碳納米材料對蚯蚓的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)

目錄
前言
英文縮略語詞表
第1章 緒論 1
1.1 納米材料及其對土壤生物的毒理效應(yīng) 1
1.1.1 納米材料定義 1
1.1.2 土壤中納米材料的毒理效應(yīng) 1
1.2 影響納米材料生物毒性的主要因素 4
1.2.1 納米材料性質(zhì)的影響 4
1.2.2 共存污染物的影響 6
1.2.3 遷移轉(zhuǎn)化的影響 6
1.3 碳納米材料及其毒理效應(yīng) 7
1.3.1 碳納米材料種類 7
1.3.2 碳納米材料對蚯蚓的毒理效應(yīng) 9
1.3.3 碳納米材料與重金屬的聯(lián)合毒性 10
1.4 改性納米炭黑及其毒理效應(yīng) 11
1.4.1 納米炭黑 11
1.4.2 納米炭黑的改性方法 11
1.4.3 改性納米炭黑對重金屬的吸附性能 14
1.4.4 改性納米炭黑的土壤環(huán)境行為 15
1.4.5 改性納米炭黑的生物毒理效應(yīng) 17
1.5 改性納米炭黑在修復(fù)Cd污染土壤中的應(yīng)用 17
1.5.1 我國土壤Cd污染現(xiàn)狀 17
1.5.2 土壤中Cd的生物毒性 18
1.5.3 改性納米炭黑修復(fù)Cd污染土壤機(jī)制 18
參考文獻(xiàn) 19
第2章 碳納米材料對蚯蚓毒理效應(yīng)研究方法 30
2.1 供試材料 30
2.1.1 供試納米材料 30
2.1.2 供試蚯蚓 30
2.1.3 供試土壤 30
2.1.4 試劑和設(shè)備 30
2.2 研究方法 32
2.2.1 納米炭黑的改性方法 32
2.2.2 納米炭黑對重金屬的吸附特性 34
2.2.3 濾紙接觸蚯蚓毒性試驗(yàn) 35
2.2.4 土壤中蚯蚓毒性試驗(yàn) 37
2.2.5 改性納米炭黑對模擬大單層囊泡的影響實(shí)驗(yàn) 39
2.3 分析方法 41
2.3.1 土壤基本性質(zhì) 41
2.3.2 重金屬含量 41
2.3.3 納米材料的表征 42
2.3.4 蚯蚓毒理效應(yīng)指標(biāo) 44
2.4 數(shù)據(jù)處理 48
2.4.1 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析 48
2.4.2 納米材料對重金屬的吸附特性 48
2.4.3 綜合生物標(biāo)志物響應(yīng)法(IBR)49
2.4.4 MIXTOX模型計算 50
參考文獻(xiàn) 53
第3章 改性納米炭黑的制備及其對重金屬的吸附性能 56
3.1 改性納米炭黑的制備 56
3.1.1 氧化改性劑的篩選 56
3.1.2 氧化改性工藝參數(shù)研究 58
3.1.3 改性納米炭黑制備工藝的優(yōu)化 60
3.2 改性納米炭黑對重金屬的吸附特性 62
3.2.1 吸附等溫線 62
3.2.2 吸附動力學(xué) 64
3.2.3 吸附熱力學(xué) 65
3.2.4 改性納米炭黑表面重金屬的解吸 67
3.2.5 不同氧化改性方法的比較 70
3.3 改性納米炭黑對土壤中重金屬的鈍化 73
3.3.1 MCB對土壤pH的影響 73
3.3.2 土壤重金屬有效態(tài)含量變化 74
3.3.3 土壤中重金屬形態(tài)分布變化 75
3.4 小結(jié) 77
參考文獻(xiàn) 77
第4章 碳納米材料的表征 80
4.1 不同碳納米材料的形貌 80
4.2 不同碳納米材料的表面性質(zhì) 83
4.2.1 比表面積 83
4.2.2 Zeta電位 83
4.2.3 官能團(tuán)和含氧量 84
4.3 不同碳納米材料結(jié)晶度和缺陷 84
4.4 不同碳納米材料含重金屬雜質(zhì) 86
4.5 表面改性對納米炭黑結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響 87
4.6 小結(jié) 90
參考文獻(xiàn) 91
第5章 不同形貌碳納米材料對蚯蚓的生態(tài)毒理效應(yīng) 94
5.1 不同碳納米材料對蚯蚓生長的影響 95
5.1.1 死亡率 95
5.1.2 體重 96
5.2 不同碳納米材料對蚯蚓生理生化的影響 97
5.3 不同碳納米材料對蚯蚓體腔細(xì)胞的毒性 99
5.4 不同碳納米材料對蚯蚓腸道細(xì)菌群落多樣性和結(jié)構(gòu)的影響 100
5.4.1 測序結(jié)果可靠性分析 100
5.4.2 對蚯蚓腸道微生物多樣性的影響 101
5.4.3 對蚯蚓腸道細(xì)菌群落組成的影響 106
5.5 不同碳納米材料對蚯蚓代謝物的影響 109
5.5.1 不同碳納米材料對蚯蚓全部代謝物的影響 109
5.5.2 不同碳納米材料對蚯蚓典型代謝物的影響 112
5.6 小結(jié) 118
參考文獻(xiàn) 119
第6章 表面改性納米炭黑對蚯蚓的毒理效應(yīng) 123
6.1 表面改性納米炭黑對蚯蚓生長的影響 124
6.1.1 死亡率、異常率和體重 124
6.1.2 回避率 125
6.2 表面改性納米炭黑對蚯蚓生理生化指標(biāo)的影響 126
6.2.1 抗氧化標(biāo)志物 126
6.2.2 谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽 128
6.2.3 蛋白質(zhì)和酶活性 129
6.2.4 表面改性納米炭黑對蚯蚓生理生化指標(biāo)影響的綜合分析 130
6.3 表面改性納米炭黑對蚯蚓組織和細(xì)胞病理指標(biāo)的影響 131
6.3.1 組織病理學(xué)檢查 131
6.3.2 細(xì)胞病理學(xué)檢查 132
6.3.3 體腔細(xì)胞存活率 132
6.3.4 DNA損傷 133
6.4 小結(jié) 134
參考文獻(xiàn) 135
第7章 改性納米炭黑-Cd對蚯蚓的聯(lián)合毒理效應(yīng) 138
7.1 Cd和MCB對體腔細(xì)胞的聯(lián)合毒性 139
7.1.1 Cd和MCB單一的細(xì)胞毒性 139
7.1.2 Cd和MCB聯(lián)合的細(xì)胞毒性 140
7.2 改性納米炭黑對蚯蚓細(xì)胞吸收Cd和超微結(jié)構(gòu)的影響 144
7.2.1 MCB-Cd對體腔細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響 144
7.2.2 MCB對細(xì)胞吸收Cd的影響 145
7.2.3 MCB吸附Cd對細(xì)胞聯(lián)合毒性的驗(yàn)證 145
7.3 土壤中Cd和MCB對蚯蚓的聯(lián)合毒性 146
7.3.1 存活率 146
7.3.2 生物標(biāo)志物 147
7.3.3 土壤Cd有效態(tài)含量和蚯蚓吸收Cd含量 148
7.4 小結(jié) 149
參考文獻(xiàn) 150
第8章 碳納米材料對蚯蚓的生態(tài)毒理效應(yīng)機(jī)理 153
8.1 不同碳納米材料對蚯蚓毒理效應(yīng)機(jī)理 154
8.1.1 不同碳納米材料的差異對蚯蚓毒理效應(yīng)的影響 154
8.1.2 不同形貌碳納米材料對蚯蚓生物膜的損傷 157
8.1.3 不同碳納米材料對蚯蚓氧化應(yīng)激的影響 159
8.2 表面改性納米炭黑對蚯蚓毒理效應(yīng)機(jī)理 162
8.2.1 納米炭黑(CB)和表面改性納米炭黑(MCB)對蚯蚓的直接影響機(jī)理 163
8.2.2 納米炭黑(CB)和表面改性納米炭黑(MCB)對蚯蚓的間接影響機(jī)理 164
8.3 改性納米炭黑-Cd對蚯蚓的聯(lián)合毒理效應(yīng)機(jī)理 165
8.3.1 納米炭黑改性后對Cd的吸附特性變化 165
8.3.2 MCB-Cd相互作用對蚯蚓體腔細(xì)胞的聯(lián)合毒理效應(yīng) 166
8.3.3 土壤中MCB-Cd對蚯蚓的聯(lián)合毒理效應(yīng) 171
8.4 MCB對細(xì)胞毒性機(jī)理初探 173
8.4.1 CB和MCB對GUV+和GUV-的影響 173
8.4.2 不同濃度CB和MCB對GUV+的影響 175
8.4.3 不同暴露時間CB和MCB對GUV+的影響 177
8.4.4 CB和MCB對GUV+的作用機(jī)制 178
8.5 小結(jié) 179
參考文獻(xiàn) 180
第9章 結(jié)論與展望 186
9.1 結(jié)論 186
9.2 展望 189
參考文獻(xiàn) 191