水环境中纳米银颗粒与莱茵衣藻的交互作用研究
发布时间：2020-10-21 23:01
随着纳米技术的飞速发展,纳米材料广泛应用于生活生产的各个领域,而在生产和使用过程中纳米材料不可避免地进入到水环境。开展纳米材料在水环境中的生态毒性和迁移转化行为的研究不仅可为纳米材料的生物地球化学循环、生态风险评估提供科学依据,也有利于推动纳米材料的安全使用和纳米科技的发展。因此,本研究以莱茵衣藻为研究对象,研究了银纳米颗粒(AgNPs,60~120 nm)对莱茵衣藻的毒性效应及水环境理化特性对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响。本文得到的主要结论如下:(1)AgNPs对莱茵衣藻生长和光合作用的影响实验研究表明:随AgNPs浓度增加,其对莱茵衣藻的抑制效应逐渐增强,细胞内的光合色素含量逐渐降低,说明AgNPs会通过抑制莱茵衣藻的光合作用影响其生长繁殖。(2)AgNPs对莱茵衣藻抗氧化酶活性和MDA含量的影响实验研究表明:随AgNPs浓度的增加,藻细胞内的SOD活性逐渐上升,POD活性先上升后下降,CAT活性逐渐上升,MDA含量不断增加,说明AgNPs会胁迫莱茵衣藻细胞产生氧化应激反应,导致其酶系统受到破坏。(3)AgNPs对莱茵衣藻超微结构的影响实验研究表明:在AgNPs胁迫下莱茵衣藻细胞的超微结构遭到破坏,出现细胞收缩、质壁分离、胞内物质紊乱和细胞壁裂解等现象,且发现有银颗粒进入了细胞内部。(4)水环境理化特性对AgNPs在含藻水环境中归趋的影响实验研究表明:增加水体中的pH、HPO_4~(2-)浓度可抑制AgNPs的溶解,减弱藻细胞对Ag的胞外吸附和胞内吸收作用,降低生物可利用Ag含量,从而降低AgNPs对莱茵衣藻的毒性;增加Ca~(2+)浓度可促进AgNPs的溶解,减弱藻细胞对Ag的胞外吸附和胞内吸收作用,降低生物可利用Ag含量,从而降低AgNPs对莱茵衣藻的毒性;增加SRFA浓度可促进AgNPs的溶解,增强藻细胞对Ag的胞外吸附和胞内吸收作用,提高生物可利用Ag含量,从而增强AgNPs对莱茵衣藻的毒性。综上所述,金属纳米颗粒的水生态毒性不仅受其胁迫浓度的影响,水化学条件也会通过影响金属纳米颗粒的溶解特性等归趋行为,并由此导致其生态毒性的变化。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X171.5
【部分图文】：
山东农业大学硕士学位论文POD、CAT）活性及 MDA 含量的变化，分析 AgNPs 对藻细胞内酶系统的破坏程度。根据以上几部分的分析结果以探究 AgNPs 对莱茵衣藻的毒性效应。（2）通过分析不同的水化学条件（pH、HPO42-、Ca2+和 DOM）对 AgNPs 在含藻水体、水/微藻界面和微藻胞内含量的影响，探究水环境理化特性对 AgNPs 在含藻水环境中归趋及 AgNPs 生物毒性的影响。1.6.2 技术路线本文的技术路线如图 2所示。
图 14 不同处理下藻细胞的透射电镜照片。A~C为空白对照；D~F 为 10 mg/L AgNPs处理 96 h 的藻细胞。CW：细胞壁，CM：细胞膜，T：类囊体，N：核区，Py：蛋白核，C：叶绿体，S：淀粉粒，E：嗜锇颗粒。 表示AgNPs 穿过细胞壁进入细胞， 表示 AgNPs 聚集在液泡和细胞质中， 指向被单层膜包裹的颗粒，圆圈表示蛋白核与叶绿体类囊体区的通道。Fig. 14 Transmission electron micrographs of algae cells in the absence of AgNPs (A~C) and in the presence of 10 mg/Lof AgNPs after 96 h (D~F). CW: Cell wall, CM: Cell membrane, T: Thylakoid, N: Nuclear zone, Py: Pyrenoid, C:Chloroplast, S: Starch grains, E: Eosinophilic granule. indicates that AgNPs enter the cell through the cell wall.indicates AgNPs are concentrated in the vacuole and cytoplasm. points to particles that are surrounded by amonolayer. The circles indicate channels of protein nucleus and chloroplast thylakoid regions.从图 14 A~C 可以看出，空白组的莱茵衣藻细胞形状完整，细胞膜和细胞壁紧密连接且分层清晰，细胞内结构完好，叶绿体类囊体片层结构清晰、堆叠整齐连续。蛋白核明显，被一层近椭圆形的淀粉鞘所保护，且可明显看到蛋白核有几条与叶绿体类囊体区的通道。从图 14D~F可以看出，10mg/LAgNPs 胁迫 96h 的藻细胞出现了质壁分离现象，
抗氧化剂（如谷胱甘肽 GSH 和抗坏血酸 ASA）（Vander e., 2011）。在正常生理条件下，机体内的 ROS 处于一种不断地产化系统清除的动态平衡状态，其维持在低水平、稳定平衡的生理定积极的生理作用，如杀菌、解毒、细胞内信号转导、基因活性裂和细胞凋亡等（方允中等，2002）。当 AgNPs 作用于微藻并机体内的 ROS 动态平衡遭到破坏，导致其对细胞功能产生毒害 和 POD 等抗氧化酶的活性对污染物的胁迫非常敏感，因此可用的氧化应激信号（Nel et al., 2006）。SOD-CAT-POD系统在细胞毒性的第一道防御（方允中等，2002）。如图 35 所示，SOD 能H2O2能灭活 SOD，而 CAT 和 POD 能催化 H2O2分解为 H2O 和POD免受 O2-·灭活，同时 CAT、POD 保护 SOD 不被 H2O2灭活有协同、互补、代偿、保护等作用（唐功，2010）。AgNPs
【参考文献】
本文编号：2850712
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X171.5
【部分图文】：
山东农业大学硕士学位论文POD、CAT）活性及 MDA 含量的变化，分析 AgNPs 对藻细胞内酶系统的破坏程度。根据以上几部分的分析结果以探究 AgNPs 对莱茵衣藻的毒性效应。（2）通过分析不同的水化学条件（pH、HPO42-、Ca2+和 DOM）对 AgNPs 在含藻水体、水/微藻界面和微藻胞内含量的影响，探究水环境理化特性对 AgNPs 在含藻水环境中归趋及 AgNPs 生物毒性的影响。1.6.2 技术路线本文的技术路线如图 2所示。
图 14 不同处理下藻细胞的透射电镜照片。A~C为空白对照；D~F 为 10 mg/L AgNPs处理 96 h 的藻细胞。CW：细胞壁，CM：细胞膜，T：类囊体，N：核区，Py：蛋白核，C：叶绿体，S：淀粉粒，E：嗜锇颗粒。 表示AgNPs 穿过细胞壁进入细胞， 表示 AgNPs 聚集在液泡和细胞质中， 指向被单层膜包裹的颗粒，圆圈表示蛋白核与叶绿体类囊体区的通道。Fig. 14 Transmission electron micrographs of algae cells in the absence of AgNPs (A~C) and in the presence of 10 mg/Lof AgNPs after 96 h (D~F). CW: Cell wall, CM: Cell membrane, T: Thylakoid, N: Nuclear zone, Py: Pyrenoid, C:Chloroplast, S: Starch grains, E: Eosinophilic granule. indicates that AgNPs enter the cell through the cell wall.indicates AgNPs are concentrated in the vacuole and cytoplasm. points to particles that are surrounded by amonolayer. The circles indicate channels of protein nucleus and chloroplast thylakoid regions.从图 14 A~C 可以看出，空白组的莱茵衣藻细胞形状完整，细胞膜和细胞壁紧密连接且分层清晰，细胞内结构完好，叶绿体类囊体片层结构清晰、堆叠整齐连续。蛋白核明显，被一层近椭圆形的淀粉鞘所保护，且可明显看到蛋白核有几条与叶绿体类囊体区的通道。从图 14D~F可以看出，10mg/LAgNPs 胁迫 96h 的藻细胞出现了质壁分离现象，
抗氧化剂（如谷胱甘肽 GSH 和抗坏血酸 ASA）（Vander e., 2011）。在正常生理条件下，机体内的 ROS 处于一种不断地产化系统清除的动态平衡状态，其维持在低水平、稳定平衡的生理定积极的生理作用，如杀菌、解毒、细胞内信号转导、基因活性裂和细胞凋亡等（方允中等，2002）。当 AgNPs 作用于微藻并机体内的 ROS 动态平衡遭到破坏，导致其对细胞功能产生毒害 和 POD 等抗氧化酶的活性对污染物的胁迫非常敏感，因此可用的氧化应激信号（Nel et al., 2006）。SOD-CAT-POD系统在细胞毒性的第一道防御（方允中等，2002）。如图 35 所示，SOD 能H2O2能灭活 SOD，而 CAT 和 POD 能催化 H2O2分解为 H2O 和POD免受 O2-·灭活，同时 CAT、POD 保护 SOD 不被 H2O2灭活有协同、互补、代偿、保护等作用（唐功，2010）。AgNPs
【参考文献】
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本文编号：2850712
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