新污染物对微藻毒性效应与作用机制的研究

本书以项目组多年研究成果为基础，结合最新的科研成果，具有较强的针对性和原创性。本书主要介绍了微塑料、纳米材料、离子液体、防污剂等新污染物对微藻的毒性效应，并尝试从生理生化和分子水平上解析该毒性效应的作用机制。全书共分八章，包括绪论、微塑料对微藻的毒性效应与作用机制、微塑料和其他污染物对微藻的联合毒性效应与作用机制、环境因素变化下微塑料对微藻的毒性效应与作用机制、纳米材料对微藻的毒性效应与作用机制、离子液体对微藻的毒性效应与作用机制、不同环境因素下［C 8mim］Cl对三角褐指藻的毒性效应与作用机制，以及防污剂Irgarol 1051对三角褐指藻的毒性效应与作用机制等内容。通过本书，读者不仅能够系统地了解新污染物对微藻的毒性效应及其作用机制，还能够将这些知识应用于实际工作中，为新污染物治理和环境保护工作提供有益的启示和帮助。 本书可作为从事新污染物环境监测、调查评估、风险管控、治理修复等工作的科研人员、工程技术人员及管理人员的参考书；同时，本书还可作为化学品管理、环境科学与工程、生态工程等相关专业科研教学的教学用书。

邓祥元，男，博士、教授、研究生导师，先后被遴选为国际清洁能源拔尖创新人才（2018年入选）、江苏省第十五批“六大人才高峰”高层次人才（2018年入选）、江苏省高校“青蓝工程”中青年学术带头人（2016年入选）、江苏科技大学首批“深蓝工程”青年学者（2015年入选）。2009年毕业于中国科学院海洋研究所海洋生物学专业，并先后在美国明尼苏达大学、瑞典梅拉达伦大学、南京农业大学等国内外高校从事博士后研究工作。邓祥元教授长期以来一直从事应用微藻生物学的相关研究工作，在微藻高密度规模化培养、微藻资源化利用以及废水废气净化处理等方面进行了系统研究。近年来，先后承担了国家自然科学基金、中国博士后科学基金特别资助项目及面上项目、江苏省自然科学基金、江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养项目、江苏省高校“青蓝工程”中青年学术带头人培养项目等科研课题十余项，并已顺利完成验收和结题工作。在这些项目的资助下，累计发表学术论文70余篇，其中包括BioresourceTechnology、ScienceoftheTotalEnvironment、EcotoxicologyandEnvironmentalSafety、AquaticToxicology等高水平SCI论文近40篇，论文他引次数超过500次，出版《应用微藻生物学》、《清洁能源概论》学术专著2部，获得科研奖励6项，拥有国家发明专利6件。

第一章　绪论1 第一节　新污染物及其毒性效应 1 一、新污染物的概念、种类及特点 1 二、新污染物的来源、风险与防范 3 三、水环境中新污染物的识别与检测技术 6 四、新污染物对水生生物的毒性效应 7 第二节　微藻及其在生态环境评估中的应用 9 一、微藻的概念及种类 9 二、微藻的生长特性及其生态价值 11 三、微藻在生态环境评估中的应用 12 参考文献 13 第二章　微塑料对微藻的毒性效应与作用机制15 第一节　基于尼罗红染色技术的微塑料分析方法 16 一、激发波长对尼罗红染色的影响 16 二、温度对NR染色的影响 17 三、H 2O 2/NaCl添加对NR染色的影响 17 四、时间对NR染色的影响 19 五、塑料自身特性和荧光指数的评估 19 六、MPs分析中流程化NR染色方案 23 第二节　聚氯乙烯微塑料（mPVC）对微藻的毒性效应及作用机制 25 一、适宜光照条件下mPVC对微藻生长和生理的影响 25 二、不同光强下mPVC对微藻生长和生理的影响 27 三、mPVC对微藻能量代谢的调节 30 四、mPVC对微藻的致毒途径 32 第三节　聚苯乙烯微塑料（mPS）对微藻的毒性效应及作用机制 34 一、不同光强下mPS表面微藻的聚集 34 二、不同光强下mPS对微藻胞外聚合物分泌的影响 35 三、不同光强下mPS对微藻的毒性效应 36 四、团聚体形成对mPS微藻毒性效应的影响 39 五、mPS与微藻细胞相互作用的微观表征 40 六、mPS与微藻细胞相互作用的理论分析 40 七、mPS-蛋白核小球藻团聚体形成的内在驱动力 45 八、mPS与微藻细胞相互作用的模拟验证 46 九、光强调节微藻与MPs相互作用的环境启示 48 参考文献 48 第三章　微塑料和其他污染物对微藻的联合毒性效应与作用机制51 第一节　聚苯乙烯纳米塑料与罗红霉素对链带藻的联合毒性效应与作用机制 52 一、nPS和罗红霉素对链带藻的单一毒性效应 52 二、nPS和罗红霉素对链带藻的联合毒性效应 53 三、nPS和罗红霉素对链带藻的生长及光合活性的影响 54 四、nPS和罗红霉素对链带藻抗氧化酶活性的影响 56 第二节　聚苯乙烯纳米塑料与磺胺甲唑对微藻的联合毒性效应与作用机制 58 一、不同光强下聚苯乙烯纳米塑料（nPS）、磺胺甲唑（SMX）及其二元混合物对微藻生长和生理的影响 58 二、不同光强下nPS与SMX的联合毒性作用模式 62 三、不同光强下nPS对SMX的吸附作用 63 四、nPS对SMX吸附作用的影响因素 66 五、nPS自身毒性对联合毒性效应的贡献 68 六、nPS诱导的光依赖性微藻毒性效应 69 参考文献 72 第四章　环境因素变化下微塑料对微藻的毒性效应与作用机制75 第一节　盐度变化下PMMA微塑料对微藻的毒性效应与作用机制 76 一、盐度变化下PMMA微塑料对三角褐指藻生长的影响 76 二、盐度变化下PMMA微塑料对三角褐指藻光合作用的影响 79 三、盐度变化下PMMA微塑料对三角褐指藻细胞可溶性蛋白含量和抗氧化酶活性的影响 82 四、盐度变化下PMMA微塑料对三角褐指藻细胞中丙二醛含量的影响 84 第二节　盐度和温度共同变化下PMMA微塑料对微藻的毒性效应与作用机制 85 一、盐度和温度共同变化下PMMA微塑料对三角褐指藻生长的影响 85 二、盐度和温度共同变化下PMMA微塑料对三角褐指藻光合作用的影响 86 三、盐度和温度共同变化下PMMA微塑料对三角褐指藻细胞可溶性蛋白含量的影响 89 四、盐度和温度共同变化下PMMA微塑料对三角褐指藻细胞抗氧化酶活性的影响 90 五、盐度和温度共同变化下PMMA微塑料对三角褐指藻细胞中丙二醛含量的影响 91 参考文献 92 第五章　纳米材料对微藻的毒性效应与作用机制95 第一节　纳米MgO对微藻的毒性效应与作用机制 96 一、纳米MgO在水环境中的行为 96 二、纳米MgO对斜生栅藻生长的影响 98 三、纳米MgO对斜生栅藻生理生化指标的影响 100 四、纳米MgO对斜生栅藻的氧化应激作用 101 五、纳米MgO对斜生栅藻细胞形态的影响 101 第二节　碳纳米管对微藻的毒性效应与作用机制 103 一、CNTs对蛋白核小球藻和斜生栅藻生长的影响 103 二、CNTs对蛋白核小球藻和斜生栅藻光合作用的影响 104 三、CNTs对蛋白核小球藻和斜生栅藻生化组分的影响 106 四、CNTs暴露下蛋白核小球藻和斜生栅藻氧化应激响应 107 五、CNTs与斜生栅藻相互作用形态表征 108 第三节　纳米α-Fe2O3对微藻的毒性效应与相互作用机制 109 一、纳米α-Fe2O3对斜生栅藻细胞生长和生理生化组分的影响 109 二、纳米α-Fe2O3对斜生栅藻氧化应激水平的影响 112 三、纳米α-Fe2O3对聚球藻生理和氧化应激水平的影响 113 四、富里酸作用下纳米α-Fe2O3对微藻毒性效应的影响 114 五、富里酸对纳米α-Fe2O3与微藻细胞相互作用影响的表征 118 第四节　纳米TiO2对微藻的毒性效应 121 一、纳米TiO2对斜生栅藻生长的影响 121 二、纳米TiO2对斜生栅藻中叶绿素a含量的影响 122 三、纳米TiO2对斜生栅藻氧化应激水平的影响 123 参考文献 124 第六章　离子液体对微藻的毒性效应与作用机制127 第一节　基于CiteSpace可视化分析ILs毒性效应的研究 128 一、ILs毒性效应研究进展的时空维度分析 128 二、ILs毒性效应研究热点及演化趋势分析 131 三、ILs毒性效应研究的共被引分析 133 第二节　ILs对微藻生长的影响 134 一、ILs对藻细胞生长的抑制作用 134 二、ILs对藻细胞的半数有效浓度（EC50） 136 第三节　ILs对微藻光合作用的影响 137 一、ILs对微藻叶绿素含量的影响 137 二、ILs对微藻叶绿素荧光的影响 138 第四节　ILs对微藻氧化应激水平的影响 141 一、ILs对微藻可溶性蛋白含量的影响 141 二、ILs对微藻超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶 （CAT）活性的影响 143 三、ILs对藻细胞MDA含量的影响 144 参考文献 144 第七章　不同环境因素下［C8mim］Cl对三角褐指藻的毒性效应与作用机制147 第一节　盐度变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻的毒性效应 148 一、盐度变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻生长的影响 148 二、盐度变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻光合作用的影响 151 三、盐度变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻氧化应激水平的影响 154 第二节　光强变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻的毒性效应 157 一、光强变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻生长的影响 157 二、光强变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻光合作用的影响 159 三、光强变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻氧化应激水平的影响 163 第三节　温度变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻的毒性效应 166 一、温度变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻生长的影响 166 二、温度变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻光合作用的影响 169 三、温度变化下［C8mim］Cl对三角褐指藻氧化应激水平的影响 172 参考文献 175 第八章　防污剂Irgarol 1051对三角褐指藻的毒性效应与作用机制178 第一节　Irgarol 1051在水环境中的生态效应 179 一、Irgarol 1051及其在环境中的分布 179 二、Irgarol 1051在环境中的迁移与转化 180 三、Irgarol 1051对水生生态系统的影响 181 第二节　Irgarol 1051对三角褐指藻的毒性效应 184 一、Irgarol 1051对三角褐指藻生长的影响 184 二、Irgarol 1051对叶绿素a含量的影响 185 三、Irgarol 1051对可溶性蛋白和多糖含量的影响 186 四、Irgarol 1051对三角褐指藻中MDA、SOD和POD的影响 187 第三节　Irgarol 1051对三角褐指藻光合作用和呼吸作用的效应 188 一、Irgarol 1051在水环境中的降解规律 188 二、Irgarol 1051对三角褐指藻中叶绿素荧光值的影响 188 三、Irgarol 1051对三角褐指藻中放氧速率的影响 190 第四节　Irgarol 1051暴露下三角褐指藻中差异表达基因的筛选 192 一、三角褐指藻转录组数据的处理与生物学分析 192 二、差异基因分析 195 三、差异基因聚类分析 197 四、差异基因的GO功能显著性富集分析 197 五、生物代谢途径分析 199 参考文献 200