研究论文
卢毅,王诗慧,朱克宇,马宁,张辉,王华.不同粒径纳米TiO2对大型溞的毒性效应及腐殖酸的调控作用[J].环境科学学报,2021,41(5):2047-2055
不同粒径纳米TiO2对大型溞的毒性效应及腐殖酸的调控作用
- Size-dependent toxicity of TiO2 nanoparticle to Daphnia magna and its regulation by humic acid
- 基金项目：国家重点研发计划（No.2016YFC0401405）；辽宁省自然科学基金指导计划（No.2019-ZD-0726）
- 作者
- 单位
- 卢毅
- 大连海洋大学, 水产与生命学院, 大连 116023
- 王诗慧
- 大连海洋大学, 水产与生命学院, 大连 116023
- 朱克宇
- 大连海洋大学, 水产与生命学院, 大连 116023
- 马宁
- 北京市水科学技术研究院, 流域水环境与生态技术北京市重点实验室, 北京 100048
- 张辉
- 北京师范大学, 环境学院, 北京 100875
- 王华
- 大连海洋大学, 水产与生命学院, 大连 116023
- 摘要：为评估纳米TiO2在环境水体中的暴露风险，选用大型溞作为模式生物，研究了不同粒径纳米TiO2（20、40、60和100 nm）对大型溞毒性效应的影响，并探究了腐殖酸对不同粒径纳米TiO2毒性效应的调控作用.结果表明，粒径是影响纳米TiO2颗粒毒性效应的重要因素，以大型溞半数致死时间（LT50）为指标，不同粒径纳米TiO2对大型溞的毒性作用强弱顺序依次为：20 nm颗粒 > 40 nm颗粒 > 60 nm颗粒 > 100 nm颗粒（p<0.05）.腐殖酸的存在可以显著降低纳米TiO2颗粒对大型溞的毒性作用，腐殖酸对小尺寸纳米TiO2颗粒的毒性抑制作用更为明显（p<0.05）.大型溞体内ROS水平与抗氧化系统相关酶活分析表明，纳米TiO2导致大型溞体内活性氧自由基（ROS）浓度升高是其产生毒性作用的重要原因，腐殖酸的存在可以显著降低大型溞体内由于纳米TiO2暴露而引起的ROS浓度上升（p<0.05），进而减轻纳米TiO2对大型溞的毒性作用.此外，腐殖酸可以减小不同粒径纳米TiO2之间的毒性差异.本研究结果可为纳米TiO2在环境水体中的暴露风险评估提供参考依据.
- Abstract：To investigate the potential risk of TiO2 nanoparticles (NPs) to ecological system, Daphnia magna was adopted to assess the size-dependent toxicity of TiO2 NPs in the absence and present of humic acids (HA). The acute toxicity results revealed that the size of TiO2 NPs played an important role in determining their toxicity to D. magna. TiO2 NPs with smaller size showed higher toxicity to D. magna than the larger ones (p<0.05). HA could significantly reduce the toxicity of TiO2 NPs in a size-dependent manner, which means a more remarkable protective role of HA against TiO2 NPs toxicity was observed for smaller sized TiO2 NPs than the larger ones (p<0.05). Several antioxidant biomarkers results showed that the accumulation of ROS concentration induced by TiO2 NPs was mainly responsible for the toxicity to D. magna. The presence of HA could significantly reduce the increase of ROS level caused by TiO2 NPs exposure, and then led to alleviated toxicity. Furthermore, HA could reduce the toxicity differences between TiO2 NPs with different size. These results highlight the importance of the physicochemical properties of TiO2 NPs in evaluating their environmental risks.
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