水培实验中不同粒径纳米TiO2对芦苇种子发芽和植株生长和生理的影响

纳米二氧化钛(TiO2-NPs)是目前应用最为广泛的纳米材料之一,进入到天然湿地和人工湿地中的TiO2-NPs会在湿地生物、基质、水体之间进行迁移转化和归趋.目前针对TiO2-NPs对湿地植物芦苇的毒性研究很少.本文采用水培实验方法,研究了不同粒径TiO2对芦苇种子发芽和植株生长的影响,解析了TiO2-NPs对芦苇的生态毒理效应.研究结果表明:几种粒径的TiO2-NPs在较低浓度(≤200 mg·L-1)下对芦苇种子发芽均具有一定的促进作用,高浓度处理会抑制芦苇种子发芽;当TiO2-NPs浓度为500 mg·L-1时,处理后的芦苇种子的发芽指标较空白对照均出现显著降低,4 nm和20 nm的TiO2-NPs对芦苇种子发芽的半数有效浓度(EC50)分别为1 075 mg·L-1和1 680 mg·L-1.TiO2-NPs对芦苇植株的毒害作用表现为植株生长速度减缓甚至停滞、叶片失绿、植株萎焉或枯死、芦苇倒二叶面积增长率降低,并且TiO2-NPs的粒径越小、浓度越高毒害作用越明显.随TiO2-NPs浓度升高,处理后芦苇叶片的叶绿素含量和植株体内的Mg含量均降低,根系的超氧化物歧化酶(superoxide dis-mutase,SOD)活性、丙二醛(malondialdehyde,MDA)均升高,而且越小粒径的TiO2-NPs对芦苇的处理效果越明显.3种粒径的TiO2-NPs均能进入芦苇体内,粒径越小、浓度越高进入的量越多,但是TiO2-NPs比较难以从根迁移转运至茎和叶.