Så förändras nanomaterial i miljön
Forskning visar att nanomaterial genomgår omedelbara och komplexa omvandlingar när de släpps ut i miljön. Det kan vara biologiska, fysikaliska eller kemiska omvandlingar som påverkas av materialens specifika egenskaper och miljöförhållandena.
Nanomaterial kan hamna i miljön i vilken som helst fas av sin livscykel: under produktionen av råmaterialet, vid användning av en produkt som innehåller nanomaterial eller när produkten återvinns eller kasseras som avfall. Detta kan hända direkt, till exempel om man badar när man har använt ett solskyddsmedel som innehåller nanomaterial eller indirekt, via tekniska system såsom i en vattenreningsanläggning.
För att förstå hur olika nanomaterial uppför sig under olika miljöförhållanden är det viktigt att ta hänsyn till deras kemiska, fysikaliska och biologiska omvandlingar.
Omvandlingsprocesserna är komplexa och inträffar samtidigt.
Hur nanopartiklar förändras i miljön beror på deras unika sammansättning, som definieras av deras storlek, kärnsammansättning och ytbehandling, som kallas ytbeläggning eller capping. Dessa parametrar har stor betydelse för nanomaterialens stabilitet, upplösning eller agglomeration som leder till omvandlade material med andra beteenden.
Det hela kompliceras ytterligare genom inverkan av miljöförhållanden som temperatur, närvaro av olika salter eller andra organiska och oorganiska partiklar på omvandlingen av nanopartiklar.
Slutligen inverkar interaktionen med levande organismer på de specifika omvandlingsreaktionerna. Denna interaktion verkar åt båda hållen – partiklar och organismer påverkar varandra. Exempelvis förändrar avgiftningsreaktioner viktiga egenskaper hos partiklarna.
Dessa fysikaliska, kemiska och biologiska omvandlingsprocesser sker omedelbart och mycket ofta samtidigt efter frisättning av partiklarna och de påverkar transport, rörlighet, potentialen för upptagning av organismer och interaktionen med organismer. Samspelet mellan dessa processer och transporten av nanopartiklarna avgör partiklarnas spridning och nedbrytning och i slutändan deras ekotoxikologiska potential.
Hur är det med biologisk nedbrytning av organiska nanomaterial och ytbeläggningar?
Biologisk nedbrytning är en naturlig process i miljön när mikroorganismer bryter ner organiskt material till biologiskt essentiella grundämnen som återgår till kretsloppet.
Principen för biologisk nedbrytning gäller även organiska kemikalier. Ju snabbare en kemisk förening bryts ner biologiskt, desto bättre, eftersom det betyder att föreningen försvinner snabbare från miljön och kan orsaka mindre skada. Därför är det ett krav att undersöka den potentiella persistensen vid farlighetsbedömning av kemikalier med sedan länge vedertagna standardtester (t.ex. enligt OECD:s testriktlinjer) för att fastställa en kemikalies biologiska nedbrytbarhet.
Liksom för vilken som helst ”konventionell” kemikalie är det därför en central fråga om och hur organiska nanomaterial eller beläggningar bryts ner biologiskt när de släpps ut i miljön. Med tanke på nanomaterials unika egenskaper tittar forskarna på om etablerade standardtester är lämpliga för att analysera nanomaterials potential för biologisk nedbrytning.
De första resultaten tyder på att befintliga testmetoder i princip fungerar, även om fortsatt arbete krävs med tekniska förbättringar som tar höjd för nanospecifika krav, och att det är att föredra att använda dem framför att ändra befintliga tester eller utveckla nya metoder.