摘要: 目的：随着纳米技术的飞速发展，大量人工纳米产品应运而生。在纳米材料的生产、应用及处置过程中，其会不可避免的进入水体，从而对水生生物甚至水体生态系统产生潜在危害，因此关于人工纳米材料对水生生物的毒性研究迫在眉睫。本研究通过比较氧化铜纳米颗粒(CuO ENPs)在不同水体条件下对藻类的毒件效应差异，探讨溶解有机质(DOM)对CuO ENPs生物可利用性的影响，并深入研究CuO ENPs对藻细胞致毒机制，为研究CuO ENPs在自然条件下的毒性效应奠定基础。材料和方法：本研究选用淡水中常见藻种铜绿微囊藻作为受试生物，Suwannee river富里酸(SRFA)作为典型DOM；利用纳米粒度仪检测CuO NPs的水力半径对CuO NPs悬浮性进行检测；利用流式细胞仪对藻细胞胞内ROS累积量及藻细胞细胞膜完整性进行检测；利用彗星实验对藻细胞的DNA损伤进行检测；利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对CuO ENPs进入细胞后的形态进行观察。结果：本研究比较了含DOM与不含有DOM的水体中CuO ENPs对铜绿微囊藻的毒性效应，结果表明，在富含DOM的池塘水(TOC浓度：26 mg C L~(-1))培养基中的CuO ENPs对藻细胞的生长抑制作用明显高于在蒸馏水培养基中的抑制作用，进而通过外加DOM模拟自然水体的试验发现，加入20 mg L~(-1)SRFA显著降低了CuO ENPs的72 h半效应致死浓度(EC_(50)，0.48mg L~(-1))，增加了CuO ENPs的生物毒性。其主要原因：SRFA促进了CuO ENPs中Cu~(2+)的释放，离子毒性增强；SRFA增加了CuO ENPs在水体中的悬浮稳定性，降低了CuO ENPs的聚集，从而增加了CuO ENPs与藻细胞接触及进入细胞的机会；通过分析藻细胞胞内积累额外活性氧自由基(ROS)及DNA损伤的动态变化，可以初步断定ROS的累积可以导致DNA的损伤；ROS的产生及DNA损伤会造成细胞膜的破坏，最终导致藻细胞的死亡。通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对藻细胞内具有高电子密度的团聚体进行分析，首次发现小于5 nm的CuO ENPs可以通过细胞壁孔径接触到原生质体，后主要通过内吞方式跨过细胞膜进入细胞，而且进入胞内的纳米颗粒主要为Cu_2O ENPs，这是CuO ENPs在胞内还原环境及细胞内酶类的作用下还原得到的结果。结论：DOM的存在，增加了CuONPs对藻细胞的毒性；DOM增加CuO NPs毒性的机制：DOM存在条件下，促进了CuO NPs释放铜离子，增加了CuO NPs的悬浮稳定性，增加了藻细胞胞内ROS累积量及DNA损伤。
关键词: CuO ENPs；藻细胞；溶解有机质；毒性；致毒机制
