碳纳米材料对蚯蚓的生态毒理学效应

目录
前言
英文缩略语词表
第1章 绪论 1
1.1 纳米材料及其对土壤生物的毒理效应 1
1.1.1 纳米材料定义 1
1.1.2 土壤中纳米材料的毒理效应 1
1.2 影响纳米材料生物毒性的主要因素 4
1.2.1 纳米材料性质的影响 4
1.2.2 共存污染物的影响 6
1.2.3 迁移转化的影响 6
1.3 碳纳米材料及其毒理效应 7
1.3.1 碳纳米材料种类 7
1.3.2 碳纳米材料对蚯蚓的毒理效应 9
1.3.3 碳纳米材料与重金属的联合毒性 10
1.4 改性纳米炭黑及其毒理效应 11
1.4.1 纳米炭黑 11
1.4.2 纳米炭黑的改性方法 11
1.4.3 改性纳米炭黑对重金属的吸附性能 14
1.4.4 改性纳米炭黑的土壤环境行为 15
1.4.5 改性纳米炭黑的生物毒理效应 17
1.5 改性纳米炭黑在修复Cd污染土壤中的应用 17
1.5.1 我国土壤Cd污染现状 17
1.5.2 土壤中Cd的生物毒性 18
1.5.3 改性纳米炭黑修复Cd污染土壤机制 18
参考文献 19
第2章 碳纳米材料对蚯蚓毒理效应研究方法 30
2.1 供试材料 30
2.1.1 供试纳米材料 30
2.1.2 供试蚯蚓 30
2.1.3 供试土壤 30
2.1.4 试剂和设备 30
2.2 研究方法 32
2.2.1 纳米炭黑的改性方法 32
2.2.2 纳米炭黑对重金属的吸附特性 34
2.2.3 滤纸接触蚯蚓毒性试验 35
2.2.4 土壤中蚯蚓毒性试验 37
2.2.5 改性纳米炭黑对模拟大单层囊泡的影响实验 39
2.3 分析方法 41
2.3.1 土壤基本性质 41
2.3.2 重金属含量 41
2.3.3 纳米材料的表征 42
2.3.4 蚯蚓毒理效应指标 44
2.4 数据处理 48
2.4.1 数据的统计分析 48
2.4.2 纳米材料对重金属的吸附特性 48
2.4.3 综合生物标志物响应法(IBR)49
2.4.4 MIXTOX模型计算 50
参考文献 53
第3章 改性纳米炭黑的制备及其对重金属的吸附性能 56
3.1 改性纳米炭黑的制备 56
3.1.1 氧化改性剂的筛选 56
3.1.2 氧化改性工艺参数研究 58
3.1.3 改性纳米炭黑制备工艺的优化 60
3.2 改性纳米炭黑对重金属的吸附特性 62
3.2.1 吸附等温线 62
3.2.2 吸附动力学 64
3.2.3 吸附热力学 65
3.2.4 改性纳米炭黑表面重金属的解吸 67
3.2.5 不同氧化改性方法的比较 70
3.3 改性纳米炭黑对土壤中重金属的钝化 73
3.3.1 MCB对土壤pH的影响 73
3.3.2 土壤重金属有效态含量变化 74
3.3.3 土壤中重金属形态分布变化 75
3.4 小结 77
参考文献 77
第4章 碳纳米材料的表征 80
4.1 不同碳纳米材料的形貌 80
4.2 不同碳纳米材料的表面性质 83
4.2.1 比表面积 83
4.2.2 Zeta电位 83
4.2.3 官能团和含氧量 84
4.3 不同碳纳米材料结晶度和缺陷 84
4.4 不同碳纳米材料含重金属杂质 86
4.5 表面改性对纳米炭黑结构性质的影响 87
4.6 小结 90
参考文献 91
第5章 不同形貌碳纳米材料对蚯蚓的生态毒理效应 94
5.1 不同碳纳米材料对蚯蚓生长的影响 95
5.1.1 死亡率 95
5.1.2 体重 96
5.2 不同碳纳米材料对蚯蚓生理生化的影响 97
5.3 不同碳纳米材料对蚯蚓体腔细胞的毒性 99
5.4 不同碳纳米材料对蚯蚓肠道细菌群落多样性和结构的影响 100
5.4.1 测序结果可靠性分析 100
5.4.2 对蚯蚓肠道微生物多样性的影响 101
5.4.3 对蚯蚓肠道细菌群落组成的影响 106
5.5 不同碳纳米材料对蚯蚓代谢物的影响 109
5.5.1 不同碳纳米材料对蚯蚓全部代谢物的影响 109
5.5.2 不同碳纳米材料对蚯蚓典型代谢物的影响 112
5.6 小结 118
参考文献 119
第6章 表面改性纳米炭黑对蚯蚓的毒理效应 123
6.1 表面改性纳米炭黑对蚯蚓生长的影响 124
6.1.1 死亡率、异常率和体重 124
6.1.2 回避率 125
6.2 表面改性纳米炭黑对蚯蚓生理生化指标的影响 126
6.2.1 抗氧化标志物 126
6.2.2 谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽 128
6.2.3 蛋白质和酶活性 129
6.2.4 表面改性纳米炭黑对蚯蚓生理生化指标影响的综合分析 130
6.3 表面改性纳米炭黑对蚯蚓组织和细胞病理指标的影响 131
6.3.1 组织病理学检查 131
6.3.2 细胞病理学检查 132
6.3.3 体腔细胞存活率 132
6.3.4 DNA损伤 133
6.4 小结 134
参考文献 135
第7章 改性纳米炭黑-Cd对蚯蚓的联合毒理效应 138
7.1 Cd和MCB对体腔细胞的联合毒性 139
7.1.1 Cd和MCB单一的细胞毒性 139
7.1.2 Cd和MCB联合的细胞毒性 140
7.2 改性纳米炭黑对蚯蚓细胞吸收Cd和超微结构的影响 144
7.2.1 MCB-Cd对体腔细胞超微结构的影响 144
7.2.2 MCB对细胞吸收Cd的影响 145
7.2.3 MCB吸附Cd对细胞联合毒性的验证 145
7.3 土壤中Cd和MCB对蚯蚓的联合毒性 146
7.3.1 存活率 146
7.3.2 生物标志物 147
7.3.3 土壤Cd有效态含量和蚯蚓吸收Cd含量 148
7.4 小结 149
参考文献 150
第8章 碳纳米材料对蚯蚓的生态毒理效应机理 153
8.1 不同碳纳米材料对蚯蚓毒理效应机理 154
8.1.1 不同碳纳米材料的差异对蚯蚓毒理效应的影响 154
8.1.2 不同形貌碳纳米材料对蚯蚓生物膜的损伤 157
8.1.3 不同碳纳米材料对蚯蚓氧化应激的影响 159
8.2 表面改性纳米炭黑对蚯蚓毒理效应机理 162
8.2.1 纳米炭黑(CB)和表面改性纳米炭黑(MCB)对蚯蚓的直接影响机理 163
8.2.2 纳米炭黑(CB)和表面改性纳米炭黑(MCB)对蚯蚓的间接影响机理 164
8.3 改性纳米炭黑-Cd对蚯蚓的联合毒理效应机理 165
8.3.1 纳米炭黑改性后对Cd的吸附特性变化 165
8.3.2 MCB-Cd相互作用对蚯蚓体腔细胞的联合毒理效应 166
8.3.3 土壤中MCB-Cd对蚯蚓的联合毒理效应 171
8.4 MCB对细胞毒性机理初探 173
8.4.1 CB和MCB对GUV+和GUV-的影响 173
8.4.2 不同浓度CB和MCB对GUV+的影响 175
8.4.3 不同暴露时间CB和MCB对GUV+的影响 177
8.4.4 CB和MCB对GUV+的作用机制 178
8.5 小结 179
参考文献 180
第9章 结论与展望 186
9.1 结论 186
9.2 展望 189
参考文献 191