新兴污染物联合生态毒性效应及机制研究：以麝香和金属型纳米颗粒为例

More and more emerging chemicals enter into ecosystem with high development of technology and improvement of living standards in recent years. Current efforts are underway to understand the potential eco-toxicity and environmental risks of synthetic musks (SMs) and metal-based nanoparticles (MB NPs) individually. There are still empty in eco-toxicity about new-type organic-inorganic contamination caused by related utilization of them, which are proposed as the typical issue in this project. This proposed research will present the adsorption behavior of TiO2 NPs /ZnO NPs/CuO NPs on Galaxolide (HHCB)/tonalide (AHTN). Bioavailability of SMs and MB NPs will be explored to interpret the mechanism on interaction of them. Effects of toxicological index (morphology, oxidative damage and gene expression) will be focused on different model organism (rice, earthworm and ragworm) in stress of low-dose and chronic exposure of TiO2 NPs /ZnO NPs/CuO NPs and HHCB/AHTN. Evaluation of global gene expression changes by microarrays and assessment of gene expression profiles for target genes by RT-PCR will be established in the polychaete. Mechanism of organic-nano-combined contamination will be further understood according to the above. This study will provide a scientific basis for comprehensive evaluation in ecological safety about nanomaterials and new-type organic matter, and a practical instruction on development of new environmental friendly materials.

近年来，随着科技高速发展和人民生活水平的提高，越来越多的新兴化学品进入生态系统。目前有关合成麝香和金属纳米颗粒各自的潜在生态毒性和环境风险评价正逐渐成为新的研究热点。但由于两者用途上的关联所导致的新型有机-无机纳米复合污染研究目前还是空白。本项目以合成麝香和金属纳米颗粒为研究对象，研究纳米TiO2/ZnO/CuO等对佳乐麝香(HHCB)/ 吐纳麝香(AHTN)的吸附行为及交互作用所导致的生物有效性改变及引起这些变化的原因，重点阐明低剂量长期暴露下麝香和金属纳米颗粒单独及共存条件对不同环境模式生物（如水稻、蚯蚓、沙蚕等）靶器官毒理学指标（形态学、氧化损伤、目的基因表达）的影响及转录组水平差异基因表达谱研究，探讨有机-纳米复合污染的联合毒性效应机制。研究成果将为全面评价纳米材料、新型有机物的生态安全提供科学依据，对开发环境友好新材料具有实际指导意义。

本项目系统研究了金属纳米颗粒与人工合成麝香的交互作用及生态毒理效应，探讨新型有机-纳米复合污染的联合毒性效应机制，筛选敏感生物标记物，并利用球磨生物炭去除水中HHCB，取得一些创新性成果：（1）利用球磨生物炭优异的物理化学性质，通过吸附、分配作用将待处理水中的HHCB富集到球磨生物炭的表面及孔隙内，从而高效去除水中的HHCB污染物；（2）系统描述了双齿围沙蚕HSP70的分子特性， 其可被液态铜离子诱导表达，具备作为环境污染分子生物标记物的潜力；（3）利用 RAPD 技术获得的萝卜 DNA 多态性变化可作为检测 HHCB 遗传毒性效应的敏感生物标记物,为化学品污染生态毒理早期诊断提供科学依据；（4）纳米 TiO2 可以促进沙蚕 AChE 对 HHCB 的敏感性，进而加重 HHCB 对Perinereis. aibuhitensis 的神经毒性。因此，AChE 可以作为一种有效的潜在生物标志物，用来表征环境中新兴污染物的神经毒性；纳米 TiO2 作为新型环境修复材料在使用时一定要考量其可能带来的复合污染毒性效应。