随着纳米科技的飞速发展,碳纳米管(CNTs)作为一种新型的纳米材料,因其具有的多种独特的物理化学性质,正得到越来越广泛的应用。这使得CNTs扩散入生态环境成为可能,包括CNTs在内的纳米材料的生物安全性问题也越来越引起全世界范围的高度关注。CNTs独特的理化性质决定了其毒理学研究的特点,因此CNTs的安全性评价和危险性评定己经成为21世纪毒理学的新课题。本文研究了四种不同类型的CNTs胁迫对淡水中的藻类植物——斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的影响,为进一步探索纳米材料抑制藻类生长的机制提供理论基础。实验设计了四种不同浓度的CNTs水悬浮液对斜生栅藻的96h急性毒性暴露实验,定期测定其650nm处吸光度值(OD650),并进行血球计数板计数,测定各组藻细胞密度并观察藻细胞生长情况。培养96h后分别测定各组藻细胞的光合色素含量；可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性。从多个方面对几种CNTs对斜生栅藻的毒性效应进行研究。结果表明：1.短期暴露实验结果表明,在某一低浓度范围内,CNTs对斜生栅藻的生长有刺激作用,短期促进藻细胞数量增长,这一现象发生于低浓度组的暴露初期和中浓度组的暴露中后期。在高浓度组,斜生栅藻的生长在暴露实验中一直处于高度受抑制的状态,镜检该组呈现被胁迫状态。实验测得ECso值随暴露时间的延长而逐渐降低,说明碳纳米管对斜生栅藻的生长有抑制效应。2.光合色素含量测定结果表明,中浓度CNTs可使叶绿素a和b的含量显著提高,高浓度(>50mg/L)的CNTs可引起斜生栅藻光合色素含量下降。另外,SWCNTs对于叶绿素的影响明显高于DWCNTs,这也再次证明SWCNTs毒性高于DWCNTs。低浓度和中浓度的CNTs对类胡萝卜素的含量影响不大,但是高浓度仍然表现为较强的较强的抑制作用。3.蛋白含量测定结果表明,CNTs处理后的斜生栅藻细胞中蛋白质含量在低浓度有缓慢升高,中浓度达到最高,而高浓度组仍然表现极显著的抑制。这表明,一定浓度的CNTs对藻细胞的蛋白质合成有抑制作用,且呈现剂量-效应关系。4.SOD和POD活性测定结果表明,随着CNTs浓度的升高,SOD活性在低浓度组有缓慢的下降,这说明在低浓度范围内,CNTs就可以对斜生栅藻产生氧化胁迫。在高浓度组,四种CNTs普遍表现对SOD活性的抑制作用。POD活力也随CNTs浓度由低到高表现出明显的先升高后下降的趋势。这说明,高浓度(>50mg/L)的CNTs可引起斜生栅藻细胞内SOD和POD活性降低,对斜生栅藻产生了氧化损伤效应。综合上述实验结果表明,当CNTs达到一定浓度时(>50mg/L),能够对斜生栅藻产生生态毒性效应,根据四种CNTs的ECso值的大小,并综合其他毒性效应大小,其排序为：SWCNTs>Short SWCNTs>DWCNTs>Short DWCNTs。这说明,CNTs对斜生栅藻的毒性效应大小首先与石墨烯片层的数目有关,单层的毒性大于双层的毒性；其次与CNTs的径向长度有关,具有相同石墨烯片层的CNTs中,较长的毒性大于较短的毒性。本研究尚为基础研究,具体致毒原因与分子致毒机制需要进一步探索。