纳米TiO2对黄型赤潮藻的毒性效应

赵薇

中国海洋大学

摘要：

近年来，纳米科技飞速发展，在纺织、药物载体、电子、化妆品以及环保事业等方面应用广泛。纳米材料在物理化学性质方面有其独特性，例如具有表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应，可能会给生物带来极大的安全隐患。纳米产品在生产、使用和处理等过程中，能够进入到大气、沉积物以及海洋中。但随之而来的是其安全问题，纳米颗粒对生物及其环境，甚至是人类是否存在负效应。本文系统研究了纳米TiO2对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和短裸甲藻(Gymnodinium breve)的毒性效应，包括对细胞生长的影响(叶绿素)、对自由基含量(OH·、H2O2、O2-)影响、对抗氧化酶系统的影响(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶)和细胞膜透性(丙二醛)的影响，而且进一步研究纳米TiO2对赤潮藻的毒性机制，确定了纳米TiO2对短裸甲藻细胞产生活性氧自由基(reactlive oxide speices，ROS)的主要作用位点。其主要的研究结果如下：
透射电镜(transmission electron microscope，TEM)分析纳米TiO2的粒径均小于40nm，且能进入到藻细胞内，纳米TiO2对短裸甲藻和中肋骨条藻均有毒性效应，短裸甲藻72h的半数致死浓度(EC50)为9.7 mg·L-1，中肋骨条藻72h的半数致死浓度(EC50)为7.37mg·L-1。且纳米TiO2会降低短裸甲藻和中肋骨条藻的叶绿素含量。
随着纳米TiO2浓度的升高，短裸甲藻MDA的含量下降，SOD的活性下降，而CAT的活性升高，羟自由基和过氧化氢自由基的含量显著性升高，超氧阴离子自由基的含量呈上升趋势。而中肋骨条藻MDA的含量显著性下降，SOD的活性显著性升高，而CAT的活性显著性下降，羟自由基和过氧化氢自由基的含量显著性升高，超氧阴离子自由基的含量呈上升趋势。
在纳米悬浮液中并没有检测到Ti4+，实验证明不是因为遮蔽效应而影响了藻细胞生长，在悬浮液中也并没有检测到ROS，说明纳米颗粒在细胞外并不能产生ROS。我们通过加入电子抑制剂(敌草隆、鱼藤酮、双香豆素)的方式研究了纳米TiO2产生ROS的位点。结果表明，纳米TiO2对短裸甲藻产生藻细胞的主要位点之一是叶绿体，通过研究纳米TiO2对离体叶绿体的影响，同时证明了叶绿体的确能够产生ROS。

关键词：纳米二氧化钛;赤潮藻;电子传递链;氧化胁迫;毒性效应

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：环境科学

导师姓名：李锋民

学位年度：2012

语种：中文

分类号：TB383;X503.23

页数：72

在线出版日期：2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）