可变电荷土壤中合成纳米颗粒的稳定机制与动物毒性研究

随着纳米技术的发展，人们越来越关注工业合成纳米颗粒的土壤环境效应及生态风险。近年来，土壤介质中合成纳米颗粒的提取与表征技术不断发展，其环境稳定性与毒性效应研究深受重视。本项目拟选用典型可变电荷土壤（红壤），针对普遍关注的典型纳米材料（金属型的ZnO纳米颗粒和碳质型的纳米碳管），综合运用错流-流场分馏、同步辐射、动态光散射原位观测、同位素示踪等技术手段，开展可变电荷土壤中合成纳米颗粒的提取、表征及其影响因素、颗粒吸附团聚动力学与热力学过程、土壤动物（生活在土体内的弹尾目、蚯蚓）毒性测试及其致毒机理研究，建立土壤中合成纳米颗粒的分离、保存和表征的方法学，揭示可变电荷土壤中合成纳米颗粒团聚与稳定的表面微观机制，探明其主控因素；同时筛选可用于合成纳米颗粒毒性测试的土壤动物与敏感性生物标记物，探讨其致毒机理。为科学认识可变电荷土壤中合成纳米颗粒的环境行为及生态风险提供新方法和新依据。

近年来，土壤介质中合成纳米颗粒的提取与表征技术不断发展，其环境稳定性与毒性效应研究深受重视。本项目选择了三种南方红壤作为典型的可变电荷土壤，进行了合成纳米颗粒稳定性与迁移性的研究。同时，针对可变电荷土壤中的主要成份（铁氧化物、腐殖酸等）以及主要的土壤环境影响因素，利用合成的铁氧化物包被石英砂并与腐殖酸结合进行了土柱模拟试验，结合XDLVO理论、阻塞作用与胶体过滤理论与数学模型，揭示了可变电荷土壤中合成纳米颗粒的稳定机制。在土壤中合成纳米颗粒的动物毒性研究方面进行了探索，特别是研发了土壤动物毒性测试所必需的相关实验装置，包括小节肢土壤动物分离与收集装置、土壤弹尾目动物的测量与计数方法与装置等。选择弹尾目昆虫Folsomia candida（白符跳）为供试昆虫，开展了滤纸接触实验、逃避实验、标准土壤等急性毒性实验，研究了水溶液和土壤两种暴露条件下铜离子对跳虫的毒性效应。本项目共发表标注论文9篇，其中SCI论文6篇；获授权发明专利1项、实用新型专利2项；培养博士研究生3名，硕士研究生2名。项目研究成果为科学认识可变电荷土壤中合成纳米颗粒的环境行为及生态风险提供新方法和新依据。