Jak se nanomateriály mění v životním prostředí

Výzkum ukazuje, že nanomateriály po uvolnění do životního prostředí podléhají okamžitým a komplexním přeměnám. Může jít o biologické, fyzikální nebo chemické přeměny, které jsou ovlivněny specifickými vlastnostmi materiálů a podmínkami prostředí.

Nanomateriály se mohou dostat do životního prostředí v kterékoli fázi svého životního cyklu, při výrobě surovin, při používání výrobku obsahujícího nanomateriály nebo při recyklaci či přeměně výrobku na odpad. Může k němu dojít přímo, například při koupání a používání opalovacího krému obsahujícího nanomateriál, nebo nepřímo prostřednictvím technických systémů, jako je čistírna odpadních vod.

Pro pochopení toho, jak se různé nanomateriály chovají v různých podmínkách prostředí, je důležité zvážit jejich chemické, fyzikální a biologické přeměny.

 

Procesy přeměn jsou složité a probíhají současně

To, jak se nanočástice mění v prostředí, závisí na jejich jedinečném složení, které je dáno jejich velikostí, vnitřním složení a povrchovou úpravou, která se nazývá potahování nebo obalování. Tyto parametry výrazně určují jejich stabilitu, rozpuštění nebo aglomeraci, což vede k přeměněným materiálům s odlišným chováním.

To je dále komplikováno vlivem podmínek prostředí na přeměnu nanočástic, např. teploty či přítomnosti různých solí nebo jiných organických a anorganických částic.

Interakce s organismy má také vliv na specifické transformační reakce. Tato interakce funguje oběma směry – částice a organismy se navzájem ovlivňují, např. detoxikační reakce mění klíčové vlastnosti částic. 

Tyto fyzikální, chemické a biologické transformační procesy probíhají bezprostředně po uvolnění do prostředí a velmi často současně a ovlivňují přenos, mobilitu, potenciál příjmu do organismů a interakci s organismy. Vzájemné působení těchto procesů a přenosu nanočástic určuje rozpad v prostředí a nakonec i ekotoxikologický potenciál nanočástic.

 

Jak je to s biodegradací organických nanomateriálů a povrchových úprav?

Biodegradace je přirozený proces v životním prostředí, při kterém mikroorganismy rozkládají jakýkoli organický materiál a recyklují biologicky důležité prvky.

Tento princip biologického rozkladu platí i pro organické chemické látky. Čím rychlejší je rychlost biologického rozkladu chemické látky, tím lépe, protože pak sloučenina rychleji mizí z životního prostředí a může způsobit méně škod. Proto je při posuzování chemické nebezpečnosti nutné zkoumat potenciální perzistenci pomocí dlouhodobě zavedených standardních testů (např. testovacích pokynů OECD), aby se určila biologická rozložitelnost chemické látky.

Stejně jako u každé „konvenční“ chemické látky je proto zásadní otázkou, zda a jak se organické nanomateriály nebo povrchové úpravy po uvolnění do životního prostředí biologicky rozloží. Vzhledem k jedinečným vlastnostem nanomateriálů zkoumají vědci vhodnost zavedených standardních testů pro analýzu jejich biologické rozložitelnosti.

Ačkoli první náznaky ukazují, že stávající zkušební metody v zásadě fungují, je třeba věnovat více úsilí technologickým zlepšením, která zohlední požadavky specifické pro nanomateriály, než změnám stávajících testů nebo vyvíjení nových metod.