四膜虫对水中14C-石墨烯的富集研究(2)
四膜虫属于纤毛门寡毛纲膜口目膜口科四膜虫属，已知有十多个种类，外观呈倒卵形或者梨形，体长约40至60微米[10]，其胞体腹前方长有口器，由4片纤毛膜构成，这也是其名字的由来，浑身遍布数百根约4-6微米长的纤毛，呈纵状排列，口后一般有2个纤毛带，胞体后端还有2个伸缩泡和1个胞肛。繁殖方式有无性生殖和有性生殖，无性生殖是二分裂，有性生殖是接合生殖。四膜虫散布广泛，大多产于淡水，也有少数生活在咸水和温泉水中，基本在各地的淡水中都能找到它，只是因为肉眼看起来只有针尖大点儿不易引起人们的注意，食物主要是水中的有机质和细菌，四膜虫本身对人体并没有健康危害。四膜虫与高等哺乳动物的代谢类型相似，因为其细胞非常接近动物细胞，其含有除中间纤文外的其他动物细胞的基本构造，但是没有叶绿体、液泡等植物细胞所具有的特征结构[11-12]。四膜虫繁殖速度极快（世代时间约为1.5-3h）、细胞密度可达到极高的真核生物水平[13-14]，而且其较其他高等生物而言，对有毒物质的响应更为敏感、直接，是生物毒性试验的较好选择，已被广泛应用于环境毒理学的研究中，已有的研究表明四膜虫作为受试生物对生态毒理学的研究有着很大的实用价值[15],已被普遍认同为检测外源性化学物质潜在毒性的有效工具[16]。几十年来四膜虫作为毒理学和生态毒理学的优秀受试生物，被用于药物、无机物、有机物的风险评价中。有一些学者曾用绿脓杆菌和四膜虫构成微生物食物链，观察TiO2 NPs在其中的传递，并检测生物放大效应[17]，此外曾有探究Cd量子点的生物传递行为是以细菌和四膜虫的食物链作为工具的，结论表面四膜虫能通过摄食细菌从而富集其体内的Cd QDs，这一转移行为实现了微生物食物链间的生物放大效应[18]。利用四膜虫作为受试生物可以探究被测物在细胞水平的毒作用机理，它在水体环境中自由地游动，个体所产生的各种行为深受所处环境的影响，对外来物质更敏感尤其是持久性有毒化学污染物，所以相关的研究已有很多，而对于21世纪的明星材料石墨烯还没有人用四膜虫作为受试对象来探究其的暴露富集过程，四膜虫处于食物链的基础地位，又是物质循环的重要参与者，探究四膜虫对石墨烯的富集规律有助于为生态风险评价提供基础数据。
作为近几年国内外研究和关注热点的NOM（Nature organic matter,天然有机质）[19-21]，是自然界中的有机混合物[22]，由动植物的残体分解形成，其结构组成和化学组分相当复杂，含有蛋白质、纤文素、糖类、小分子的有机酸及腐殖酸等，广泛分布于大气、土壤、水体、沉积物等地表环境介质中，有着不可忽视的环境生态价值，并且参与物质能量循环中，密切联系着生态系统的各个环节[23]。NOM表面有丰富的极性官能团和非极性官能团，起着类似于于表面活性剂的作用，NOM对周边物质的相互作用受其官能团的种类和数量、表面电位的分布、分子量的大小及类表面活性剂的含量的影响，在自然界中，生物地球化学过程中的风化、水流等作用会使环境中NOM出现一些反应，造成理化性质的地方性迥异，如面对环境存在的最遍布的水解作用，在水解作用中NOM中的一些易水解组分（糖类、脂肪等）可能会消失，还有一些像漂白这样的氧化作用，也是地球化学循环中不可少的反应类型，可导致NOM中的芳香性组分消失，由此可见NOM中可改变的组成部分是糖类、脂肪族成分，因为它们只有很小的空间位阻，芳香族成分是不易改变的，有比较大的空间位阻[24-29]。天然有机质可以为异养生物提供能源，是氮磷养分循环的重要环节，并且其还可以吸附或络合环境中的污染物，影响着各类污染物的迁移转化行为、毒作用大小、生物有效性等。在土壤中，疏水性有机污染物主要粘附于有机质上[30]，在水体中，有毒金属离子会与有机质结合成有而存在[31]。目前已开展了很多与NOM有关的环境污染工作，但大多与重金属有关，对于纳米材料却很少，有研究指出碳纳米管会与环境中的NOM发生激烈地相互作用，碳纳米管的分散形态会发生很大的变化，最终影响碳纳米管的环境归趋[32-38]。Mao等在斑马鱼富集石墨烯的实验中加入NOM发现斑马鱼对石墨烯的富集量会升高，为没有NOM的2.5倍，而且由于石墨烯与NOM发生了相互作用，在斑马鱼中能停留更长的时间也更难被代谢掉。但是NOM的存在并不会改变富集部位。研究有无 NOM不同情况下的待测物的环境行为，是使实验环境更接近于真实的自然环境，