Zmiany nanomateriałów w środowisku

Badania pokazują, że nanomateriały ulegają natychmiastowym i złożonym przemianom po uwolnieniu do środowiska. Na te przemiany biologiczne, fizyczne i chemiczne mają wpływ konkretne właściwości materiałów i warunki środowiska.

Nanomateriały mogą przedostawać się do środowiska na każdym etapie ich cyklu życia, w trakcie produkcji surowca, jeżeli wykorzystuje się produkt zawierający nanomateriały, poddaje się go recyklingowi lub usuwa do odpadów. Może do tego dojść bezpośrednio, na przykład podczas pływania po zastosowaniu kremu z filtrem zawierającego nanomateriał, lub pośrednio, przez systemy techniczne, na przykład oczyszczanie ścieków.

Aby zrozumieć zachowanie różnych nanomateriałów w szeregu warunków środowiska, należy uwzględnić ich przemiany chemiczne, fizyczne i biologiczne.

 

Procesy przemiany są złożone i zachodzą jednocześnie

Przemiany nanocząstek w środowisku zależą od ich unikatowego składu określonego rozmiarami, składem rdzenia i obróbką powierzchni, czyli otoczką lub powłoką. Parametry te w znacznym stopniu określają ich trwałość, rozpuszczalność lub aglomerację, co daje materiały przekształcone o innych właściwościach.

Zagadnienie to komplikuje dodatkowo wpływ warunków środowiska, takich jak temperatura, obecność różnych soli lub innych cząstek organicznych i nieorganicznych, na przemiany nanocząstek.

Oddziaływania z organizmami mają wreszcie wpływ na konkretne reakcje przemiany. Oddziaływania te zachodzą w obie strony — cząstki i organizmy mają wzajemny wpływ na siebie, np. reakcje detoksykacji zmieniają podstawowe właściwości cząstek. 

Procesy przemiany fizycznej, chemicznej i biologicznej zachodzą natychmiast i bardzo często jednocześnie po uwolnieniu oraz mają wpływ na transport, mobilność, potencjał wychwytywania przez organizmy i wzajemnego oddziaływania. Wzajemne oddziaływanie procesów i transport nanocząstek określają los i ostatecznie potencjał ekotoksykologiczny nanocząstek.

 

Biodegradacja nanomateriałów organicznych i powłok na powierzchni

Biodegradacja jest naturalnym procesem w środowisku, w którym drobnoustroje rozkładają materię organiczną, aby ponownie wprowadzić do obiegu pierwiastki istotne biologicznie.

Ta zasada biodegradacji dotyczy także organicznych związków chemicznych. Im szybciej zachodzi biodegradacja substancji chemicznej, tym lepiej, ponieważ w takim wypadku związek szybciej zanika w środowisku i może wywoływać mniej szkód. Konieczne jest zatem badanie potencjalnego utrzymywania w środowisku — w ramach oceny zagrożenia chemicznego — przy użyciu stosowanych od wielu lat standardowych testów (np. wytycznych dotyczących testów OECD), aby określić zdolność substancji chemicznej do biodegradacji.

Podobnie jak w przypadku konwencjonalnego środka chemicznego podstawowym pytaniem jest więc, czy i jak nanomateriały lub powłoki organiczne ulegają biodegradacji po uwolnieniu do środowiska. Ze względu na unikatowe właściwości nanomateriałów badacze sprawdzają, czy przyjęte testy standardowe pozwalają na ocenę ich zdolności do biodegradacji.

Pierwsze wyniki pokazują, że obecne metody badawcze są zasadniczo skuteczne, jednak konieczny jest dalszy postęp technologiczny, aby określić konkretne wymagania w przypadku nanomateriałów, zamiast modyfikować obecne testy lub opracowywać nowe metody.