氧化石墨烯(GO)及氧化石墨烯量子點(GOQD)的廣泛應用增加了其進入到生態(tài)環(huán)境特別是水環(huán)境中的機會。為了更好地了解GO及GOQD的環(huán)境風險,需要對其水生行為及不利影響和可能的毒性效應進行研究。本研究以GO及GOQD作為受試納米材料,首先探究了它們在形貌結構及組成上的物理化學性質區(qū)別。接著比較了pH值、電解質及腐殖酸對GO及GOQD在水中穩(wěn)定性的影響。最后以銅綠微囊藻作為受試生物,分析了GO及GOQD的生物毒性。通過傅里葉紅外光譜及x射線光電子能譜分析表明,GO及GOQD表面均含有大量的含氧官能團。相比GOQD,GO表面含氧官能團總含量更高,且羥基比例較大,而羰基及羧基含量較少。通過測定納米材料的zeta電位及水合粒徑考察了pH值、天然有機物及Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+四種陽離子對GO及GOQD穩(wěn)定性的影響以預測其在水環(huán)境中的遷移規(guī)律。隨著pH值的增加zeta電位降低,在pH值為6-9范圍內,zeta電位變化較小且維持在-20mV~-25mV之間,由于表面靜電斥力在該pH值范圍內體系相對穩(wěn)定。四種陽離子對GO及GOQD穩(wěn)定性均產生一定程度的影響,氧化石墨烯及氧化石墨烯量子點水合粒徑及zeta電位隨著電解質濃度增加而升高。四種陽離子對GO及GOQD的凝聚促進作用由強到弱分別是:Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+。其中二價陽離子對GO及GOQD凝聚作用大于一價陽離子,同一價態(tài)原子量大的陽離子促進作用大于原子量小的陽離子。腐殖酸提高了GO及GOQD在水中穩(wěn)定性,水合粒徑降低,zeta電位絕對值升高。本文研究了GO及GOQD對銅綠微囊藻藻細胞生理生態(tài)特性的影響。通過測定蛋白質、葉綠素、抗氧化物質含量及抗氧化酶活性以探究GO及GOQD對銅綠微囊藻的致毒機理。研究發(fā)現(xiàn)GO及GOQD對銅綠微囊藻均產生抑制作用,且藻密度與染毒濃度成負相關。暴露在不同濃度的GO及GOQD中使得銅綠微囊藻蛋白質合成受到抑制。由于藻細胞內活性氧(ROS)含量增加,需要更多的能量來維持保護性基因的表達及抗氧化系統(tǒng)的正常工作,因此觀察到酯酶活性、葉綠素含量及胞內多糖含量增加。實驗觀察到銅綠微囊藻細胞內抗氧化酶活性普遍升高,抗氧化物質、脂質過氧化產物含量均增加,結果表明GO及GOQD對銅綠微囊藻的毒性效應與氧化損傷息息相關。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X171.5

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