纳米二氧化钛吸附镉和锌生物动力学研究

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发表于 2022-8-6 11:05:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库解析:
纳米二氧化钛(nano-TiO2)大规模的生产和应用,最终会使其排放到水环境中。分散到水体中的nano-TiO2会吸附水体中已有的金属,并改变金属的生物可利用性。本论文以大型水蚤(Daphnia magna)为试验生物,暴露于不同浓度的吸附了镉(Cd)和锌(Zn)的nano-TiO2悬浮液(0.5mg/L、1 mg/L和 2mg/L)中,利用生物动力学模型研究了吸附在nano-TiO2的Cd和Zn的吸收过程(Uptake),同化效率(Assimilation Efficiency, AE)以及排出速率常数(Efflux Rate Constant, ke)。实验结果表明,大型水蚤对吸附在nano-TiO2上Cd和Zn的吸收过程可分为两个阶段。第一个阶段,在1 h内,大型水蚤体内Cd和Zn的干重浓缩因子(Dry Weight Concentration Factor, DCF)迅速增加,Cd和Zn的吸收速率常数分别为5.07 L/g/h和8.37 L/g/h。第二个阶段,吸收出现饱和现象,在暴露3小时之后,随着nano-TiO2的浓度的升高,与溶解态金属吸收相比,大型水蚤体内Cd和Zn的DCF分别增加了11.0-16.9和37.2-51.3倍,这种吸收的显著增加可以被大型水蚤直接吞食nano-TiO2的现象解释。随着nano-TiO2浓度的增加,Cd和Zn的AE显著降低,Cd的AE由44.5%下降到24.6%, Zn的AE由51.8%下降至30.4%,当nano-TiO2与衣藻结合之后,Cd和Zn的AE显著升高。与溶解态吸收的金属相比,吸附在nano-TiO2上的Cd和Zn的大型水蚤排出速率常数(ke)显著降低, Cd和Zn分别降低了70%和62%。本研究显示,nano-TiO2对金属的吸附会增加大型水蚤对金属的积累并增加金属在生物体内的停留时间。因此,在关注纳米材料毒理学的研究中,应该更多的考虑纳米材料对其它污染物质的生物可利用性和毒性的潜在影响。





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