随着纳米科技的快速发展,人工纳米材料（Manufactured nanomaterials,MNMs）的应用日益广泛,产量急剧增加,不可避免会泄露进入环境中,其潜在的环境危害已受到广泛的重视。本论文以MNMs中产量最大且已市场化的纳米二氧化钛（Nanoscale Titanium Dioxide,nTiO₂）为研究目标,以模式生物海洋浮游微藻三角褐指藻（Phacodactylum tricornutum）为受试生物,探索MNMs进入海洋环境后对浮游植物的毒性效应及其潜在机理。试验结果表明,nTiO₂对三角褐指藻的生长抑制效应与暴露浓度以及暴露时间相关。随着暴露浓度的增加,生长抑制作用越强,但是暴露5天的半抑制浓度（EC50）高达167.71mg/L。当进一步考察不同浓度nTiO₂在不同时间对三角褐指藻的生长抑制作用时发现,nTiO₂对三角褐指藻的生长抑制呈现出明显的两阶段特征:在0-48小时呈现较高的抑制率,表现出一定的毒性;但从暴露72小时后抑制率逐渐降低并稳定的维持在一个较低的水平,表现出低毒性甚至无毒性。进一步考察nTiO₂产生上述毒性效应的潜在机理。首先考察了nTiO₂在试验体系内的环境行为,发现nTiO₂进入海水体系后迅速团聚成微米级颗粒;即便如此,我们的沉降试验结果表明nTiO₂确实可能以悬浮态对水层生物产生影响。进而,采用光学显微镜观察到了nTiO₂对三角褐指藻的包裹作用。这种物理包裹作用可能造成对藻细胞的直接物理伤害和间接的损伤如体内氧化应激等。实际上,通过流式细胞仪以及透射电镜我们证实了nTiO₂对三角褐指藻的直接物理损伤作用:对细胞膜完整性的破坏。但与文献报道相反,对于间接毒性效应,nTiO₂并没有引起三角褐指藻体内活性氧物质含量的上升,也没有显著的对光合作用的遮蔽效应。据此推测,nTiO₂对三角褐指藻的主要作用机制应为直接的物理损伤。此外,nTiO₂暴露下,三角褐指藻光合活性指标的变化也证实了毒性“先高后低”的两阶段特征现象。这种现象可能与三角褐指藻在nTiO₂暴露胁迫产生生物适应有关。一种可能的途径是三角褐指藻通过光合碳同化作用以及大量合成对光合作用有重要保护作用的-胡萝卜素以抵抗nTiO₂的不利影响。本文较为全面的研究了nTiO₂在海水环境中对三角褐指藻的毒性效应,不仅发现nTiO₂对三角褐指藻具有一定的生长抑制作用,且证实nTiO₂对三角褐指藻的抑制主要在于nTiO₂包裹三角褐指藻后导致的直接物理损伤;同时发现,nTiO₂对三角褐指藻的生长抑制效应具有先高后低的两阶段特征,该现象可能与藻对纳米材料暴露的适应有关。本文的研究为进一步了解MNMs的海洋环境效应提供基础。