水生生物对碳基纳米材料的物种敏感性分布研究

作     者：祁琦 王壮 王德高 QI Qi;WANG Zhuang;WANG Degao

作者机构：南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 大连海事大学环境科学与工程学院大连116026 

出 版 物：《环境科学学报》 (Acta Scientiae Circumstantiae)

年 卷 期：2022年第42卷第11期

页      面：464-474页

核心收录：

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：江苏高校‘青蓝工程’资助项目(No.R2021Q03) 

主　　题：碳纳米材料 物种敏感性分布 水生生物 生态风险 

摘      要：碳基纳米材料(CNMs)是科学研究中最热门的材料之一,然而CNMs对生态物种具有潜在的毒害作用.为了评估CNMs对生态物种的生态风险,通过广泛查阅,整理与分析了5种CNMs对22种单一水生物种的急性毒性数据,基于均值效应浓度值(EC_(50))构建物种敏感性分布(SSD)模型,并计算得到5%危害浓度(Hazardous Concentration for 5% of species,HC_(5))和潜在影响比例(Potential Affected Fractions,PAF).研究结果发现:富勒烯(C_(60))、石墨烯纳米片(GN)、氧化石墨烯(GO)、单壁碳纳米管(SWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)的HC_(5)值分别为1.88、0.37、0.13、1.31、0.74 mg·L^(-1),表明二维石墨烯家族材料比零维C_(60)和一维碳纳米管对水生生物表现出更高的生态风险.与5种金属基纳米颗粒物(MNPs)相比,CNMs对水生生物的生态风险低于MNPs.通过对不同暴露浓度下CNMs的PAF值分析,发现当暴露浓度小于1×10^(-3)mg·L^(-1)时,CNMs对水生生物的危害程度在可接受的范围内;当暴露浓度达到10.0 mg·L^(-1)时,分别有38.85%、56.24%、34.65%、26.59%、39.18%的水生生物受到C_(60)、GN、GO、SWCNTs、MWCNTs的威胁.比较CNMs对水生生物的预测无效应浓度与其预测环境浓度间差异,发现这5种CNMs对水生生物的危害程度均在可接受的范围内.