中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所顏昌宙團(tuán)隊(duì)在納米二氧化鈦影響大型蚤砷的生物有效性方面取得新進(jìn)展。成果近日發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》。納米二氧化鈦可通過靜電力等物理吸附和化學(xué)鍵等化學(xué)結(jié)合吸附金屬和有機(jī)污染物，提高其生物有效性。但納米二氧化鈦?zhàn)鳛檩d體促進(jìn)污染物進(jìn)入生物體內(nèi)后，共存污染物如何分布以及如何產(chǎn)生潛在毒性等方面卻缺乏較為系統(tǒng)的研究。

 

納米二氧化鈦(nTiO2)由于具有高比表面積、穩(wěn)定性、防腐蝕和光催化等特性，得到大量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。nTiO2的廣泛應(yīng)用不可避免地導(dǎo)致人體接觸和環(huán)境泄露，進(jìn)而對人類健康、動(dòng)物乃至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生威脅。近年來，nTiO2相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表的文章迅猛增長，這也說明nTiO2的安全性正受到越來越多的重視。盡管已有的研究表明，nTiO2可以通過靜電力等物理吸附和化學(xué)鍵等化學(xué)結(jié)合來吸附金屬和有機(jī)污染物，從而提高其生物有效性。但對nTiO2作為載體促進(jìn)污染物進(jìn)入生物體內(nèi)后，共存污染物如何分布以及如何產(chǎn)生潛在毒性等方面缺乏較為系統(tǒng)的研究。

 

中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所城市水環(huán)境與水生態(tài)研究組(顏昌宙團(tuán)隊(duì))自2013年起以nTiO2為研究對象，系統(tǒng)研究其對五價(jià)砷(As(V))在大型蚤體內(nèi)累積、分布和毒性效應(yīng)的影響。結(jié)果表明，nTiO2作為一種有效載體，顯著提高了As(V)在大型蚤體內(nèi)的累積。隨著nTiO2濃度由2 mg-Ti/L上升到20 mg-Ti/L，As(V)的累積量分別為游離態(tài)砷累積量的2.3和9.8倍。通過激光剝蝕與等離子體質(zhì)譜儀聯(lián)用技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)nTiO2和As(V)在大型蚤體內(nèi)的分布具有顯著相關(guān)性(2.0 mg-Ti/L nTiO2時(shí)，R=0.676, P<0.01；20.0 mg-Ti/L nano-TiO2時(shí)，R=0.776, P<0.01)。這也印證了nTiO2的載體作用。此外，該研究發(fā)現(xiàn)一個(gè)十分有趣的現(xiàn)象，即As(V)對大型蚤的毒性效應(yīng)與其在大型蚤體內(nèi)的累積量并不一致。該研究試圖從亞細(xì)胞分布的角度對其進(jìn)行解釋。與對照組相比，隨著nTiO2濃度的升高，增加的As(V)主要分布在金屬解毒相中，而增加的nTiO2主要分布在金屬敏感相中。As(V)和nTiO2在大型蚤體內(nèi)亞細(xì)胞分布的差異表明，部分吸附在nTiO2上的As(V)可能在大型蚤體內(nèi)從nTiO2上解離下來。因此，較高濃度的nTiO2(20.0 mg-Ti/L)增加了As(V)毒性。而較低濃度的nTiO2(2.0 mg-Ti/L)降低了As(V)毒性，一方面是因?yàn)榕c對照相比，金屬敏感相中的As(V)含量基本保持不變；另一方面，部分As(V)仍吸附在nTiO2上。