城市環(huán)境所在納米二氧化鈦影響大型蚤砷的生物有效性研究中取得進展

　　納米二氧化鈦(nTiO₂)由于具有高比表面積、穩(wěn)定性、防腐蝕和光催化等特性，得到大量生產和廣泛應用。(nTiO₂的廣泛應用不可避免地導致人體接觸和環(huán)境泄露，進而對人類健康、動物乃至整個生態(tài)系統產生威脅。近年來，nTiO₂相關領域發(fā)表的文章迅猛增長，這也說明(nTiO₂的安全性正受到越來越多的重視。盡管已有的研究表明，(nTiO₂可以通過靜電力等物理吸附和化學鍵等化學結合來吸附金屬和有機污染物，從而提高其生物有效性。但對(nTiO₂作為載體促進污染物進入生物體內后，共存污染物如何分布以及如何產生潛在毒性等方面缺乏較為系統的研究。

　　中國科學院城市環(huán)境研究所城市水環(huán)境與水生態(tài)研究組（顏昌宙團隊）自2013年起以(nTiO₂為研究對象，系統研究其對五價砷(As(V))在大型蚤體內累積、分布和毒性效應的影響。結果表明，(nTiO₂作為一種有效載體，顯著提高了As(V)在大型蚤體內的累積。隨著(nTiO₂濃度由2 mg-Ti/L上升到 20 mg-Ti/L，As(V)的累積量分別為游離態(tài)砷累積量的2.3和9.8倍。通過激光剝蝕與等離子體質譜儀聯用技術，研究人員發(fā)現(nTiO₂和As(V)在大型蚤體內的分布具有顯著相關性（2.0 mg-Ti/L (nTiO₂時，R=0.676, P<0.01；20.0 mg-Ti/L nano-TiO₂時，R=0.776, P<0.01）。這也印證了(nTiO₂的載體作用。此外，該研究發(fā)現一個十分有趣的現象，即As(V)對大型蚤的毒性效應與其在大型蚤體內的累積量并不一致。該研究試圖從亞細胞分布的角度對其進行解釋。與對照組相比，隨著(nTiO₂濃度的升高，增加的As(V)主要分布在金屬解毒相中，而增加的(nTiO₂主要分布在金屬敏感相中。As(V)和(nTiO₂在大型蚤體內亞細胞分布的差異表明，部分吸附在(nTiO₂上的As(V)可能在大型蚤體內從(nTiO₂上解離下來。因此，較高濃度的(nTiO₂（20.0 mg-Ti/L）增加了As(V)毒性。而較低濃度的(nTiO₂（2.0 mg-Ti/L）降低了As(V)毒性，一方面是因為與對照相比，金屬敏感相中的As(V)含量基本保持不變；另一方面，部分As(V)仍吸附在nTiO2上。

　　該研究成果發(fā)表在國際期刊《環(huán)境科學與技術》上（Environmental Science & Technology, 2016, DOI: 10.1021/acs.est.6b01215）。該研究得到了國家自然科學基金資助(41271484, 41401552, 41301346)。