由于人工納米材料的大量生產(chǎn)和廣泛應用，納米材料與納米技術(shù)的生物和環(huán)境安全性問題已引起人們的普遍關注。納米材料會在其生產(chǎn)、使用和處理過程中進入環(huán)境。由于其環(huán)境普遍性及潛在的生物效應，人工納米材料已被公認為一類重要的環(huán)境污染物。因此，亟需研究其環(huán)境行為、生物攝入與分布，以科學評估其環(huán)境和生物安全性。此外，環(huán)境中還存在大量天然納米材料，多種自然途徑可無意地合成天然納米材料。但迄今我們對天然納米材料的生成與轉(zhuǎn)化途徑的理解尚不夠深入。 近年來，中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心劉景富研究員課題組及陰永光研究員(青促會會員)對納米銀等金屬納米材料的環(huán)境生成與轉(zhuǎn)化、生物攝入及毒性等開展了較為系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)了環(huán)境中天然有機質(zhì)與微生物還原銀離子生成納米銀超氧自由基新途徑與新機制(ACS Nano 2012, 6, 7910; Environ. Sci. Technol. Lett. 2016, 3, 160)以及鐵在納米銀光生成中的催化作用(Environ. Pollut. 2017, 225, 66)，揭示了焚燒過程中環(huán)境有機質(zhì)在氯化銀轉(zhuǎn)化為納米銀中的關鍵作用(Environ. Pollut. 2017, 220, 955)；研究了不同分子量天然有機質(zhì)在納米銀生成與分散中的差異作用(Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 9366; Environ. Sci. Technol. 2015, 49, 6581)，揭示了水環(huán)境中納米銀的氧化與再還原所導致的高度動態(tài)轉(zhuǎn)化機制，并闡明了納米銀形態(tài)變化對水生生物急性毒性的影響(J. Environ. Sci. 2015, 34, 116; J. Environ. Sci. 2015, 35, 62)。上述研究的長期積累使作者對納米材料環(huán)境行為與生物積累研究的現(xiàn)狀、關鍵科學問題和未來發(fā)展方向有深入的認識與思考，意識到同位素示蹤技術(shù)在金屬納米材料環(huán)境行為與生物積累研究中的巨大潛力。 由于環(huán)境與生物樣品中納米材料的濃度往往很低且存在高濃度的金屬背景干擾，環(huán)境濃度下金屬納米材料的遷移轉(zhuǎn)化研究面臨巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。放射與穩(wěn)定同位素標記為高靈敏、選擇性示蹤金屬納米材料提供了一種新的有效工具。在前期研究基礎上，進一步采用雙同位素示蹤技術(shù)對納米銀、銀離子轉(zhuǎn)化過程的氧化、還原動力學過程進行同時監(jiān)控(Environ. Sci. Nano 2016, 3, 883)，為研究納米銀、銀離子的環(huán)境轉(zhuǎn)化與攝入行為提供了方法學支持。應邀為Chemical Reviews撰寫了綜述論文Isotope Tracers To Study the Environmental Fate and Bioaccumulation of Metal-Containing Engineered Nanoparticles: Techniques and Applications (Chem. Rev. 2017, 117, 4462)，系統(tǒng)地總結(jié)了金屬納米材料放射/穩(wěn)定同位素標記的優(yōu)點，重點討論了放射/穩(wěn)定同位素選擇、同位素標記金屬納米材料制備、環(huán)境與生物暴露途徑與檢測研究的進展，探討了金屬納米材料環(huán)境與生物分布/轉(zhuǎn)化的研究思路和發(fā)展方向，對金屬納米材料的環(huán)境行為、生物攝入與分布等相關研究具有重要的參考價值。 該研究得到了國家自然科學基金、中科院青年創(chuàng)新促進會、國家重點研發(fā)計劃“納米科技”重點專項等項目的資助。 全文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.6b00693
環(huán)境行為與生物積累研究中放射/穩(wěn)定同位素標記金屬納米材料的制備、暴露與檢測 |
