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摘要
近年来，PM2.5由于对大气环境质量和人体健康的影响而受到广泛关注。PM2.5粒径小，比表面积大，活性强，易与重金属、微生物等形成复合体，增强其生物毒性。在微观环境中，微生物常会通过吸附结合并产生代谢产物来影响矿物的表面性质，为了探索微生物细胞及其胞外聚合物作用于 PM2.5矿物表面特性的过程和结果，该研究以常见的人体细菌：大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作为供试菌株，以PM2.5中粒径最小矿物之一的纳米碳酸钙为实验对象，研究微生物细胞及其胞外聚合物对其表面性质的影响，进而探讨对其生物毒性的改变。采用反相高效液相色谱对两株菌胞外聚合物的组成进行了表征和测定；采用电感耦合等离子体光谱、Zeta电位分析、傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜，对经细菌细胞和胞外聚合物处理后的纳米碳酸钙溶液中钙离子含量，以及其残余固体表面电荷、表面基团、表面形貌进行了表征。结果表明：供试菌株胞外聚合物主要由蛋白质和多糖组成，细菌的整个细胞及其胞外聚合物作用后都能促进纳米碳酸钙颗粒溶解。由于有机基团在方解石表面的附着，纳米碳酸钙表面电位明显向负方向移动，溶液的pH明显降低，纳米碳酸钙表面形貌发生了明显变化。实验结果还进一步表明，细菌细胞及其胞外聚合物的存在显著影响了纳米碳酸钙的表面性质，将会改变超细矿物表面的微生物迁移、吸附及生物毒性，这对研究PM2.5超细大气颗粒物的人体危害性及致病机理有重要意义。
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