随着纳米银生产和使用的快速增长，其不可避免地进入环境，亟需研究其环境行为、生物摄入与分布，以科学评估其环境和生物安全性。研究生物对纳米颗粒态银与离子态银的吸收和转化是了解银毒性的关键。由于环境与生物样品中纳米银的浓度往往很低且存在高浓度的金属背景干扰，环境浓度下金属纳米银的迁移转化研究面临巨大的技术挑战。将纳米银和银离子暴露于同一个实验体系中可排除生物个体差异带来的生物效应的区别，更直观地展示纳米银和银离子在生物体内的吸收、转运和积累。稳定同位素标记技术为高灵敏、选择性示踪金属纳米材料提供了一种新的有效工具。我们采用双同位素示踪技术考察了纳米银及银离子在水稻中的吸收、转化和转运。
采用双同位素示踪技术将银离子与纳米银分别标记为107AgNO3与109AgNPs，在同一个体系中同时暴露107AgNO3与109AgNPs，通过测定植物根和茎叶中107Ag和109Ag的含量来分析银离子与纳米银在植物体内的分布和转运。
利用激光剥蚀（LA）-ICP-MS直观的揭示了107Ag和109Ag在根系横截面上的空间分布。结果表明107Ag和109Ag在根系表面有显著的积累，同时根系内仍有107Ag和109Ag，直观地表明银可直接进入根中。此外，对于吸附在根上或进入根中的银，107Ag/109Ag比约为0.5(天然丰度银的比值为1.076)，证实根对109Ag(加入纳米银)的吸附和吸收比107Ag(加入银离子)更显著。
利用四甲基氢氧化铵消解水稻根及茎叶样品后，采用LC-ICP-MS对水稻根和茎中107Ag+和109AgNPs的形态转化进行了研究。结果表明纳米银较银离子更易进入植物根内，银离子更多吸附在根表。而进入植物体内的纳米银及银离子并不是一成不变的，同时存在氧化与还原过程的发生。
同位素标记示踪技术在研究纳米材料的环境转化、生物毒性研究中是一种行之有效的手段。本研究对利用同位素技术研究金属纳米材料的环境行为、生物摄入与分布具有重要的参考价值。
以上相关成果发表于Environmental Science & Technology （2019, 53 (2), 625–633, DOI：10.1021/acs.est.8b02471）。