摘要：大型溞生活在天然水域，屬于浮游甲殼類動(dòng)物，因此與其他水生生物相比，更容易受到影響。本文對(duì)納米氧化鋅致大型溞的毒性效應(yīng)特征進(jìn)行了分析，以期為相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：納米氧化鋅;大型溞;毒性效應(yīng);蛻皮

中圖分類號(hào)：X172 中圖分類號(hào)：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）07-0-01

Abstract：Large cockroaches live in natural waters and belong to planktonic crustaceans， so they are more susceptible to impact than other aquatic organisms. In this paper， the toxic effect characteristics of large strontium induced by nano-zinc oxide were analyzed， in order to provide reference for related work.

Key words：Nano zinc oxide;Large strontium;Toxic effect;Suede

大型溞（Daphnia magna）是國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試生物。自1978年被美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA）確認(rèn)為毒理學(xué)生物模型以來(lái)，由于其對(duì)毒物的敏感性，易取樣和簡(jiǎn)單的試驗(yàn)等多方面優(yōu)勢(shì)，引起了科學(xué)界的高度重視和關(guān)注。本文試圖探索大型溞的ZnONP毒性效應(yīng)特征，對(duì)納米材料的合理評(píng)估將為潛在的水生生物毒性提供科學(xué)依據(jù)。

1 金屬納米材料在水環(huán)境中的傳輸

隨著對(duì)納米材料和含有納米材料的產(chǎn)品的需求不斷增加，它們主要來(lái)自涂料、顏料、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品、電子及光學(xué)工業(yè)。通過(guò)食物鏈、食物網(wǎng)或生物放大，導(dǎo)致高營(yíng)養(yǎng)生物毒性水平的影響，最終對(duì)整個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)和人類造成了嚴(yán)重影響，同時(shí)其他污染物將導(dǎo)致協(xié)同污染，最終將對(duì)飲用水源構(gòu)成威脅。

2 材料和方法 （Material and method）

（1）大型溞（Daphnia magna）已在我們的實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)了幾代，并且保持了良好的生長(zhǎng)狀態(tài)，這限制了它的繁殖。

（2）ZnONP懸浮液的制備和表征。

①試驗(yàn)藥品 CaCl2·2H2O，MgSO4·7H2O，NaH-CO3，KCl等均為分析純，ZnONP 購(gòu)自上海麥克林公司，干燥粉末狀，純度>99%，粒徑為30±5nm。

②人工稀釋劑的配制。標(biāo)準(zhǔn)稀釋劑的配制應(yīng)在使用前一天進(jìn)行。用于制備標(biāo)準(zhǔn)稀釋劑的試劑是分析純的，并且去離子水的電導(dǎo)率小于或等于10μS/cm。加入超聲攪拌制備240mg/L的預(yù)留液。在正式實(shí)驗(yàn)之前，將預(yù)留液體超聲處理30min，并制備成實(shí)驗(yàn)濃度。超聲攪拌30min后，得到納米懸浮液用于實(shí)驗(yàn)。

③ZnONP的表征和穩(wěn)定性。研究制備24mg/L ZnONP懸浮液，超聲波進(jìn)行30min，從一次性滴管中取出幾滴懸浮液并在箔上干燥，然后制備SEM樣品。通過(guò)SEM觀察ZnONP在水中的表面形態(tài)。 ZnONP的沉降行為以納米懸浮液的吸光度變化為特征。通過(guò)分析納米粒子尺寸的變化來(lái)確定ZnONP在水中的團(tuán)聚行為暫停具體方法是將含有不同濃度ZnONP懸浮液的比色皿放入Zeta電位分析儀中進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)在室溫下測(cè)量3min獲得ZnONP的表面電位值。

（3）觀察毒性處理和毒性效應(yīng)指標(biāo)。

在實(shí)驗(yàn)之前，將大型溞放入燒杯中，孵育6～24h。將“母親”暴露于靜水中48h，每24h更換一次水而不進(jìn)食。根據(jù)初步實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，形式實(shí)驗(yàn)濃度設(shè)定為0、2.5、3、6、12和24mg / L，每個(gè)濃度具有三個(gè)平行組。大型水溞的表面結(jié)構(gòu)以sem為特征，其游泳的垂直高度由攝像機(jī)記錄。在相同條帶下制備具有相同測(cè)試濃度的ZnONP懸浮液24h，然后在高速離心機(jī)下以20000g的離心力離心35min。根據(jù)該結(jié)果，制備具有相同鋅離子濃度的硫酸鋅溶液，并用上述方法用大型溞（daphnia magna）感染。觀察并記錄大型溞的死亡情況，以評(píng)價(jià)ZnONP溶解鋅離子對(duì)大型溞的毒性作用。

3 結(jié)果與討論

3.1 ZnONP形態(tài)表征和穩(wěn)定性

用純水和稀釋劑分別制備ZnONP處理液，在電子顯微鏡下觀察形貌，純水分散的ZnONP顆粒尺寸無(wú)顯著差異。用稀釋水分散ZnONP。在分散后放置ZnONP時(shí)發(fā)生嚴(yán)重的附聚，并且附聚物的尺寸變化并且大部分呈塊狀和顆粒狀。平均直徑大于30nm，最大粒徑為50～60μm。ZnONP懸浮液濃度為6mg/L時(shí)各組的Zeta電位變化不大，表明24h后顆粒分散不良。

3.2 ZnONP表征大型溞表面結(jié)構(gòu)損傷

為了進(jìn)一步觀察ZnONP附著在生物體上的大型溞（Daphnia magna）表面的毒性作用，在暴露的magna分布，顆粒清晰度（7a），低濃度處理組（1.5，3mg/L）的大m表面。發(fā)生懸垂，一些斑塊出現(xiàn)在少量顆粒物質(zhì)上，高濃度（6，12，24mg/L）處理組大m。高濃度組中的ZnONP和大顆粒確實(shí)會(huì)積聚并附著在大型溞體表面，導(dǎo)致體表?yè)p傷，這與大型溞的死亡直接相關(guān)。

3.3 ZnONP對(duì)大型溞（Daphnia magna）滲出的影響

為了研究ZnONP對(duì)大型溞滲出的影響，對(duì)大型溞成功滲出的頻率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)照組大型溞的蛻皮過(guò)程持續(xù)4h，各處理組大型溞的蛻皮過(guò)程延遲4h。對(duì)照組，治療組蛻皮過(guò)程持續(xù)8h。各組大型溞成功蛻皮率保持不變，持續(xù)8-12h。處理24h后，除6mg/L外，治療組大型溞蛻皮率沒(méi)有因死亡數(shù)增加而增加。對(duì)照組和其他治療組大型溞的成功蛻皮率增加，對(duì)照組最高。結(jié)果表明，ZnONP處理延緩了大型溞的蛻皮時(shí)間，降低了蛻皮速率。原因可能是ZnONP附著在大型水溞的表面，

導(dǎo)致大型水溞的繁重生長(zhǎng)和未能蛻皮，導(dǎo)致死亡。這一結(jié)論得到了一些大型溞在蛻皮過(guò)程中蛻皮的證實(shí)。這與Coors A和Nasser關(guān)于納米材料誘導(dǎo)的大型溞異常的研究結(jié)果一致。需要進(jìn)一步的研究來(lái)了解ZnONP誘導(dǎo)的大型水溞游泳行為的變化和蛻皮率降低的分子機(jī)制。

4 結(jié)論

ZnONP對(duì)大型溞的毒性作用呈現(xiàn)出時(shí)間-效應(yīng)關(guān)系。ZnONP在低濃度處理組釋放鋅離子對(duì)大劑量死亡率沒(méi)有影響，高濃度處理組死亡率低于15%，相應(yīng)的ZnONP高于80%，這意味著ZnONP具有一定的毒性。大型水溞蛻皮行為延遲，蛻皮成功率降低，這與ZnONP在水溶液和大型溞表面的聚集和粘附直接相關(guān)。

5 研究前景

到目前為止，雖然金屬納米材料對(duì)污水處理系統(tǒng)中微生物聚集體的毒性研究取得了一定進(jìn)展，但金屬納米材料對(duì)活性污泥和生物膜的毒性作用機(jī)理及其對(duì)水處理系統(tǒng)的影響研究還不夠全面。天然水體中納米材料經(jīng)污水處理廠尾水排入水環(huán)境后的遷移轉(zhuǎn)化及納米材料對(duì)微生物的影響研究才剛剛開(kāi)始。同時(shí)，大多數(shù)研究采用室內(nèi)短期暴露試驗(yàn)，納米材料的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于環(huán)境中的實(shí)際濃度，缺乏對(duì)該領(lǐng)域的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究，因此產(chǎn)生了負(fù)面影響。水生態(tài)系統(tǒng)中的納米材料無(wú)法準(zhǔn)確反映出來(lái)。未來(lái)的研究方向包括以下幾個(gè)方面：生物膜結(jié)構(gòu)中的污水處理系統(tǒng)比活性污泥更復(fù)雜，其金屬納米材料的毒性響應(yīng)可能與活性污泥不同，因此需要進(jìn)一步闡明納米材料對(duì)水處理系統(tǒng)的潛在影響;作為一種常見(jiàn)的環(huán)境介質(zhì)，天然水生物膜可以富集水中的大量污染物，因此，迫切需要研究金屬納米材料與天然水生物膜的相互作用，并需要通過(guò)長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)分析其對(duì)天然生物膜群落結(jié)構(gòu)的影響;天然生物膜廣泛涉及物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的水生態(tài)系統(tǒng)，金屬納米材料可能對(duì)生物膜中的微生物群落產(chǎn)生毒害作用，是影響其生態(tài)功能等天然生物膜水凈化的金屬納米材料，特別是對(duì)于特定物質(zhì)循環(huán)、參與遷移及其功能性細(xì)菌將是未來(lái)研究的重點(diǎn)研究，現(xiàn)已證實(shí)納米材料的環(huán)境效應(yīng)和生態(tài)安全具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

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收稿日期：2019-03-15

作者簡(jiǎn)介：鄭凱靜（1989-），女，漢族，碩士研究生，中級(jí)職稱，研究方向?yàn)樯鷳B(tài)、水生生物學(xué)。