两种稀土氧化物纳米颗粒对生菜的毒性效应及机理研究

论文摘要

稀土氧化物纳米颗粒（Rare Earth Oxides Nanoparticles,REO-NPs）因其独特的理化性质,广泛应用于材料科学、生物医学、化妆品、环境分析等领域。在应用过程中,REO-NPs会以燃烧、工厂废气、废水等方式进入环境,然后通过水汽输送、降雨、下渗等途径在土壤、水体及大气中进行迁移转化,最终影响生态环境和人类健康。为此,研究REO-NPs在环境介质中的迁移转化规律及植物的毒性响应机制,对REO-NPs的应用及其生态安全效应评价具有重要的理论价值和实践指导意义。本研究以生菜为供试作物,采用水培试验,通过测定生菜生物量、组织水分含量、叶片光合和荧光特性、组织中的营养元素含量、La和Nd分布等来研究Nd2O3和La2O3NPs对生菜的毒性效应和致毒机理。主要结果如下:（1）不同处理对生菜的毒性效应La2O3 NPs(100 mg L-1)和Nd2O3 NPs(100、125 mg L-1)处理增加了生菜鲜重、含水率、叶绿素含量、气孔导度、光合作用速率、蒸腾速率以及Fv/Fm,与对照差异不显著。125、150 mg L-11 La2O3 NPs和150 mg L-1Nd2O3 NPs处理,对生菜生物量及光合特性具有明显的抑制作用（p<0.05）。150 mg L-1La2O3,Nd2O3BPs、20 mg L-1La3+,Nd3+处理均可不同程度促进生菜生长,但与对照相比差异不显著。（2）不同处理对生菜营养元素含量的影响随着La2O3和Nd2O3 NPs处理浓度的增加,生菜地上部营养元素N、P、Mg、Mn、Ca等含量随之降低,生菜根部N、Mg、Ca元素含量随之降低,但P、Mn元素含量则随处理浓度的升高呈现上升趋势。150 mg L-1La2O3,Nd2O3 BPs、20mg L-1La3+,Nd3+处理对生菜组织营养元素含量的影响与对照差异不显著。（3）镧和钕元素在生菜组织中的含量及分布随着La2O3和Nd2O3 NPs处理浓度的升高,生菜地上部和根部的La和Nd含量随之增加;150 mg L-1La2O3、Nd2O3 BPs处理的生菜地上部La、Nd含量显著低于同浓度的纳米颗粒处理,根部的La含量低于同浓度的纳米颗粒处理,Nd则正好相反;20 mg L-1La3+、Nd3+处理的生菜根部La、Nd含量显著低于150 mg L-1的纳米颗粒处理,地上部的Nd含量低于150 mg L-1的纳米颗粒处理,La则恰好相反。TEM结果发现,进入生菜组织的La和Nd主要分布在细胞的胞间层、细胞间隙及细胞质,表明两种纳米颗粒破坏细胞膜的选择透过性,进而使大量纳米颗粒进入植物组织和细胞器。（4）纳米颗粒、大颗粒及离子的毒性效应及致毒因素分析150 mg L-1La2O3和Nd2O3 NPs对生菜产生明显的抑制作用（p<0.05）,而150mg L-1的BPs对生菜的生长具有一定的促进作用,说明纳米颗粒较小的水力学直径和较高的浓度是导致生菜毒性效应的主要因素,La2O3和Nd2O3 BPs不会致毒。此外,150 mg L-1La2O3和Nd2O3NPs溶出的La3+和Nd3+最大浓度的1.5倍,即20 mg L-1La3+、Nd3+处理没有对生菜生长起抑制作用,反而促进生菜的生长,表明导致生菜毒性效应的不是两种纳米颗粒溶出的离子,而是纳米颗粒本身。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于学茹

导师: 翟胜

关键词: 氧化镧纳米颗粒,氧化钕纳米颗粒,水培生菜,毒性效应,机理

来源: 聊城大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 聊城大学

基金: 国家自然科学基金(41701243,41807092),山东省自然科学基金(ZR2013DM012,ZR2013DL005)项目

分类号: X171.5

DOI: 10.27214/d.cnki.glcsu.2019.000264

总页数: 59

文件大小: 1944K

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