工业废水中工程纳米颗粒的环境风险评估方法技术

本发明专利技术提供了一种工业废水中工程纳米颗粒的环境风险评估方法，包括以下步骤：从纳米颗粒组、重金属离子组中筛选出第一纳米颗粒和第一重金属离子，形成对检测微生物具有最强细胞毒性的第一污染物体系。确定在三元体系中，第一纳米颗粒的浓度与对检测微生物产生的细胞毒性的第一映射关系。获取三元体系在第一反应条件下的反应体系中，检测微生物产生的形态数据、第一纳米颗粒和第一重金属离子产生的理化数据。根据形态数据以及理化数据对工业废水中的工程纳米颗粒的环境风险进行评估。该环境风险评估方法综合考虑了纳米颗粒、重金属离子二者的理化性质的变化以及微生物的形态数据的变化，因而评估全面，评估结果准确。评估结果准确。评估结果准确。

【技术实现步骤摘要】
工业废水中工程纳米颗粒的环境风险评估方法


[0001]本专利技术涉及生态环境保护
，尤其涉及一种工业废水中纳米颗粒的环境风险评估方法。

技术介绍

[0002]工程纳米材料的广泛使用导致纳米颗粒释放到水体中，影响生态安全，对环境存在毒性作用。工业废水中的纳米颗粒通常与其他污染物以多种混合形式存在，多组分混合物可能与单组分混合物表现出不同的生态毒性。传统对工程纳米颗粒复合毒性的研究主要集中在二元污染物之间的叠加、协同和拮抗等相互作用，以及这些相互作用如何改变纳米颗粒的毒性潜能。因此，传统环境风险评估方法不全面，影响评估结果。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是提供一种工业废水中工程纳米颗粒的环境风险评估方法，以解决传统环境风险评估方法不全面，影响评估结果的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种工业废水中工程纳米颗粒的环境风险评估方法，包括以下步骤：
[0005]S101：从纳米颗粒组、重金属离子组中筛选出第一纳米颗粒和第一重金属离子，形成对检测微生物具有最强细胞毒性的第一污染物体系。其中，纳米颗粒组为工业废水中包括的工程纳米颗粒的至少部分种类的集合，重金属离子组为工业废水中包括的重金属离子的至少部分种类的集合。检测微生物为对重金属离子组中的至少部分种类具有生物作用的微生物。
[0006]S102：确定在三元体系中，第一纳米颗粒的浓度与对检测微生物产生的细胞毒性的第一映射关系。三元体系包括第一污染物体系和检测微生物。
[0007]S103：根据第一映射关系选择第一反应条件，获取三元体系在第一反应条件下的反应体系中，检测微生物产生的形态数据。
[0008]S104：获取三元体系在第一反应条件下的反应体系中，第一纳米颗粒和第一重金属离子产生的理化数据。
[0009]S105：根据形态数据以及理化数据对工业废水中的工程纳米颗粒的环境风险进行评估。
[0010]根据本申请的一些实施方式，S101步骤中的从纳米颗粒组、重金属离子组中筛选出第一纳米颗粒和第一重金属离子，形成对检测微生物具有最强细胞毒性的第一污染物体系的步骤包括：
[0011]获取纳米颗粒组中单一的各种纳米颗粒对检测微生物的生长产生的第一生长抑制率。
[0012]获取纳米颗粒组中的各种纳米颗粒两两组合对检测微生物的生长产生第二生长抑制率。
[0013]获取纳米颗粒组中单一的各种纳米颗粒对检测微生物的生物作用产生的第一生物作用抑制率。
[0014]获取纳米颗粒组中的各种纳米颗粒两两组合对检测微生物的生物作用产生的第二生物作用抑制率。
[0015]根据第一生长抑制率和第二生长抑制率中的至少一者、第一生物作用抑制率以及第二生物作用抑制率中的至少一者确定第一纳米颗粒和第一重金属离子，形成第一污染物体系。
[0016]根据本申请的一些实施方式，生物作用为解毒作用。
[0017]根据本申请的一些实施方式，步骤S103中的形态数据为检测微生物产生的第一形貌数据。
[0018]根据本申请的一些实施方式，环境风险评估方法还包括：
[0019]获取第一纳米颗粒和检测微生物在第一反应条件下的反应体系中，检测微生物产生的第二形貌数据。
[0020]获取第一重金属离子和检测微生物在第一反应条件下的反应体系中，检测微生物产生的第三形貌数据。
[0021]根据第一形貌数据、第二形貌数据和第三形貌数据确定第一纳米颗粒、第一重金属离子和检测微生物的相互作用机制。
[0022]根据本申请的一些实施方式，理化数据包括第一纳米颗粒产生的离子形态的离子浓度和第一重金属离子产生的各种氧化态。
[0023]步骤S104中包括：
[0024]获取三元体系在第一反应条件下的反应体系中，第一纳米颗粒产生的离子形态的离子浓度。
[0025]获取三元体系在第一反应条件下的反应体系中，第一重金属离子产生的各种氧化态。
[0026]根据本申请的一些实施方式，步骤S105包括：
[0027]根据第一纳米颗粒产生的离子形态的离子浓度和第一重金属离子产生的各种氧化态对工业废水中的工程纳米颗粒的环境风险进行评估。
[0028]根据本申请的一些实施方式，步骤S102还包括：
[0029]获取第一污染物体系对检测微生物的生长产生的第三生长抑制率，以及第一污染物体系对检测微生物的生物作用产生的第四生物作用抑制率。
[0030]步骤S105包括：
[0031]根据第一纳米颗粒产生的离子形态的离子浓度确定第一纳米颗粒的溶出率。
[0032]若第一纳米颗粒的溶出率、第三生长抑制率以及第四生物作用抑制率中至少一者大于10％时，则工业废水中的工程纳米颗粒的环境风险为高风险。
[0033]若第一纳米颗粒的溶出率、第三生长抑制率以及第四生物作用抑制率中均小于10％时，则工业废水中的工程纳米颗粒的环境风险为低风险。
[0034]根据本申请的一些实施方式，第一纳米颗粒为ZnO纳米颗粒，第一重金属离子为Cr
6+
离子。
[0035]根据本申请的一些实施方式，检测微生物为潘隆尼亚碱湖杆菌
(Pannonibacterphragmitetus BB)。
[0036]上述的工业废水中工程纳米颗粒的环境风险评估方法，通过构建纳米颗粒、重金属离子和微生物的三元毒理体系，评估纳米颗粒、重金属离子对微生物的影响，全面考虑纳米颗粒和重金属离子在微生物作用下的理化性质变化，挖掘微生物与纳米颗粒、重金属离子的作用机制，明确纳米颗粒、重金属离子在自然环境中的潜在毒性，建立环境风险评估方法。该环境风险评估方法综合考虑了纳米颗粒、重金属离子二者的理化性质的变化以及微生物的形态数据的变化，因而评估全面，评估结果准确。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0038]图1是本申请一实施方式中工业废水中工程纳米颗粒的环境风险评估方法的流程图；
[0039]图2是本申请一实施方式中金属氧化物纳米颗粒对细菌生长和Cr(VI)还原的影响图；其中，图2a为金属氧化物纳米颗粒对细菌生长的影响图；图2b为金属氧化物纳米颗粒对细菌还原Cr(VI)的影响图；
[0040]图3是本申请一实施方式中细菌暴露在ZnO纳米颗粒和/或Cr(VI)下的形态变化；其中，图3a为BB菌的SEM图；图3b为BB菌的TEM图；图3c为第一体系中BB菌的SEM图；图3d为第一体系中BB菌的SEM图；图3e为第二体系中BB菌的SEM图；图3f为第二体系中BB菌的SEM图；图3g为第三体系中BB菌的SEM图；图3h为第三体系中BB菌的SEM图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业废水中工程纳米颗粒的环境风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：从纳米颗粒组、重金属离子组中筛选出第一纳米颗粒和第一重金属离子，形成对检测微生物具有最强细胞毒性的第一污染物体系；其中，所述纳米颗粒组为所述工业废水中包括的工程纳米颗粒的至少部分种类的集合，所述重金属离子组为所述工业废水中包括的重金属离子的至少部分种类的集合；所述检测微生物为对所述重金属离子组中的至少部分种类具有生物作用的微生物；S102：确定在三元体系中，所述第一纳米颗粒的浓度与对所述检测微生物产生的细胞毒性的第一映射关系；所述三元体系包括所述第一污染物体系和所述检测微生物；S103：根据所述第一映射关系选择第一反应条件，获取三元体系在所述第一反应条件下的反应体系中，所述检测微生物产生的形态数据；S104：获取所述三元体系在所述第一反应条件下的反应体系中，所述第一纳米颗粒和所述第一重金属离子产生的理化数据；S105：根据所述形态数据以及所述理化数据对所述工业废水中的工程纳米颗粒的环境风险进行评估。2.根据权利要求1所述的环境风险评估方法，其特征在于，所述S101步骤中的从纳米颗粒组、重金属离子组中筛选出第一纳米颗粒和第一重金属离子，形成对检测微生物具有最强细胞毒性的第一污染物体系的步骤包括：获取所述纳米颗粒组中单一的各种纳米颗粒对所述检测微生物的生长产生的第一生长抑制率；获取所述纳米颗粒组中的各种纳米颗粒两两组合对所述检测微生物的生长产生第二生长抑制率；获取所述纳米颗粒组中单一的各种纳米颗粒对所述检测微生物的生物作用产生的第一生物作用抑制率；获取所述纳米颗粒组中的各种纳米颗粒两两组合对所述检测微生物的生物作用产生的第二生物作用抑制率；根据所述第一生长抑制率和所述第二生长抑制率中的至少一者、所述第一生物作用抑制率以及所述第二生物作用抑制率中的至少一者确定第一纳米颗粒和第一重金属离子，形成所述第一污染物体系。3.根据权利要求1或2所述的环境风险评估方法，其特征在于，所述生物作用为解毒作用。4.根据权利要求2所述的环境风险评估方法，其特征在于，所述步骤S103中的形态数据为所述检测微生物产生的第一形貌数据。5.根据权利要求4所述的环境风险评估方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林璋，李欣月，谭晓倩，丁春连，张可菁，陈健欣，石岩，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：