光谱技术揭示纳米材料在环境中的毒性变化

纳米材料与技术是21世纪活跃的前沿学科领域。由于具有独特的化学和物理性质，纳米材料已经应用于环保、医疗、汽车制造等众多行业，对电子信息等高新技术行业的影响尤为突出。纳米材料的应用前景广阔，潜力巨大，近几年一直是各国大力发展的对象。纳米材料对环境和生物的潜在影响也因此日益受到关注，由此诞生了一门新的学科——纳米毒理学。

研究纳米材料的环境健康安全性对促进纳米技术及相关产业可持续发展具有重要意义。目前，纳米毒理学已经发现在实际环境中的转化过程会对纳米材料的毒性产生显著影响。纳米材料进入环境介质后，在多种环境因素的作用下会发生物理、化学和生物转化，从而使其物理化学性质发生显著改变，这些变化最终会影响纳米材料的毒性。但是环境过程改变纳米材料毒性的原理和规律还需要进一步研究。

近日，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所黄青课题组在英国皇家化学会期刊Environmental Scienc: nano上发表了一项研究成果，针对这一问题，以纳米氧化锌在含磷水体中的转化过程为研究对象，阐述了环境转化过程影响纳米材料毒性变化的机制以及纳米材料毒性变化对小球藻的影响。

研究人员利用X射线衍射技术和拉曼光谱技术分析水体磷含量发生变化时，纳米氧化锌的变化。分析发现，当磷含量增加，部分纳米氧化锌会转变成晶体状磷酸锌，然后继续转变成无定型磷酸锌。而磷酸锌具有低毒性。这一结果表明在含磷水体中，纳米氧化锌毒性的主要来源由原始状态纳米氧化锌释放的锌离子变成了磷酸锌，并清楚展示了纳米材料环境转化的理化过程。

此外，研究人员还结合光合作用相关基因表达分析，发现纳米氧化锌的物态变化对小球藻的光合作用产生了影响，这也是纳米氧化锌毒性效应出现不同的重要原因。这项研究成果将为合理评价纳米材料在真实环境水体中生态安全性提供了理论和实验基础。

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