環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉倩、江桂斌研究組近期在納米材料轉(zhuǎn)化過(guò)程同位素分餾方面取得重大突破，研究成果日前在線發(fā)表于Nature Nanotechnology，doi: 10.1038/nnano.2016.93; Impact Factor35.267，中科院生態(tài)環(huán)境中心為該工作唯一完成單位。

該研究采用了天然穩(wěn)定同位素來(lái)研究環(huán)境中納米材料的過(guò)程和來(lái)源。研究人員首次發(fā)現(xiàn)了納米銀在自然轉(zhuǎn)化過(guò)程中的穩(wěn)定同位素分餾現(xiàn)象，通過(guò)多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜(MC-ICP-MS)測(cè)定了納米銀在轉(zhuǎn)化過(guò)程中天然銀同位素組成的極細(xì)微變化。研究發(fā)現(xiàn)不同的環(huán)境過(guò)程能夠?qū)е虏煌你y同位素分餾效應(yīng)，進(jìn)而通過(guò)同位素變化揭示了納米銀在自然水體中的轉(zhuǎn)化途徑與機(jī)理。這種基于天然同位素組成的研究思路完全不同于常規(guī)的基于濃度或粒度的方法，不但可以提供反應(yīng)過(guò)程中不依賴(lài)于濃度的多維信息，而且無(wú)需添加任何人為標(biāo)記物或放射性標(biāo)記物，因此為納米研究提供了一種全新的研究手段。尤其是對(duì)于大時(shí)空尺度、難以人為加標(biāo)的體系，該方法提供了一個(gè)可行的研究途徑。該研究將穩(wěn)定同位素技術(shù)拓展到一個(gè)全新的應(yīng)用領(lǐng)域。

特別值得一提的是，研究人員發(fā)現(xiàn)人工納米材料與天然納米材料在一些環(huán)境過(guò)程中具有顯著不同的同位素分餾效應(yīng)。這一現(xiàn)象為甄別環(huán)境中納米材料的來(lái)源提供了一種潛在的方法，從而為更準(zhǔn)確的環(huán)境納米毒理學(xué)研究提供了可能。

這一工作被Nature Nanotechnology審稿專(zhuān)家高度評(píng)價(jià)為“一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的里程碑式的工作—a pioneering landmark study”。Nature Nanotechnology同期以“Nanoecotoxicology: Nanoparticle behaviour dissected”為題專(zhuān)門(mén)配發(fā)了兩頁(yè)篇幅的news and views評(píng)論文章，對(duì)該工作的背景和科學(xué)意義進(jìn)行了詳細(xì)解讀，認(rèn)為“這一發(fā)現(xiàn)具有相當(dāng)?shù)闹匾浴猼he importance of thefindings reported is substantial”，“這一開(kāi)創(chuàng)性的工作證明了納米材料的同位素分餾值得深入研究—the pioneering work of Liu and colleagues has demonstrated that this is an issue (isotopic analysis of nanoparticles) worth looking at”。

該研究組在環(huán)境納米材料方面已開(kāi)展了系列研究工作，前期工作中發(fā)明了一種基于毛細(xì)管電泳-電感耦合等離子體質(zhì)譜在線聯(lián)用(CE-ICP-MS)的納米材料表征新方法，可在單次檢測(cè)中完成復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)及消費(fèi)產(chǎn)品中納米材料的種類(lèi)鑒定、尺寸分布表征和相關(guān)離子檢測(cè)，相關(guān)論文已以VIP paper發(fā)表于化學(xué)類(lèi)頂級(jí)期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angew Chem Int Edi., 2014, 53, 14476-14479)，成為繼傳統(tǒng)電鏡、光散射技術(shù)之外的一種新的納米材料表征技術(shù)。

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院環(huán)境健康先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)、科技部973項(xiàng)目及中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的支持。

通過(guò)銀穩(wěn)定同位素分餾揭示自然水體中納米銀的天然轉(zhuǎn)化過(guò)程

[來(lái)源：中科院生態(tài)環(huán)境研究中心] 納米材料環(huán)境化學(xué)江桂斌