▲（1）纳米技术环境影响中心的模拟湿地。（2）模拟湿地实验中，营养物质和纳米颗粒共同使清澈的水(左) 变成了浑浊的水(右)。喷洒
过去的十年中，纳米材料在农药和杀菌剂等试剂中的使用量激增。它们在减少农田上喷洒的毒素的同时，也为农作物提供了更多的疾病保护和更好的产量。但据6月25日发表在《生态应用》杂志上的一项新研究发现，当这些“纳米杀虫剂”与来自肥沃农田和人工牧场的养分径流结合在一起时，可能导致附近溪流、湖泊和湿地爆发性滋生更多有毒的藻类。
工程纳米材料是指直径小于100纳米的物质，比头发要细很多倍，使用一般显微镜无法观测到。它们的纳米尺度使其具有独特的化学和物理性质，包括更大的、有利于化学反应和相互作用的表面积。美国杜克大学生物学博士后Marie Simonin领导的实验表明，这些相互作用可能会加剧湿地中有害的藻华。
从更快、更轻的电子产品、自我清洁面料，到能监测食物腐败情况的智能食品包装，碳纳米管和纳米银、二氧化钛和其他金属微粒已经被添加到数以百计的商业产品中。它们也被用于农场，用于缓慢或控制释放的植物肥料和杀虫剂，以及更有针对性的投放，而且它们比传统产品更有效，用量更低且效率更高。这些应用使得纳米材料得到的关注和投资越来越大。然而，这些材料对人类健康和环境的潜在风险还是未知数，Simonin说道。
之前的研究显示，全世界每年生产的26万至30.9万吨纳米材料中，大部分最终都被弃置到了垃圾填埋场。其余每年有多达80,400吨被释放到土壤中，多达29,200吨被释放到自然水体中。Simonin说:“这些新出现的污染物并不是只存在于水体中。它们可能与养分径流结合。也可能会与多种应激源相互作用。”
氮和磷污染以农业径流和未经处理的废水的形式进入湿地和水道。过量的营养会导致藻类生长失控，在水的表面形成一层厚厚的绿色污垢或黏液，阻止阳光照射到其他植物上。这些以营养为燃料的“花朵”最终会将水体中的氧气含量降低到鱼类和其他生物无法生存的程度，从而在水中形成死亡区域。一些藻华还会释放出毒素，动物误食之后将导致疾病。
为了弄清营养物质流失和纳米颗粒污染的共同作用将如何影响富营养化过程，研究人员建立了18个250升的沙质坡底罐来模拟小湿地。每个水池都装满了水、土壤和各种湿地植物和动物，如水草和蚊鱼。
在为期九个月的实验过程中，一些罐子每周会得到一剂能促进藻类生长的硝酸盐和磷酸盐，一些罐子得到了纳米颗粒——铜或金，而有些罐子则同时得到了这两种物质。在此过程中，研究人员监测了水化学、植物和藻类的生长和代谢，以及植物组织中纳米颗粒的积累量。结果显示，这些纳米颗粒单独作用不大，但当它与营养物质一起添加时，即使浓度很低，也会使曾经清澈的水变成浑浊的豌豆汤颜色，并且表面覆盖着鲜亮的绿色浮藻席。
在同时添加纳米颗粒和营养物质的容器中，海藻大量繁殖的频率和持久性是单独添加营养物质的容器的三倍以上。藻类的过度生长也减少了水中的溶解氧。
目前尚不清楚纳米颗粒的加入是如何改变植物和海藻之间的微妙平衡的。但研究结果表明，纳米颗粒和其他“金属基合成化学物质可能在全球富营养化趋势中发挥着巨大且不被重视的作用。”
编译：Coke 审稿：三水
责编：南熙
