水藻暴发或是纳米颗粒“惹祸”

　　过去10年，在杀虫剂和杀菌剂等农用化学品中，纳米材料这种微小物质的使用激增——保护作物，促进增产，同时减少农田中喷洒的毒素。

　　但是，一项新研究发现，当这些“纳米杀虫剂”与来自肥沃农田和肥料充足的牧场的养分径流结合时，也可能意味着附近溪流、湖泊和湿地中更多有毒藻类的暴发。相关研究成果6月25日发表于期刊Ecological Applications。

　　纳米材料是直径小于100纳米的物质，比头发细很多。纳米尺度使得物质表现出不同于宏观尺度的化学物理性质，包括有更多反应和相互作用的表面积。

　　美国杜克大学博士后Marie Simonin主持的一项研究表明，这些相互作用可能加剧湿地中有害藻类的泛滥。

　　碳纳米管，银、二氧化钛及其他金属的纳米颗粒已经被添加于数百种商品中，从更快、更轻的电子器件，自清洁的布料到能监测食物变质与否的更智能的食品包装。它们也被用于缓释或控释肥、杀虫剂及更有针对性地投放于农田中，因为相比于传统产品，这些纳米产品剂量低但高效。

　　Simonin说，这些应用已经带来了人们对纳米材料的极大兴趣和巨大投资，然而，其对人类健康和环境的潜在风险并没有完全被理解。

　　此前的一项研究显示，全世界每年生产的纳米材料中，大部分最终被弃置在填埋场中。但其余部分，每年有多达8.04万吨被释放到土壤中，多达2.92万吨最终进入天然水体中。

　　“这些新出现的污染物不仅存在于水体中，” Simonin说，“它们可能与养分径流同时发生，可能会有多重压力因素相互作用。”

　　论文作者之一、杜克大学学者Steven Anderson说，藻类暴发已经造成全世界受污染水域的困扰。

　　氮磷污染物以农业径流和未经处理废水的形式流入湿地和水道。水体富营养化导致藻类生长失控，在水面上形成一层厚厚的绿色泡沫或黏质物，阻挡阳光达到其他水中植物。

　　这些藻类最终将使氧气含量降低到鱼类和其他生物无法生存的地步，从而在水中形成“死区”。一些藻类还会释放毒素，致使吞下它们的人和动物生病。

　　为了弄清养分径流和纳米颗粒污染物的综合效应如何影响富营养化过程，研究者建立了18个独立的250升的水箱，用沙质坡底来模拟小的湿地。

　　每个露天水箱都装满了水、土壤和各种湿地动植物，如水草和食蚊鱼。在为期九个月的实验过程中，一部分水箱每周投入一些促进藻类生长的硝酸盐和磷酸盐，一部分水箱每周投入铜或金纳米颗粒，还有部分水箱营养物质和纳米颗粒都投入。

　　在此过程中，研究者监测了水体化学成分，水体植物和藻类生长代谢以及植物组织中纳米颗粒的积累。

　　“结果是令人惊讶的。”Simonin说，这些纳米颗粒单独作用不大，但被添加到其他营养物质中时，即便是杀菌剂以及其他产品中低浓度的金纳米颗粒和铜纳米颗粒，也会使原本清澈的水变成浑浊的豌豆汤色，且表面上覆盖着一团团鲜亮的散发着难闻气味的浮藻。

　　在实验过程中，相比于只投入了营养物质的水箱，添加了纳米颗粒和营养物质的水箱中藻类大量繁殖的频率和持续性超过3倍。藻类的过度生长也减少了水中的溶解氧。

　　植物和藻类在竞争营养和其他资源，目前尚不清楚纳米颗粒如何改变两者间的微妙平衡。“但研究结果显示，可能纳米颗粒和其他金属基合成化学物在全球富营养化趋势中发挥的作用被低估。”研究者说。（文乐乐编译）