表面活性剂对多壁碳纳米管和重金属镉复合细菌毒性影响和机制

论文摘要

多壁碳纳米管（MWCNTs）和重金属的复合生态毒性已受到广泛关注。作为水体中的常见污染物,表面活性剂可能会影响多壁碳纳米管和重金属的复合毒性。本文选取三种不同官能团多壁碳纳米管（短（S-MWCNTs）、短羟基（SC-MWCNTs）和短羧基（SO-MWCNTs））,两种表面活性剂SDBS和Tween 80,以Cd2+为重金属代表,通过细菌毒性实验研究表面活性剂对多壁碳纳米管和Cd2+对大肠杆菌的毒性影响。通过zeta电势测定、沉降实验、吸附实验、细菌细胞外膜渗透性测定揭示毒性影响机制。研究表明:（1）MWCNTs 的细菌毒性强弱关系:S-MWCNTs>SC-MWCNTs>SO-MWCNTs。（2）MWCNTs对Cd2+的细菌毒性影响:S-MWCNTs和Cd2+的复合细菌毒性强于Cd2+的细菌毒性。Cd2+>4 mg·L-1,SC-MWCNTs和Cd2+的复合细菌毒性低于Cd2+的细菌毒性。SO-MWCNTs和Cd2+的复合细菌毒性低于Cd2+的细菌毒性。（3）表面活性剂对MWCNTs毒性影响:SDBS（]00 mg/L）和MWCNTs的复合细菌毒性低于MWCNTs的毒性。Tween80（1 00 mg/L）和S-MWCNTs的复合细菌毒性高于S-MWCNTs的细菌毒性。Tween80（100mg/L）和SC-、SO-MWCNTs的复合细菌毒性低于这两个多壁碳纳米管的单独毒性。（4）表面活性剂对Cd2+的细菌毒性的影响:SDBS（0-200mg/L）浓度变化对Cd2+（1 mg/L）毒性没有影响;10 mg·L-]的Cd2+的细菌毒性随SDBS浓度的增加而增强。Tween80（0-200 mg/L）对 1 mg/L 和 10 mg/L 的 Cd2+的毒性影响不大。（5）表面活性剂对多壁碳纳米管和Cd2+的复合细菌毒性的影响表而活性剂对S-MWCNTs和Cd2+的复合细菌毒性结果表明,当Cd2<2 mg/L时,三者复合细菌毒性（SDBS=100 mg/L）低于二者复合毒性（S-MWCNTs和Cd2+）,当Cd2+>4 mg·L-1时,三者复合细菌毒性最高。Tween80（100 mg/L）的三元复合毒性略高于二元复合细菌毒性（S-MWCNTs和Cd2+）。SDBS的浓度变化（0-200 mg/L）对S-MWCNTs和Cd2+（1 mg/L）的复合细菌毒性的影响不大;当SDBS<50 mg/L时,三者复合细菌毒性（Cd2+=10 mg/L）低于SDBS和Cd2+的复合细菌毒性,当SDBS>50mg/L时,三者复合细菌毒性与SDBS和Cd2+的复合细菌毒性几乎一样。表面活性剂对SC-MWCNTs和Cd2+复合细菌毒性结果表明,Cd2+<4 mg/L时,三者复合细菌毒性（SDBS=100 mg/L）低于二者复合细菌毒性（SC-MWCNTs和Cd2+）,Cd2+>8 mg/L时,三者复合细菌毒性高于二者复合细菌毒性（SC-MWCNTs和Cd2+）,但是低于SDBS和Cd2+的复合细菌毒性。Tween80（100 mg/L）的三者复合细菌毒性与Cd2+的细菌毒性基本相同,但高于二元复合细菌毒性（SC-MWCNTs和Cd2+）,低于Tween80和Cd2+的二者复合体系的毒性。SDBS（0-200mg/L）<50mg.L-1,三者复合（Cd2+=1 mg/L）毒性是随着 SDBS 的浓度的增加而略微加强,SDBS>50mg·L-1时,三者复合毒性几乎不变。Cd2+浓度为10 mg/L时,三者共存时候的复合毒性低于SDBS和Cd2+的二元复合体系的毒性。表面活性剂对SO-MWCNTs和Cd2+二元复合体系细菌毒性影响结果表明,Cd2+<2mg/L,三者复合细菌毒性低于二者复合细菌毒性（SO-MWCNTs和Cd2+）,Cd2>2 mg/L,三者复合细菌毒性高于二者复合细菌毒性（SO-MWCNTs和Cd2+）,但是低于SDBS和Cd2+的复合细菌毒性。Cd2+<4 mg/L,Tween80（100 mg/L）的三者复合细菌毒性低于Cd2+的细菌毒性,与Tween80和Cd2+的二元复合体系的毒性基本相同。Cd2+>4 mg/L,三者复合细菌毒性与Cd2+的细菌毒性基本一样。Cd2+=1 mg/L,当 SDBS（0-200 mg/L）<50 mg.L-1,三者复合毒性是随着 SDBS 的浓度的增加而轻微加强,SDBS>50 mg/L,三者复合毒性几乎不变。Cd2+浓度为10 mg/L时,三者共存时候的复合细菌毒性高于SDBS和SO-MWCNTs的复合细菌毒性,但低于SDBS和Cd2+的复合细菌毒性。非离子表面活性剂Tween 80的浓度变化,对于两个浓度水平的Cd2+和MWCNTs的复合毒性均未产生明显的影响。

论文目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外碳纳米管生物毒性研究

1.2.2 碳纳米管的致毒机理

1.2.3 碳纳米管和重金属复合毒性研究

1.2.4 碳纳米管和表面活性剂复合毒性研究

1.2.5 表明活性剂对重金属生物毒性的研究

1.2.6 碳纳米管与重金属间的相互作用

1.3 研究目的和内容

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

1.3.3 研究技术路线

1.4 研究创新点

2 多壁碳纳米管对重金属细菌毒性的影响及机理

2.1 实验仪器设备及试剂材料

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验仪器

2.2 实验方法

2.2.1 多壁碳纳米管悬液配置

2.2.2 菌液配置

2.2.3 毒性实验

2.2.4 多壁碳纳米管zeta电位测定

2.2.5 沉降实验

2.3 结果与分析

2.3.1 多壁碳纳米管对大肠杆菌的毒性效应

2+大肠杆菌毒性的影响'> 2.3.2 不同官能团多壁碳纳米管对Cd²⁺大肠杆菌毒性的影响

2.4 小结

3 表面活性剂对不同官能团多壁碳纳米管性质及细菌毒性影响

3.1 实验仪器设备及试剂材料

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验仪器选择

3.2 实验方法

3.2.1 多壁碳纳米管悬液配置

3.2.2 菌液配置

3.2.3 毒性实验

3.2.4 多壁碳纳米管zeta电位测定

3.2.5 沉降实验

3.2.6 吸附实验

3.3 结果与分析

3.4 小结

2+细菌毒性的影响及机理'>4 表面活性剂对Cd²⁺细菌毒性的影响及机理

4.1 实验仪器设备及试剂材料

4.1.1 实验材料

4.1.2 实验仪器选择

4.2 实验方法

4.2.1 多壁碳纳米管悬液配置

4.2.2 菌液配置

4.2.3 毒性实验

4.2.4 细胞外膜透性测定

4.2.5 吸附实验

4.3 结果与分析

2+细菌毒性的影响'> 4.3.1 表面活性剂对Cd²⁺细菌毒性的影响

4.4 小结

2+复合细菌毒性的影响及机理'>5 表面活性剂浓度对多壁碳纳米管和Cd²⁺复合细菌毒性的影响及机理

5.1 实验仪器设备及试剂材料

5.1.1 实验材料

5.1.2 实验仪器选择

5.2 实验方法

5.2.1 多壁碳纳米管悬液配置

5.2.2 菌液配置

5.2.3 毒性实验

5.2.4 多壁碳纳米管zeta电位测定

5.2.5 沉降实验

5.2.6 吸附实验

5.3 结果与讨论

2+的复合细菌毒性的影响及机理'> 5.3.1 表面活性剂对短多壁碳纳米管和Cd²⁺的复合细菌毒性的影响及机理

2+的复合细菌毒性的影响及机理'> 5.3.2 表面活性剂对短羧基多壁碳纳米管和Cd²⁺的复合细菌毒性的影响及机理

2+的复合细菌毒性的影响及机理'> 5.3.3 表面活性剂对短羟基多壁碳纳米管和Cd²⁺的复合细菌毒性的影响及机理

5.4 小结

6 结论

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简介

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 付勇

导师: 裴建川

关键词: 多壁碳纳米管,表面活性剂,重金属,毒性

来源: 浙江农林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,有机化工,材料科学,环境科学与资源利用

单位: 浙江农林大学

基金: 国家自然科学基金(21607132)项目

分类号: TQ423;TB383.1;X171.5

DOI: 10.27756/d.cnki.gzjlx.2019.000010

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表面活性剂对多壁碳纳米管和重金属镉复合细菌毒性影响和机制

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