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石墨烯材料因其良好的电学、光学、力学等特性,被广泛应用于复合材料、生物医药、传感器等领域。随着石墨烯材料的大量生产和广泛使用,使得石墨烯材料不可避免的被释放到水体中,进而对水生生态系统带来潜在危害。大量报道表明右墨烯材料能够对细菌、小鼠及人体细胞产生毒性,但是关于石墨烯材料对水生植物的毒性效应研究较少,尤其是致毒机理目前尚不明确。本研究选取蛋白核小球藻(Chlorella sp)作为受试细胞,系统地研究了氧化石墨烯(GO)、还原型氧化石墨烯(rGO)、多层石墨烯(G)等三种石墨烯材料对水生植物的毒性效应及其制毒机制。本研究的主要研究结果如下：(1)随着暴露时间及暴露浓度的增加,三种石墨烯材料对蛋白核小球藻生长的抑制率也逐渐增加。rGO GO和G在96 h时对蛋白核小球藻的半数效应浓度(EC50)分别为34.04、37.35、62.23 mg/L。(2)GO能够对蛋白核小球藻产生遮蔽效应,从而抑制藻细胞的生长,rGO和G对藻细胞没有显著的遮蔽效应。GO产生遮蔽效应的主要归因于其良好的悬浮性,rGO和G因其本身的疏水性,在藻细胞培养液中能够发生团聚,而未产生遮蔽效应。GO遮蔽效应对藻细胞的生长抑制是其总毒性的17%。(3)石墨烯材料能够吸附藻细胞培养液中的营养元素(N、P、Ca、Mg),从而造成藻细胞营养液营养匮乏,抑制藻细胞生长。GO、rGO、G导致养分耗竭对藻细胞生长的抑制分别是它们总毒性的53%、35%和27%。(4)石墨烯材料能够导致藻细胞胞内活性氧自由基(ROS)总量大幅度升高,并产生脂质过氧化,导致细胞膜损伤；石墨烯材料也能够通过物理损伤的方式破坏藻细胞细胞膜结构。