石墨烯的水环境行为及对淡水藻类毒性的调控作用

With increasing applications of graphene products, environmental impact of graphene-family materials (GFMs) has attracted wide attentions. GFMs will unavoidably release into aquatic environments during the use of graphene products. However, behaviors of GFMs in aquatic environment and toxicity of GFMs to aquatic organisms are still currently unknown. This project will systematic investigate the effect of natural organic matter (NOM) on the dispersion/aggregation behaviors of different GFMs (multilayer graphene, rGO and GO), and the role of GFM surface characteristics and NOM properties in GFM dispersion will be revealed. Meanwhile, a fresh alga (Chlorella pyrenoidesa) which has proven as one of the most sensitive organisms to nanoparticles will be used as a test organism, and toxicity of GFMs and related mechanisms will be deeply investigated. In addition, the effect of NOM on toxicity of GFMs will be examined on the basis of the alteration of environmental behaviors. The data obtained from this project will provide important information to predict the geochemical processes and toxicity of GFMs in natural aquatic environments. This project will also provide essential theoretical support on the study and development of environmentally friendly GFMs.

随着石墨烯产品的广泛应用，石墨烯材料的环境效应已逐渐成为环境领域的研究热点之一。石墨烯材料在使用过程中，不可避免地会进入水环境，而目前其在水体环境中的行为及对水生生物特别是藻类的毒性效应尚不清楚。本项目拟系统研究天然有机质（NOM）等水化学参数对不同类型石墨烯材料（多层石墨烯，还原型氧化石墨烯（rGO），氧化石墨烯（GO））悬浮/团聚行为的影响，揭示石墨烯材料表面性质和NOM特征在悬浮中的作用；并以对纳米颗粒最敏感的淡水藻类蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidesa）作为受试生物，探明石墨烯材料对藻类的毒性机制；进一步研究NOM存在下，石墨烯材料环境行为的改变对其毒性效应的调控机制。这些研究为深入理解石墨烯材料在自然水环境中的地球化学行为和毒性效应提供理论依据，为环境友好型石墨烯材料的研发提供必要的理论支持。

随着纳米产品的广泛应用，纳米颗粒的环境效应已逐渐成为环境领域的研究热点之一。本项目系统研究了天然有机质（NOM）等水化学参数对不同类型石墨烯材料（多层石墨烯，还原型氧化石墨烯（rGO），氧化石墨烯（GO））的悬浮/团聚行为的影响，揭示了石墨烯材料表面性质和NOM特征在悬浮中的角色和作用；并以对纳米颗粒最敏感的淡水藻类蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidesa）作为受试生物，探明了石墨烯材料对藻类的毒性机制；进一步研究NOM存在下，石墨烯材料环境行为的改变对其毒性效应的调控机制。通过本项目，项目负责人共发表SCI论文7篇，其中包括环境类顶级期刊Environmental Science & Technology 2篇，Water Research 2篇，Nanotoxicology 1篇。并且，2篇文章入选ESI在“环境与生态领域”的高被引论文。这些研究为深入理解纳米颗粒在自然水环境中的地球化学行为和毒性效应提供重要信息，为环境友好型纳米材料的研发提供必要的理论支持。