【摘 要】
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自工业革命以来,人类社会生产生活活动向大气排放了大量的CO2,其中约有1/3被海洋吸收,引起海洋酸化。海洋酸化会直接对海洋生态系统稳定性造成威胁,还会改变污染物的环境行为,进而间接影响其对海洋生物的毒性效应。纳米产品的广泛使用,直接导致大量的人工纳米颗粒（Engineered nanoparticles,ENPs）被释放到海洋环境中,对海洋生物和海洋生态系统产生威胁。目前大量的研究集中在海洋酸化或
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自工业革命以来,人类社会生产生活活动向大气排放了大量的CO2,其中约有1/3被海洋吸收,引起海洋酸化。海洋酸化会直接对海洋生态系统稳定性造成威胁,还会改变污染物的环境行为,进而间接影响其对海洋生物的毒性效应。纳米产品的广泛使用,直接导致大量的人工纳米颗粒（Engineered nanoparticles,ENPs）被释放到海洋环境中,对海洋生物和海洋生态系统产生威胁。目前大量的研究集中在海洋酸化或ENPs单独作用对海洋生物的影响,但在实际海洋环境中,海洋酸化与ENPs会共同胁迫海洋生物,与单独条件的暴露相比,其受到的影响很可能会更加复杂和严峻,所以,海洋酸化与ENPs对海洋生物的耦合效应越来越引起关注。但是目前关于海洋酸化条件下ENPs对海洋生物的毒性效应研究还很匮乏。本研究选取ZnO ENPs（<50 nm）为实验材料,杜氏盐藻（Dunaliella salina）为实验生物,设定1个对照组和5个实验组,分别为:对照组（pH=8.2,0 mg/L）,离子组（pH=8.2,=0.70 mg/L）,纳米组（pH=8.2,=1 mg/L）,酸化组（pH=7.4,0 mg/L）,酸化离子组（pH=7.4,=0.92 mg/L）,酸化纳米组（pH=7.4,=1 mg/L）,其中,海水离子组和酸化离子组的Zn2+浓度根据ZnO ENPs离子释放的实验结果设置。本文研究了正常条件下和酸化条件下ZnO ENPs在海水中的环境行为;海洋酸化条件下ZnO ENPs对杜氏盐藻的生长代谢和细胞形态的影响;海洋酸化条件下ZnO ENPs对杜氏盐藻抗氧化酶活性及脂质过氧化的影响。研究结果如下:（1）ZnO ENPs在pH=8.20和pH=7.47海水中96 h后平均水力直径分别为813.87 nm和733.23 nm,表明ZnO ENPs在海水中会迅速发生团聚,而酸化会促进ZnO ENPs分散,这主要是因为ZnO ENPs在海水中的pHpzc为10.27,酸化组的pH距离等电点更远,其表面电荷量更高,双电层之间的排斥力更强,团聚性能减弱,颗粒之间的分散性更好;ZnO ENPs在pH=8.20和pH=7.47海水中,96 h后Zn2+释放浓度分别为0.70 mg/L和0.92 mg/L,表明酸化条件下,ZnO ENPs的离子释放能力增强。（2）海水酸化增强了杜氏盐藻光系统Ⅱ的潜在活性,促进了藻细胞的生长,叶绿素含量的增加;Zn2+和ZnO ENPs抑制了杜氏盐藻光系统Ⅱ的潜在活性,藻细胞的生长,当叶绿素受到胁迫时,叶绿素b和类胡萝卜素会作出响应,起到清除活性氧自由基（Reactive oxygen species,ROS）的作用,且酸化增强了ZnO ENPs对杜氏盐藻的毒性效应;酸化条件下,ZnO ENPs的离子效应和尺寸效应对藻细胞生长抑制的贡献率分别为40%和60%,对光合色素含量抑制的贡献率分别为52%和48%,对光系统Ⅱ潜在活性的抑制率分别为28%和72%,所以ZnO ENPs尺寸效应的贡献率均大于离子效应,表明酸化条件下,ZnO ENPs对杜氏盐藻生长的抑制作用主要是来自ENPs的尺寸效应而不是离子效应。（3）在pH=8.20,Zn2+和ZnO ENPs暴露组杜氏盐藻的EPS总量分别比对照组增加了37.1%和53.2%,而在pH=7.47,Zn2+和ZnO ENPs暴露组杜氏盐藻的EPS总量分别比对照组增加了4.5%和25.1%,这表明ZnO ENPs暴露会促进杜氏盐藻分泌EPS,但在酸化条件下这种自我保护能力减弱。（4）杜氏盐藻细胞呈椭圆形,前端有两根鞭毛,Zn2+会导致杜氏盐藻细胞膜破裂并发生变形,类囊体片层结构疏松并发生断裂,部分细胞器凋亡并形成空洞;ZnO ENPs会导致杜氏盐藻细胞膜严重破裂,类囊体严重氧化;酸化会增强ZnO ENPs对杜氏盐藻细胞显微和超微结构的损伤。（5）酸化条件下杜氏盐藻的SOD、CAT活性降低,MDA含量增加,抗氧化防御系统的抑制作用增强;正常海水条件下ZnO ENPs暴露下杜氏盐藻藻细胞SOD、CAT活性受到抑制,导致MDA含量增加,而在酸化条件下ZnO ENPs对杜氏盐藻细胞抗氧化酶活性的抑制作用更大,氧化损伤更强;酸化条件下,ZnO ENPs的离子效应和尺寸效应对藻细胞SOD、CAT、MDA的贡献率分别为65%和35%、76%和24%、76%和24%,这表明酸化条件下,对杜氏盐藻抗氧化系统起抑制作用的主要为ENPs的离子效应。综上所述,海洋酸化增强了ZnO ENPs对杜氏盐藻生长的抑制作用、藻细胞的结构损伤和氧化胁迫,这主要是因为酸化条件下ZnO ENPs的水力直径变小,离子释放增强,酸化增强了ZnO ENPs对杜氏盐藻的离子效应和尺寸效应。
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