Pb-nanoTiO2復合生物毒性及其對水環(huán)境容量影響研究.pdf

1、在2015年1月1日施行的《中華人民共和國環(huán)境保護法》的背景下，我國污染物總量控制被提到一個全新的高度，以水環(huán)境容量為理論基礎的污染物總量控制研究具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。本文以重金屬水環(huán)境容量為研究對象，研究鉛（Pb）和納米材料（nano-TiO2）兩種物質在水體中的復合生物毒性以及其對環(huán)境容量的影響，證明nano-TiO2會改變Pb的生物富集量以及其毒性。研究觀察了nano-TiO2與Pb復合對斑馬魚甲狀腺和神經系統(tǒng)發(fā)育的影響，

2、采用數(shù)學模型分析Pb暴露和Pb與nano-TiO2混合暴露中各指標差異，用差異性分析結果修正傳統(tǒng)水環(huán)境容量計算模型。具體研究內容如下：選用受精后2小時的斑馬魚（Danio rerio）胚胎分別置于Pb（0,5,10,20，and30μg/L）單獨暴露液和Pb與nano-TiO2（0.1mg/L）混合暴露液中暴露6天。測定其甲狀腺激素（T3和T4）水平，甲狀腺激素相關基因表達（tshβ、tg和TTR）、神經系統(tǒng)相關基因（α-tubulin

3、、 mbp、gfap和shha）表達以及運動行為學指標。將差異數(shù)據(jù)代入matlab軟件結合 Logistic模型，計算修正參數(shù)γ，進而提出更科學的Pb水環(huán)境容量計算方法。
　　本研究主要內容包括：⑴在Pb低濃度（5μg/L）單獨暴露時，斑馬魚體內已經可以檢測出Pb富集（6.13±0.29μg/g dw），表明重金屬低濃度也存在生物富集現(xiàn)象，應受到關注。甲狀腺和神經相關基因表達出現(xiàn)顯著性差異，其中，tshβ基因出現(xiàn)上調，tg、TTR

4、、α-tubulin、mbp、gfap和shha的mRNA表達水平顯著下調，表明Pb在低濃度時具有干擾內分泌和神經系統(tǒng)的能力。進一步研究運動速度等行為學指標，結果表明Pb會通過干預神經系統(tǒng)發(fā)育而影響斑馬魚的運動行為，降低其在水體中的運動速度。⑵斑馬魚在Pb和nano-TiO2混合暴露時，魚體內的Pb富集量在20μg/L組相較于Pb單獨暴露組即出現(xiàn)顯著性增加，甲狀腺激素水平出現(xiàn)了比Pb單獨暴露時更顯著的下降。在混合暴露時tshβ基因表達水

5、平相比單獨暴露時更早出現(xiàn)了顯著性上調，tg基因由于補償機制出現(xiàn)上調，其它基因（TTR、α-tubulin、mbp、gfap和shha）均表現(xiàn)出顯著性下調。運動學結果在5μg/L組即表現(xiàn)出差異。實驗結果顯示nano-TiO2可以增加Pb對甲狀腺和神經系統(tǒng)發(fā)育的干擾水平，誘導更嚴重的發(fā)育缺陷。結果同時證明了納米材料具有作為環(huán)境污染物載體的潛在環(huán)境風險。⑶依據(jù)毒理學實驗中各指標差異結果，采用Logistic模型計算Pb復合效應差異校正系數(shù)γ，