同步辐射技术研究纳米二氧化铈在土壤-植物系统的转化与归趋

Nano ceria, with special physicochemical properties, is a typical metal oxide nanomaterial, which are widely used in industry, commodities and daily life. With a lot of applications, these nanomaterials are inevitably released into the environmentand the soil may become their main sink. It has raised much concerns about the effects of nano ceria on soil and terrestrial species. However, there is little research on the study of interactions between nano-ceria and soil and terrestrial plants. In this project, combined with our previous study results, a series of synchrotron radiation techniques, such as X-ray absorption spectroscopy, micro X-ray fluorescence and scanning transmission X-ray microscopy imaging, etc., will be employed to study the fate and transformation of nano ceria in soil and plants. The in vitro simulation experiments is performed to complementally elucidate the transformation mechanism of nano ceria. The correlation between the environmental transformation of nano ceria and their bioeffects is also disscussed. Our research will be helpful to evaluate the environmental and ecological risks of the increasing use of NMs, and provide important ecotoxicological data to support sustainable development of nanoscience and nanotechnology.

纳米二氧化铈是典型的金属氧化物纳米材料，具有特殊的物理化学性质，广泛应用于工业生产和日常生活。伴随着大量的使用，纳米二氧化铈将不可避免地被释放到环境中，土壤可能成为其主要的归属地，关于它们对土壤以及环境物种的影响引起了人们的关注。然而，关于纳米二氧化铈对土壤以及陆生植物的作用研究还很少。本项目以此为切入点，结合前期的研究基础，综合利用多种基于同步辐射的分析方法，如X射线吸收谱、微区X射线荧光和扫描透射X射线显微成像等，系统研究纳米二氧化铈在土壤和植物系统中的转化与归趋，结合体外模拟实验阐明纳米二氧化铈的转化机制，探讨环境转化与其生物效应之间的关系。本研究将为评价纳米材料的生态效应，保障纳米技术健康发展提供科学依据。

纳米二氧化铈(CeO2)是典型的金属氧化物纳米材料，因其独特的物理化学性质被广泛用于工业生产和日常生活中。在生产和使用过程中，纳米二氧化铈将不可避免地被释放到环境并沉积在土壤当中，对土壤及环境物种产生潜在影响。本项目主要研究了纳米CeO2对土壤-植物系统的作用。我们评价了纳米CeO2对土壤酶活和微生物群落的影响，比较了植物存在与否纳米CeO2的生物效应区别；研究了不同性质的纳米CeO2在琼脂培养、沙培及土培植物中的吸收、分布和转化等真实在体行为，探讨和总结了纳米CeO2的生物转化规律及对其生物效应的影响；利用同步辐射相关技术首次阐明了纳米CeO2在植物体系中发生转化的位置及必要条件，并进一步在基于转化的条件下研究了纳米CeO2稀土在植物体内的转运行为，取得了一系列原创性的研究成果。本项目的研究结果将为评价纳米CeO2的生态效应，保障纳米技术健康发展提供科学依据。