不同电性的四氧化三铁纳米颗粒对水稻的毒性效应

【作者】 钟传季； 刘稷燕； 江桂斌；

【机构】 中国科学院生态环境研究中心； 中国科学院大学资源与环境学院； 国科大杭州高等研究院；

【摘要】 背景和目的四氧化三铁纳米颗粒（Fe₃O₄NPs）具有独特且优异的性能,如表面积大、可调节表面电荷和高反应活性等,应用广泛,也作为添加剂用于不同类别的产品中,如油漆、建筑材料、化妆品、催化剂、电池和塑料。这些产品中的Fe₃O₄NPs可通过多种途径进入土壤,影响植物生长。此外,铁基NPs在农业中具有作为纳米肥料的应用潜力,也使其可以直接或间接影响植物生长。例如,叶面应用氧化铁（Fe2O3）纳米材料刺激固氮作用可以提高大豆产量与营养品质。本研究的主要目的是探究不同电性Fe₃O₄NPs对植物生长的影响。材料和方法用50 mg/L的表面带正电的聚乙烯亚胺修饰的四氧化三铁磁性颗粒（PEI@Fe₃O₄）和表面带负电的羧基化四氧化三铁纳米颗粒（DMSA@Fe₃O₄）对水稻进行5天的水培暴露,研究植物鲜重、蒸腾量、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和叶绿素含量用以评价两种Fe₃O₄NPs的毒性。结果与结论 PEI@Fe₃O₄和DMSA@Fe₃O₄暴露后的水稻植株鲜重分别下降了13.9%和上升了0.37%（P>0.05）,蒸腾量分别下降了7.4%和上升了9.2%（P>0.05）,MDA含量分别上升了54.1%和下降了34.7%（P<0.05）,SOD分别上升了2.7%和14.0%（P>0.05）,POD分别上升了41.7%和33.3%（P<0.05）,CAT分别上升了15.5%和10.6%（P<0.05）,叶绿素分别上升了31.2%和16.6%（P<0.05）。以上结果表明,和表面负电荷的DMSA@Fe₃O₄相比,带正电荷的PEI@Fe₃O₄会引起水稻植株更强烈的氧化应激反应,并对光合作用有更强的促进作用。这一研究加深了不同电荷颗粒物对植物毒性的理解,也为铁基纳米材料在纳米肥料中的应用提供了新的依据。四氧化三铁纳米颗粒对植物的影响研究还需要进一步深入。更多还原