Tác động của các hạt nano TiO2 trong thử nghiệm sinh sản của giun đất
Tóm tắt
Việc sử dụng ngày càng nhiều công nghệ nano có nghĩa là các vật liệu nano sẽ xâm nhập vào môi trường. Do đó, dữ liệu sinh thái độc học là cần thiết để có thể thực hiện các đánh giá rủi ro đầy đủ. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng một thử nghiệm sinh sản giun đất tiêu chuẩn với
Các hạt nano chưa được phủ kích thích việc sinh sản của giun đất theo kiểu phụ thuộc vào nồng độ trong thử nghiệm mùa đông, làm tăng số lượng con cái lên đến 50% so với nhóm đối chứng. Tuy nhiên, không có sự kích thích khi thử nghiệm tương tự được thực hiện vào mùa hè. Điều này phản ánh một nhịp điệu chu kỳ năm ở đất đối chứng, được đặc trưng bởi sự sản xuất số lượng trưởng thành lớn hơn nhiều vào mùa hè so với mùa đông. Tác động của các hạt nano TiO2 chưa được phủ là làm giảm hoặc loại bỏ sự khác biệt theo chu kỳ năm bằng cách tăng tỷ lệ sinh sản vào mùa đông. Các hạt nano TiO2 có lớp phủ không ảnh hưởng đến sự sinh sản của giun đất.
TiO2 có vẻ tác động đến hoạt động sinh sản của giun đất bằng cách xóa bỏ nhịp điệu năm ảnh hưởng tiêu cực đến việc sinh sản vào mùa đông. Cần có thêm các thí nghiệm để xác định (1) cơ chế tác động của các hạt nano, (2) các tham số quan trọng gây ra tác động (ví dụ: các tham số đất liên quan), và (3) ý nghĩa môi trường của việc sinh sản liên tục của giun đất mà chúng tôi đã quan sát trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Commission of the European Communities:Communication from the Commission to the European Parliament, the Council and the European Economic and Social Committee. Regulatory aspects of nanomaterials. SEC(2008):2036. [http://ec.europa.eu/nanotechnology/pdf/comm_2008_0366_en.pdf]
Organisation for Economic Co-operation and Development, Environment Directorate:OECD Environment, Health and Safety Publications Series on the Safety of Manufactured Nanomaterials. No. 15. Preliminary review of OECD test guidelines for their applicability to manufactured nanomaterials. [http://www.oecd.org/document/53/0,3746,en_2649_37015404_37760309_1_1_1_1,00.html]
Organisation for Economic Co-operation and Development, Environment Directorate: OECD Environment, Health and Safety Publications Series on the Safety of Manufactured Nanomaterials. No. 24. Preliminary guidance notes on sample preparation and dosimetry for the safety testing of manufactured nanomaterials [http://www.oecd.org/document/53/0,3746,en_2649_37015404_37760309_1_1_1_1,00.html]
Qi B, Wu L, Zhang Y, Zeng Q, Zhi J: Low temperature and one-step synthesis of rutile TiO 2 aqueous sol by heterogeneous nucleation method. J Colloid Interf Sci 2010, 345: 181–186. 10.1016/j.jcis.2010.01.030
Maurya A, Chauhan P, Mishra SK, Srivastava RK: Structural, optical and charge transport study of rutile TiO 2 nanocrystals at two calcination temperatures. J Alloy Compd 2011, 509: 8433–8440. 10.1016/j.jallcom.2011.05.108
Fu J: Photocatalytic properties of glass ceramics containing anatase-type TiO 2 . Mater Lett 2012, 68: 419–422.
Fujishima A, Zhang X, Tryk DA: TiO 2 photocatalysis and related surface phenomena. Surf Sci Rep 2008, 63: 515–582. 10.1016/j.surfrep.2008.10.001
Kim YS, Linh LT, Park ES, Chin S, Bae G-N, Jurng J: Antibacterial performance of TiO 2 ultrafine synthesized by a chemical vapor condensation method: effect of synthesis temperature and precursor vapor concentration. Powder Technol 2012, 215–216: 195–199.
Gottschalk F, Sonderer T, Scholz R, Nowack B: Modeled environmental concentration of engineered nanomaterials (TiO 2 , ZnO, Ag, CNT, fullerenes) for different regions. Environ Sci Technol 2009, 43: 9216–9222. 10.1021/es9015553
Eastern Research Group:Scientific, Technical, Research, Engineering and Modeling Support (STREAMS) Final Report. State of the science literature review: nano titanium dioxide environmental matters. [http://www.epa.gov/nanoscience/files/NanoPaper2.pdf]
OECD: OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2: Effects on Biotic Systems. Test No. 222: Earthworm Reproduction Test. Eisenia fetida/Eisenia andrei. Paris 2004.
Hu CW, Li M, Cui YB, Li DS, Chen J, Yang LY: Toxicological effects of TiO 2 and ZnO nanoparticles in soil on earthworm Eisenia fetida . Soil Biol Biochem 2010, 42: 586–591. 10.1016/j.soilbio.2009.12.007
Tong Z, Bischoff M, Nies L, Applegate B, Turco RF: Impact of fullerene (C60) on a soil microbial community. Environ Sci Technol 2007, 41: 2985–2991. 10.1021/es061953l
Johansen A, Pedersen AL, Jensen KA, Karlson U, Hansen BM, Scott-Fordsmand JJ, Winding A: Effects of C 60 fullerene nanoparticles on soil bacteria and protozoans. Environ Toxicol Chem 2008, 27: 1895–1903. 10.1897/07-375.1
Scott-Fordsmand JJ, Krogh PH, Schaefer M, Johansen A: The toxicity testing of double-walled nanotubes-contaminated food to Eisenia veneta earthworms. Ecotoxicol Environ Saf 2008, 71: 616–619. 10.1016/j.ecoenv.2008.04.011
Nisimura T, Numata H: Evaluation of the frequency demultiplication hypothesis of circannual pupation rhythm in the varied carpet beetle Anthrenus verbasci (Coleoptera: Dermestidae). Biol Rhythm Res 2002, 33: 255–260. 10.1076/brhm.33.3.255.8264
Rozen A: Do earthworms ( Dendrobaena octaedra ) from differently polluted forests vary in life-history parameters? Eur J Soil Biol 2003, 39: 73–77. 10.1016/S1164-5563(03)00004-9
Rozen A: Internal regulation of reproduction seasonality in earthworm Dendrobaena octaedra (Savigny, 1826) (Lumbricidae, Oligochaeta). Soil Biol Biochem 2006, 38: 180–182. 10.1016/j.soilbio.2005.04.023
Heckmann L-H, Hovgaard MB, Sutherland DS, Autrup H, Besenbacher F, Scott-Fordsmand J: Limit-test toxicity screening of selected inorganic nanoparticles of the earthworm Eisenia fetida . Ecotoxicology 2011, 20: 226–233. 10.1007/s10646-010-0574-0
ISO: ISO 18512:2007. Soil Quality-Guidance on Long and Short Term Storage of Soil Samples. Geneva. 2007.
McShane H, Sarrazin M, Whalen JK, Hendershot WH, Sunahara GI: Reproductive and behavioral responses of earthworms exposed to nano-sized titanium dioxide in soil. Environ Toxicol Chem 2012, 31: 184–193. 10.1002/etc.714
Pereira R, Rocha-Santos TAP, Antunes FE, Rasteiro MG, Ribeiro R, Goncalves F, Loares AMVM, Lopes I: Screening evaluation of the ecotoxicity and genotoxicity of soils contaminated with organic and inorganic nanoparticles: the role of ageing. J Hazard Mater 2011, 194: 345–354.
Lapied E, Nahmani JY, Moudilou E, Cjaurand P, Labille J, Rose J, Exbrayat J-M, Oughton DJ, Joner EJ: Ecotoxicological effects of an aged TiO2 nanocomposite measured as apoptosis in the anecic earthworm Lumbricus terrestris after exposure through water, food and soil. Environ Int 2011, 37: 1105–1110. 10.1016/j.envint.2011.01.009
Jovanovic B, Ji T, Palic D: Gene expression of zebrafish embryos exposed to titanium dioxide nanoparticles and hydroxylated fullerenes. Ecotoxicol Environ Saf 2011, 74: 1518–1525. 10.1016/j.ecoenv.2011.04.012
Garnacho E, Peck LS, Tyler PA: Variations between winter and summer in the toxicity of copper to a population of the mysid Praunus flexuosus . Mar Biol 2000, 137: 631–636. 10.1007/s002270000383
IME RefeSol[http://www.refesol.de]
Stone V, Nowack B, Baun A, van den Brink N, von der Kammer F, Dusinska M, Handy R, Hankin S, Hassellöv M, Joner E, Fernandes TF: Nanomaterials for environmental studies: classification, reference material issues and strategies for physico-chemical characterization. Sci Total Environ 2010, 408: 1745–1754. 10.1016/j.scitotenv.2009.10.035
Kool PL, Ortiz MD, van Gestel CAM: Chronic toxicity of ZnO nanoparticles, non-nano ZnO and ZnCl 2 to Folsomia candida (Collembola) in relation to bioavailability in soil. Environ Pollut 2011, 159: 2713–2719. 10.1016/j.envpol.2011.05.021
Fang J, Shan X, Wen B, Lin J, Owens G: Stability of titania nanoparticles in soil suspensions and transport in saturated homogeneous soil columns. Environ Pollut 2009, 157: 1101–1109. 10.1016/j.envpol.2008.11.006
Hyung H, Fortner JD, Hughes JB, Kim J-H: Natural organic matter stabilizes carbon nanotubes in the aqueous phase. Environ Sci Technol 2007, 41: 179–184. 10.1021/es061817g
Fareé M, Sanchís J, Barceló D: Analysis and assessment of the occurrence, the fate and the behavior of nanomaterials in the environment. Trends Anal Chem 2011, 30: 517–527. 10.1016/j.trac.2010.11.014