成傑民

前言
英文縮略語詞表

第1章 緒論 1
1.1 納米材料及其對土壤生物的毒理效應 1
1.1.1 納米材料定義 1
1.1.2 土壤中納米材料的毒理效應 1
1.2 影響納米材料生物毒性的主要因素 4
1.2.1 納米材料性質的影響 4
1.2.2 共存污染物的影響 6
1.2.3 遷移轉化的影響 6
1.3 碳納米材料及其毒理效應 7
1.3.1 碳納米材料種類 7
1.3.2 碳納米材料對蚯蚓的毒理效應 9
1.3.3 碳納米材料與重金屬的聯合毒性 10
1.4 改性納米炭黑及其毒理效應 11
1.4.1 納米炭黑 11
1.4.2 納米炭黑的改性方法 11
1.4.3 改性納米炭黑對重金屬的吸附性能 14
1.4.4 改性納米炭黑的土壤環境行為 15
1.4.5 改性納米炭黑的生物毒理效應 17
1.5 改性納米炭黑在修復Cd污染土壤中的應用 17
1.5.1 我國土壤Cd污染現狀 17
1.5.2 土壤中Cd的生物毒性 18
1.5.3 改性納米炭黑修復Cd污染土壤機制 18
參考文獻 19

第2章 碳納米材料對蚯蚓毒理效應研究方法 30
2.1 供試材料 30
2.1.1 供試納米材料 30
2.1.2 供試蚯蚓 30
2.1.3 供試土壤 30
2.1.4 試劑和設備 30
2.2 研究方法 32
2.2.1 納米炭黑的改性方法 32
2.2.2 納米炭黑對重金屬的吸附特性 34
2.2.3 濾紙接觸蚯蚓毒性試驗 35
2.2.4 土壤中蚯蚓毒性試驗 37
2.2.5 改性納米炭黑對模擬大單層囊泡的影響實驗 39
2.3 分析方法 41
2.3.1 土壤基本性質 41
2.3.2 重金屬含量 41
2.3.3 納米材料的表徵 42
2.3.4 蚯蚓毒理效應指標 44
2.4 資料處理 48
2.4.1 資料的統計分析 48
2.4.2 納米材料對重金屬的吸附特性 48
2.4.3 綜合生物標誌物回應法(IBR)49
2.4.4 MIXTOX模型計算 50
參考文獻 53

第3章 改性納米炭黑的製備及其對重金屬的吸附性能 56
3.1 改性納米炭黑的製備 56
3.1.1 氧化改性劑的篩選 56
3.1.2 氧化改性工藝參數研究 58
3.1.3 改性納米炭黑製備工藝的優化 60
3.2 改性納米炭黑對重金屬的吸附特性 62
3.2.1 吸附等溫線 62
3.2.2 吸附動力學 64
3.2.3 吸附熱力學 65
3.2.4 改性納米炭黑表面重金屬的解吸 67
3.2.5 不同氧化改性方法的比較 70
3.3 改性納米炭黑對土壤中重金屬的鈍化 73
3.3.1 MCB對土壤pH的影響 73
3.3.2 土壤重金屬有效態含量變化 74
3.3.3 土壤中重金屬形態分佈變化 75
3.4 小結 77
參考文獻 77

第4章 碳納米材料的表徵 80
4.1 不同碳納米材料的形貌 80
4.2 不同碳納米材料的表面性質 83
4.2.1 比表面積 83
4.2.2 Zeta電位 83
4.2.3 官能團和含氧量 84
4.3 不同碳納米材料結晶度和缺陷 84
4.4 不同碳納米材料含重金屬雜質 86
4.5 表面改性對納米炭黑結構性質的影響 87
4.6 小結 90
參考文獻 91

第5章 不同形貌碳納米材料對蚯蚓的生態毒理效應 94
5.1 不同碳納米材料對蚯蚓生長的影響 95
5.1.1 死亡率 95
5.1.2 體重 96
5.2 不同碳納米材料對蚯蚓生理生化的影響 97
5.3 不同碳納米材料對蚯蚓體腔細胞的毒性 99
5.4 不同碳納米材料對蚯蚓腸道細菌群落多樣性和結構的影響 100
5.4.1 測序結果可靠性分析 100
5.4.2 對蚯蚓腸道微生物多樣性的影響 101
5.4.3 對蚯蚓腸道細菌群落組成的影響 106
5.5 不同碳納米材料對蚯蚓代謝物的影響 109
5.5.1 不同碳納米材料對蚯蚓全部代謝物的影響 109
5.5.2 不同碳納米材料對蚯蚓典型代謝物的影響 112
5.6 小結 118
參考文獻 119

第6章 表面改性納米炭黑對蚯蚓的毒理效應 123
6.1 表面改性納米炭黑對蚯蚓生長的影響 124
6.1.1 死亡率、異常率和體重 124
6.1.2 回避率 125
6.2 表面改性納米炭黑對蚯蚓生理生化指標的影響 126
6.2.1 抗氧化標誌物 126
6.2.2 谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽 128
6.2.3 蛋白質和酶活性 129
6.2.4 表面改性納米炭黑對蚯蚓生理生化指標影響的綜合分析 130
6.3 表面改性納米炭黑對蚯蚓組織和細胞病理指標的影響 131
6.3.1 組織病理學檢查 131
6.3.2 細胞病理學檢查 132
6.3.3 體腔細胞存活率 132
6.3.4 DNA損傷 133
6.4 小結 134
參考文獻 135

第7章 改性納米炭黑-Cd對蚯蚓的聯合毒理效應 138
7.1 Cd和MCB對體腔細胞的聯合毒性 139
7.1.1 Cd和MCB單一的細胞毒性 139
7.1.2 Cd和MCB聯合的細胞毒性 140
7.2 改性納米炭黑對蚯蚓細胞吸收Cd和超微結構的影響 144
7.2.1 MCB-Cd對體腔細胞超微結構的影響 144
7.2.2 MCB對細胞吸收Cd的影響 145
7.2.3 MCB吸附Cd對細胞聯合毒性的驗證 145
7.3 土壤中Cd和MCB對蚯蚓的聯合毒性 146
7.3.1 存活率 146
7.3.2 生物標誌物 147
7.3.3 土壤Cd有效態含量和蚯蚓吸收Cd含量 148
7.4 小結 149
參考文獻 150

第8章 碳納米材料對蚯蚓的生態毒理效應機理 153
8.1 不同碳納米材料對蚯蚓毒理效應機理 154
8.1.1 不同碳納米材料的差異對蚯蚓毒理效應的影響 154
8.1.2 不同形貌碳納米材料對蚯蚓生物膜的損傷 157
8.1.3 不同碳納米材料對蚯蚓氧化應激的影響 159
8.2 表面改性納米炭黑對蚯蚓毒理效應機理 162
8.2.1 納米炭黑(CB)和表面改性納米炭黑(MCB)對蚯蚓的直接影響機理 163
8.2.2 納米炭黑(CB)和表面改性納米炭黑(MCB)對蚯蚓的間接影響機理 164
8.3 改性納米炭黑-Cd對蚯蚓的聯合毒理效應機理 165
8.3.1 納米炭黑改性後對Cd的吸附特性變化 165
8.3.2 MCB-Cd相互作用對蚯蚓體腔細胞的聯合毒理效應 166
8.3.3 土壤中MCB-Cd對蚯蚓的聯合毒理效應 171
8.4 MCB對細胞毒性機理初探 173
8.4.1 CB和MCB對GUV+和GUV-的影響 173
8.4.2 不同濃度CB和MCB對GUV+的影響 175
8.4.3 不同暴露時間CB和MCB對GUV+的影響 177
8.4.4 CB和MCB對GUV+的作用機制 178
8.5 小結 179
參考文獻 180

第9章 結論與展望 186
9.1 結論 186
9.2 展望 189

參考文獻 191