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该综述聚焦纳米颗粒（NPs）环境风险，探讨其在水 / 陆地生态系统的持久性、迁移机制及毒性效应，分析合成方法对环境行为的影响，阐述处置与浸出挑战，总结毒性机制及对多生物类群的危害，介绍迁移模型并提出管理策略，为纳米技术环境安全提供框架。
1. 引言
纳米技术在多领域应用广泛，纳米颗粒（NPs）因独特尺寸（1-100nm）具高比表面积等特性。但其释放至环境，可通过工业排放、垃圾填埋等途径进入水和土壤，影响生态系统。现有研究多关注合成与应用，缺乏长期生态影响评估，故需深入探讨其环境行为与风险。
2. 纳米颗粒合成对应用及环境行为的影响
2.1 合成方法与性质
NPs 通过物理、化学、生物等方法合成，影响其形貌和表面反应性。合成方法决定其毒性和环境归趋，如尺寸、表面电荷和涂层影响与生物及非生物成分的相互作用。
2.2 应用领域
- 废水金属回收：金属氧化物 NPs（如 CuO、ZnO）因高吸附效率用于废水处理，通过静电吸引、配位等机制去除重金属，但受 pH、温度等因素影响。
- 农业：Fe?O?NPs 可增强植物抗逆性，AgNPs 用于害虫控制，TiO?NPs 改善光合作用，但长期使用可能导致土壤积累和植物毒性。
3. 纳米废弃物的处置与浸出
3.1 处置挑战
纳米废弃物（ENMs）因种类复杂，缺乏统一处理方法。填埋、焚烧等方式可能导致 NPs 释放，污染水、土壤和空气。不同类别 NPs（如 Class I-V）毒性和暴露风险差异显著。
3.2 浸出机制
NPs 浸出受 pH、离子强度等影响，可通过溶解、聚集等过程进入环境。例如，纳米 ZnO 在污泥中可通过动力学模型分析其行为，浸出可能改变 NPs 的稳定性和毒性。
4. 纳米颗粒的毒性
4.1 毒性机制
- 氧化应激：NPs 诱导活性氧（ROS）生成，损伤细胞成分，如 AgNPs 通过 ROS 引发 DNA 损伤和膜破坏。
- 炎症与细胞毒性：SiO?NPs 可导致肺纤维化，ZnONPs 引起细胞凋亡，毒性与颗粒尺寸、浓度相关。
- 遗传毒性：金属基 NPs（如 Ag、TiO?）通过 ROS 或直接作用损伤 DNA，碳基 NPs（如 MWCNTs）物理损伤细胞膜。
4.2 对生物类群的影响
- 微生物：AgNPs 减少土壤微生物多样性，影响氮固定；TiO?NPs 抑制细菌活性。
- 动物：AgNPs 导致鱼类肝损伤、鳃组织病变，影响哺乳动物肺功能；CdSNPs 破坏鱼类鳃细胞结构。
- 植物：ZnONPs 低浓度促进生长，高浓度抑制发芽和光合作用；AgNPs 阻碍营养吸收，导致植物生长受阻。
5. 纳米颗粒迁移建模
5.1 迁移途径
NPs 通过空气、水和土壤迁移，空气传播颗粒可沉积在呼吸道，废水和污泥中的 NPs 可通过灌溉进入农田，模型需考虑其多途径暴露。
5.2 模型构建
- 水动力学模型：如 SOBEK-River 和 DELWAQ 模型，结合流体力学方程预测 NPs 在河流中的迁移，考虑流速、水深等参数。
- 多介质箱模型：SimpleBox4Nano（SB4N）模拟 NPs 在环境 compartments 中的浓度，考虑溶解、聚集等过程，预测其归趋。
6. 结论与未来展望
纳米技术带来便利的同时，NPs 的环境释放和毒性风险不容忽视。需整合毒理学、环境科学和纳米技术，开发绿色合成方法，完善风险评估模型，加强监管和回收利用，以实现纳米技术的可持续发展。未来研究应关注长期生态影响、复杂环境因子作用及高效修复技术。
