第七届青年地学论坛

因为具有优越的抗菌性能，纳米银被广泛的应用于日常生活用品中，是目前应用最广泛的纳米材料之一。在这些产品使用过程中会不可避免的释放纳米银到环境中成为新型污染物，而水生态系统是纳米银在自然界中重要的库和中转站之一。随着全球气候变化、水体富营养、污染物的排放及其他人为活动的加剧，近几十年来水生态系统的结构和功能发生了强烈的改变。纳米银的排放可能会进一步加剧水生植物的进一步衰退，因此，本研究选取常见的微藻莱茵衣藻，水生植物紫萍、黑藻、水蕨，水生动物萝卜螺及食蚊鱼为研究对象，从个体和生态系统的水平研究了纳米银对水生态系统产生的毒性效应及其可能的毒性机制。
使用0-10 mg/L的纳米银处理紫萍72 h后，紫萍体内显著积累银元素；紫萍叶状体光合系统受到显著破坏；光合电子传递链及卡尔文循环的关键酶Rubisco酶活性受到抑制，造成吸收的光能不能很好的被利用，诱导 ROS在叶绿体中积累。在莱茵衣藻中发现纳米银显著抑制光合作用相关的酶的活性，包括Rubisco（活性下调约96%），GAPDH（活性下调~95%），PFK（活性下调~65%），PRK（活性下调约55%），和NADP-MDH（活性下调约50%）。利用纯化的蛋白质3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）及苹果酸脱氢酶（MDH）进一步研究纳米银与细胞中蛋白的作用机理。通过质谱研究发现GAPDH和MDH肽链中的巯基会和纳米银释放的银离子紧密结合，其中GAPDH单体中有一个巯基处于反应中心，而MDH单体中的8个巯基都处于反应中心之外，因此GAPDH比MDH对纳米银处理更敏感。使用圆二色谱分析发现，纳米银主要通过改变二级结构导致MDH失活的。表明在细胞中，巯基的数量和位置的不同的不同类型的蛋白质和细胞内化的纳米银之间相互作用不同，最终会影响纳米银对细胞的毒性。纳米银可能是通过和紫萍细胞内蛋白质的巯基结合，影响卡尔文循环关键酶活性，叶绿体光合作用过程中能量的传递，导致ROS积累造成毒性的。
在纳米银浓度低于WHO推荐的饮用水中银元素含量安全标准（0.1mg/L）时，纳米银即可显著抑制水蕨孢子的萌发，改变水蕨配子体的雌雄性别比例，显示出生态风险。在构建的包含水生植物、水生动物和底泥的人工模拟水生态系统中，经过三个月低浓度的纳米银处理，发现水生植物和动物显著积累银元素，但银元素主要沉积到表层底泥中。表层底泥中与硝化相关的细菌丰度显著降低，抑制氮循环。
极性毒性和长期慢性毒性实验显示纳米银对水生态系统具有潜在的风险，纳米银的水生态系统毒性值得长期关注。

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