Käyttäytyminen ympäristössä ja myrkyllisyys
Nanomateriaalit voivat joutua ympäristöön elinkaarensa missä tahansa vaiheessa: raaka-aineita tuotettaessa, käytettäessä nanomateriaaleja sisältävää tuotetta tai silloin, kun tuote kierrätetään tai muuttuu jätteeksi.
Mutta mitä näille pienille hiukkasille tapahtuu, kun ne joutuvat ympäristöön? Mihin ne päätyvät ja voivatko ne olla haitallisia?
Nanomateriaalien mahdollisesti kielteiset vaikutukset riippuvat niiden ominaisuuksista, esimerkiksi hiukkasten koosta ja pinta-alasta, sekä niiden loppuympäristön ominaisuuksista, esimerkiksi pH-tasoista, lämpötilasta ja suolojen tai muiden aineiden läsnäolosta.
Nanomateriaalien ominaisuudet ohjaavat niiden ympäristövaikutuksia
Jotta voidaan arvioida nanomateriaalien mahdollisia kielteisiä ympäristövaikutuksia luotettavasti, on ymmärrettävä näiden materiaalien nanospesifisiä ominaisuuksia.
Hyvin usein nanohiukkasilla on ympäristössä meneillään monia, jopa samanaikaisia ikääntymisprosesseja. Yksi esimerkki on kemiallinen muuttuminen, joka voi muuttaa nanohiukkasten kulkeutumista ja käyttäytymistä sekä perimmiltään niiden ekotoksikologista profiilia ja biokertymispotentiaalia.
Kaikki nämä tekijät vaikeuttavat erilaisissa ympäristöissä olevien nanomateriaalien vaikutusten ennakointia. Todenmukainen vaaran- ja riskinarviointi on siten haastavampaa kuin tavanomaisten kemikaalien kohdalla.
Tieteen edistysaskeleet poistavat tiedoissa olevia puutteita
Nanomateriaalien ympäristökäyttäytymisen alalla on edistytty jatkuvasti viime vuosikymmenen aikana. Tämä on poistanut monia tiedoissa olleita puutteita.
Tavanomaisille kemikaaleille tarkoitetut testiohjeet ja oppaat, joita on kehitetty OECD-järjestön kautta, soveltuvat myös nanomateriaaleille. Tarvitaan kuitenkin lisää toimenpiteitä sellaisten erityisvaatimusten luomiseksi, jotka soveltuvat täysin nanomateriaalien erityisominaisuuksiin.
Useimmissa tapauksissa standardin mukaiset (esimerkiksi OECD-testiohjeiden mukaan tehdyt) toksisuustestit antavat luotettavat vaara-arviot. Tavallisesti näillä testeillä tarkastellaan vaikutuksia, jotka ilmenevät eliön tietyssä elämänvaiheessa tai sen koko elämän aikana.
Standardoimattomista testeistä saadut tutkimusprojektien tulokset paljastivat kuitenkin muutamissa tapauksissa, että tietyssä lajissa tai populaatiossa vaikutuksia ilmeni useiden sukupolvien ajan. Muutamilla vedessä elävillä selkärangattomilla eliöillä ja maaperän eliöillä, kuten madoilla ja kasveilla, vanhempaispolvessa ei ilmennyt mitään vaikutuksia tai ilmeni vain vähäisiä vaikutuksia, mutta vaikutukset kohdistuivat jälkeisten kasvuun, lisääntymiseen tai fysiologiaan.
Lisätutkimuksilla on selvitettävä tarkemmin, miten tällaisia sukupolvivaikutuksia voidaan arvioida nykyisillä riskinarviointijärjestelmillä.
Pienoisekosysteemi auttaa ymmärtämään laajempia ympäristövaikutuksia
Tutkijat työstävät uusia lähestymistapoja, jotka auttaisivat ymmärtämään pitkäaikaisvaikutuksia. Yksi esimerkki on mesokosmokseen perustuva riskinarviointi. Mesokosmos on pienoisekosysteemi, jolla pyritään jäljittelemään tiettyä elinympäristöä ja sen keskeisimpiä lajeja.
Tavoitteena on määrittää altistuminen ja vaara yhdessä kokeellisessa tutkimuksessa, jossa seurataan useita sukupolvia.
Yksi haittapuoli on, että mesokosmoksessa nanohiukkasten tarkkailuun käytettävät analyysimenetelmät ja muut yksinkertaisemmat testit eivät ole riittävän herkkiä määrittämään täysin näiden hiukkasten käyttäytymistä. Tällainen tieto olisi kuitenkin ratkaisevan tärkeä, jotta ymmärrettäisiin nanomateriaalien ominaisuuksien ja vaikutusten välinen yhteys.