【摘 要】
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银和纳米银(AgNPs)因其优越性能被广泛使用,导致其不可避免会进入自然水体,两者均会对淡水水生生物产生急性和慢性毒性效应,对水生生物安全构成威胁。水质基准是水质标准和环境管理的科学依据,为了科学管理银和纳米银,亟需开展相关淡水水生生物水质基准研究,为水质标准的制定提供参考。本文以银和纳米银为研究对象,通过文献搜集获得相关毒性数据,收集到银离子对淡水水生生物121条急性毒性值,涵盖6门27科32属
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银和纳米银(AgNPs)因其优越性能被广泛使用,导致其不可避免会进入自然水体,两者均会对淡水水生生物产生急性和慢性毒性效应,对水生生物安全构成威胁。水质基准是水质标准和环境管理的科学依据,为了科学管理银和纳米银,亟需开展相关淡水水生生物水质基准研究,为水质标准的制定提供参考。本文以银和纳米银为研究对象,通过文献搜集获得相关毒性数据,收集到银离子对淡水水生生物121条急性毒性值,涵盖6门27科32属的35个物种,16条慢性毒性数据,涵盖3门5科5属5个物种,以及纳米银对淡水水生生物的209条急性毒性值,涵盖8门26科32属45种生物。在研究中,发现了水体硬度对银急性毒性的显著影响,以及纳米银包覆剂和粒径对纳米银急性毒性的显著影响,因此,在考虑这些重要毒性影响因素的前提下,运用物种敏感度分布法和毒性百分数排序法分别推导了基于水体硬度变化的银的淡水水生生物水质基准,以及基于包覆剂和粒径变化的纳米银的淡水水生生物水质基准,具体结果如下:(1)银对淡水水生生物的基准值受水体硬度的影响,物种敏感度分布法推导银的急性水质基准(CMC)更为合适,其CMC=e1.5848ln(HCaCO3)-8.6827,采用急慢性比法推导银的慢性水质基准(CCC)为e1.5848ln(HCaCO3)-10 2760,水体硬度(HCaCO3,mg/L)作为自变量。(2)包覆剂是纳米银毒性的重要影响因素,为了控制影响变量,本研究将纳米银分为不包覆的u-AgNPs、柠檬酸盐包覆的c-AgNPs、PVP包覆的p-AgNPs和其他包覆剂包覆的o-AgNPs讨论。纳米银对淡水水生生物的基准值受纳米银粒径的影响,物种敏感度分布法推导的纳米银的淡水水生生物急性水质基准能提供更全面、科学的保护,u-AgNPs、c-AgNPs和p-AgNPs的CMC与粒径之间的函数关系分别是CMCu-AgNPs=e[0.3240ln(S)-2.5785]、CMCc-AgNPs=e[0.6899ln(S)-4.3731]和CMCp-AgNPs=e[1.0863ln(S)-4.6026],纳米银粒径(S,nm)作为自变量。由于 o-AgNPs数据有限,仅满足物种敏感度分布法的使用条件,没办法对其进行粒径校正,其CMC 为 0.58 μg/L。(3)银导致的急性毒性敏感性在脊椎动物和无脊椎动物之间存在显著差异,在短期和长期暴露中,鱼类都表现出较高的敏感性。无脊椎动物对纳米银表现出更高的敏感性,大型蚤(Daphnia magna)对四类纳米银都表现出极高的敏感性,可以作为纳米银的一种环境指示生物。同时,小粒径u-AgNPs、c-AgNPs和p-AgNPs的CMC小于水体硬度高时的银离子的CMC,这意味着银离子并不是始终表现出比纳米银更高的急性毒性,有必要针对纳米银制定相关水质基准。
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