陈澄宇副教授在纳米颗粒环境行为与风险研究方面取得系列进展

近期，华南农业大学资源环境学院陈澄宇副教授在Water Research 与Journal of Hazardous Materials 期刊上发表了5篇论文，在纳米颗粒的环境行为与风险研究方面取得系列进展。

1、纳米塑料与纳米活性炭在水环境中的异聚、解聚与迁移过程

课题组在国际著名刊物Water Research（2024, 266, 122399）上发表题为“Heteroaggregation, disaggregation, and migration of nanoplastics with nanosized activated carbon in aquatic environments: Effects of particle property, water chemistry, and hydrodynamic condition”的研究论文。该论文以华南农大资环学院硕士生李丽华为第一作者，陈澄宇副教授为通讯作者。该研究针对纳米活性炭这类新型碳纳米材料，通过模拟异聚、解聚、波浪、湍流与沉降等水动力条件，定量解析了其与新污染物纳米塑料在水环境中的颗粒间微观作用过程，为两者的环境迁移提供新见解。

纳米活性炭作为一种新兴的工程纳米材料，可能会与水生环境中广泛存在的纳米塑料相互作用，从而影响其环境行为和风险。然而，两者在复杂水体条件下的相互作用机制尚未明确。本研究表明，颗粒间的异型凝聚动力学受颗粒特性（如表面修饰和颗粒浓度）、水化学条件（包括离子类型与浓度、pH值和天然有机质）以及水动力条件（波浪和湍流）的共同作用，从而影响其迁移过程。除了范德华引力和静电斥力外，位阻效应、桥联作用、ππ相互作用、氢键以及疏水作用也在异型凝聚过程中发挥了重要作用。

研究发现，带正电荷的纳米塑料与纳米活性炭的同聚速率比异聚速率低，且随着纳米活性炭浓度的增加，其临界聚沉浓度逐渐降低。而带负电荷的纳米塑料的同聚速率则介于低浓度和高浓度纳米活性炭条件下的异聚速率之间。提高pH值能够增强纳米活性炭与带正电荷纳米塑料的异聚速率，但会降低其与带负电荷纳米塑料的异聚速率。在NaCl溶液或CaCl₂浓度低于2.5 mM时，腐殖酸通过位阻效应提供的稳定性优于海藻酸钠；而在CaCl₂浓度超过2.5 mM时，海藻酸钠通过钙桥连接对异聚体产生的失稳作用强于腐殖酸。通过模拟异聚体在近岸环境中的迁移过程，研究结果表明，温和波浪和强烈湍流条件下异聚体易于分解，从而可能延长其迁移距离。相反，强烈波浪与轻度湍流则促进异聚体进一步凝聚，缩短了其迁移距离。本研究揭示了纳米活性炭在水生环境中对纳米塑料运输过程和潜在风险的影响机制。

2、相反电荷纳米塑料在水环境中的异聚动力学

课题组在国际著名刊物Journal of Hazardous Materials（2024, 475, 134857）上发表题为“Heteroaggregation kinetics of oppositely charged nanoplastics in aquatic environments: Effects of particle ratio, solution chemistry, and interaction sequence”的研究论文。该论文以华南农大资环学院硕士生阮嘉惠为第一作者，陈澄宇副教授为通讯作者。该研究针对水环境中持有正电荷与负电荷的纳米塑料颗粒，明确了颗粒性质、水化学条件、作用顺序对颗粒异聚动力学的影响机制。

3、黑碳纳米颗粒与纳米塑料在水环境中的异聚行为研究

课题组在国际著名刊物Journal of Hazardous Materials（2024, 472, 134564）上发表题为“Heteroaggregation kinetics of nanoplastics and soot nanoparticles in aquatic environments”的研究论文。该论文联合华南理工大学环境与能源学院杨琛教授共同完成，华南农大资环学院陈澄宇副教授为通讯作者。该研究针对柴油机尾气排放的黑碳纳米颗粒与纳米塑料在腐殖酸作用下的异型凝聚过程，定量了颗粒间作用力对胶体稳定性的贡献。

4、大分子与电解质对纳米塑料与针铁矿在水环境中的作用过程影响

课题组在国际著名刊物Journal of Hazardous Materials（2024, 477, 135257）上发表题为“Influence of macromolecules and electrolytes on heteroaggregation kinetics of polystyrene nanoplastics and goethite nanoparticles in aquatic environments”的研究论文。该论文联合华南理工大学环境与能源学院杨琛教授共同完成，华南农大资环学院陈澄宇副教授为共同第一作者。该研究对比了蛋白质、DNA与腐殖质等环境与生物大分子对水中纳米塑料及针铁矿纳米颗粒间的作用过程影响机制，并构建了预测模型。

5、烟尘纳米颗粒促进帕金森病的发生与发展的新机制

课题组在国际著名刊物Journal of Hazardous Materials（2024, 473, 134691）上发表题为“Soot nanoparticles promote ferroptosis in dopaminergic neurons via alteration of m6A RNA methylation in Parkinson’s disease”的研究论文。该论文联合广东省人民医院与暨南大学共同完成，华南理工大学/广东省人民医院博士研究生封洁珠，广东省人民医院神经科张飘，华南农大资环学院硕士生陈坤霖为本文的共同第一作者；广东省人民医院神经科张玉虎主任、华南农大资环学院陈澄宇副教授、暨南大学医学院朱林燕教授为共同通讯作者。该研究揭示了烟尘纳米颗粒通过增加甲基化转移酶METTL3，扩增ACSL4蛋白表达，加速多巴胺能神经元的铁死亡进程，从而加剧帕金森病的发生和发展。

上述研究得到了国家自然科学基金面上项目（42377418）、广东省珠江人才计划海外引进创新创业团队（2019ZT08N291）、广东省自然科学基金青年提升与面上项目（2023A1515030101、2021A1515011503）、广州市科技计划（202201010505）及华南农业大学提质增效项目（4200-223378）等项目的资助。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135424012983

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389424014365

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389424011439

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389424018363

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389424012706