TiO2和CeO2人工納米顆粒在土壤中的老化時間對高等植物生長的影響.pdf

1、人工納米顆粒(Engineered nanoparticles, ENPs)具有獨特的物理化學(xué)性質(zhì),如表面效應(yīng),光學(xué)性質(zhì),量子尺寸效應(yīng),宏觀量子隧道效應(yīng)和催化性能等,被廣泛應(yīng)用于電子,化學(xué)品,生物醫(yī)藥,催化和材料科學(xué)、環(huán)境分析和整治等領(lǐng)域,這些ENPs不可避免地會被釋放到環(huán)境中,尤其是通過不同途徑進入土壤環(huán)境中,對土壤中的高等植物造成危害。玉米作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產(chǎn)者和世界范圍內(nèi)最重要的農(nóng)作物及經(jīng)濟作物,對整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

2、和人類的食品安全有著極為重要的作用。人工合成二氧化鈦和二氧化鈰納米材料(TiO2 ENPs、CeO2 ENPs)已被廣泛應(yīng)用于生活生產(chǎn)的方方面面如化妝品、食品、催化劑、半導(dǎo)體生產(chǎn)等,它們的毒性研究已成為納米顆粒毒性研究的主要目標之一。本研究采用玉米幼苗(Zea mays L.)作為受試高等植物,系統(tǒng)研究了TiO2 ENPs和CeO2 ENPs對玉米幼苗生長狀況的影響、吸收分布以及它們在玉米幼苗根際環(huán)境中的遷移等。主要有以下研究結(jié)果:

3、r>　　(1)不同老化時間下,TiO2 ENPs對玉米幼苗的株高、根部和地上部的干鮮重以及根長和根表面積的影響趨勢具有基本一致的規(guī)律性。TiO2 ENPs的毒性大于大于其微米顆粒(TiO2 BPs),且1000mg/kg的TiO2 ENPs毒性大于2000mg/kg的TiO2 ENPs,相同濃度的TiO2 ENPs隨著老化時間的延長,會抑制玉米幼苗的生長,老化60d后,抑制作用減弱最后趨于穩(wěn)定,TiO2 ENPs可以使玉米幼苗體內(nèi)產(chǎn)生H

4、2O2,造成氧化脅迫,抑制其生長。
　　(2) TiO2 ENPs都能夠進入玉米幼苗體內(nèi)并從根部向地上部轉(zhuǎn)移,1000mg/kg的TiO2 ENPs在玉米幼苗體內(nèi)的生物累積系數(shù)是:根部為35.4％,地上部位13.6%,TiO2 ENPs在玉米幼苗體內(nèi)的轉(zhuǎn)運系數(shù)是0.38。
　　(3)1000mg/kg的TiO2 ENPs在不同的老化時間處理的玉米幼苗的根際土與非根際土中的Ti含量,在0d和120d時是基本相同的,在30d、6

5、0d和90d時,根際土中Ti的含量稍高于非根際土,說明玉米的根際環(huán)境會影響TiO2 ENPs在土壤中的移動性進而影響TiO2 ENPs的生物可利用性。
　　(4)不同老化時間下,CeO2 ENPs對玉米幼苗的株高、根部和地上部的干鮮重以及根長和根表面積的影響趨勢具有基本一致的規(guī)律性。CeO2 ENPs的毒性大于其微米顆粒(CeO2 BPs),且500mg/kg的CeO2 ENPs毒性大于1000mg/kg的CeO2 ENPs,相同

6、濃度的CeO2 ENPs隨著老化時間的延長,也會抑制玉米幼苗的生長,老化60d后抑制效應(yīng)降低最后趨于穩(wěn)定,CeO2 ENPs也可以使玉米幼苗產(chǎn)生H2O2,造成氧化脅迫來抑制玉米幼苗的生長。
　　(5)CeO2 ENPs也可以進入玉米幼苗體內(nèi),并從根部向地上部轉(zhuǎn)移500mg/kg的 CeO2 ENPs在玉米幼苗體內(nèi)的生物累積系數(shù)是:根部為57.1%,地上部位14.4%,CeO2 ENPs在玉米幼苗體內(nèi)的轉(zhuǎn)運系數(shù)是0.24。
　

7、　(6)500mg/kg的CeO2 ENPs在不同的老化時間下處理的玉米幼苗,根際土中Ce的含量在0d和120d時是和非根際土中Ce的含量相同的,在30d、60d和90d時,根際土中 Ce的含量稍高于非根際土,玉米的根際環(huán)境也會影響 CeO2 ENPs的生物可利用性。
　　(7)TiO2 ENPs和 CeO2 ENPs處理的玉米幼苗,其根部的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,根冠變長,伸長區(qū)細胞變長,通過TEM觀察發(fā)現(xiàn), TiO2和CeO2 E