.png)
| Jak nanocząstki zachowują się w środowisku? |
 |
 |
 |
| nanoBiznes - nanoRyzyka | |||
|
Ostatnio ponad stu naukowców z całego świata z inicjatywy Empy spotkało się w Monte Verità koło Ascony w celu przedyskutowania efektów, jakie powodują sztuczne nanocząsteczki w środowisku. Chociaż nano-ekotoksykologia jest wciąż nową dziedziną nauki, pierwsze rezultaty badań zostały przedstawione na tym spotkaniu. Naukowcy Empy szacowali szybkość transportu i dystrybucje rożnych nanocząsteczek przy użyciu matematycznych modeli. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie „Environmental Science & Technology” i zostaną również przedstawione w czerwcowym numerze „Nature Nanotechnology”. Z wyników badań można wnioskować, że w zależności od rodzaju cząsteczek i sposobu ich użytkowania, w pierwszej kolejności widoczny będzie wpływ nanocząsteczek na mniejsze zbiorniki wodne o wysokiej proporcji ścieków, natomiast jeśli chodzi o powietrze i próbki gleby, przewiduje się w nich jedynie małe ilości sztucznych nanocząsteczek.
Przez tydzień stu dziesięciu naukowców z dwudziestu jeden krajów wymieniało sie informacjami i opiniami na temat ostatnich rezultatów dotyczących badań nano-środowiskowych. Jak trafnie zauważono, jest to wciąż nowa dziedzina badań i jeszcze wiele pytań czeka na swoją odpowiedź. Nie ma się czemu dziwić, jako że nano-ekotoksykologia zajmuje się nadzwyczajnie złożonymi relacjami nasuwającymi trudne pytania: jak i w jakich ilościach, sztuczne nanocząsteczki z “nano-produktów” będą uwalniane do otoczenia; jakiego poziomu zanieczyszczeń można się spodziewać na przykład w próbkach wody i gleby; jakie metody analityczne są odpowiednie do badań próbek na koncentracje nanocząsteczek, która w wielu przypadkach postrzegana jest na “homeopatycznie” niskim poziomie; jakie efekty te drobne cząsteczki mogą mieć na ryby, owady, bakterie, rośliny i inne organizmy?
Oznaczanie sztucznych nanocząsteczek w środowisku. Jest stanowczo za wcześnie na to aby wyciągnąć wnioski na temat tego czy nanocząsteczki będą, lub też nie będą, stanowić środowiskowy problem” powiedział Bernd Nowack z “ Technology and Society laboratory” w Empie, który współorganizował konferencję wraz z kolegami z Eawag, Swiss Federal Office of the Environment (SFOE) i Duke University w Durham, USA. Mimo to, jest on bardzo zadowolony z przebiegu spotkania. Wymiana informacji pomiędzy amerykańskimi grupami badawczymi i europejskimi sieciami naukowymi podczas grup roboczych oraz panel dyskusyjny, dały “nowy impet pracy i przyniosły wiele nowych pomysłów”. Jednak pierwsze konkretne rezultaty badań również zostały przedstawione. Badacz Ralf Kaegi z Eawag i jego współpracownicy pokazali po raz pierwszy prezentacje dotyczącą sztucznych nanocząsteczek tlenku tytanu (TiO2) w próbkach wody pochodzących ze szwajcarskich rzek. Projekt ten został zrealizowany we współpracy z Empa i miał na celu badanie wypłukiwania nanocząsteczek z materiałów budowlanych. Cząsteczki TiO2 były prawdopodobnie wypłukiwane z fasad domów - stosunkowo dużą ilość nanocząsteczek znaleziono w odpływach - i transportowane poprzez kanalizacje trafiały do zbiorników wodnych, gdzie ulegały rozcieńczeniu, przez co były trudne do wykrycia. Sztuczne pochodzenie nanocząsteczek tytanu - TiO2 występuje również naturalnie w glebie – było udowadniane na podstawie ich wielkości i regularnej, sferycznej morfologii, którą naukowcy byli wstanie zbadać przy pomocy elektronowego mikroskopu transmisyjnego. Naukowcy z Empa i Eawag zakładają obecnie wspólne Laboratorium Nanocząsteczek, w którym będą stosowane nowe techniki analizy. Ponadto planują połączyć metodę sortowania nanocząsteczek pod względem ich rozmiarów z bardzo czułym aparatem analitycznym, co pozwoli im na chemiczne badania poszczególnych frakcji nanocząsteczek. Andrea Ulrich, naukowiec Empy, uważa, że nowe laboratorium będzie początkowo używane do badania zachowań nanocząsteczek srebra oraz TiO2 w ściekach, rzekach i jeziorach. Kilka prezentacji podczas tej konferencji dotyczyło naturalnych nanocząsteczek. Lawrence Murr z University of Texas w El Paso przedstawiła fakt szerokiego występowania nanorurek węglowych (CNT) oraz podobnych nanocząsteczek w próbkach powietrza pobranych z okolic tego miasta. Zespół Lawrence Murr odkrył również występowanie CNT w próbkach lodu z Grenlandii liczącego dziesięć tysięcy lat. Według Lawrence Murr te wyniki pokazują ze nanorurki uważane za produkt pochodzenia antropogenicznego, mogą być stworzone przez naturę.
W celu dostarczenia pierwszych wskazówek dotyczących tego, w których próbkach jest największe prawdopodobieństwo występowania sztucznych nanocząsteczek, naukowcy Empy Bernd Nowack i Nicole Mueller przedstawili symulacje komputerowe procesów transportu trzech rożnych nanocząsteczek: nanosrebra, nano-TiO2 oraz CNT. Nanocząsteczki srebra posiadają interesujące właściwości antybakteryjne a co za tym idzie redukujące nieprzyjemny zapach, w związku z czym są one stosowane w przemyśle tekstylnym. Nanorurki węglowe (CNT) znajdują zastosowanie przede wszystkim w elektronice i przemyśle polimerów. W symulacjach wzięto również pod uwagę dane na temat światowej produkcji tychże cząsteczek oraz ich użycie w różnych produktach, jak również przewidywany cykl życia “nanoproduktów” czyli ich użyteczny czas życia oraz metody ich recyklingu i usuwania. Na każdym etapie cyklu życia naukowcy oszacowali stopień uwalniania nanocząsteczek do środowiska. Modelowali oni również zachowania nanocząsteczek w przypadku gdy produkt jest niszczony w procesie spalania czy tez oczyszczany w oczyszczalni ścieków. Następnie wartości koncentracji nanocząsteczek w powietrzu, wodzie i glebie obliczone przez naukowców zostały porównane z wartościami pochodzącymi z badań toksykologicznych, znanymi jako te, które nie wpływają negatywnie na organizmy. Wynikiem był tak zwany współczynnik ryzyka dla cząsteczek badanych w rożnych ekosystemach, który będzie używany w krajach członkowskich Unii Europejskiej dla analizy ryzyka substancji chemicznych. Według raportu Nowack i Mueller w «Environmental Science & Technology», przewidywane ryzyka dla poszczególnych nanocząsteczek znacznie się różnią. Obecnie, na przykład cząsteczki CNT, zgodnie z ich obliczeniami modelowymi, nie wykazują żadnego znaczącego ryzyka dla środowiska. “Produkty zawierające CNT są zazwyczaj albo poddawane recyklingowi lub poddawane spalaniu” wyjaśnia Nowack. W tym ostatnim przypadku nanorurki albo zostają spalone albo tez bardzo sprawnie odfiltrowane z gazów spalarnianych. Z drugiej strony, symulacje przewidują, ze nanocząsteczki TiO2 mogą zostać znalezione w stosunkowo dużych ilościach w małych naturalnych zbiornikach wodnych z dużym “obciążeniem” wód pochodzących z oczyszczalni ścieków. Takie przypadki sygnalizują potrzebę bardziej szczegółowej analizy dotyczącej miedzy innymi występowania przewidywanych koncentracji nanocząsteczek w rzekach. Jak stwierdza Nowack “w środowiskach wodnych nanocząsteczki posiadają tendencje grupowania się i tworzenia większych mikrocząsteczek, które następnie opadają do osadów dennych. Przedstawiono również rożne studia toksykologiczne nad komórkami oraz organizmami modelowymi takimi jak na przykład ryby, rozwielitki, algi i bakterie. “Jak dotąd nikt nie zasygnalizował żadnego poważnego problemu środowiskowego spowodowanego przez nanocząsteczki”, podsumowuje Bernd Nowack dodając jednak, że jedynie poważne efekty były brane pod uwagę w dotychczasowych studiach. “Rezultaty długoterminowych badań jeszcze nie zostały opublikowane”. Co więcej, naukowiec Empy Harald Krug wykazał, że nie zawsze można polegać na obecnie stosowanych testach mających na celu określenie toksyczności nanocząsteczek. Testy te mogą także dawać fałszywe pozytywne wyniki zgodnie z którymi nieszkodliwa nanocząsteczka może być uznana za toksyczna. Jako przykład tego problemu podał on sytuacje, w której badany nanomateriał, taki jak nanorurki węglowe, reaguje bezpośrednio ze związkami chemicznymi używanymi do oznaczenia stanu zdrowia komórki, fałszując przez to wyniki badań.
Źródło: www.empa.ch
|
