纳米ZnO晶面依赖的形态转化与毒性效应

【作者】 张相； 汤杰； 王喆； 李灵香玉； 王亚韡；

【机构】 国科大杭州高等研究院环境学院； 中科院生态环境研究中心；

【摘要】 随着纳米材料被越来越广泛的应用,其在生产、使用、消费和处理处置过程中不可避免地释放到环境,并发生化学形态转化。据统计,全球范围内n-ZnO年产量已达到31500～34000 t,其中8～20%最终将进入环境。研究表明,n-ZnO具有优良的抗菌性,使得其在化妆品、个人卫生用品等商品中被大量应用,其在释放和暴露后的化学形态转化以及对人体健康和环境的影响已引起越来越多的关注。近些年,基于晶面调控策略选择性地暴露特定晶面,制备由不同晶面组成的特定形貌纳米颗粒已成为纳米材料可控合成的重要途径。不同晶面的原子排列和面密度通常不同,其原子结构和表面能也不相同,导致不同晶面的物化性质存在很大差异。与其他物质相互作用时,不同晶面表现出不同的性能,存在晶面依赖的健康风险,常称为晶面效应。本研究制备了{1010}非极性晶面的纳米氧化锌（即ZnO-1010）和{0001}极性晶面的纳米氧化锌（即ZnO-0001）,比较了不同晶面纳米氧化锌的稳定性和毒性效应差异。结果显示,ZnO-1010在汗液中可保持高度稳定,不发生化学形态转化,而相同条件下ZnO-0001转化成Zn₃（PO₄）₂·4H₂O和Na（ZnPO₄）·H₂O,且由于稳定性改变导致抗菌活性表现出差异。上述结果表明,暴露晶面能影响纳米材料的环境行为与毒性效应,在开展纳米材料生态风险评价时需要将暴露晶面纳入考虑范畴。更多还原