蒲高忠，王柯懿，陳霞霞，莫 凌，曾丹娟

(廣西壯族自治區(qū)中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所，廣西喀斯特植物保育與恢復(fù)生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541006)

0 引言

隨著納米科技的飛速發(fā)展和納米產(chǎn)品的普及，納米材料將不可避免地向環(huán)境排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成巨大的潛在威脅[1,2]。由于納米材料在水體中的遷移能力更強(qiáng)、影響范圍更廣、影響因素更復(fù)雜，因而對(duì)其環(huán)境行為的研究主要集中在水環(huán)境[3,4]。其中，納米銀(AgNPs)因其抗菌特性和對(duì)人體的低毒性而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、消費(fèi)品和水處理等多個(gè)領(lǐng)域[3-5]。因此，AgNPs已成為目前世界上產(chǎn)量最大和應(yīng)用最廣的納米材料。截止目前，AgNPs的全球產(chǎn)量每年可達(dá)600 t，并有持續(xù)上升的趨勢(shì)[5]。

AgNPs產(chǎn)品的廣泛使用增加了其向水環(huán)境釋放和人體暴露的機(jī)會(huì)。AgNPs本身及其釋放的銀離子(Ag+)均會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生納米毒性，加之Ag+毒性強(qiáng)烈，因而將會(huì)對(duì)水環(huán)境造成更加復(fù)雜的毒理效應(yīng)[1-3]。同時(shí)，由于水環(huán)境成分復(fù)雜，AgNPs進(jìn)入水環(huán)境后，受各種環(huán)境因素(如pH、有機(jī)質(zhì)和離子類型等)的影響，其在價(jià)態(tài)、種類和形態(tài)等方面均會(huì)發(fā)生較大的變化，導(dǎo)致其生態(tài)毒理效應(yīng)進(jìn)一步復(fù)雜化[6-9]。因此，系統(tǒng)闡述AgNPs在水環(huán)境中的來(lái)源、轉(zhuǎn)化和毒理效應(yīng)，將對(duì)準(zhǔn)確評(píng)估和管理AgNPs引起的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)起著至關(guān)重要的作用。

目前，對(duì)AgNPs研究進(jìn)展的綜述主要集中在AgNPs制備、應(yīng)用、轉(zhuǎn)化或生物毒理效應(yīng)等方面，缺乏對(duì)其在水環(huán)境中的綜合分析?；诖?，本文重點(diǎn)綜述水環(huán)境中AgNPs的來(lái)源與現(xiàn)實(shí)環(huán)境濃度、可能的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和水生態(tài)毒理效應(yīng)機(jī)制，提出當(dāng)前研究中存在的不足，并指出今后需要進(jìn)一步調(diào)查的領(lǐng)域，以期為含AgNPs材料的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供理論依據(jù)。

1 水環(huán)境中AgNPs來(lái)源和濃度

水生態(tài)環(huán)境中AgNPs的來(lái)源可分為兩部分，一部分為含AgNPs產(chǎn)品的排放產(chǎn)生，另一部分由自然環(huán)境中的Ag+轉(zhuǎn)化形成，其中含AgNPs產(chǎn)品的排放是水環(huán)境中AgNPs的主要來(lái)源(圖1)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有超過(guò)438種產(chǎn)品包含有AgNPs[10]，這些產(chǎn)品主要來(lái)自紡織品、藥品和服裝等生物殺滅產(chǎn)品[11]，以及油漆、木質(zhì)外墻、納米洗衣機(jī)和塑料[12]。AgNPs主要通過(guò)AgNPs產(chǎn)品的生產(chǎn)、含AgNPs產(chǎn)品使用和處置過(guò)程等進(jìn)入水環(huán)境[13]。通常，現(xiàn)實(shí)水環(huán)境中AgNPs的濃度往往明顯低于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試濃度(圖1)。 地表水中AgNPs的預(yù)測(cè)濃度為0.1-619 ng/L[13]，而實(shí)際檢測(cè)到的地表水中AgNPs濃度為0.3-2.5 ng/L[14]，廢水中AgNPs濃度小于12 ng/L[15]。實(shí)驗(yàn)室所模擬AgNPs毒理濃度基本上為1 μg/L到30 mg/L[16-18]，對(duì)納克每升水平的毒理效應(yīng)知之甚少。同時(shí)，由于毒理學(xué)濃度是了解AgNPs歸宿和毒性的重要參數(shù)之一，其能影響銀納米粒子的穩(wěn)定性和歸宿(如溶解、聚集和硫化等)，且AgNPs可以在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中長(zhǎng)期存在[19]，因此開展低濃度(< 1 000 ng/L)和長(zhǎng)期暴露(數(shù)月至數(shù)年)下AgNPs毒理效應(yīng)的研究，對(duì)準(zhǔn)確評(píng)估AgNPs生態(tài)毒理效應(yīng)具有重要意義。

圖1 水環(huán)境中納米銀的來(lái)源和濃度Fig.1 Source and concentration of AgNPs in aquatic environment

2 水環(huán)境中影響AgNPs的因素和AgNPs的轉(zhuǎn)化機(jī)理

一旦進(jìn)入水環(huán)境，AgNPs的歸宿及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的毒性將會(huì)受到多種因素的影響(圖2a)，包括環(huán)境(pH、有機(jī)質(zhì)、離子強(qiáng)度、光照、溶解氧和溫度)、生物(生物降解和改性)因素以及AgNPs物理化學(xué)性質(zhì)(濃度、大小、表面電荷、表面涂層和形狀等)[6-9]。

由于易受環(huán)境因素的影響，AgNPs會(huì)根據(jù)其所在環(huán)境或生物介質(zhì)的不同，改變其溶解和聚集狀態(tài)，進(jìn)而改變其生態(tài)毒性。在水環(huán)境中，AgNPs往往會(huì)發(fā)生如下幾類轉(zhuǎn)化行為：氧化溶解、團(tuán)聚、氧化還原(硫化和氯化)、吸附(圖2b)等。其中，氧化溶解是AgNPs轉(zhuǎn)化的主要途徑，O2和 H+參與其中[9]。已有研究表明，水環(huán)境中pH、有機(jī)質(zhì)、離子強(qiáng)度、光照、溶解氧和溫度等因素均可影響AgNPs的溶解行為[7,13,20-23 ]，進(jìn)而對(duì)AgNPs生態(tài)毒性產(chǎn)生不同影響[20]。鑒于AgNPs的不穩(wěn)定性，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中往往會(huì)根據(jù)不同需求對(duì)AgNPs進(jìn)行包被修飾，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)和檸檬酸鈉等，這些修飾主要通過(guò)靜電作用力和空間位阻調(diào)控AgNPs的穩(wěn)定性及顆粒溶解速率[20,24]。即使包被修飾提高了AgNPs的穩(wěn)定性，但AgNPs表面的包埋劑常會(huì)因吸附解離或降解脫落，進(jìn)而可能被環(huán)境中廣泛存在的腐殖質(zhì)(HA)、黃腐酸(FA)、胞外聚合物(EPS)和蛋白質(zhì)等天然有機(jī)質(zhì)取代或者二次包埋[20]。例如，PVP、檸檬酸鹽包埋劑在太陽(yáng)光和紫外光照射下易發(fā)生光解[25,26]，因此水環(huán)境中大量天然有機(jī)質(zhì)(NOM)更易吸附在AgNPs 表面形成二次包埋[27]，進(jìn)而可能會(huì)對(duì)AgNPs生態(tài)毒性產(chǎn)生不同的影響。AgNPs團(tuán)聚(包括均質(zhì)團(tuán)聚和異質(zhì)團(tuán)聚)往往受很多因素的影響，如AgNPs粒徑、形貌、類型及水體pH值等[28]。例如，相對(duì)于大粒徑AgNPs，小粒徑AgNPs因其比表面積大，往往會(huì)更易團(tuán)聚[28]，而pH可通過(guò)降低AgNPs表面的ζ電勢(shì)而導(dǎo)致納米顆粒團(tuán)聚[29]。團(tuán)聚會(huì)改變由AgNPs釋放的Ag+濃度[20,30]及其與細(xì)胞表面接觸的有效位點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致AgNPs生物毒性的減弱或增強(qiáng)。硫和氯作為水環(huán)境中存在的兩種主要元素，極易與溶液中Ag+發(fā)生硫化和氯化反應(yīng)，分別生成難溶性硫化銀或氯化銀，進(jìn)而限制可溶性銀的濃度，降低其在環(huán)境中的毒性和生物利用度[30-32]。AgNPs的硫化反應(yīng)在好氧和厭氧條件下均可發(fā)生，其發(fā)生方式高度依賴于水體中S2-的濃度[33]；而AgNPs氯化過(guò)程的發(fā)生主要依賴于Ag/Cl比，進(jìn)而形成各種Ag化合物，包括固體AgCl和幾種可溶性AgClx(x-1)-化合物[32,34]。

圖2 影響納米銀毒性的各種因素(a)及納米銀在水環(huán)境中轉(zhuǎn)化(b)Fig.2 Various factors affecting silver nanoparticles (a) and its transformation in aquatic environments (b)

除直接排放到環(huán)境中的AgNPs外，自然環(huán)境中的Ag+也可通過(guò)自然或生物轉(zhuǎn)化形成AgNPs。研究表明，自然光照射條件下，水體中Ag+可被天然有機(jī)質(zhì)、活性氧[35]以及SO2[2]還原成AgNPs。此外，環(huán)境生物體(包括微生物、植物、病毒或DNA模板)也能夠?qū)g+還原成AgNPs[21,36-38]，如利用楓香內(nèi)生真菌Phomopsisliquidambaris可合成平均粒徑為18.7 nm AgNPs；Gardea-Torresdey等[39]研究發(fā)現(xiàn)，紫花苜蓿(Medicagosativa)的根可以吸收Ag+，然后通過(guò)特殊渠道運(yùn)輸至不同的部位合成AgNPs。

水環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜而多變的環(huán)境，其中不僅存在大量天然有機(jī)物(如腐植酸、半胱氨酸和蛋白質(zhì)等)，還有可能存在各種化學(xué)污染物(有機(jī)污染物、重金屬和微塑料等)。由于其高比表面積和強(qiáng)吸附特性，AgNPs一旦進(jìn)入水環(huán)境，將不可避免吸附這些物質(zhì)并產(chǎn)生相互作用，形成“環(huán)境冠”，進(jìn)而改變AgNPs的理化特征和生態(tài)毒理效應(yīng)[7,40-42]。例如，Yang等[43]發(fā)現(xiàn)腐植酸和半胱氨酸通過(guò)不同的機(jī)制減少PVP-AgNP的沉積；天然有機(jī)物(NOM)的存在降低AgNPs的聚集率[42]；一些抗生素(如四環(huán)素和慶大霉素)能夠改變AgNPs 的表面電性，促進(jìn)AgNPs 與菌體結(jié)合，并會(huì)加速Ag+的釋放[44,45]。

3 AgNPs在水環(huán)境中的遷移和生態(tài)毒理效應(yīng)

由于AgNPs體積小，在從原產(chǎn)品向環(huán)境的運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生多種毒性風(fēng)險(xiǎn)。一旦進(jìn)入水環(huán)境，AgNPs將會(huì)與不同環(huán)境因素或生物因素相互作用，并通過(guò)直接(水體暴露)或間接作用(食物鏈傳遞)對(duì)水生生物產(chǎn)生一系列復(fù)雜的生態(tài)毒理效應(yīng)(圖3)。由于AgNPs顆粒自身性質(zhì)(如形態(tài)、粒徑和表面涂層類型等)以及含AgNPs產(chǎn)品材料類型的不同(如塑料用品、紡織產(chǎn)品和醫(yī)療用品等)，其進(jìn)入水環(huán)境必然會(huì)產(chǎn)生不同形式的遷移和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而改變AgNPs的毒性，最終導(dǎo)致水環(huán)境中AgNPs毒理效應(yīng)和毒理機(jī)制的變化。AgNPs本身和其釋放的Ag+對(duì)水生動(dòng)物[46-50]、植物[51,52]和微生物[20,53,54]均可產(chǎn)生納米毒性。另外，AgNPs與生物體之間可能發(fā)生相互作用，這可能會(huì)導(dǎo)致其通過(guò)食物鏈產(chǎn)生潛在毒性，進(jìn)而通過(guò)被取食對(duì)人體產(chǎn)生毒害作用。研究表明，長(zhǎng)期攝入銀會(huì)造成銀中毒，對(duì)人體皮膚、神經(jīng)均有一定的損傷[55,56]。

圖3 納米銀在水環(huán)境中的遷移和生態(tài)毒理效應(yīng)Fig.3 Transport and ecotoxicological effect of AgNPs in aquatic environment

3.1 AgNPs對(duì)微生物及水生態(tài)學(xué)系統(tǒng)功能的影響

微生物作為水環(huán)境中物質(zhì)和能量循環(huán)的主要參與者，對(duì)維持健康的水生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能具有重要意義。AgNPs的優(yōu)良抑菌性無(wú)疑是一把雙刃劍。一方面，由于優(yōu)良的抗菌性，AgNPs被廣泛應(yīng)用于日常生活中：作為一種廣譜性的抗菌劑，AgNPs能有效抑制革蘭氏陰性菌和陽(yáng)性菌的生長(zhǎng)(雖然對(duì)其抗菌效能還存在爭(zhēng)議[57])；另外，除抑菌作用外，AgNPs還能刺激一些特殊菌的增殖，如硫酸鹽還原菌Desulfovibriovulgaris[58]。另一方面，AgNPs優(yōu)良的殺菌作用是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)榧词節(jié)舛群艿停灿锌赡芤鹚鷳B(tài)系統(tǒng)中微生物的擾動(dòng)，從而對(duì)更高形式的生命產(chǎn)生連鎖效應(yīng)。Huang等[59]發(fā)現(xiàn)，在人工濕地系統(tǒng)中，即使低濃度AgNPs (50，200 μg/L)的持續(xù)暴露，也會(huì)影響微生物群落結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵功能菌。在活性污泥處理系統(tǒng)中，1 mg/L AgNPs對(duì)反應(yīng)器硝化抑制率達(dá)到41.4%，同時(shí)會(huì)顯著降低硝化細(xì)菌的豐度[60]。然而，Zhang等[61]發(fā)現(xiàn)0.1 mg/L AgNPs 長(zhǎng)期處理對(duì)膜生物反應(yīng)器的效能和細(xì)胞活性沒有顯著影響，而且硝化細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。可見，不同濃度AgNPs在不同生態(tài)系統(tǒng)中對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響并不一致。

近年來(lái)，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)AgNPs對(duì)微生物群落和生態(tài)功能水平的毒理效應(yīng)不僅受環(huán)境因素的影響，而且還受到環(huán)境因素對(duì)AgNPs釋放Ag+濃度的影響。Pradhan等[62]研究AgNPs對(duì)歐洲榿木(Alnusglutinosa)葉凋落物降解過(guò)程及其相關(guān)微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AgNPs與AgNO3中的Ag+對(duì)凋落物降解速率、水生真菌生物量和產(chǎn)孢率的影響無(wú)顯著差異，但與對(duì)照相比呈現(xiàn)出顯著的抑制效應(yīng)。隨后，Batista等[63]研究發(fā)現(xiàn)溫度的升高促進(jìn)了凋落物的微生物分解，提高了凋落物降解酶的活性，而低溫則增加了真菌的生物量和多樣性。最近，筆者課題組[18]首次解析了夜間人造光污染和AgNPs復(fù)合作用對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)中凋落物降解及其相關(guān)的微生物(真菌和細(xì)菌)群落結(jié)構(gòu)、功能的生態(tài)毒理機(jī)制，認(rèn)為人造光污染不僅可以改變溪流中AgNPs和凋落物的特性，而且還可以減輕AgNPs對(duì)凋落物降解的負(fù)面影響。這種減輕作用主要?dú)w因于夜間人造光作用下AgNPs釋放的Ag+濃度和葉凋落物中木質(zhì)素含量的下降、微生物量的增加及主要水解酶(β-葡萄糖苷酶)活性的增強(qiáng)。該研究不僅強(qiáng)調(diào)了評(píng)估AgNPs生態(tài)毒理效應(yīng)時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境因素的重要性，而且為納米材料的生態(tài)安全評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)和新視野。

有關(guān)AgNPs 對(duì)微生物的毒理機(jī)制研究表明，Ag+的釋放、活性氧(ROS)的產(chǎn)生、對(duì)細(xì)胞完整的破壞性與膜通透性改變及其與功能蛋白質(zhì)互作是AgNPs損傷微生物的主要因素[20,56]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，Ag2SNPs暴露5 d后對(duì)淡水生物膜的生物活性和群落組成有明顯影響，認(rèn)為是其納米毒性而非離子毒性所致[64]。

3.2 AgNPs對(duì)水生植物毒理效應(yīng)

AgNPs對(duì)水生植物毒理效應(yīng)及機(jī)制研究主要集中在藻類[65-67]、浮萍[67-69]和水稻等[52,70]，且主要集中在對(duì)單一物種在短期內(nèi)的毒理效應(yīng)方面，并聚焦于AgNPs對(duì)植物生長(zhǎng)速率、光合作用和生理水平上的氧化脅迫等方面。例如，Oukarroum 等[71]發(fā)現(xiàn)AgNPs通過(guò)產(chǎn)生活性氧(ROS)降低Chlorellavulgaris和Dunaliellatertiolecta的生長(zhǎng)速率、光合作用和細(xì)胞活力；Miao等[72]和He等[73]發(fā)現(xiàn)，AgNPs對(duì)Thalassiosiraweissflogii、Chattonellamarina的生長(zhǎng)和生存的影響主要由AgNPs釋放的Ag+所造成。同時(shí)，AgNPs對(duì)浮游植物的毒理效應(yīng)隨AgNPs來(lái)源、類型和試驗(yàn)對(duì)象(如月牙藻、小球藻和衣藻)的不同而不同[56]。對(duì)一些大型水生植物的研究表明，AgNPs暴露可誘導(dǎo)產(chǎn)生過(guò)量的ROS，從而引起多不飽和脂肪酸過(guò)氧化(稱為脂質(zhì)過(guò)氧化)、細(xì)胞膜通透性損傷、細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變或蛋白質(zhì)、DNA直接損傷，進(jìn)而導(dǎo)致植物細(xì)胞死亡和生長(zhǎng)抑制[74,75]。例如，Yuan等[74]發(fā)現(xiàn)，AgNPs暴露后，沉水植物埃格草(Egeriadensa)的膜損傷指數(shù)MDA明顯高于出苗的燈心草(JuncuseffususL.)，說(shuō)明AgNPs對(duì)沉水植物的脅迫作用更大。Jiang等[66]研究發(fā)現(xiàn)，在水環(huán)境中，AgNPs主要沉積在表層底泥中，并且在水生植物大量積累銀元素，因此AgNPs可能會(huì)通過(guò)食物鏈在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)上傳遞。

3.3 AgNPs對(duì)水生動(dòng)物毒理效應(yīng)

對(duì)AgNPs水生動(dòng)物毒理效應(yīng)的研究主要集中在水生無(wú)脊椎動(dòng)物(如線蟲、大型溞和貝類等)和魚類中。作為水生食物鏈的主要參與者，無(wú)脊椎動(dòng)物在物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)化以及污染物遷移積累方面均扮演著重要角色。研究發(fā)現(xiàn)，AgNPs會(huì)對(duì)無(wú)脊椎動(dòng)物產(chǎn)生很強(qiáng)的毒性作用，并且AgNPs及其釋放的Ag+對(duì)生物的毒理效應(yīng)與水體pH、離子成分及強(qiáng)度、溶液中大分子物質(zhì)(如共存污染物和硫元素等)等因素聯(lián)系密切[3,4]。一旦進(jìn)入這些無(wú)脊椎動(dòng)物體內(nèi)，AgNPs可隨血液循環(huán)進(jìn)入不同組織中，且主要分布在腮、肝胰和腸道上[51]。Yan等[75]發(fā)現(xiàn)，AgNPs還可以通過(guò)大型蚤(Daphniamagna)母體內(nèi)轉(zhuǎn)移到下一代，且顯著抑制F0代和F1代的繁殖能力。

另外，AgNPs對(duì)脊椎動(dòng)物魚類的毒理作用研究顯示，AgNPs對(duì)魚類(研究的主要模型為耐寒的淡水魚斑馬魚和咸水魚日本青鳉)的毒性作用主要表現(xiàn)為影響魚類的胚胎發(fā)育(導(dǎo)致如眼、尾和心臟的畸形等)，破壞鰓的組織結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生呼吸和神經(jīng)毒性等[3,46,48]。AgNPs對(duì)魚類會(huì)表現(xiàn)出比Ag+更強(qiáng)的生物毒性效應(yīng)[76]，AgNPs對(duì)斑馬魚的毒性呈現(xiàn)粒徑效應(yīng)[48]。此外，由于Ag+可以替代Na+/K+ATPase中的Na+，而AgNPs表面涂層材料會(huì)影響Ag+的釋放量，因此其會(huì)影響日本青鳉體內(nèi)的生理平衡[77]。AgNPs對(duì)日本青鳉具有一定的亞慢性毒性[78]，在日本青鳉體內(nèi)的組織分布為肝>鰓>腸>腦，毒性主要作用于肝臟、鰓和腸道，其中肝臟損傷最為顯著，即肝臟是AgNPs毒性作用的靶器官[46]。另外發(fā)現(xiàn)，0.1 mg/L AgNPs溶液會(huì)降低魚類對(duì)低氧環(huán)境的耐受力，表明氧化損傷可能是AgNPs對(duì)魚類產(chǎn)生毒性的一個(gè)重要機(jī)制[48]?？梢?，AgNPs可通過(guò)水體直接暴露和食物鏈轉(zhuǎn)移產(chǎn)生毒理效應(yīng)，甚至還會(huì)通過(guò)母體轉(zhuǎn)移對(duì)下一代產(chǎn)生毒理效應(yīng)。

3.4 AgNPs在水生食物鏈的遷移和轉(zhuǎn)化

截至目前，對(duì)AgNPs在食物鏈遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究主要集中在少數(shù)幾個(gè)模式生物之間。例如，對(duì)不同包被(巰基、沒食子酸和酪氨酸等)AgNPs沿藻類(Chlamydomonasreinhardtii)→大型溞(Daphniamagna)和沿小球藻(Chlorellavulgaris)→大型溞食物鏈傳遞效應(yīng)的研究結(jié)果表明，AgNPs中的Ag+可沿食物鏈傳遞，且Ag+主要通過(guò)食物攝取傳遞[47,79]。Jiang等[66]報(bào)道AgNPs從水柱和沉積物向動(dòng)植物的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移，Chae等[80]報(bào)道了納米銀線(AgNWs)從藻類向水蚤和斑馬魚的營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移。在河口環(huán)境中，由含有AgNPs的消費(fèi)品中釋放的Ag+被各種生物群(生物膜、無(wú)脊椎動(dòng)物、植物)吸收，通過(guò)吸附、遷移和生物積累等過(guò)程產(chǎn)生不同的生態(tài)毒理效應(yīng)[81]?？梢?，在水環(huán)境中，AgNPs可沿捕食食物鏈向上傳遞，但由于捕食者與被捕食者的消化生理差異，日益增加的物種復(fù)雜性可能改變AgNPs暴露生物敏感性，并可能改變AgNPs誘導(dǎo)的毒性[10]。

4 展望

AgNPs優(yōu)良的抗菌特性雖然給人類生產(chǎn)生活帶來(lái)了諸多便利，但其日益增強(qiáng)的環(huán)境釋放也給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。由于水環(huán)境的復(fù)雜性，AgNPs一旦進(jìn)入其中，其理化特征、環(huán)境行為及毒理效應(yīng)將會(huì)受到多種因素的影響。迄今為止，雖然已有大量研究報(bào)道水環(huán)境中AgNPs的來(lái)源、遷移轉(zhuǎn)化和生態(tài)毒理效應(yīng)等，但這些研究存在以下5點(diǎn)問(wèn)題：(1)報(bào)道主要是對(duì)總Ag(包括Ag+、AgNPs和AgNPs-Ag+復(fù)合物)的評(píng)估，而不是環(huán)境毒理研究中常用的生物體攝取的各種不同類型的AgNPs[82]；(2)對(duì)AgNPs生物毒性測(cè)定缺乏標(biāo)準(zhǔn)方法以及有效研究技術(shù)手段[40,83]；(3)AgNPs對(duì)單一物種毒理效應(yīng)和機(jī)制的研究主要集中在物種本身的生理變化方面，而較少?gòu)姆肿铀教接懫渲露緳C(jī)制[65]；(4)報(bào)道多數(shù)只涉及單一環(huán)境因素對(duì)AgNPs在水生態(tài)遷移轉(zhuǎn)化和生態(tài)毒理效應(yīng)的研究,而對(duì)不同環(huán)境因素互作條件下的毒理效應(yīng)機(jī)制知之甚少；(5)對(duì)AgNPs在食物鏈中的研究主要集中于二級(jí)食物鏈或模式生物上面，不能完全反映真實(shí)復(fù)雜的生物系統(tǒng)[83]。因此，未來(lái)對(duì)AgNPs在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化、生物積累及生態(tài)毒理機(jī)制等研究可從以下5方面入手：

(1)在實(shí)際暴露場(chǎng)景和劑量條件下，對(duì)環(huán)境實(shí)際濃度AgNPs在不同實(shí)驗(yàn)尺度(微觀和中觀)和時(shí)間(長(zhǎng)期和短期)中的水生態(tài)遷移轉(zhuǎn)化和生態(tài)毒理效應(yīng)進(jìn)行研究；

(2)開發(fā)新的AgNPs在復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中的表征和量化方法，并提供標(biāo)準(zhǔn)的或可參考的環(huán)境管理體系以及安全性實(shí)驗(yàn)方案，建立一個(gè)全面、規(guī)范的評(píng)價(jià)體系，這對(duì)環(huán)境中AgNPs的毒性進(jìn)行有效評(píng)價(jià)至關(guān)重要；

(3)對(duì)AgNPs生態(tài)毒理效應(yīng)進(jìn)行多組學(xué)(包括高通量篩選、預(yù)測(cè)毒理學(xué)和基因組學(xué)/表觀遺傳學(xué)/代謝組學(xué)等)研究，并從分子水平進(jìn)行探討AgNPs致毒機(jī)制，以將AgNPs研究從描述性科學(xué)轉(zhuǎn)向基于機(jī)制的毒理學(xué)；

(4)開展多因素(包括非生物和生物因素)條件下AgNPs在水環(huán)境遷移轉(zhuǎn)化和生態(tài)毒理效應(yīng)研究，深入探究AgNPs-污染物之間的相互作用，以及環(huán)境條件如何使這種相互作用復(fù)雜化，最終將這些研究應(yīng)用于實(shí)際生態(tài)環(huán)境，以評(píng)估其在自然環(huán)境條件下的總體毒性；

(5)建立完整的實(shí)驗(yàn)條件，加強(qiáng)AgNPs在三級(jí)食物鏈尤其是在水環(huán)境中常見的食物鏈中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究，進(jìn)而深入探究原位而非實(shí)驗(yàn)室模擬條件下AgNPs在食物鏈中的傳遞規(guī)律及其機(jī)制。

在上述研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)由化學(xué)、物理、生物學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和信息學(xué)等跨學(xué)科科學(xué)領(lǐng)域組成的AgNPs毒性數(shù)據(jù)庫(kù)，建立AgNPs生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系及環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，使其在排放前預(yù)處理，從而從根源上降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。