如今,纳米材料在生活、工农业生产中都得到了广泛的应用,不可避免的会排放到水环境中,从而对水生生物造成一定的影响,而重金属镉（Cd）对水生生物的危害已引起广泛关注,那么二者共存的情况下会对水生生物造成怎样的影响呢;对于在农业中纳米肥料的施用,在对土壤、作物产量进行改善、促进的同时纳米颗粒是否会对作物营养成分造成影响,是否会在作物中残留甚至通过食物链转移到人体中对人体造成危害呢。因此本课题将针对上述问题展开研究,具体的研究内容如下:研究一选用石墨烯（G）、氧化石墨烯（GO）以及氨基化石墨烯（GNH）等三种石墨烯家族材料（GFMs）以及重金属Cd为研究对象,受试生物选择斜生栅藻,选取细胞生长抑制率、叶绿素a合成抑制率、细胞膜完整性损失程度、线粒体膜电位以及ROS活性水平为毒性指标,比较这三种GFMs对Cd生物毒性的影响和差异;同时,为了探究GFMs存在下,Cd对斜生栅藻的毒性机理,对GFMs的表面结构、官能团以及细胞的表面变化、细胞内的氧化损伤均进行了表征。研究二选用TiO₂ NPs,CuO NPs及生物炭（BC）为研究对象,紫叶生菜为受试生物,研究了混合纳米颗粒（NPs）和单一纳米颗粒在生菜幼苗生长过程中的生物学效应。主要以生菜幼苗的鲜重、叶绿素a+b含量、可溶性糖含量、硝态氮含量、ROS活性以及CAT活性为指标进行了研究;同时为了进一步探究纳米颗粒对生菜幼苗生长影响的机理,采用ICP-MS以及SP-ICP-MS对生菜幼苗体内不同部位的金属含量以及纳米颗粒数量进行了定量表征。我们的研究结果表明,研究一:基于Cd-GFMs的EC₅₀,GFMs对Cd斜生栅藻的急性毒性的影响顺序为GO>G>GNH。GFMs对Cd对斜生栅藻的细胞毒性和氧化损伤的影响随GFMs浓度的变化而变化。GFMs对Cd毒性的影响之间的差异可能归因于纳米材料表面所含的不同含氧官能团。纳米材料对金属离子的吸附能力,其在水中的分散性以及它们与生物的相互作用方式,可能是其对Cd毒性影响的主要贡献因素。研究二:单独的TiO₂ NPs和CuO NPs含量均为10 mg/g时,虽然TiO₂ NPs可以促进生菜鲜重和营养成分的增加,而CuO NPs减轻生菜的鲜重,但二者却都会对生菜造成一定的氧化损伤。在BC改良的土壤中,金属氧化物纳米颗粒对生菜幼苗的生物效应则是比较复杂的。此外,ICP-MS测定的纳米颗粒移位表明,随着TiO₂ NPs或CuO NPs剂量的增加,生菜的枝叶和根中的总Ti或总Cu含量增加。用SP-ICP-MS对生菜内部的纳米颗粒进行定量分析,结果表明,NPs的分布和含量随生菜的部位而变化。我们的研究有助于弄清纳米颗粒对金属生态毒性的干扰,以避免对复杂水环境中金属的潜在风险产生误解;有助于阐明纳米材料对农作物的影响,并进一步通过食用食物定量地阐明可能对人类健康造成的风险。