课题基金 / 基金详情

聚苯乙烯微塑料对纳米氧化锌在小球藻—大型蚤食物链传递的影响及作用机制

批准号:
22076160
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
葛飞
依托单位:
学科分类:
环境毒理与健康
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
葛飞

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
纳米氧化锌(ZnO NPs)等纳米材料的广泛应用对水生生态安全构成威胁。微塑料(MPs)作为全球性新型污染物,对ZnO NPs的生物效应与食物链传递的影响尚不清楚。本项目拟构建小球藻(Chlorella vulgaris)—大型蚤(Daphnia magna)水生食物链,以聚苯乙烯微塑料(PS MPs)为代表,考察PS MPs存在下ZnO NPs理化性质(溶解性和吸附性)的变化,探明PS MPs对ZnO NPs在藻细胞的界面行为、亚细胞分布与赋存形态及其沿食物链传递至大型蚤的影响。从生理生化水平(藻细胞光合活性、酶活性及大型蚤生长、行为与消化生理)、代谢水平(代谢产物和生物标志物)和转录水平(调控代谢产物与消化生理、富集ZnO NPs的关键基因)探讨PS MPs存在下ZnO NPs对小球藻和大型蚤的生物效应及其分子机制。研究成果可为评价纳米材料的生态风险与潜在人体健康影响提供科学依据。
英文摘要
The wide application of nanomaterials, such as zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs), poses a threat to aquatic ecological security. As new global pollutants, the impacts of microplastics (MPS) on the biological effect and trophic transfer of ZnO NPs are still not clear. This project aims to construct the aquatic food chain from Chlorella vulgaris to Daphnia magna. Polystyrene microplastics (PS MPs) will be selected as an example to investigate its impact on the physicochemical properties (solubility and adsorption) of ZnO NPs, and then on the interface behavior, subcellular distribution and occurrence of ZnO NPs in the algal cells as well as their transfer potential to D.magna along the food chain. The biological effect and molecular mechanism of ZnO NPs on C. vulgaris and D.magna in the presence of PS MPs will be studied from the aspects of physiological and biochemical level (photosynthetic activity of the algal cells, enzyme activity and growth, and behavior and digestive physiology of D.magna), metabolic level (metabolites and biomarkers) and transcription level (key genes regulating metabolites, digestive physiology and enriching ZnO NPs). The research results will provide a scientific basis in evaluating the ecological risk and potential human health risks of nanomaterials.
微塑料(MPs)作为一种新兴的全球性污染物,在水环境中可与共存污染物纳米氧化锌(ZnO NPs)发生相互作用,然而其环境行为与生物效应有待深入研究。本项目选择ZnO NPs作为典型的水溶性纳米颗粒代表,以全球备受关注的PS MPs为微塑料代表,深入探讨PS MPs存在下ZnO NPs在小球藻-大型蚤食物链传递过程中的生物放大与积累的潜质以及对各营养级生物生理生化与代谢水平的影响,为评价纳米材料的生态风险与潜在人体健康影响提供科学依据。结果主要如下:(1)PS和PC与ZnO NPs或藻细胞的异质团聚主要由疏水和静电作用控制,MPs-NPs-藻细胞三元体系中ZnO NPs倾向于与PS或PC结合;(2)PS MPs抑制了ZnO NPs在小球藻的生物富集,但促进了ZnO NPs对小球藻的生物毒性,其中,动力蛋白介导的内吞作用是主要的内吞机制;(3)PS MPs促进了ZnO NPs对大型蚤的生理应激、行为抑制以及生长发育的影响;(4)PS MPs促进了ZnO NPs在小球藻-大型蚤食物链传递并导致ZnO NPs的生物放大,使短期(72 h)生物放大系数从0.90提升至1.49,长期(21 d)生物放大系数提升至2.11;(5)ZnO NPs影响了小球藻的代谢过程与基因表达,显著增大了小球藻的能量需求,并抑制了细胞内核酸与磷脂合成,从而导致小球藻的正常生长受阻;(6)ZnO NPs增加了大型蚤患免疫性及遗传疾病的风险,并引起解毒及消化过程相关基因的过度表达,而PS MPs扩大了ZnO NPs经饮食暴露对大型蚤基因表达的影响;(7)高盐度下PS MPs表面吸附的HA产生更高强度的•OH,进而促进了PS MPs的破碎和氧化。研究成果发表在Environmental Science & Technology、Environmental Pollution、Journal of Environmental Sciences等知名期刊上。参加8次学术会议,进行口头汇报交流。
污染物的环境界面行为与调控技术
  • 批准号:
    2026JJ10008
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2026
  • 负责人:
    葛飞
  • 依托单位:
湖南水稻产区土壤复合污染多介质环境行为、生物效应与阻控机制
  • 批准号:
    U21A20293
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    260万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    葛飞
  • 依托单位:
纳米ZnO存在下小球藻胞外聚合物的产生特性及其对氮磷吸收的影响
  • 批准号:
    21577117
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    葛飞
  • 依托单位:
表面活性剂胁迫对小球藻吸收氮磷的影响及分子机制
  • 批准号:
    21277114
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    葛飞
  • 依托单位:
国内基金
海外基金