天然金属纳米材料的环境生成与转化

【作者】 陈颖； 刘沁蕾； 胡立刚； 郑成斌； 阴永光； 刘景富； 蔡勇； 江桂斌；

【机构】 中国科学院生态环境研究中心； 四川大学化学学院；

【摘要】 天然纳米材料在自然环境中大量存在。据估计,仅通过地表生物地球化学过程生成的天然纳米材料即可达数十亿吨/年^[1],这远高于人工纳米材料的生产量。天然金属纳米材料是金属元素在环境中赋存的重要形式,对金属的迁移、转化、生物摄入与毒性有重要影响。近几年来,我们较为系统地研究了纳米银、硫化汞等天然金属纳米材料的生成与转化。在纳米银方面,发现了日光照射下天然水体中溶解有机质还原银离子为零价纳米银的新过程与新机制,揭示了超氧阴离子自由基在光还原中的关键作用;发现了水相光照与固体焚烧过程中氯化银与硫化银光热转化为纳米银的新过程;阐明了微生物还原银离子生成纳米银的超氧自由基机制;发现纳米银相较银离子更高的生物摄入。近期,进一步研究了金属银高度动态性的化学本质:溶解氧可将金属银氧化,生成银离子与超氧;而超氧可将银离子再次还原为零价态纳米银。这种氧物种（溶解氧/超氧）介导银的氧化与再还原导致了金属银的迁移与形貌变化。在纳米硫化汞方面,发展了环境介质中纳米硫化汞的多种识别技术,揭示了溶解有机质-Hg²⁺-S^2-三元体系与溶解有机质-Hg²⁺二元体系中纳米硫化汞的生成动力学及影响因素。以上结果提示,天然金属纳米材料在多种金属的生物地球化学循环、生物摄入与毒性方面起着重要的作用。更多还原