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

1、人工納米顆粒(Engineered nanoparticles, ENPs)具有獨(dú)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(huì)被釋放到環(huán)境中,尤其是通過不同途徑進(jìn)入土壤環(huán)境中,對(duì)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(jí)生產(chǎn)者和世界范圍內(nèi)最重要的農(nóng)作物及經(jīng)濟(jì)作物,對(duì)整個(gè)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(biāo)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(duì)玉米幼苗生長狀況的影響、吸收分布以及它們?cè)谟衩子酌绺H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(shí)間下,TiO2 ENPs對(duì)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(shì)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(shí)間的延長,會(huì)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(jìn)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(yùn)系數(shù)是0.38。
　　(3)1000mg/kg的TiO2 ENPs在不同的老化時(shí)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(shí)是基本相同的,在30d、6

5、0d和90d時(shí),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(huì)影響TiO2 ENPs在土壤中的移動(dòng)性進(jìn)而影響TiO2 ENPs的生物可利用性。
　　(4)不同老化時(shí)間下,CeO2 ENPs對(duì)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(shì)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(shí)間的延長,也會(huì)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(jìn)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(yùn)系數(shù)是0.24。
　

7、　(6)500mg/kg的CeO2 ENPs在不同的老化時(shí)間下處理的玉米幼苗,根際土中Ce的含量在0d和120d時(shí)是和非根際土中Ce的含量相同的,在30d、60d和90d時(shí),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(huì)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(xì)胞變長,通過TEM觀察發(fā)現(xiàn), TiO2和CeO2 E