不同水质条件中纳米银对大型溞的急性毒性效应及其影响机理

作     者：张甲赓 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋家超;刘泽山;罗萍

授予年度：2023年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：纳米银 水质条件 大型溞 毒性效应 环境转化 

摘      要：纳米银因其优越的性能得到广泛的使用,最终不可避免地汇入垃圾填埋场和污水处理厂等废物处理场所。垃圾渗滤液和生活污水因意外泄漏、偷排、处理不达标等原因近似直排到周围水环境中的现象时有发生,造成了严重的环境风险。废水中复杂的环境因素可以改变纳米银的理化性质继而影响其生物学毒性效应,如离子强度(ion strength,IS)、腐殖酸(humic acid,HA)浓度和p H值等。但是,以往纳米银的毒性研究多集中在培养基或者较为简单的水体系统,以垃圾渗滤液和生活污水为代表的复杂水体研究较为匮乏。针对上述问题,本研究选取垃圾渗滤液和生活污水为背景溶液,以IS、HA浓度、p H值为考察变量,以大型溞的抑制率和死亡率为实验指标,系统评估不同水质条件对纳米银生物学毒性效应的影响,并结合纳米银的理化性质进行毒性机理探究。本论文的主要研究成果如下:(1)纳米银对大型溞具有显著的急性毒性效应,48 h-EC值为29.94μg/L。而垃圾渗滤液和生活污水均不同程度的降低了纳米银的毒性效应,其中垃圾渗滤液的影响程度显著强于生活污水,这与垃圾渗滤液中高浓度的Na、Ca、Cl等离子有关。分别改变两种废水的IS、HA浓度和p H值,其中纳米银对大型溞急性毒性效应的变化趋势存在异同点:1)同等程度的升高IS,垃圾渗滤液中纳米银对大型溞的急性毒性效应先快速减弱后有所增强,而生活污水表现为持续减弱;2)同等程度的升高HA浓度和p H值,两种废水中纳米银对大型溞的急性毒性效应均持续升高,但是垃圾渗滤液的影响程度略强于生活污水。(2)对于含有较高氯化物(10 m M)的水体环境,如垃圾渗滤液和较高IS(Na Cl浓度)的生活污水,纳米银的团聚行为主导了纳米银对大型溞的急性毒性效应,基本呈现纳米银的团聚粒径增大会降低其毒性效应的规律。对于氯化物浓度较低(≈2 m M)的水体环境,如不同HA浓度、p H值的生活污水,纳米银的团聚行为(负相关)和溶解行为(正相关)共同影响了纳米银对大型溞的急性毒性效应,且纳米银团聚行为的贡献强于溶解行为。综上所述,IS、HA浓度、p H值会不同程度的影响垃圾渗滤液和生活污水中纳米银的生物学毒性效应,而其中纳米银毒性效应的改变程度基本取决于其团聚行为。研究结果可以用于降低污水处理工艺中纳米银的毒性效应及减少出水纳米银含量。