在納米TiO2影響As的生物有效和食物鏈營養傳遞取得進展

　　砷（As）是一種廣泛存在于自然界的有毒類金屬元素，在美國有毒物質與疾病登記署發布的優先控制有害物質清單（2017）中位列第一。在水環境中，砷酸根陰離子一般會吸附或者附著于各種環境顆粒物上，而且這種復合物是砷在自然水體中存在的主要形態。二氧化鈦納米材料（nano-TiO2）因其獨特的性能廣泛應用于各行業，日益增長的需求及其潛在的生態風險使其成為備受關注的新興污染物。相關研究指出二氧化鈦納米材料因其巨大的比表面積對砷具有很強的吸附能力，雖然已有研究證實這種吸附作用會影響淡水水生生物對砷的累積及分布，然而，在咸水生態系統中納米二氧化鈦與砷的相互作用機理，特別是在納米顆粒對砷在咸水食物鏈上的傳遞與生物利用這方面的認知還十分有限。

　　 中國科學院城市環境研究所城市水環境與水生態研究組（顏昌宙團隊）系統研究了nano-TiO2對As(V)在咸水豐年蝦中的累積、分布、代謝和毒性效應的影響以及在“擬微綠球藻——豐年蝦”食物鏈中傳遞特征的影響。研究結果表明：nano-TiO2能作為載體，促進As在豐年蝦體內的累積。但是納米顆粒的存在同樣能夠顯著促進豐年蝦幼蟲對As的排泄，縮短其在生物腸道中的停留時間。此外，nano-TiO2和As(V) 聯合暴露時，As在豐年蝦幼蟲亞細胞生物活性組分（BAM）中的比例顯著減低，在細胞碎屑中的比例顯著增加。這意味著納米二氧化態能減弱As對豐年蝦細胞膜的穿越能力，進而減少豐年蝦對As的吸收與利用。此外，nano-TiO2還能顯著促進豐年蝦餌料擬微綠球藻對As的累積。通過食物鏈傳遞因子TTF值（TTFAs+nano-TiO2 > TTFAs），我們發現這種促進作用導致了更多的As通過“擬微綠球藻——豐年蝦”食物鏈傳遞到浮游動物（豐年蝦）中。但經過48小時凈化后，以暴露于nano-TiO2+As(V)的擬微綠球藻為食物的豐年蝦，其體內殘留的As要顯著低于對照組的豐年蝦（食物擬微綠球藻僅暴露于同樣濃度的As(V)）。這可能要歸因于納米顆粒對As(V)的吸附作用，即吸附于藻細胞表面的納米二氧化鈦能夠提供更多的表面積供As(V)吸附，但是以這種形態存在的As在高營養級生物——豐年蝦中的生物利用率是非常低的。上述研究結果表明nano-TiO2能夠大大降低As在豐年蝦體內的生物可利用性。本研究結果可為系統評估nano-TiO2與As(V)復合污染在咸水生態系統中的風險提供理論依據。

　　 上述研究成果相繼發表在環境領域國際著名期刊《Environmental Science: Nano》和《Aquatic Toxicology》。該研究得到了國家自然科學基金（21577138, 21377125, 1271484）和中國國際科技合作項目（2011DFB91710）資助。