南京大学环境学院科研团队与中、美多家研究机构合作，对新材料石墨烯的潜在环境影响进行的最新研究发现，自然界中的石墨烯能随食物链传递，原本鲜有机会直接摄入石墨烯的高等生物，也可能间接“吃到”石墨烯，从而引发健康风险。

石墨烯是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料。它的厚度仅0.335纳米，相当于头发丝的二十万分之一，但硬度却是同规格钢的200倍。它在导电性、导热性等方面性能优异，应用潜力巨大。但石墨烯的大量使用也势必导致其进入自然环境，评估它的潜在生态风险尤为紧要。

南京大学环境学院副教授毛亮领衔的研究团队，2011年来以斑马鱼、螺丝、蚯蚓、小鼠等生物为对象，系统研究了不同情况下石墨烯对环境的影响。研究发现，被水生动物摄入的石墨烯虽然大部分被排出体外，但仍有约百分之一的小尺寸石墨烯进入动物细胞，约千分之一最终进入肝脏。

值得注意的是，石墨烯对生物的影响会随食物链传递。以由细菌大肠杆菌、原生动物四膜虫、无脊椎动物大型蚤和脊椎动物斑马鱼构成的水生食物链为例，水生高等生物既可以从环境中直接摄取石墨烯，又可以通过捕食蓄积了石墨烯的低等动物间接摄取。且在同等环境下，通过食物链摄入的石墨烯量高于从环境中直接摄取。

“这表明，即使是不太可能直接摄入石墨烯的人类，也可能因吃了受石墨烯污染的鱼而让石墨烯进入体内。总体来说，低浓度石墨烯对生物和环境比较安全，但考虑到它可能与多种物质作用以及随食物链传递的特点，对其进行安全评估和管理不能放松。”毛亮介绍，目前，研究石墨烯对水稻、小麦等粮食作物以及对陆地高等动物影响的工作还在进行。将来，石墨烯对包括人类在内的高等生物作用机理将更加清楚。

南京大学环境学院关于石墨烯在水生生物体内的迁移及其食物链传递规律方面的研究取得新进展，相关成果分别以“Bioaccumulation of 14C-labeled Graphene in an Aquatic Food Chain through Direct Uptake or Trophic Transfer”和“Green Algae as Carriers Enhance the Bioavailability of 14C-labeled Few-Layer Graphene to Freshwater Snails”为题，于2017年12月21日和28日连续发表在国际环境领域权威杂志《Environmental Science & Technology》(DOI: 10.1021/acs.est.7b04339 和DOI:10.1021/acs.est.7b05796)，这是该课题组继《ACS Nano》(2017, 11, 2872-2885)工作后的又一新进展。

图1. 石墨烯在斑马鱼体内的分布、迁移规律示意图

图2. 石墨烯与绿藻相互作用对螺丝摄入石墨烯的影响示意图

该课题组首先定量研究了石墨烯在单一生物中(如斑马鱼)体内的摄入、分布、累积、转化和迁移等生物过程和内暴露剂量，阐明了石墨烯进入典型生物体内的界面传输过程和致毒机制(图1);接着考察了食物等因素存在下，对上述规律的影响(图2);还进一步建立了由细菌大肠杆菌、原生动物四膜虫、无脊椎动物大型蚤和脊椎动物斑马鱼等构成的水生生物食物链，揭示了石墨烯在各营养级水生生物体内的累积、分布、迁移和随食物链传递的规律(图3)，研究结果为石墨烯的环境风险评价提供了关键科学基础。

图3. 石墨烯通过水相暴露和食物暴露在典型水生生物中的传递规律