纳米氧化锌对河流凋落物降解的影响及机制研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:31500377
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:C0306.生态系统生态学
- 结题年份:2018
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:魏明宝; 张肖静; 杨艳琴; 秦小青; 张钰; 王利;
- 关键词:
项目摘要
Nano-ZnO is used widely because of its unique optical properties, high catalytic ability and antimicrobial activity, but it also brings harm to human beings and our environment. Currently, intensive studies are involved in the eco-toxicity of nano-ZnO on some single mode organisms, but the impact and mechanism of nano-ZnO on aquatic litter decomposition has not been reported yet. It was indicated that litter decomposition rate could be inhibited by nano-CuO and nano-Ag. Therefore, we attempt to explore the mechanism in the methods of biochemistry, molecular biology and nano-science. It will be studied including the transformation, migration and effect of nano-ZnO on decomposition rate in water-(nano-ZnO)-litter decomposition system. Changes of microbial diversity will be tracked to indicate the succession of microbial community under the influence of nano-ZnO. Furthermore, the dynamic of extracellular enzyme activity will be studied timely. We will analyze the intrinsic relationship between environmental behavior characteristics of nano-ZnO and microbial activity to fully reveal the mechanism of nano-ZnO on aquatic litter decomposition. This study can provide theory basis for research on environmental toxicology of nano-materials in aquatic ecosystem.
纳米氧化锌因其独特的光电性能、高效的催化能力和抗菌活性而倍受青睐,但同时也给人类和环境带来了一定程度的危害。目前,纳米氧化锌对单一模式生物的毒性研究较为深入,而纳米氧化锌对河流凋落物降解的影响及机制还未见报道。有研究显示,纳米氧化铜和纳米银对河流凋落物的降解过程具有抑制作用。因此,本项目拟综合运用生物化学,分子生物学以及纳米科学等方法,在水-纳米氧化锌-凋落物降解体系建立之后,探讨纳米氧化锌在该体系中的形态变化、运移规律及其对凋落物降解速率的影响效应;同时对体系内分解者微生物多样性的变化进行跟踪,揭示微生物群落在纳米氧化锌影响下的演替规律;并结合主要降解酶活性的动态变化,剖析纳米氧化锌的环境行为特征与分解者活性的相关性,从而全面揭示纳米氧化锌对河流凋落物降解的影响机制,为水域生态系统中纳米材料的环境毒理研究奠定理论基础。
结项摘要
随着材料科学与化学技术的飞速发展,以纳米材料为支撑的经济市场日益昌盛,纳米氧化锌(ZnO)产品因其独特的光电性能、高效的催化能力和抗菌活性而倍受青睐,广泛应用于化妆品、抗菌涂料,纺织面料和电子设备等日常用品中。尽管纳米ZnO显示出诸多优势,但大量的生产和消费增加了其对环境的释放风险,进而对生态系统功能造成一定程度的危害。本项目以岸边植物钻天杨(Populus nigra)和水生植物狭叶香蒲(Typha angustifolia)为凋落物来源,通过室内模拟实验,探讨了纳米ZnO的对河流凋落物降解的影响及机制。结果表明:(1)相较于30和200 nm 的ZnO,90 nm ZnO对钻天杨凋落物降解速率的抑制作用最为显著,该处理下真菌多样性指数最小且Basidiomycota 及Zygomycota丰度最低。虽然微生物降解酶活性普遍受到纳米ZnO抑制,但不同粒径之间没有明显的差异,同样地,暴露纳米ZnO后真菌菌丝的形态受到了严重损害且在各处理间无显著差别;(2)纳米ZnO的暴露时间和浓度显著影响了钻天杨凋落物的降解速率:暴露43天后,纳米ZnO对凋落物降解速率的抑制作用随着浓度的升高而显著加强;暴露50天后,10和100 mg L-1纳米ZnO呈现显著的抑制作用,而1000 mg L-1纳米ZnO无明显作用。微生物总活性在整个暴露阶段均被显著抑制,但真菌群落组成在暴露33天后呈现显著变化,尤其是100和1000 mg L-1纳米ZnO处理下,Pleosporaceae sp.丰度显著降低;(3)短期(47天)和长期(158天)暴露均显示:虽然纳米ZnO使钻天杨和狭叶香蒲凋落物的降解速率降低,但可见光的加入并没有显著增强其对凋落物的降解速率的影响,却加速了纳米ZnO的溶解从而增强了其对真菌生孢率的抑制作用;在自然光照条件下,钻天杨降解速率与纳米ZnO的浓度呈显著的负相关。此外,纳米ZnO可增强微生物的抗氧化活性,其中以5 mg L-1纳米ZnO的促进作用最显著。综述所述,项目揭示了纳米ZnO的粒径效应、浓度效应以及光催化活性对河流生态功能的潜在危害性规律,为水域生态系统中纳米材料的环境风险评价提供了有力的理论支撑。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
纳米氧化锌对凋落物降解微生物群落结构和代谢功能的影响
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:生态毒理学报
- 影响因子:--
- 作者:杜京京;崔明会;张玉燕;郭瑞林;高玉聪
- 通讯作者:高玉聪
Chronic impacts of TiO2 nanoparticles on Populus nigra L. leaf decomposition in freshwater ecosystem
TiO2 纳米粒子对淡水生态系统中黑杨叶片分解的长期影响
- DOI:10.1016/j.jhazmat.2018.02.010
- 发表时间:2018-05-15
- 期刊:JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
- 影响因子:13.6
- 作者:Du, Jingjing;Zhang, Yuyan;Zhang, Hongzhong
- 通讯作者:Zhang, Hongzhong
Impacts of benzophenone‑type UV flters on cladoceran Daphnia carinata
二苯甲酮型紫外线过滤剂对枝角类水蚤的影响
- DOI:10.1007/s10201-018-0563-1
- 发表时间:--
- 期刊:Limnology
- 影响因子:1.6
- 作者:Jingjing Du;Mingxiang Qv;Ke Li;Xiaoyun Yin;Fanxiao Meng;Jingchao Yang;Chuang Ma
- 通讯作者:Chuang Ma
Harmful effect of nanoparticles on the functions of freshwater ecosystems: Insight into nanoZnO-polluted stream
纳米颗粒对淡水生态系统功能的有害影响:深入了解纳米氧化锌污染的河流
- DOI:10.1016/j.chemosphere.2018.09.171
- 发表时间:2019-01-01
- 期刊:CHEMOSPHERE
- 影响因子:8.8
- 作者:Du, Jingjing;Zhang, Yuyan;Zhang, Hongzhong
- 通讯作者:Zhang, Hongzhong
环境微生物学微课教学模式初探与应用—以《蓝藻细胞的特殊结构》教学设计为例
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:广东化工
- 影响因子:--
- 作者:杜京京;张玉燕;魏明宝;张肖静
- 通讯作者:张肖静
共 8 条
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其他文献
Effects of Initial Moisture Content on Phenanthrene Degradation Behavior during Sludge Composting
污泥堆肥初始含水量对菲降解行为的影响
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:Nature Environment and Pollution Technology
- 影响因子:--
- 作者:马闯;刘福勇;魏明宝;杜京京;刘楠;张宏忠
- 通讯作者:张宏忠
共 1 条
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- 批准号:32271701
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