因具有优异的光物理性能,镉系量子点（Cadmium-based quantum dots,Cd-QDs）在发光二极管、太阳能电池和喷墨印刷等消费产品中的应用日益增长,并且在传感检测、药物靶向和体内成像等生物医学领域具有极大的应用潜力。Cd-QDs将不可避免地进入到环境当中,并对环境与人体健康产生潜在危害。目前,Cd-QDs的环境行为与毒性效应研究引起了学者们的广泛关注。但金属阳离子和天然有机质（NOM）等环境因子在复杂水体中对Cd-QDs环境行为的影响尚不明确;Cd-QDs进入机体后会吸附蛋白大分子形成蛋白冠并引发其表面改性,但Cd-QDs蛋白冠的形成及其毒性效应仍有待进一步探讨;且掺杂对Cd-QDs环境行为和毒性效应的影响研究不足。基于此背景,本文合成并表征了碲化镉量子点（CdTeQDs）和不同掺杂比的锌掺杂-碲化镉量子点（Zn-QDs）;以这两类Cd-QDs为研究对象,在模拟天然水体中探讨了不同水体成分、二价金属阳离子(Ca2+和Mg2+)以及典型NOM作用下Cd-QDs的团聚、解离和沉降等环境行为及可能机制;研究了Cd-QDs蛋白冠的形成及其对蛋白和细胞毒性效应与作用机制;对比分析了Zn掺杂对CdTeQDs环境行为与毒性效应的影响。具体研究内容及结论如下:（1）使用“一锅法”合成了以N-乙酰-L-半胱氨酸为包覆剂的CdTeQDs和掺杂比为1%、5%、10%的Zn-QDs。通过高分辨透射电镜、X射线衍射、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和荧光发射光谱等技术对Cd-QDs进行了表征。结果显示,实验制备的Cd-QDs粒径尺寸约为3.4 nm,呈球形、纯度高且结晶性能良好。CdTeQDs的原始晶体结构不随Zn掺杂而改变。5%Zn-QDs的总Cd含量最高,1%Zn-QDs最低。Zn掺杂提高了CdTeQDs的荧光量子产率,从41%（未掺杂）提高至59%（Zn掺杂比10%）。本部分研究有助于为创新金属掺杂QDs的设计路线提供参考依据。（2）通过水合直径与ζ电位测量、吸光度测定和ICP-MS等技术研究CdTeQDs和10%Zn-QDs的环境行为;以腐殖酸（HA）、黄腐酸（FA）和牛血清白蛋白（BSA）作为研究对象,通过相对吸附量测定、等温量热滴定法（ITC）和多种光谱法分析NOM与Cd-QDs的结合机制。结果表明,水体的离子组成和二价阳离子均会影响两种Cd-QDs的团聚、解离和沉降行为,且对两种Cd-QDs的影响规律一致。Cd-QDs在海水体系中的团聚、解离和沉降程度均强于淡水。Ca2+和Mg2+使得Cd-QDs的团聚、沉降和淡水中的解离程度加强,但抑制了海水中Cd-QDs的解离。Cd-QDs的沉降效应与水体的离子强度成正相关。除海水(Ca2+和Mg2+)-HA体系外,NOM的添加均抑制了Cd-QDs的团聚;除淡水-HA和淡水-BSA体系外,NOM的添加均促进了Cd-QDs的解离。HA、FA处理加剧了两种Cd-QDs在所有水相体系中的沉降,而BSA产生了延缓作用。在无任何的纯人工水中,Zn掺杂提高了CdTeQDs的胶体、结构和悬浮稳定性。在淡水(Ca2+和Mg2+)体系中,两种Cd-QDs均通过疏水相互作用与NOM进行自发结合,且10%Zn-QDs对同种NOM吸附量更多。Cd-QDs自身的纳米效应对HA的影响强于游离Cd2+。Cd-QDs主要结合于HA的芳香环结构骨架,并对其产生荧光猝灭作用。本部分研究有助于正确评价Cd-QDs的环境安全性,并为Cd-QDs在水体中的行为及机理研究提供科学的方法和新的思路。（3）以典型血浆蛋白BSA作为研究对象,通过ICP-MS、水合直径和ζ电位测量研究蛋白冠的形成对Cd-QDs物化性质的影响;通过ITC、酯酶活性测定和多种光谱法、CCK-8、细胞内活性氧（ROS）和Cd2+检测等技术探究Cd-QDs蛋白冠的形成及其蛋白和细胞毒性效应与作用机制。结果发现,BSA与CdTeQDs的吸热结合过程以疏水相互作用为主导,结合位点数（N）为1.79,结合常数（K）为4.07×10~4 M-1;与10%Zn-QDs的放热相互作用以范德华力和氢键为主要结合力,结合位点数（N）为3.08,结合常数（K）为3.51×10~4 M-1。Cd-QDs蛋白冠的形成猝灭了BSA的内源荧光,导致BSA骨架松散、α-螺旋含量增加和其他二级结构变化,并抑制了BSA的酯酶活性。10%Zn-QDs对BSA结构和功能的影响程度比CdTeQDs小。BSA对Cd-QDs细胞毒性的调节作用与胎牛血清相似,BSA对Cd-QDs的细胞毒性具有显著影响。10%Zn-QDs暴露下细胞表现出较低的细胞活力和较高的ROS水平。Cd-QDs暴露下细胞活力和氧化应激水平与其细胞内总Cd含量无正比关系,与细胞内Cd2+含量呈正相关。本部分研究有助于阐明QDs蛋白冠的形成及其分子和细胞毒性效应与作用机理,并建立从分子和细胞水平联合评价NPs生物毒性的新研究体系。