中國科學院城市環(huán)境研究所顏昌宙團隊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展。成果近日發(fā)表于《環(huán)境科學與技術》。納米二氧化鈦可通過靜電力等物理吸附和化學鍵等化學結(jié)合吸附金屬和有機污染物，提高其生物有效性。但納米二氧化鈦作為載體促進污染物進入生物體內(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)和廣泛應用。nTiO2的廣泛應用不可避免地導致人體接觸和環(huán)境泄露，進而對人類健康、動物乃至整個生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生威脅。近年來，nTiO2相關領域發(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鍵等化學結(jié)合來吸附金屬和有機污染物，從而提高其生物有效性。但對nTiO2作為載體促進污染物進入生物體內(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(顏昌宙團隊)自2013年起以nTiO2為研究對象，系統(tǒng)研究其對五價砷(As(V))在大型蚤體內(nèi)累積、分布和毒性效應的影響。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，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性(2.0 mg-Ti/L nTiO2時，R=0.676, P<0.01；20.0 mg-Ti/L nano-TiO2時，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)一個十分有趣的現(xiàn)象，即As(V)對大型蚤的毒性效應與其在大型蚤體內(nèi)的累積量并不一致。該研究試圖從亞細胞分布的角度對其進行解釋。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，一方面是因為與對照相比，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。