碳纳米材料对持久性有机污染物吸附、生物可利用性和纳米携带效应

纳米材料的迅速发展与涌现必将增加其对人体和环境暴露的可能性和潜在危害性，成为毒理学、纳米材料学和环境科学等领域的研究热点。纳米材料对环境持久性有机污染物（POPs）的吸附将改变其环境行为，还可能将污染物携带输送到生物体内。本项目研究不同特性碳纳米材料对POPs吸附-解吸的内在特性，碳纳米材料低剂量暴露时对水生生物日本青鳉的毒性效应及其在各组织中的分布和生物累积。在此基础上，研究碳纳米材料对POPs生物可利用性以及复合体系对鱼的毒性效应，考察碳纳米材料对POPs在生物体内的携带效应。结合对有机污染物的吸附-解吸特性，阐明碳纳米材料在有机污染物生物毒性效应变化中的作用，探讨纳米颗粒和有机污染物在复合体系毒性效应中的各自可能作用机制及其复合效应，为碳纳米材料的环境风险评价和管理法规的制定提供理论依据。

纳米材料的蓬勃发展将不可避免地导致大量纳米材料进入环境中，对环境造成潜在的影响。本项目通过制备不同分散稳定的碳纳米材料颗粒体系，研究其对有机污染物的吸附特性，并探讨了几种碳纳米材料与有机物菲复合体系，日本青鳉鱼和大型蚤对积对碳纳米材料和菲的生物累积，主要结论如下：.分散稳定的富勒烯聚集体对阿特拉津的吸附能力较高，聚集体粒度越小，对阿特拉津的吸附量越大。对几种有机污染物，C60对菲的吸附量最大，阿特拉津次之，而对PFOS的吸附量最小。解吸实验表明富勒烯聚集体对PFOS不存在解吸滞后现象，而对菲和阿特拉津则存在明显的解吸滞后现象。这显示分子结构影响富勒烯对有机污染物的释放。.富勒烯与菲的复合体系对青鳉鱼胚胎的孵化没有显著影响。富勒烯与菲对青鳉的谷胱甘肽的影响与菲的浓度和暴露时间有关，富勒烯和菲能降低青鳉体内的谷胱甘肽含量，但两者的复合效应不明显。此外，富勒烯对青鳉累积菲并不产生显著的影响。.采用纯化的SWCNT（P-SWCNT）和羧基化的SWCNT（SWCNT-COOH）研究其对菲的生物累积性影响。P-SWCNT和SWCNT-COOH在大型蚤体内的累积量接近，累积量为3.2 μgSWCNTs/mg湿重大型蚤。与菲的单一体系相比，P-SWCNT和SWCNT-COOH共存时，摄取阶段大型蚤体内菲的累积量分别提高了2.1和1.1倍，排出阶段菲剩余量分别增了大5.6和11.1倍。这些结果表明SWCNT对菲的生物累积具有携带功能，共存时可提高菲的生物累积性。.采用日本青鱂研究单壁碳纳米管（SWCNTs）下，菲在鱼中的累积和分布，并分析两种不同表面电荷和稳定性SWCNTs对菲释放的潜势。结果表明，SWCNTs共存下，强化了菲在鱼消化道中的累积，72h暴露后，菲在鱼整体浓度提高了2.1倍。与此同时，在SWCNTs存在下，与单独相同溶解态菲暴露组对照，鱼肝脏和大脑中的菲浓度分别提高了6.4-48和20-34倍。这些额外的菲来源于鱼摄取于消化道中的SWCNTs，这也表明菲确实会在鱼体内从SWCNTs上释放。此外，中性电荷的SWCNTs表现出与负电性SWCNTs不同的聚集特性，并影响到SWCNTs在消化道中的累积及其随后对碳纳米管结合菲在鱼中的停留。.综上所述，碳纳米材料对有机污染的生物累积具有携带效应，这在其环境风险评价中，应予以重视。