人工碳納米材料吸附有機污染物對微生物的聯(lián)合毒性研究.pdf

1、近些年來，隨著碳納米材料的廣泛應(yīng)用，其潛在的生態(tài)風(fēng)險也隨之增加。碳納米材料的生物安全性研究已經(jīng)成為納米科技的主要熱點之一。細胞作為生命體的基本構(gòu)成單位，任何外界有害因子對機體的作用都可通過細胞的形態(tài)與功能的改變表現(xiàn)或檢測出來。微生物作為食物鏈的重要組成部分，是整個生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，研究碳納米材料及其負載污染物后對微生物細胞的毒性作用，不僅能從細胞水平來闡釋碳納米材料與共存污染物的細胞毒性機理，而且有助于推動碳納米材料在工程及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的

2、應(yīng)用。
　　 本文以環(huán)境模式菌埃希氏大腸桿菌(E.coli，革蘭氏陰性)和枯草芽孢桿菌（B.subtilis，革蘭氏陽性）為主要研究對象，結(jié)合環(huán)境因素光照、天然有機物等考察氧化單壁碳管(O-SWNTs)、氧化多壁碳管(O-MWNTs)以及富勒烯膠體懸浮液(nC60)吸附有機化合物的混合體系對微生物的細胞毒性。文章主要分為兩個部分，第一部分主要采用O-SWNTs吸附多環(huán)芳烴菲以及O-MWNTs吸附氯酚類污染物，主要通過分子探針以及

3、掃描電鏡(SEM)檢測微生物的存活性以及表面細胞形態(tài)的改變來研究其單獨及混合體系對革蘭氏陰性菌E.coli的毒性及其可能的機理，得出的研究結(jié)果如下:
　　 1)不同濃度的O-SWNTs和菲不會對E.coli產(chǎn)生毒性作用。但是，O-MWNTs卻有較強的抑菌性，且MWNT-OH碳管的毒性大于MWNT-COOH碳管的毒性，4小時毒性大于兩小時毒性。
　　 2)2,4-DCP對細菌的生長有明顯的抑制作用，EC50值為25.078

4、 mg/L，但是對細胞的表面形態(tài)影響不大;PCP在其溶解度范圍內(nèi)也對細菌有較強的抑制作用，EC50值為15.162 mg/L。
　　 3) O-SWNTs吸附菲的混合體系并沒有表現(xiàn)出毒性的聯(lián)合效應(yīng)，整個混合體系體系不會對E.coli產(chǎn)生明顯毒性作用。但是MWNT-OH吸附2，4-DCP的混合體系對細菌的聯(lián)合毒性作用稍強于其各自的單獨體系，分析認為是MWNT-OH與2,4-DCP毒性機制不同，實驗中大量碳管-菌體粘附團聚體的形成可

5、能遮蔽了部分2，4-DCP的毒性。
　　 4)對毒性實驗后的細菌做SEM發(fā)現(xiàn)，O-MWNTs處理過的細菌，其表面或兩端都出現(xiàn)了一定程度的坍塌變形，這進一步說明其對細菌的致死作用主要是因為碳管對細菌的物理損傷。但是SEM結(jié)果表明O-SWNTs并不會對細胞產(chǎn)生物理刺穿形式的機械損傷，進一步證明其對細胞毒性作用很小。
　　 第二部分主要選用nC60懸浮液以及氯苯類污染物TeCB，通過測定微生物與外源污染物作用后的生長曲線以及結(jié)

6、合透射電鏡(TEM)檢測細胞的損傷程度，研究了在光照和腐殖酸(HA)存在條件下，單獨及混合體系對革蘭氏陰性菌E.coli和革蘭氏陽性菌B.subtilis的毒性作用及可能的機理，得出的研究結(jié)果如下:
　　 1)黑暗條件下，HA、nC60懸浮液、TeCB以及吸附TeCB的混合體系均對革蘭氏陰性菌E.coli沒有毒性作用，但是nC60懸浮液以及吸附TeCB的混合體系卻對革蘭氏陽性菌B.subtilis有一定的毒性作用，尤其是nC60

7、+HA對B.subtilis有較強的毒性作用。
　　 2)光照條件下，對于E.coli, HA和三種不同nC60懸浮液與光殺菌均有拮抗效應(yīng)，但是TeCB與光殺菌有協(xié)同作用。對于B.subtilis，高濃度的HA與光殺菌具有拮抗作用，但是低濃度的HA以及三種不同的nC60卻與光殺菌均產(chǎn)生協(xié)同作用，且三種nC60之間具有顯著性差異(p＜0.05)。
　　 3)光照條件下，TeCB對E.coli具有殺菌效應(yīng)，但是對B.subt