Small:纳米二氧化铈和氯化铈暴露对四季豆生长、生理生化指标、产量和品质的影响

纳米二氧化铈具有独特的物理化学性质,特别是Ce3+/Ce4+之间的可逆循环,被用作抛光材料、电子陶瓷、紫外线吸收剂、催化剂、催化剂载体(助剂)、汽车尾气吸收剂、燃料电池电解质等,是最重要的纳米材料之一。在其生产、使用及废弃处置过程中,纳米二氧化铈将不可避免地被释放到环境中。土壤是人造纳米颗粒在环境中主要的汇,研究纳米二氧化铈对土壤植物的作用是其安全性和健康危险度评价的重要组成部分。

中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室张智勇课题组研究了土壤添加不同浓度纳米二氧化铈和氯化铈对盆栽四季豆生长、生理生化指标、产量和品质的影响。发现纳米二氧化铈和铈离子对四季豆的效应不同,甚至相反,说明两者对植物的作用机理可能不同。相关结果发表于Small,DOI: 10.1002/smll.201907435。

含金属纳米颗粒的生物效应可归因于两种机制:(1)释放的金属离子的效应;(2)由纳米颗粒的表面、尺寸和/或形状引起的胁迫或刺激效应(纳米效应)。该研究比较了土壤中添加浓度分别为0、50、100和200 mg Ce kg-1的纳米二氧化铈和Ce3+离子,对四季豆生长、生理生化指标、产量和营养品质的影响。结果发现,纳米二氧化铈和Ce3+离子对四季豆的影响不同,甚至相反。在最高浓度(200 mg Ce kg-1)情况下,纳米二氧化铈降低了豆荚产量,并诱导了根的脂质过氧化。而Ce3+离子有促进叶片光合作用和增加豆荚中碳水化合物积累的趋势。这表明纳米二氧化铈的植物毒性不能用释放的Ce3+离子来解释。进一步研究纳米二氧化铈和Ce3+离子暴露后铈在根际和根内部的分布与化学形态,有助于深入探讨两者植物生理效应的作用机制。