Forskere finder overraskende resultater, når de ser på virkningerne af kulstofnanorør og jordsorption af giftstoffer

Når det kommer til kulstof nanorør (CNT'er) i jorden, nyere forskning ved Texas Tech University viser, at de nye materialer ikke påvirker sorptionen af ​​den giftige del af olie kaldet polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er).

Forskere ved Institute of Environmental and Human Health siger, at det er en meget lille brik i et meget stort puslespil i forsøget på at forstå den mulige miljøpåvirkning af CNT'er - et nyt materiale med utallige anvendelser, endnu ureguleret på nanoskala af de regulerende agenturer. Forskningen var den fremhævede forsideartikel i en nylig udgave af det peer-reviewede tidsskrift, Miljøvidenskab:Processer og påvirkninger (tidligere kendt som Journal of Environmental Monitoring ).

Resultaterne overraskede Shibin Li, hovedforsker på undersøgelsen og en tidligere doktorand ved The Institute of Environmental and Human Health, der brugte sine fund til sin afhandling.

"Selv ved en høj koncentration, kulstof nanorør ændrede ikke signifikant PAH-sorptionsadfærd i jord, "Li sagde. "Mit oprindelige gæt om resultatet var, at kulstof nanorør i vid udstrækning kunne påvirke PAH-adfærden i jord på grund af deres stærke adsorptionsevne af hydrofobe forurenende stoffer. Det skete ikke."

Et kulstof nanorør er lavet af grafen – verdens stærkeste kendte stof. Grafen er et supertyndt ark af kulstofatomer arrangeret i et sekskantet "bikagemønster". Konventionel blyant grafit er simpelthen mange lag af grafen stablet sammen.

Når den rulles ind i et rør, grafen danner et CNT, en fiber 100 gange stærkere end stål og seks gange lettere. Dette nye materiale kan bane vejen for bemærkelsesværdig teknologi, fra forbedrede computerchips, fleksible computerskærme eller kropspanser, til sundhedsapplikationer, såsom knogleheling og kræftbehandlinger, og landbrugsprodukter, såsom smart-levering pesticid og gødningsapplikationer.

Men med den voksende anvendelse af det nye materiale, Der vokser også bekymring for, at disse nye nanomaterialer kan have negative eller utilsigtede virkninger på organismer og miljøet, sagde Li.

"Som et af de mest stort set producerede nanomaterialer, nanorør kunne frigives til miljøet gennem forskellige scenarier, såsom frigivelse fra tekstiler, under forbrænding eller udvaskning fra lossepladser, " sagde han. "Historien fortæller os, at fuld forståelse af et nyligt syntetiseret materiale vil garantere dets langsigtede og sikre brug i samfundet. Derfor, undersøgelser af kulstofnanorørs skæbne og toksicitet er nødvendige. I lighed med konventionelle forurenende stoffer, nanomaterialers skæbne i miljøet kan ændre deres biotilgængelighed, og har stor indflydelse på deres endelige toksicitet.

For at studere effekten, Li arbejdede med Jaclyn Cañas-Carrell, lektor ved Institut for Miljøtoksikologi, hvem med Micah Green, en assisterende professor i kemiteknik ved Texas Tech, for nylig udviklet en metode til påvisning af CNT'er i jorden ved hjælp af mikrobølger.

I forsøget Cañas-Carrell sagde, at forskere lagde nanorør og PAH'er i jorden og kiggede på grundlæggende sorptionstest. De brugte PAH'er, fordi man ved meget om, hvordan disse kemikalier binder sig til jorden.

"Du kan fortælle om, hvor biotilgængelig et bestemt kemikalie vil være ved, hvor sorberet det er til jorden, " sagde hun. "Jo højere sorption, jo mindre biotilgængeligt er det for dyr, der lever i jorden, eller spis jorden. Du vil have det til at klæbe til jorden for at reducere toksiciteten. Vi fandt ingen effekt af kulstofnanorør i nærvær af PAH'er, hvilket var mærkeligt, da PAH er gode til at absorbere organiske forbindelser. Vi troede, at vi måske ville se en stigning i sorption. Det var ikke tilfældet. Det var en neutral effekt."

Både Cañas-Carrell og Li siger, at dette fund er et meget lille stykke af et meget stort puslespil, og det er svært at drage større konklusioner ud fra resultatet endnu. Der bør dog foretages flere undersøgelser for at forstå, hvilken effekt denne nye teknologi kan have på miljøet.

"Dette er en lektie lært af historien, " sagde Li. "Folk bekymrede sig ikke om de negative virkninger på miljøet og mennesker med masser af de traditionelle forurenende stoffer, såsom PAH'er, PCB og asbest. Forordninger var nødvendige for at indhente, efter at folk var klar over jorden, vand, luft og sig selv påvirkes negativt af disse materialer. For materialer i nanoskala, deres toksicitet, generelt relateret til deres fysisk-kemiske egenskaber, kan blive forstørret samtidigt. Det er toksikologens ansvar at adressere dette problem til offentligheden. Det er værd at bemærke, at it does not necessarily mean that they are toxic because they are studied. Igen, what we are doing now is to have a better understanding of their toxicity, either toxic, or non-toxic."