纳米四氧化三铁(MNPs)作为一种新型吸附材料受到了各国学者的广泛关注,它不仅具备常规纳米材料的比表面积大,反应活性高等优点,同时结合了四氧化三铁的磁性特征,使重金属的回收利用能够得以简单的实现。由于磁性纳米颗粒广泛应用于环境中重金属污染物的治理,因此纳米颗粒在使用过程中的安全性评估不容忽视。近些年有一些关于纳米颗粒的毒性研究,但纳米颗粒与污染物的复合物对生物和环境的毒性研究却不多,特别是,纳米颗粒吸附污染物后改变了纳米颗粒和污染物各自原有的性质,因此,纳米颗粒和污染物的复合物的对人类和生态系统的毒性可能和单独的污染物和纳米颗粒的毒性完全不同,因此,需要对复合物的联合毒性进行评价研究。研究纳米颗粒/污染物复合物的毒性效应,对于评价和预警可能导致的环境风险具有十分重要的意义。基于以上目的和意义,本研究以Cr(Ⅵ)为典型重金属污染物的代表,利用纳米四氧化三铁吸附水中Cr(Ⅵ),选择大肠杆菌E.coli和人胚肾细胞HEK293两种不同层级的生物作为模型,研究磁性纳米四氧化三铁吸附Cr(Ⅵ)离子后的复合物对两种生物产生的毒性效应。本研究的浓度作用范围如下:MNPs浓度为250 μg/mL,Cr(Ⅵ)浓度分别为1、2、3 μg/mL,MNPs吸附不同浓度Cr(Ⅵ)后的MNPs/Cr(Ⅵ)复合物,作用时间为24h。研究结果如下:1.本研究采用共沉淀法,合成了纳米四氧化三铁颗粒(MNPs),并利用MNPs吸附水中的Cr(Ⅵ),制备了 MNPs/Cr(Ⅵ)复合物。研究发现,MNPs能够有效的吸附水中的Cr(Ⅵ)离子;MNPs对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir模型。MNPs/Cr(Ⅵ)复合物呈球形,颗粒大小一致,分布均匀,单分散性好,性质比较稳定。2.在本研究的浓度范围和作用时间下,Cr(Ⅵ)对大肠杆菌E.coli具有明显的毒性效应,并且与Cr(Ⅵ)浓度呈剂量相关性。在Cr(Ⅵ)离子的作用下,E.coli的生长受到明显的抑制,Cr(Ⅵ)能够引起E.coli内活性氧显著升高,并导致氧化损伤,使细胞结构严重受损。MNPs及MNPs/Cr(Ⅵ)复合物对E.coli没有显著的毒性效应。与空白组比较,生长曲线没有出现明显的变化,在MNPs、MNPs/Cr(Ⅵ)复合物作用下,E.coli内活性氧略微升高,但并未导致明显的氧化损伤。通过透射电镜观察到仅有少量的MNPs、MNPs/Cr(Ⅵ)复合物吸附在大肠杆菌的表面,但细胞膜的通透性及细胞结构没有发生明显变化。MNPs/Cr(Ⅵ)复合物在LB培养基中都是带负电的颗粒,且水合粒径都在200 nm左右,导致MNPs/Cr(Ⅵ)复合物没有进入到大肠杆菌细胞内,仅有少量的MNPs/Cr(Ⅵ)复合物吸附在大肠杆菌表面,尽管产生了少量的活性氧,但不足以导致细胞代谢失衡。因此,MNPs及MNPs/Cr(Ⅵ)复合物对E.coli没有产生明显的毒性效应。3.在本研究的浓度范围和作用时间下,Cr(Ⅵ)对人胚肾细胞HEK293的毒性效应显著,并且与Cr(Ⅵ)浓度剂量相关。在Cr(Ⅵ)离子的作用下,细胞的形态和密度都发生了显著变化,细胞活力明显下降,同时引起细胞内活性氧显著升高,导致氧化损伤,并诱导了细胞的凋亡。在MNPs、MNPs/Cr(Ⅵ)复合物的作用下,与空白组相比,细胞的形态、密度和细胞活力均没有出现明显的变化。MNPs吸附Cr(Ⅵ)后,显著降低了 Cr(Ⅵ)对HEK293细胞诱导产生的破坏作用,MNPs/Cr(Ⅵ)复合物没有引发细胞的氧化损伤,证实了细胞膜和细胞结构没有受到明显的破坏。在DMEM培养基中,由于MNPs/Cr(Ⅵ)复合物的水合粒径基本都在200～400nm之间,且表面电荷都是带负电,导致绝大多数的复合物不能进入细胞内,MNPs/Cr(Ⅵ)复合物在HEK293细胞内的摄取量极小,这些颗粒是从细胞外通过质膜内陷形成囊泡进入细胞,但没有进入到细胞核中,在正常代谢途径下不会导致细胞的凋亡。因此,MNPs及MNPs/Cr(Ⅵ)复合物对HEK293细胞没有显著毒性效应。