環(huán)境化學與生態(tài)毒理學國家重點實驗室劉倩、江桂斌研究組近期在納米材料轉(zhuǎn)化過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)定同位素來研究環(huán)境中納米材料的過程和來源。研究人員首次發(fā)現(xiàn)了納米銀在自然轉(zhuǎn)化過程中的穩(wěn)定同位素分餾現(xiàn)象，通過多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜(MC-ICP-MS)測定了納米銀在轉(zhuǎn)化過程中天然銀同位素組成的極細微變化。研究發(fā)現(xiàn)不同的環(huán)境過程能夠?qū)е虏煌你y同位素分餾效應，進而通過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，不但可以提供反應過程中不依賴于濃度的多維信息，而且無需添加任何人為標記物或放射性標記物，因此為納米研究提供了一種全新的研究手段。尤其是對于大時空尺度、難以人為加標的體系，該方法提供了一個可行的研究途徑。該研究將穩(wěn)定同位素技術(shù)拓展到一個全新的應用領(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)境過程中具有顯著不同的同位素分餾效應。這一現(xiàn)象為甄別環(huán)境中納米材料的來源提供了一種潛在的方法，從而為更準確的環(huán)境納米毒理學研究提供了可能。

這一工作被Nature Nanotechnology審稿專家高度評價為“一項開創(chuàng)性的里程碑式的工作—a pioneering landmark study”。Nature Nanotechnology同期以“Nanoecotoxicology: Nanoparticle behaviour dissected”為題專門配發(fā)了兩頁篇幅的news and views評論文章，對該工作的背景和科學意義進行了詳細解讀，認為“這一發(fā)現(xiàn)具有相當?shù)闹匾浴猼he importance of thefindings reported is substantial”，“這一開創(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展了系列研究工作，前期工作中發(fā)明了一種基于毛細管電泳-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，可在單次檢測中完成復雜環(huán)境介質(zhì)及消費產(chǎn)品中納米材料的種類鑒定、尺寸分布表征和相關(guān)離子檢測，相關(guān)論文已以VIP paper發(fā)表于化學類頂級期刊《德國應用化學》(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)。

該研究得到了國家自然科學基金委、中科院環(huán)境健康先導專項、科技部973項目及中科院青年創(chuàng)新促進會的支持。

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

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