中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室江桂斌课题组曲广波等在黑磷纳米片(BPNSs)对水生生物的毒性研究中取得新进展，相关成果于本月分别在线发表于Environmental Science & Technology Letters和Environmental Science & Technology。
黑磷在电子、能源、医疗和环境保护等诸多领域具有巨大应用潜力。黑磷在使用过程中的环境健康风险受到广泛关注。本研究以模式水生植物小球藻和单细胞原生动物嗜热四膜虫为研究模型，对BPNSs的毒性及机制进行了系统研究。
对于小球藻的研究表明，低浓度BPNSs 可促进小球藻的生长，而高浓度BPNSs则抑制其生长。代谢组学分析揭示了BPNSs的暴露会干扰小球藻内碳水化合物、脂肪酸、核苷酸和及氨基酸代谢。单细胞质谱的结果说明，小球藻在暴露黑磷后，细胞内的磷元素随暴露剂量的增加而升高，说明大量的磷元素累积于小球藻内。利用离子色谱串联电感耦合等离子质谱，可以实现水体中黑磷的降解产物的分离和准确定量。而其降解产物主要为PO23-、PO33-和PO43-等离子。这些降解产物可被小球藻吸收。研究巧妙的运用了透析方法，以完全排除细胞外磷酸的影响。结果表明，小球藻对多种磷酸盐离子的摄入是BPNSs暴露干扰小球藻的生长唯一原因，而BPNSs本身并不会导致小球藻的增殖异常。
对于单细胞原生动物嗜热四膜虫的研究表明，以3D拉曼成像等技术为表征手段，发现四膜虫可直接摄入黑磷纳米片。黑磷纳米片通过四膜虫头部的“口器”被食物泡包裹进入到四膜虫细胞内，并导致四膜虫细胞畸形、大量纤毛脱落和细胞膜碎裂。与小球藻不同，除降解产物的影响外，四膜虫细胞内累积的黑磷纳米片也在其毒性中起重要作用。黑磷纳米片均可诱导小球藻和四膜虫细胞两类单核生物内的氧化应激，这是黑磷纳米片诱导的水生生物毒性的机制之一。BPNSs的多种降解产物的环境释放、累积和效应需受到进一步的关注。
该研究得到了国家自然科学基金委，中国科学院青年创新促进会支持。
论文链接1：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.9b00726
论文链接2：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.9b05424
