Kako se nanomateriali spreminjajo v okolju


 

Raziskave kažejo, da so nanomateriali po sprostitvi v okolje podvrženi takojšnjemu in kompleksnemu preoblikovanju. Preoblikovanje je lahko biološko, fizikalno ali kemijsko, nanj pa vplivajo določene značilnosti materialov in pogoji okolja.

Nanomateriali lahko v okolje vstopijo na kateri koli stopnji življenjskega cikla, med proizvodnjo surovine, med uporabo proizvoda, ki vsebuje nanomateriale, ali kadar se proizvod reciklira ali postane odpadek. Do tega lahko pride neposredno, na primer med plavanjem, ko uporabljamo kremo za sončenje z nanomaterialom, ali posredno prek tehničnih sistemov, kot je obrat za čiščenje odpadnih voda.

Da bi razumeli, kako se nanomateriali obnašajo v različnih pogojih okolja, je treba upoštevati njihovo kemijsko, fizikalno in biološko preoblikovanje.

Procesi preoblikovanja so kompleksni in potekajo sočasno

Način spreminjanja nanodelcev v okolju je odvisen od njihove edinstvene sestave, ki jo opredeljujejo njihova velikost, sestava jedra in površinska obdelava, imenovana obloga ali premaz. Ti parametri močno določajo njihovo stabilnost, raztapljanje ali aglomeracijo, kar privede do preoblikovanih materialov z drugačnim obnašanjem.

To še dodatno zaplete vpliv pogojev okolja, kot so temperatura, prisotnost različnih soli ali drugih organskih in anorganskih delcev, na preoblikovanje nanodelcev.

Nazadnje na posamezne reakcije preoblikovanja vpliva tudi interakcija z organizmi. Interakcija deluje v obe smeri – delci in organizmi vplivajo eden na drugega, npr. detoksifikacijske reakcije spreminjajo ključne lastnosti delcev. 

Ti fizikalni, kemijski in biološki procesi preoblikovanja se zgodijo takoj po sprostitvi in zelo pogosto hkrati ter vplivajo na transport, mobilnost, potencial za privzem v organizme in interakcije z organizmi. Medsebojno vplivanje med temi procesi in transport nanodelcev določata usodo in nenazadnje ekotoksikološki potencial nanodelcev.

Kaj pa biorazgradnja organskih nanomaterialov in površinskih prevlek?

Biorazgradnja je naraven proces v okolju, pri katerem mikroorganizmi razgrajujejo organski material in reciklirajo biološke esencialne elemente.

To načelo biorazgradnje velja tudi za organske kemikalije. Če se kemikalija biorazgradi hitreje, je to boljše, saj spojina hitreje izgine iz okolja in mu lahko manj škoduje. Zato obstaja zahteva po preučitvi morebitne obstojnosti z oceno kemijske nevarnosti s pomočjo uveljavljenih standardnih testov (npr. smernice OECD za testiranje) za določanje biorazgradljivosti kemikalije.

Kot velja za vse „običajne“ kemikalije, je ključno vprašanje, ali in kako se organski nanomateriali ali prevleke biorazgrajujejo ob sproščanju v okolje. Ob upoštevanju edinstvenih lastnosti nanomaterialov raziskovalci trenutno proučujejo primernost uveljavljenih standardnih testov za analizo njihovega potenciala za biorazgradnjo.

Prvi znaki kažejo, da obstoječe metode testiranja načeloma delujejo, vendar si je treba prizadevati za tehnološke izboljšave, pri katerih so upoštevane zahteve posameznih nanooblik, ne pa spreminjati obstoječih testov ali razvijati novih metod.