本课题选取莱茵衣藻作为模式生物,研究典型纳米金属(纳米氧化铜)对莱茵衣藻的生长、细胞结构、光合作用等影响,分析纳米氧化铜对莱茵衣藻的生态毒性效应,揭示其胁迫机制,为深入理解纳米金属氧化物对水生生物的致毒机理提供理论基础,并为纳米材料的安全使用提供理论依据。研究结果表明:随纳米氧化铜浓度增大,纳米氧化铜对莱茵衣藻的生长抑制作用增强,96 h后的EC50值为306.54 mg/L。Logistic生长动力学模型拟合结果表明,莱茵衣藻终止生物量Bf和最大生长速率μmax均逐渐减小;纳米氧化铜浓度越高,对莱茵衣藻细胞膜通透性的破坏程度越大,单个细胞光合色素含量也逐渐减小,因此,纳米氧化铜对莱茵衣藻具有显著的胁迫效应。此外,本研究也进一步研究了纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫机制,包括氧化胁迫机制、自由离子释放机制和抑制光合作用机制。研究结果表明:(1)纳米氧化铜释放的Cu2+较少,Cu2+对莱茵衣藻的生长率影响较大,毒性效应明显,且随着Cu2+浓度的增大,毒性效应越大,由此证明纳米氧化铜释放的Cu2+可能是纳米氧化铜对莱茵衣藻胁迫机制之一。(2)随着纳米氧化铜浓度的增大,莱茵衣藻细胞内SOD和POD含量均逐渐增大,而CAT的活性和MDA含量先增大后减小,由此证明氧化胁迫也是纳米氧化铜对莱茵衣藻胁迫机制。(3)纳米氧化铜极易团聚,与藻发生凝聚并沉淀,导致细胞内叶绿体对光的吸收出现遮蔽效应;当纳米氧化铜浓度增大,藻液透光性降低,藻的光吸收效率降低,光合色素含量降低,捕光能力减弱,对光合作用的抑制效应增强,因此抑制光合作用可能是其胁迫机制。纳米氧化铜对莱茵衣藻的胁迫机制并不是单一作用,而是氧化胁迫机制、自由离子释放机制和抑制光合作用机制多种胁迫机制相互协同作用,最终对莱茵衣藻细胞产生胁迫效应,造成细胞损伤甚至死亡。