Nanopartikler akkumuleres hurtigt i vådområde sediment

(Phys.org) – Et team fra Duke University har fundet ud af, at nanopartikler kaldet enkeltvæggede kulstofnanorør akkumuleres hurtigt i bundsedimenterne i et eksperimentelt vådområde, en handling, de siger, kan indirekte skade den akvatiske fødekæde.

Resultaterne indikerer en lille risiko for, at mennesker indtager partiklerne gennem drikkevand, siger videnskabsmænd ved Duke's Center for the Environmental Impplications of Nanotechnology (CEINT). Men forskerne advarer om, at baseret på deres tidligere forskning, tendensen til, at nanorørene akkumuleres i sediment, kan indirekte skade den akvatiske fødekæde på lang sigt, hvis nanopartiklerne giver "trojansk hest" piggyback-ture til andre skadelige molekyler.

Resultaterne vises online i journalen Miljøvidenskab:Nano .

Kulstof nanorør bliver hurtigt mere almindelige på grund af deres anvendelighed i nanoelektriske enheder, kompositmaterialer og biomedicin.

Duke-undersøgelsen blev udført ved hjælp af små replikationer af et vådområde, kaldet "mesokosmos, "der omfatter jord, sedimenter, mikrober, insekter, planter og fisk. Disse økosystemer-i-en-kasse er "semi-lukkede, " hvilket betyder, at de får frisk luft og regnvand, men dræner ikke til deres omgivelser. Selvom det ikke er perfekte repræsentationer af et naturligt miljø, mesokosmer giver et rimeligt kompromis mellem laboratoriet og den virkelige verden.

"De vådområders mesokosmer, vi brugte, er en meget tættere tilnærmelse af de naturlige processer, der konstant kværner i miljøet, " sagde Lee Ferguson, lektor i civil- og miljøteknik ved Duke. "Selvom det er umuligt at vide, om vores resultater er fuldstændig nøjagtige for naturlige økosystemer, det er klart, at de processer, vi har set, bør overvejes af regulatorer og producenter."

Ferguson og hans kolleger doserede mesokosmos med enkeltvæggede kulstof nanorør og målte deres koncentrationer i vandet, jord og levende organismer i løbet af et år. De fandt ud af, at langt størstedelen af ​​nanopartiklerne hurtigt akkumulerede i sedimentet på "dammens" gulv. Imidlertid, de fandt ingen tegn på opbygning af nanopartikler i nogen planter, insekter eller fisk, der lever i mesokosmos.

Selvom dette er gode nyheder for mennesker eller andre dyr, der drikker vand efter et potentielt spild eller anden forureningshændelse, ophobningen i sediment giver anledning til bekymring for både sedimentlevende organismer og de dyr, der spiser dem. Tidligere forskning har vist, at kulstofnanorør er lang tid om at nedbrydes gennem naturlige processer – hvis de overhovedet gør det – og ethvert kemikalie, der binder sig til dem, kan heller ikke let nedbrydes.

"Disse nanopartikler er rigtig gode til at låse sig fast på andre molekyler, herunder mange kendte organiske forurenende stoffer, " sagde Ferguson. "Sammenholdt med deres hurtige ophobning i sediment, dette kan tillade problematiske kemikalier at blive hængende i stedet for at nedbryde. Nanopartikel-forurenende pakke kunne derefter spises af sedimentlevende organismer i en slags 'trojansk hest'-effekt, tillader de adsorberede forurenende stoffer at akkumulere op i fødekæden.

"Det store spørgsmål er, om disse forurenende stoffer kan fjernes fra kulstofnanorørene af disse dyrs fordøjelsessystemer efter at være blevet indtaget, " fortsatte Ferguson. "Det er et spørgsmål, vi arbejder på at besvare nu."