+)均能被受试植物根系吸收积累并转运到地上部分,根系中的Y含量要远远大于地上部分的Y含量,Y_2O_3NPs处理下水稻和番茄体内的Y从根系到地上部分的转运系数分别为0.019~0.076和0.003~0.213。通过TEM观察,发现Y_2O_3NPs可以进入水稻和番茄叶肉细胞内,并存在于叶肉细胞的细胞壁、细胞间隙和细胞质中,也会对细胞器官造成一定破坏作用。内吞小泡是Y_2O_3NPs进入植物细胞的一种方式。(5)Y_2O_3NPs析出的Y~(3+)还不足以对受试植物的生长造成影响,造成植物毒害的主要原因来源于Y_2O_3NPs本身。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X171.5;TB383.1
【部分图文】：

迁移转化,水环境,对象,食物链

第一章绪论入天然水体中，还有的甚至进入到剩余污泥中，从而造成环境的二次污染中的 NPs 会发生一系列复杂的环境行为，可能会溶解成离子态随水体迁移环境中稳定悬浮，有的也会相互吸附而聚沉到水底泥沙中，甚至可以随水中，也可能经一系列理化生的作用下发生转化，随食物链逐级积累放大[1境中的 NPs 有可能通过人体的呼吸、皮肤、食物链等途径对人体造成毒害中 NPs 的来源、迁移转化以及作用对象如图 1.1。

通转,羧化物,生物毒性效应,根部

要以 CeO2NPs 和铈的羧化物存在，CeO2NPs 首先被吸收在根表面，物质的帮助下部分溶解，溶出的 Ce3+与磷酸盐在根表面和细胞间隙中转移过程中与羧基化合物形成复合物。Wang 等[87]研究了 CuO NPs 在转化，发现 CuO NPs 可以通过木质部从根部转移到枝条，也可以通转移回根部，在该易位期间，CuO NP 可以从 Cu2+还原为 Cu+。s 的生物毒性效应s 对生物体的毒性机理研究 NPs 对生物的毒性机理对评价 NPs 潜在的生态毒性和环境风险有着为止，关于 NPs 对生物的毒性机理研究已有很多，但其具体的致毒机目前的研究主要集中在 NPs 释放的金属离子、ROS 和氧化胁迫机制细胞、基因和 DNA 造成的毒害等方面。NPs 对生物的致毒机制见图

技术路线图,技术路线

第一章绪论用 ICP-MS 测定水培 15 d 后受试植物根系及地上部分的 Y 含量，用 TEM 电镜观察受试植物叶肉细胞中 Y2O3NPs 的分布位点，探究水中 Y2O3NPs 进入受试植物的可能途径及在受试植物体内的分部累积情况，了解 Y2O3NPs 在受试植物体内的迁移转运规律。1.6.2 技术路线本研究的技术路线见图 1.3。

【参考文献】