由于其高表面活化能，納米材料通常具有團聚的傾向。團聚的程度可以通過表面修飾來降低。氧化鋅納米顆粒的團聚行為對于其毒性有著至關重要的影響，因為團聚決定了氧化鋅納米顆粒的有效濃度和尺寸。迄今為止還沒有文獻對氧化鋅納米顆粒在生物環境中的團聚行為進行系統的研究。但是在多個研究中，對溶液相中氧化鋅納米顆粒的尺寸有過報道。氧化鋅納米顆粒在溶液中的團聚程度和團聚的動力學都可通過激光動態光散射(DLS)等技術來監測。已經發表的結果一致表明氧化鋅納米顆粒在溶液相中有嚴重的團聚。
根據編者的研究，氧化鋅納米顆粒在水中僅能較穩定地懸浮幾分鐘。氧化鋅納米顆粒的懸浮時間和分散均勻度要優于微米氧化鋅，這一點與其他納米材料的情況類似。這也暗示著氧化鋅納米顆粒在實際暴露中的暴露濃度有可能高于微米氧化鋅。盡管Den9等報道了氧化鋅會吸附蛋白質，但是蛋白質的加入并不能顯著改善氧化鋅納米顆粒的團聚。在含血清的DMEM培養基中，氧化鋅納米顆粒的顆粒大小僅能從PBS中的600 nm左右降低到300 nm左右。編者在研究中發現，氧化鋅納米顆粒在含有10％小牛血清的培養基中依舊發生嚴重聚沉。在Zhu等的研究中他們也發現氧化鋅納米顆粒發生聚集，這些聚集的氧化鋅在3 h后基本就接近沉淀平衡了，超過80％的氧化鋅出現在沉積物中。
利用DLS檢測氧化鋅納米顆粒的粒徑的結果也表明氧化鋅納米顆粒團聚嚴重，即水化半徑大于TEM觀察的結果。但需要特別注意的是DLS并不一定能真實地反映氧化鋅納米顆粒的尺寸，因此需要慎重對待DLS結果。比如，Lin等[3]發現在Ham SF-12培養基中，氧化鋅納米顆粒(直徑為70 nm)和微米氧化鋅(直徑為420 nm)尺寸類似，在10／19／mL的濃度下粒徑在100 nm左右，小于微米氧化鋅本身的直徑。這一結果顯然是不合理的，需要更多的研究來解釋這一矛盾。他們的研究還表明，氧化鋅納米顆粒容易發生沉降，在100 Ft9／mL的濃度下尤為明顯。兩次平行測試中團聚物的粒徑分別為900 nm和300 nm，說明體系非常不穩定，在超聲條件下仍然容易聚沉。
在干燥的空氣中，氧化鋅納米顆粒很容易分散，形成類似于超細氧化鋅粉塵的形態，容易被吸入。在這方面，氧化鋅納米顆粒比微米氧化鋅更容易形成粉塵，分散在空氣中，進而引起肺部毒性。相關的研究，尤其是表征氧化鋅納米顆粒形成粉塵的研究還非常少。現有的比較氧化鋅納米顆粒和微米氧化鋅呼吸毒性的研究還主要通過氣管滴注的方式給藥，忽視了氧化鋅納米顆粒更容易在空氣中形成粉塵的因素。考慮到氧化鋅納米顆粒的尺寸，我們推測氧化鋅納米顆粒可能具有更高的有效暴露濃度，因而會引起更大的呼吸毒性。