近年来，纳米科技飞速发展，在纺织、药物载体、电子、化妆品以及环保事业等方面应用广泛。纳米材料在物理化学性质方面有其独特性，例如具有表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应，可能会给生物带来极大的安全隐患。纳米产品在生产、使用和处理等过程中，能够进入到大气、沉积物以及海洋中。但随之而来的是其安全问题，纳米颗粒对生物及其环境，甚至是人类是否存在负效应。本文系统研究了纳米TiO₂对中肋骨条藻（Skeletonema costatum）和短裸甲藻（Gymnodinium breve）的毒性效应，包括对细胞生长的影响（叶绿素）、对自由基含量（OH·、H₂O₂、O₂.-）影响、对抗氧化酶系统的影响（超氧化物歧化酶、过氧化氢酶）和细胞膜透性（丙二醛）的影响，而且进一步研究纳米TiO₂对赤潮藻的毒性机制，确定了纳米TiO₂对短裸甲藻细胞产生活性氧自由基（reactive oxide speices,ROS）的主要作用位点。其主要的研究结果如下：透射电镜（transmission electron microscope,TEM）分析纳米TiO₂的粒径均小于40nm，且能进入到藻细胞内，纳米TiO₂对短裸甲藻和中肋骨条藻均有毒性效应，短裸甲藻72h的半数致死浓度（EC50）为9.7mg L^-1，中肋骨条藻72h的半数致死浓度(EC₅₀)为7.37mg L^-1。且纳米TiO₂会降低短裸甲藻和中肋骨条藻的叶绿素含量。随着纳米TiO₂浓度的升高，短裸甲藻MDA的含量下降，SOD的活性下降，而CAT的活性升高，羟自由基和过氧化氢自由基的含量显著性升高，超氧阴离子自由基的含量呈上升趋势。而中肋骨条藻MDA的含量显著性下降，SOD的活性显著性升高，而CAT的活性显著性下降，羟自由基和过氧化氢自由基的含量显著性升高，超氧阴离子自由基的含量呈上升趋势。在纳米悬浮液中并没有检测到Ti⁴⁺，实验证明不是因为遮蔽效应而影响了藻细胞生长，在悬浮液中也并没有检测到ROS，说明纳米颗粒在细胞外并不能产生ROS。我们通过加入电子抑制剂（敌草隆、鱼藤酮、双香豆素）的方式研究了纳米TiO₂产生ROS的位点。结果表明，纳米TiO₂对短裸甲藻产生藻细胞的主要位点之一是叶绿体，通过研究纳米TiO₂对离体叶绿体的影响，同时证明了叶绿体的确能够产生ROS。