氨氮对nTiO2在水体中沉降速率的影响

纳米二氧化钛(nTiO2)由于其优异性能,正在被大量生产和使用,不可避免地进入到水体环境中。进入水体环境后,其存在形态和性质受到离子种类、离子浓度和pH值的影响,进而产生生态风险。目前在农业生产中,大量含有氨氮的农药和化肥正在被使用,湖泊、地下水、河流中的氨氮(NH4^+)污染的现象已经越来越严重。通过研究nTiO2的Zeta电位和纳米粒度,探索了水体中NH4^+存在时,不同NH4^+强度和pH值对nTiO2颗粒在水中沉降速率的影响,为评估nTiO2在NH4^+水体中的生态风险提供理论依据。实验结果表明,离子强度越低,pH值越高,越有利于提高nTiO2在电解质溶液中的稳定性,而且与Na+相对比,NH4^+提高了nTiO2的稳定性。

组成改性对BaO·Ln_2O_3·nTiO_2介质材料温度稳定性的影响

在Ba4 5Nd9Ti18O54 主相中引入Bi2 O3 ,Pr2 O3 改性添加剂 ,考察了改性离子对材料温度稳定性的影响 ,研究表明 :随Bi2 O3 含量的增长 ,介电常数εr 显著提高 ,谐振频率温度系数τf 呈V型变化 ,这与 [TiO6]8-八面体畸变程度和Bi2 O3 在材料中的固溶限相关 :在含Bi2 O3 的体系中引入适量的Pr2 O3 ,温度稳定性得到较好改善 ,并提高了介电常数。

纳米二氧化钛对稀有鮈鲫幼体生长的影响

通过纳米二氧化钛(nTiO_2)对稀有鮈鲫幼体生长试验,研究nTiO_228 d暴露对鱼类幼体生长的影响。结果表明,nTiO_2浓度未对稀有鮈鲫幼体生长产生致死效应,但对稀有鮈鲫生长率有影响,最低可观察效应浓度(LOEC)为4.00 mg·L^(-1),无可观察效应浓度(NOEC)为2.00 mg·L^(-1)。

亚砷酸盐提高藻与蚤培养基下纳米二氧化钛的稳定性

进入水环境的纳米二氧化钛(n Ti O2)会影响水体中其他污染物的环境行为,进而影响其生态风险,这种影响机制受其在水环境中分散、团聚及沉降等稳定性的影响。为更好地认识和预测淡水环境中n Ti O2的生态风险,以超纯水和常见的培养基(绿藻培养基BG11、大型水蚤培养基SM7)作为分散介质,分析了亚砷酸盐[As(Ⅲ)]影响下n Ti O2在分散介质中的稳定性。结果表明:n Ti O2稳定性与其初始浓度、分散介质离子强度显著负相关;As(Ⅲ)能够影响分散介质的pH值、Zeta电位,从而影响n Ti O2的稳定性,n Ti O2稳定性与As(Ⅲ)浓度显著正相关。这说明水环境中的As(Ⅲ)能增强n Ti O2的稳定性和迁移能力,使绿藻和大型蚤暴露于稳定的n Ti O2-As(Ⅲ)体系,增大两者的生态风险。

纳米二氧化钛和铜对大型溞的联合毒性

为进一步研究纳米二氧化钛(nTiO_2)与铜(Cu^(2+))的相互作用和生物效应,选取大型溞(Daphnia magna)为受试生物,研究nTiO_2与Cu2+对Daphnia magna的联合毒性效应和Daphnia magna体内抗氧化系统的变化。结果表明,nTiO_2与Cu^(2+)对Daphnia magna的72 h半致死浓度(LC50)和半抑制浓度(EC50)分别为22.742 mg/L、16.739 mg/L和11.635μg/L、10.129μg/L。当nTiO_2与Cu^(2+)共存时,其联合作用的72 h-LC50和72 h-EC50分别为12.721 mg/L、8.827 mg/L和12.405μg/L、10.559μg/L。nTiO_2与Cu2+联合作用于Daphnia magna后,Daphnia magna体内超氧化物歧化酶(SOD)和还原型谷胱甘肽(GSH)活性表现为先诱导后抑制,脂质过氧化的产物丙二醛(MDA)含量逐渐升高。这表明,机体的抗氧化体系受到活性氧自由基(ROS)攻击已经崩溃,无法为Daphnia magna提供保护,氧化伤害是nTiO_2与Cu^(2+)联合毒性的关键原因。

不同浓度纳米二氧化钛对大型溞的繁殖及富集和自净能力的影响

为了弄清不同浓度条件下nTiO2对大型溞(Daphnia magna)生长繁殖的影响,以6个浓度nTiO2溶液进行大型溞21 d连续培养试验,结果表明:nTiO2浓度<1 mg L-1时,其对大型溞的生长繁殖的不利影响不显著;nTiO2浓度>1 mg L-1时,不利影响差异显著,且表现出随着浓度增加,存活率和繁殖受到明显抑制。第一次怀孕、产仔天数、产仔次数、一次产仔以及产仔总数都明显减小(p<0.05)。当nTiO2浓度为5 mg L-1时,繁殖基本上停止,内禀增长率rm由0.347(对照)降到0.106。nTiO2对大型溞的21 d LC50为4.16 mg L-1。24h富集试验结果表明:大型溞在24 h内对nTiO2的蓄积负荷量呈现随浓度和时间的增加而增强的趋势,在低浓度(2 mg L-1)和高浓度(10 mg L-1)条件下,大型溞均在24 h时达到最大负荷量。72 h净化试验结果是:大型溞对nTiO2的净化能力与其富集时的浓度条件有关,富集浓度低(2 mg L-1)的,其自身的净化能力强;富集浓度高(10 mg L-1)的,其自身的净化能力弱;前者的生物半减期T1/2为63.3 h,后者的生物半减期T1/2为181.9 h。

流速对nTiO_2和磷酸盐迁移的影响及模型分析

通过探索不同背景溶液(NaNO_3)浓度及磷浓度下纳米二氧化钛(nTiO_2)表面Zeta电位的变化,研究了不同流速对nTiO_2颗粒和磷酸盐迁移的影响。结果表明:在pH为6.5时,随着NaNO_3浓度的增加,nTiO_2颗粒表面的Zeta负电位也随之降低。在磷酸盐存在下,nTiO_2颗粒表面的负电位随着磷酸盐浓度增加而增强。因此,nTiO_2颗粒在低NaNO_3浓度和高磷酸盐浓度下时具有较好的弥散稳定性。石英砂柱迁移实验证明了水流速度越大nTiO_2颗粒的迁移率就越大,可溶性磷酸盐的迁移量也增多。两点动力学吸附模型可以很好的模拟迁移穿透曲线。模型结果表明,随着流速的增加,导致位点2吸附效率(k_2)、解析效率(k_(2d))以及位点1吸附效率(k_1)值越小,nTiO_2颗粒在石英砂上的吸附效率越低、滞留越少、其迁移性也就越高。

溴氰菊酯在水溶液中的快速光降解研究

采用高效液相色谱法研究了溴氰菊酯在水溶液中的光降解行为。在模拟太阳光照射下,10 mg/L的溴氰菊酯在光照8 h后降解了97.65%。为加快其降解速率,分别在紫外光照射和纳米二氧化钛辅助模拟太阳光照射下对溴氰菊酯进行降解研究,且对纳米二氧化钛的用量进行了优化。结果表明:改变光源或加入纳米二氧化钛均能加快溴氰菊酯的降解。紫外光照射10 min后降解率达99.16%;纳米二氧化钛用量为0.8 mg/L时,模拟太阳光照射40 min后降解率达97.81%。该研究为水体中拟除虫菊酯的快速去除提供较了有效的理论依据。

腐殖酸和磷酸盐对纳米TiO_2颗粒迁移的影响

通过研究纳米TiO_2对溶液中磷酸盐的吸附,以及磷酸盐、腐殖酸(HA)浓度、pH值对纳米TiO_2团聚性能的影响,探究HA和磷酸盐的协同作用对纳米TiO_2颗粒在石英砂柱中迁移行为的影响。结果表明:酸性条件下(pH=6.0)纳米TiO_2颗粒对磷酸盐的吸附能力大于碱性条件(pH=8.0),从而导致纳米颗粒更容易聚沉;HA可以抑制纳米TiO_2颗粒团聚从而促进其在磷酸盐溶液中的迁移,但HA浓度对其迁移性影响不大。

磷酸盐对纳米TiO_2在土壤中迁移的影响

通过探索不同浓度NaNO_3背景溶液中纳米二氧化钛(nTiO_2)表面Zeta电位的变化,研究有无磷酸盐(P)时,nTiO_2在土壤柱中迁移的规律。结果表明:背景浓度的增加,降低了nTiO_2表面的负电位,而P存在时,nTiO_2表面负电位绝对值增加。因此,nTiO_2在低NaNO_3浓度且P存在时具有较好的稳定性。迁移实验证明P的存在促进了nTiO_2的迁移,且随着NaNO_3浓度增加,nTiO_2在土壤柱中的滞留增强。两点动力学吸附模型很好的模拟了穿透曲线,模型结果表明:P存在时,nTiO_2在位点1处的吸附作用或阻塞效应明显减弱,NaNO_3浓度增加,应变作用增加,从而抑制了nTiO_2在土壤柱中的迁移。

纳米TiO_2和ZnO对杜氏盐藻氧化损伤机理的研究

作者分别研究了半致死浓度的纳米TiO2（nTi02）（50mg／L）和纳米ZnO（nZnO）（5mg／L）对杜氏盐藻超微结构、细胞活性、胞内ROS，以及HSP70和Mn．SOD基因表达的影响。结果显示：nTiO2和nZnO均能进入杜氏盐藻细胞内，使淀粉核和淀粉粒被氧化变黑、类曩体严重氧化断裂、线粒体肿大、细胞膜疏松．并使部分细胞器和细胞核发生了凋亡。FDA—PI双染显示，6～36h内，胁迫组杜氏盐藻细胞活性均被明显抑制（P〈0．05），到72h时，细胞活性完全恢复；48h时，ROS对应的荧光值最高，且HSP70和Mn-SOD基因的表达在48h时均明显上调（P〈0．01）。由此推断，nTiO2和nZnO对杜氏盐藻的氧化损伤可能是由于氧化应激性引起了细胞内ROS的升高，使蛋白质变性、酶失活、基因表达受阻、细胞核凋亡、细胞器解体等，此外，nTiO2和nZnO的吸附性可对细胞产生损伤，但随着被吸附物的增多，其吸附能力下降的同时，也会导致纳米材料的光催化性能下降．从而降低对细胞的毒性效应。

nTiO_2在水中的分散沉降行为研究

nTiO2进入水环境后,其存在形态及环境行为主要受水环境因素影响.以P25 nTiO2为研究对象,通过改变nTiO2悬浊液的pH值、电解质和表面活性剂种类,分析了nTiO2的分散、团聚及沉降行为.结果表明,pH通过改变nTiO2颗粒的Zeta电位影响nTiO2在水中的稳定性,等电点附近nTiO2发生显著聚沉.nTiO2颗粒选择性吸附AlCl3、CaCl2、NaCl及Na2SO4电离产生的荷电离子,阳离子的吸附中和了TiO2颗粒表面的负电荷,导致颗粒急速聚沉;阴离子的吸附使颗粒间静电斥力增强,颗粒稳定存在于水中.不同类型的表面活性剂通过改变nTiO2颗粒表面性质,增强nTiO2颗粒在水中的稳定性.运用DLVO理论建立了nTiO2的势能方程,势能曲线拟合结果表明,水环境条件通过影响颗粒间势能大小影响nTiO2在水中的分散沉降行为.

纳米二氧化钛与镉对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长的拮抗效应及其作用机制

人工纳米材料(MNMs)进入水环境将改变传统环境污染物的环境归趋及其毒性作用,两者的相互作用及其机制一直是环境科学领域的热点问题.迄今为止,已有大量MNMs与现存污染物联合毒性作用的研究成果发表,但其潜在的作用机制,尤其是联合作用下的生物响应机制仍未清楚.本文以典型MNMs——纳米二氧化钛(nTiO_(2))与重金属镉(Cd^(2+))为研究目标,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为受试生物,考察在等效剂量(毒性比1∶1)下不同浓度组合nTiO_(2)和Cd^(2+)对斜生栅藻的联合毒性作用模式及其分子机制.结果表明,等效剂量下Cd^(2+)和nTiO_(2)的72h EC50值对比单独暴露时均有显著升高,呈拮抗效应.进一步开展转录组学分析发现,nTiO_(2)存在下斜生栅藻能量代谢所涉及的光合作用、叶绿素代谢以及淀粉与蔗糖代谢通路发生了显著上调,与藻细胞抗逆效应相关的精氨酸与脯氨酸代谢通路同样呈正向刺激表现.本文首次报道了nTiO_(2)与Cd^(2+)等效剂量联合暴露下,浮游植物通过改变藻细胞抗逆能力与加强能量代谢来降低毒性的生物响应机制.本研究结果为深入理解MNMs与现存污染物的复合环境健康效应提供重要参考和研究基础.