鐘建丹，陳紅春，羅春燕，李科岑，向均鈞，王莉淋*，鄧仕槐

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，四川省農(nóng)業(yè)環(huán)境工程重點實驗室，成都 611130；2.四川眉山市彭山區(qū)水務(wù)局河道管理處，四川 眉山620860；3.臨邛工業(yè)園區(qū)管理委員會，四川 邛崍 611530；4.四川省冶金地質(zhì)勘查局605大隊分析測試中心，四川 眉山 620860）

由于碳納米材料具有比表面積大、彈性高、絕熱性好、紅外吸收性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電池能源、運(yùn)動產(chǎn)品、汽車部件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域[1-2]。據(jù)市場研究公司Lux Research的分析，近年全球碳納米管（CNTs）年需求量超過2000 t，碳納米管逐步走向產(chǎn)業(yè)化將導(dǎo)致它們進(jìn)入環(huán)境的量越來越多。據(jù)文獻(xiàn)報道，碳納米管可能促進(jìn)也可能抑制植物的生長發(fā)育。如Khodakovskaya等[3]發(fā)現(xiàn)10～40 mg·L-1CNTs會穿透種皮，促進(jìn)西紅柿種子吸水，刺激種子發(fā)芽生長；Mi?ralles等[4]發(fā)現(xiàn)40～2560 mg·L-1CNTs可促進(jìn)苜蓿和小麥根生長。Lin等[5]發(fā)現(xiàn) 10～600 mg·L-1多壁碳管（MWCNTs）會使擬南芥懸浮細(xì)胞發(fā)生過敏反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞干重、活性、葉綠素含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性降低，并且MWCNTs團(tuán)聚物的粒徑越小越明顯。此外，據(jù)全國土壤污染調(diào)查公報顯示，六六六、滴滴涕、多環(huán)芳烴等多種有機(jī)污染物在我國耕地、林地、草地等類型土壤中出現(xiàn)。這些持久性有機(jī)污染物（如多環(huán)芳烴）也會對植物生長發(fā)育產(chǎn)生影響。有研究表明多環(huán)芳烴菲會對植物產(chǎn)生氧化脅迫，引起機(jī)體內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致膜脂過氧化損傷[6-7]。碳納米材料能通過疏水作用和π鍵共軛等與有機(jī)污染物發(fā)生較強(qiáng)的吸附作用，并且碳納米材料在土壤溶液和水環(huán)境中具有一定的遷移性，因此有機(jī)污染物在環(huán)境中的存在形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律將受到影響[8-10]。周傳輝等[11]在菲從四種CNTs上的吸附解吸行為中發(fā)現(xiàn)了解吸遲滯現(xiàn)象，推斷菲的環(huán)境毒性會減小。因此，有理由認(rèn)為碳納米管與污染物的作用會影響兩者的生態(tài)風(fēng)險。

關(guān)于碳納米材料和有機(jī)污染物的復(fù)合暴露研究主要集中在對細(xì)胞、微生物和水生動物的毒性效應(yīng)方面[12-13]，也有學(xué)者研究了碳納米材料與有機(jī)污染物共存時，碳納米材料對污染物在植物中的累積效應(yīng)的影響[14]。如Ma等[15]研究發(fā)現(xiàn)在植物修復(fù)過程中，隨著C60濃度增加，三葉楊對三氯乙烯的吸收增加了26%～82%。但Torreroche等[16]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)MWCNT、C60分別與農(nóng)藥氯丹和DDx（滴滴涕及其代謝物）共存時，MW?CNT可使西葫蘆、玉米、西紅柿、大豆四種植物對農(nóng)藥氯丹和DDx的吸收減少了21%～80%；C60抑制玉米和西紅柿對DDx的吸收，卻促進(jìn)西紅柿和大豆對氯丹的吸收。他們將碳納米材料對這些污染物在植物內(nèi)積累的影響歸因于碳納米材料與污染物間的強(qiáng)吸附作用。C60的影響多變與其遷移性有關(guān)，對不同污染物影響不同與污染物構(gòu)型和不同植物細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移蛋白的特異性有關(guān)。

然而，碳納米材料與有機(jī)污染物同時存在和它們分別獨立存在對植物是否會產(chǎn)生不同的毒害作用？會如何影響植物本身的生理生化指標(biāo)？相關(guān)研究還比較少，植物毒性的表現(xiàn)形式及如何誘發(fā)植物毒性尚不清楚[17]。在碳納米材料應(yīng)用推廣于多個領(lǐng)域、產(chǎn)量逐年提升的情況下，研究碳納米材料與有機(jī)污染物復(fù)合污染的影響可以為評估它們共存時的生態(tài)風(fēng)險提供依據(jù)。因此，以我國重要的糧食作物水稻為受試植物，研究了多壁碳納米管與多環(huán)芳烴代表物菲分別及共同存在對水稻種子發(fā)芽率、幼苗生長及生理生化的影響，比較了單一和復(fù)合脅迫下水稻的響應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及試劑

多壁碳納米管（MWCNT，直徑10～20 nm，長度＜2 μm，純度＞97%），購自深圳納米港；菲（Phen，純度＞97%；30 ℃時水溶解度為1.3 mg·L-1），購自TCI公司；水稻種子（川香3號），購于溫江區(qū)種子站?？寡趸到y(tǒng)酶（超氧化物歧化酶SOD、過氧化氫酶CAT、過氧化物酶POD）的活性及過氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）測定試劑盒購自南京建成生物工程研究所。實驗所用有機(jī)溶劑，如丙酮、甲醇，均為色譜純，其他藥品和試劑均為分析純，實驗用水均為蒸餾水。

1.2 碳納米管的處理和表征

對MWCNT進(jìn)行純化處理，除去無定型碳和催化金屬等雜質(zhì)[18]，排除雜質(zhì)對植物的影響。將MWCNT在馬弗爐內(nèi)加熱至300℃恒溫處理1 h；取出冷卻后用6 mol·L-1的鹽酸浸泡攪拌4 h，然后用蒸餾水沖洗至中性。最后將純化后的MWCNT置于恒溫干燥箱，在105℃下烘干裝瓶，存于干燥器內(nèi)備用。用高分辨透射電鏡Libra200（Carl Zeiss，GER）觀察MWCNT的形貌。將MWCNT超聲分散在1/2Hogland營養(yǎng)液中，通過測吸光度確定其分散穩(wěn)定性，并用ZetaPALs粒度分析儀（Brookhaven，US）分析懸浮碳管的粒徑和zeta電位。

1.3 水稻污染脅迫實驗

1.3.1 污染液的配制

稱取一定量純化后的MWCNT用1/2Hogland營養(yǎng)液配制成濃度為60 mg·L-1的碳管污染液，并用超聲儀在80 W、40 kHz條件下超聲30 min，使其充分分散，即可得MWCNT污染液。將菲先溶在甲醇中配成高濃度菲儲備液，-4℃冷凍保存。用微量注射器將一定體積菲儲備液注入1/2Hogland營養(yǎng)液中（甲醇與營養(yǎng)液體積比＜0.1%以避免甲醇影響），經(jīng)超聲并攪拌溶解2 h后得到濃度約為1.2 mg·L-1的菲污染液，存于棕色試劑瓶中，現(xiàn)配現(xiàn)用。以微量注射器取一定體積的菲儲備液注入已配制好的MWCNT污染液中，攪拌吸附平衡2 h后，得到1.2 mg·L-1菲與60 mg·L-1碳管的菲+MWCNT混合污染液，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.3.2 水稻發(fā)芽實驗

選取顆粒飽滿的水稻種子用10%的雙氧水浸泡30 min，再用蒸餾水反復(fù)洗凈。然后，將種子放入準(zhǔn)備好的放有濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿放入20粒并加入一定量的MWCNT、菲以及菲+MWCNT污染液，以污染液漫過種子一半為宜，將培養(yǎng)皿放入恒溫培養(yǎng)箱中于25℃黑暗條件下避光發(fā)芽，適時添加對應(yīng)污染液保持水分，4 d后記錄種子發(fā)芽數(shù)。以根長至少等于種子長度，芽長至少等于種子一半長度為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)[19]。發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。每種處理設(shè)置6個平行，并設(shè)置蒸餾水處理的樣品作為對照。

1.3.3 幼苗實驗

將石英砂用稀硝酸洗凈并用蒸餾水反復(fù)沖洗至中性后烘干，作為水稻幼苗實驗的支撐基質(zhì)。將適量石英砂裝入燒杯，并加入一定量對應(yīng)污染液。把污染脅迫發(fā)芽后的種子小心轉(zhuǎn)移到對應(yīng)燒杯中，每燒杯10株，于光照培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)。培養(yǎng)條件為白天光照14 h，光照強(qiáng)度為9000 lx，溫度28±1℃，濕度為70%；夜間黑暗10 h，溫度24±1℃，濕度為75%。期間每日觀察并及時補(bǔ)充對應(yīng)污染液，每隔3 d用針管吸出全部污染液并注入新鮮污染液。每種處理設(shè)置8個平行，并用未添加污染物的營養(yǎng)液組作為對照。

培養(yǎng)15 d后收獲樣品，去除沒有脫掉的谷粒，用蒸餾水洗去根上殘留污染物，用剪刀將幼苗根和冠分開。其中4組平行用于測生物量：用吸水紙將植物表面的水吸干，快速測根及地上部分濕質(zhì)量；之后分別放入培養(yǎng)皿中置于恒溫干燥箱在105℃條件下殺青30 min，然后在70℃條件下烘干至恒質(zhì)量，稱其干質(zhì)量，計算其根冠比[20]。其余4組平行用于測生理生化指標(biāo)：將幼苗根和冠洗凈分開后，在冰浴條件下用生理鹽水將其分別研磨制備成組織勻漿液，然后使用對應(yīng)試劑盒，分別測定SOD、CAT、POD活性及MDA含量。試劑盒方法原理依次為氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法、紫外分光光度法、愈創(chuàng)木酚法和硫代巴比妥酸法。SOD以在1 mL反應(yīng)體系中，每毫克組織蛋白抑制率達(dá)50%時的SOD量為一個SOD活力單位；CAT以每毫克組織蛋白每分鐘分解的H2O2的毫克數(shù)表示；POD以每毫克組織蛋白在37℃每分鐘催化1 μg底物的POD量為一個POD活力單位。

1.4 混合污染液中游離態(tài)菲的測定

按上述制得菲+MWCNT混合污染液的方法完成MWCNT對菲的吸附實驗，設(shè)置3個平行，同時以未加MWCNT的菲污染液作為對照。每個樣品經(jīng)超聲并攪拌2 h后，取少量液體過0.45 μm濾膜分離懸浮MW?CNT，并用配有熒光檢測器的HPLC（Perkin Elmer，US）測定濾液中菲的濃度，即未被碳管吸附的菲濃度。以對照估算菲在瓶壁上的損失以及過膜損失。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)均采用平行實驗的平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。采用DPS統(tǒng)計分析軟件在95%的置信度下作方差分析，進(jìn)行不同處理組間差異顯著性檢驗。用Origin 8.5進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 多壁碳納米管的表征

現(xiàn)制碳管懸浮液中MWCNT團(tuán)聚顆粒的水力學(xué)直徑為359±9 nm，zeta電位為-7.5±0.5 mV。圖1A中圖例長為50 nm，可見MWCNT外徑在10～20 nm左右，與廠家描述一致。盡管通過超聲分散，MWCNT仍大多呈管束形態(tài)，彼此纏繞。從圖1B可見，分散在營養(yǎng)液中的MWCNT，無論是否與菲共存，在125 h的靜置過程中，均逐漸團(tuán)聚沉淀，5 d后濃度均約為初始碳管濃度C0的55%，因此，制得的碳管懸浮污染液具有一定的穩(wěn)定性。

2.2 污染物對水稻種子發(fā)芽率和幼苗生物量的影響

水稻種子發(fā)芽率結(jié)果見表1。MWCNT處理組和菲+MWCNT處理組的發(fā)芽率與對照組相比未見顯著差異；而菲處理組的發(fā)芽率顯著低于對照組（P＜0.05）。幾種處理與對照組相比，發(fā)芽過程沒有明顯的提前或推遲。MWCNT懸浮液處理沒有改變種子的發(fā)芽率，這與袁剛強(qiáng)等在研究分散在Hoagland營養(yǎng)液中的10～40 mg·L-1SWCNT對水稻種子的發(fā)芽率影響時結(jié)果類似[21]。但研究認(rèn)為分散在MS培養(yǎng)基中的50～100 mg·L-1碳管能提高水稻種子發(fā)芽率并縮短萌發(fā)時間[22]。報道中不同的實驗現(xiàn)象可能是碳管濃度、尺寸、所含雜質(zhì)等，培養(yǎng)基質(zhì)物理狀態(tài)、離子濃度，水稻品種等因素不同所造成的[23]。多環(huán)芳烴菲對種子有毒害作用，其發(fā)芽率比空白組降低了20%左右，類似現(xiàn)象已多見報道[24-25]。然而，菲+MWCNT處理組的種子發(fā)芽率與菲處理組相比有顯著提高。由此可見，MWCNT的存在降低了菲對種子的毒害作用。羅春燕等在研究富勒烯與菲對水稻種子發(fā)芽率的影響時也有類似發(fā)現(xiàn)[26]?？梢?，由于碳管可通過疏水作用等與疏水性有機(jī)污染物菲產(chǎn)生較強(qiáng)的吸附作用，當(dāng)有碳管共存時水溶態(tài)的菲大量減少；同時由圖1B可知Phen+MWCNT中的懸浮碳管在營養(yǎng)液中逐漸團(tuán)聚形成較大的聚集顆粒，甚至脫離懸浮體系（4 d時間懸浮碳管濃度降低了40%左右）。因此，部分吸附態(tài)的菲也隨碳管的沉淀而離開溶液體系。溶解態(tài)菲的減少與吸附態(tài)菲的離開溶液使菲對種子的毒害作用降低。

圖1 MWCNT透射電鏡圖（A）及其在營養(yǎng)液中的懸浮性（B）Figure 1 TEM image of MWCNT（A）and stability of MWCNT in nutrient solution（B）

從水稻幼苗生長15 d后的生物量鮮質(zhì)量來看，與對照組相比，各處理組對根生物量的影響均沒有顯著差異。與根生物量不同，各處理組下的幼苗冠生物量均與對照組差異顯著（P＜0.05）。如MWCNT處理使幼苗冠生物量增加了29.3%，菲處理導(dǎo)致幼苗冠生物量大幅下降（降低43.8%），而菲+MWCNT處理的結(jié)果與僅MWCNT處理的結(jié)果類似，比對照組冠生物量增加了18.9%?？梢姡?0 mg·L-1MWCNT不影響幼苗根生長，卻能促進(jìn)冠生長，類似的發(fā)現(xiàn)已見報道[3，27]。也有研究者認(rèn)為碳管能促進(jìn)幼苗根生長，如Wang等[28]發(fā)現(xiàn)MWCNT使根生物量增加，并發(fā)現(xiàn)MWCNT會被小麥根吸收穿透根細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，刺激根系的細(xì)胞伸長，增加根細(xì)胞中脫氫酶活性，從而導(dǎo)致根生長得更快。還有研究者發(fā)現(xiàn)單壁碳管將抑制幼苗生長[21]。碳管對幼苗生長的抑制和促進(jìn)均有報道，碳管的不同影響與碳管種類、植物類型、培養(yǎng)或暴露方法均有關(guān)系。

實驗中，菲對幼苗生長表現(xiàn)出抑制作用，這與PAH對植物會產(chǎn)生毒害作用的觀點一致[24，29]。菲和MWCNT同時暴露下，與菲處理相比，幼苗根和冠的生物量均有所增加，尤其是冠的生物量增加顯著（P＜0.05）?？梢娡瑫r暴露時，MWCNT會降低甚至抵消菲對植物生長的抑制作用。與同時暴露對種子發(fā)芽的影響類似，對菲毒害的減緩應(yīng)與菲被吸附后其生物有效性顯著降低有關(guān)。由于MWCNT在營養(yǎng)液中的團(tuán)聚體粒徑較大，而植物細(xì)胞壁的孔徑約為5～20 nm[20]，因此被吸附的菲將難以進(jìn)入植物細(xì)胞對植物造成毒害。有研究報道顯示納米碳材料的存在將減少有機(jī)污染物進(jìn)入植物體的量[11，16]。如，周傳輝等[11]認(rèn)為碳管吸附菲后，菲不能完全解吸，可降低菲的生物有效性。Torreroche等[16]發(fā)現(xiàn)MWCNT可使西葫蘆、玉米、西紅柿、大豆四種植物對農(nóng)藥氯丹和DDx的吸收減少了21%～80%，C60也能顯著抑制玉米和西紅柿對DDx的吸收。也有研究認(rèn)為納米碳材料能降低有機(jī)污染物進(jìn)入植物根后向地上部分的轉(zhuǎn)移量。如常海偉[30]發(fā)現(xiàn)磺化石墨烯與多氯聯(lián)苯同時存在時，會增大玉米幼苗根部對多氯聯(lián)苯的吸收，減少多氯聯(lián)苯向植物地上部分的轉(zhuǎn)移?？梢?，碳管與有機(jī)污染物的相互作用是同時暴露不同于單一暴露的主要原因。

表1 菲與/或碳管對水稻種子發(fā)芽及幼苗生物量的影響Table 1 Effect of phenanthrene and/or MWCNT on the germination and biomass of rice seedlings

2.3 污染物對水稻幼苗根冠比的影響

水稻幼苗根冠比如圖2。在MWCNT脅迫下，水稻幼苗根冠比比對照組降低了3.4%；而菲脅迫或同時暴露下，根冠比與對照組相比分別略有上升或下降，但差異均不顯著。根冠比是由生物量干質(zhì)量計算得出，而各處理下根和冠干質(zhì)量的高低趨勢與其濕質(zhì)量基本一致，因此圖2所示的是各種處理下根生物量變化不大而冠生物量變化顯著的結(jié)果。如MWCNT對幼苗的影響主要表現(xiàn)為促進(jìn)了冠的生長；而菲對幼苗根和冠生長的抑制更多體現(xiàn)在對冠生長的抑制。菲+MWCNT同時暴露與菲單一處理相比，根冠比降低了6.0%。因為同時暴露下，菲對冠生長的抑制并不顯著，而MWCNT對冠生長的促進(jìn)卻得以體現(xiàn)，所以同時暴露比菲單一暴露時冠生物量顯著增高，又由于根生物量無顯著差異，因此同時暴露根冠比顯著低于菲單一暴露組。

圖2 菲與/或碳管對水稻幼苗根冠比的影響Figure 2 Effect of phenanthrene and/or MWCNT on root-shoot ratio of rice seedlings

2.4 污染物對水稻幼苗抗氧化酶活性的影響

抗氧化酶SOD、POD、CAT常被用來作為研究逆境環(huán)境脅迫的影響和生態(tài)毒理的指標(biāo)。實驗所得的三種酶活性數(shù)據(jù)均分別以對照組根的相應(yīng)酶活（U0）為參照，其他處理組的根或冠的酶活以相對活性U/U0來表示。在各處理下培養(yǎng)15 d后，水稻幼苗根與冠的抗氧化酶相對活性如圖3所示。

圖3 菲與/或碳管對水稻幼苗抗氧化系統(tǒng)酶相對活性的影響Figure 3 Effect of phenanthrene and/or MWCNT on relative antioxidase activities of rice seedlings

研究發(fā)現(xiàn)，MWCNT單獨暴露明顯激發(fā)了水稻幼苗的抗氧化酶活性（P＜0.05），僅根SOD酶活和冠CAT酶活與對照組差異不顯著。這說明納米碳管會引起植物產(chǎn)生氧化應(yīng)激[31-32]，從而激發(fā)抗氧化酶的活性。如郭敏等[32]發(fā)現(xiàn)水稻在100 mg·L-1的MWCNT脅迫下，CAT和SOD酶活性顯著升高。而根SOD酶活和冠CAT酶活與對照組差異不顯著可能與脅迫培養(yǎng)的時間和不同抗氧化酶的作用程序有關(guān)。如作為抗氧化應(yīng)激第一道防線的SOD在受到氧化脅迫之初被激發(fā)，并對碳管脅迫產(chǎn)生的有害物進(jìn)行消除，生成歧化產(chǎn)物；脅迫15 d后，根中SOD反應(yīng)底物的有害物濃度降低，SOD活性也相應(yīng)降低；而后續(xù)的POD和CAT需要處理前面環(huán)節(jié)生成的各種中間物，故仍處于激發(fā)狀態(tài)。

與對照相比，菲單獨暴露會抑制水稻幼苗的酶活，尤其顯著抑制根的酶活（P＜0.05），僅冠SOD活性有所升高。酶活大多低于對照，這可能是因為高濃度的菲（1.2 mg·L-1，接近其溶解度）脅迫下，誘導(dǎo)植物內(nèi)產(chǎn)生大量ROS，超出了植物承受能力，對植物造成一定損傷從而損害了酶功能。類似現(xiàn)象在PAH對植物的脅迫研究中屢見報道[24，29，33]。菲對冠 SOD 的激活可能與有害物只能從水稻根向上傳遞到冠有關(guān)。根在已經(jīng)受損的情況下傳遞給冠的有害物的量有限；同時受損的根能吸收及傳遞給植物冠生長的必需營養(yǎng)物質(zhì)也減少，導(dǎo)致了菲暴露下水稻幼苗冠生物量的顯著減少。

菲+MWCNT同時暴露下的酶活性與菲單獨暴露下類似（除同時暴露下根CAT略高外，這兩種處理下的酶活無顯著差異），均表現(xiàn)為顯著抑制抗氧化酶活性?？梢?，MWCNT雖能削弱菲對水稻幼苗生長的抑制作用，但卻緩解不了菲對幼苗酶活的抑制。同時也可看出抗氧化酶活性對菲脅迫十分敏感。

2.5 污染物對水稻幼苗體內(nèi)MDA累積的影響

水稻幼苗MDA測定結(jié)果如圖4所示。與空白相比，MWCNT單獨暴露下水稻幼苗中MDA略有增加，與其抗氧化酶被激活的現(xiàn)象一致，進(jìn)一步說明MW?CNT暴露能對水稻幼苗產(chǎn)生氧化脅迫。但雖然脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物有所增加，然而幼苗的生長并沒有受抑制，甚至得到促進(jìn)，可見MWCNT單獨暴露在植物可承受的氧化脅迫強(qiáng)度范圍內(nèi)，對植物的傷害并不顯著。菲單獨暴露下，幼苗MDA的含量也高于對照，冠MDA含量均值約為對照的34倍。上述提到菲的脅迫產(chǎn)生的ROS超出了植物承受能力，損害了酶功能。因此抗氧化系統(tǒng)酶無法正常清除ROS，導(dǎo)致了過氧化產(chǎn)物在植物中的積累。所以，無論從氧化損傷還是植物生長狀況來看，菲對植物均產(chǎn)生顯著的不利影響。

圖4 菲與/或碳管對水稻幼苗MDA含量的影響Figure 4 Effect of phenanthrene and/or MWCNT on MDA content of rice seedlings

菲+MWCNT同時暴露下的MDA積累情況與對照相比，根MDA含量變化不明顯，而冠MDA含量明顯增加。與MWCNT或菲單獨暴露下的情況相比，可以看出菲+MWCNT同時暴露下冠中過氧化產(chǎn)物的累積與菲的貢獻(xiàn)密不可分。但與菲單獨暴露相比，根和冠的MDA含量均顯著降低（分別低50%和34%）。可見，與菲單獨暴露相比，MWCNT雖對復(fù)合污染下的酶活改變不大，卻能減少幼苗根和冠中氧化產(chǎn)物累積。MDA被視為植物受到氧化傷害的指標(biāo)之一，因此有理由認(rèn)為MWCNT緩和了菲對幼苗的傷害。上述提到同時暴露時，MWCNT會降低菲對植物發(fā)芽和生長的抑制作用。因此，當(dāng)環(huán)境中存在MWCNT時，菲對植物的毒害將減弱。

2.6 菲+MWCNT同時暴露對幼苗的影響機(jī)理分析

通過對菲+MWCNT混合污染液中游離態(tài)菲的測定，發(fā)現(xiàn)除去8%～13%的瓶壁損失，2 h攪拌完成后被MWCNT吸附的菲可達(dá)到菲初始濃度的50%以上，而游離態(tài)菲不超過0.45 mg·L-1。當(dāng)吸附達(dá)到平衡（約5 d）后，MWCNT吸附的量可達(dá)（83±3）%，未被吸附的游離態(tài)菲僅為0.06～0.08 mg·L-1。在菲+MWCNT同時暴露實驗中，菲與MWCNT的預(yù)先接觸使大部分菲已被吸附。由于5 d內(nèi)約半數(shù)MWCNT在營養(yǎng)液中逐漸團(tuán)聚脫離懸浮液體系（圖1B），大量吸附態(tài)菲將同時離開懸浮液體系。有文獻(xiàn)報道MWCNT能夠進(jìn)入植物體，但碳管可從植物根系向地上部分轉(zhuǎn)移的量非常少[34-35]。又因為菲在碳管上存在遲滯解吸[11]，被吸附的菲難以重新釋放，所以不論MWCNT是否能進(jìn)入植物，吸附態(tài)菲的生物有效性都將降低。綜上所述，MWCNT對菲的吸附和解吸遲滯作用是復(fù)合脅迫實驗中菲對植物的毒害得以減緩的主要原因。因此，碳納米材料的存在對緩和持久性環(huán)境有機(jī)污染物的生態(tài)風(fēng)險有一定作用。

3 結(jié)論

（1）單一污染暴露時，60 mg·L-1的MWCNT對植物發(fā)芽無影響，但對冠的生長有明顯促進(jìn)作用，同時也會激發(fā)抗氧化酶活性，導(dǎo)致輕微程度的氧化損傷；而1.2 mg·L-1菲明顯抑制植物發(fā)芽與生長，并且降低抗氧化酶活性，對植物造成嚴(yán)重的氧化損傷。

（2）1.2 mg·L-1菲+60 mg·L-1MWCNT同時暴露時，菲對種子發(fā)芽和植物生長的抑制作用會被緩解，對酶活有一定影響，但可減輕菲對植物產(chǎn)生的氧化損傷。這是因為菲和MWCNT共存時，MWCNT對菲的吸附和解吸遲滯使菲的生物有效性降低。