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纳米银海水环境行为及其对海洋细菌的毒性效应与机制研究

2020-12-02阅读(945)

纳米银海水环境行为及其对海洋细菌的毒性效应与机制研究

论文摘要

纳米银（AgNPs）的应用非常广泛,且具有很强的生物毒性和杀菌性,目前已经在河口及近岸海域检测到AgNPs的存在,但是AgNPs进入近岸海域的环境行为以及对海洋细菌造成的影响尚缺乏研究。从河口至近岸海域具有盐度递增及较高浓度溶解有机物（dissolved organic matter,DOM）这两个典型特征。为了研究AgNPs在海水中的环境行为,本文对相同包裹物（citrate）不同粒径（10 nm和40 nm）的AgNPs和相同粒径（40 nm）下不同包裹物（citrate和bPEI）的AgNPs,在不同盐度及不同DOM浓度人工海水中的稳定性进行研究。进一步的,在AgNPs海水环境行为的基础上,探索了AggNPs海水环境行为与其对典型海洋细菌玫瑰杆菌（Roseobacter denitrificans ochl 14）和弧菌（VIbrio caribbeanicus JL3219）毒性的关联。最后,研究AgNPs对玫瑰杆菌（Roseobacter denitrificans och 114）、弧菌（Vibrio caribbeanicus JL3219及Vibrio sp.JL3833）、交替单胞菌（Alteromonas macleodii ATCC271 26）和海杆菌（Marinobater algicola JL117）的生长抑制差异以及抑制机理,结果表明:1.在盐度为5至35的人工海水中,与盐度为0的相比,AgNPs都发生了团聚,相同包裹物（citrate）的不同粒径AgNPs在各盐度海水中形成约100 μm的团块,团块大小无显著差异。当AgNPs包裹物不同时,包裹物为citrate的AgNPs（Ag-Cit）形成的团块比包裹物为bPEI（Ag-bPEI）的大2至40倍。表明,AgNPs在所有盐度海水中会发生团聚行为,形成的团块大小与海水的盐度及AgNPs的粒径无明显相关性,而与AgNPs的包裹物具有显著相关性。2.在海水中存在DOM条件下,Ag-Cit形成的团块反而比Ag-bPEI的小5至15倍,DOM增强了包裹物为citrate的AgNPs稳定性,而降低了包裹物为bPEI的AgNPs稳定性,并且DOM浓度越高,Ag-bPEI的稳定性越差。说明,DOM是影响AgNPs稳定性的重要因素,也进一步说明AgNPs的包裹物是影响其在海水中稳定性的关键因素。3.在纯海水中,Ag-Cit形成的团块显著大于Ag-bPEI,相应的Ag-Cit对och114和JL3219的抑制率显著弱于Ag-bPEI（P<0.05）。在高浓度DOM海水中,Ag-Cit形成的团块显著小于Ag-bPEI,相应的Ag-Cit对och114和JL3219的抑制率显著强于Ag-bPEI（P<0.05）。AgNPs在不同盐度纯海水中的稳定性无明显差异,其对och114和JL3219的抑制率也没有显著差异（P>0.05）。说明,海水环境中不同条件下AgNPs对细菌的毒性与AgNPs的稳定性（团聚程度）具有相关性,使AgNPs团聚形成的团块更大的条件下,其对细菌的毒性更弱,反之则更强。4.AgNPs对5株海洋细菌的毒性由大到小依次为och114、JL117、JL3219、JL3833和ATCC27126,och114和JL117为敏感种。通过研究Ag-Cit10对敏感种och114产生毒性的机理表明,AgNPs能明显增大och114细胞外膜和内膜的通透性,ochl 14细胞内累积的活性氧（ROS）随AgNPs浓度的升高而升高,浓度为1 mg/L的AgNPs刺激och114细胞内超氧化物歧化酶（SOD）的活性明显升高。由此说明,AgNPs对och114存在物理和生理损伤,AgNPs能对细菌的细胞膜造成破坏,并且能刺激细菌胞内的ROS水平升高,并引起与氧化水平相关SOD酶的活性变化。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  •   1.1 纳米银的特性与应用
  •   1.2 纳米银对生物的毒性
  •     1.2.1 粒径对纳米银毒性的影响
  •     1.2.2 包裹物对纳米银毒性的影响
  •   1.3 纳米银在水体中的排放
  •   1.4 纳米银的水环境行为
  •     1.4.1 纳米银与溶解有机物
  •     1.4.2 纳米银与其他环境因子
  •     1.4.3 纳米银环境行为与其生物毒性的关系
  •     1.4.4 纳米银对水生生物的影响
  •   1.5 海洋生态环境
  •     1.5.1 海洋环境
  •     1.5.2 海洋细菌的重要性
  •   1.6 本研究的目的与意义
  • 第2章 纳米银的海水环境行为
  •   2.1 材料与方法
  •     2.1.1 实验仪器与试剂
  •     2.1.2 纳米银的表征
  •     2.1.3 人工海水的配制
  •     2.1.4 纳米银在不同海水环境的粒径表征
  •     2.1.5 数据处理与统计学分析
  •   2.2 实验结果
  •     2.2.1 纳米银的表征
  •     2.2.2 纳米银在不同盐度海水环境中的粒径
  •     2.2.3 纳米银在不同有机物浓度海水中的粒径
  •   2.3 结论与讨论
  •     2.3.1 纳米银在海水环境中容易团聚
  •     2.3.2 纳米银粒径对其稳定性的影响
  •     2.3.3 纳米银包裹物对其稳定性的影响
  •     2.3.4 有机物对纳米银稳定性的影响
  •   2.4 本章小结
  • 第3章 纳米银海水环境行为与纳米银细菌毒性的关系
  •   3.1 材料与方法
  •     3.1.1 实验仪器与试剂
  •     3.1.2 人工海水的配制
  •     3.1.3 纳米银对海洋细菌的毒性实验
  •     3.1.4 数据处理与统计学分析
  •   3.2 实验结果
  •     3.2.1 不同盐度纯海水中纳米银的细菌毒性
  •     3.2.2 不同有机物浓度海水中纳米银的细菌毒性
  •   3.3 结论与讨论
  •     3.3.1 海水环境中纳米银粒径对其细菌毒性的影响
  •     3.3.2 海水环境中纳米银包裹物对其细菌毒性的影响
  •     3.3.3 有机物对纳米银细菌毒性的影响
  •   3.4 本章小结
  • 第4章 纳米银对海洋细菌的毒性效应与机制研究
  •   4.1 材料与方法
  •     4.1.1 实验仪器与试剂
  •     4.1.2 纳米银对海洋细菌的毒性试验
  •     4.1.3 纳米银对细菌细胞膜的影响
  •     4.1.4 细菌内ROS的变化
  •     4.1.5 纳米银对细菌超氧化物歧化酶的影响
  •   4.2 实验结果
  •     4.2.1 纳米银对海洋细菌的毒性
  •     4.2.2 纳米银对细菌细胞膜的影响
  •     4.2.3 细菌内ROS的变化
  •     4.2.4 纳米银对细菌超氧化物歧化酶的影响
  •   4.3 结论与讨论
  •     4.3.1 纳米银对海洋细菌的毒性
  •     4.3.2 纳米银对细菌细胞膜的影响
  •     4.3.3 纳米银对细菌胞内氧化水平的影响
  •   4.4 本章小结
  • 第5章 结论与展望
  •   5.1 纳米银的海水环境行为
  •     5.1.1 纳米银粒径与包裹物对其海水环境行为的影响
  •     5.1.2 有机物与纳米银稳定性
  •   5.2 纳米银海水环境行为与纳米银细菌毒性的关联
  •     5.2.1 海水环境中纳米银粒径对其细菌毒性的影响
  •     5.2.2 海水环境中纳米银包裹物对其细菌毒性的影响
  •     5.2.3 有机物对纳米银细菌毒性的影响
  •   5.3 纳米银对不同海洋细菌的毒性
  •   5.4 纳米银对海洋细菌的毒理机制
  •   5.5 创新点
  •   5.6 研究展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 硕士在读期间发表论文
  • 硕士在读期间参与科研项目
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王奕娜

    导师: 周涵韬

    关键词: 纳米银,海水环境行为,海洋细菌,毒理机制

    来源: 厦门大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 海洋学,环境科学与资源利用

    单位: 厦门大学

    分类号: X55

    总页数: 90

    文件大小: 5746K

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