Hogyan változnak a nanoanyagok a környezetben
A kutatások azt mutatják, hogy a nanoanyagok a környezetbe történő kibocsátásukat követően azonnali és összetett átalakulási folyamatokon mennek keresztül. Ezek lehetnek biológiai, fizikai vagy kémiai átalakulások, amelyeket az anyagok adott jellemzői és a környezeti feltételek befolyásolnak.
A nanoanyagok életciklusuk bármely szakaszában, a nyersanyag előállításától kezdve, a nanoanyagokat tartalmazó termék használatán át a terméket újrafeldolgozásáig vagy hulladékká alakításáig bármikor bekerülhetnek a környezetbe. Ez történhet közvetlenül, például nanoanyagot tartalmazó fényvédő készítmény használata esetén úszás közben, vagy közvetetten, műszaki rendszereken, például szennyvíztisztító telepeken keresztül.
Annak megértéséhez, hogy a különböző nanoanyagok hogyan viselkednek különböző környezeti körülmények között, fontos figyelembe venni azok kémiai, fizikai és biológiai átalakulását.
Az átalakulási folyamatok összetettek, és egymással párhuzamosan zajlanak.
Az, hogy milyen módon változtatják meg a nanorészecskék a környezetet, egyedi összetételüktől függ: méretüktől, magjuk összetételétől és a bevonatnak vagy befedésnek nevezett felületi kezelésüktől. Ezek a paraméterek erősen meghatározzák stabilitásukat, oldódásukat vagy agglomerációjukat, ami eltérő viselkedésű átalakított anyagokhoz vezet.
Ezt tovább bonyolítja az olyan környezeti feltételek, mint a hőmérséklet, a különböző sók jelenlétének vagy más szerves és szervetlen részecskék jelenlétének a nanorészecskék átalakítására kifejtett hatása.
Végül pedig az organizmusokkal való kölcsönhatás hatással van a konkrét átalakulási reakciókra. Ez a kölcsönhatás kétirányú – a részecskék és az organizmusok oda-vissza hatnak egymásra, pl. a detoxifikációs reakciók megváltoztatják a részecskék főbb jellemzőit.
Ezek a fizikai, kémiai és biológiai átalakulási folyamatok azonnal és nagyon gyakran egymással párhuzamosan zajlanak a kibocsátást követően, és befolyásolják a szállítást, a mobilitást, a szervezetek általi felvevőképességet és az organizmusokkal való kölcsönhatást. Az e folyamatok és a nanorészecskék szállítása közötti kölcsönhatás határozza meg a nanorészecskék sorsát és végső soron ökotoxikológiai potenciálját.
Mi a helyzet a szerves nanoanyagok és a felületi bevonatok biológiai lebomlásával?
A biológiai lebomlás természetes folyamat a környezetben, ahol a mikroorganizmusok lebontják a szerves anyagokat a biológiai szempontból esszenciális elemek újrahasznosítása céljából.
A biológiai lebomlás ezen elve a szerves vegyi anyagokra is érvényesül. Minél gyorsabb a vegyi anyag biológiai lebomlási sebessége, annál jobb, mivel a vegyület így gyorsabban eltűnik a környezetből, és kevesebb károsodást okozhat. Ezért követelményként írják elő, hogy a vegyi anyagok potenciális tartós megmaradását hosszú távú standard vizsgálatok (pl. az OECD vizsgálati iránymutatásai szerint) segítségével kell értékelni a vegyi anyagok biológiai lebonthatóságának meghatározása érdekében.
Emiatt, mint minden „hagyományos” vegyi anyag esetén is, központi kérdés, hogy biológiailag lebomlik-e egy szerves nanoanyag vagy bevonat, és ha igen, hogyan. A nanoanyagok egyedülálló tulajdonságaira való tekintettel a kutatók jelenleg is vizsgálják, alkalmasak-e a bevált standard vizsgálatok a nanoanyagok biológiai lebomlási képességének elemzésére.
Bár az első jelek azt mutatják, hogy a meglévő vizsgálati módszerek elvben működnek, több erőfeszítést kell tenni a nanospecifikus követelményeket is figyelembe vevő technológiai fejlesztésekre, a meglévő tesztek módosítása vagy új módszerek kifejlesztése helyett.