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萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus Pallas）隶属于轮虫动物门（Rotifer）,单巢纲（Monogononta）,游泳目（Ploima）,臂尾轮虫科（Brachionidae）,其生活史具有世代交替现象。近年来,由于个体小、生命周期短、在实验室内易于培养、各项生命指标对于毒性评价更为敏感等特点以及在水生生态系统中的重要作用,轮虫在国际上作为生态毒理学研究受试动物已成为热点,被认为是研究纳米粒子对微小无脊椎食草动物影响极具意义的指示物种。纳米级TiO2的直径小于100纳米,产品外观为白色疏松粉末。具有防紫外线,抗菌,自洁,抗老化的特性,广泛应用于防晒霜、化妆品和表面涂料等众多消费产品中;空气、土壤和水的去污过程。但由于排放纳米粒子对生态系统的不利影响,其污染已成为最令人关注的环境问题之一,其中纳米级TiO2是目前较受关注的一种纳米材料。本实验使用淡水中的萼花臂尾轮虫作为受试生物,目的是探讨不同粒径不同浓度的TiO2纳米粒子溶液对轮虫种群、寿命及生殖的影响。并进一步研究不同TiO2纳米粒子溶液对轮虫体内部分抗氧化酶活性和摄食情况的改变,为推动萼花臂尾轮虫作为纳米粒子生态毒理学研究的模式动物提供理论依据,同时通过实验研究TiO2纳米粒子对轮虫的毒性作用以及对水生生态系统的潜在风险。主要实验结果如下:1.不同粒径锐钛型TiO2纳米粒子对萼花臂尾轮虫种群参数的影响实验温度25±1℃、光照4000 lx、昼长比（L:D）16:8条件下,设对照组和粒径为5、50和200 nm的TiO2纳米粒子溶液（EPA配置）,每种粒径用0.5、1、10和20 mg/L四个浓度梯度进行暴露处理后,统计萼花臂尾轮虫的种群动态、种群增长率和种群密度等参数,实验显示,当TiO2纳米粒子的粒径为5 nm,浓度为20 mg/L时,组间差异最为显著。该组的在第6 d达到最大种群密度,最大种群密度为21.6±4.3 ind/m L,较对照组（最大种群密度为58.6±3.98 ind/m L）下降约63.14%,该组最大种群增长率为0.73,较对照组（最大种群增长率为0.82）下降约11.0%。实验结果表明,TiO2纳米粒子能对萼花臂尾轮虫种群的增长产生抑制并降低种群的环境容纳量,其抑制效果与TiO2纳米粒子溶液中纳米微粒的浓度呈正相关,与粒径大小呈负相关。2.不同粒径锐钛型TiO2纳米粒子对萼花臂尾轮虫寿命和生殖的影响实验对轮虫单个体的平均寿命、生殖前期、平均携卵量、生殖曲线和平均子代数等指标在上述相同实验浓度和粒径下进行统计。通过双因素分析,除生殖前期外,随着浓度的升高和纳米粒子粒径的减小,各处理组轮虫的平均寿命、平均携卵量、生殖曲线和平均子代数都受到不同程度的抑制。生殖前期仅与纳米粒子溶液的浓度有关,当溶液浓度较高时,轮虫的生殖前期才有提前的趋势。其中TiO2纳米粒子的粒径为5 nm,浓度为20 mg/L时,轮虫平均寿命为71.0±4.88 h,较对照组（140.0±5.10 h）减少49.29%,;生殖前期为20.8±1.52 h,较对照组（22.8±1.87 h）提前9.1%;平均携卵量5.9±0.82个,较对照组（16.0±1.2个）减少63.12%;平均子代数5.4±1.13个,较对照组（9.6±1.80个）减少43.75%,差异尤为显著。实验表明TiO2纳米粒子不仅对轮虫的种群增长产生影响,其毒性对轮虫的寿命和生殖也产生负面效应,暴露时间增加也会增强TiO2纳米粒子对轮虫的毒性。3.不同粒径锐钛型TiO2纳米粒子对萼花臂尾轮虫CAT和SOD酶活的影响萼花臂尾轮虫暴露于不同粒径TiO2纳米粒子溶液24 h后,对体内CAT和SOD酶活性进行测定,数据显示CAT和SOD酶的活性有随TiO2纳米粒子溶液浓度升高而升高,随纳米粒子粒径增大而减小的趋势,酶的活力值较对照组均提高。实验表明纳米粒子的加入导致CAT和SOD酶的活性增强,其中小粒径和高浓度的溶液中轮虫CAT和SOD酶的活力值升高尤其显著,CAT酶活力值较对照组最大提高81.14%,SOD酶活力值较对照组最大提高52.31%,实验表明一定浓度范围内,TiO2纳米粒子的介入导致轮虫体内活性氧ROS显著增加,需要更多的抗氧化酶清除体内的活性氧ROS,这与防御机制直接相关。4.不同粒径锐钛型TiO2纳米粒子对萼花臂尾轮虫摄食的影响萼花臂尾轮虫暴露于浓度为10 mg/L不同粒径TiO2纳米粒子溶液中,分别拍摄24、48和72 h的图像,在72 h不提供藻类食物的实验周期内,各种粒径的TiO2纳米粒子都有被轮虫摄取的现象。在实验组中,从24 h至72 h的相同时间内,轮虫的咀嚼器、肠道和胃随着时间的累积较对照组有不同程度的纳米粒子累积,其中5 nm实验组的现象最为明显,200 nm实验组累积程度最轻。我们发现小粒径的纳米粒子甚至可以穿过肠壁进入体腔,而较大的粒径的纳米粒子主要限制在肠道和胃,TiO2纳米粒子在轮虫的体内并不能被完全排泄出去,其在体内的蓄积会影响轮虫正常摄取藻类等营养物质,轮虫个体无法获得足够的营养,个体的寿命、生殖等受到抑制进而影响到种群的建立。我们的实验表明,轮虫体内纳米粒子的累积程度与实验时间呈正相关,与实验纳米粒子粒径呈负相关且实验现象是显著的。